CH383339A - Verfahren und Apparat zum Filtrieren von Flüssigkeiten - Google Patents

Description

  



  Verfahren und Apparat zum Filtrieren von Flüssigkeiten
Die Erfindung bezieht sich auf die Filtrierung von Flüssigkeiten, bei welcher der durch Ablagerung von Feststoffen auf dem Filterelement erzeugte Filterkuchen periodisch entfernt wird. Solche Operationen werden im allgemeinen durchgeführt unter Verwendung ciner Filterpresse mit Platte und Rahmen, von welcher der Kuchen nach dem   Auseinanderneh-    men der Presse, wenn der Druckabfall hoch genug wird, entfernt wird, oder unter Verwendung eines rotierenden   Vakuumfilters,    der den Kuchen kontinuierlich   abstösst.   



   Das erste Verfahren bedingt manuelle Arbeit und unterbrochenen Betrieb des Filters. Der rotierende Vakuumfilter gestattet einen kontinuierlichen Betrieb,   lässt    sich aber nicht rasch verschiedenartigen Betriebserfordernissen anpassen. Es ist dementsprechend das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren und Mittel zum Filtrieren von Flüssigkeiten aufzuzeigen, welche diese Nachteile vermeiden.



   Die Erfindung besteht in einem Verfahren zum Filtrieren von Flüssigkeiten in den Stufen : Durchleiten der Flüssigkeit durch ein poröses Filterelement oder eine Gruppe von solchen Elementen mit einer verhältnismässig steifen durchlässigen Fläche zwecks Ablagerung ausgeschiedener Feststoffe auf der genannten Fläche in der Form eines Kuchens ; periodischen Unterbrechung der Zufuhr von   Filtrierflüs-    sigkeit und mechanische Entfernung des abgelagerten Kuchens durch eine Abstreifoperation während den   Filtrierpausen.   



   Die Erfindung besteht ferner in einem Apparat   rmn    Filtrieren von Flüssigkeiten, mit einem porösen Filterelement oder einer Gruppe von solchen Elementen mit einer verhältnismässig steifen porösen Fläche zur Aufnahme von ausgeschiedenen Feststoffen auf derselben in der Form eines Kuchens, aus Mitteln zur periodischen Unterbrechung der Zufuhr von   Filtrierflüssigkeit,    aus Abstreifmitteln, die so eingerichtet sind, dass sie sich über die genannte poröse Fläche hin bewegen lassen, um den abgelagerten Kuchen davon zu entfernen, sowie aus Mitteln zum Bewerkstelligen einer solchen Verschiebung der Abstreichmittel während den   Filtrierpausen.   



   Das Abstreifmittel ist vorzugsweise zur Hin-und Herbewegung über die genannte Fläche eingerichtet und eine bevorzugte Konstruktion besitzt ein zylin  drisches    oder rohrförmiges Filterelement.



   Dieses Filterelement kann vertikal angeordnet sein, wobei in dessen Innerem ein ringförmiger Abstreifer auf einer sich vertikal auf-und abwärts be  wegenden    Konstruktion angeordnet ist, deren unteres Ende eine Verschlussplatte für eine   Ablassöff-      nung    für Festkörper am unteren Ende einer Filterkammer trägt, die das Filterelement umschliesst, wobei die genannte Verschlussplatte und die Ablassöffnung einen konischen, sich nach unten erweiternden Rand besitzen und einen dichtenden Verschluss bilden.

   In einer bevorzugten   Ausfüllrung    der Erfindung ist die den Abstreifer tragende Konstruktion als Zylinder ausgebildet, der sich über einen feststehenden Kolben hin und zurück bewegen   lässt,    und sind Mittel vorhanden zur Zuführung eines unter Druck stehenden Fluidums, z. B. Druckluft, auf die eine oder die andere Scitc des Kolbens, um den Zylinder hin und zurück zu bewegen. Die genannte Zylinderkonstruktion ist ferner an ihrem   untern    Ende mit einem konischen, sich nach unten erweiternden Schild versehen, um eine   Anhäufung    von abgefallenen Feststoffen auf   der Verschlussplatte zu verhindern.   



   Eine bevorzugte Form eines Filterelements besteht aus einer Lage aus durchlässigem Material wie Tuch oder verarbeiteten Zellulosefasern mit oder ohne einem Vorbelag aus einem Vorfilter, sowie aus einem gelochten Blech oder einer gelochten Platte aus anderem steifem Material, auf welchem der Filterkuchen abgelagert wird. Vorzugsweise ist die Filterschicht, bzw. sind die   Filterschichten    zwischen gelochten Platten aus Metall oder einem   anderu    steifen Material eingeschlossen.



   In einem bevorzugten Apparat gemäss der Erfindung sind ventilgesteuerte Mittel vorhanden für die Zuführung von   Filtrierflüssigkeit    und zum Ablassen von Filtrat sowie für die Zuleitung von Wasserflüssigkeit und Trocknungsluft zum Filter zum Durchspülen des Filters in umgekehrter Richtung sowie zur Zuführung von Vorbelagssubstanz zum Filter.



  Die genannten Ventile werden vorzugsweise durch ein untcr   Druck      stchendes    Fluidum betätigt unter   Steucrung    durch Schaltventile, deren Operationsfolgc durch einen Operationsfolgeregler gesteuert wird.



   In den begleitenden Zeichnungen sind
Fig. I eine Seitenansicht eines Vertikalschnittes durch einen Filtrierapparat gemäss einer Form der Erfindung ;
Fig. 2 ein   vergrösserter    Schnitt durch einen Teil des   Filterelementaggregats,    und
Fig. 3 ein Schema der Steuerverbindung für den Apparat von Fig.   l.   



   In einer unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielshalber beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist eine zylindrische, vertikal angeordnete Kammer 1 auf einer Trägerplatte 2 befestigt, die von einem (nicht abgebildeten) Rahmen getragen wird.



  Die Kammer   I    ist durch eine Deckplatte 3 verschlossen. Zentral in der Kammer   1    angeordnet und auf der Platte 2 ruhend befindet sich ein röhrenförmiges Filterelement 4, das aus in einem radialen Abstand voneinander angeordneten gelochten Metalltrommeln 5 und 6   bestcht,    zwischen denen ein röhrenförmiges Filtcrtuch 7 liegt, das auf seiner Innenseite mit Fil  terhilfe    8 belegt ist, die durch röhrenförmige Drahtgaze 9, welche der inneren gelochten Trommel anliegt, in ihrer Lage festgehalten wird. Die Enden des Filtertuches 7 sind nach aussen um Ringe 10 geschlagen, die an der Aussenseite der Trommel 5 an deren oberem und unterem Rand befestigt sind.

   Das obere Ende des Filteraggregates 4 wird durch einen Dichtungsring 11 gehalten, der eine peripherische Dichtung 12 besitzt, welche die Innenseite der Kammer 1   bertihrt.    Ein Einlass 13 für Druckluftzufuhr führt in einen Raum 14 am   obern    Ende der Kammer. Ein   Filtratablass      15    führt durch die   Träger-    plattc 2 aus dem Raum zwischen dem Filteraggregat 4 und der Kammer 1 heraus. Die Trägerplatte 2 bcsitzt eine zentrale   Öffnung 16    mit nach unten weiter werdendem konischem Rand, die sich durch eine Verschlussplatte 17 mit komplementär konischem Rand verschliessen   lässt,    die einen Dichtungsring 18 trägt.

   An der Verschlussplatte 17 ist ein sich nach oben erstreckender Luftzylinder 19 zentrisch befestigt, der oben einen Deckel 20 trägt, wobei die Länge des Zylinders angenähert gleich der Länge des   Filteraggregats    4 ist. Der Deckel 20 ragt seitlich über den Luftzylinder 19 hinaus und an diesem vorragenden Teil, der Öffnungen 21 besitzt, ist ein ringförmiger Abstreifer 22 so angeordnet, dass er die Innenfläche der gelochten Trommel 6 berührt. Der Abstreifer 22 ist vorzugsweise aus biegsamem Material   wic    Leder oder Kunstgummi hergestellt, das die Form eines Ringes mit einem abwärts nach aussen gerichteten ringförmigen Flansch mit sich ver  jüngendem    Querschnitt besitzt, dessen dünnes Ende die Trommel 6 wie in Fig.   1    berührt.

   Am unteren Ende des Luftzylinders 19 ist ein konischer, schräg nach   aussen    abfallender Schild 23 aus gelochtem Blech befestigt.



   Unter der Trägerplatte 2 ist eine zylindrische   Sammetkammcr    24 befestigt, deren offenes unteres Endc auf ein Förderband 25 mündet. Innerhalb der Kammer ist mittels Tragstangen 26 eine Stützplatte 27 für das untere Ende einer ruhenden hohlen Kol  benstangc    28 zentrisch angeordnet, die an ihrem obern Ende einen im Luftzylinder 19 angeordneten Kolben 29 trägt. Die Kolbenstange 28 geht durch eine Offnung in der Verschlussplatte 17, die durch einen Dichtungsring 30 abgedichtet ist. Schlitze 31 am   obcrn    Ende der Kolbenstange 28 führen in den Raum unter dem Kolben 29. Eine innere Kolbenstange 32 führt in den Raum über dem Kolben und ihr unteres Ende ist mit einer Luftleitung 33 verbunden. Eine zweite Luftieitung 34 führt in den Raum zwischen den beiden Kolbenstangen 28 und 32.

   Die Anordnung ist so getroffen, dass durch Einlassen von Druckluft durch die Leitung 34 in den Raum unter dem festen Kolben 29 die Verschlussplatte 17 und der auf ihr montierte Zylinder 19 nach unten gedrückt werden, wodurch der Abstreifer 22 sich längs der Innenseite der Trommel   6    verschiebt, bis die Platte 17 die mit einer Strichpunktlinie angegebenc   Stcllung    17a der Fig. I cinnimmt. Einlassen von Druckluft durch die Leitung 33 in den Raum über dem Kolben 29 und Öffnen der Leitung 34 zum Entleeren führt die Verschlussplatte 17 und den Zylinder 19 in ihre ursprüngliche Lage zurück.



   Fig. 3 zeigt die Ventile, welche die verschiedenen Anschlüsse des   Filtrierapparates    steuern. Eine Druckluftquelle 35 wird durch einen Regulator 36 und ein Ventil 37 mit der   Einlassleitung    13   verbun-    den, um den Filterkuchen vor seiner Entfernung zu lösen und zu trocknen. Das Ventil 37 wird, von einem Schaltventil 37a gesteuert, durch   Flüssigkeits-    oder Gasdruck betätigt.

   Zu filtrierende Flüssigkeit wird durch eine Leitung 39 dem Einlass 38, der eine   biegsamc Lcitungsverbindung aufweist, durch    ein kraftbetätigtes Ventil 40 zugeleitet, das von einem Schaltventil 40a gesteuert wird, und kann, wenn nötig, durch ein   kraftbetätigtes    Ventil 42, das von einem Schaltventil 42a gesteuert wird, zu einem Auslass 41 zurückgelcitet werden. Der Filtratauslass 15 wird von einem kraftbetätigten Ventil 43 gesteuert, das seinerseits von einem Schaltventil 43a gesteuert wird. Der Auslass 15 kann wenn nötig auch durch ein   kraftbetätigtes    Ventil 44, das von einem Schalt ventil 44a gesteuert wird, mit einem Abzug verbun den werden.



   Soll der Filter im Gegensinn spülen, wird dazu bestimmte Flüssigkeit durch ein   kraftbetätigtes    Ventil 45 eingelassen, das von einem Schaltventil 45a gesteuert wird,    @ as Waschen des Filters durch Einlassen von    Flüssigkeit zum Einlass 38 wird durch ein kraft  betatigtes Ventil    46 gesteuert, das von einem Schaltventil 46a gesteuert wird.



   Es ist auch für das Vorbeschichten des Filtertuchs 7 des Filteraggregates mit Filterhilfe gesorgt.



  Solche Filterhilfe kann aus Diatomeen-, perlitischer oder amorpher Kieselsäure oder aus kohlenstoffhaltigen oder zellulosehaltigen Materialien bestehen.



  Die Filterhilfe wird in suspendierter Form in einer Flüssigkeit durch eine Leitung 47 zugeführt, unter Steuerung durch ein   kraftbetätigtes    Ventil 48, das von einem Schaltventil 48a gesteuert wird.



   Es ist ferner eine Abzugverbindung 49 vom Filtereinlass 38 her vorhanden. Sie besitzt ein kraftgesteuertes Ventil 50, das von einem Schaltventil 50a gesteuert wird.



   Die vertikale Hin-und Herbewegung der Filterkonstruktion, wie sic oben beschrieben wurde, wird durch bei 51 zugeführte Druckluft bewerkstelligt, deren Zutritt und Austritt durch zwei   kraftbetätigte    Dreiweghahnen 52 und 53 bewirkt wird, die durch Schaltventile   52a    bzw. 53a gesteuert werden. Die obcn angeführten kraftbetätigten Ventile werden durch Druckluft unter   Steucrung    durch die Schaltventile betätigt. Für den automatischen Betrieb des Filtrierapparates ist ein Operationsfolgeregler 54 vorhanden, der bewirkt, dass die verschiedenen Operationen in der richtigen Reihenfolge erfolgen.



   Beim Betrieb des Apparates beginnt die Filtrierung, wenn das Filteraggregat 4 sich in der in Fig.   1    dargestellten Lage befindet, wobei die Öffnung 38 an der Basis der Kammer   1    durch die Platte 17 verschlossen ist. Die zu filtrierende Flüssigkeit tritt bei 38 ein und das Filtrat wird bei 15 abgezogen, wenn die Kammer   I    durch die Platte 17 verschlossen und das Ventil 37 geschlossen ist. Wenn die Dicke des Filterkuchens das geeignete Mass erreicht hat, wird die   Filtrierung    unterbrochen und die Abstreifvorrichtung betätigt, um den Kuchen abzulösen, der durch die Öffnung 16 und die Kammer 24 fällt und vom Förderband 25 weggeführt wird. Der Schild 23 sorgt zusammen mit der konischen Form der Platte 17 dafür, dass die Dichtungsflächen von Filterkuchenbrokken frei bleiben.

   Der Abstreifer wird dann in seine Grenzlage zurückgeführt und der   Filtriervorgang    beginnt von neuem. Weitere Operationen, wie die Vorbeschichtung des Filterelements mit einer Filterhilfe, das Waschen und Trocknen des Kuchens und das Gegenspülen des   Filterelemcnts    können in der oben beschriebenen Weise ausgeführt und die verschiedenen Unterbrechungen automatisch in irgend einer passenden Reihenfolge gesteuert werden, und all dies auch mit einer   Gesclnwindigkeit,    welche die wir   @@@@@      kungsvollste    Verwendung des Filterelements   gewähr-    leistet und bei der die beteiligten Mengen derart sind, dass ein m¯glichst geringer Feuchtigkeitsgehalt des abgel¯sten Kuchens erzielt wird.

   Es ist klar, dass sich die betreffenden Zeitabschnitte f r die Filtrierung und die Entfernung des Kuchens in weiten
Grenzen variieren lassen, um des verschiedenen vorkommenden Betriebsbedingungen zu genügen.



   Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Beispiel beschranlct, da andere Mittel für die Hin-und Herbewegungen. des Abstreifers und für die   Betäti-    gung der verschiedenen Steuerventile verwendet werden können. Die Erfindung   lässt    sich auch auf einen   Filtrierapparat    mit einem nicht-zylindrischen Filterelement anwenden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zum Filtrieren von Flüssigkeiten, gekennzeichnet durch die Stufen : Durchleiten der Flüssigkeit durch ein poröses Filterelement oder eine Gruppe von solchen Elementen mit einer verhältnismassig steifen durchlässigen Flache zwecks Ablagerung ausgeschiedener Feststoffe auf der genannten Fläche in der Form eines Kuchens ; periodische Un terbrechung der Zufuhr von Filtrierfliissigkeit, und mechanische Entfernung des abgelagerten Kuchens durch eine Abstreifoperation während den Filtrierpausen.

   II. Apparat zum Filtrieren von Flüssigkeiten nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch ein poröses Filterelement oder eine Gruppe von solchen Elementen mit einer verhältnismässig steifen porösen Fläche zur Aufnahme von ausgeschiedenen Feststoffen auf derselben in der Form eines Kuchens, durch Mittel zur periodischen Unterbrechung der Zufuhr von Filtrierflüssigkeit, durch Abstreifmittel, die so cingerichtet sind, dass sie sich über die genannte poröse Fläche hinbewegen lassen, um den abgelagerten Kuchen davon zu entfernen, sowie durch Mittel zum Bewerkstelligen einer solchen Verschiebung der Abstrcifmittel während den Filtrierpausen.

   UNTERANSPRUCHE 1. Apparat gemäss Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstreifmittel für Hin-und Herbewegung über die genannte Fläche eingerichtct ist.

   2. Apparat gemäss Patentanspruch II und Unteranspruch 1, gekennzeichnet durch ein zylindrisches oder röhrenförmiges Filterelement und einen ringför- migen Abstreifer für die Filtricrung.

   3. Apparat gemäss Patentanspruch 11 und Unteransprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch ein vertikal angeordnetes Filtcrelement, in dessen Innerem ein ringförmiger Abstreifer auf einer sich vertikal auf-und abwärts bewegenden Konstruktion angeordnet ist, deren unteres Ende eine Verschlussplatte für eine Ablassöffnung für Festkörper am unteren Ende einer Filterkammer trägt, die das Filterelement umschliesst.

   4. Apparat gemäss Patentanspruch II und Unteransprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Verschlussplatte und Ablassöffnung einen entsprechenden, konischen, sich nach unten erweiternden Rand besitzen und einen dichtenden Verschluss bilden.

   5. Apparat gemäss Patentanspruch II und Unteransprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die den Abstreifer tragende Konstruktion als Zylinder ausgebildet ist, der sich über einen feststehenden Kolben hin-und zurückbewegen lässt, und dass Mittel vorhanden sind zur Zuführung eines unter Druck stehenden Fluidum, wie Druckluft, auf die eine oder die andere Seite des Kolbens, um den Zylinder hin und zurück zu bewegen.

   6. Apparat gemäss Patentanspruch II und Unteransprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderkonstruktion an ihrem untern Ende mit einem konischen, sich nach unten erweiternden Schild versehen ist, dessen unterer Rand auf den Rand der Verschlussplatte ausgerichtet ist, um eine Anhäufung von abgefallenen Feststoffen auf der genannten Platte zu verhindern.

   7. Apparat gemäss Patentanspruch II und Unteransprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Entladungs-oder Sammelkammer für abgefallenen Kuchen unter der Filterkammer angeordnet ist.

   8. Apparat gemäss Patentanspruch II und Unteransprüchen 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement aus einer Lage aus durchlässigem Material, wie Tuch mit oder ohne Vorbelag aus Filterhilfe, und aus einem gelochten Blech oder einer gelochten Platte aus anderem steifem Material besteht, auf welchem der Filterkuchen abgelagert wird.

   9. Apparat gemäss Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterschicht bzw. die Filterschichten zwischen gelochten Platten aus Metall oder einem andern steifen Material eingeschlossen ist bzw. sind.

   10. Apparat gemäss Patentanspruch II und Unteransprüchen 8-9, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement eine Lage von Metallgaze aufweist, auf der ein Vorbelag von Filterhilfe abgelagert ist.

   11. Apparat gemäss Patentanspruch II und Unteransprüchen 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass ventilgesteuerte Mittel vorhanden sind für die Zufüh- rung von Filtrierflüssigkeit und zum Ablassen von Filtrat sowie für die Zuführung eines Fluidums für die Betätigung des Abstreifmittels.

   12. Apparat gemäss Patentanspruch II und Untcransprüchen 1-11, gekennzeichnet durch ventilgesteuerte Mittel für die Zuführung von Waschflüssigkeit und Trocknungsluft zum Filter zum Durchspülen des Filters in umgekehrter Richtung sowie zur Zuführung von Filterhilfe für den Vorbelag des Filters.

   13. Apparat gemäss Patentanspruch II und Unteransprüchen 10 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Ventile durch ein unter Druck stehendes Fluidum durch Steuerung von Schaltventilen betätigt werden, deren Operationsfolge durch einen Operationsfolgeregler gesteuert wird.