Filterbehälter.
Filterbehälter, die eine Filtermasseschicht enthalten, besitzen bekanntlieh zylindrische Form, und demzufolge ist das darin ent. haltene lose Filtermaterial zu einem einen Zylinder bildenden Filterbett, zusammengeschlossen.
Während der Filterarbeit werden Feststoffe abfiltriert, die mehr oder weniger schnell die freien Durehlaufquerschnitte innerhalb der Filtermasse zusetzen, wobei es gleiehgültig ist, ob es sieh uni ein Ionenaustauschfilter oder um ein meehanisehes Filter handelt. Das Filterbett wird allmählich zu einem kompakten, undurchlässigen, zylindrischen Korper. Unter Umständen beschleunigen chemische Ausfäl- lungen, die während des Filterprozesses statt- finden können, diesen Vorgang.
Finden ausserdem noeh Quellungen der Filtermasse, wie sie in Sonderfällen beispielsweise bei Basen austauschern auftreten, statt, so führen diese Erscheinungen nach kurzer Betriebsdauer zum Filterschlu#. Die Filtermasse hat sich dann aus Mangel an Ausdehnungsmöglichkeit, die ohnehin nur in vertikaler Richtung nach oben erfolen kann, an den. parallel liegenden Aussenflächen des Filters verklemmt. Um nun eine venselimutzte und/oder verklemmte Filtermasse wieder betriebsfähig zu machen. muss eine Rüekspülung erfolgen die insbeson- dere bei Verquellung der Massen periodisch wiederholt werden muss.
Es hat sieh hierbei als äusserst störend erwiesen, dass beim Einlassen des Rüekspülmediums, enter Anwendung eines entspre chenden Druckes, das gesamte Filterbett wie ein Kolben oder Pfropfen in die Hoche steigt und beim Abstellen des Bückspüldruckes ohne zu zerfallen wieder absinkt. Erst nach häufiger Wiederholung dieses Rückspülvorganges, wobei auch die Geschicklichkeit der Be dienung eine gewisse Rolle spielt, gelingt es allmählieh, erst einzelne Masseteilehen, dann grössere Bruehstüeke vom Zylinderkörper abzulösen und die Masse wieder vollständig auf- zulockern und auszuwaschen.
Ein weiterer Nachteil des zylindrischen Filters besteht darin, dass bei Neufüllung eines leergelaufenen Filters die zwischen der losen Masse eingeschlossenen Luftbläschen das Filterbett wie einen Pfropfen hochsteigen lassen. Eine volige Verdrängung der Luft ist dabei, wenn überhaupt, nur sehr schwer mög- lich. Daher muss man bei den bisher üblichen zylindrischen Austauscherbehältern die Beladung, Rückspülung, Regenerierung, Auswaschung in kontinuierlichem Flüssigkeitsstrom, ohne jemals den Behälter leerlaufen zu lassen, vornehmen. Bei diesen in Kauf ge nommenen Vorgängen treten unerwünschte Verdünnungen und Vermischungen ein.
Bei der Anwendung in der Niehtwasserehemie, also in Sonderfällen, sind diese Erscheinungen nicht nur besonders lästig, sondern auch mit erhebliehen Kosten verbunden.
Es wurde nun gefunden, da# diese Schwie- rigkeiten nicht auftreten, wenn gemäss der Erfindung die Wände des Filterbehälters sich nach oben erweitern. Hierdurch wird erreieht, dass die Filtermasse einen sieh naeh oben er weiternden, beispielsweise konischen Körper bildet, der beim Rückspülvorgang schon während des ersten Anhebens völlig auseinanderbricht, so dass der dureli die Verschlammung bzw. Verklemmung erzeugte Verband der Filtermasse so weit gelockert wird, dass die Masse vom Rüekspülmedium leicht ausgewasehen wird.
Der in Filterbehältern mit nach oben er weiterten Wandungen beobaehtete Effekt erleichtert die Rüekspülung in erstaunlichem Ma#e und beschleunigt sie derart, da# sie nur etwa ein Zehntel der Zeit gegenüber der in einem zylindrischen Filter gleichen Inhaltes erfordert. Der Effekt tritt schon bei geringen Neigungswinkeln der Behälterwände zur Senk- rechten ein. Die Behlter werden vorzugsweise so ausgebildet, da# die Neigung der Filterbehälterwände gegen die Senkreehte etwa 3 oder mehr beträgt.
Die Ausbildung der Filterbehälter gemäss der Erfindung hat. ausserdem noch die Wirkung, dass bei Anwendung von zur Quellung neigenden Austauschermassen die bisher auf- tretende Pfropfenbildung, die eine Erhöhung des Filterwiderstandes und unter Umständen einen totalen Filtersehluss zur Folge haben kann. völlig ausgeschaltet wird, da die hori zontal wirkenden Quellungskräfte infolge der Neigung der Behälterwände in einem bestimmten Winkel gegen die Senkrechte in Komponenten zerlegt werden, von denen eine nach oben wirkt. Diese Komponente verhindert ein Verklemmen des Filterbettes.
Ein weiterer wesentlicher Orteil des Filters mit nach oben erweiterter Wandung besteht darin, dass man diese Filter ohne weiteres leerlaufen lassen kann, ohne bei Flüssigkeits füllung von unten Gefahr zu laufen, da# die eingetretene Luft im Behälter verbleibt. Beim Auseiuanderfallen des Filterbettes während des Anhebens entweicht die darin eingeschlossene Luft und wird von der nachsteigenden Flüssigkeit völlig aus dem Bellälter ausgetrieben.
Diese Wirkung ist deshalb bemerkens- wert, da die Beladung, Rückspülung, Regenerierung, Auswashcung usw. nicht nehr kontinuierlich zu erfolgen braucht, sondern ge- trennt durchgeführt werden kann und somit eine Vermischung, Verdünnung usw. der verschiedenen Flüssigkeiten wie Regeneriermittel, Waschwasser, Filtermedien usw. vermieden wird.
Dureh Versuche wurde festgestellt, dass die Aufladungskapazität des Filterbehälters mit naeh oben sieh erweiternden Wänden der jenigen eines zylindrischen Filters gleich ist.
In beiliegender Zeichnung ist die Erfindung schematisch dargestellt, wobei die Fig. 1, und 3 drei verschiedene Ausführungsbeispiele von Filterbellältern zeigen, deren Wände sich naeh oben erweitern.
Filter container.
Filter containers which contain a filter mass layer are known to have a cylindrical shape, and accordingly the loose filter material contained therein is combined to form a filter bed forming a cylinder.
During the filter work, solids are filtered off, which more or less quickly clog the free flow cross-sections within the filter mass, it does not matter whether it is an ion exchange filter or a mechanical filter. The filter bed gradually becomes a compact, impermeable, cylindrical body. Chemical precipitates that can take place during the filtering process may accelerate this process.
If there is also swelling of the filter material, as occurs in special cases, for example with base exchangers, these phenomena lead to the filter failure after a short period of operation. The filter mass has then, due to the lack of expansion possibility, which can only take place in the vertical direction upwards anyway. parallel outer surfaces of the filter jammed. In order to make a venselimused and / or jammed filter material operational again. a backwash must take place, which must be repeated periodically, especially if the masses swell.
It has proven to be extremely annoying that when the backwashing medium is let in, when a corresponding pressure is applied, the entire filter bed rises like a piston or plug and when the backwash pressure is switched off, it drops again without disintegrating. Only after frequent repetition of this backwashing process, whereby the skill of the operator also plays a certain role, is it possible to gradually detach individual parts of the mass, then larger fragments from the cylinder body and completely loosen and wash the mass again.
Another disadvantage of the cylindrical filter is that when an empty filter is refilled, the air bubbles trapped between the loose material cause the filter bed to rise like a plug. A full displacement of the air is very difficult, if at all. Therefore, in the case of the cylindrical exchanger tanks that have been customary up to now, the loading, backwashing, regeneration and washing-out must be carried out in a continuous flow of liquid without ever allowing the tank to empty. In these accepted processes, undesired dilution and mixing occur.
When used in near water chemistry, i.e. in special cases, these phenomena are not only particularly annoying, they are also associated with considerable costs.
It has now been found that these difficulties do not occur if, according to the invention, the walls of the filter container expand upwards. This ensures that the filter material forms a conical body that widens, for example, which, during the backwashing process, completely breaks apart during the first lifting, so that the association of the filter material produced by the silting or jamming is loosened so far that the Mass is easily washed out by the backwashing medium.
The effect observed in filter containers with upwardly extended walls facilitates backflushing to an astonishing extent and accelerates it in such a way that it only takes about a tenth of the time compared to that in a cylindrical filter with the same content. The effect occurs even at small angles of inclination of the container walls to the vertical. The containers are preferably designed in such a way that the inclination of the filter container walls against the perpendicular is approximately 3 or more.
The design of the filter container according to the invention has. in addition, the effect that when using exchange materials that tend to swell, the plug formation that has previously occurred, which can result in an increase in the filter resistance and, under certain circumstances, a total filter failure. is completely switched off, since the hori zontal swelling forces are broken down into components due to the inclination of the container walls at a certain angle from the vertical, one of which acts upwards. This component prevents the filter bed from jamming.
Another essential part of the filter with an upwardly widened wall is that this filter can easily run empty without running the risk of the air that has entered the container when the liquid is filled from below. If the filter bed falls apart while it is being lifted, the air trapped therein escapes and is completely expelled from the container by the liquid that descends.
This effect is remarkable because the loading, backwashing, regeneration, washing out etc. does not have to take place continuously, but can be carried out separately and thus a mixing, dilution etc. of the various liquids such as regenerants, washing water, filter media etc. is avoided.
Tests have shown that the charging capacity of the filter container with the walls widening close up is the same as that of a cylindrical filter.
The invention is shown schematically in the accompanying drawing, with FIGS. 1 and 3 showing three different exemplary embodiments of filter bowls whose walls widen near the top.