DEN0008916MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag- der Anmeldung: 17. Mai 1954 Bekanntgemacht am 24. November 1955

DEUTSCHES PATENTAMT

PA TENTANMELD UNG

KLASSE 12d GRUPPE 27 N8916IVc/12d

Gunder Swensen, Heröya (Norwegen)

ist als Erfinder genannt worden

Norsk Hydro-Elektrisk Kvaelstofaktieselskab, Oslo

Vertreter: Dr. G. W. Lotterhos und Dr.-Ing. H. W. Lotterhos, Patentanwälte, Frankfurt/M.

Filter - Eindick-Anlage

Die Priorität der Anmeldung in Norwegen vom 19. Mai 1953 ist in Anspruch genommen

Die Erfindung betrifft eine Filter-Eindick-Anlage zum Abfiltrieren verhältnismäßig kleiner Quantitäten von Feststoffen, aus großen Flüssigkeitsmengen. In solchen Anlagen kann eine wirksame Nutzung der Filteroberflächen erzielt werden, wenn man den Filterkuchen in kurzen Zeitabständen von dem Filtertuch ablöst, indem man Filtrat in periodischen Intervallen durch das Filter zurücktreten läßt. Die Erfindung betrifft eine Filter-Eindick-Anlage, welche unter Kombination des Eindickungsund Filterprinzips arbeitet. Das Verfahren besteht in einem Kreisprozeß, in welchem Perioden des FiI-trierens mit Perioden abwechseln, in welchen das Filtrierelement durch Richtungsänderung .dies Filtratflusses gereinigt und so für eine neue Filterperiode vorbereitet wird. Der von Flüssigkeit umgebene Filterkuchen, der sich auf dem Filtrierelement bildet, wird in Zeitabständen durch Anwendung eines unter niedrigem Druck stehenden Filtrats auf der Rückseite des Filtrierelements entfernt.

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Inlolg.e der großen Flüssigkeitsniciigen treten beim Umkehren der Bewegungsrichtung der Flüssigkcilsniassen besondere Probleme auf. Die Flüssigkeitsmassen müssen einerseits innerhalb eines möglichst kurzen Zeitraumes, andererseits in einer solchen Weise in ihrer Bewegungsrichtung llingekehrl werden, daß ein so weicher und elastischer Prozeß erreicht wird, olnv daß die Flüssigkeil schlägt.

ίο Gegenstand der Erfindung ist eine automatisch arbeitende Filieranlage der beschriebenen Art, in welcher ein Schlagen der Flüssigkeit mit Sicherheit vermieden und gleichzeitig das Umkehren der Fliissigkeitsmasseii schnellstmöglich durchgeführt wird. 1 )as wird eiTmdungsgemäß unter anderem durch die Anordnung eines Wei'rehent ils (Doppelsitzventil*) erreicht, das einerseits an die Austritlsleilung des Filters und andererseits sowohl mit dem Ablaßrohr lür das Filtrat als auch an einen Flüssigkeilsbehälter, aus welchem Filtrat zu dem Filter zurückgeführt werden kann, angeschlossen ist. Demgemäß ist die Austrittsleitung des Filters stets entweder mit dem Ablaßrohr für Filtrat oder mit dem Flüssigkeilsbehälter verbunden. Die Anlage umfaßt weiterhin gemäß Erfindung eine Vorrichtung, welche das Wechselventil aus der Stellung, in der das Filier mit besagtem Flüssigkeitsbehälter verbunden ist, automatisch in die Stellung, in welcher das Filter mit dem Ablaßrohr für Filtrat verbunden ist, umstellt, und zwar in dein Moment, da der Druck auf beiden Seiten des Ventils gleich ist.

Die Vorrichtung enthält außerdem eine Druckluftanlage und jeweils ein Wcchselvcntil, welches den oberen Teil des Flüssigkeitsbehälters in einer Stellung mit der Druckluftanlage und in der anderen Stellung mit der Atmosphäre verbindet, sowie eine Vorrichtung, welche in gewissen Zeitabständen das Wechselventil umstellt.

Eine besonders günstige Ausführungsform der Vorrichtung weist zwei Steigrohre auf, die mit den Verbindungsstücken zwischen dem Wechselvcntil für Filtrat und dem erwähnten Flüssigkeitsbehälter, bzw. dem Ablaßrohr für Filtrat, \^jcrbunden sind.

In den Steigrohren können die Flüssigkeitssäule!! während der Umstellung des Wechselventils oszillieren.

Die Erfindung ist somit durch eine bestimmte Zusanimenordnung von einzelnen an sich bekannten baulichen Elementen gekennzeichnet. Durch diese erfinderische Kombination ist es gelungen, die Probleme, welche mil der plötzlichen Änderung der Siröniungsgeschwindigkeil und der Strömlingsrichtung großer Flüssigkeitsma-^en verbunden sind, in befriedigender Weise zu losen. Mit anderen Worten, die Krlnidung ermöglicht es, durch einen Wechsel der Druckbcdingungcn in dem oben erwähnten Flüssigkeitsbehälter für Filtrat, die Flüssigkeitsinassen in elastischer Weise in Bewegung bzw.

iio zur Unterbrechung' zu bringen.

Die Zeichnungen veranschaulichen in schemalischer Darstellung zwei Ausführinigsformen des F.rlmdunfsiregcnstandes. Au-- der Zeichnungsbeschreibung gehen weitere Merkmale der Erfindung hervor.

Der Behälter D zum Eindicken der Flüssigkeit (vgl. Fig. 1) hat einen konischen Boden und ist mit einer beliebigen Anzahl von Filterzellen E ausgestattet. Die Austrittsleilungen jeder Zelle münden in eine Sammelleitung F, welche zu einem automalisch gesteuerten Wechselvcnlil B führt. Mittels dieses Ventils kann die den Abfluß aus den Filterkörpern aufnehmende Sammelleitung /·' mit dem Behälter G über den Rohrkrümmer// verbunden werden. Bei der Umstellung des Ventils wird die Sammelleitung mit dem Flüssigkeitsverschluß ./ verbunden. Die Leitungen zwischen dem Wechselventil/) und dem Behälter O bzw. dem Flüssig keilsverschhiß / sind mit Steigrohren I\ und L verbunden, die an die Vakuumvorrichtung V augeschlössen sind.

Mit Hilfe eines automatischen, in Zeitabständen gesteuerten Wechselventils A kann der Behälter O mit der Druckluftanlage T verbunden werden. Der Druck in dem Behälter wird durch einen automatischen Druckregler/I/ gesteuert. Bei Umstellung des Ventils A kann die Luft des Behälters O in die Atmosphäre abgeblasen werden. Zur Stabilisierung des Druckes entsprechend dem Druckregler ist ein Druckausgleichsbehältcr N zwischen den Druckregler und das Ventil A geschaltet.

Die unfiltricrtc Lauge wird bei O zugespeist. Die filtrierte Lauge verläßt die Anlage durch den Oberlauf P des Flüssigkcitsvcrschlusses /. Der dicke Schlamm wird periodisch durch das automansche Ventil C abgelassen.

Die Arbeitsweise der Filtcr-Eindick-Vorrichtung wird mittels der folgenden Beschreibung eines Arbeitskreislaufcs verdeutlicht. Ausgangsstellung: a) die Eindickvorrichtung ist mit nicht filtrierter Lauge gefüllt; b) die Filterzellcn sind mit dem Behälter G über das Wechsel ventil B verbunden; c) der Behälter G ist mit der Druckluftanlage T über das Wechselventil A verbunden. Mit dem Druckregler/17 wird ein Luftdruck aufrechterhalten, welcher die Flüssigkeitssäule Zi₁ im Gleichgewicht hält und dem Druck von Zi₁ zuzüglich des Barometerdrucks entspricht; d) clic vertikalen Steigrohre. /( und L sind mit der Vakuumvorrichtung V verbunden. no

Das Kreislaufverfahrcn arbeitet wie folgt:

1. Ventil A wechselt die Stellung. Der Wechsel wird in bekannter Weise durch zeitabhängige Impulse geregelt. Der Luftüberdruck im Behälter G wird in die Atmosphäre abgeblasen. Allmählich, in. dem Maße, wie der Gegendruck in dem Behälter G nachläßt, beginnt die Flüssigkeitssäule in dem Steigrohr /( zu fallen, und getrübtes Vorfillrat folgt durch die Sammelleitung/*' nach. Der Behälter G füllt sich.

2. Nach einer gewissen Zeit erreicht die Flüssigkeit im Behälter G das Niveau des Überlaufs P des Flüssigkcitsverschlusses /. Die Größe des Behälters G ist den Gegebenheiten im Filiersystem so angepaßt, daß das Überlaufniveau in dem Behälter G erst erreicht wird, wenn klares Filtrat in

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das Wechselventil fließt. Eine niveauabhängige Vorrichtung im Behälter G gibt in bekannter Weise den Impuls für die Umstellung des Ventils B.

3. In dem Augenblick, in welchem das Wechsel ventil/? umgestellt ivird, ist der Flüssigkeitsdruck auf beiden Seiten des Ventiltellers gleich, da der Flüssigkeitsspiegel in G und / dasselbe Niveau hat. Infolgedessen kann die Umstellung ruhig und gleichmäßig ohne Stoß oder Klopfen in dem Ventil durchgeführt werden.

Während der Umstellung bleibt die Strömungsgeschwindigkeit in der Sammelleitung F konstant, während klares Filtrat zu dem Flüssigkeitsverschluß / herabzufließen beginnt. Wenn das Ventil B seine neue Stellung allmählich erreicht, nimmt die Strömungsgeschwindigkeit in dem Rohrkrümmer H ab und erreicht schließlich den Wert Null. Das Auftreten von Wasserstößen wird dadurch verhindert, daß die in ihrer Geschwindigkeit verzögerte Flüssigkeitssäule in H in dem unter Unterdrück stehenden Steigrohr K oszillieren kann.

4. Das Durchlaufen des klaren Filtrats wird durch erneute Umstellung des Ventils B in bekannter Weise durch einen zeitabhängigen Impuls abgebrochen. Das System ist so eingestellt, daß der Wechsel dann stattfindet, wenn die Schlammschicht auf der Filteroberfläche die gewünschte Dicke erreicht hat. Der Flüssigkeitsdruck auf beiden Seiten des Ventiltellers ist immer noch gleich. Während der Umstellung wird die Strömungsgeschwindigkeit in der Leitung zu dem Flüssigkeitsverschluß herabgemindert. Die Möglichkeit, daß ein Wasserstoß auftritt, wird auch hier durch die 'Verbindung zu der vertikalen Oszillation der Flüssigkeitssäule in dem Steigrohr L ausgeschaltet.

5. Nach sehr kurzem Ablassen des Filtrats zum Behälter G folgt auf Grund eines zeitabhängigen Impulses in bekannter Weise die Umstellung des Ventils A. Sofort nach dieser Umstellung strömt Luft von dem Druckausgleichbehälter N in den Behälter G ein. Zur gleichen Zeit tritt der Druckregler M in Funktion, um den ursprünglichen Luftdruck wieder herzustellen. Wenn der Luftdruck im Behälter G eine Größe erreicht, welcher dem der Flüssigkeitssäule A₂ entspricht, hört der Abfluß des Filtrats nach dem Behälter G auf. Danach steigt der Luftdruck in dem Behälter an. Infolgedessen wird die Flüssigkeit in den Behälter durch den Rohrkrümmer H hindurch nach oben in die Filterzellen und durch das Filtertuch hindurchgedrückt. Durch diesen Rückfluß des Filtrats wird der schlammartige Filterkuchen von dem Filtertuch gelöst, fällt längs den Filterzellen herunter und sammelt sich auf dem Boden des Behälters D' an. Der auf den Behälter G wirkende Druck wird so lange aufrechterhalten, bis der schlammartige Filterkuchen heruntergefallen ist. Dann beginnt der Zyklus wieder von vorn, wie weiter oben unter 1 dargelegt worden ist. Das Ventil C wird in gewissen Zeitabständen geöffnet, um Dickschlamm abzulassen.

In Fig. ι ist ein System dargestellt, in welchem der Filterprozeß mit dem Druck der Atmosphäre (Vakuumfiltration) durchgeführt wird. In den. Fällen, in denen Flüssigkeiten, deren Temperaturen in der Nähe des Siedepunktes liegen, behandelt werden müssen, kann die Vakuumfiltration praktisch nicht angewandt werden, da in diesen Fällen die Lauge in dem Rohrsystem sieden würde.

Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung, in welcher die Filter-Eindickungs-Vorrichtung als Überdruckfilter arbeitet.

In diesem Falle stellt der Behälter D einen geschlossenen Druckbehälter dar, der aus einem weiter oben angeordneten Behälter Q mit unfütrierter Lauge gespeist wird. Behälter G ist auf ein Niveau mit den Zellen gebracht. Der Flüssigkeitsversehluß./ für das klare Filtrat ist weggelassen. Die vertikalen Steigleitungen Ιζ und L sind oben offen. Abgesehen von diesen Änderungen haben die verschiedenen Teile dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1.

Die Überdruck - Filter - Eindickungs -Vorrichtung arbeitet nach demselben Prinzip wie die Vakuum-Eindickungs-Vorrichtung. Somit gilt das¹, was weiter oben bei der Beschreibung des Systems und seiner Wirkungsweise gesagt worden ist, für beide Typen. Es ist auch möglich, die Filterzellen umgekehrt anzuordnen, wobei dann das Sammelrohr F oberhalb der Zellen angeordnet ist.

Claims (6)

90 Patentansprüche:

1. Filter-Eindickungs-Anlage zum Filtrieren verhältnismäßig kleiner Mengen von Feststoffen aus großen Flüssigkeitsmengen, gekennzeichnet durch die Zusammenordnung eines Wechselventils (B) mit drei Anschlüssen, von denen ein Anschluß mit der Rückseite des Filtrier-'elements in dem Filter-Eindicker verbunden ist, und die beiden anderen Anschlüsse abwechselnd mit dem ersten Anschluß verbunden werden können, einem Ablaßrohr (P) für das Filtrat, welches mit einem der beiden letzterwähnten Anschlüsse des Wechselventils verbunden ist, ■einem Behälter (G), welcher mit dem dritten Anschluß des Wechselventils verbunden ist, und von welchem Filtrat zu dem Filter zurückgeführt werden kann, einer Vorrichtung, welche automatisch ein Umstellen des Wechserventils von einer Stellung, in welcher das Filter mit Behälter (G) verbunden ist, nach der Stellung bewirkt, in welcher das Filter mit der Abflußleitung (P) verbunden ist, und zwar in dem Moment, wo der Druck auf beiden Seiten des Ventils gleich ist, einer Vorrichtung (T) für Druckluft, eines Wechselventils (Ai), welches in einer Stellung den oberen Teil des Behälters (G) mit der Vorrichtung (T) für Druckluft und in der anderen Stellung mit der Atmosphäre verbindet, und einer Vorrichtung, welche in gewissen Zeitabständen Wechselventil (A) umstellt.

2. Filteranlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine niveauabhängige Impulsvorrichrung in dem Behälter (G) als Vorrichtung zur automatischen Umstellung des Wechselventils (B), um die Sammelleitung (F) mit der Abfluißleitung (P) zu verbinden.

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3. Fihcranlage nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine periodisch gesteuerte Antriebsvorrichtung¹, mittels derer das Wechselventil (II) so eingestellt wird, daL'i die Sammelleitung (/·') mit dem Behälter (G) verbunden ist.

4. Fihcranlage nach Ansprüchen 1. 2 oder 3, gekennzeichnet durch ein mit dem Verbindungsstück zwischen dem Wechsel ventil (B) und dem .Behälter ((J) verbundenes und dem Behälter (G) zugeordnetes Steigrohr (K) > ^m welchem die Flüssigkeitshöhe schwanken kann.

5. Filteranlage nach jedem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein mit dem Verbindungsstück zwischen dem Wechselventil (B) und der Abflußleitung (/^J) verbundenes Steigrohr (L), in welchem die Flüssigkeitshöhe, schwanken kann.

6. Filtcranlage nach den Ansprüchen 4 uind 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigrohre (K und L) an ihren oberen Enden an eine Vakuumvorrichtung (U) angeschlossen sind, und daß ein Flüssigkeitsverschluß (/) mit Überlauf in der Abflußleitung (P) angeordnet ist.

Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 439803;
deutsche Patentanmeldung M 1204 IVb/I2d.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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