DE1486813C3 - Filtervorrichtung, insbesondere Druckoder Vakuumfiltervorrichtung mit einem oder mehreren Filtertellern - Google Patents

Description

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gelöst, daß der bzw. die Filterteller mit dem Gehäuse Filterkuchen abgeschleudert sind, hoch beansprucht

über ein oder mehrere elastische Glieder so verbun- werden und die Beanspruchung, nachdem das Ab-

den sind, daß sie Drehschwingungen gegen das Ge- schleudern erfolgt ist, stark absinkt, worauf der

häuse ausführen können. Eine Drehschwingung läßt Schwingantrieb selbsttätig oder von Hand wieder ab-

sich nämlich ohne Anwendung von Teilen, die durch 5 geschaltet werden kann.

eine Öffnung der Gehäusewand geführt werden müs- Die elastische Verbindung des Filtertellers bzw. sen, in das Innere eines Gehäuses einführen. Dreh- der Filtersäule mit dem Gehäuse wird zweckmäßig schwingungen erzeugen nicht nur wie bei einer Rota- so gestaltet, daß das aus den Filtertellern und der tion Zentrifugalkräfte, sondern es treten dabei zu- elastischen Verbindung bestehende schwingungssätzlich hohe Beschleunigungs- und Verzögerungs- io fähige System an der Stelle, an der es mit der Gekräfte in tangentialer Richtung auf, so daß ein auf häusewand verbunden ist, einen Schwingungsknoten Filtertellern, die solche Drehschwingungen ausführen, besitzt und deshalb mit der Gehäusewand fest verliegender Filterkuchen rasch seinen inneren Zusam- bunden, beispielsweise verschweißt, werden kann,
menhang und den Zusammenhang mit dem Filter Ausführungsbeispiele von Filtervorrichtungen geverliert und nach außen abgeschleudert wird. 15 maß der Erfindung sind in den Figuren dargestellt.

Als elastisches Glied, durch das der oder die Filter- F i g. 1 zeigt einen Schnitt nach der Linie I-I in teller mit dem Gehäuse verbunden sind, dient zweck- F i g. 3 durch eine Filtervorrichtung gemäß der Ermäßig ein Rohr, an dessen freien Ende der bzw. die findung;

Filterteller befestigt sind und dessen anderes Ende F i g. 2 zeigt in etwas größerem Maßstab einen

mit dem Gehäuse, insbesondere dem Gehäusedeckel ao Schnitt nach der gleichen Linie durch einen Teil der

fest verbunden ist. Dabei kann das von den Filter- Filtertellersäule;

tellern abgekehrte Ende des Rohres mit dem Gehäuse F i g. 3 zeigt einen Filterteller in Aufsicht, während

bzw. dem Gehäusedeckel gas- und flüssigkeitsdicht F i g. 4 schematisch ein weiteres Ausführungsbei-

verbunden sein. Bei einer Anordnung mit mehreren spiel einer Filtervorrichtung gemäß der Erfindung

Filtertellern können die Filterteller untereinander zu 25 zeigt.

einer starren Säule vereinigt sein, die wiederum mit Die in Fig. 1 dargestellte Filtervorrichtung besteht dem freien Ende des elastischen Rohres verbunden aus. dem Gehäuse 1, das von Füßen 2 getragen wird, ist. Zum Antrieb kann koaxial im Rohr ein Stab die auf elastischen Unterlagen, beispielsweise Gummiangeordnet sein, dessen eines Ende mit dem freien puffern 3, stehen. Auf das Gehäuse 1 ist der Gehäuse-Ende des Rohres und dessen anderes Ende mit einem 30 deckel 4 dicht aufgesetzt, beispielsweise mittels der Dreh-Schwingantrieb verbunden ist. Flanschverbindung 5. Am Gehäusedeckel ist das

Nach einer anderen Ausführungsform kann das obere Ende eines Rohres 6 befestigt; da das Rohr 6

Gehäuse mit den eine starre Säule bildenden Filter- gegen den Gehäusedeckel nicht beweglich ist, ist es

tellern durch elastische Organe derart drehbar ver- möglich, das Rohr 6 mit dem Gehäusedeckel so zu

bunden und das Gehäuse selbst in Lagern drehbar 35 verbinden, daß auch bei hohen Drücken oder hohem

gelagert sein, daß durch Drehschwingungen des Ge- Vakuum, selbst bei hohen Temperaturen ein gas-

häuses die Filterteller zu Drehschwingungen in ihrer und flüssigkeitsdichter Abschluß gewährleistet ist,

Eigenfrequenz angeregt werden. beispielsweise das Rohr mit dem Deckel zu ver-

AIs Drehschwingantrieb kann in allen Fällen ein schweißen oder hart einzulöten.

mechanisches Getriebe oder ein magnetischer Schwin- 40 Dieses Rohr 6 besteht aus einem elastischen Mager verwendet werden. Die Filterteller werden zweck- terial, beispielsweise aus Stahl oder Messing und ist mäßig schwach kegelförmig mit einer Neigung nach in Länge und Wandstärke so bemessen, daß es außen gestaltet, um das Abschleudern des Filter- elastisch verwindbar ist und dabei die für die Erzeukuchens zu unterstützen, wobei die Neigung nach gung von Drehschwingungen erforderliche Rückunten und außen etwa 2 bis 10°, vorzugsweise 5°, 45 Stellkraft liefert. An seinem unteren Ende ist das betragen kann. Je nach dem Verwendungszweck des Rohr 6 durch einen dicht eingesetzten, beispielsweise Filters bzw. je nachdem, ob die Filterkuchen leicht eingeschweißten oder hartgelöteten Deckel 7 verabzuschleudern sind oder zum Kleben neigen, kann schlossen. Mit diesem Deckel 7 ist das untere Ende dieser Winkel auch größer oder kleiner gewählt eines Stabes 8 so fest verbunden, daß sich die Verwerden. 5° bindung auch bei der hohen Beanspruchung durch

Die Erregung der Drehschwingungen erfolgt zweck- Drehschwingungen nicht lösen kann, beispielsweise mäßig in einer Frequenz, die der Eigenfrequenz des eingeschweißt oder mit einem Vier- oder Sechskant Systems mindestens annähernd entspricht, dessen eingesetzt und festgekeilt. Am oberen, aus dem schwingende Masse der mit einem Filterkuchen be- Deckel 4 herausragenden Ende des Stabes 8 ist ein ladene Filterteller bzw. die mit Filterkuchen be- 55 Querstab 9 befestigt, dessen beide Arme durch Elekladene Filtersäule ist, und dessen Rückstellkraft durch tromagnete 10, die mit einer geeigneten Frequenz erdas elastische Glied geliefert wird. In diesem Falle regt werden, zu Schwingungen angeregt werden, die besteht bei beladenen Filtertellern im wesentlichen sich als Drehschwingungen über den Stab 8 auf das Resonanz zwischen der Eigenschwingung und der untere Ende 7 des Rohres 6 übertragen. Der Stab 8 erregenden Schwingung, d. h. die Filterteller führen 60 besteht aus einem Material, das gegen Verwindung sehr kräftige Drehschwingungen aus, durch die der widerstandsfähig ist. Die eigentliche Filtervorrichtung Filterkuchen rasch abgeschleudert wird. Sobald aber besteht aus Filtertellern 11, die zu einer Säule überdie Filterteller nicht mehr mit dem Filterkuchen be- einandergesetzt an einem Tragrohr 12 befestigt sind, laden sind und deshalb eine erheblich höhere Eigen- dessen unteres Ende mit dem das Rohr 6 unten abfrequenz besitzen, besteht keine Resonanz mehr und 65 schließenden Deckel 7 fest verbunden ist. Die Filterdie Schwingungsamplitude der Drehschwingungen teller bestehen, wie in Fig. 2 dargestellt, aus den nimmt erheblich ab, wodurch erreicht wird, daß die schwach kegelförmigen Blechtellern 13. Jeder Blechelastischen Verbindungsteile nur kurze Zeit, bis die teller besitzt ein Mittelstück 14, das am Rohr 12 be-

festigt ist, beispielsweise mittels der Keile 25. Diese Mittelstücke 14 weisen außerdem Aussparungen 15 auf, so daß ein durchgehender Zwischenraum zwischen dem Rohr 12 und den aneinander anschließenden Mittelstücken entsteht. Auf dem Blechteller 13 liegt in an sich bekannter Weise ein Stützgewebe 16, das beispielsweise aus einem engmaschigen Drahtnetz besteht, und auf diesem Stützgewebe liegt das eigentliche Filter 17. Am oberen Ende der aus den Filtertellern 11 gebildeten Säule ist ferner noch ein Rohr 18 so angeschlossen, daß Gas oder Flüssigkeit aus dem Zwischenraum zwischen dem Rohr 12 und der Filtersäule abgesaugt werden kann. Das Rohr 18 ist durch den Deckel 4 dicht hindurchgeführt, beispielsweise in diesen eingeschweißt und enthält ein elastisches Zwischenstück 19, so daß durch dieses Rohr die Drehschwingungen der Filtersäule nicht behindert oder beinträchtigt werden. Damit zwischen den Mittelstücken 14 keine Flüssigkeit ungefiltert in die durch die Aussparungen 15 gebildeten Kanäle eintreten kann, ist an der Unterseite jedes Zwischenstückes 14 zweckmäßig eine Ringnut 23 vorgesehen, in die ein Dichtungsring 24 eingelegt wird, der gleichzeitig das Stützgewebe 16 und das Filter 17 des darunterliegenden Filtertellers festklemmt.

Der eigentliche Filtervorgang vollzieht sich in der beschriebenen Vorrichtung in üblicher Weise. Der Behälter wird, nachdem er dicht verschlossen ist, etwa durch das Zuflußrohr 20 mit der zu filternden trüben Flüssigkeit gefüllt, und zwar, wenn es sich um ein Hochdruckfilter handelt, unter dem erforderlichen Betriebsdruck. Durch das Rohr 18 wird die gefilterte, klare Flüssigkeit abgeführt. Handelt es sich um ein Vakuumfilter, so kann durch das Rohr 18 abgesaugt werden, bis sich der erforderliche Unterdruck eingestellt hat. Wie bei allen derartigen Filtervorrichtungen bildet sich nunmehr auf der Oberfläche der Filter 17, aus dem aus der trüben Flüssigkeit abgesonderten Feststoff ein Filterkuchen, dessen Stärke immer mehr zunimmt. Ist die erforderliche Stärke erreicht, so werden, gegebenenfalls nach vorherigem Ablassen der trüben Flüssigkeit durch den Auslaßstutzer 21, die Elektromagnete 10 oder an deren Stelle angeordnete andere Schwingungserzeuger in einer geeigneten Frequenz erregt. Die Schwingungen werden durch den Stab 8 auf das untere Ende des Rohres 6 übertragen und von hier auf das mit den Filtertellern 11 verbundene Rohr 12, so daß die gesamte aus diesen Filtertellern und dem Rohr gebildete Masse Drehschwingungen ausführt unter elastischer Verwindung des Rohres 6. Durch diese Drehschwingungen werden, begünstigt durch die leichte Neigung der Oberseiten der Filterteller 11, die auf den Filtertellern liegenden Filterkuchen nach außen geschleudert und fallen in dem Zwischenraum zwischen den Außenrändern der Filterteller und der Wand des Gehäuses 1 nach unten.

Infolge der bei der Erzeugung der Drehschwingungen entstehenden Reaktionskräfte gerät dabei auch das ganze Gehäuse 1, das auf den Puffern 3 gelagert ist, in Vibration, wodurch erreicht wird, daß sich die gesamte Masse der Filterkuchen rasch im tiefsten Teil des Gehäuses 1 sammelt und durch den Auslaßstutzen 21 entfernt werden kann. Auf dem Boden des Gehäuses 1 kann ein Filterboden 26 etwa aus dem gleichen Filtergewebe mit Stützgewebe wie bei den Filtertellern angeordnet sein, wodurch es ermöglicht wird, durch einen zusätzlichen Stutzen 27 die restliche Flüssigkeit aus dem abgeschleuderten Filterkuchen der sich am Boden sammelt, abzusaugen, ehe der Filterkuchen durch den Stutzen 21 entfernt wird. Damit die Schwingungen des Gehäuses nicht behindert sind, können in Zuflußrohren und Auslaßstutzen elastische Zwischenglieder, ähnlich dem elastischen Zwischenglied 19 im Rohr 18, eingefügt sein.
Das schwingende System besitzt eine bestimmte

ίο Eigenfrequenz, die einerseits von dem Massenträgheitsmoment der gesamten die Drehschwingung ausführenden Masse und andererseits von der Federkonstanten des Rohres 6 bei Verwindung abhängt. Das Massenträgheitsmoment ändert sich aber mit der Beladung der Filterteller durch den Filterkuchen. Die Erregung der Drehschwingungen erfolgt zweckmäßig mit einer Frequenz, die der Eigenfrequenz des schwingenden Systems möglichst annähernd entspricht, die sich ergibt, wenn die Filterteller so stark mit Filter-

zo kuchen beladen sind, daß dieser entfernt werden soll. Wird das System mit einer solchen Frequenz erregt, die gegebenenfalls regelbar kein kann, um sie mög- ^ liehst genau der Eigenfrequenz anzupassen, so setzen, i._v ^v da Resonanz eintritt, sofort sehr kräftige Schwingungen der Filtertellersäule ein; die Filterkuchen werden von den Filtertellern rasch abgeschleudert, damit geht aber die Schwingungsamplitude sogleich erheblich zurück, da nunmehr zwischen der erregenden Schwingung und der Eigenschwingung des schwingungsfähigen Systems keine Resonanz mehr besteht.

Bei der praktischen Ausführung einer Filtervorrichtung nach der Erfindung können beispielsweise die Filterteller einen Durchmesser von 1150 mm haben, und es werden 30 Filterteller zu einer Säule vereinigt. In diesem Fall erhält man eine Filterfläche von etwa 30 m². Die Filterleistung beträgt je nach der Viskosität der zu filternden Flüssigkeit etwa 0,5 bis 5 m³/m² · h, woraus sich eine Filterleistung von 15 bis 150 m³/h der Filtervorrichtung ergibt.

F i g. 4 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Filtertellersäule, die wieder aus Filtertellern 11 besteht, und das Gehäuse 1 gegensinnige Schwingungen ausführen. Zu diesem Zweck ist das Γ f Gehäuse 1 drehbar in den Lagern 40, 41 gelagert und wird durch einen nur schematisch angedeuteten Antrieb 42 in Drehschwingungen versetzt, die in diesem Fall, wenn eine elastische Rückstellkraft nicht vorgesehen ist, erzwungene Schwingungen sind. Es kann aber auch eine elastische Rückstellkraft vorgesehen werden und der Behälter zu Schwingungen in der sich aus Rückstellkraft und Drehmoment ergebenden Frequenz angeregt werden. Die Filtertellersäule 11 ist mit dem Behälter 1 durch elastische torsionsfähige Stäbe 43, 44 verbunden. Stimmt die Schwingungszahl in der das Gehäuse in Drehschwingungen versetzt wird, mit der Schwingungszahl, die sich aus der elastischen Torsionskraft der Stäbe 43, 44 und dem Drehmoment der Filtersäule 11 ergibt, mindestens annähernd überein, so wird die Filtersäule 11 Drehschwingungen ausführen, die gegensinnig zu den Drehschwingungen des Gehäuses 1 sind. Zu- und Abflüsse können wieder in ähnlicher Weise vorgesehen sein, wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 3.

Dadurch, daß das Gehäuse als Ganzes ebenfalls Drehschwingungen ausführt, wird erreicht, daß, falls Teile des Filterkuchens beim Abschleudern von den

Filtertellern an die Gehäusewand geschleudert werden, diese an der Gehäusewand abgleiten und sich die gesamte Masse der Filterkuchen im unteren Teil des Gehäuses ansammelt.

Die Vorrichtungen nach der Erfindung sind selbst-

verständlich nicht nur zum Filtern trüber Flüssigkeiten, sondern auch zum Filtern von Gasen verwendbar. Die angegebenen Abmessungen und sonstige Zahlenangaben sind Beispiele, durch die die Erfindung nicht eingeschränkt werden soll.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

209528/455

Claims (10)

1 2 Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung, ins- Patentansprüche: besondere Druck- oder Vakuumfiltervorrichtung mit einem oder mehreren Filtertellern, bei der der Filter-

1. Filtervorrichtung, insbesondere Druck- oder kuchen nach Erreichen einer gewissen Schichtdicke Vakuumfiltervorrichtung, mit einem oder mehre- 5 durch eine rotierende in wechselnder Richtung erfolren Filtertellern, von dem bzw. denen der Filter- gende Bewegung des Filtertellers bzw. der Filterteller kuchen nach Erreichen einer gewissen Schicht- von diesen entfernt wird.

dicke durch eine rotierende, in wechselnder Rieh- Bei solchen Filtervorrichtungen ist die manuelle

tung erfolgende Bewegung des bzw. der Filter- Entfernung des Filterkuchens, abgesehen davon, daß teller entfernt wird, dadurch gekenn- io es eine mühevolle und zeitraubende Arbeit ist, in zeichnet, daß der bzw. die Filterteller (11) vielen Fällen nicht anwendbar, z. B. wenn es sich um mit dem Gehäuse (1) über ein oder mehrere giftige, radioaktive, explosive, verderbliche Substanelastische Glieder (6, 43, 44) so verbunden sind, zen handelt oder wenn in der Filtervorrichtung ein daß sie Drehschwingungen gegen das Gehäuse Über-oder Unterdruck aufrechterhalten werden muß. ausführen können. *5 Es sind Filtervorrichtungen bekannt, bei denen der

2. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch Filterkuchen dadurch mechanisch entfernt wird, daß gekennzeichnet, daß als elastisches Glied ein die Filterteller in Rotation versetzt werden, so daß Rohr (6) dient, an dessen freiem Ende (7) der der Filterkuchen durch die Zentrifugalkraft abge- bzw. die Filterteller (11) befestigt sind, und des- schleudert wird. Dabei ist es auch bekannt, bei solsen anderes Ende mit dem Gehäuse (1), insbeson- 2° chen Vorrichtungen die Drehrichtung periodisch zu dere dem Gehäusedeckel (4), fest verbunden ist. ändern, so daß ein fortlaufender Drehrichtungs-

3. Filtervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch wechsel stattfindet. Bei derartigen Vorrichtungen muß gekennzeichnet, daß das von den Filtertellern (11) aber die Antriebswelle für die Filterteller durch eine abgekehrte Ende des Rohres (6) mit dem Ge- Stopfbüchse in das Filtergehäuse eingeführt werden. häuse (1) bzw. dem Gehäusedeckel (4) gas- und *5 Handelt es sich um Filtervorrichtungen, in denen ein flüssigkeitsdicht verbunden ist. hoher Überdruck oder ein gutes Vakuum aufrecht-

4. Filtervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch erhalten werden muß, so entstehen durch solche gekennzeichnet, daß die Filterteller (11) unter- Stopfbüchsen erhebliche Schwierigkeiten. Übersteigt einander ?ji einer starren Säule vereinigt sind, die der Innendruck etwa 10 at, so ist es technisch überwiederum mit dem freien Ende des Rohres (6) 30 haupt nicht mehr möglich, Teile, die sich bewegen. verbunden ist. wie Antriebswellen, mittels Stopfbüchsen durch die

5. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 Gehäusewand hindurchzuführen. Ebenso ist es sehr bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß koaxial im schwierig, eine Stopfbüchse so vakuumdicht zu Rohr (6) ein Stab (8) angeordnet ist, dessen eines machen, daß nicht geringe Luftmengen, die unter Ende mit dem freien Ende des Rohres (6) und 35 Umständen außerordentlich stören können, insbedessen anderes Ende mit einem Dreh-Schwing- sondere bei Substanzen, die nicht mit Sauerstoff in antrieb (10) verbunden ist. Berührung kommen dürfen, einsickern. Auch haben

6. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch derartige Dichtungen den Nachteil, daß Abrieb entgekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) mit den steht, durch den die Substanzen verunreinigt werden. eine starre Säule bildenden Filtertellern (11) 40 Es ist auch bekannt, den Filterkuchen durch Rückdurch elastische Organe (43, 44) derart drehbar spülen zu entfernen, doch hat auch dieses Verfahren verbunden und das Gehäuse selbst in Lagern (40, Nachteile, insbesondere wird der Filterkuchen nicht 41) drehbar gelagert ist, daß durch Drehschwin- gleichmäßig entfernt und der Feststoff wird mit ergungen des Gehäuses die Filterteller zu Dreh- heblichen Mengen Rückspülflüssigkeit vermengt, von schwingungen in ihrer Eigenfrequenz angeregt 45 der er wieder getrennt werden muß.

werden. Es ist ferner bekannt, bei Filtervorrichtungen, bei

7. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 denen der Filterkuchen durch Rotation der Filterbis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dreh- teller gegen die Innenwand des Kessels geschleudert schwingantrieb ein mechanisches Getriebe ist. wird, bei denen also eine Stopfbüchseneinführung

8. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 50 vorhanden ist, das Abgleiten des Filterkuchens von bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dreh- der Gefäßinnenwand dadurch zu verbessern, daß die schwingantrieb ein magnetischer Schwinger ist. Gefäßwand durch eine Vorrichtung in Vibrations-

9. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bewegung gesetzt wird. Es sind ferner Filtervorrichbis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterteller tungen bekannt, bei denen die Filter nicht die Form kegelförmig mit einer Neigung nach außen ge- 55 von Filtertellern, sondern die Form von Zylindern staltet sind. oder Kegeln mit senkrechter Achse haben, und bei

10. Verfahren zum Betrieb einer Filtervorrich- denen das Abgleiten des Filterkuchens dadurch getung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch fördert wird, daß das Filter in senkrechte Längsgekennzeichnet, daß die Erregung der Dreh- schwingungen versetzt wird.

schwingungen in einer Frequenz erfolgt, die der 60 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Eigenfrequenz des Systems, dessen schwingende Druck- oder Vakuumfiltern mit einem oder mehreren Masse der mit einem Filterkuchen beladene FiI- Filtertellern den Filterkuchen von den Filtertellern terteller bzw. die mit Filterkuchen beladene FiI- ohne zusätzlichen Aufwand an Spülflüssigkeit gleichtersäule ist und dessen Rückstellkraft durch das mäßig und vollständig zu entfernen, ohne das Geelastische Glied geliefert wird, mindestens an- 65 häuse öffnen und bewegliche Teile, wie Antriebsnähernd entspricht. wellen, mittels Stopfbüchsen durch die Gehäusewand

hindurchführen zu müssen.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch