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Verfahren und Vorrichtung zum Filtern von Flüssigkeiten
Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zum Filtern -on Flüssigkeiten, bei dem der Flüssigkeit eine
Filterhilfe, z. B. feinverteilte Erden od. dgl., zugesetzt wird, die sich auf der
Filterfläche absetzt und so eine die Filtereigenschaften verbessernde Filterauflage
bildet. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf Filter zur Durchführung des Verfahrens.
Solche Filter werden zum Filtern von Waschbenzin od. dgl. oder von gechlorten Lösungsmitteln
verwendet, wie sie in Maschinen für die Trockenreinigung von Kleidungsstücken und
anderen Textilien benutzt werden, um die Schmutzteilchen aus der Flüssigkeit zu
entfernen, damit diese in der Maschine wieder verwendet werden kann. In der gleichen
Weise sind sie zum Filtern von Reinigungsmitteln geeignet, wie sie in den Waschmaschinen
der Wäschereien zum Waschen von Kleidungsstücken und anderen Textilien verwendet
werden.
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Man hat bereits vorgeschlagen, zum Filtern von Flüssigkeiten eine
Vorrichtung zu verwenden, bei der eine Anzahl von scheibenartig ausgebildeten Filterkammern
in einem die Flüssigkeit aufnehmenden Behälter um eine hohle Achse drehbar gelagert
sind, die mit den Filterkammern durch Offnungen in Verbindung steht, so daß die
in die Filterkammern eingedrungene, gefilterte Flüssigkeit durch die hohle Achse
abgeleitet werden kann.
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Trotz des Umlaufens der Filterkammern in der zu filternden Flüssigkeit
tritt es aber leicht ein, daß sich die der Flüssigkeit betigefügte Filterhilfe zusammen
mit den aus der Flüssigkeit abzuscheidenden Verunreinigungen hauptsächlich als Schlamm
am Boden des Filterbehälters absetzt und sich nur
an den mit dem
Bodenschlamm in Berührung kommenden Randzonen der umlaufenden Filterkammern, nicht
aber in deren mittleren Bereich auf den Filterflächen ansammelt. Dies kann dazu
führen, daß die Filterkammern im Bereich der Randzonen durch zu starke Ablagerungen
unwirksam werden, so daß eine Verkleinerung der wirksamen Filterflächen eintritt,
die die Leistung der Filtervorrichtung vermindert.
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Die Erfindung ist darauf gerichtet, durch ein verstärktes Aufrühren
der mit der Filterhilfe versetzten Flüssigkeit dafür zu sorgen, daß sich die Filterhilfe
nicht am Boden des Behälters abscheidet, sondern mit der zu filternden Flüssigkeit
dauernd in inniger Berührung und Suspension gehalten wird, damit sie sich gleichmäßig
auf der ganzen Oberfläche der umlaufenden Filterkammern absetzt.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die zu filternde Flüssigkeit
durch an den umlaufenden Filterkammern angebrachte Schaufeln einer verstärkten Rührbewegung
unterworfen wird, die die Suspension der Filterhilfe in der zu filternden Flüssigkeit
unterstützt.
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Vorzugsweise wird die zu filternde Flüssigkeit im Flüssigkeitsbehälter
einem höheren Druck aus gesetzt als das Filtrat, so daß die Ablagerung der Filterhilfe
und der in der Flüssigkeit enthaltenen Verunreinigungen an den Außenflächen der
Filterkammern unter Überdruck erfolgt. Hierfür kann z. B. der Flüssigkeitsbehälter
während des Filterns mit der Außenluft in offener Verbindung stehen, während die
Filterkammern durch Absaugen der gefilterten Flüssigkeit aus der hohlen Achse einem
verminderten Druck ausgesetzt werden. Der Flüssigkeitsbehälter kann Jedoch auch
beim Filtern luftdicht abgeschlossen sein und unter Überdruck stehen, so daß die
Flüssigkeit von außen her unter Druck in die Filterkammern eindringt. Die durch
die Rührschaufeln verstärkte Flüssigkeitsbewegung bringt es dann mit sich, daß bei
Herbeiführung des Druckausgleiches nach beendeter Arbeit die an den Außenflächen
der Filterkammern abgesetzten Verunreinigungen mit der abgelagerten Filterhilfe
selbsttätig und ohne Verwendung besonderer Abstreifer abgelöst werden, so daß sie
in die Restflüssigkeit niederfallen und mit ihr durch die Rührschaufeln zu einem
flüssigen Schlamm verarbeitet werden, der durch den Entleerungsstutzen des Flüssigkeitsbehälters
ablaufen kann.
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Die zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung dienende Filtervorrichtung
weist demgemäß in einem Flüssigkeitsbehälter drehbar gelagerte, um eine hohle Achse
umlaufende Filterkammern aus gelochten, kreisrunden Blechscheiben auf, die unter
Freilassung eines die Filterkammern bildenden Hohlraumes an ihrem Umfang fest zusammengehalten,
an den Außenflächen mit Metallgaze und/oder mit Filtertuch überzogen und im Bereich
ihres Umfanges mit Schaufeln zum Umrühren der zu filternden Flüssigkeit versehen
sind.
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Die die Filterflächen bildenden Filterscheiben können unterschiedliche
Ausbildung aufweisen.
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Sie können z. B. tellerförmig, d. h. kegelig gestaltet sein, so daß
die Filterkammern einen sich nach außen verjüngenden Querschnitt aufweisen. Die
Filterscheiben können dann an ihren Rändern flach zusammenliegen, so daß im Bereich
der Rantdzonell größere Zwischenräume zwischen benachbarten Filterkammern entstehen
und die Rührflügel in ihrer axialen Erstreckung entsprechend lang ausgebildet werden
können. Die Filterscheiben können jedoch auch in an sich bekannter Weise eben ausgebiltdet
und an ihrem Rand durch einen zwischengelegten Ring verbunden und in Abstand voneinander
gehalten sein, wobei die Rührflügel an dem Ring eine gute Abstützung erhalten.
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Ist in den Filterkammern genügend Raum vorhanden, was insbesondere
bei Verwendung von tellerförmigen Scheiben der Fall ist, so kann die hohle Achse
mit den'Filterkammern durch Rohre in Verbindung stehen, die sich von der Achse nach
unten erstrecken. Dadurch wird bei Beendigung des Filterns ein niedriger Flüssigkeitsstand
in dem Behälter ermöglicht, so daß die Menge der mit dem Schlamm abzulassenden Flüssigkeit
gering gehalten werden kann.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele für Filtervorrichtungen
zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen
Fig. I und 2 einen senkrechten Querschnitt bzw. einen senkrechten Längsschnitt durch
die eine Ausführungsform und Fig. 3 und 4 einen senkrechten Querschnitt bzw. einen
senkrechten Längsschnitt durch die andere Ausführungsform.
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In beiden Fällen ist der oben offene Filterbehälters in seinem unteren
Teil halbzylindrisch ausgebildet und enthält eine feststehende hohle Achse B, auf
der mehrere Filterscheiben E gelagert sind. Die Achse B weist an jedem Ende einen
Flansch C mit einem vorstehenden Teil cit auf.
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Diese Teile ruhen auf Abflachungen der in den Filterbehälterwänden
angeordneten Flansche D und legen so die Achse innerhalb des Behälters fest.
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An beiden Enden der Achse sind die Flansche C und D flüssigkeitsdicht
miteinander verschraubt.
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In den einen Flansch D ist ein Rohr dt und in den anderen Flansch
eine Abschlußverschraubung d2 eingeschraubt. Es ist aber auch möglich, an beiden
Enden Rohre vorzusehen.
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Die Filterfläche wird durch mehrere Scheibenpaare E gebildet, die
aus gelochten Blechen et hergestellt und außen mit feiner Drahtgaze e2 überzogen
sind. An ihrem inneren Rand sind die Scheiben E an frei auf der Achse B drehbaren
Naben es festgeschraubt oder in anderer Weise befestigt während sie an ihrem äußeren
Rand miteinander verschraubt sind. Je zwei benachbarte Naben en sind durch Paß stifte
eo miteinander gekuppelt. Auf diese Weise sind sämtliche Naben und Scheiben miteinander
verbunden und können durch geeignete Mittel, beispielsweise einen Kettentrieb, der
auf das Kettenrad G arbeitet, in langsame Drehbewegung versetzt werden.
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In Ausdrehungen jeder am Ende angeordneten Nabe ist eine Dichtmanschette
H vorgesehen, die ein Eintreten von Flüssigkeit zwischen die Naben e3 und die Achse
B verhindert, und ähnliche Dichtmanschetten Hi sind in Ausdrehungen der Flansche
C vorgesehen, um einen Durchtritt von Flüssigkeit zwischen diese Flansche und die
Achse zu verhindern. in der Nähe des oberen Randes des Behälters A ist ein Überlaufrohr
0 und in der Nähe des Bodens oder am Boden ein Schlammablaufrohr P vorgesehen.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. I und 2 sind die gelochten Platten
el tellerförmig ausgebildet, so daß beim Zusammenbau zweier solcher Platten zwischen
diesen ein Ringraum entsteht, der sich von innen nach außen verjüngt. Zwei zusammengehörige
Platten wenden gemeinsam mit der außen auf ihnen liegenden Drahtgaze e2 an ihrem
Außenrand zwischen Ringe F eingeklemmt, die durch Bolzen f2 miteinander verschraubt
sind. Die Ringe F tragen mehrere seitlich vorstehende Schaufeln fl.
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Innerhalb der ringförmigen Räume, die durch die Scheibenpaare E gebildet
werden, sind mittels U-förmiger Bolzen L Auflagen K gegen die Unterseite der Achse
B gespannt, die zwei Bohrungen k1 aufweisen. Diese Bohrungen stehen einerseits mit
entsprechenden Bohrungen J in der hohlen Achse B in Verbindung und andererseits
mit Rohren dl, die. von ihnen ausgehend, nach unten herabhängen und unten offen
sind.
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Bei der in Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform sind die Scheiben
E flach, so daß sie zwischen sich einen Ringraum von gleicher Breite frei lassen.
Im Gegensatz zu der ersten Ausfiihrungsform ist hier jedes Scheibenpaar auf einer
einteiligen Nabe3 befestigt. An ihrem äußeren Rand ist zwischen den Scheiben ein
Ring Q eingefügt und durch Bolzen gehalten. Der Ring weist mehrere radial nach innen
gerichtete Rippen q1 auf.
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Außen auf den Scheiben sind seitlich vorstehende, mit diesem Ring
bzw. mit den Rippen verschraubte Schaufeln q2 angeordnet.
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Das Innere der Achse B steht mit dem Ringraum zwischen den Scheibenpaaren
E über Bohrungen J in der Achse und radiale Offnungen e5 in den Naben es in Verbindung.
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An Stelle der feststehenden Achse, wie sie in den Zeichnungen dargestellt
ist, auf der die Filterscheiben drehbar angeordnet sind, kann auch eine Hohlwelle
verwendet werden, auf der die Filterscheiben befestigt sind und die in an der Behälterwand
vorgesehenen Lagern drehbar gelagert ist.
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In diesem Falle kann der Antrieb der Welle beispielsweise über ein
außerhalb des Behälters auf der Welle sitzendes Kettenrad erfolgen.
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Der Behälter A, der zum Zwecke eines leichten Ein- und Ausbaues der
Filterteile in seinem oberen Teil rechteckig ausgebildet ist, kann natürlich auch
vollkommen zylindrisch sein, ohne daß dadurch die Arbeitsweise des Filters beeinträchtigt
wird.
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Außerdem kann die Drahtgaze e2 durch ein Gewebe, z. B. aus Kunststoff,
oder durch eine grobmaschine Gaze, die ein solches Gewebe trägt, ersetzt werden.
Schließlich kann die Zahl der Scheibenpaare und ihr Durchmesser je nach der gewünschten
Durchflußgeschwindigkeit beliebig gewählt werden.
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Die Wirkungsweise des Filters ist die folgende: Die zu filternde
Flüssigkeit wird beispielsweise aus einer Reinigungsmaschine so lange in den Filterbehälter
eingelassen, bis die Filterscheiben E bedeckt sind. Dann werden die Scheiben in
Drehung versetzt und die nötigen Mengen »Filterhilfe« in die Flüssigkeit geschüttet.
Daraufhin wird, beispielsweise durch eine an das Rohr dt angeschlossene Saugpumpe,
ein Unterdruck in der hohlen Achse und in den Kammern zwischen den Scheiben erzeugt.
Dadurch wird die Flüssigkeit durch die Scheiben und die sich auf der Außenfläche
der Gaze e2 aus der Filterhilfe bildende Filterauflage hindurchgesaugt, die infolge
des Umrührens der Flüssigkeit durch die Schaufeln ,i oder q2 über die gesamte Filterfläche
eine gleich. mäßige Dicke aufweist. Die so gebildete Filterauflage sammelt die in
der Flüssigkeit enthaltenen Schmutzteilchen beim Durchgang der Flüssigkeit durch
das Filter. Die zu filternde Flüssigkeit fließt dem Behälter laufend zu und gelangt
durch das Filter, die hohle Achse und das Rohr d1 in einen nicht dargestellten Sammelbehälter.
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Der Filtervorgang wird beendet, wenn sämtliche zu filternde Flüssigkeit
in den Behälter A gelangt ist oder die auf der Filterauflage angesammelte Scbmutzmenge
so groß geworden ist, daß sich die Durchflußgeschwindigkeit stark vermindert. Im
letzteren Fall wird der Zufluß zu dem Behälter 14 abgestoppt.
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Fließt keine Flüssigkeit mehr in den Behälter,4, so sinkt bei weiterer
Filtertätigkeit der Flüssiglseitsspiegel in dem Behälter allmählich ab, bis er bei
der Ausführungsform gemäß Fig. I und 2 auf die Höhe der unteren Eintrittsöffnung
der Rohre M bzw. bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 und 4. auf die Höhe der Durchlässe
es abgesunken ist.
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Dann befindet sich nur noch eine verhältnismäßig geringe Menge nicht
gefilterter Flüssigkeit in dem Behälter. Wird nun die an das Rohr dz angeschlossen
Saugpumpe stillgesetzt oder der Unterdruck in anderer Weise unterbrochen, so gleicht
sich der Druck auf beiden Seiten der Filterscheiben aus, und die Filterauflage fällt
sofort von ihnen ab und in die Flüssigkeit hinein. Da sich die Filterscheiben mit
den an ihnen befestigten Schaufeln weiterhin drehen, wird das Gemisch aus Flüssigkeit,
Filterhilfe und Schmutz durcheinandergerührt und dadurch in einen Zustand gebracht,
in dem es durch das Rohr P abfließen kann.
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Nach dem Entleeren des Behälters ist das Filter zu neuer Verwendung
bereit.