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Publication number: DEN0008916MA
Authority: DE

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag- der Anmeldung: 17. Mai 1954 Bekanntgemacht am 24. November 1955Date of registration: May 17, 1954. Advertised on November 24, 1955

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

PA TENTANMELD UNGPA TENTAN REGISTRATION UNG

KLASSE 12d GRUPPE 27 N8916IVc/12d CLASS 12d GROUP 27 N8916IVc / 12d

Gunder Swensen, Heröya (Norwegen)Gunder Swensen, Heröya (Norway)

ist als Erfinder genannt wordenhas been named as the inventor

Norsk Hydro-Elektrisk Kvaelstofaktieselskab, OsloNorsk Hydro-Elektrisk Kvaelstofaktieselskab, Oslo

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

Filter - Eindick-AnlageFilter - thickening plant

Die Priorität der Anmeldung in Norwegen vom 19. Mai 1953 ist in Anspruch genommenThe priority of the application in Norway on May 19, 1953 has been claimed

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.The invention relates to a filter thickening system for filtering off relatively small quantities of solids, from large amounts of liquid. In such systems can be effective Use of the filter surfaces can be achieved if the filter cake is removed at short intervals of time detached from the filter cloth by withdrawing the filtrate through the filter at periodic intervals leaves. The invention relates to a filter thickening system which, with a combination of the thickening and Filter principle works. The process consists of a circular process in which periods of fiI-trier alternate with periods in which the filter element changes the direction of the filtrate flow cleaned and prepared for a new filter period. The one surrounded by liquid Filter cake that forms on the filter element is periodically removed by applying a Removed low pressure filtrate on the back of the filter element.

509 596/25509 596/25

Λ' 8916 IVcI12d Λ ' 8916 IVcI12d

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.Inolg.e of the large fluid tendons when reversing the direction of movement of the liquid kcilsniassen particular problems. the Liquid masses must on the one hand be in the shortest possible time, on the other hand in be llingekehrl in such a way in their direction of movement that one is so soft and elastic Process is achieved olnv that the liquid wedge strikes.

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.ίο The subject of the invention is an automatic working filtering system of the type described, in which a whipping of the liquid with certainty avoided and at the same time the reversal of the liquid masses carried out as quickly as possible will. 1) as is in accordance with, among other things the arrangement of a Wei'rehent ils (double seat valve *) achieved, on the one hand to the outlet line of the filter and on the other hand to both the Drain pipe for the filtrate as well as to a liquid wedge container, from which filtrate can be returned to the filter is connected. Accordingly the outlet line of the filter is always either with the drain pipe for the filtrate or with the Liquid wedge container connected. The system further comprises according to the invention a device which the shuttle valve from the position in which the filer is connected to said liquid container is automatically in the position in which the filter is connected to the drain pipe for filtrate is surrounded, in your moment, there the pressure on both sides of the valve is the same.

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.The device also contains a compressed air system and an alternating valve in each case, which the upper part of the liquid container in one position with the compressed air system and in the other Position with the atmosphere, as well as a device, which at certain time intervals the shuttle valve changes over.

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.A particularly favorable embodiment of the device comprises two risers which are connected to the connecting pieces between the Wechselvcntil for filtrate and the above-mentioned liquid container, or the discharge pipe for the filtrate, \ ^j crbunden.

In den Steigrohren können die Flüssigkeitssäule!! während der Umstellung des Wechselventils oszillieren. The liquid column !! oscillate during the changeover of the shuttle valve.

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.The invention is thus known per se through a certain arrangement of individual elements structural elements. This inventive combination made it possible to achieve the Problems with the sudden change the Siröniungsgeschwindigkeil and the stream direction large fluid masses are connected, to solve in a satisfactory manner. In other words, the formation makes it possible through one Change of the pressure conditions in the above-mentioned liquid container for filtrate, the liquid inlets in an elastic manner in motion resp.

iio zur Unterbrechung' zu bringen.iio to interrupt '.

Die Zeichnungen veranschaulichen in schemalischer Darstellung zwei Ausführinigsformen des F.rlmdunfsiregcnstandes. Au-- der Zeichnungsbeschreibung gehen weitere Merkmale der Erfindung hervor.The drawings show a schematic representation of two embodiments of the F.rlmdunfsiregnstandes. Au-- the description of the drawing further features of the invention emerge.

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.The container D for thickening the liquid (see FIG. 1) has a conical bottom and is equipped with any number of filter cells E. The outlet lines of each cell open into a collecting line F, which leads to an automatically controlled exchange valve B. By means of this valve, the collecting line / · 'receiving the outflow from the filter bodies can be connected to the container G via the pipe elbow //. When changing over the valve, the collecting line is connected to the liquid seal ./. The lines between the shuttle valve /) and the container O or the liquid wedge seal / are connected to riser pipes I \ and L , which are closed to the vacuum device V.

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.The container O can be connected to the compressed air system T with the aid of an automatic shuttle valve A controlled at intervals. The pressure in the container is controlled by an automatic pressure regulator / I /. When switching valve A , the air in container O can be vented into the atmosphere. To stabilize the pressure in accordance with the pressure regulator, a pressure equalization container N is connected between the pressure regulator and valve A.

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.The unfiltered liquor is fed in at O. The filtered liquor leaves the system through the overflow P of the liquid lock /. The thick sludge is periodically drained through the automatic valve C.

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. noThe operation of the filter thickening device is illustrated by the following description of a working circuit. Starting position: a) the thickening device is filled with unfiltered lye; b) the Filterzellcn are connected to the container G via the changeover valve B ; c) the container G is connected to the compressed air system T via the shuttle valve A. With the pressure regulator / 17 an air pressure is maintained which keeps the liquid column Zi ₁ in equilibrium and corresponds to the pressure of Zi ₁ plus the barometric pressure; d) click vertical risers. / ( and L are connected to the vacuum device V. no

Das Kreislaufverfahrcn arbeitet wie folgt:The cycle process works as follows:

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.1. Valve A changes position. The change is regulated in a known manner by time-dependent pulses. The excess air pressure in the container G is released into the atmosphere. Gradually, as the counterpressure in the container G decreases, the liquid column in the riser pipe / ( begins to fall, and cloudy pre-fill rate follows through the collecting line / * '. The container G fills up.

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 in2. After a certain time, the liquid in the container G reaches the level of the overflow P of the liquid lock /. The size of the container G is adapted to the conditions in the filling system so that the overflow level in the container G is only reached when the filtrate is clear

50') 506 2150 ') 506 21

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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. the shuttle valve flows. A level-dependent device in container G provides the impulse for switching valve B in a known manner.

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.3. At the moment when the changeover valve /? is changed over, the liquid pressure is the same on both sides of the valve disk, since the liquid level in G and / has the same level. As a result, the changeover can be performed smoothly and smoothly without knocking or knocking in the valve.

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.During the changeover, the flow rate in the collecting line F remains constant, while clear filtrate begins to flow down to the liquid seal /. As the valve B gradually reaches its new position, the flow rate in the elbow H decreases and finally reaches the value zero. The occurrence of water surges is prevented by the fact that the liquid column, which is retarded in its velocity, can oscillate in H in the riser pipe K which is under negative pressure.

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.4. The passage of the clear filtrate is interrupted by switching valve B again in a known manner by means of a time-dependent pulse. The system is set up so that the change takes place when the sludge layer on the filter surface has reached the desired thickness. The fluid pressure on both sides of the valve disc is still the same. During the changeover, the flow rate in the line to the liquid seal is reduced. The possibility of a water surge occurring is here also eliminated by the connection to the vertical oscillation of the liquid column in the riser pipe L.

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. 5. After a very short draining of the filtrate to the vessel G follows on the basis of a time-dependent pulse in a known manner the conversion of the valve A. Immediately after this change, air flows from the surge tank N into the container G. At the same time, the pressure regulator M comes into operation to restore the original air pressure. When the air pressure in the container G reaches a level which _{corresponds to that of the liquid column A 2} , the outflow of the filtrate to the container G stops. After that, the air pressure in the container rises. As a result, the liquid in the container is forced through the elbow H up into the filter cells and through the filter cloth. By this reflux of the filtrate, the sludge-like filter cake is loosened from the filter cloth, falls down along the filter cells and collects on the bottom of the container D ' . The pressure acting on the container G is maintained until the sludge-like filter cake has fallen off. Then the cycle starts all over again, as has been explained under 1 above. The valve C is opened at certain time intervals in order to discharge thick sludge.

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.In Fig. Ι a system is shown in which the filter process is carried out with the pressure of the atmosphere (vacuum filtration). In the. Cases in which liquids whose temperatures are close to the boiling point are treated must be, the vacuum filtration can not be used in practice, since in these cases the Lye would boil in the pipe system.

Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung, in welcher die Filter-Eindickungs-Vorrichtung als Überdruckfilter arbeitet.Fig. 2 shows a device in which the filter thickening device as a pressure filter is working.

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.In this case, the container D represents a closed pressure vessel which is fed with unfiltered liquor from a container Q arranged further above. Container G is level with the cells. The liquid seal / for the clear filtrate has been omitted. The vertical risers Ιζ and L are open at the top. Apart from these changes, the various parts have the same reference numerals as 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.The overpressure filter thickening device works on the same principle as the vacuum thickening device. Thus, what ^{1 has been} said above in the description of the system and its mode of operation applies to both types. It is also possible to arrange the filter cells the other way round, in which case the collecting tube F is arranged above the cells.

Claims

90 claims:

1. Filter thickening system for filtering relatively small amounts of solids from large amounts of liquid, characterized by the combination of a shuttle valve (B) with three connections, one of which is connected to the back of the filter element in the filter thickener , and the two other connections can be alternately connected to the first connection, a drain pipe (P) for the filtrate, which is connected to one of the two last-mentioned connections of the changeover valve, ■ a container (G) which is connected to the third connection of the changeover valve is connected, and from which filtrate can be returned to the filter, a device which automatically changes the changeover valve from a position in which the filter is connected to the container (G) to the position in which the filter is connected to the Drain line (P) is connected at the moment when the pressure on both sides of the valve is equal, a device (T) for compressed air, a shuttle valve (Ai), which in one position connects the upper part of the container (G) with the device (T) for compressed air and in the other position with the atmosphere, and a device which in changeover valve (A) at certain intervals.

2. Filter system according to claim 1, characterized by a level-dependent Impulsvorrichrung in the container (G) as a device for the automatic changeover of the shuttle valve (B) to connect the collecting line (F) to the drain line (P) .

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N 8916 IVc/12 dN 8916 IVc / 12 d

3. Fihcranlage according to claim 1 or 2, characterized by a periodically controlled drive device ¹ , by means of which the shuttle valve (II) is set so that the collecting line (/ · ') is connected to the container (G).

4. Fihcranlage according to claims 1. 2 or 3, characterized by a with the connection piece between the changeover valve (B) and the .Behält ((J) connected and the container (G) associated riser pipe (K)> ^m which fluctuate the liquid level can.

5. Filter system according to any one of claims 1 to 4, characterized by a riser pipe (L) connected to the connecting piece between the shuttle valve (B) and the discharge line (/ ^J ), in which the liquid level can fluctuate.

6. Filtcranlage according to claims 4 and 5, characterized in that the riser pipes (K and L) are connected at their upper ends to a vacuum device (U), and that a liquid seal (/) with overflow in the drainage line (P) is arranged is.

Referred publications:
German Patent No. 439803;
German patent application M 1204 IVb / I2d.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

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