EP4192597A1 - Vorrichtung zum kontinuierlichen filtrieren einer schlammsuspension - Google Patents

Vorrichtung zum kontinuierlichen filtrieren einer schlammsuspension

Info

Publication number
EP4192597A1
EP4192597A1 EP21754899.9A EP21754899A EP4192597A1 EP 4192597 A1 EP4192597 A1 EP 4192597A1 EP 21754899 A EP21754899 A EP 21754899A EP 4192597 A1 EP4192597 A1 EP 4192597A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
filter
filter body
pressure
hollow shaft
suspension
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP21754899.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alireza ESLAMIAN
Martin SCHIFKO
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ESS Holding GmbH
Original Assignee
ESS Holding GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ESS Holding GmbH filed Critical ESS Holding GmbH
Publication of EP4192597A1 publication Critical patent/EP4192597A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D33/00—Filters with filtering elements which move during the filtering operation
    • B01D33/15—Filters with filtering elements which move during the filtering operation with rotary plane filtering surfaces
    • B01D33/21—Filters with filtering elements which move during the filtering operation with rotary plane filtering surfaces with hollow filtering discs transversely mounted on a hollow rotary shaft
    • B01D33/23—Construction of discs or component sectors thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D33/00—Filters with filtering elements which move during the filtering operation
    • B01D33/06—Filters with filtering elements which move during the filtering operation with rotary cylindrical filtering surfaces, e.g. hollow drums
    • B01D33/073—Filters with filtering elements which move during the filtering operation with rotary cylindrical filtering surfaces, e.g. hollow drums arranged for inward flow filtration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D33/00—Filters with filtering elements which move during the filtering operation
    • B01D33/15—Filters with filtering elements which move during the filtering operation with rotary plane filtering surfaces
    • B01D33/21—Filters with filtering elements which move during the filtering operation with rotary plane filtering surfaces with hollow filtering discs transversely mounted on a hollow rotary shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D33/00—Filters with filtering elements which move during the filtering operation
    • B01D33/35—Filters with filtering elements which move during the filtering operation with multiple filtering elements characterised by their mutual disposition
    • B01D33/37—Filters with filtering elements which move during the filtering operation with multiple filtering elements characterised by their mutual disposition in parallel connection
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D33/00—Filters with filtering elements which move during the filtering operation
    • B01D33/44—Regenerating the filter material in the filter
    • B01D33/52—Regenerating the filter material in the filter by forces created by movement of the filter element
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D33/00—Filters with filtering elements which move during the filtering operation
    • B01D33/58—Handling the filter cake in the filter for purposes other than for regenerating the filter cake remaining on the filtering element
    • B01D33/68—Retarding cake deposition on the filter during the filtration period, e.g. using stirrers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/14—Ultrafiltration; Microfiltration
    • B01D61/18—Apparatus therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/16—Rotary, reciprocated or vibrated modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2201/00—Details relating to filtering apparatus
    • B01D2201/28—Position of the filtering element
    • B01D2201/282—Filtering elements with a horizontal rotation or symmetry axis

Definitions

  • the invention relates to a device for continuously filtering a sludge suspension with a hollow shaft rotatably mounted in a housing which is flow-connected to the interior of a disc-shaped filter body surrounded by a filter membrane and protruding radially from the hollow shaft for draining off a filtrate.
  • a device for continuously filtering a sludge suspension with a hollow shaft rotatably mounted in a housing which is flow-connected to the interior of a disc-shaped filter body surrounded by a filter membrane and protruding radially from the hollow shaft for draining off a filtrate.
  • a filter membrane surrounded by a filter membrane
  • a device for filtering a suspension is known from WO2000047312A1.
  • the cavity of a filter body surrounded by a filter membrane is flow-connected to a hollow shaft. If a suspension flows against the filter body, the solid particles in the suspension are held back by the filter membrane, while a liquid portion of the suspension flows through the interior of the filter body to the hollow shaft and can be discharged as filtrate.
  • the thickness of the filter cake covering the filter membrane increases, which significantly reduces the filtrate flow and thus the filtration efficiency.
  • the solids content increases in the direction of flow of the device.
  • WO2000047312A1 In order to maintain a constant filtration speed, the pressure on the suspension side can be increased, or the filter cake can be cleaned off the filter membrane at regular intervals.
  • the cleaning step is made possible by rotating the filter membrane around the hollow shaft.
  • the disadvantage of this is that, especially in the case of suspensions with a high solids content and when strongly attached to the Filter membrane pressed filter cake such a relative movement for cleaning the filter cake is not sufficient, which is why WO2000047312A1 further proposes to provide two mutually parallel hollow shafts, each with a plurality of filter bodies arranged thereon.
  • the relative movement of the filter bodies arranged on the different hollow shafts can result in mutual shearing of the filter cake on the filter membrane.
  • shearing can only take place if the filter cakes of the respective filter membranes are sufficiently thick that there is contact between the respective filter cakes, so that the method is only effective after a certain filtration time or filter cake thickness.
  • only part of the filter cake can be removed by shearing.
  • the invention is therefore based on the object of creating a device of the type mentioned at the outset, which allows a higher throughput of the filtrate independently of the solids content of the suspension to be filtered, the filter cake thickness and the filtration time.
  • the invention solves the problem in that the radius of the filter body increases in the circumferential direction from a low-pressure radius to a high-pressure radius in order to reduce the free housing cross-section.
  • the suspension in the region of the filter body, which has been set in rotation is subjected to a pressure profile which changes over time and is preferably sinusoidal. If the free housing cross-section at a reference point, i.e. the cross-section in the housing that is not occupied by the filter body, is reduced by rotating the filter body and thus by moving the high-pressure radius towards this reference point, the suspension is compressed at this reference point. This increases the pressure difference between the suspension side and the filtrate side, which promotes rapid filtration of the suspension.
  • centrifugal forces caused by the rotary motion of the hollow shaft can be used to support the detachment of the filter cake. Due to the pressure increase and pressure reduction according to the invention, constant filter conditions can be created on the filter body even after a long filter period. Complete cleaning can be promoted by strong turbulence in the suspension. This can be achieved by a rapid pressure drop at the reference point.
  • radius means the distance between the pivot point of the filter body and a point on the circumference of the filter body.
  • the filter body has an interior space surrounded by a filter membrane.
  • surrounded means that the filter membrane delimits the interior at least in sections.
  • the device according to the invention can easily be subjected to thorough cleaning at regular intervals as part of maintenance work.
  • water or another suitable cleaning agent is pumped from the hollow shaft to the interior of the filter body and then through the filter membrane into the housing of the device.
  • particularly strongly pressed filter cake residues are released from the filter membrane, which can be flushed out of the housing together with other suspension residues.
  • At least two parallel hollow shafts can be provided in the housing, the filter bodies of which are offset from one another in the axial direction with a gap. It is basically sufficient that only one of the hollow shafts is designed according to the invention, while the other hollow shaft can also be flow-connected to other filter bodies and does not have to be rotatably mounted. As a result of the measures described, varying pressure distributions can also occur in housings with large cross sections whose entire cross-section are established. Due to a relative movement of the hollow shafts to one another, increased turbulence occurs between the filter bodies arranged on them.
  • the filter bodies can advantageously together form a mixer which ensures homogeneous mixing of the suspension, which further promotes uniform filtration.
  • the filter bodies of the at least two hollow shafts parallel to one another are located overlap at least partially in the axial direction.
  • the filter cake shears off one another between filter bodies that are adjacent in the axial direction. Due to the inventive shape of the filter bodies in combination with the overlapping of the mutually staggered filter bodies of the respective hollow shafts, the filter bodies can act as shredders for sludge lumps in the suspension, which promotes further homogenization.
  • suspensions with a low solids content and suspensions with a solids content of up to 98% can be pumped.
  • an additional pump can be provided on the suspension side and/or a vacuum pump on the filtrate side.
  • the displacement effect described can also be used to operate the device according to the invention exclusively with the inherent pressure of the suspension to be filtered, because if the pressure of the suspension to be filtered is sufficient, the filter bodies limiting the free cross section are themselves displaced and the hollow shaft is thus set in rotation.
  • the device can thus be used, for example, for the energy-saving filtration of flowing water, with the flow of the flowing water being used to drive the hollow shaft.
  • the hollow shafts with the filter bodies arranged thereon are mirrored to one another about a common plane of symmetry.
  • the suspension can be actively pressed from filter body to filter body across the cross section, with the cyclically decreasing, largest free cross section between the filter bodies and the housing being enlarged, so that even suspensions with a high solids content that are difficult to convey are transported in the direction of the outlet can be carried out without having to rely on pumps or other conveying devices.
  • the device according to the invention can be used to make up the suspension, it is proposed that downstream of the filter body, a pelletizing device be installed, which is driven by the hollow shaft.
  • the pelletizing device can be, for example, a pelletizing disk, which agglomerates the dewatered sludge.
  • a filter body can comprise a plurality of filter body segments which are preferably connected to one another in a form-fitting, detachable manner.
  • the filter body segments can be connected to one another, for example, via tongue and groove connections running in the radial direction, which facilitates consecutive arrangement of the individual filter body segments on the hollow shaft for assembling the filter body.
  • the cavities of the filter body segments can be separated from one another, so that a fluid connection between different filter body segments of a filter body can only take place via the hollow shaft.
  • the filter body segments of a filter body have different geometric configurations, it being possible for the radii of adjacent filter body segments to be essentially the same in the border region.
  • filter body segments can be created if they are made of porous plastic. As a result, no separate filter membranes have to be provided, since the filtration is achieved through the porosity of the plastic.
  • the filter body segments can be designed in one piece. This means that the filter body segments form a one-piece plastic part together with any tongue and groove connections for connecting several filter body segments, with connection nipples for connecting the filter body segments with the hollow shaft and/or other filter body segment parts.
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • TPU polyurethane
  • EVA ethylene vinyl acetate
  • PC polycarbonate
  • PA polyamide
  • PES polyethersulfone
  • the filter membrane has two filter membrane discs arranged at a distance parallel to one another.
  • the filtered suspension enters the interior of the filter body between the filter membrane discs through these filter membrane discs, so that the filter membrane discs preferably run transversely to the axial direction of the hollow shaft.
  • the filter membrane discs can be inserted into a fluid-impermeable base body of the filter body segment.
  • the filter membrane discs can be removed from the filter body segment and cleaned independently of the base body, without having to dismantle the filter body segments or even the filter body from the hollow shaft.
  • the base body is impermeable to fluids, so it does not have a filter function and therefore has to be cleaned much less frequently.
  • the base body can, for example, be made of plastic, in particular natural or synthetic rubber, whereby a fluid-tight connection is achieved between the base body and the insertable filter membrane disks, which can preferably be inserted radially to the hollow shaft.
  • the filter membrane discs are mounted particularly gently, so that sensitive filter materials such as ceramics can also be used at high rotational speeds. A similar effect is achieved when the base body has a metallic core and is covered with plastic.
  • filter membrane discs In principle, various materials are conceivable as filter membrane discs, but particularly robust conditions result if the filter membrane discs are made of porous plastic.
  • porous plastic polyethylene (PE), polypropylene (PP), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyurethane (TPU), ethylene vinyl acetate (EVA), Polycarbonate (PC), Polyamide (PA) and Polyethersulfone (PES) can be used. Synthetic rubbers mixed with urea can also be used for this purpose.
  • the filter membrane disks have a ceramic core.
  • the ceramic cores can be enclosed by a porous plastic, so that the filter performance is further increased and the sensitive ceramic cores are at the same time protected by the porous plastic against vibrations or the like.
  • Fig. 2 is a detail view of the partially cutaway device in a perspective view on an enlarged scale
  • Fig. 3 is a section on an enlarged scale along the line III-III of Fig. 1,
  • Fig. 4 shows a section along the line IV-IV of Fig. 3,
  • FIG. 5 shows a diagram of the pressure profile in the suspension along an axial flow line and in the filtered filtrate in the axial direction of the device
  • FIG. 6 shows a section corresponding to FIG. 3 of a second embodiment of the device according to the invention
  • Fig. 8 shows a section along the line VIII-VllI of Fig. 7.
  • a device for continuously filtering a suspension has a housing 1 in which a hollow shaft 2 is rotatably mounted.
  • the hollow shaft 2 is provided with several disc-shaped, radially projecting from the hollow shaft 2 filter bodies 3 flow-connected. This can be achieved in that the hollow shaft 2 is flow-connected via openings 4 to an interior space 6 surrounded by a filter membrane 5 . If a suspension flows to the filter body 3 , the solid particles are held back by the filter membrane 5 , while the liquid portion penetrates the filter membrane 5 , flows into the interior 6 and leaves the device as filtrate via the hollow shaft 2 .
  • the driving force behind filtration is the pressure difference between the suspension side and the filtrate side.
  • the radius r of the filter body 3 increases in the circumferential direction from a low-pressure radius n to a high-pressure radius m to reduce the free housing cross section, as is disclosed in FIG. 3 .
  • the free cross-section of the housing changes when the filter body rotates, as a result of which the suspension is subjected to a pressure profile that changes over time at a reference point that is fixed in space.
  • the pressure difference between the suspension side and the filtrate side increases, which promotes rapid filtration.
  • the pressure difference between the suspension side and the filtrate side decreases.
  • the filter cake Due to these constant pressure fluctuations, the filter cake is loosened and can detach from the filter membrane.
  • the cleaning effect can be further improved by the centrifugal force generated by the rotation of the filter bodies 3 .
  • a rapid drop in pressure can also promote cleaning. This can be achieved if the filter body 3 has a compression section 7, which is formed starting from the low-pressure radius n by increasing the radius r of the filter body 3 up to the high-pressure radius m, and an expansion section 8, which is formed starting from the high-pressure radius m by reducing the radius r of the filter body 3 down to the low pressure n, with the reduction in the radius r in the expansion section 8 taking place faster than the increase in the compression section 7.
  • the expansion section 8 therefore occupies a smaller sector of the disc-shaped filter body 3 than the compression section 7.
  • a plurality of filter bodies 3 can be arranged on the hollow shaft 2, the high-pressure radii m of which are offset relative to one another in a circumferential direction.
  • a filter body 3 is always offset in the same circumferential direction as the previous filter body 3 , so that the filter bodies 3 form a spiral running around the hollow shaft 2 .
  • Particularly favorable conditions result when the offset of the high-pressure radii m between two filter bodies 3 following one another in the axial direction is between 1° and 45°.
  • the offset can be 10°, for example, as is shown in the exemplary embodiment.
  • FIG. 5 shows the schematic pressure profile generated by the offset of the filter bodies 3 along an axial exemplary flow line (not shown) running over the length of the device at a specific point in time. While the pressure 9 on the filtrate side remains constant, the pressure 10 on the suspension side has a wave-like profile due to the offset of the filter bodies 3 in the axial direction and thus due to the different sizes of the free cross-sectional areas. The increasing pressure over the length goes hand in hand with the increasing solids content of the suspension. The areas with a large pressure difference öph favor a high
  • the pressure profile shown in FIG. 5 corresponds to the pressure profile along a flow line at a fixed point in time. Due to the constant rotation of the hollow shaft 2, there is naturally a phase shift in the pressure curve over time.
  • At least two hollow shafts 2 running parallel to one another can be provided in the housing 1, the filter bodies 3 of which are offset from one another in the axial direction with a gap.
  • particularly large housing cross-sections can also be used for a high throughput without the need for special production with regard to the size of the filter body 3 .
  • the filter bodies 3 which are offset from one another with a gap can also at least partially overlap, forming an overlapping region 11 which can change over time as a result of the rotation.
  • the filter cakes of adjacent filter bodies 3 located on the filter membranes 5 can shear off one another, and the turbulence in the suspension can increase.
  • the filter bodies 3 arranged according to the invention also act as a crushing or mixing unit for any inhomogeneities in the suspension.
  • the hollow shafts 2 can also be actively and evenly conveyed through the device according to the invention, the hollow shafts 2, as shown for example in FIGS. 1 to 3, with the filter bodies 3 arranged thereon relative to one another around a common plane of symmetry. If the hollow shafts move at the same speed but in opposite directions, the suspension is actively pushed in the axial direction, which means that no further conveyor devices are required.
  • a pelletizing plate 12 can be used for preparing the filtered suspension, which is arranged downstream of the filter body 3 and is also driven by the hollow shaft 2 .
  • the suspension can be introduced or discharged via connection pieces 13 .
  • each filter body 3 can comprise a plurality of filter body segments 14 .
  • the filter body segments 14 can be releasably connected to one another via a form fit.
  • the filter body segments 14 can be releasably connected to one another via a tongue and groove connection 15, 16 running in the radial direction.
  • a filter body segment 14 can have a fluid-impermeable base body 17 into which two filter membrane discs 20 acting as top and bottom surfaces 18, 19 are inserted.
  • the base body 17 spans the cavity 6 of the filter body segment 14 together with the filter membrane discs 20 .
  • the filter body segments 14 can be detachably flow-connected to the hollow shaft 2 via connection nipples 21 .
  • the filter membrane discs 20 can in turn be detachably connected to the base body 17 via a tongue and groove connection 22, 23 (FIG. 8).
  • the filter membrane disks 20 can be made of porous plastic.
  • the filter membrane disks 20 can include a ceramic core 24 .

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)

Abstract

Vorrichtung zum kontinuierlichen Filtrieren einer Schlammsuspension Es wird eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Filtrieren einer Schlammsuspension mit einer in einem Gehäuse (1) drehbar gelagerten Hohlwelle (2), die mit dem von einer Filtermembran (5) umgebenen Innenraum (6) eines scheibenförmigen, radial von der Hohlwelle (2) abstehenden Filterkörpers (3) zum Ableiten eines Filtrates strömungsverbunden ist, beschrieben. Um unabhängig vom Feststoffgehalt der zu filtrierenden Schlammsuspension, der Filterkuchendicke und der Filtrationsdauer einen höheren Durchsatz des Filtrats zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass der Radius (r) des Filterkörpers (3) in Umfangsrichtung von einem Niederdruckradius ri zu einem Hochdruckradius rh hin zur Verringerung des freien Gehäusequerschnitts zunimmt. (Fig. 1)

Description

Vorrichtung zum kontinuierlichen Filtrieren einer Schlammsuspension
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Filtrieren einer Schlammsuspension mit einer in einem Gehäuse drehbar gelagerten Hohlwelle, die mit dem von einer Filtermembran umgebenen Innenraum eines scheibenförmigen, radial von der Hohlwelle abstehenden Filterkörpers zum Ableiten eines Filtrates strömungsverbunden ist. Selbstverständlich können mit einer solchen Vorrichtung auch andere Suspensionen oder filtrierbare Gemische voneinander getrennt werden.
Stand der Technik
Aus der W02000047312A1 ist eine Vorrichtung zum Filtrieren einer Suspension bekannt. Hierzu ist der Hohlraum eines von einer Filtermembran umgebenen Filterkörpers mit einer Hohlwelle strömungsverbunden. Wird der Filterkörper von einer Suspension angeströmt, so werden die Feststoffpartikel der Suspension von der Filtermembran zurückgehalten, wohingegen ein Flüssigkeitsanteil der Suspension über den Innenraum des Filterkörpers zur Hohlwelle strömt und als Filtrat abgeleitet werden kann. Mit steigender Filtrationsdauer steigt die Dicke des die Filtermembran bedeckenden Filterkuchens, wodurch der Filtratstrom und damit die Filtriereffizienz erheblich herabgesetzt wird. Bei mehreren in axiale Richtung hintereinander gelagerten Filterkörpern steigt der Feststoffgehalt in Strömungsrichtung der Vorrichtung. Um eine konstante Filtriergeschwindigkeit beizubehalten, kann der Druck auf der Suspensionsseite erhöht werden, oder aber der Filterkuchen in regelmäßigen Abständen von der Filtermembranen abgereinigt werden. In der W02000047312A1 wird der Reinigungsschritt durch Drehen der Filtermembran um die Hohlwelle ermöglicht. Nachteilig daran ist allerdings, dass vor allem bei Suspensionen mit hohem Feststoffgehalt und bei stark an die Filtermembran angepressten Filterkuchen eine solche Relativbewegung zum Abreinigen des Filterkuchens nicht ausreicht, weswegen die W02000047312A1 weiter vorschlägt, zwei parallel zueinander verlaufende Hohlwellen mit jeweils mehreren daran angeordneten Filterkörpern vorzusehen. Bei entsprechender Anordnung der Hohlwellen kann es durch die Relativbewegung der auf den unterschiedlichen Hohlwellen angeordneten Filterkörper zu einem gegenseitigen Abscheren des auf der Filtermembran befindlichen Filterkuchens kommen. Naturgemäß kann ein Abscheren nur dann erfolgen, wenn die Filterkuchen der jeweiligen Filtermembrane dementsprechend dick sind, dass es zu einem Kontakt zwischen den jeweiligen Filterkuchen kommt, sodass die Methode erst ab einer gewissen Filtrationszeit bzw. Filterkuchendicke wirksam ist. Außerdem kann durch das Abscheren konstruktionsbedingt nur ein Teil des Filterkuchens abgetragen werden.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welche unabhängig vom Feststoffgehalt der zu filtrierenden Suspension, der Filterkuchendicke und der Filtrationsdauer einen höheren Durchsatz des Filtrats ermöglicht.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass der Radius des Filterkörpers in Umfangsrichtung von einem Niederdruckradius zu einem Hochdruckradius hin zur Verringerung des freien Gehäusequerschnitts zunimmt. Zufolge dieser Maßnahme wird die Suspension im Bereich des in Drehung versetzten Filterkörpers mit einem sich über die Zeit ändernden, vorzugsweise sinusförmigen, Druckverlauf beaufschlagt. Wird an einem Referenzpunkt der freie Gehäusequerschnitt, also jener Querschnitt im Gehäuse, der nicht vom Filterkörper eingenommen wird, durch eine Drehung des Filterkörpers und damit durch eine Bewegung des Hochdruckradius zu diesem Referenzpunkt hin, verkleinert, wird die Suspension an diesem Referenzpunkt komprimiert. Dadurch steigt die Druckdifferenz zwischen Suspensionsseite und Filtratseite, wodurch eine schnelle Filtrierung der Suspension begünstigt wird. Während dieser Filtrierung durchdringt der Flüssigkeitsanteil der Suspension die Filtermembran, gelangt in den Innenraum des Filterkörpers und wird über die Hohlwelle abgeleitet. Die Feststoffpartikel hingegen werden von der Filtermembran zurückgehalten und lagern sich als verdichteter Filterkuchen an dieser an, der einen Widerstand für den Flüssigkeitsanteil der Suspension ausbildet, wodurch der Filtratstrom in weiterer Folge abnimmt. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Filterkörpers kommt es durch ein Weiterdrehen des Filterkörpers zu einer Erweiterung des freien Gehäusequerschnitts am Referenzpunkt, wodurch der auf die Suspension ausgeübte Druck sinkt. Durch diese Druckschwankung wird das Auflockern und dadurch auch das Lösen des Filterkuchens von der Filtermembran begünstigt. Darüber hinaus können die durch die Drehbewegung der Hohlwelle hervorgerufene Zentrifugalkräfte zum unterstützenden Ablösen des Filterkuchens genutzt werden. Durch die erfindungsgemäße Druckerhöhung und Druckerniedrigung können auch nach einer großen Filterdauer gleichbleibende Filterbedingungen am Filterkörper geschaffen werden. Ein vollständiges Abreinigen kann durch starke Turbulenzen in der Suspension begünstigt werden. Dies kann durch einen schnellen Druckabfall am Referenzpunkt erzielt werden. Ein solcher schneller Druckabfall wird erreicht, wenn der Filterkörper einen Kompressionsabschnitt, der ausgehend vom Niederdruckradius durch eine Erhöhung des Radius des Filterkörpers bis hin zum Hochdruckradius ausgebildet ist, und einen Expansionsabschnitt aufweist, der ausgehend vom Hochdruckradius durch eine Erniedrigung des Radius des Filterkörpers bis hin zum Niederdruckradius ausgebildet ist, wobei die Erniedrigung des Radius im Expansionsabschnitt schneller erfolgt, als die Erhöhung des Radius im Kompressionsabschnitt. Durch die verhältnismäßig langsame Druckzunahme am Referenzpunkt kann der Filterkuchen ausreichend entwässert werden, bevor er durch den schlagartigen Druckabfall in Kombination mit der Drehbewegung des Filterkörpers abgereinigt wird. Im Rahmen der Erfindung ist mit Radius der Abstand zwischen Drehpunkt des Filterkörpers und einem Umfangspunkt des Filterkörpers gemeint. Der Filterkörper weist einen Innenraum auf, der von einer Filtermembran umgeben ist. Umgeben heißt in diesem Zusammenhang, dass die Filtermembran den Innenraum wenigstens abschnittsweise begrenzt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in regelmäßigen Intervallen im Rahmen von Instandhaltungstätigkeiten auf einfache Weise einer Grundreinigung unterzogen werden. Hierzu wird Wasser oder ein anderes geeignetes Reinigungsmittel ausgehend von der Hohlwelle zum Innenraum der Filterkörper und in weiterer Folge durch die Filtermembran in das Gehäuse der Vorrichtung gepumpt. Dabei lösen auch besonders stark verpresste Filterkuchenreste von der Filtermembran, die gemeinsam mit anderen Suspensionsrückständen aus dem Gehäuse gespült werden können.
Um zu jedem Zeitpunkt auch eine variierende Druckverteilung in axiale Richtung der Vorrichtung zu erzeugen, wird vorgeschlagen, dass auf der Hohlwelle in axialer Richtung mehrere Filterkörper angeordnet sind, deren Hochdruckradien zueinander in einer Umfangsrichtung versetzt sind. Somit bilden die aufeinanderfolgenden Hochdruckradien eine um die Hohlwelle umlaufende Spirale. Durch die in axialer Richtung verlaufenden Druckunterschiede werden der Suspension Turbulenzen aufgezwungen, wodurch die Abreinigung der Filtermembranen und damit die Filtriereffizienz weiter verbessert wird. Es hat sich dabei herausgestellt, dass sich besonders günstige Filtrierverhältnisse ergeben, wenn der Versatz der Hochdruckradien zwischen zwei in axialer Richtung aufeinanderfolgenden Filterkörpern zwischen jeweils einschließlich 1 ° und 45°, vorzugsweise zwischen jeweils einschließlich 5° und 20° liegt. Der Abstand der in axialer Richtung zueinander angeordneten Filterkörper kann konstant oder in Abhängigkeit von dem zu filtrierenden Gemisch variabel sein.
Um den Durchsatz der Vorrichtung zu vergrößern, ohne dabei die Fertigungskosten maßgeblich zu erhöhen und darüber hinaus eine verbesserte Filtriereffizienz zu schaffen, können im Gehäuse wenigstens zwei zueinander parallele Hohlwellen vorgesehen sein, deren Filterkörper in axialer Richtung zueinander auf Lücke versetzt sind. Es ist dabei grundsätzlich ausreichend, dass nur eine der Hohlwellen erfindungsgemäß ausgebildet ist, während die andere Hohlwelle auch mit anderen Filterkörper strömungsverbunden sein kann und auch nicht drehbar gelagert sein muss. Zufolge der beschriebenen Maßnahmen können variierende Druckverteilungen auch in Gehäusen mit großen Querschnitten über deren gesamten Querschnitt etabliert werden. Durch eine Relativbewegung der Hohlwellen zueinander entstehen zwischen den daran angeordneten Filterkörpern verstärkt Turbulenzen. Die Filterkörper können vorteilhafterweise gemeinsam einen Mischer bilden, der für eine homogene Durchmischung der Suspension sorgt, wodurch ein gleichmäßiges Filtrieren weiter begünstigt wird.
Damit auch eine Abreinigung eines stark komprimierten Filterkuchens von der Filtermembran ermöglicht wird, ohne dabei die Vorrichtung anhalten zu müssen und damit die Filtrierung zu stoppen, empfiehlt es sich in einer besonders effizienten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, dass sich die Filterkörper der wenigstens zwei zueinander parallelen Hohlwellen in axialer Richtung wenigstens teilweise überlappen. Dadurch kommt es bei einer entsprechenden Drehbewegung der Filterkörper zu einem gegenseitigen Abscheren des Filterkuchens zwischen in axiale Richtung benachbarten Filterkörpern. Durch die erfindungsgemäße Form der Filterkörper in Kombination mit der Überlappung der zueinander auf Lücke versetzten Filterkörper der jeweiligen Hohlwellen können die Filterkörper bei geeigneter Beschaffenheit als Shredder für in der Suspension befindliche Schlammklumpen wirken, wodurch eine weitere Homogenisierung begünstigt wird.
Im industriellen Maßstab wird üblicherweise eine kontinuierliche Querstromfiltration eingesetzt. Dies bedeutet, dass die Suspension beispielsweise mittels Pumpen entlang der Filtermembran gefördert werden muss. Vor allem bei Suspensionen mit hohem Feststoffgehalt erfordert dies äußerst robuste Pumpensysteme als auch einen hohen zusätzlichen Energieaufwand, damit die Suspension über die gesamte Filtrationsfläche, d.h. die Filtermembranen, gefördert werden kann. Durch die Anordnung von zwei zueinander parallelen Hohlwellen mit zueinander auf Lücke versetzten und sich in axialer Richtung wenigstens teilweise überlappenden Filterkörpern ergibt sich der Vorteil, dass sich der freie Querschnitt zwischen der Hohlwelle mit den erfindungsgemäßen Filterkörpern und der anderen Hohlwelle zyklisch verringert, sodass durch den Versatz der Hochdruckradien in axialer Richtung eine Verdrängung der Suspension in axiale Richtung und damit eine Förderung der Suspension durch die Vorrichtung erfolgt. Dadurch können sowohl Suspensionen mit einem geringen Feststoffgehalt als auch Suspension mit einem Feststoffgehalt von bis zu 98% gefördert werden. Je nach Feststoffgehalt der Suspension kann eine Anpassung des Gehäusedurchmessers als auch die Dimensionierung der Filterkörper erforderlich sein. Zur zusätzlichen Erhöhung des Druckunterschiedes kann auf der Suspensionsseite eine zusätzliche Pumpe und/oder auf der Filtratseite eine Vakuumpumpe vorgesehen sein. Die beschriebene Verdrängungswirkung kann auch dazu verwendet werden, die erfindungsgemäße Vorrichtung ausschließlich mit dem Eigendruck der zu filtrierenden Suspension zu betreiben, weil bei ausreichendem Druck der zu filtrierenden Suspension die den freien Querschnitt begrenzenden Filterkörper selbst verdrängt und damit die Hohlwelle in Rotation versetzt wird. Die Vorrichtung kann damit beispielweise zum energieschonenden Filtrieren eines Fließgewässers eingesetzt werden, wobei die Strömung des Fließgewässers zum Antreiben der Hohlwelle genutzt wird.
Um über den Querschnitt des Gehäuses gleichmäßige Filterverhältnisse zu erzielen und gleichzeitig eine energieeffiziente Förderung von Suspensionen mit hohem Feststoffgehalt zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass die Hohlwellen mit den darauf angeordneten Filterkörpern zueinander um eine gemeinsame Symmetrieebene gespiegelt angeordnet sind. Durch diese Anordnung kann die Suspension über den Querschnitt gleichmäßig aktiv von Filterkörper zu Filterkörper gedrückt werden, wobei der sich zyklisch verkleinernde, größte freie Querschnitt zwischen den Filterkörpern und dem Gehäuse vergrößert wird, sodass auch schwer zu fördernde Suspensionen mit hohem Feststoffgehalt in Richtung des Auslasses transportiert werden können, ohne auf Pumpen oder anderer Fördervorrichtungen angewiesen zu sein. Dies ermöglicht auch die Dimensionierung besonders langer Vorrichtungen zum kontinuierlichen Filtrieren von Suspensionen, deren Länge bei vorbekannten Vorrichtung aufgrund der energieaufwendigen Förderung bei mit der Länge der Vorrichtung zunehmenden Feststoffgehalt der Suspension limitiert war. Durch diese robuste Förderung der Suspension kann ein wesentlich höherer Feststoffgehalt im kontinuierlichen Verfahren realisiert werden. Damit die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Konfektionieren der Suspension eingesetzt werden kann, wird vorgeschlagen, dass stromabwärts der Filterkörper eine Pelletiervorrichtung nachgelagert ist, die durch die Hohlwelle angetrieben wird. Die Pelletiervorrichtung kann beispielsweise ein Pelletierteller sein, welches den entwässerten Schlamm agglomeriert.
Um Filterkörper mit besonders großen Durchmessern realisieren zu können und gleichzeitig deren Montage an der Hohlwelle zu erleichtern, kann ein Filterkörper mehrere Filterkörpersegmente umfassen, welche vorzugsweise formschlüssig lösbar miteinander verbunden sind. Die Filterkörpersegmente können beispielsweise über in Radialrichtung verlaufende Nut-Federverbindungen miteinander verbunden sein, wodurch ein konsekutives Anordnen der einzelnen Filterkörpersegmente an der Hohlwelle zum Zusammenbauen des Filterkörpers erleichtert wird. Die Hohlräume der Filterkörpersegmente können voneinander abgetrennt sein, sodass eine Fluidverbindung unterschiedlicher Filterkörpersegmente eines Filterkörpers nur über die Hohlwelle geschehen kann. Zur Ausbildung des erfindungsgemäßen Radienverlaufs des Filterkörpers weisen die Filterkörpersegmente eines Filterkörpers unterschiedliche geometrische Ausgestaltungen auf, wobei die Radien aneinander angrenzender Filterkörpersegmente im Grenzbereich im Wesentlichen gleich sein können.
Leichte und beständige Filterkörpersegmente können geschaffen werden, wenn diese aus porösem Kunststoff gefertigt sind. Dadurch müssen keine gesonderten Filtermembranen vorgesehen sein, da die Filterung durch die Porosität des Kunststoffes erzielt wird. Darüber hinaus können die Filterkörpersegmente einstückig ausgebildet sein. Dies bedeutet, dass die Filterkörpersegmente gemeinsam mit etwaigen Nut-Federverbindungen zum Verbinden mehrerer Filterkörpersegmente, mit Anschlussnippeln zum Verbinden der Filterkörpersegmente mit der Hohlwelle und/oder anderen Filterkörpersegmentteilen ein einstückiges Kunststoffteil bilden. Als Basismaterialien für die Herstellung von porösen Kunststoffen können beispielsweise Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polyurethan (TPU), Ethylen-Vinylacetat (EVA), Polycarbonat (PC), Polyamid (PA) und Polyethersulfon (PES) verwendet werden. Auch mit Harnstoff versetzte Synthesekautschuke können hierzu eingesetzt werden.
Um die abzureinigende Filtermembranfläche zu reduzieren, wird vorgeschlagen, dass die Filtermembran zwei mit Abstand parallel zueinander angeordnete Filtermembranscheiben aufweist. Durch diese Filtermembranscheiben tritt die gefilterte Suspension in den zwischen den Filtermembranscheiben liegenden Innenraum des Filterkörpers ein, sodass die Filtermembranscheiben vorzugsweise quer zur axialen Richtung der Hohlwelle verlaufen.
Damit eine Reinigung der Filterkörpersegmente vereinfacht wird, können die Filtermembranscheiben in einen fluidundurchlässigen Grundkörper des Filterkörpersegments eingesetzt sein. Auf diese Weise können die Filtermembranscheiben aus dem Filterkörpersegment herausgenommen werden und unabhängig vom Grundkörper gereinigt werden, ohne dafür die Filterkörpersegmente, oder gar den Filterkörper von der Hohlwelle abmontieren zu müssen. Der Grundkörper ist fluidundurchlässig, übernimmt somit keine Filteraufgabe und muss dadurch wesentlich seltener gereinigt werden. Der Grundkörper kann beispielsweise aus Kunststoff, insbesondere aus Natur- oder Synthesekautschuken, gefertigt sein, wodurch eine fluiddichte Verbindung zwischen dem Grundkörper und den einsetzbaren, vorzugsweise radial zur Hohlwelle einschiebbaren Filtermembranscheiben erreicht wird. Darüber hinaus ergibt sich der Vorteil, dass dadurch eine besonders schonende Lagerung der Filtermembranscheiben erzielt wird, sodass empfindliche Filtermaterialien wie Keramik auch bei hohen Umdrehungsgeschwindigkeiten eingesetzt werden können. Ein ähnlicher Effekt wird erzielt, wenn der Grundkörper einen metallischen Kem aufweist und von Kunststoff überzogen ist.
Zwar sind grundsätzlich diverse Materialien als Filtermembranscheiben denkbar, jedoch ergeben sich besonders robuste Bedingungen, wenn die Filtermembranscheiben aus porösem Kunststoff gefertigt sind. Als Basismaterialien für die Herstellung von porösen Kunststoffen können beispielsweise Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polyurethan (TPU), Ethylen-Vinylacetat (EVA), Polycarbonat (PC), Polyamid (PA) und Polyethersulfon (PES) verwendet werden. Auch mit Harnstoff versetzte Synthesekautschuke können hierzu eingesetzt werden.
Um die Filterleistung der Filtermembranscheiben zu erhöhen, wird vorgeschlagen, dass die Filtermembranscheiben einen Keramikkern aufweisen. Die Keramikkerne können von einem porösen Kunststoff eingeschlossen sein, sodass die Filterleistung weiter erhöht wird und die empfindlichen Keramikkerne gleichzeitig vom porösen Kunststoff gegen Vibrationen oder dergleichen geschützt werden.
Kurze Beschreibung der Erfindung
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 eine aufgerissene Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung,
Fig. 2 eine Detailansicht der teilweise aufgerissenen Vorrichtung in perspektivischer Ansicht in vergrößertem Maßstab,
Fig. 3 eine entlang der Linie Ill-Ill der Fig. 1 verlaufender Schnitt in vergrößertem Maßstab,
Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 3,
Fig. 5 ein Diagramm des Druckverlaufs in der Suspension entlang einer axialen Strömungslinie und im ausgefilterten Filtrat in axialer Richtung der Vorrichtung,
Fig. 6 ein der Fig. 3 entsprechender Schnitt einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 7 einen Vertikalschnitt durch die Filterkörper der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie Vlll-Vll I der Fig. 7.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Filtrieren einer Suspension weist, wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, ein Gehäuse 1 auf, in dem eine Hohlwelle 2 drehbar gelagert ist. Wie insbesondere in der Fig. 4 offenbart wird, ist die Hohlwelle 2 mit mehreren scheibenförmigen, radial von der Hohlwelle 2 abstehenden Filterkörpern 3 strömungsverbunden. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Hohlwelle 2 über Durchbrüche 4 mit einem von einer Filtermembran 5 umgebenen Innenraum 6 strömungsverbunden ist. Strömt eine Suspension den Filterkörper 3 an, so werden die Feststoffpartikel von der Filtermembran 5 zurückgehalten, während der Flüssigkeitsanteil die Filtermembran 5 durchdringt, in den Innenraum 6 strömt und über die Hohlwelle 2 die Vorrichtung als Filtrat verlässt. Die Triebkraft der Filtrierung ist der Druckunterschied zwischen Suspensionsseite und Filtratseite. Je höher dieser Druckunterschied ist, desto schneller erfolgt die Filtrierung. Zur zusätzlichen Erhöhung des Druckunterschiedes kann auf der Suspensionsseite eine zusätzliche Pumpe und/oder auf der Filtratseite eine Vakuumpumpe vorgesehen sein. Im Laufe der Filtrierung bildet sich auf der Filtermembran 5 durch die zurückgehaltenen Feststoffpartikel ein Filterkuchen, der einen Strömungswiderstand bildet und daher mit steigender Dicke die Filtrierleistung bzw. Filtriereffizienz erniedrigt. Daher muss der Filterkuchen regelmäßig abgereinigt werden. Durch eine Erhöhung des Druckes auf der Suspensionsseite, die ja zur Erzeugung einer großen Triebkraft der Filtrierung erwünscht ist, kommt es allerdings auch zu einer Verdichtung des entstandenen Filterkuchens, wodurch die Abreinigung desselbigen erschwert wird. Um daher eine große Triebkraft der Filtrierung und damit eine hohe Filtriereffizienz zu ermöglichen, nimmt der Radius r des Filterkörpers 3 in Umfangsrichtung von einen Niederdruckradius n zu einem Hochdruckradius m zur Verringerung des freien Gehäusequerschnitts zu, wie dies in Fig. 3 offenbart wird. Dadurch ändert sich bei Drehung der Filterkörper der freie Gehäusequerschnitt, wodurch die Suspension an einem raumfesten Referenzpunkt mit einem sich über die Zeit ändernden Druckverlauf beaufschlagt wird. Bei einem sich verengenden freien Querschnitt steigt die Druckdifferenz zwischen Suspensionsseite und Filtratseite, wodurch eine schnelle Filtrierung begünstigt wird. Bei einem sich vergrößernden freien Querschnitt sinkt die Druckdifferenz zwischen Suspensionsseite und Filtratseite. Aufgrund dieser ständigen Druckschwankungen wird der Filterkuchen aufgelockert und kann sich von der Filtermembran lösen. Durch die von der Drehung der Filterkörper 3 erzeugte Zentrifugalkraft kann der Abreinigungseffekt weiter verbessert werden. Auch ein schneller Druckabfall kann das Abreinigen begünstigen. Dies kann erreicht werden, wenn der Filterkörper 3 einen Kompressionsabschnitt 7, der ausgehend vom Niederdruckradius n durch eine Erhöhung des Radius r des Filterkörpers 3 bis hin zum Hochdruckradius m ausgebildet ist, und einen Expansionsabschnitt 8 aufweist, der ausgehend vom Hochdruckradius m durch eine Verringerung des Radius r des Filterkörpers 3 bis hin zum Niederdruck n ausgebildet ist, wobei die Verringerung des Radius r im Expansionsabschnitt 8 schneller erfolgt, als die Erhöhung im Kompressionsabschnitt 7. Der Expansionsabschnitt 8 nimmt demnach einen kleineren Sektor vom scheibenförmigen Filterkörper 3 ein, als der Kompressionsabschnitt 7.
Damit sich auch in axialer Richtung eine variierende Druckverteilung ergibt, können auf der Hohlwelle 2 mehrere Filterkörper 3 angeordnet sein, deren Hochdruckradien m zueinander in eine Umfangsrichtung versetzt sind. Wie der Fig. 3 zu entnehmen ist, ist ein Filterkörper 3 immer in die gleiche Umfangrichtung zum vorigen Filterkörper 3 versetzt, sodass die Filterkörper 3 eine um die Hohlwelle 2 umlaufende Spirale bilden. Besonders günstige Verhältnisse ergeben sich, wenn der Versatz der Hochdruckradien m zwischen zwei in axiale Richtung aufeinanderfolgenden Filterkörpern 3 zwischen 1 ° und 45° beträgt. Der Versatz kann beispielsweise 10° betragen, wie dies im Ausführungsbeispiel gezeigt wird. Die Fig. 5 zeigt den durch den Versatz der Filterkörper 3 erzeugten schematischen Druckverlauf entlang einer axialen, über die Länge der Vorrichtung verlaufenden beispielhaften Strömungslinie (nicht eingezeichnet) zu einem bestimmten Zeitpunkt. Während der filtratseitige Druck 9 konstant bleibt, weist der suspensionsseitige Druck 10 aufgrund des Versatzes der Filterkörper 3 in axiale Richtung und damit aufgrund der unterschiedlich großen freien Querschnittsflächen einen wellenförmigen Verlauf auf. Der über die Länge steigende Druck geht mit dem steigenden Feststoffgehalt der Suspension einher. Die Bereiche mit großer Druckdifferenz öph begünstigen eine hohe
Filtriergeschwindigkeit. Die Bereiche mit kleiner Druckdifferenz <5pi begünstigen eine effektive Abreinigung des Filterkuchens. Darüber hinaus entstehen durch die regelmäßige Änderung der Druckdifferenzen Turbulenzen, die die Abreinigung des Filterkuchens weiter verstärken, wodurch sich insgesamt eine erhöhte Filtriereffizienz ergibt. Zu beachten ist, dass der in der Fig. 5 gezeigte Druckverlauf dem Druckverlauf entlang einer Strömungslinie zu einem festen Zeitpunkt entspricht. Aufgrund der ständigen Drehung der Hohlwelle 2 kommt es naturgemäß zu einer Phasenverschiebung des Druckverlaufs über die Zeit.
Wie insbesondere in der Fig. 2 gezeigt ist, können im Gehäuse 1 wenigstens zwei parallel zueinander verlaufende Hohlwellen 2 vorgesehen sein, deren Filterkörper 3 in axialer Richtung zueinander auf Lücke versetzt sind. Dadurch können auch besonders große Gehäusequerschnitte für einen hohen Durchsatz eingesetzt werden, ohne Sonderfertigungen hinsichtlich der Größe der Filterkörper 3 zu benötigen. Weiter können dadurch auch geometrisch komplexere Gehäusequerschnitte eingesetzt und mit Filterkörpern bestückt werden.
Die zueinander auf Lücke versetzten Filterkörper 3 können sich auch wenigstens teilweise unter Ausbildung eines zeitlich durch die Rotation veränderlichen Überlappungsbereiches 11 überlappen. Dadurch kann es bei einer entsprechenden Relativbewegung der Hohlwellen 2 sowohl zu einem gegenseitigen Abscheren der auf den Filtermembranen 5 befindlichen Filterkuchen benachbarter Filterkörper 3, als auch zur Erhöhung der Turbulenzen in der Suspension kommen. Die erfindungsgemäßen angeordneten Filterkörper 3 wirken auch als Zerkleinerungs- bzw. Mischaggregat für etwaige Inhomogenitäten in der Suspension.
Damit auch eine aktive und gleichmäßige Förderung der Suspension durch die erfindungsgemäße Vorrichtung erfolgen kann, können die Hohlwellen 2, wie beispielsweise in den Figs. 1 bis 3 offenbart ist, mit den darauf angeordneten Filterkörpern3 zueinander um eine gemeinsame Symmetrieebene angeordnet sein. Bei entsprechender gleichschnellen, aber gegenläufigen Bewegung der Hohlwellen, wird die Suspension aktiv in axiale Richtung gedrückt, wodurch keine weiteren Fördervorrichtungen benötigt werden. Zum Konfektionieren der filtrierten Suspension kann ein Pelletierteller 12 eingesetzt werden, der stromabwärts der Filterkörper 3 angeordnet ist und ebenfalls von der Hohlwelle 2 angetrieben wird.
Der Eintrag bzw. Austrag der Suspension kann über Anschlussstutzen 13 erfolgen.
Wie der Fig. 6 zu entnehmen ist, kann jeweils ein Filterkörper 3 mehrere Filterkörpersegmente 14 umfassen. Die Filterkörpersegmente 14 können zur Ausbildung des Filterkörpers 3 lösbar miteinander über einen Formschluss verbunden sein. Beispielsweise können die Filterkörpersegmente 14 über eine in Radialrichtung verlaufende Nut- und Federverbindung 15, 16 miteinander lösbar verbunden sein.
Wie aus den Figs. 6 bis 8, insbesondere aus den Figs. 7 und 8, ersichtlich ist, kann ein Filterkörpersegment 14 einen fluidundurchlässigen Grundkörper 17 aufweisen, in den zwei als Deck- bzw. Bodenfläche 18,19 wirkende Filtermembranscheiben 20 eingeschoben sind. Der Grundkörper 17 spannt gemeinsam mit den Filtermembranscheiben 20 den Hohlraum 6 des Filterkörpersegments 14 auf. Die Filterkörpersegmente 14 können über Anschlussnippel 21 mit der Hohlwelle 2 lösbar strömungsverbunden sein. Die Filtermembranscheiben 20 können wiederum über eine Nut- und Federverbindung 22, 23 mit dem Grundkörper 17 lösbar verbunden sein (Fig. 8).
Die Filtermembranscheiben 20 können aus porösem Kunststoff gefertigt sein. Darüber hinaus können die Filtermembranscheiben 20 einen Keramikkern 24 umfassen.

Claims

Patentansprüche
1 . Vorrichtung zum kontinuierlichen Filtrieren einer Schlammsuspension mit einer in einem Gehäuse (1 ) drehbar gelagerten Hohlwelle (2), die mit dem von einer Filtermembran (5) umgebenen Innenraum (6) eines scheibenförmigen, radial von der Hohlwelle (2) abstehenden Filterkörpers (3) zum Ableiten eines Filtrates strömungsverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius (r) des Filterkörpers (3) in Umfangsrichtung von einem Niederdruckradius n zu einem Hochdruckradius m hin zur Verringerung des freien Gehäusequerschnitts zunimmt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass auf der Hohlwelle (2) in axialer Richtung mehrere Filterkörper (3) angeordnet sind, deren Hochdruckradien zueinander in einer Umfangsrichtung versetzt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Versatz der Hochdruckradien (rh) zwischen zwei in axialer Richtung aufeinanderfolgenden Filterkörpern zwischen 1 ° und 45° liegt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (1 ) wenigstens zwei zueinander parallele Hohlwellen (2) vorgesehen sind, deren Filterkörper (3) in axialer Richtung zueinander auf Lücke versetzt sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Filterkörper (3) der wenigstens zwei zueinander parallelen Hohlwellen (2) in axialer Richtung wenigstens teilweise überlappen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwellen (2) mit den darauf angeordneten Filterkörpern (3) zueinander um eine gemeinsame Symmetrieebene gespiegelt angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts der Filterkörper (3) eine Pelletiervorrichtung (12) nachgelagert ist, die durch die Hohlwelle (2) angetrieben wird.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Filterkörper (3) mehrere Filterkörpersegmente (14) umfasst, welche lösbar miteinander verbunden sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterkörpersegmente (14) aus porösem Kunststoff gefertigt sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtermembran (5) zwei mit Abstand parallel zueinander angeordnete
Filtermembranscheiben (20) aufweist.
11 . Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtermembranscheiben (20) in einen fluidundurchlässigen Grundkörper (17) des Filterkörpersegments (14) eingesetzt sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Filtermembranscheiben (20) aus porösem Kunststoff gefertigt sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtermembranscheiben (20) einen Keramikkern (24) aufweisen.
EP21754899.9A 2020-08-05 2021-08-04 Vorrichtung zum kontinuierlichen filtrieren einer schlammsuspension Withdrawn EP4192597A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA50657/2020A AT523265B1 (de) 2020-08-05 2020-08-05 Vorrichtung zum kontinuierlichen Filtrieren einer Schlammsuspension
PCT/AT2021/060269 WO2022027079A1 (de) 2020-08-05 2021-08-04 Vorrichtung zum kontinuierlichen filtrieren einer schlammsuspension

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4192597A1 true EP4192597A1 (de) 2023-06-14

Family

ID=77338437

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP21754899.9A Withdrawn EP4192597A1 (de) 2020-08-05 2021-08-04 Vorrichtung zum kontinuierlichen filtrieren einer schlammsuspension

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230302383A1 (de)
EP (1) EP4192597A1 (de)
AT (1) AT523265B1 (de)
WO (1) WO2022027079A1 (de)

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2146867B2 (de) * 1971-09-20 1975-06-26 Hoechst Ag, 6000 Frankfurt Schelbendrehfiner
JPS6458309A (en) * 1987-08-28 1989-03-06 Yagishita Goshi Kaisha Crossflow type filter
JPH0763591B2 (ja) * 1993-12-10 1995-07-12 工業技術院長 液体膜分離装置
AT406936B (de) * 1999-02-08 2000-10-25 Andritz Patentverwaltung Verfahren und vorrichtung zur querstromfiltration
AT408842B (de) * 2000-07-13 2002-03-25 Andritz Ag Maschf Filter
DE102005022643B4 (de) * 2005-05-11 2007-08-30 Buss-Sms-Canzler Gmbh Querstromfilter
DE102010015871A1 (de) * 2010-03-09 2011-09-15 Tu Kaiserslautern Vorrichtung zur verfahrenstechnischen Behandlung feststoffreicher Suspensionen
US9604162B2 (en) * 2014-04-11 2017-03-28 Advanced Filtration Technologies Inc. Rotary disc filter device
KR101994066B1 (ko) * 2019-01-18 2019-07-02 주식회사 대승엔지니어링 디스크 회전형 농축 탈수기

Also Published As

Publication number Publication date
AT523265B1 (de) 2021-07-15
US20230302383A1 (en) 2023-09-28
WO2022027079A1 (de) 2022-02-10
AT523265A4 (de) 2021-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69229732T2 (de) Drehfilter und filterelement dafür
DE2507202B2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Trennung einer Feststoffeenthaltenden Flüssigkeit in eingedickten Schlamm und ein Filtrat
AT403779B (de) Vorrichtung zur filterung plastifizierten thermoplastischen kunststoffgutes und filterelement für eine solche vorrichtung
DE69311060T2 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Durchführung der Phasentrennung durch Filtration und Zentrifugation
DE69304281T2 (de) Gerät zum trennen von feststoffen und flüssigkeiten
EP0682595B1 (de) Filtervorrichtung für fluide, insbesondere für thermoplastisches kunststofffluid
WO1990005576A1 (de) Filter-separator zum auftrennen einer trübe
DE2323996A1 (de) Geraet und verfahren zum absondern der traegerfluessigkeit von in ihr suspendierten teilchen
EP0707884A1 (de) Vorrichtung zum Filtern und Trennen von insbesondere biologisch-organischen Strömungsmedien mittels nach Art von Membrankissen ausgebildeten Filterelementen
WO2006045126A1 (de) Vorrichtung zum kontinuierlichen filtern von fliessfähigen massen, die feststoffteilchen enthalten
EP0577854B1 (de) Filtervorrichtung
EP2978519A1 (de) Filtrations- und emulgierungsvorrichtung
DE102016013059A1 (de) Schneckenfilterpresse zur Filtrierung und/oder Aufkonzentrierung eines fluiden, feststoffbeladenen Suspensionsstroms und Verfahren zur Filtrierung und/oder Aufkonzentrierung
DE2507762A1 (de) Dynamisches filter
DE2449817B2 (de) Verfahren und einrichtung zur filtration fluessiger medien
EP4192597A1 (de) Vorrichtung zum kontinuierlichen filtrieren einer schlammsuspension
DE2146867B2 (de) Schelbendrehfiner
EP3579976B1 (de) Zerkleinerungsvorrichtung
EP2438973A1 (de) Separator zur Abtrennung von Feststoffen aus insbesondere hochviskosen Flüssigkeiten
DE69010436T2 (de) Selbstreinigender Filter für hochviskose Medien.
EP3646940A1 (de) Filtrationsvorrichtung für ultrafeine filtration
EP3253554B1 (de) Stopfschnecke
EP1935611B1 (de) Extruderspitze für hochviskose Stoffe
CH570201A5 (en) Colloid mill with rotatable material discharge filter - with non-clogging gradually widening discharge openings which retain millbodies
DE3615411C2 (de)

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20230124

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20240301