WO2000040320A1 - Fluid-trennvorrichtung - Google Patents

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WO2000040320A1
WO2000040320A1 PCT/DE2000/000072 DE0000072W WO0040320A1 WO 2000040320 A1 WO2000040320 A1 WO 2000040320A1 DE 0000072 W DE0000072 W DE 0000072W WO 0040320 A1 WO0040320 A1 WO 0040320A1
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WO
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fluid
filter
separation device
filter tank
fluid separation
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PCT/DE2000/000072
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French (fr)
Inventor
George Troubounis
Lucas Menke
Gisbert WÜNSCHE
Original Assignee
Meri Entsorgungstechnik für die Papierindustrie GmbH
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Publication date
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Priority to AT00903503T priority patent/ATE245465T1/de
Priority to US09/889,029 priority patent/US6773585B1/en
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    • 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
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    • 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
    • B01D33/06—Filters with filtering elements which move during the filtering operation with rotary cylindrical filtering surfaces, e.g. hollow drums
    • B01D33/11—Filters with filtering elements which move during the filtering operation with rotary cylindrical filtering surfaces, e.g. hollow drums arranged for outward flow filtration
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    • B01D33/44—Regenerating the filter material in the filter
    • B01D33/46—Regenerating the filter material in the filter by scrapers, brushes nozzles or the like acting on the cake-side of the filtering element
    • B01D33/466—Regenerating the filter material in the filter by scrapers, brushes nozzles or the like acting on the cake-side of the filtering element scrapers
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    • B01D33/44—Regenerating the filter material in the filter
    • B01D33/48—Regenerating the filter material in the filter by flushing, e.g. counter-current air-bumps
    • B01D33/50—Regenerating the filter material in the filter by flushing, e.g. counter-current air-bumps with backwash arms, shoes or nozzles

Definitions

  • the invention relates to a fluid separation device for separating liquids and solids from a multi-fluid.
  • Devices of this type are used in water purification, substance and sludge thickening, and ash removal or fractionation, in particular in the paper industry.
  • the light materials could be separated from the water quite well by a so-called disc thickener.
  • a pane thickener is exposed to very high wear when exposed to heavy dirt such as sand and glass, which would make maintenance and repair work disproportionately often or at all significantly reduce the service life of the overall device and thus also the efficiency.
  • the separation process is insufficiently effective.
  • the invention has for its object to provide a fluid separation device according to the preamble of claim 1, which works wear-free and with high quality splits a multi-fluid into three different fractions, the clear liquid, a sludge fraction and a particle fraction.
  • the multi-component fluid with high quality is to be split into three different fractions, the clear liquid, a sludge fraction and a particle fraction.
  • a continuous discharge of light dirt is achieved via the rotary filter device, thereby preventing the sedimentation from being obstructed by light parts and thus reliably separating the heavy dirt in the sedimentation space.
  • the invention on the one hand - compared to a series connection of the previously known machines, a much clearer separation of the two solid fractions into heavy parts (usually inorganic and landfill capable) and light parts (usually organic and either suitable for combustion or reusable in the process ) has been reached and the clear liquid has undergone a considerably higher degree of clarification.
  • the device works less prone to failure and thus more economically than the fictitious series connection of two individual devices indicated above.
  • a major advantage of the arrangement according to the invention can be seen in the fact that a separation of a fluid-solid mixture into three different fractions is possible in a compact structure.
  • the device according to the invention is designed in such a way that clogging or inoperability hardly occurs and the arrangement enables a very high fluid throughput.
  • FIG. 1 shows a schematic longitudinal section through a first embodiment of a separating device according to the invention
  • FIG. 2 a schematic top view of the separating device according to FIG. 1
  • 3 shows a schematic front view of the separating device according to FIGS. 1 and 2
  • 4 shows a schematic section through a rotary filter disk arrangement as part of the separating device
  • 5 three schematic longitudinal sections through alternative designs of filter tanks with baffle arrangements
  • 6 three schematic sectional views of a separating device according to the invention with a gas injection device
  • Fig. 7 a schematic longitudinal section through a second embodiment of the invention with a
  • Fig. 8a a schematic cross section along the line A-A of Fig. 7
  • 8b a schematic cross section along the line
  • FIG. 9 three schematic views or sections through a third embodiment of the invention.
  • the first embodiment of a fluid separation device 10a which is shown schematically in three views in FIGS. 1 to 3, consists essentially of an elongated, opposite that Horizontal trough 12 inclined at an angle, in the interior of which a screw conveyor or spiral 14 is arranged.
  • the screw conveyor 14 is alternatively mounted on both axial ends or it simply lies in the channel 12. In both cases, the latter is rotated by means of a preferably electrical screw drive device 16 such that it acts in the direction indicated by the arrow A.
  • the channel 12 is preferably supported on a foundation 20 via supports 18.
  • a solids outlet 19 is provided at the upper end of the channel 12.
  • a filter tank 22 which appears triangular in longitudinal section (FIG. 1) and whose upper edge 24 runs horizontally.
  • the filter tank 22 has a cross-section which decreases downwards and which is adapted to the width of the channel 12. 2 that the filter tank 22 is preferably divided into three sections, a first section 26 in which the width increases from the end, a central section 28 with the largest, preferably approximately constant width and a third section 30, in which the width again decreases to the width of the channel 12.
  • the contour described here and shown in FIG. 2 is of course strictly speaking only for the upper edge 24 of the filter tank 22 due to the tapering downwards (FIG. 3).
  • a release agent inlet 32 is provided in the area of the upper end.
  • a rotating disk filter device 34 is arranged, which is shown schematically in detail in FIG. 4.
  • the rotary disk filter device 34 is supported on the foundation 20 via supports 38.
  • a deflector plate 36 is also provided between the separator inlet 32 and the rotary disk filter device 34, which is located in the vicinity of the separator inlet 32 and is preferably approximately L-shaped with a First approximately vertically extending section and a second, obliquely to approximately horizontally running section, which extends in the direction of the release agent inlet 32.
  • the deflector plate 36 is fastened at both ends to the wall of the filter tank 22.
  • FIG. 4 shows an embodiment of a rotary disk filter device 34 in cross section, which, in contrast to the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, does not comprise three, but six, filter disk pairs 40.
  • the rotary disk filter device 34 shown in FIG. 4 thus comprises six pairs of filter disks 40 which are mounted coaxially one behind the other on a rotatable shaft 42. This shaft is driven by a drive device 44.
  • the individual filter disks 46 of each pair of filter disks 40 consist of a support structure (not shown) to which a disk-shaped sieve is attached, through which the clarified fluid can pass.
  • the inside of the rotary disk filter device 34 is separated by the filter disks 46 into two areas separated by the sieves, the inlet area SO and the outlet area 52, which open into the clear inlet outlet 54.
  • the filter disks 46 are opposite one another along their outer circumference by means of seals 53 Housing 55 sealed.
  • the multicomponent fluid to be separated into three fractions enters the filter tank 22 via the separator inlet 32.
  • the flow is deflected through the deflector plate 36 in a direction away from the rotary disk filter device 34, so that the fluid has to take the path indicated by arrow B (FIG. 1).
  • Heavy particles such as, in particular, coarse sand, stones, metal parts, etc., which are indicated by reference number 57, migrate downward into the channel 22
  • the mixture remaining between the filter disks 46 is increasingly thickened and is finally discharged via the thick matter outlet 48.
  • the fluid separation device 10a described above enables an excellent separation of a multi-substance mixture, as occurs in particular in the paper industry, into three fractions which can be recycled or disposed of separately.
  • the heavy substances such as sand, stones, larger metal particles etc. (e.g. staples) form the first heavy fraction
  • the fibers and minerals together with fine sand, smaller other particles e.g. organic particles with a lower density than water such as e.g. Styrofoam
  • the filtered fluid preferably water
  • the composition can be between of the first and second factions can be changed within certain limits.
  • baffles 60 are provided in the interior of the filter tank 22, which preferably occupy the entire width of the filter tank 22, that is to say are attached to the side walls of the filter tank 22, not shown, on both sides.
  • These baffles 60 extend up to almost to the free liquid level 58 in the filter tank 22 and down to the vicinity of the screw conveyor 14.
  • the baffles 60 define the path of the one to be separated in a defined manner.
  • the multicomponent fluid is first led down through a first group of baffles 60a to the screw conveyor 14 in order to be guided downstream of the separator inlet 32 through a second group of baffles 60b in the direction of the rotary filter arrangement 34.
  • the variant in FIG. 5a, in FIG. 5b or in FIG. 5c can be selected.
  • FIGS. 6a to 6c show a schematic cross section, longitudinal section and a top view of a further development of the invention, which is characterized in that a device 62 for gas injection is provided, which essentially consists of a gas inlet 64, an approximately T-shaped feed line 66 and three blowing lines 68 projecting approximately in a W-shape.
  • a plurality of injection nozzles are arranged in the injection lines 68 in order to supply a gas, preferably compressed air, into the filter tank 22 and to accelerate and improve the separation process between the coarse, heavy solid particles and the fine particles by the fact that the fine gas bubbles formed on the small particles attach and carry them to the liquid surface 58.
  • FIGS. 7 and 8 A second embodiment of the invention is shown in FIGS. 7 and 8.
  • This second embodiment of a fluid separation device 10b is identical to the first with the same reference numerals as the previous figures Embodiment built. It differs from this in that a first embodiment of a drum filter device 70 is provided instead of the rotary disk filter device 34 (FIGS. 1 to 6).
  • This drum filter device 70 essentially consists of a sieve drum 74 driven by a drum drive 72, the outer surface of which consists of a sieve or fabric and is therefore passable for fluids.
  • a conveyor spiral 76 which, in the embodiment shown, has a decreasing gradient in the conveying direction F.
  • a collecting trough 78 is provided below the sieve drum 74, which opens into a clear fluid outlet 80 for the cleaned liquid.
  • a drum cleaning device 82 Arranged above the sieve drum 74 is a drum cleaning device 82 which comprises an arrangement of a plurality of cleaning nozzles 84 which spray a cleaning liquid onto the sieve drum for cleaning it.
  • a cleaning liquid collecting channel 86 is preferably arranged in the interior of the drum, which collects the cleaning liquid and directs it into the filter tank 22.
  • the drum filter device 70 is supplied with pre-cleaned fluid from the filter tank 22 via a spout 88.
  • a spout 88 the further developments shown in FIGS. 5 and 6 in the form of the guide plates 60 and the gas injection device 62 can also be used in this embodiment.
  • the mixture already separated from the coarse solid particles in the filter tank 22 is conveyed via the spout 88 into the interior of the sieve drum 74, the liquid being able to pass through the sieve opening and being collected in the collecting trough 78 and the clear fluid outlet 80 being drained off.
  • the solids are conveyed upward by the conveyor spiral 76 in the direction denoted by F against the inclination of the drum axis, a thickening taking place due to the further outflow of the liquid. These thickened solids emerge from the sieve drum via a solids outlet 90.
  • the rotating screen drum 74 is cleaned in the region of its upper apex passage by means of the drum cleaning device 82.
  • a cleaning liquid preferably water, is sprayed onto the sieve drum 74, as a result of which the adhering particles flow into the collecting trough 86 and are conveyed back into the filter tank 22.
  • FIGS. 8a and 8b show two cross sections along the lines A-A and B-B of FIG. 7, the ring shown in black being the conveyor spiral 76 with the sieve drum 74 formed on the outside. It can be seen from the two cuts that the conveying spiral 76 preferably has a decreasing depth in the conveying direction.
  • FIGS. 9a, 9b and 9c show three views or schematic sections through a third embodiment of the fluid separation device 10c according to the invention, which differs from the previous embodiments 10a and 10b in that the rotation filter device is arranged as one in the filter tank 22 Sieve drum 92 is formed. Otherwise, the same reference numerals designate the same components as in the previous embodiments. Without this being explained in detail, this embodiment can of course also be provided with the developments described in FIGS. 5 and 6.
  • the sieve drum 92 is approximately 50% below the liquid level 58 in the filter tank 22.
  • the sieve drum 92 comprises an axis of rotation 94, at one end of which a drum drive unit 96 is provided.
  • a clear fluid drain pipe 98 is arranged coaxially at the opposite axial end.
  • a skimming edge 100 is provided at the end of the filter tank 22 and belongs to a thick material outlet 102. The operation of this embodiment is identical to the previous embodiment except for the function of the screen drum 92.
  • the fluid freed from the solids passes through the permeable jacket surface 104 and flows inside the sieve drum 92 to the clear fluid drain pipe 98 the thick matter collecting the liquid level 58 cannot pass through the lateral surface 104, but is taken along during its rotational movement (counterclockwise in FIG. 9b) and is scraped off at the skimming edge 100, from where it reaches the thick matter outlet 102.

Abstract

Eine Fluid-Trennvorrichtung zur Trennung von Flüssigkeiten und Feststoffen aus einem Mehrstoff-Fluid, umfaßt eine schräg nach oben angeordnete Rinne (12) mit einem geschlossenen Unterende und einem Auslaß (19) und umfaßt eine innen angeordnete axial verlaufende Förderschnecke (14); wobei sich oberhalb der Rinne (12) ein damit kommunizierender Filtertank (22) befindet und am oberen Rand etwa in der Mitte des Filtertanks (22) ein Trennstoffeinlauf (32) für das zu trennende Mehrstoff-Fluid vorgesehen ist und an dem freien Ende des Filtertanks (22) eine Rotationsfiltervorrichtung (34, 70, 92) angeordnet ist, die teilweise in das im Filtertank (22) befindliche Fluid eintaucht. Die Erfindung ermöglicht die wirksame Trennung eines Mehrstoff-Fluides in drei unterschiedliche Fraktionen, die Klarflüssigkeit, eine Schlammfraktion und eine partikelfraktion.

Description

Fluid-Trennvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Fluid-Trennvorrichtung zur Trennung von Flüssigkeiten und Feststoffen aus einem Mehrstoff- Fluid. Derartige Vorrichtungen werden bei der Wasserreinigung, Stoff- und Schlammeindickung sowie Entaschung bzw. Fraktionierung, insbesondere in der Papierindustrie eingesetzt .
Herkömmliche Fluid-Trennvorrichtungen arbeiten nach unterschiedlichen Prinzipien, um das Klarfluid von den verschiede- nen Feststoffen zu trennen, wobei das Trennprinzip abhängt von der erwarteten Zusammensetzung des Mehrstoff-Fluides.
In der US 42 74 963 ist eine gattungsgemäße Trennvorrichtung offenbart. Diese wird typischerweise eingesetzt bei Suspen- sionen aus der Altpapieraufbereitung, die Papierfasern, Leichtschmutz (Kunststoffe, Holz) und Schwerschmutz wie Glas, Sand und Metallteile enthalten. Aufgrund des spezifischen Gewichtsunterschieds könnte man den Schwerschmutz eigentlich recht gut durch diese Sedimentationsvorrichtung vom Wasser abtrennen. Diese Abtrennung würde jedoch nur dann funktionieren, wenn nicht der Leichtschmutz vorhanden wäre, da die Fasern und Kunststoffe zum einen den Sedimentationsprozeß nachhaltig behindern bzw. stören. Zum anderen bildet dieser Leichtschmutz eine Schwimmdecke im Bereich der freien Ober- fläche im Filtertank, was zur Behinderung des Einlaufes oder sogar zum Verstopfen der Maschine führen würde.
Andererseits ließen sich die Leichtstoffe recht gut durch einen sogenannten Scheibeneindicker vom Wasser abtrennen. Ein derartiger Scheibeneindicker wird jedoch bei der Beaufschlagung mit Schwerschmutz wie Sand und Glas einem sehr hohen Verschleiß ausgesetzt, was unverhältnismäßig oft Wartungsund Reparaturarbeiten erforderlich machen würde bzw. überhaupt die Lebensdauer der Gesamtvorrichtung und damit auch der Wirkungsgrad deutlich herabsetzt. Mit anderen Worten, unabhängig davon, ob man eine Vorrichtung gemäß der gattungsge- mäßen Druckschrift vor oder hinter einen Scheibeneindicker strömungstechnisch anordnet, ergibt sich nur ein unzureichend wirksamer Abtrennvorgang.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Fluid-Trennvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, die verschleißfrei arbeitet und mit hoher Güte ein Mehrstoff-Fluid in drei unterschiedliche Fraktionen, die Klarflüssigkeit, eine Schlammfraktion und eine Partikelfraktion, aufspaltet. Dabei soll das Mehrstoff-Fluid mit hoher Güte in drei unterschiedliche Fraktionen, die Klarflüssigkeit, eine Schlammfraktion und eine Partikelfraktion, aufgespalten werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens ergeben sich aus den Unteransprüchen .
Durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 erreicht man erfindungsgemäß einen kontinuierlichen Austrag von Leichtschmutz über die Rotationsfiltervorrichtung, wodurch man eine Behinderung der Sedimentation durch Leichtteile vermeidet und damit den Schwerschmutz zuverlässig im Sedimentationsraum ab- trennt.
Durch die Erfindung wird zum einen - verglichen mit einer Hintereinanderschaltung der vorbekannten Maschinen eine wesentlich klarere Trennung der beiden Feststoff-Fraktionen in Schwerteile (in der Regel anorganisch und deponiefähig) und in Leichtteile (in der Regel organisch und entweder zur Verbrennung geeignet oder im Prozeß wiederverwendbar) erreicht und die Klarflüssigkeit hat zum anderen einen erheblich höheren Klärungsgrad erfahren. Gleichzeitig arbeitet die Vorrich- tung gegenüber der oben angedeuteten fiktiven Hintereinanderschaltung zweier Einzelvorrichtungen weniger störungsanfällig und damit wirtschaftlicher. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist darin zu sehen, daß in einem kompakten Aufbau eine Trennung eines Fluid-Feststoffgemisches in drei verschiedene Fraktionen möglich ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist derart konzipiert, daß ein Verstopfen bzw. eine Funktionsunfähigkeit kaum auftritt und die Anordnung ermöglicht einen sehr hohen Fluiddurchsatz .
Die Erfindung und deren Ausführungsformen wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1: einen schematischen Längsschnitt durch eine erste Ausführung einer erfindungsgemäßen Trennvorrichtung; Fig. 2: eine schematische Draufsicht der Trennvorrichtung gemäß Fig. 1; Fig. 3: eine schematische Frontansicht der Trennvorrichtung gemäß der Figuren 1 und 2; Fig. 4: einen schematischen Schnitt durch eine Rotations- filterscheibenanordnung als Bestanteil der Trennvorrichtung; Fig. 5: drei schematische Längsschnitte durch alternative Ausführungen von Filtertanks mit Leitblechanordnungen; Fig. 6: drei schematische Schnittansichten einer erfindungsgemäßen Trennvorrichtung mit Gaseinblasein- richtung; Fig. 7: einen schematischen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Erfindung mit einer Fig. 8a: einen schematischen Querschnitt entlang der Linie A-A von Fig. 7; Fig. 8b: einen schematischen Querschnitt entlang der Linie
B-B von Fig. 7; und Fig. 9: drei schematische Ansichten bzw. Schnitte durch eine dritte Ausführungsform der Erfindung.
Die in den Figuren 1 bis 3 in drei Ansichten schematisch dargestellte ersten Ausführung einer Fluid-Trennvorrichtung 10a besteht im wesentlichen aus einer länglichen, gegenüber der Horizontalen um einen Winkel geneigten Rinne 12, in deren Innerem eine Förderschnecke oder Förderspirale 14 angeordnet ist. Die Förderschnecke 14 ist alternativ an beiden axialen Enden gelagert oder sie liegt einfach in der Rinne 12. In beiden Fällen wird diese mittels einer vorzugsweise elektrischen Schnecken-Antriebsvorrichtung 16 derart gedreht, daß diese in der mit dem Pfeil A angedeuteten Richtung wirkt. Die Rinne 12 ist vorzugsweise über Stützen 18 an einem Fundament 20 abgestützt. Am oberen Ende der Rinne 12 ist ein Fest- stoffauslaß 19 vorgesehen.
An der Rinne 12 ist ein im Längsschnitt (Fig. 1) dreieckig erscheinender Filtertank 22 angebracht, dessen oberer Rand 24 horizontal verläuft. Wie in Fig. 3 zu sehen ist, hat der Fil- tertank 22 einen sich nach unten hin verkleinernden Querschnitt, der an die Breite der Rinne 12 angepaßt ist. In Fig. 2 ist zu erkennen, daß der Filtertank 22 vorzugsweise in drei Abschnitte aufgeteilt ist, einen ersten Abschnitt 26, in dem sich die Breite vom Ende hin vergrößert, einen Mittelab- schnitt 28 mit größter, vorzugsweise etwa konstanter Breite und einem dritten Abschnitt 30, in dem die Breite wieder bis zur Breite der Rinne 12 zurückgeht. Die hier beschriebene und in Fig. 2 dargestellte Kontur gilt natürlich aufgrund der Verjüngung nach unten hin (Fig. 3) streng genommen nur für den oberen Rand 24 des Filtertanks 22.
Im Mittelabschnitt 28 ist, wie in Fig. 1 zu erkennen, im Bereich des Oberendes ein Trennstoffeinlauf 32 vorgesehen.
Im Bereich des Endes 34 (der freien Ecke des Dreiecks) des Filtertanks 22 ist eine Rotationsscheibenfiltervorrichtung 34 angeordnet, die im Detail in Fig. 4 schematisch dargestellt ist. Die Rotationsscheibenfiltervorrichtung 34 ist über Stützen 38 am Fundament 20 abgestützt.
Zwischen dem Trennstoffeinlauf 32 und der Rotationsscheiben- filtervorrichtung 34 ist ferner ein Deflektorblech 36 vorgesehen, daß sich in der Nähe des Trennstoffeinlaufes 32 befindet und vorzugsweise etwa L-förmig ausgebildet ist mit einem _ s _ ersten etwa senkrecht verlaufenden Abschnitt und einem zweiten, schräg bis etwa horizontal verlaufenden Abschnitt, der sich in Richtung des Trennstoffeinlaufes 32 erstreckt. Das Deflektorblech 36 ist beidendig an der Wandung des Filter- tanks 22 befestigt.
In Figur 4 ist eine Ausführung einer Rotationsscheibenfiltervorrichtung 34 im Querschnitt dargestellt, die im Gegensatz zu der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführung nicht drei, sondern 6 Filterscheibenpaare 40 umfaßt.
Die in Fig. 4 dargestellte Rotationsscheibenfiltervorrichtung 34 umfaßt also sechs Filterscheibenpaare 40, die koaxial hintereinander auf einer drehbaren Welle 42 angebracht sind. Diese Welle wird über eine Ancriebsvorrichtung 44 angetrieben. Die einzelnen Filterscheiben 46 jeden Filterscheibenpaares 40 bestehen aus einer Tragstruktur (nicht dargestellt), an dem ein scheibenförmiges Sieb angebracht ist, durch welches das geklärte Fluid hindurchtreten kann. Auf der dem Ein- lauf gegenüberliegenden Seite befindet sich ein Dickstoffauslaß 48 (Fig. 1) . Durch die Filterscheiben 46 wird das Innere der Rotationsscheibenfiltervorrichtung 34 in zwei durch die Siebe voneinander getrennte Bereiche getrennt, den Zulaufbereich SO und den Ablaufbereich 52, der in den Klar iuidauslaß 54 münde". Dazu sind die Filterscheiben 46 entlang ihrem Außenumfang mittels Dichtungen 53 gegenüber einem Gehäuse 55 abgedichtet.
Nunmehr wird die Funktion der ersten Ausführungsform der er- findungsgemäßen Fluid-Trennvorrichtung 10a erläutert.
Das in drei Fraktionen zu trennende Mehrstoff-Fluid tritt über den Trennstoffeinlauf 32 in den Filtertank 22 ein. Dabei wird die Strömung durch das Deflektorblech 36 in eine Rich- tung weg von der Rotationsscheibenfiltervorrichtung 34 gelenkt, so daß das Fluid den mit Pfeil B (Fig. 1) angedeuteten Weg nehmen muß. Dabei wandern schwere Partikel, wie insbesondere grober Sand, Steine, Metallteile etc., die mit dem Bezugszeichen 57 angedeutet sind, nach unten in die Rinne 22
BERICHTIGTES BLATT(REGEL91) und damit in den Wirkungsbereich der Förderschnecke 14, durch welche diese Bestandteile die Rinne 12 nach oben bis zum Feststoffauslaß 19 befördert und durch diesen entfernt werden.
Gleichzeitig mit der Abscheidung der Feststoffe nach unten steigen leichtere, insbesondere Faserstoffe etc. nach oben zum Flüssigkeitsspiegel 58 hin auf und werden dabei in Richtung zur Rotationsscheibenfiltervorrichtung 34 bewegt. Im Zu- laufbereich 50 derselben gerät das sich immer mehr verdik- kende Faserstoff-Flüssigkeitsgemenge in den Einflußbereich der sich drehenden Filterscheiben 46, die sich mittels der Antriebsvorrichtung 44 angetrieben in dem in Fig. 1 mit Pfeil C angedeuteten Uhrzeigersinn drehen. Durch die Drehwirkung wird das Gemenge also immer mehr im Urzeigersinn mitgerissen, wobei die Flüssigkeitsfraktion durch die Siebe in Axialrichtung der Welle 42 hindurchtritt in den getrennten Ablaufbereich 52, was in Fig. 4 durch die Pfeile D angedeutet wird. Die geklärte Flüssigkeit tritt anschließend durch den Klar- fluidauslaß 54 nach außen.
Durch den zunehmenden Entzug der flüssigen Phase wird das zwischen den Filterscheiben 46 verbleibende Gemenge immer mehr verdickt und wird schließlich über den Dickstoffauslaß 48 abgeleitet.
Die vorstehend beschriebene Fluid-Trennvorrichtung 10a ermöglicht erfindungsgemäß eine hervorragende Abtrennung eines Mehrstoffgemisches, wie dies insbesondere in der Papierindu- strie vorkommt, in drei getrennt verwert- bzw. entsorgbare Fraktionen. Die schweren Stoffe wie Sand, Steine, größere Metallpartikel etc. (z.B. Heftklammern) bilden die erste Schwerteil-Fraktion, die Faser- und Mineralstoffe zusammen mit feinem Sand, kleineren sonstigen Partikeln (z.B. organi- sehen Partikeln mit einer geringeren Dichte als Wasser wie z.B. Styropor) bilden die zweite eingedickte Schlamm-Fraktion und das gefilterte Fluid, vorzugsweise Wasser bildet die dritte Klarfluid-Fraktion. Dabei kann je nach Wahl der Oberfläche und der Aufenthaltszeit die Zusammensetzung zwischen der ersten und der zweiten Fraktion in gewissen Grenzen verändert werden.
In Figur 5a bis 5c sind drei Weiterbildungen der Erfindung dargestellt, bei denen im Inneren des Filtertanks 22 mehrere parallel beabstandete Leitbleche 60 vorgesehen sind, welche vorzugsweise die gesamte Breite des Filtertanks 22 einnehmen, also beidseitig an den nicht dargestellten Seitenwänden des Filtertanks 22 angebracht sind. Diese Leitbleche 60 reichen oben bis fast an den freien Flüssigkeitsspiegel 58 im Filtertank 22 heran und unten bis in die Nähe der Förderschnecke 14. Durch die Leitbleche 60 wird der Weg des zu trennenden definiert festgelegt. Insbesondere wird das Mehrstoff-Fluid durch eine erste Gruppe von Leitblechen 60a zunächst nach un- ten zur Förderschnecke 14 hin geführt, um stromab des Trennstoffeinlaufes 32 durch eine zweite Gruppe von Leitblechen 60b Richtung der Rotationsfilteranordnung 34 geführt zu werden. Je nachdem, welcher Weg für den Fluidstrom vorgegeben werden soll, kann die Variante in Figur 5a, in Figur 5b oder in Figur 5c gewählt werden.
In den Figuren 6a bis 6c sind ein schematischer Querschnitt, Längsschnitt und eine Draufsicht einer Weiterbildung der Erfindung dargestellt, die sich dadurch auszeichnet, daß eine Einrichtung 62 zur Gaseinblasung vorgesehen ist, die im wesentlichen aus einem Gaseinlaß 64, einer etwa T-förmigen Zuführleitung 66 und drei etwa W-förmig abstehenden Einblasleitungen 68 besteht. In den Einblasleitungen 68 sind mehrere Einblasdüsen angeordnet, um ein Gas, vorzugsweise Druckluft in den Filtertank 22 zu leiten und den Trennvorgang zwischen den groben schweren Feststoffteilchen und den feinen Teilchen dadurch zu beschleunigen und zu verbessern, daß die sich bildenden feinen Gasblasen an den kleinen Partikeln anlagern und diese an die Flüssigkeitsoberfläche 58 tragen.
Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist in den Figuren 7 und 8 dargestellt. Diese zweite Ausführungsform einer Fluid-Trennvorrichtung 10b ist bezüglich der mit gleichen Bezugszeichen wie die vorherigen Figuren identisch zur ersten Ausführungsform aufgebaut. Sie unterscheidet sich hiervon dadurch, daß anstelle der Rotationsscheibenfiltervorrichtung 34 (Fig. 1 bis 6) eine erste Ausführung einer Trommelfiltervorrichtung 70 vorgesehen ist.
Diese Trommelfiltervorrichtung 70 besteht im wesentlichen aus einer mittels eines Trommelantriebes 72 angetriebenen Siebtrommel 74, deren Mantelfläche aus einem Sieb oder Gewebe besteht und somit für Fluide passierbar ist. Im Inneren der Siebtrommel 74 ist eine Förderspirale 76, die in der gezeigten Ausführung eine in Förderrichtung F abnehmende Steigung aufweist. Unterhalb der Siebtrommel 74 ist eine Auffangwanne 78 vorgesehen, die in einen Klarfluidauslaß 80 für die gereinigte Flüssigkeit mündet.
Oberhalb der Siebtrommel 74 ist eine Trommelreinigungseinrichtung 82 angeordnet, die eine Anordnung mehrerer Reinigungsdüsen 84 umfaßt, welche eine Reinigungsflüssigkeit auf die Siebtrommel zu deren Reinigung sprühen. Im Trommelinneren ist vorzugsweise eine Reinigungsflüssigkeits-Sammelrinne 86 angeordnet, welche die Reinigungsflüssigkeit auffängt und in den Filtertank 22 leitet.
Die Trommelfiltervorrichtung 70 wird über einen Speier 88 mit vorgereinigtem Fluid aus dem Filtertank 22 beschickt. Selbstverständlich können auch bei dieser Ausführungsform die in den Figuren 5 und 6 dargestellten Weiterbildungen in Form der Leitbleche 60 und der Gaseinblaseinrichtung 62 zur Anwendung gelangen.
Bei dieser Ausführung wird das im Filtertank 22 bereits von den groben Feststoffpartikeln getrennte Gemisch über den Speier 88 in das Innere der Siebtrommel 74 gefördert, wobei die Flüssigkeit durch die Sieböffnung hindurchtreten kann und in der Auffangwanne 78 gesammelt und den Klarfluidauslaß 80 abgeleitet wird. Die Feststoffe werden durch die Förderspirale 76 in der mit F bezeichneten Richtung entgegen der Neigung der Trommelachse nach oben gefördert, wobei durch den weiteren Abfluß der Flüssigkeit eine Eindickung erfolgt. Diese eingedickten Feststoffe treten über einen Feststoffaus- laß 90 aus der Siebtrommel aus.
Die sich drehende Siebtrommel 74 wird im Bereich ihres oberen Scheiteldurchgangs mittels der Trommelreinigungseinrichtung 82 gereinigt. Es wird dabei eine Reinigungsflüssigkeit, vorzugsweise Wasser auf die Siebtrommel 74 gesprüht, wodurch die anhaftenden Partikel in die Sammelrinne 86 abfließen und in den Filtertank 22 zurückbefördert werden.
Die Figuren 8a und 8b zeigen zwei Querschnitte entlang der Linien A-A bzw. B-B von Figur 7, wobei der schwarz dargestellte Ring die Förderspirale 76 mit außen angeformter Siebtrommel 74 ist. Den beiden Schnitten ist zu entnehmen, daß die Förderspirale 76 vorzugsweise eine in Förderrichtung abnehmende Tiefe aufweist.
In den Figuren 9a, 9b und 9c sind drei Ansichten bzw. schematische Schnitte durch eine dritte Ausführungsform der erfin- dungsgemäßen Fluid-Trennvorrichtung 10c dargestellt, die sich von den vorherigen Ausführungsformen 10a und 10b dadurch unterscheidet, daß die Rotationsfiltervorrichtung als eine im Filtertank 22 angeordnete Siebtrommel 92 ausgebildet ist. Ansonsten bezeichnen gleiche Bezugszeichen wiederum gleiche Bauteile wie in den vorherigen Ausführungsformen. Ohne daß dies im einzelnen noch erläutert wird, kann natürlich auch diese Ausführungsform mit den in den Figuren 5 und 6 beschriebenen Weiterbildungen versehen sein.
Wie den Figuren 9a - c zu entnehmen ist, ist die Siebtrommel 92 etwa zu 50% unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 58 im Filtertank 22. Die Siebtrommel 92 umfaßt eine Drehachse 94, an deren einem Ende eine Trommelantriebseinheit 96 vorgesehen ist. Am entgegengesetzten axialen Ende ist koaxial ein Klar- fluid-Ablaufröhr 98 angeordnet. Direkt angrenzend an den Außenumfang der Siebtrommel 92 ist am Ende des Filtertank 22 eine Abschöpfkante 100 vorgesehen, die zu einem Dickstoff- Auslaß 102 gehört. Die Funktionsweise dieser Ausführungsform ist bis auf die Funktion der Siebtrommel 92 identisch zu der vorherigen Ausführungen. Bei der vorliegenden Ausführung tritt das von den Feststoffen befreite Fluid vor allem im eingetauchten unteren Bereich der Siebtrommel 92 (durch Pfeile angedeutet) durch die durchlässige Mantelfläche 104 hindurch und strömt im Inneren der Siebtrommel 92 zum Klarfluid-Ablaufröhr 98. Die sich vor allem im Bereich des Flüssigkeitsspiegels 58 sammelnden Dickstoffe können nicht durch die Mantelfläche 104 hindurchtreten, sondern werden bei deren Rotationsbewegung (in Figur 9b entgegen dem Urzeigersinn) mitgenommen und an der Abschöpfkante 100 abgestriffen, von wo diese in den Dickstoff-Auslaß 102 gelangen.

Claims

Patentansprüche
1. Fluid-Trennvorrichtung zur Trennung von Flüssigkeiten und Feststoffen aus einem Mehrstoff-Fluid, mit folgenden Merkmalen: a) eine schräg nach oben angeordnete Rinne (12) mit einem geschlossenen Unterende und einen Auslaß (19) umfaßt eine innen angeordnete axial verlaufende Förderschnecke (14 ) ; b) oberhalb der Rinne (12) befindet sich ein damit kommunizierender Filtertank (22); c) Am oberen Rand etwa in der Mitte des Filtertanks (22) ist ein Trennstoffeinlauf (32) für das zu trennende
Mehrstoff-Fluid vorgesehen; dadurch gekennzeichnet, daß: d) an dem freien Ende des Filtertanks (22) eine Rotationsfiltervorrichtung (34, 70, 92) angeordnet ist, die teilweise in das im Filtertank (22) befindliche Fluid eingetaucht ist.
2. Fluid-Trennvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne (12) in einem Winkel von 15° bis 30°, vorzugsweise etwa 20°, gegenüber der Horizontalen geneigt angeordnet ist.
3. Fluid-Trennvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, daß der Querschnitt des Filtertanks (22) nach unten hin abnimmt, vorzugsweise in einem vertikalen Querschnitt etwa dreieckig ausgebildet ist.
4. Fluid-Trennvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß entlang des oberen Randes (24) die Breite des Filtertanks (22) in Längsrichtung betrachtet in einem ersten Abschnitt (26) zunimmt, Mittelabschnitt (28), in dem sich der Trennstoffeinlauf (32) befindet, etwa konstant bleibt und sich in einem dritten Abschnitt (30) zur Breite der Rinne (12) hin verjüngt.
5. Fluid-Trennvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Filtertank (22) mehrere beabstandete und gruppenweise zueinander parallele Leitbleche (60) vorgesehen sind, die sich von einer Seitenwand zur ande- ren erstrecken und schräg in einem Winkel von 40° - 70° zur Vertikalen ausgerichtet sind.
6. Fluid-Trennvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Ränder der Leitbleche (60) unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche (58) und deren untere Ränder oberhalb der Förderschnecke (14) liegen.
7. Fluid-Trennvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitbleche (60) im wesentlichen im gesamten Filtertank (22) vorgesehen sind und eine erste Gruppe von Leitblechen (60a) zwischen dem Trennstoffein- laß (32) und dem einen axialen Ende des Filtertanks (22) in der einen Richtung geneigt sind und eine zweite Gruppe von Leitblechen (60b) in der entgegengesetzten Richtung geneigt ist.
8. Fluid-Trennvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, daß in der Nähe des Trennstoffeinlaufes (32) gegenüber der Rotationsfiltervorrichtung (34) hin ein Deflektorblech (36) vorgesehen ist, das von dem oberen Behälterrand nach unten ragt, um eine Fluidströmung vom Trennstoffeinlauf (32) direkt zur Rotationsfiltervor- richtung (34, 70, 92) zu unterbinden.
9. Fluid-Trennvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Deflektorblech (36) etwa L-förmig ausgebildet ist und dessen abgeknickter Abschnitt von der Rotationsfiltervorrichtung (34, 70, 92) weg gerichtet ist.
10. Fluid-Trennvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Filtertank (22) eine Gaseinblaseinrich- tung (62) angeordnet sind.
11. Fluid-Trennvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Gaseinblaseinrichtung (62) mehrere Gaseinblasöffnungen oberhalb der Förderschnecke (14) entlang der Seitenwände des Filtertanks (22) vorgesehen sind.
12. Fluid-Trennvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Gaseinblaseinrichtung (62) mindestens drei mit beabstandeten Einblasdüsen versehene Einblasleitungen (68) umfaßt, die zusammen mit einer quer verlaufenden Zuführleitung (66) ein etwa W-förmiges Gebilde darstellen, wobei die beiden äußeren Einblasleitungen (68) parallel zu den Seitenwände des Filtertanks (22) angeordnet und die mittlere Einblasleitung (68) axial angeordnet ist.
13. Fluid-Trennvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsfiltervorrichtung als Schei- benfiltervorrichtung (34) mit quer zur Rinnenlängsachse ausgerichteter Drehwelle (42) ausgebildet ist, die mindestens ein Filterscheibenpaar (40) umfaßt, wobei zwischen den Filterscheiben (46) eines Filterscheibenpaares (42) ein mit einem Klarfluidauslaß (54) kommunizierender Ablaufbereich (52) vorgesehen ist, und auf der einem Zulaufbereich (50) gegenüberliegenden Seite des Filterscheibenpaares (42) ein Dickstoffauslaß (48) vorgesehen ist .
14. Fluid-Trennvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekenn- zeichnet, daß 1 bis 10 Scheibenpaare (42), vorzugsweise
3 bis 5 Scheibenpaare (42) axial hintereinander vorgesehen sind.
15. Fluid-Trennvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterscheiben (46) maschen- oder siebartig aufgebaut sind.
16. Fluid-Trennvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterscheiben (46) aus einem Tragrahmen und Siebgewebe bestehen.
17. Fluid-Trennvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Siebgewebe zweilagig aufgebaut ist und aus einem grobmaschigen Stützgewebe und einem feinmaschigen Filtrationsgewebe besteht.
18. Fluid-Trennvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterscheiben (46) entlang ihrer Um- fangskante gegenüber einem Gehäuse (55) abgedichtet sind.
19. Fluid-Trennvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Rotationsfiltervorrichtung als Trommelfiltervorrichtung (70) ausgebildet ist mit einer rotierenden, Siebtrommel (74), in deren Innerem eine Förderspirale (76) befestigt ist, und das Trommelinnere mit Fluid aus dem Filtertank (22) beschickbar ist, ferner Reinigungsdüsen (84) zur Reinigung der Siebtrommel (74) vorgesehen sind.
20. Fluid-Trennvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderspirale (76) eine in Förderrichtung abnehmende Steigung aufweist.
21. Fluid-Trennvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse der Siebtrommel (74) gegenüber der Horizontalen geringfügig geneigt ist, vorzugsweise 5° - 20°, wobei die Förderrichtung schräg nach oben verläuft.
22. Fluid-Trennvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Reinigungsdüsen (84) eine Sammelrinne (86) angeordnet ist, welche das Reinigungs- fluid in den Filtertank (22) leitet.
23. Fluid-Trennvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Rotationsfiltervorrichtung als im Filtertank (22) angeordnete Siebtrommel (92) ausgebildet ist, deren Drehachse (94) sich etwa in Höhe des freien Flüssigkeitsspiegels (58) im Filtertank (22) befindet.
24. Fluid-Trennvorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß konzentrisch zu Drehachse (94) auf mindestens einer Seite ein Klarfluid-Ablaufröhr (98) vorgesehen ist.
25. Fluid-Trennvorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abschöpfkante (100) außenseitig an der Mantelfläche (104) angrenzt.
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