<Desc/Clms Page number 1>
Diese Erfindung betrifft einen rotierenden Filter für die Filtration einer fliessenden Substanz gemäss des Oberbegriffes des beiliegenden Anspruches 1. Ausserdem betrifft die Erfindung Verfahren zur Filtration gemäss den Oberbegriffen der beiliegenden Ansprüche 7 und 12.
Der Begriff "fliessende Substanz", wie sie hier vorkommt, soll verschiedene Flüssigkeiten, Suspensionen etc. umfassen, die Bestandteile aufweisen, welche wünschenswerterweise abgefiltert werden sollen. Auch wenn diese Erfindung in keiner Weise darauf beschränkt ist, wird diese Erfindung bevorzugt in Verbindung mit der Entwässerung von Fasersuspensionen genutzt. Es werden hauptsächlich Zellulosefasern als Fasern beabsichtigt, obwohl auch andere Anwendungen möglich sind. Im Fall von Fasersuspensionen kann die Erfindung z. B. zur Filtration von Sieb- oder Rückwasser in Papiermaschinen genutzt werden.
Obwohl die Erfindung bevorzugt in sogenannten Scheibenfiltern nützlich ist und nachstehend genauer im Zusammenhang mit solch einem Filter beschrieben werden wird, wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch mit anderen rotierenden Filtertypen genutzt werden kann.
In der ersten Filtrationszone erhält man ein relativ trübes Filtrat, das Vor-Filtrat. Das Filterelement kommt in dieser ersten Filtrationszone von vorher darauf abgelagerten Materialschichten befreit an. Die Öffnungen des Filterelements sind somit am Anfang der ersten Filtrationszone offen, was anfangs einen beträchtlichen Durchfluss von Fasern bedeutet, so dass das Vor-Filtrat "trüb" ist, d. h. einen verhältnismässig hohen Anteil an Fasern enthält. In der ersten Filtrationszone wird erfolgreich eine Faserschicht gebildet, eine Tatsache, die die Filterfähigkeit erfolgreich verbessert, d.h. der Faseranteil im Filtrat wird reduziert.
Es gibt zwei Typen von rotierenden Filtern in der Art wie sie hier beabsichtigt sind.
Im ersten Typ wird im Wesentlichen ein atmosphärischer Druck in der ersten Filtrationszone angewandt, d. h. es wird kein Vakuum angewandt, um den Durchfluss des Vor-Filtrates durch das Filterelement zu unterstützen. Somit ist es nur Schwerkraft, die das Vor-Filtrat beeinflusst, durch das Filterelement und die darauf abgelagerte Faserschicht zu gelangen. Das bedeutet, dass die Filterkapazität, ausgedrückt in Volumen pro Zeiteinheit verhältnismässig niedrig ist. Zusätzlich wird darauf hingewiesen, dass die auf dem Filterelement abgelagerte Faserschicht ziemlich porös sein wird.
Wenn die Faserschicht während der Rotation des Rotors in der zweiten Filterzone, der klaren Filterzone, ankommt, wird ein Vakuum zugeführt, welches das Filtrat durch die Faserschicht und das Filterelement beeinflusst und dieses Vakuum tendiert dazu, eine Blockierung zu verursachen, welche Anlass gibt zu einem schwierigen Durchtritt der Fasern, welche sich mit dem klaren Filtrat verbinden.
Inder zweiten Ausführung des Filtertyps wird nicht nur in der zweiten Filtrationszone, sondern auch in der ersten ein Vakuum angewandt, um die Filtriereffizienz, ausgedrückt in Substanzvolumen pro Zeiteinheit, zu erhöhen, im Vergleich zu dem Fall, wo ein atmosphärischer Entleerungsbzw. Entwässerungsdruck angewandt wird. Diese gesteigerte Effizienz wird jedoch in Verbindung mit einem ungeeignet hohen Anfangsdurchfluss von Fasern erreicht, welche zu einem hohen Anteil an Fasern im Vor-Filtrat führen.
Der Fasergehalt wird, im Vergleich zu dem Fall, wo atmosphärischer Entleerungsdruck in der Filtrationszone eingesetzt wird, auch im klaren Filtrat ungeeignet gross sein, was wahrscheinlich auf die Tatsache zurückzuführen ist, dass der Einsatz von Vakuum in der ersten Filtrationszone nicht zulässt eine Fasermatte auf dem Filterelement aufzubauen, wobei die Faserschicht danach effizient aus Sicht der Filtration wirkt.
Selbst wenn sich herausstellt, wie oben ausgeführt wurde, dass bei dem Einsatz von Vakuum in der Filtrationszone das klare Filtrat einen höheren Anteil an Fasern hat als dies der Fall ist, wenn atmosphärischer Druck in der Filtrationszone eingesetzt wird, kann nachgewiesen werden, dass das klare Filtrat auch bei atmosphärischem Druck einen ungeeignet hohen Anteil an Fasern besitzt. Die Folge hieraus war, dass häufig zwei Filter in Serie zusammengeschlossen wurden, um einen akzeptabel niedrigen Anteil an Fasern im klaren Filtrat zu erzielen. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass das Vor-Filtrat wenigstens in einigen Anwendungen zu dem Filtereingang zurückgeleitet wird. Das bedeutet, dass es natürlich auch wichtig ist, den Fasergehalt im Vor-Filtrat zu reduzieren.
Aufgabe der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, Wege aufzuzeigen, früh bzw. vorzeitig bzw. vor-
<Desc/Clms Page number 2>
ausgehend rotierende Filter zu entwickeln, mit der Absicht die oben aufgeführten Nachteile zu verringern. In einer entsprechenden Weise strebt die Erfindung danach, das Filtrationsverfahren so zu verbessern, dass ein besseres Filtrationsergebnis erreicht werden kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Die angestrebte Aufgabe wird, die rotierenden Filter betreffend, erreicht, in dem dieselben Merkmale eingesetzt sind, die jene erteilen, die sich aus dem kennzeichnenden Abschnitt des beiliegenden Anspruches 1 ergeben. Durch Auslegung mit wenigstens zwei Filtrationszonen mit einem nach Anspruch 1 unterschiedlichen Druckverhältnis innerhalb des ersten Filtrationsbereiches, wird ein im Wesentlichen verbessertes Filtrationsergebnis in dem Sinne erreicht, dass der Anteil an abzufilterndem Material, speziell Fasern, wenigstens im klaren Filtrat reduziert ist. Abgesehen davon hat sich auch die Filterkapazität, ausgedrückt in zu filternder Volumensubstanz pro Zeiteinheit, verbessert.
Die Erklärung für die verbesserte Filtrierfunktion ist, dass ein atmosphärischer Druck oder möglicherweise ein verhältnismässig schwaches Vakuum in der ersten Filtrationszone des ersten Filtrationsbereiches benutzt wird, so dass die Bildung einer vergleichsweise porösen Materialschicht auf dem Filterelement möglich ist. Erst wenn in einer nachträglichen, im ersten Filtrationsbereich beinhalteten, zweiten Filtrationszone Vakuum angewandt wird. Da bereits in diesem zweiten Filtrationsbereich eine Filtermaterialschicht auf dem Filterelement liegt, wirkt diese Materialschicht vergleichsweise effizient filtrierend unter Anwendung eines Vakuums.
Der verbesserte Wert des Filterdurchflusses als Folge des angewandten Vakuums, verursacht folglich eine beträchtliche Kapazitätszunahme im ersten Filtrationsbereich verglichen mit dem Fall, in dem kein Vakuum in diesem ersten Filtrationsbereich bereitgestellt wird. Wenn das Vakuum bereitgestellt wird, wird eine Kompression der auf dem Filterelement abgelagerten Materialschicht auftreten, so dass die Filtrationsfähigkeit beträchtlich verbessert ist, soweit die Trennung betroffen ist im Vergleich zu den zwei oben diskutierten, unterschiedlichen früheren Filtertypen.
Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung ist dementsprechend, dass sich die erste Druckänderung bei Filtration zwischen einem verhältnismässig hohen Druck, z.B. atmosphärischem Druck oder einem verhältnismässig schwachem Vakuum, und einem verhältnismässig niedrigem Druck, nämlich einem Vakuum, innerhalb des ersten Filtrationsbereiches, d. h. innerhalb des Bereiches, in dem das Vor-Filtrat abgetrennt wird, ereignet, so dass der angewachsene, bzw. erhöhte Anteil an abzufilterndem Material, weicher als Folge der Druckänderung aus dem Filtrat entfernt wird, im Vor-Filtrat und nicht im klaren Filtrat endet.
In diesem Zusammenhang wird ausdrücklich betont, dass es die "erste", innerhalb des ersten Filtrationsbereiches eintretende Druckänderung ist, welche hier gemeint ist, eine Tatsache, die keineswegs ausschliesst, dass nach dieser ersten Druck- änderung eine oder mehrere weitere Druckänderungen folgen können. So ist in dieser Hinsicht eine Druckänderung eine Änderung des Druckabfalles über dem Filterelement in der Filtratflussrichtung in einem zunehmenden Sinn durch Vermindern des Druckes auf der Austrittseite bzw. unterströmigen Seite der Filteroberfläche.
So weit es das Verfahren gemäss der Erfindung betrifft, sind erste Ausführungen in den Ansprüchen 7 und 12 definiert, wogegen bevorzugte Weiterbildungen in den Ansprüchen 8 bis 11 und 13 behandelt werden.
Der Gebrauch der Filter gemäss der Erfindung vorwiegend für Filtration von Zellulosefasern ist in Anspruch 14 definiert.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen folgt hierauf eine genauere Beschreibung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung.
Zeichnungen : - Figur 1 ist eine Skizzenansicht, die den Gebrauch des Filters für Rückwasserreinigung in einer Papiermaschine, gemäss der Erfindung erläutert; - Figur 2 ist ein Querschnitt längs der Linie))-)) aus Figur 1; - Figur 3 ist eine skizzierte, vergrösserte Ansicht eines Details aus Figur 1;
<Desc/Clms Page number 3>
- Figuren 4 und 5 sind Ansichten, die eine bekannte Ausführungsform (Figur 4) mit der Aus- führungsform gemäss der Erfindung (Figur 5) vergleichen; - Figur 6 ist eine Skizze, die die Kapazität in Volumen pro Zeiteinheit während des Filtrations- vorganges vergleicht, die Erfindung wird verglichen mit zwei bekannten Filterverfahren;
- Figur 7 ist eine Skizze, ähnlich Figur 6, erläutert aber den Fasergehalt in den abgetrennten
Filtraten während des Ablaufes der Filtration und - Figur 8 ist eine Skizze, die den Aufbau einer Faserschicht auf der Filteroberfläche des Filter- elementes während des Ablaufes der Filtration bei der Erfindung und zwei bekannten Filtra- tionsverfahren erläutert.
Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
Der Filter und das Filtrationsverfahren gemäss der Erfindung werden nachfolgend bei der Nutzung von Rückwasserreinigung einer Papiermaschine beschrieben.
Wenn der Begriff #Vakuum" nachfolgend benutzt wird, wird beabsichtigt, einen niedrigeren Druck als den Bezugs- oder Umgebungsdruck auszudrücken. So umfasst das Wort "Vakuum" keine Angabe im Hinblick auf die Grösse des niedrigen Druckes.
Der Filter umfasst einen Behälter, allgemein beziffert als 1 in Figur 1, welcher einen Zufluss 2 für die Fasersuspension besitzt. Eine Leitung, die zum Zufluss 2 führt, ist beziffert mit 3. Der Behälter 1 selbst besitzt einen unteren Teil 4 mit dem Charakter eines Troges, dessen oberer Teil mittels eines oder mehrerer aufgehender Deckel, oder dgl., 5 verschlossen ist.
Ein Rotor, allgemein beziffert als 6, ist rotierfähig in dem Behälter 1 angebracht. Dieser Rotor umfasst einen inneren Rotorteil 7, und eine Anzahl von äusseren scheibenähnlichen Filterelementen 8, welche transversal zur geometrischen Achse des inneren Rotorteils 7 gerichtet sind. Diese Achse fällt mit der Rotationsachse des Rotors zusammen. Obwohl die bevorzugte Verfahrensweise ist, dass die scheibenähnlichen Filterelemente 8 im Wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse des Rotors und der geometrischen Achse des inneren Rotorteils 7 gerichtet sind, soll betont werden, dass der Ausdruck "transversal" auch eine bestimmte Abweichung von solch einer senkrechten Stellung beinhaltet. Das einzelne scheibenähnliche Filterelement 8 erstreckt sich in einer ringförmigen Struktur um das innere Rotorteil 7.
Diese Ringstruktur ist, genau gesagt, in eine Anzahl von Filtersektoren 9 unterteilt (s. Fig. 1 und 3). Jede dieser Filtersektoren 9 enthält eine Filteroberfläche, welche durch das oben in Fig. 1 und 3 angezeigte Rastermuster angezeigt wird, und innere Durchflüsse (nicht gezeigt), um den Filtratfluss durch die Filteroberfläche 10 zu einer Anzahl von Filtratkanälen 11 in dem inneren Rotorteil 7 zu führen.
Wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich, enthält jeder einzelne Filtersektor 9 einen leitungsähnlichen Kanalabschnitt 12, um das Filtrat, d. h. das gefilterte Wasser, von dem betreffenden Filtersektor 9 nach innen zum jeweiligen Filtratkanal 11in dem Rotorteil 7 über eine Öffnung 13 für den betreffenden Filtersektor in einer Hülle 14 des Rotorteils 7 zu übertragen.
Die Anlage enthält eine Vorrichtung 15, um Fasermaterial, welches abgefiltert und auf der Filteroberfläche 10 abgelagert wurde, abzulösen. Diese Ablösevorrichtung 15 wird hier durch Sprühdüsen gebildet, die so angebracht sind, durch geeignetes Sprühen von Wasser oder anderen Flüssigkeiten die Materialschicht zu trennen und von den Filtersektoren abzufiltern, wenn diese Filtersektoren an der Ablösevorrichtung vorbei rotieren. Wie es nachfolgend genauer beschrieben werden wird, weist der Filter eine Vorrichtung 17 auf, um das abgelöste Fasermaterial abzulassen.
Aus Fig. 3 sieht man, dass die leitungsähnlichen Kanalabschnitte 12 eine Speichenform zwischen den Filtersektoren 9 und dem inneren Rotorteil 7 bilden, d. h. dass offene Räume zwischen diesen einzelnen Speichen erscheinen. Diese offenen Räume erleichtern es der dem Behälter zugeführten Fasersuspension sich gleichmässig längs des Behälters zu verteilen. Die Fasersuspension kann sich natürlich auch innerhalb des Behälters 1 durch die Schlitze verteilen, die radial innerhalb der Ränder bzw. Randbereiche des Filterelementes 8 und auf der Innenseite des Behälters 1 vorkommen.
Das innere Rotorteil 7 hat in der Praxis den Charakter eines Mittelschaftes, welcher so gelagert ist, um in einer geeigneten Art und Weise zu rotieren. In Fig. 2 wird angezeigt, dass der Mittelschaft 7 an einem seiner Enden einen Schaftstift 18 aufweist, der in einem geeigneten Lager 19 angebracht und mit einem Antriebsmotor 20 verbunden ist. Am anderen Ende wird der Mittelschaft 7 in
<Desc/Clms Page number 4>
einem Lager 21 gehalten, die ihn gegen die Aussenseite der Hülle 17 des Mittelschaftes 7 stützen.
Die Filtratkanäle 11innerhalb des Mittelschaftes 7 haben den Charakter von sektorgeformten Räumen, die durch von im Wesentlichen radial orientierten Trennwänden 22, die sich längs der ganzen Länge des Mittelschaftes 7 ausbreiten, gegenseitig voneinander getrennt sind. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, enthält der Mittelschaft 7 einen rohrförmigen Kern 23, an dessen Mantel die Trennwände 22 eng anliegen, so dass der rohrförmige Kern 23 radial innerste Abgrenzungen der Filtratkanäle 11 bildet. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, kann der rohrförmige Kern 23 verschiedene Durchmesser entlang der Länge des Mittelschaftes 7 aufweisen.
Genauer gesagt ist die Einrichtung so, dass der rohrförmige Kern 23 seinen kleinsten Durchmesser bei 24 am Ende des rohrförmigen Kerns 23 hat, welcher an dem Ende des Mittelschaftes 7, angebracht ist, an dem das Filtrat aus dem Mittelschaft in seiner axialen Richtung herausläuft.
Der Filter enthält eine Einrichtung, allgemein beziffert als 25@ (Fig. 2), um das durch die Filteroberfläche des Filterelements gelaufene Filtrat zu entfernen. Diese Einrichtung enthält eine erste Anordnung 26, um ein relativ trübes Filtrat zu entfernen, nachfolgend Vor-Filtrat (FF) genannt, und eine zweite Anordnung 27, um ein zweites relativ klares Filtrat zu entfernen, nachfolgend klares Filtrat (KF) genannt.
Die erste und zweite Anordnung 26,27 sind so angebracht, dass das Filterelement 8 während der Rotation des Rotors 6 zuerst einen Filtrationsbereich FF durchläuft (s.a. den in Fig. 3 entsprechend bezeichneten Bogen), der durch die erste Anordnung 26 gebildet wird, und dann einen zweiten Filtrationsbereich KF erreicht (s. a. den bezeichneten Bogen in Fig. 3), der durch die zweite Anordnung 27 gebildet wird. Die zweite Anordnung 27 enthält eine Vorrichtung 28, um im zweiten Filtrationsbereich KF ein Vakuum anzuwenden, um die Entleerung des klaren Filtrates zu unterstützen. Diese Vorrichtung 28 kann einen barometrischen Schenkel enthalten, damit ein Vakuum in einem Saugkopf, beziffert mit 29, gebildet wird, wobei der Saugkopf mit den Filtratkanälen 11 des Mittelschaftes 7 über ein Filtratventil 30 kommuniziert.
Der Saugkopf 29 und das Filtratventil 30 sind stationär angebracht, d. h. sie begleiten die Rotation des Rotors nicht. Das Filtratventil 30 enthält gleichfalls eine stationäre Scheibe 31, die geschlossene Bereiche umfasst, welche in Fig. 1 und 3 schwarz sind, und daneben Öffnungsbereiche, welche sektorgeformt sind und durch die geschwungenen Doppelpfeile bei 32,33 und 34 bezeichnet werden. In Fig. 3 benennt Ziffer 37 eine Öffnung, welche in dem Öffnungsbereich 34 der Scheibe 31 mit den Filtratkanälen 11zu der Zeit, wenn sie sich in diesem Bereich befindet, verbunden ist und diese Öffnung 37 steht mit dem barometrischen Schenkel 28 in Verbindung, um ein Vakuum in den Filtratkanälen 11im Bereich 34 zuzuführen.
Die erste Anordnung 26 umfasst die erste bzw. die zweite Vorrichtung 38 bzw. 39, um im ersten Filtrationsbereich FF (Fig. 3) wenigstens zwei Filtrationszonen FF1 und FF2 mit unterschiedlichen Druckverhältnissen einzurichten, nämlich eine erste Filtrationszone FF1 mit einem atmosphärischen Druck oder einem relativ schwachem Vakuum, und einer zweiten Filtrationszone FF2 mit einem Vakuum, das einen Druck mit sich bringt, der niedriger ist als der in der ersten Filtrationszone FF,. Die zweite Filtrationszone FF2 befindet sich, in der Rotationsrichtung des Rotors gesehen, nach der ersten Filtrationszone FF1, aber vor dem zweiten Filtrationsbereich KF.
Wie oben erwähnt, kann ein schwaches Vakuum in der Filtrationszone FF1 vorliegen. In diesem Fall wird bevorzugt, dass dieses Vakuum durch die Vorrichtung 38 bereitgestellt wird, das die Eigenschaft eines barometrischen Schenkels hat, der dieses relativ schwache Vakuum liefern soll. Diese Erfindung soll jedoch hauptsächlich mit einem atmosphärischen Druck in der ersten Filtrationszone FF, verwendet werden, d. h. dass dort im Wesentlichen kein Druckabfall über der Filtrieroberfläche des Filterelements besteht, und daher der Filtratdurchfluss durch die Filtrieroberfläche nur durch die auf die zu filternde Substanz wirkende Schwerkraft verursacht wird. In diesem Fall kann die Vorrichtung 38 einfach den Charakter einer Entladungsröhre haben.
Sie ist über eine Öffnung, beziffert als 35 (Fig. 3), mit dem Öffnungsbereich 32 der Scheibe 31 verbunden-
Ein Vakuum in der zweiten Filtrationszone FF2 wird durch die Vorrichtung 39 zugeführt, wobei dieses Vakuum einen Druck mit sich bringt, welcher niedriger ist als der Druck stromabwärts von der Filtrieroberfläche in der ersten Filtrationszone FF1. In anderen Worten, ein stromabwärts von der Filtrieroberfläche vorliegendes Vakuum wird folglich den Durchfluss des Vor-Filtrates durch die Filtrieroberfläche in der zweiten Filtrationszone FF2 unterstützen. Auch die Vorrichtung 39 kann die Eigenschaft eines barometrischen Schenkels aufweisen, um das Vakuum bereitzustellen. Eine
<Desc/Clms Page number 5>
Öffnung 36, verbunden mit dem Öffnungsbereich 33 der Scheibe 31, ist wiederum verbunden mit dem barometrischen Schenkel 39 (Fig. 3).
Es wird betont, dass die Erfindung auch andere Entwicklungen als die des barometrischen Schenkels zum Erhalt eines Vakuums umfasst.
Die zweite Filtrationszone FF2 befindet sich, wie auch aus Fig. 3 ersichtlich, in der Rotationsrichtung des Rotors gesehen (Pfeil 40), nach der ersten Filtrationszone FF1, aber vor dem zweiten Filtrationsbereich KF.
Wenn der Mittelschaft 7 relativ zu dem Saugkopf 29 und dem Filtratventil 30 rotiert, sind die Filtersektoren 9, deren Kanalabschnitte 12 im Moment gegenüber dem Öffnungsbereich 32 der Scheibe 31 liegen, in Verbindung mit dem vorfiltrierenden Auslass 38. Die Filtersektoren 9, deren Kanalabschnitte 12 im Moment gegenüber dem Öffnungsbereich 33 der Scheibe 31 liegen, stehen in Verbindung mit dem Auslass 39 für das Vor-Filtrat. Die Filtersektoren 9, deren Kanalabschnitte 12 im Moment gegenüber dem Öffnungsbereich 34 der Scheibe 31 liegen, stehen schliesslich in Verbindung mit dem Auslass 28 für das klare Filtrat.
Der Flüssigkeitspegel in dem Behälter ist beziffert als 41. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, gibt es in Rotationsrichtung gesehen, nach dem Filtrationsbereich KF eine Trockenzone TZ, wobei die Filtersektoren 9 in der Trockenzone über dem Flüssigkeitspegel 41 liegen und wobei das in dem Öffnungsbereich 34 der Scheibe 31 bestehende Vakuum es noch zu einem trocknenden Luftfluss durch die auf der Filtrieroberfläche des Filterbereichs abgelagerte Fasermasse kommen lässt, wobei die Filtermasse von dem Filterbereich durch die Vorrichtung 15 nicht vor Beendigung der Trockenzone TZ entfernt wird.
In dem Beispiel wird die Vorrichtung 17 zum Entleeren des entfernten Fasermaterials durch rinnenförmige Faserauffangelemente 42 gebildet, welche zwischen zwei angrenzenden Scheiben und seitwärts der zwei äussersten Scheiben des Filters angebracht sind, um das von den Filterscheiben durch die Ablösevorrichtung 15 gelöste Fasermaterial aufzufangen. Diese Sammelvorrichtung 42 kann mit Faserentladeelementen 43 kombiniert werden, z. B. in Form einer Förderschnecke, die sich in Längsrichtung der Rotationsachse des Rotors erstreckt. Der Filter enthält eine weitere Vorrichtung 44, um die Filterabschnitte zu reinigen nachdem sie durch die Ablösevorrichtung 15 von dem abgelagerten Fasermaterial befreit wurden. Die Vorrichtung 44 kann den Charakter von Sprühdüsen besitzen, z. B. auf einem Schwingträger bereitgestellt sein, um effizient über die Filtersektoren zu fahren.
Eine Trennwand 45, die sich relativ zum Rotor axial erstreckt, trennt den oberen Bereich des Behälterinneren, in dem die abgelagerten Fasermaterialien von den Filtersektoren gelöst werden, von dem Bereich, in dem die Sprühreinigung durch die Vorrichtung 44 erfolgt.
Soweit wie die Filter bisher beschrieben wurden, arbeiten sie in der folgenden Art und Weise.
Wenn der Rotor 6 rotiert, werden die Filtersektoren 9, nachdem sie durch die Vorrichtung 44 gereinigt wurden, nach unten in die Suspension im Behälter 1 bewegt. Die Filtersektoren werden dann in die erste Filtrationszone FF1 eintreten, worin Wasser durch die Filteroberfläche 9 der Filtersektoren fliesst, während die Fasern auf der Oberfläche abgefangen werden. Das Wasser fliesst innerhalb der Filtersektoren über die Kanäle 12 und die Öffnungen 13 in die Filtratkanäle 11 und weiter innerhalb des Bereiches 32 der Scheibe 31 durch den Vor-Filtrat-Auslass 38, wie in Fig. 3 skizziert.
Wenn sich die Filtersektoren dann weiter bewegen, werden sie nach und nach mit ihren Filtratkanälen 11 im Mittelschaft 7 in den Bereich 33 der Scheibe 31 eintreten, was bedeutet, dass die Filtersektoren dann von dem Vakuum des barometrischen Schenkels 39 in einen Unterdruck gelangen, wie in Fig. 3 skizziert. Dies bedeutet ein effizientes Absaugen des Filtrats durch die Filtrieroberflächen der Filtersektoren und dortige Ablagerung von Fasermaterial, welches einer Verdichtung unterworfen wird. In dieser zweiten Filtrationszone FF2 wird ein Vor-Filtrat entleert, wie es auch in der Zone FFi der Fall ist.
Bei weiterer Rotation des Rotors werden die Filtersektoren dann in den Öffnungsbereich 34 der Scheibe 31 eintreten, d. h. in den zweiten Filtrationsbereich KF, in dem ein klares Filtrat abgetrennt wird. Die Filtratkanäle 11werden dann unter Vakuum über den barometrischen Schenkel 38 gebracht und ein klares Filtrat wird darin entleert.
Wenn die Filtersektoren in die Trockenzone TZ eintreten, lässt die Entleerung des klaren Filtrats nach und statt dessen wird Luft durch die an den Filtersektoren anhaftenden Fasermassen gesogen, so dass die Fasermassen trocknen. Die Filtersektoren bewegen sich dann an der Ablöse-
<Desc/Clms Page number 6>
vorrichtung 15 vorbei und das abgelöste Fasermaterial gelangt in die Sammelvorrichtung 42, um abtransportiert zu werden.
Es ist in Fig. 1 gezeigt, dass die durch die Auslässe 38 und 39 ankommenden Vor-Filtrate geeignet zusammengeführt werden. Die erste Anordnung 26 kann dann angepasst werden, um das aus den zwei Filtrationszonen FFi und FF2 ausströmende Vor-Filtrat über eine Leitung, beziffert als 46, möglicherweise mit Hilfe einer Pumpe 47 zum Filter zurückzuführen. In dem Beispiel wird die Rückwasserreinigung in einer Papiermaschine angenommen. Das Rückwasser wird durch eine Leitung 48 bereitgestellt und wird mit dem zurückgeführten Vor-Filtrat vermischt, bevor die Mischung über eine Leitung 49 zu dem Behälterinneren 1 geführt wird. Unterstützend für die Rückwasserreinigung ist, wenn das Rückwasser, welches in der Regel vergleichsweise kurze Fasern beinhaltet, mit einer bestimmten Menge zusätzlicher Pulpe bzw. Brei versehen wird, die geeignet lange Fasern besitzen sollte.
Eine Leitung zur Zufuhr einer solchen zusätzlichen Pulpe ist in Fig. 1 als 50 gezeigt. Wie aus der Figur ersichtlich, werden über die Leitungen 46, 48 und 50 Materialien dem Behälter des Filters zugeführt.
Es ist durch Ziffer 51 angedeutet, auf welchem Weg die filtrierte Fasermasse entsorgt wird.
Das klare Filtrat wird über die Leitung 52 entleert, möglicherweise mit Hilfe einer Pumpe 53. Vorzugsweise wird das klare Filtrat dem Sprühwasser der Ablöse- und Reinigungsvorrichtungen 15 bzw. 44 zugeführt und eine für diesen Zweck bereitgestellte Leitung ist mit 54 beziffert.
Falls gewünscht, kann die austretende Pulpe des ungereinigten Rückwassers mittels einer Leitung 55 und Düsen 56 verdünnt werden.
Vorzugsweise sind das Vakuum der zweiten Filtrationszone FF2 und des zweiten Filtrationsbereiches KF im Wesentlichen gleich.
Wie aus Fig. 3 deutlich ersichtlich ist, besitzt die Scheibe 31 Abschnitte, die verschiedene Bereiche voneinander abgrenzen. Diese Abschnitte werden mit 57,58 bzw. 60 beziffert. Der Abschnitt 57 bildet eine Abgrenzung zwischen den Filtrationszonen FF1 und FF2, wohingegen der Abschnitt 58 eine Abgrenzung zwischen der zweiten Filtrationszone FF2 und dem Filtrationsbereich KF bildet. Für eine vollständige Abgrenzung ohne die Möglichkeit eines Lecks, müssen die Teile 57,58 so gross sein, dass sie mindestens einen der Filtratkanäle 11 abdecken, d. h. dass ein einzelner Filtratkanal 11keine Auslaufmöglichkeit an den Grenzbereichen bilden kann. Es ist jedoch aus Fig. 3 ersichtlich, dass die Abschnitte 57 und 58 enger sind als es durch den Querschnitt eines Filtratkanals 11motiviert ist.
So bedeutet dies, dass in der Ausführungsform gemäss Fig. 3 keine völlige Abgrenzung erscheint. Stattdessen haben die Abschnitte 57 und 58 den Charakter von verhältnismässig dünnen Wänden. Es wird jedoch angenommen, dass diese genügen, da ein bestimmter Austritt zwischen den Filtrationszonen FFi und FF2 von ersterem zu letzterem als ein Ergebnis des Vakuums nicht gefährlicher als es akzeptiert ist, betrachtet wird. Daneben wird das Vor-Filtrat aus den beiden Filtrationszonen FF1 und FF2 so zusammengeführt, dass ein Filtrierleck nach diesem Bereich nicht gefährlich ist. Zwischen der zweiten Filtrationszone FF2 und dem Filtrationsbereich KF kann ein bestimmtes Auslaufen des Vor-Filtrates aus der zweiten Filtrationszone FF2 akzeptiert werden, da das Vor-Filtrat, das aus FF2, nächst KF, erhalten wird, vergleichsweise sauber ist.
Durch die Feststellung scheint es also, dass die Abschnitte 57,58 so breit gestaltet werden können, dass sie eine vollständige Begrenzung zwischen den jeweiligen Zonen/Bereichen verursachen, aber dies könnte möglicherweise solch eine vollständige Begrenzung aufheben. Solch ein Verzicht hat den vorteilhaften Effekt, dass die totale Filtrationskapazität ansteigt, da grosse Teile 57, 58 bedeuten, dass die effektive Filtration eine verkürzte Dauer bringen wird.
Soweit es den Begrenzungsabschnitt 60 zwischen dem zweiten Filtrationsbereich KF und dem Öffnungsbereich 62 der Scheibe 31 betrifft, wird angenommen, dass der fragliche Abschnitt so gestaltet sein sollte, dass eine vollständige Begrenzung erreicht wird, d. h. der Abschnitt 60 sollte wenigstens einen gleich grossen Bereich wie ein Filtratkanal 11 abdecken. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist der Abschnitt 60 so angebracht, dass die Vakuumzugabe aufhört, bevor die auf dem Filtersektor abgelagerten Fasermassen durch die Vorrichtung 15 entfernt werden.
Fig. 4 und 5 zeigen den Stand der Technik (Fig. 4) und die Erfindung (Fig. 5) im Vergleich.
Gemäss dem Stand der Technik nach Fig. 4 ist in dem ersten Filtrationsbereich FF entweder ein atmosphärischer Druck vorhanden, so dass kein wirklicher Druckunterschied über dem Filterelement entsteht oder ein Vakuum angewandt, um eine Filtratentleerung in dem ersten Filtrationsbereich zu unterstützen. Ein volles Vakuum wird in dem zweiten Filtrationsbereich KF angewandt, um
<Desc/Clms Page number 7>
eine Entleerung des klaren Filtrates zu unterstützen. Die Erfindung ist zum Vergleich in Fig. 5 gezeigt, und es wird dann deutlich, dass der erste Filtrationsbereich wie zuvor beschrieben in zwei Filtrationszonen FF1 und FF2 geteilt ist, wobei beide Vor-Filtrate ergeben. Der zweite Filtrationsbereich KF liefert nach dem Stand der Technik ein klares Filtrat.
In Fig. 6 beschreibt die x-Achse die Zeit, wohingegen die y-Achse die Filtratentladung als Volumen pro Zeiteinheit beschreibt. Die durchgezogene, mit a bezeichnete Kurve repräsentiert die Erfindung Die mit b bezeichnete Kurve repräsentiert eine bekannte Filtration mit atmosphärischem Druck auf der Filtratseite in dem ganzen Bereich FF des Vor-Filtrates, wobei ein Vakuum in dem Bereich KF des klaren Filtrates zugeführt wird. Schliesslich zeigt die Kurve c den Stand der Technik mit Vakuum auf der Filtratseite in der Region des Vor-Filtrates als auch im Bereich des klaren Filtrates. Es ist ersichtlich, dass in der Erfindung (Kurve a) die Fasermasse, die sich in der Filtrationszone FF, in Abwesenheit von Vakuum aufgebaut hat, Anlass zu einem abnehmenden Durchfluss gibt.
Sobald Vakuum in der Filtrationszone FF2 zugeführt wird, erscheint ein schneller Anstieg des Durchflusses und dieser bleibt vergleichsweise hoch während des ganzen Filtrationsverlaufes, d. h. auch in dem Bereich KF des klaren Filtrates. Kurve b in Abwesenheit von Vakuum in dem Bereich FF des Vor-Filtrates hat zur Folge, dass das Vakuum, das erst in dem Bereich KF des klaren Filtrates angewandt wird, den Durchfluss des Filtrates relativ spät erhöht, wodurch eine Beschränkung des totalen Durchflusses im Vergleich mit der Erfindung (a) verursacht wird. Kurve c liefert an sich bereits von Anfang an einen guten Durchfluss des Filtrates durch Vakuumzufuhr in dem ganzen Bereich FF des Vor-Filtrates, aber dieser Durchfluss beträgt am Ende des Filtrationsvorganges wesentlich weniger als der der Erfindung.
Fig. 7 verdeutlicht mit entsprechenden erläuternden Mitteln ein Diagramm, bei dem das Verhältnis von der Zeit (x-Achse) und dem Fasergehalt (y-Achse) des Filtrates abgelesen werden kann. Es ist ersichtlich, dass die Erfindung (Kurve a) eine sehr gute Verbesserung im Vergleich mit dem Stand der Technik (Kurven b und c) darstellt und dies beruht speziell tatsächlich darauf, dass in der Erfindung die Fasermassen in den Filtersektoren in der Vor-Filtrat-Zone FF1 ohne Vakuum aufgebaut werden, wobei dann noch im Vor-Filtrat-Bereich Vakuum zugesetzt wird, so dass also Vakuum bereits aufgebaut ist, wenn die Filtersektoren in den Bereich KF des klaren Filtrates gelangen.
Fig. 8 zeigt die Fasermasse, die in allen drei Fällen aufgebaut wird, gemäss den vorherigen Figuren in einem Diagramm, wobei die x-Achse die Zeit und y-Achse die Massendicke anzeigt. Es ist ersichtlich, dass die Technik gemäss der Erfindung eine Fasermassendicke auf den Fasersektoren im Bereich KF des klaren Filtrates erzeugt, das durchschnittlich grösser ist.
Es ist offensichtlich, dass die beschriebene Erfindung nicht nur auf das oben Gesagte beschränkt ist. Es sollte so verstanden werden, dass die Fachleute auf dem Gebiet fähig sein sollten, vorteilhafte Detailentwicklungen und-änderungen vorzunehmen, wenn das Grundkonzept der Erfindung bereits vorliegt. Es wird in diesem Zusammenhang besonders betont, dass natürlich mehr Druckänderungsschritte während des Filtrationszyklusses ausgeführt werden können als beschrieben. Weiterhin wird betont, dass die Erfindung notwendigerweise nicht nur in Verbindung mit sogenannten Scheibenfiltern nützlich ist. Zum Beispiel würde es genauso möglich sein, die Erfindung mit sogenannten Trommelfiltern auszuführen, wobei noch Massnahmen mit den jeweiligen Trommelfiltern ausgeführt werden müssen, um die jeweiligen Filtrationszonen/-bereiche zu bilden.
Ebenso sind andere Modifikationen innerhalb des Durchführungsbereiches der Erfindung möglich.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.