DE2537513C3 - Filtervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Filtervorrichtung mit einem vertikal angeordneten zylindrischen Gehäuse zur Aufnahme einer unter Druck stehenden Flüssigkeit, einem Flüssigkeitseinlaß, einer Reihe von im wesentlichen rechteckförmigen, stationären, flachen Filterelementen aus zwei beabstandeten Filterlagen und einer Einrichtung zum Abieilen des Filtrates aus dem zwischen den Lagen eingeschlossenen Raum, wobei die Filterlemente senkrecht und im wesentlichen parallel zur Achse des Gehäuses angeordnet sind, und einem oberhalb der Filterelemente drehbar und relativ zu den Filterelementen bewegbar angeordneten Sprühstab.

Eine derartige Filtervorrichtung ist durch die US-PS 09 101 bekannt geworden. Dort ist ein um eine horizontale Achse drehbarer und in Längsrichtung hin· und herbewegbarer Sprühstab mit Düsen vorgesehen. Die Filterelemente müssen alle parallel zueinander ausgerichtet werden.

Durch die DE-OS 20 48 342 ist eine Filtervorrichtung bekannt geworden, bei der die Zuführung der Waschflüssigkeit zu den Filterelementen über schlitzförmige öffnungen mit Lippen in einer stationären, gleichzeitig der Befestigung der Filterlemente dienenden Wand erfolgt. Der Aufbau dieser Filtervorrichtung ist kompliziert und schwierig im Arbeitseinsatz.

Bei vielen industriellen Verfahren zur Verarbeitung großer Volumina, von denen das Bayer-Verfahren für die Herstellung von Aluminiumoxid aus Bauxit als Beispiel angesehen werden kann, bauen sich im Filtermedium relativ schnell Rückstände auf. Zur Aufrechterhaltung einer beträchtlichen Filtergeschwindigkeit müssen diese Rückstände entfernt werden, nachdem sie mehr als 25 mm dick geworden sind. Dieses Entfernen ist in Zeitabständen notwendig, die von der Filtergeschwindigkeit, dem Feststoffanteil der Flüssigkeit usw. abhängen, aber normalerweise in Zeiträumen zwischen zwei und sieben Stunden. Um sowohl die übermäßig schnelle Bildung eines dicken Filterkuchens zu vermeiden, als auch einen großen Durchsatz mit einem Gerät eines gegebenen Volumens zu erreichen, hat das Filtermittel gewöhnlich die Form eines Filterblattes, das ein flaches Rahmenwerk enthält, welches ein Paar mit Abstand angeordneter Drahtgitter trägt. Die Drahtgitter dienen als Abstützung des Filtermaterials, wie gewobenem Stoff. Die zu filternde Flüssigkeit wird nach innen in das Filtermaterial in den Zwischenraum innerhalb des flachen Rahmenwerks geleitet, von wo die gefilterte Flüssigkeit durch ein Auslaßrohr abgeleitet wird. Die aus der Flüssigkeit entfernten Feststoffe werden so an der Außenfläche des durch das Drahtgitter abgestützten Filtermaterials abgelagert und bilden einen Filterkuchen, der vom Filtermaterial periodisch durch Waschen entfernt wird. Die Filterblätter sind daher in einer im wesentlichen vertikalen Lage angeordnet, um das Entfernen der Feststoffe vom Filtermaterial durrh Waschstrahlen zu unterstützen.

Bei bestimmten Filterverfahren, wie dem Filtern der Flüssigkeit beim Bayer-Verfahren, wird der Filterkuchen aufgrund von Krustenbildung etwas hart. Folglich stellt das Reinigen der Filterelemente ein besonderes Problem dar, und es ist notwendig, Strahlen mit hoher Energie auf die Fläche des Filtermaterials aufzubringen, welches normalerweise ein gewobener Stoff ist, um eine zufriedenstellende Entfernung des Filierkuchens zu erreichen.

Wie gut zu beobachten ist, haben Druckbehälter im allgemeinen einen Kreisquerschnitt und die Schale einer Druckfiltervorrichtung der in Frage stehenden Art hat gewöhnlich ein im allgemeinen zylindrisches Profil. Um den Raum innerhalb der Schale am besten auszunutzen, sind innerhalb der Schale einzelne Blätter nebeneinander in dichtem Abstand angeordnet und können kreisförmig oder rechtwinklig zur Zylinderachse oder rechteckig und parallel zur Zylinderachse liegen. Die zylindrische Schale ist in herkömmlicher Weise mit horizontaler Achse angeordnet, so daß die Blätter für die Reinigung vertikal angeordnet sind. Die zylindrische Schale kann in zwei halbzylindrische Hälften geteilt sein, die aneinander angelenkt sind, damit die Vorrichtung zum Zugang geöffnet werden kann, oder ein Ende des Behälters kann abnehmbar sein, damit die Blätter freigelegt werden können. Die ein/einen Filterblättcr werden dann mit Schläuchen abgewaschen, um den Filterkuchen zu /erbrechen und die ausgefilterten Feststoffe als wäßrige Schlämme zu entfernen. In einer

solchen Anordnung sind die Filterblätter stationär und können irgendeine herkömmliche Bauform, wie quadratisch oder rechteckig haben. Bei dieser Vorrichtung müssen die Filterblätter durch von Hand gehaltene Schläuche gereinigt werden, und die Kosten des Mechanismus zur Freilegung der Filterblätter sind relativ hoch.

Bei anderen Anordnungen ist die Verwendung automatisch zu waschender Filterblätter bekannt geworden. In diesem Fall werden die Filterblätter drehbar um die Achse des Druckbehälters angebracht Die Drehung trägt sie an stationären Sprühdüsen vorbei, die am Umfang der Vorrichtung angebracht und so angeordnet sind, daß sie Sprühstrahlen radial zwischen benachbarte Paare von Filterblättern richten. Bei einer durch die FR-PS 13 07 957 bekannten ähnlichen Filtervorrichtung werden nicht die Filterblät ter gedreht, sondern es oszilliert ein Sprühstab. Bei diesen Anordnungen sind nicht nur die zusätzliche Komplikation und die Verteuerung durch die drehbare Anbringung der Filterblätter bzw. des ."iprühstabes vorhanden, sondern auch die Schwierigkeit sicherzustellen, daß alle Sprühdüsen wirksam bleiben und nicht während des Filterns durch Krusten oder ähnliche Ablagerungen blockiert werden, wenn die Düsen nicht in Betrieb sind.

Bei einer anderen Vorrichtung ist das zylindrische Filtergehäuse mit seiner Achse vertikal angeordnet und die Filterblätter liegen horizontal. Die Reinigung der Filterblätter erfolgt durch Sprühstäbe, die um die Achse rotieren, wobei jeweils ein Sprühstab zwischen jedem Paar von Filterblättern angeordnet ist. Hier ist die Vorrichtung wiederum kompliziert und das Waschen der Filterblätter ist weniger wirksam, als wenn sie vertikal angeordnet wären.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit der sich unabhängig von der Winkelstellung der F "terelemente im Gehäuse ein relativ großes Volumen an Flüssigkeit in Form einer Flüssigkeitswand nach unten auf die Filterlemente für e\n°. wirksame Beaufschlagung derselben richten läßt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Sprühstab einen sich in Längsrichtung erstreckenden, nach unten weisenden Auslaßschlitz aufweist und um die Längsachse des Gehäuses drehbar ist.

Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung gehen aus den Ansprüchen 2 bis 4 hervor.

Bei der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung sind die so Filterblätur vorzugsweise auf einem rechteckigen Rahmen aufgebaut, der aus einem Material mit hohlem Querschnitt gebildet ist, welches einen Austrittskanal für die gefilterte Flüssigkeit bildet. Die Breite der Rahmen ist vorzugsweise ein wenig größer als der halbe Durchmesser des Gehäuses. Das obere horizontale Teil jedes Blattrahmens ragt vorzugsweise von den vertikalen Teilen nach außen und diese Vorspränge dienen zur Lagerung der Blätter, in dem sie auf horizontalen Schienen ruhen, die im oberen Teil des zylindrischen Gehäuses vorgesehen sind. Die Filterblätter können so angeordnet sein, daß sie sich in zwei Sätzen erstrecken, die in Ebenen im wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sind, so daß eine bessere Ausnutzung des verfügbaren Raumes innerhalb des zylindrischen Ge- j5 häuses durchgeführt wird, oder es kann eine Anzahl verschiedener Siebbreiten verwendet werden.

Das obere Ende des zylindrischen Gehäuses mit dem Sprühkopf und dem zugeordneten Antrieb ist vorzugsweise als abnehmbare Einheit aufgebaut, die durch einen üblichen Deckenkran frei vom zylindrischen Körper abgehoben werden kann, um Zugang zu den Filterblättern zum periodischen Entfernen zu schaffen, um das Ersetzen des Filterstoffes zu erlauben.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung,

F i g. 2 einen Schnitt durch einen Sprühstab, und

F i g. 3 einen Schnitt durch ein Filterblatt.

Das Gehäuse des Druckfilters umfaßt einen zylindrischen Körper 1 und eine obere Kappe 2. Die Teile 1 und 2 sind mit Flanschen 3 bis 3' versehen, die miteinander durch Bolzen 4 verbunden sind.

Im oberen Bereich des Körpers 1 ist ein Paar querverlaufender tragender Schie . η 5 vorgesehen, um d;e Filterblätter 6 zu tragen. Zusätzliche tragende Schienen 7 sind vorgesehen, um ein extra Paar von Filterblättern zu tragen, die in einer Ebene senkrecht zu den von den Schienen 5 getragenen Filterolättern liegen. Die rohrförmigen oberen Teile 8 der Filterblätter 6 sind lösbar mit Flanschrohr 9 verbunden. Die Flanschrohre 9 erstrecken sich durch die Wand des Körpers 1 und werden von einem quer verlaufenden Tei! 10 getragen.

Im unteren Teil des Körpers 1 ist ein Paar quer verlaufender Teile 11 mit seitlichen Verlängerungen vorgesehen, welche zur Festlegur _' der Filterblätter 6 dienen und sie in genauem Abstanc zueinander halten.

Die zu filternde Flüssigkeit wire durch einen axialen Einlaß 14 in das Gehäuse eingebracht, der auch als Auslaß für die Waschflüssigkeit dient. Die durch die Flanschrohre 9 geleitete Flüssigkeit wird in ein Verteilerrohr 15 eingeleitet.

Die obere Kappe 2 des Gehäuses trägt einen Antriebsmotor 16, welcher über ein Llntersetzungsgetr';be eine hohe Antriebswelle antreibt. Die Welle 17 erstreckt sich durch ein Lager 18 nach unten und trägt an ih^rem unteren Ende eine Sprühstange 19 Waschwasser wird der Sprühstange 19 über eine Drehverbindung 20, über ein Einlaßrohr 21 zugeführt. Der Autbau der Sprühstange ist in Fig. 2 dargestellt. Sie besteht aus einem Rohr 22 mit einem Längsschlitz 23, der sich über seine volle Länge erstrec.t. Ein Paar paralleler Platten 24 bildet einen Kanal, durch welchen das Waschwasser zu einem schmaleren Schlitz 25 in einer Bodenplatte 26 geführt wird. Die Sprühstange ist durch Versteifungen 27 verstärkt, die sich auch zwischen den Platten 24 fortsfU^en können, um Leitbleche zu bilden, so daß ein im wesentlichen gleichmäßiger, vertikal nach unten gerichteter Sprühstrahl erzeugt wird.

Wenn es gewünscht wird, den Filterkuchen von den Oberflächen der Filterblätter abzuwaschen, wird die restliche Flüssigkeit aus dem Gehäuse abgeleitet. Dann wird der Motor 16 eingeschaltet, um die Sprühstange sehr langsam anzutreiben, z.B. mit 15 bis 20 Umdrehungen pro Stunde. Das Waschen kann bequemerweise beginnen, wenn die Flüssigkeit abläuft wodurch Zeit gespart wird und Klumpen mit der Flüssigkeit weggetragen werden können.

Die Breite des Schlitzes kann bequem ungefähr drei bis fünf Millimeter sein. Bei einem Filter mit einem Gehäuse von ungefähr 250 cm Durchmesser hat sich eine Zufuhr von Waschwasser in einer Menge von ungefähr MOO l/Min, mit einem Druck von 4.22 ks?/cm²

als zufriedenstellend erwiesen, um den Filterkuchen abzuwaschen. Die sich ergebende Schlämme kann dann durch don fiinlnl.l 14 herausgelassen werden.

Fin geeignetes Filterblatt für die Filtervorrichtung ist in F i g. 3 dargestellt. Cs besteht aus einem hohlen rechteckigen Rahmen 41, tier als Kern ein offen gewebtes Drahtgitter 42 trägt, das aus gewelltem Draht gebildet ist, und einem fein gewebten äußeren Drahtgitter 43, das aus feinem Draht dicht gewoben ist. |-'in Sammclrohr 44, das in geeignter Weise bei 45 mit einer Öffnung versehen ist. um ilen eintritt des Filtrates /u erlauben, ist innerhalb des Rahmens 41 eingeschlossen. Die linden des Rohres 44 erstrecken sich durch den Rahmen 41. l-lin linde lies Rohres 44 ist geschlossen und das andere linde kann an ein Flanschrohr 9 angeschlossen werden.

Das lilterblalt ist innerhalb des Filtersackcs 46 aus dichtgewobenem Leinen eingeschlossen, das Sockenen den hat, die die linden des Rohres 44 unigeben und fest damit verbunden sind. Der aus Leinen gewobene liltersaek 46 wird durch den Druck der /um Filtern /ugeführten Hüssigkeit gegen die Schichten des äußeren Maschendrahtes 43 gepreßt.

Die beschriebene Filtervorrichtung kann in vieler Hinsicht abgewandelt werden. So können zusätzliche liltcrblätter unterhalb des Flanschrohres 9 -lufgchängt werden. Bei einem anderen abgewandelten Aufbau können konzentrische kreisförmige Filterblätter anstelle der flachen Filterblätter 6 in der dargestellten

ι Konstruktion verwendet werden. Bei noch anderen Abwandlungen kann das Filtrat durch Auslaßrohre abgesaugt werden, die an oder in der Nähe des unteren lindes der einzelnen Filterelemente angcordnt t sii d. während die einzelnen Filterelemente in anderen I allen

to Filtrat zu einem innerhalb des Gehäuses angeordneten Sammclrohr leiten können.

Bei anderen Abwandlungen kann der rotierende Sprühkopf durch eine Keihe stationärer Sprühstangcn ersetzt werden, die so angeordnet sind, daß sie

Ii Wasserstrahlen in die Zwischenräume benachbarter liltcrblätter richten. Die beschriebene rotierende Sprühslange wird jpdrxh wogen Ihrer gesanücn Oberdeckung der Oberflächen der Filtersäcke 46 stark bevorzugt und wegen ihrer Verwendung eines ein/elnen langgestreckten Schlitzes verringert sie das Risiko eines Blockierens durch Ablagerung von Krusten während des normalen Betriebes des Filters, wenn die Sprühstange nicht arbeitet, und weil die rotierende Sprühstangc ein effektives Waschen mit einem Mini-

>■-} mum ar, Waschwasser ermöglicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Filtervorrichtung mit einem vertikal angeordneten zylindrischen Gehäuse zur Aufnahme einer unter Druck stehenden Flüssigkeit, einem Flüssigkeitseinlaß, einer Reihe von im wesentlichen rechteckförmigen, stationären, flachen Filterelementen aus zwei beabstandeten Filterlagen und einer Einrichtung zum Ableiten des Filtrates aus dem zwischen den Lagen eingeschlossenen Raum, wobei die Filterelemente senkrecht und im wesentlichen parallel zur Achse des Gehäuses angeordnet sind, und einem oberhalb der Filterelemente drehbar und relativ zu den Filterelementen bewegbar angeordneten Sprühstab, dadurch gekennzeichnet, daß der '⁵ Sprühstab (19) einen sich in Längsrichtung erstrekkenden, nach unten weisenden Auslaßschlitz (25) aufweist und um die Längsachse des Gehäuses (1) drehbar ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- ■«> zeichnet, daß jedes einzelne Filterelement (6) mit einem horizontalen Rahmenteil (8) an seinem oberen Ende versehen ist, das sich über die seitlichen Kanten des Filterelementes hinauserstreckt und an einem Ende einen Auslaß für das Filtrat bildet, das Gehäuse (1) ein Paar in Abstand parallel zueinander angeordnete Tragelemente (5) zum Hallen der Vielzahl von Filterelementen (6) aufweist, und sich eine Vielzahl von Flanschrohren (9) durch die Wand des Gehäuses erstreckt, wobei jedes Flanschrohr mit ^J0 den Auslaßeiiden des horizontalen Rahmenteils von einem Filterelement Vv.rbundi ι ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar die Filterelemente (6) voneinander trennende Elemente (U) am unteren Bereich des Gehäuses parallel zu den Tragelementen (5) angeordnet ist, wobei die Trennelemente Vorsprünge (12) in beabstandeten Intervallen tragen, die sich zwischen die unteren Enden von benachbarten Filterelementen (6) erstrecken.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kleineren Abmessungsbereiche der Filterelemente (6) in Ebenen liegen, die sich senkrecht zu dem von den größeren Abmessungsbereichen der Filterelemente eingenommenen Ebenen erstrecken.