DE1223343B - Zylindrisches Spaltfilter - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

BOId

Deutsche Kl.: 12 d-12/02

Nummer: 1223 343

Aktenzeichen: J 26330 VII b/12 d

Anmeldetag: 3. August 1964

Auslegetag: 25. August 1966

Die Erfindung betrifft ein zylindrisches Spaltfilter zum Trennen von Feststoffen aus Flüssigkeiten, wobei das Gemisch das Filter in axialer Richtung durchläuft und die Flüssigkeit in radialer Richtung durch Schlitze austritt, die durch mit geringem Abstand voneinander kreisförmig angeordnete gerade Stäbe mit rechteckigem Querschnitt gebildet werden.

Ein Anwendungsgebiet für solches Filter liegt bei der Verarbeitung von Holz und anderen Faserstoffen zu Brei. Das geschieht bekanntlich in der Weise, daß man die aus dem Faserstoff bestehenden Teilchen, beispielsweise Holzschnitzel, in einer hocherhitzten und vorzugsweise unter Druck stehenden chemischen Flüssigkeit kocht. Dabei werden die Holzschnitzel in das eine Ende eines Reaktionskessels eingeführt und während der Behandlung zu dem anderen Ende vorangefördert. Der Reaktionskessel muß dabei mit einem Spaltfilter ausgestattet sein, mittels dessen die Behandlungsflüssigkeit kontinuierlich von den Holzschnitzeln getrennt wird.

Ein solches Spaltfilter der eingangs als bekannt vorausgesetzten Art ist aus der USA.-Patentschrift 2 998 064 bekanntgeworden. Bei diesem bekannten Spaltfilter erstrecken sich die Stäbe und die dazwischen befindlichen Schlitze über die ganze Länge des Reaktionskessels und sind an dem in der Bewegungsrichtung der Holzschnitzel stromabwärts liegenden Ende wenigstens auf derjenigen Tiefe offen, bis in die sich ein Holzschnitzel in einen Schütz hinein erstrecken kann. Wenn ein Holzschnitzel entweder ganz oder teilweise in den Schlitz eintritt, dann wird er also entweder hindurchgehen oder durch die sich voranbewegende Schnitzelmasse so weit in Längsrichtung mitgenommen werden, bis er an dem offenen Ende des Schlitzes freikommt, Wenn diese Lösung sich auch für in Achsrichtung kurze Filter bewährt hat, so löst sie das Problem doch nicht für lange Filterabschnitte. Das liegt daran, daß es praktisch unmöglich ist, lange Filterstangen herzustellen, die genügend gerade sind, als daß Schlitze mit über die ganze Länge parallelen Seiten entstehen. Lange Stangen werden vielmehr an einem oder mehreren Punkten konvergieren, und das führt dazu, daß die Schnitzel bei der Bewegung in Längsrichtung der Schlitze aufgehalten werden und daß sie verstopfen.

Bei langen Filtern arbeitet auch die Konstruktion nach der USA.-Patentschrift 2 661095 nicht einwandfrei, die einfach mit einer Aufweitung arbeitet. Hier haben die divergierenden Schlitze nach einem kurzen Stück eine so große Entfernung, daß sie ein Hindurchgehen der festen Teilchen nicht mehr verhindern können.

Zylindrisches Spaltfilter

Anmelder:

Improved Machinery Inc.,
Nashua, N. H. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. M. Licht, Dr. R. Schmidt,

Dipl.-Wirtsch.-Ing. A. Hansmann

und Dipl.-Phys. S. Herrmann, Patentanwälte,

München 2, Theresienstr. 33

Als Erfinder benannt:

John Parker Rieh, Nashua, N. H. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 6. August 1963 (300 213)

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spaltfilter zu schaffen, bei dem auch bei großer Filterlänge Verstopfungen der Filterschlitze vermieden werden.

Zur Lösung dieser Aufgabenstellung wird ein zylindrisches Spaltfilter der eingangs als bekannt vorausgesetzten Gattung erfindungsgemäß so gestaltet, daß mehrere Filterabschnitte mit kreisförmig angeordneten Stäben in axialer Richtung hintereinanderliegen und daß die Stäbe in der Förd'errichtung der Feststoffteilchen auseinanderlaufen, so daß in dieser Richtung sich erweiternde Schlitze gebildet werden, wobei die Innenfläche jedes der in der genannten Förderrichtung aufeinanderfolgenden Abschnitte gegenüber der Innenfläche des vorangegangenen Abschnittes radial nach außen versetzt ist.

Vorzugsweise kennzeichnet sich das Spaltfilter durch ein in dem Filter axial angeordnetes, an sich bekanntes Mittelrohr, das Öffnungen aufweist, durch die eine Reaktionsflüssigkeit radial nach außen zu den Schlitzen strömen kann. Ein geschlitztes Mittelrohr ist an sich bereits aus der schon genannten USA.-Patentschrift 2 661095 bekannt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform haben die Stäbe auf der ganzen Länge gleichmäßigen Querschnitt.

Besonders bewährt sich die Erfindung, wo das Filter aufrecht steht und seinen Einlaß am unteren Ende hat.

609 657/277

Es folgt eine Beschreibung eines bevorzugten Ausfuhrungsbeispiels der Erfindung an Hand einer Zeichnung. In dieser stellt dar

Fig. 1 einen teilweise aufgebrochenen und geschnittenen Aufriß eines Teiles eines gemäß der Erfindung ausgestatteten Filters,

F i g. 2 einen vergrößerten Aufriß eines Teiles der Fig.l,

F i g. 3 einen längs der Linie 3-3 der F i g. 2 gelegten Querschnitt und

Fig. 4 einen längs der Linie 4-4 der Fig. 2 gelegten Schnitt.

Es wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen. Der in Fig. 1- als Beispiel teilweise gezeigte" Kessel ist im wesentlichen senkrecht und zylindrisch und enthält in noch näher zu beschreibender Weise ein aus mehreren Filterabschnitten gebildetes Spaltfilter. Er hat einen Einlaß, über den eine Pumpe. 10 Holzschnitzel, Brei od. dgl. in das untere Ende des Kessels einpumpt, und einen Auslaß mit einer Entladevorrichtung 11 und einer Auslaßeinrichtung 12, mittels deren der Brei aus dem oberen Ende des Kessels entfernt wird. Das ist an sich Stand der Technik. Vom Boden des Kessels erstreckt sich ein Mittelrohr 14 nach.oben, welches einen im folgenden noch näher beschriebenen oberen Abschnitt hat. Das Mittelrohr dient zum Einführen der Behandlungsflüssigkeit, beispielsweise mittels einer Pumpe 13.

Gemäß der Erfindung sind in dem Reaktionskessel mehrere- abgestufte,·-außen am Umfang verlaufende Spaltfilter 16, 17, 18 und 19 vorgesehen. Unterhalb der Filter, hat der. Reaktionskessel eine konische, undurchlässige Wand 22, und oberhalb der Filter befindet sich ein oberer, ungelochter Wandteil 24. Die Kesselwände sind an jedem Filter nach außen ausgewölbt und- bilden so eine Außenwand 26 für eine ringförmige- Kammer 27, in der eine beispielsweise zur Ableitung? der Flüssigkeit dienende Leitung 28 mündet. Die Innenwand der ringförmigen Kammer 27 wird von der durchbrochenen Wand eines jeden Filters gebildet und besteht aus mehreren Stangen 30, die sich zwischen der unteren Wand und der oberen Wand des Kessels erstrecken und in bezug auf die Achse des Kessels'divergieren. Die Stangen 30 sind in_; Abständen voneinander angeordnet und bilden ein den" Umfang .des Xessels vollständig umgebendes Band; Zwischen, den Stangen befinden sich Schlitze 32. Die Breite der Schlitze ist geringer als die Abmessung-der 'Holzschnitzel oder anderen festen Teilchen; die -von der durch die Schlitze hindurchgelassenen Flüssigkeit getrennt werden sollen. Vorzugsweise sind die Stangen 30 gerade und haben über die ganze Länge ■ gleichmäßigen Querschnitt. Vorzugsweise sind die Stangen stumpf abgeschnitten. Der Raum zwischen den Stangen ist ein Schlitz, dessen Breite radial nach außen zunimmt. Das zeigt am besten Fig. 3-, Auf diese Weise wird die Möglichkeit einer Verklemmung von Schnitzeln zwischen den Stangen vermindert. Die Stangen bilden also mehrere, sich in- Längsrichtung des Kessels erstreckende Schlitze',' die die ganze Länge des als Filter dienenden Wandteiles einnehmen. Dieser Wandteil hat eine "leicht konische Innenfläche. Wie man am besten in den-Fig. 2 und 4 sieht, sind die stromabwärtigen Stirnflächen der Stangen 30 gegenüber den anderen·Stirnflächen radial nach außen versetzt. Die Stangen-gehen also in der Förderrichtung der festen Teilchen radial auseinander, so daß sich die Schlitze 32 über die ganze Länge in Längsrichtung erweitern und radial größer werden. Die größte Schlitzbreite 33 besteht an den oberen Auslaßenden, neben dem folgenden Filterwandteil.
Wesentlicher Bestandteil der Erfindung ist die folgende Anordnung: Die Innenflächen der Stangen 30, die die Innenflächen von aufeinanderfolgenden, zu der Achse des Reaktionskessels weisenden Wandabschnitten bilden, sind in bezug auf die Innenflächen der vorhergehenden, darunter befindlichen Wandabschnitte so weit radial nach außen versetzt, daß Holzschnitzel oder andere feste Teilchen freikommen können. Die im Seitenriß im wesentlichen rechteckigen Stangen sind mit dem oberen Ende des unteren Wandabschnittes 22 und dem unteren Ende des oberen Wandabschnittes 24 und mit jedem in Richtung nach oben folgenden Wandabschnitt verschweißt. Dabei sind die Außenflächen in der dargestellten Weise jeweils in Berührung damit. Die neben dem oberen Wandabschnitt befindlichen oberen En-. den verlaufen von diesem rechtwinklig nach innen. Auf Grund dieser Anordnung sind die nachfolgenden oberen Wandabschnitte von den darunter befindlichen Wandabschnitten radial um einen derStangendicke entsprechenden Abstand versetzt. Dabei divergieren die Innenflächen der Stangen nach oben und zu'jedem nach oben folgenden Wandabschnitt. Dadurch werden Stauungen vermieden.

Im folgenden werden typische Höchstabmessungen für die Schlitze 32 zwischen den Stangen angegeben: 6,35 mm für Holzschnitzel und weniger für Brei, beispielsweise 2,54 mm. Dabei bestimmt die Dicke der Stangen bei der dargestellten Ausführungsform die radiale Versetzung der oberen und unteren Wandabschnitte. Sie beträgt etwa 19,05 bis 50,8 mm', '■■ vorzugsweise 38,1 mm. Wenn man das mit- der typischen Holzschnitzelabmessung von 1,58 mm bis 9,52 mm · 15,87 mm bis 38,1 mm in der .kleinsten und der größten Ausdehnung vergleicht, dann sieht man, daß die Holzschnitzel nicht durch die Stangen 30 in die Kammer 27 hindurchgehen können. Und selbst wenn sie sich mit ihrer größten Ausdehnung in "den Schlitz hinein erstrecken würden, dann wärediese größte Ausdehnung doch immer noch kleiner als die radiale Versetzung der Wandabschnitte. Ein in einem Schlitz befindlicher Holzschnitzel wird also nicht daran gehindert, über das obere, stromabwärtige Ende 33 des Schlitzes hinauszugehen. Wenn daher beim Betrieb Holzschnitzel in den Schlitzen und an den Innenflächen der Stangen nach oben entlangwandern, dann sorgt die.gegenüber den Innenflächen der Stangen 30 versetzte Anordnung der Innenfläche des oberen Wandabschnittes dafür, daß kein Holzschnitzel an irgendeiner Fläche oder Wand anstoßen kann und somit keine Verstopfung auftreten kann. Wenn gemäß der bevorzugten Ausführungsform Stangen mit gleichmäßigem Querschnitt verwendet werden, dann müssen die unteren Enden der Stangen einen geringeren Abstand haben als die oberen Enden. Der Abstand 31 der Schlitze am unteren Ende darf keine Behinderung darstellen. Er beeinflußt wegen der nach außen erweiterten Anordnung der Stangen lediglich die größte Schlitzbreite und die Länge des Filterwandabschnittes. Das Ausmaß der Erweiterung ist nicht wichtig. Die Erweiterung sollte aber wenigstens 2° betragen, damit keine Schwierigkeiten auftreten, wenn die Stangen 30 nicht gerade sein sollten.

Vorzugsweise hat das innere Rohr 14 am oberen Ende eine ähnliche Reihe von drei abgestuften Filtern 34, 36 und 38 mit jeweils kleinerem Durchmesser. Die Filter haben Schlitze 35, 37 und 39, die so angeordnet sind, wie es im Zusammenhang mit den äußeren Filtern beschrieben wurde.

Im Betrieb werden Holzschnitzel, Brei oder ein anderes aus Teilchen bestehendes Material mittels der Pumpe 10 in den Kessel gepumpt und mittels der Entladevorrichtung 11 aus dem Auslaß 12 entfernt. Während dieser Bewegung pumpt die Pumpe 13 Flüssigkeit durch das Mittelrohr 14. Die Flüssigkeit strömt in radialer Richtung durch die Masse des Fasermaterials und in einen oder mehrere der Filter 16, 17, 18, 19, 34, 36 und 38. Das Ausströmen erfolgt durch die Leitung 28. Wenn eine Mehrzonenbehandlung gewünscht wird, kann eine konzentrische Rohranordnung mit einem Innenrohr 15 Verwendung finden, um nur dem oberen Teil des Rohres 14 Flüssigkeit zuzuführen. ao

Wenn die Erfindung auch an Hand eines senkrechten Kessels beschrieben wurde, bei dem sich die Teilchen nach oben bewegen, so eignet sie sich doch genausogut für einen Kessel, wo die Teilchen nach unten wandern. In diesem Fall müßte die Anordnung lediglich umgekehrt werden. In gleicher Weise kann die Erfindung auch bei einem im wesentlichen waagerechten Reaktionskessel oder irgendeinem anderen Reaktionskessel Anwendung finden. Es müssen lediglich die Kesselwände vor und hinter dem Filter im richtigen Verhältnis zu der Strömungsrichtung versetzt sein, so daß das stromabwärtige Ende der Schlitze offen ist.

Mit der Erfindung ist also eine neue Filteranordnung zur Trennung von festen Teilchen wie Holzschnitzeln von einem Strömungsmedium wie einer Flüssigkeit geschaffen worden. Die Erfindung kann in vielfacher Hinsicht abgeändert werden. Das gilt beispielsweise für die Größe und radiale Versetzung der Schlitze, die von der Größe der zu trennenden festen Teilchen abhängen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Zylindrisches Spaltfilter zum Trennen von Feststoffen aus Flüssigkeiten, wobei das Gemisch das Filter in axialer Richtung durchläuft und die Flüssigkeit in radialer Richtung durch Schlitze austritt, die durch mit geringem Abstand voneinander kreisförmig angeordnete gerade Stäbe mit rechteckigem Querschnitt gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Filterabschnitte (16, 17, 18, 19) mit kreisförmig angeordneten Stäben (30) in axialer Richtung hintereinanderliegen und daß die Stäbe (30) in der Förderrichtung der Feststoffteilchen auseinanderlaufen, so daß in dieser Richtung sich erweiternde Schlitze gebildet werden, wobei die Innenfläche jedes der in der genannten Förderrichtung aufeinanderfolgenden Abschnitte gegenüber der Innenfläche des vorangegangenen Abschnittes radial nach außen versetzt ist.

2. Spaltfilter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein in dem Filter axial angeordnetes, an sich bekanntes Mittelrohr (14), das Öffnungen (35, 37, 39) aufweist, durch die eine Reaktionsflüssigkeit radial nach außen zu den Schlitzen strömen kann.

3. Spaltfilter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (30) auf der ganzen Länge gleichmäßigen Querschnitt haben.

4. Spaltfilter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter aufrecht steht und seinen Einlaß am unteren Ende hat.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Österreichische Patentschrift Nr. 180 570;
USA.-Patentschrift.en Nr. 2998 064, 2661095.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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