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DE60311088T2 - Filterapparat und methode - Google Patents

Filterapparat und methode Download PDF

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DE60311088T2
DE60311088T2 DE60311088T DE60311088T DE60311088T2 DE 60311088 T2 DE60311088 T2 DE 60311088T2 DE 60311088 T DE60311088 T DE 60311088T DE 60311088 T DE60311088 T DE 60311088T DE 60311088 T2 DE60311088 T2 DE 60311088T2
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DE
Germany
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filter
particulate material
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volume
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Description

  • Allgemeiner Stand der Technik Technischer Bereich
  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Filtration von teilchenförmigem Material aus einer Trübe. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Filtration von Trüben, welche einen verhältnismäßig hohen Inhalt an teilchenförmigem Material aufweisen, unter der Ausnutzung des Prinzips der Verdrängungsfiltration.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Die Trennung der flüssigen und festen Bestandteile eines Flüssigkeits-Feststoff-Gemisches – oder Trübe – stellt in vielen Industriebereichen einen erforderlichen oder wünschenswerten Prozess dar. Bei vielen Anwendungen der Filtration stellt die Trübe ein Abfallprodukt dar, und es besteht die Notwendigkeit, die flüssigen von den festen Bestandteilen zu trennen, so dass man über diese in getrennter Form verfügen kann. Häufig kann die feste Komponente ein gefahrvolles Material sein, und die flüssige Komponente kann wieder verwendet oder wieder verwertet werden. Bei anderen Anwendungen kann die flüssige Komponente das Endprodukt darstellen, wie dies beispielsweise in der Weinindustrie der Fall ist. In diesem Anwendungsfall besteht der Wunsch, die feste Komponente von der flüssigen zu trennen, um dem Wein Reinheit und Klarheit zu geben.
  • Ein Verfahren zur Trennung von Flüssigkeiten und Feststoffen ist als Oberflächenfiltration bekannt. Bei einem Prozess der Oberflächenfiltration tritt das Flüssigkeits-Feststoff-Gemisch unter der Einwirkung der Schwerkraft oder eines verhältnismäßig niedrigen Druckes durch ein Filterelement. Die flüssige Komponente des Gemisches tritt durch das Filterelement, während die feste Komponente in erster Linie auf der Oberfläche des Filterelementes zurück gehalten wird. Sobald jedoch bei diesem Typ des Filtrationsprozesses die Oberfläche des Filterelementes mit dem teilchenförmigen Material im Wesentlichen bedeckt ist, kann die Flüssigkeit nicht länger durch dieses hindurch treten. Deshalb sind Prozesse der Oberflächenfiltration nur zur Filtration von solchen Trüben von Nutzen, welche eine geringe Konzentration an Feststoffen aufweisen.
  • Bei einem Verfahren, welches für die Filtration von Trüben mit einer verhältnismäßig hohen Konzentration an Feststoffen besser geeignet ist, verwendet man eine als Rohrpresse bezeichnete Vorrichtung. Eine Rohrpresse enthält typischerweise ein zylindrisches Rohr mit einem darin konzentrisch angeordneten zylindrischen Filter geringeren Durchmessers. Ein flexibler Balg ist angrenzend an die Innenfläche des Rohres angeordnet. Ein festgelegtes Volumen an Trübe wird in einen Raum zwischen dem Rohr und dem inneren Filter eingeführt, und es wird die Eintrittsöffnung in das Rohr verschlossen und abgedichtet. Ein Hydraulikmedium wird unter Druck in einen Zwischenraum zwischen dem Rohr und dem Balg gedrückt, um den Balg auszudehnen. Die Ausdehnung des Balgs drückt die im Innern des Rohres befindliche Flüssigkeit durch den Filter, während die festen Bestandteile im Innern des Rohres zurück gehalten werden. Dieses Filtrationsverfahren ist jedoch uneffektiv, weil die Rohrpresse während eines Filtrationszyklus nur ein festgelegtes Volumen an Trübe zur Verarbeitung zulässt. Als ein Ergebnis beträgt die am Ende des Filtrationszyklus zurück gehaltene Feststoffmenge typischerweise nur einen geringeren Prozentsatz des insgesamt verfügbaren Volumens, welches zwischen dem Rohr und dem Filter vorhanden ist. Außerdem müssen die Feststoffe entnommen werden, und es muss der Filter zwischen jedem Filtrationszyklus gereinigt werden. Folglich findet dieses Verfahren typischerweise nur bei solchen Fällen Anwendung, wo die Trübe eine extrem hohe Konzentration an Feststoffen aufweist, oder bei solchen, wo ein extrem trockener "Kuchen" aus teilchenförmigem Material gewünscht wird.
  • Bei einem weiteren Verfahren der Filtration von solchen Trüben, die verhältnismäßig hohe Konzentrationen an Feststoffen aufweisen, wird eine Apparatur verwendet, die als Filterpresse bekannt ist und nach dem Prinzip der Verdrängungsfiltration arbeitet. Bei einer Filterpresse wird eine Reihe von Filterplatten genutzt, welche aneinander angrenzend angeordnet sind. Zwischen jedem Paar der Filterplatten ist ein Zwischenraum festgelegt, und jeder Zwischenraum ist mit einem Filtermedium ausgekleidet. Typischerweise enthält jede der Filterplatten eine zentrale Öffnung. Auf diese Weise stehen alle Zwischenräume zwischen jedem Plattenpaar untereinander in Verbindung. Auf der Anströmseite des Filtermediums ist eine Eintrittsöffnung vorhanden, um die Trübe in die untereinander verbundenen Zwischenräume einzuleiten. Auf der Abströmseite des Filterelementes sind eine oder mehrere Austrittsöffnungen mit jedem Zwischenraum verbunden.
  • Die Trübe wird durch die Eintrittsöffnung eingeleitet, um alle einzelnen Zwischenräume zwischen den Filterplatten zu füllen. Sobald die Zwischenräume gefüllt sind, wird der Förderdruck der einströmenden Trübe dergestalt erhöht, dass die flüssige Komponente durch das Filtermedium hindurch verdrängt wird und das feste teilchenförmige Material innerhalb der Zwischenräume auf der Anströmseite des Filtermediums zurück gehalten wird. Die gefilterte Flüssigkeit oder das Filtrat bewegt sich zu der oder den Austrittsöffnungen, von wo es abgeführt wird. Der Filtrationszyklus wird so lange fortgesetzt, bis jeder der Zwischenräume im Wesentlichen mit dem teilchenförmigen Material gefüllt ist. Auf diese Weise wird bei der Filterpresse im Wesentlichen das gesamte Volumen der Zwischenräume ausgenutzt und nicht nur der Oberflächenbereich des Filtermediums, wie dies bei den Verfahren der Oberflächenfiltration der Fall ist. Wegen der starken Kräfte, die durch den Druck innerhalb der Zwischenräume erzeugt werden, sind jedoch ein großer und kostenaufwendiger Stützrahmen und ein Hydrauliksystem erforderlich, um die Platten während des Filtrationszyklus zusammen zu halten. Zusätzlich muss der "Kuchen" aus teilchenförmigem Material, welcher nach dem Filtrationszyklus in jedem einzelnen Zwischenraum verbleibt, bei der Vorbereitung des nachfolgenden Filtrationszyklus entfernt werden. Weil bis zu hundert oder mehr einzelne Platten verwendet werden können, ist der Reinigungsprozess sehr zeitaufwendig und führt zu übermäßigen Stillstandszeiten, während welcher die Filterpresse nicht benutzt wird. Wegen des Vorhandenseins von einer großen Anzahl von Platten, die voneinander getrennt werden müssen, um zu ermöglichen, dass das teilchenförmige Material abgeführt und die Filtermedien gereinigt werden, sind vollautomatisierte Filtrationssysteme häufig auch unerschwinglich.
  • Im Patent US 3.591.008 wird ein Pressfilter aus einem äußeren Filterelement ausgebildet, welches konzentrisch um ein inneres Filterelement herum angeordnet ist und dazwischen einen ringförmigen Zwischenraum bildet. Ein Filtergewebe befindet sich innerhalb dieses ringförmigen Zwischenraumes und liegt an jedem der Filterelemente an. Dieses Filtergewebe bildet eine Kammer, welche mit einer mit Feststoffteilchen beladenen Flüssigkeit beaufschlagt wird, wobei das Gewebe die Feststoffe entfernt und die Flüssigkeit durch das Gewebe und die Filterelemente hindurch tritt. Die Filterelemente und das Filtergewebe sind in axialer Richtung zwischen einer Filtrationsstellung und einer Austragstellung, wo die Feststoffe vom Filtergewebe entfernt werden, verschiebbar.
  • Darstellung der Erfindung
  • Die weiter oben erwähnten Nachteile werden mittels einer Apparatur gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß Anspruch 8 beseitigt.
  • Bevorzugte Ausführungsformen und Verfahren nutzen das Verdrängungsprinzip zur Filtration von solchen Trüben, die eine verhältnismäßig hohe Konzentration an Feststoffen aufweisen, ohne dass die weiter oben erwähnten Nachteile auftreten, welche mit der Filterpresse im Zusammenhang stehen. Bevorzugte Ausführungsformen nutzen eine vereinfachte konstruktive Anordnung, um zu ermöglichen, dass eine weniger kostenaufwendige Tragkonstruktion und ein Verschlusssystem zum Einsatz gelangen. Zusätzlich vermindern die bevorzugten Ausführungsformen drastisch die Zeit, welche für das Abführen des teilchenförmigen Materials und die Vorbereitung des Filters für die nachfolgende Nutzung erforderlich ist. Darüber hinaus besteht der Wunsch, dass bevorzugte Ausführungsformen dergestalt ausgestattet sind, dass sie prinzipiell mit vereinfachten und kostengünstigen automatisierten Reinigungssystemen ausgerüstet werden können, damit vorzugsweise die Notwendigkeit einer Bedienperson völlig vermieden wird und darüber hinaus die Stillstandszeit des Filterapparates gesenkt wird.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform besteht in einem Filterapparat, welcher eine erste Austrittsöffnung und eine zweite Austrittsöffnung enthält. Dieser Filterapparat enthält zusätzlich einen ringförmigen inneren Filter, welcher eine Außenfläche, eine Innenfläche und einen inneren Hohlraum festlegt. Die erste Austrittsöffnung befindet sich auf der Abströmseite der Innenfläche des inneren Filters. Ein äußerer Filter umgibt den inneren Filter und legt eine Innenfläche und eine Außenfläche fest. Der innere Filter und der äußere Filter legen ein ringförmiges Teilchenabscheidevolumen fest. Die zweite Austrittsöffnung befindet sich auf der Abströmseite der Außenfläche des äußeren Filters. Der Filterapparat enthält eine Eintrittsöffnung, durch welche das strömungsfähige Medium in das Teilchenabscheidevolumen eingeleitetet wird, bevor das strömungsfähige Medium durch den inneren Filter und durch den äußeren Filter tritt. Ein Druckquelle befindet sich auf der Anströmseite der Eintrittsöffnung und übt Druck durch die Eintrittsöffnung hindurch aus, um das im Teilchenabscheidevolumen befindliche strömungsfähige Medium durch den inneren Filter hindurch zur ersten Austrittsöffnung und durch den äußeren Filter hindurch zur zweiten Austrittsöffnung zu pressen.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform besteht in einem zur Entwässerung einer Trübe dienenden Filterapparat, welcher ein Druckgefäß enthält, der ein erstes Ende, ein zweites Ende und einen aus einem Stück bestehenden ringförmigen Seitenwandbereich aufweist. Dieser Seitenwandbereich weist eine Innenfläche auf, welche generell einen Innenraum festlegt, und entweder das erste Ende oder das zweite Ende legt eine Öffnung fest, um den Zugang zu diesem Innenraum zu ermöglichen. Ein Verschluss ist so bemessen und gestaltet, dass die Öffnung wahlweise geschlossen werden kann. Das Druckgefäß und der Verschluss sind ausgelegt, um im Innenraum einem Druck von mindestens 25 PSI (172,4 kPa) standzuhalten, wenn die Öffnung verschlossen ist. Ein ringförmiger innerer Filter legt eine Außenfläche und einen inneren Hohlraum fest, wobei dieser innere Hohlraum zumindest teilweise einen ersten Austrittsraum festlegt. Ein wesentlicher Bereich des inneren Filters, welcher die Außenfläche bildet, enthält ein erstes Filtermedium. Ein äußerer Filter umgibt den inneren Filter und legt eine Innenfläche fest, welche auf die Außenfläche gerichtet ist. Ein wesentlicher Teil des äußeren Filters, welcher die Innenfläche bildet, enthält ein zweites Filtermedium. Das erste Filtermedium und das zweite Filtermedium umfassen ein gewebtes Material oder ein solches Material, welches darauf ausgelegt ist, eine Teilchengröße größer oder gleich etwa 0,25 Mikron zurück zu halten. Das erste und das zweite Filtermedium legen zwischen sich ein ringförmiges Teilchenabscheidevolumen fest. Der äußere Filter und die Innenfläche des Gefäßes legen zwischen sich einen zweiten Austrittsraum fest. Eine Eintrittsöffnung steht mit dem Innenraum in Verbindung und ist dergestalt ausgelegt, dass die Trübe in das Teilchenabscheidevolumen gelenkt wird, bevor die Trübe durch den inneren Filter und durch den äußeren Filter tritt. Eine Austrittsöffnung steht mit dem inneren Zwischenraum in Verbindung und befindet sich sowohl mit dem ersten Austrittsraum als auch dem zweiten Austrittsraum strömungsmäßig in Verbindung. Eine Druckquelle befindet sich auf der Anströmseite der Eintrittsöffnung, und der Druck von dieser Druckquelle kann durch die Eintrittsöffnung hindurch ausgeübt werden, um die strömungsfähige Komponente einer im Teilchenabscheidevolumen befindlichen Trübe durch den inneren Filter hindurch zum ersten Austrittsraum und durch den äußeren Filter hindurch zum zweiten Austrittsraum zu pressen. Das erste und das zweite Filtermedium halten die feste Komponente einer Trübe innerhalb des Teilchenabscheidevolumens zurück, so dass sich ein Teilchenkuchen bildet. Diese Öffnung ist so bemessen und so gestaltet, dass der im Teilchenabscheidevolumen befindliche Teilchenkuchen durch die Öffnung entnommen werden kann.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform besteht in einem zur Entwässerung einer Trübe dienenden Filterapparat, welcher ein Druckgefäß enthält, das ein erstes Ende, ein zweites Ende und einen aus einem Stück bestehenden ringförmigen Seitenwandbereich aufweist. Der Seitenwandbereich weist eine Innenfläche auf, welche generell einen Innenraum festlegt. Entweder das erste Ende oder das zweite Ende legt eine Öffnung fest, um den Zugang zum Innenraum zu ermöglichen. Ein Verschluss ist so bemessen und gestaltet, dass die Öffnung wahlweise geschlossen werden kann. Ein ringförmiger innerer Filter legt eine Außenfläche und einen inneren Hohlraum fest, welcher zumindest teilweise einen ersten Austrittsraum festlegt. Ein wesentlicher Teil des inneren Filters, welcher die Außenfläche bildet, enthält ein erstes Filtermedium. Ein äußerer Filter umgibt den inneren Filter und legt eine Innenfläche fest, welche zur Außenfläche gerichtet ist. Die Innenfläche und die Außenfläche sind dem Wesen nach parallel, und ein wesentlicher Bereich des äußeren Filters, welcher die Innenfläche bildet, enthält ein zweites Filtermedium. Das erste Filtermedium und das zweite Filtermedium umfassen entweder ein gewebtes Material oder ein solches Material, welches darauf ausgelegt ist, eine Teilchengröße von größer oder gleich etwa 0,25 Mikron zurück zu halten. Das erste und das zweite Filtermedium legen zwischen sich ein ringförmiges Teilchenabscheidevolumen fest, und der äußere Filter und die Innenfläche des Gefäßes legen zwischen sich einen zweiten Austrittsraum fest. Eine Eintrittsöffnung steht mit dem Innenraum in Verbindung und ist so ausgelegt, dass die Trübe in das Teilchenabscheidevolumen geleitet wird, bevor diese Trübe entweder durch den inneren Filter oder den äußeren Filter tritt. Eine Austrittsöffnung steht mit dem Innenraum in Verbindung und befindet sich strömungsmäßig mit dem ersten Austrittsraum und dem zweiten Austrittsraum in Verbindung. Eine Druckquelle befindet sich auf der Anströmseite der Eintrittsöffnung, und der Druck von der Druckquelle kann durch die Eintrittsöffnung hindurch ausgeübt werden, um die strömungsfähige Komponente einer im Teilchenabscheidevolumen befindlichen Trübe durch den inneren Filter hindurch zum ersten Austrittsraum und durch den äußeren Filter hindurch zum zweiten Austrittsraum zu pressen. Das erste und das zweite Filtermedium halten die feste Komponente einer Trübe innerhalb des Teilchenabscheidevolumens zurück, so dass sich ein Teilchenkuchen bildet. Die Öffnung ist so bemessen und gestaltet, dass der im Teilchenabscheidevolumen befindliche Teilchenkuchen durch diese Öffnung entfernt werden kann. Die Druckquelle erzeugt einen ersten Druckwert des strömungsfähigen Mediums auf der Anströmseite des Teilchenabscheidevolumens und einen zweiten Druckwert des strömungsfähigen Mediums auf der Abströmseite des Teilchenabscheidevolumens. Die Differenz zwischen dem ersten Druckwert des strömungsfähigen Mediums und dem zweiten Druckwert des strömungsfähigen Mediums legt ein Druckgefälle fest. Der Filterapparat ist ausgelegt, dass er im Betriebszustand einem Druckgefälle von mindestens 25 PSI (172,4 kPa) standhält.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform besteht in einem Filterapparat zur Filtration einer Trübe, wobei dieser ein Druckgefäß enthält, welches ein erstes Ende, ein zweites Ende und eine ringförmige Wand aufweist. Eine Haltevorrichtung ist so ausgelegt, dass das Druckgefäß an einer bestimmten Stelle befestigt werden kann. Die Wand des Druckgefäßes enthält einen ersten Bereich zwischen der Halterung und dem ersten Ende oder dem zweiten Ende des Gefäßes. Um die konstruktive Ganzheit des ersten Bereiches der Wand beizubehalten, ist der erste Bereich der Wand in der Lage, einen ausreichenden Widerstand gegenüber der Schwerkraft zu bieten, welche auf den ersten Bereich der Wand wirkt. Ein ringförmiger innerer Filter legt eine Außenfläche und einen inneren Hohlraum fest, welcher zumindest teilweise einen ersten Austrittsraum festlegt. Ein wesentlicher Teil des inneren Filters, welcher die Außenfläche bildet, enthält ein erstes Filtermedium. Ein äußerer Filter umgibt den inneren Filter und legt eine Innenfläche fest, welche zur Außenfläche gerichtet ist. Ein wesentlicher Teil des äußeren Filters, welcher die Innenfläche bildet, enthält ein zweites Filtermedium. Das erste Filtermedium und das zweite Filtermedium umfassen entweder ein gewebtes Material oder ein solches Material, welches dahingehend ausgelegt ist, eine Teilchengröße größer oder gleich etwa 0,25 Mikron zurück zu halten. Das erste und das zweite Filtermedium legen zwischen sich ein ringförmiges Teilchenabscheidevolumen fest, und der äußere Filter und die Innenfläche des Gefäßes legen zwischen sich einen zweiten Austrittsraum fest. Eine Eintrittsöffnung steht mit dem Innenraum in Verbindung und leitet die Trübe in das Teilchenabscheidevolumen, bevor sie durch den inneren Filter und durch den äußeren Filter tritt. Eine Austrittsöffnung steht mit dem Innenraum in Verbindung und steht mit dem ersten Austrittsraum und dem zweiten Austrittsraum strömungsmäßig in Verbindung. Eine Druckquelle befindet sich auf der Anströmseite der Eintrittsöffnung, und der Druck von dieser Druckquelle kann durch die Eintrittsöffnung hindurch ausgeübt werden, um die strömungsfähige Komponente einer im Teilchenabscheidevolumen befindlichen Trübe durch den inneren Filter hindurch zum ersten Austrittsraum und durch den äußeren Filter hindurch zum zweiten Austrittsraum zu pressen. Das erste und das zweite Filtermedium halten die feste Komponente der Trübe im Teilchenabscheidevolumen zurück, so dass sich ein Teilchenkuchen bildet.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform besteht in einem Filterapparat, wie er im vorhergehenden Abschnitt angeführt worden ist, und umfasst zusätzlich eine zweite Haltevorrichtung, welche so ausgelegt ist, dass das Druckgefäß an einer bestimmten Stelle befestigt werden kann. Die Wand des Druckgefäßes enthält einen zweiten Bereich zwischen der ersten Halterung und der zweiten Halterung. Um die konstruktive Ganzheit des zweiten Bereiches der Wand beizubehalten, ist dieser zweite Bereich der Wand in der Lage, eine ausreichende Festigkeit gegenüber der Schwerkraft zu bieten, welche auf den zweiten Bereich der Wand wirkt. Eine bevorzugte Ausführungsform stellt einen Filterapparat wie im vorhergehenden Abschnitt dar, bei welcher der innere Filter und der äußere Filter einen Filterapparat mit einem ersten und einem zweiten Ende umfassen. Dieser Filterapparat umfasst ferner eine erste Halterung für den Filterapparat und eine zweite Halterung für den Filterapparat. Der Filterapparat enthält einen Bereich zwischen der ersten Halterung für den Filterapparat und der zweiten Halterung für den Filterapparat. Um die konstruktive Ganzheit des Filterapparates beizubehalten, ist der Bereich des Filterapparates in der Lage, einen ausreichenden Widerstand gegenüber der Schwerkraft zu bieten, welche auf den Filterapparat wirkt.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform stellt einen zur Entwässerung einer Trübe dienenden Filterapparat dar, welcher ein Druckgefäß enthält, welches ein erstes Ende, ein zweites Ende und einen aus einem Stück bestehenden ringförmigen Seitenwandbereich aufweist. Dieser Seitenwandbereich weist eine Innenfläche auf, welche generell einen Innenraum festlegt. Entweder das erste Ende oder das zweite Ende legt eine Öffnung fest, um den Zugang zum Innenraum zu ermöglichen, und ein Verschluss ist so bemessen und gestaltet, dass die Öffnung wahlweise verschlossen werden kann. Das Druckgefäß und der Verschluss sind so ausgebildet, dass sie im Innenraum einem Druck von mindestens 25 PSI (172,4 kPa) standhalten, wenn die Öffnung geschlossen ist. Der Apparat enthält mindestens einen Filterapparat, welcher einen ersten Filter und einen zweiten Filter umfasst. Der erste Filter legt eine erste Oberfläche fest und legt zumindest teilweise einen ersten Austrittsraum fest. Ein wesentlicher Bereich des ersten Filters, welcher die erste Oberfläche bildet, umfasst ein erstes Filtermedium. Der zweite Filter legt eine zweite Oberfläche fest, welche zur ersten Oberfläche gerichtet ist, und legt zumindest teilweise einen zweiten Austrittsraum fest. Ein wesentlicher Bereich des zweiten Filters, welcher die zweite Oberfläche bildet, umfasst ein zweites Filtermedium. Das erste und das zweite Filtermedium legen zwischen sich ein Teilchenabscheidevolumen fest. Eine Eintrittsöffnung steht mit dem Innenraum in Verbindung und ist dahingehend ausgelegt, dass die Trübe in das Teilchenabscheidevolumen geleitet wird, bevor sie durch den ersten Filter oder durch den zweiten Filter tritt. Eine Austrittsöffnung steht mit dem Innenraum in Verbindung und befindet sich mit dem ersten Austrittsraum und dem zweiten Austrittsraum strömungsmäßig in Verbindung. Eine Druckquelle befindet sich auf der Anströmseite der Eintrittsöffnung, wobei der Druck von der Druckquelle durch die Eintrittsöffnung hindurch ausgeübt werden kann, um die strömungsfähige Komponente der im Teilchenabscheidevolumen befindlichen Trübe durch den ersten Filter hindurch zum ersten Austrittsraum und durch den zweiten Filter hindurch zum zweiten Austrittsraum zu pressen. Das erste und das zweite Filtermedium halten die feste Komponente der Trübe innerhalb des Teilchenabscheidevolumens zurück, so dass ein Teilchenkuchen gebildet wird. Die Öffnung ist so bemessen und gestaltet, dass der im Teilchenabscheidevolumen enthaltene Kuchen durch diese Öffnung entfernt werden kann. Der Apparat enthält auch einen Abstreifer, welcher so bemessen und gestaltet ist, dass er sich im Wesentlichen vom ersten Filtermedium zum zweiten Filtermedium erstreckt. Dieser Abstreifer kann sich vom ersten Ende des Teilchenabscheidevolumens zum zweiten Ende des Teilchenabscheidevolumens bewegen, um den Teilchenkuchen aus dem Teilchenabscheidevolumen zu entfernen.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform stellt einen zur Entwässerung einer Trübe dienenden Filterapparat dar, welcher ein Druckgefäß umfasst, welches ein erstes Ende, ein zweites Ende und einen aus einem Stück bestehenden ringförmigen Seitenwandbereich aufweist. Dieser Seitenwandbereich weist eine innere Oberfläche auf, welche generell einen Innenraum festlegt. Entweder das erste Ende oder das zweite Ende legt eine Öffnung fest, um den Zugang zum Innenraum zu ermöglichen. Ein Verschluss ist so bemessen und gestaltet, dass die Öffnung wahlweise verschlossen werden kann. Der Apparat enthält mindestens einen Filterapparat, welcher einen ersten Filter und einen zweiten Filter umfasst. Der erste Filter legt eine erste Oberfläche fest und legt zumindest teilweise einen ersten Austrittsraum fest. Ein wesentlicher Bereich des ersten Filters, welcher die erste Oberfläche bildet, umfasst ein erstes Filtermedium. Der zweite Filter legt eine zweite Oberfläche fest, welche zur ersten Oberfläche gerichtet ist, und legt zumindest teilweise einen zweiten Austrittsraum fest. Die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche sind im Wesentlichen parallel, und ein wesentlicher Bereich des zweiten Filters, welcher die zweite Oberfläche bildet, umfasst ein zweites Filtermedium. Das erste und das zweite Filtermedium legen zwischen sich ein Teilchenabscheidevolumen fest. Eine Eintrittsöffnung steht mit dem Innenraum in Verbindung und ist dahingehend ausgelegt, dass die Trübe in das Teilchenabscheidevolumen geleitet wird, bevor sie durch den ersten Filter und durch den zweiten Filter tritt. Eine Austrittsöffnung steht mit dem Innenraum in Verbindung und befindet sich mit dem ersten Austrittsraum und dem zweiten Austrittsraum strömungsmäßig in Verbindung. Eine Druckquelle befindet sich auf der Anströmseite der Eintrittsöffnung, wobei der Druck von der Druckquelle durch die Eintrittsöffnung hindurch ausgeübt werden kann, um die strömungsfähige Komponente der im Teilchenabscheidevolumen befindlichen Trübe durch den ersten Filter hindurch zum ersten Austrittsraum und durch den zweiten Filter hindurch zum zweiten Austrittsraum zu pressen. Das erste und das zweite Filtermedium halten die festen Bestandteile der Trübe innerhalb des Teilchenabscheidevolumens zurück, so dass ein Teilchenkuchen gebildet wird. Die Öffnung ist so bemessen und gestaltet, dass ein innerhalb des Teilchenabscheidevolumens befindlichen Kuchen durch die Öffnung entfernt werden kann. Die Druckquelle erzeugt einen ersten Druckwert des strömungsfähigen Mediums auf der Anströmseite des Teilchenabscheidevolumens und einen zweiten Druckwert des strömungsfähigen Mediums auf der Abströmseite des Teilchenabscheidevolumens. Die Differenz zwischen dem ersten Druckwert des strömungsfähigen Mediums und dem zweiten Druckwert des strömungsfähigen Mediums legt ein Druckgefälle fest. Der Filterapparat ist dergestalt ausgelegt, dass er im Betriebszustand einem Druckgefälle von mindestens 25 PSI (172,4 kPa) standhält. Der Apparat enthält auch einen Abstreifer, welcher so bemessen und gestaltet ist, dass er sich im Wesentlichen vom ersten Filtermedium zum zweiten Filtermedium erstreckt, wobei der Abstreifer sich vom ersten Ende des Teilchenabscheidevolumens zum zweiten Endes des Teilchenabscheidevolumens bewegen kann, um den Teilchenkuchen aus dem Teilchenabscheidevolumen zu entfernen.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform stellt einen Filterapparat zur Filtration einer Trübe dar, wobei dieser ein Druckgefäß umfasst, welches ein erstes Ende, ein zweites Ende und eine ringförmige Wand aufweist. Eine Haltevorrichtung ist dergestalt ausgelegt, dass das Druckgefäß an einer bestimmten Stelle befestigt werden kann. Die Wand des Druckgefäßes enthält einen ersten Bereich zwischen der Haltevorrichtung und entweder dem ersten oder dem zweiten Ende des Gefäßes. Um die konstruktive Ganzheit des ersten Bereiches der Wand beizubehalten, ist dieser in der Lage ist, einen ausreichenden Widerstand gegenüber der Schwerkraft zu bieten, welche auf diesen ersten Bereich der Wand wirkt. Der Apparat enthält mindestens einen Filterapparat, der einen ersten Filter und einen zweiten Filter aufweist. Der erste Filter legt eine erste Oberfläche und zumindest teilweise einen ersten Austrittsraum fest. Ein wesentlicher Bereich des ersten Filters, welcher die erste Oberfläche bildet, umfasst ein erstes Filtermedium. Der zweite Filter legt eine zweite Oberfläche fest, welche zur ersten Oberfläche gerichtet ist, und legt zumindest teilweise einen zweiten Austrittsraum fest. Ein wesentlicher Bereich des zweiten Filters, welcher die zweite Oberfläche bildet, umfasst ein zweites Filtermedium, wobei das erste und zweite Filtermedium zwischen sich ein Teilchenabscheidevolumen festlegen. Eine Eintrittsöffnung steht mit dem Innenraum in Verbindung und lenkt die Trübe in das Teilchenabscheidevolumen, bevor die Trübe durch den ersten Filter und durch den zweiten Filter tritt. Eine Austrittsöffnung ist mit dem Innenraum verbunden und steht mit dem ersten Austrittsraum und dem zweiten Austrittsraum strömungsmäßig in Verbindung. Eine Druckquelle befindet sich auf der Anströmseite der Eintrittsöffnung, wobei der Druck von der Druckquelle durch die Eintrittsöffnung hindurch ausgeübt werden kann, um die im Teilchenabscheidevolumen befindliche strömungsfähige Komponente der Trübe durch den ersten Filter hindurch zum ersten Austrittsraum und durch den zweiten Filter hindurch zum zweiten Austrittsraum zu pressen. Das erste und das zweite Filtermedium halten die feste Komponente der Trübe innerhalb des Teilchenabscheidevolumens zurück, so dass ein Teilchenkuchen gebildet wird. Ein Abstreifer ist so bemessen und gestaltet, dass er sich im Wesentlichen vom ersten Filtermedium zum zweiten Filtermedium erstreckt. Der Abstreifer kann sich vom ersten Ende des Teilchenabscheidevolumens zum zweiten Endes des Teilchenabscheidevolumens bewegen, um den Teilchenkuchen aus dem Teilchenabscheidevolumen zu entfernen.
  • Ein bevorzugtes Verfahren der Abtrennung von teilchenförmigem Material aus einer Trübe umfasst die Bereitstellung einer ersten Austrittsöffnung und die Bereitstellung eines Teilchenabscheidevolumens. Das Verfahren umfasst zusätzlich die Bereitstellung eines ersten ringförmigen Filters, welcher die erste Austrittsöffnung vom Teilchenabscheidevolumen abtrennt. Der Trübestrom wird mit einem ausreichenden Druck in das Teilchenabscheidevolumen geleitet, so dass das strömungsfähige Medium durch den ersten ringförmigen Filter gepresst wird und jegliches teilchenförmige Material, welches nicht durch die Filterfläche des ersten ringförmigen Filters tritt, das Teilchenabscheidevolumen im Wesentlichen mit teilchenförmigem Material ausfüllt.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform stellt einen Filterapparat dar, welcher ein Druckgefäß enthält, das einen Innenraum festlegt. Dieser Filterapparat enthält einen ersten Filter, welcher eine erste Oberfläche festlegt, und einen zweiten Filter, welcher eine zweite Oberfläche festlegt. Diese zweite Oberfläche ist zur ersten Oberfläche gerichtet. Der erste Filter und der zweite Filter legen zwischen sich zumindest teilweise ein Teilchenabscheidevolumen fest. Eine Eintrittsöffnung lenkt das strömungsfähige Medium in das Teilchenabscheidevolumen, bevor das strömungsfähige Medium entweder durch den ersten Filter oder durch den zweiten Filter tritt. Mindestens eine Austrittsöffnung ist auf der Abströmseite von mindestens einer der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche angeordnet. Eine Druckquelle befindet sich auf der Anströmseite der Eintrittsöffnung und legt Druck durch die Eintrittsöffnung hindurch an, um das im Abscheidevolumen befindliche strömungsfähige Medium durch den ersten Filter hindurch und durch den zweiten Filter hindurch zu der mindestens einen Austrittsöffnung zu pressen.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform stellt einen Filterapparat dar, welcher einen ringförmigen inneren Filter, der einen inneren Hohlraum festlegt, und einen äußeren Filter, welcher den inneren Filter umgibt, enthält. Der innere Filter und der äußere Filter legen ein Teilchenabscheidevolumen fest, wenn sich der Filterapparat in der geschlossenen Stellung befindet. Der innere Filter und der äußere Filter sind relativ zueinander in axialer Richtung beweglich, um eine offene Stellung festzulegen, in welcher das teilchenförmige Material aus dem Filterapparat entfernt werden kann. Der Filterapparat enthält eine Eintrittsöffnung und eine Austrittsöffnung. Die Austrittsöffnung befindet sich auf der Abströmseite des Teilchenabscheidevolumens, und die Eintrittsöffnung lenkt das strömungsfähige Medium in das Teilchenabscheidevolumen, bevor das strömungsfähige Medium entweder durch den inneren Filter oder durch den äußeren Filter tritt. Der Filterapparat enthält auch eine Antriebsvorrichtung, welcher ein Teil aufweist, das eine Kraft auf mindestens einen der beiden Filter, dem inneren und dem äußeren Filter, überträgt, um den Filterapparat zwischen der offenen Stellung und der geschlossenen Stellung zu bewegen.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform besteht in einem Verfahren der Abtrennung eines teilchenförmigen Materials aus einer Trübe. Dieses Verfahren umfasst die Bereitstellung eines Filterapparates, der einen ringförmigen inneren Filter und einen äußeren Filter, welcher den inneren Filter umgibt, umfasst. Der innere Filter und der äußere Filter legen zwischen sich ein ringförmiges Teilchenabscheidevolumen fest. Der Filterapparat enthält ferner eine Austrittsöffnung, welche sich auf der Abströmseite des Teilchenabscheidevolumens befindet, und eine Eintrittsöffnung, welche das strömungsfähige Medium in das Teilchenabscheidevolumen lenkt, bevor das strömungsfähige Medium entweder durch den inneren Filter oder durch den äußeren Filter tritt. Zum Verfahren gehört ferner das Auslösen eines Filtrationszyklus, welcher das Lenken eines Trübestromes in das Teilchenabscheidevolumen bei einem ausreichenden Druck umfasst, so dass das strömungsfähige Medium durch den inneren und den äußeren Filter gepresst wird und jegliches teilchenförmige Material, welches nicht durch die Filterfläche des inneren und des äußeren Filters tritt, das Teilchenabscheidevolumen im Wesentlichen mit teilchenförmigem Material ausfüllt und eine Antriebsvorrichtung auslöst, damit nach der Beendigung des Filtrationszyklus der innere und der äußere Filter relativ zueinander in axialer Richtung bewegt werden, um das teilchenförmige Material aus dem Teilchenabscheidevolumen zu entfernen.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform besteht in einem Filterapparat, welcher einen ringförmigen inneren Filter, der einen inneren Hohlraum festlegt, und einen äußeren Filter, der den inneren Filter umgibt, enthält. Der innere Filter und der äußere Filter legen ein ringförmiges Teilchenabscheidevolumen fest, wenn sich der Filterapparat in der geschlossenen Stellung befindet. Der innere Filter und der äußere Filter sind in axialer Richtung relativ zueinander beweglich, um eine offene Stellung festzulegen, in welcher das teilchenförmige Material aus dem Filterapparat entfernt werden kann. Auf der Abströmseite des Teilchenabscheidevolumens befindet sich eine Austrittsöffnung, und eine Eintrittsöffnung lenkt das strömungsfähige Medium in das Teilchenabscheidevolumen bevor das strömungsfähige Medium entweder durch den inneren Filter oder durch den äußeren Filter tritt. Der Filter enthält Mittel, um den Filterapparat zwischen der offenen Stellung und der geschlossenen Stellung zu bewegen.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Diese und weitere Merkmale der bevorzugten Filter und Verfahren werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsformen beschrieben. Diese Ausführungsformen sollen lediglich zur Veranschaulichung dienen und bedeuten keinerlei Einschränkung der vorliegenden Erfindung. Der Zeichnungssatz enthält siebzehn Abbildungen:
  • 1 ist eine schematische perspektivische Teilansicht eines bevorzugten Filterapparates. Ein mehrere Bestandteile umfassender Bereich ist aufgeschnitten dargestellt, um Merkmale im Innenbereich des Filters zu veranschaulichen. Dazu gehören der innere und der äußere Filter;
  • 2 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung desjenigen Bereiches des Filterapparates von 1, der innerhalb des Kreises mit der Bezugszahl 2 liegt;
  • 3 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung desjenigen Bereiches des Filterapparates von 1, der innerhalb des Kreises mit der Bezugszahl 3 liegt;
  • 4 ist eine schematische perspektivische Teilansicht einer alternativen Ausführungsform eines Filterapparates. Ein mehrere Bestandteile umfassender Bereich ist aufgeschnitten dargestellt, um Merkmale im Innern des Filters zu veranschaulichen. Dazu gehören der innere und der äußere Filter;
  • 5 veranschaulicht den Filterapparat der 3, bei welchem der innere Filter aus dem Filterapparat teilweise herausgenommen ist, um das teilchenförmige Material entnehmen zu können;
  • 6A ist eine Schnittdarstellung einer alternativen Filteranordnung, bei welcher der innere und der äußere Filter eine gewellte Gestalt aufweisen;
  • 6B ist eine schematische Schnittdarstellung einer alternativen Filteranordnung, bei welcher mehrere Sätze von Filtern in einer konzentrischen Anordnung vorhanden sind;
  • 6C ist eine schematische Schnittdarstellung einer alternativen Filteranordnung, welche eine gewisse Anzahl von sich in radialer Richtung erstreckenden Filtern aufweist;
  • 6D ist eine schematische Schnittdarstellung einer alternativen Filteranordnung, welche eine gewisse Anzahl von linearen Filtern aufweist;
  • 7 ist eine perspektivische Darstellung einer automatischen Ausführungsform einer Filteranordnung. Gewisse Bereiche der Filteranordnung sind aufgeschnitten, um die verschiedenen inneren Bestandteile zu veranschaulichen;
  • 8 ist eine Schnittdarstellung eines Bereiches der Filteranordnung von 7, welche eine mechanische Pressanordnung veranschaulicht;
  • 9 ist eine Draufsicht auf einen Bereich der Filteranordnung von 7 längs der Linie 9-9 von 8;
  • 10 ist eine schematische Schnittdarstellung der Filteranordnung von 7 im Modus der Entnahme des Kuchens aus teilchenförmigem Material;
  • 11 ist eine schematische Schnittdarstellung der Filteranordnung von 7 im Modus der Reinigung des Filtermediums;
  • 12 ist eine Perspektivansicht einer Modifikation des automatischen Filters von 7 unter der Nutzung eines Paares von miteinander verbundenen Filtern. Bei der Ausführungsform von 12 ist das Gefäß vom inneren Filter durch einen Teleskopstab angehoben, um die Entnahme des Kuchens aus teilchenförmigem Material zu ermöglichen;
  • 13 ist eine Schnittdarstellung einer Anordnung zur Verwindung zwischen einem Gefäßbereich und einem Bereich des inneren Filters der Filteranordnung von 12;
  • 14 ist eine Perspektivansicht einer alternativen Anordnung eines automatischen Filtersystems unter der Verwendung von einem Filterpaar;
  • 15 ist eine Perspektivansicht einer automatischen Filteranordnung bei der Verwendung einer alternativen Ausführungsform einer Filterschließanordnung;
  • 16 ist eine vergrößerte Perspektivansicht eines Antriebsrades der Filterschließanordnung von 15;
  • 17 ist eine vergrößerte Perspektivansicht eines Zwischenrades der Filterschließanordnung von 15.
  • Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
  • Die 1–3 veranschaulichen eine bevorzugte Ausführungsform eines Filterapparates 10, welcher hier generell als "Filter" bezeichnet wird. Der Filter 10 enthält ein dem Wesen nach rohrförmiges Gefäß 12, das einen umschlossenen Raum festlegt, welcher generell mit der Bezugszahl 14 bezeichnet wird. Das obere und offene Ende des Gefäßes 12 endet in einem Flansch 16, welcher sich generell rechtwinklig zur Wand des Gefäßes 12 erstreckt. Ein Verschluss oder Deckel 18 liegt vorzugsweise auf dem Flansch 16 auf, um das obere Ende des Gefäßes zu verschließen. Der Deckel 18 kann einen Handgriff 20 enthalten, um das bequeme Entfernen des Deckels 18 zu ermöglichen. Vorzugsweise ist der Deckel 18 so beschaffen, dass er am Gefäß 12 dergestalt befestigt werden kann, dass eine flüssigkeitsdichte Abdichtung erzielt wird. In der dargestellten Ausführungsform ist der Deckel 18 am Flanschbereich 16 des Gefäßes 12 durch eine gewisse Anzahl von mit Gewinde versehenen Verbindungselementen wie beispielsweise Ringbolzen 22 befestigt. Es können jedoch andere geeignete Mittel zur Befestigung verwendet werden wie beispielsweise andere mechanische oder hydraulische Mittel. Zusätzlich können weitere geeignete Verfahren zum Verschließen des Gefäßes angewandt werden.
  • Das Gefäß 12 enthält eine Eintrittsöffnung 24 und eine Austrittsöffnung 26, wobei jede von ihnen die strömungsmäßige Verbindung mit dem umschlossenen Raum 14 ermöglicht. Die Austrittsöffnung 26 der dargestellten Ausführungsform befindet sich am Bodenbereich des Gefäßes 12 und ist koaxial zur Längsachse des Filters 10. Die Austrittsöffnung 26 kann jedoch auf alternative Weise an anderen geeigneten Stellen angeordnet werden. Beispielsweise kann sich die Austrittsöffnung 26 von der Seitenwand des Gefäßes 12 rechtwinklig zur Längsachse des Filters 10 ähnlich der Eintrittsöffnung 24 erstrecken. Als Alternative kann das untere Ende des Gefäßes 12 in einem Flansch enden, und ein separates Austrittssteil kann damit auf eine Art und Weise verbunden werden, welche derjenigen des Deckels 18 ähnlich ist.
  • Eine Druckquelle 28 befindet sich auf der Anströmseite der Eintrittsöffnung 24, um eine ungefilterte Flüssigkeit oder Trübe dem umschlossenen Raum 14 des Filters 10 zuzuführen. Die Druckquelle 28 kann jeden beliebigen Pumpentyp oder einen anderen Mechanismus umfassen, welcher geeignet ist, eine unter Druck stehende Trübe zu erzeugen. Wie ein Fachmann auf diesem Gebiet erkennen wird, können offensichtlich einige Anwendungen vorkommen, bei welchen die Trübe, bevor sie die Eintrittsöffnung 24 erreicht, vorbehandelt und/oder vorgefiltert werden kann. Beispielsweise kann der dargestellte Filterapparat 10 einen Teil eines größeren Filtrationsapparates oder Filtrationssystems umfassen.
  • Eine Filteranordnung, welche generell mit der Bezugszahl 30 bezeichnet ist, befindet sich innerhalb des umschlossenen Raumes 14 zwischen der Eintrittsöffnung 24 und der Austrittsöffnung 26. In der dargestellten Ausführungsform umfasst diese Filteranordnung 30 mindestens einen inneren Filter 32 und einen äußeren Filter 34. Jeder von diesen Filtern, dem inneren und dem äußeren Filter 32 bzw. 34, ist in seiner Gestalt im Wesentlichen ringförmig und dazu so ausgelegt, dass er die Möglichkeit bietet, dass die Flüssigkeit hindurch tritt, während das feste teilchenförmige Material zurück gehalten wird. Vorzugsweise ist jeder von diesen Filtern, dem inneren und dem äußeren Filter 32 bzw. 34, der Gestalt nach zylindrisch, um den Druck auszugleichen. Der Raum zwischen dem inneren und dem äußeren Filter 32 bzw. 34 legt ein Abscheidevolumen 36 zum Sammeln des festen teilchenförmigen Materials fest.
  • Eine endständige Abdeckung wie beispielsweise eine im Wesentlichen kreisrunde Platte 38 ist am oberen Ende des inneren und des äußeren Filters 32 bzw. 34 befestigt und befindet sich in abgedichteter Verbindung mit der inneren Oberfläche des Gefäßes 12. Vorzugsweise ist diese Platte 38 so bemessen, so gestaltet und aus einem geeigneten Material derart gefertigt ist, dass sie eine im Wesentlichen wasserdichte Abdichtung mit der inneren zylindrischen Oberfläche des Gefäßes 12 aufrecht erhält. Als Alternative können andere Abdichtungsanordnungen zum Einsatz gelangen wie beispielsweise das Vorhandensein eines separaten Abdichtungsteils zwischen der Platte 38 und dem Gefäß 12. Bei einer weiteren Alternative kann die Eintrittsöffnung 24 durch den Deckel 18 gebildet werden oder mit ihm verbunden sein, und die Platte 38 kann zum Gefäß 12 hin am Flanschbereich 16 oder in dessen Nähe abgedichtet werden. Bei einer Anordnung kann dies dadurch geschehen, dass man einen peripheren Bereich der Platte 38 zwischen dem Flansch 16 und dem Deckel 18 positioniert. Es können auch andere Konfigurationen Verwendung finden, welche dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt sind und welche die Trübe in das Abscheidevolumen 36 einleiten, ohne dass die Trübe auf die Abströmseite der Filter 32, 34 gelangen kann.
  • Die Platte 38 enthält mehrere Öffnungen 40, welche in axialer Richtung durch die Platte 38 hindurch führen. Diese Öffnungen 40 lenken das strömungsfähige Medium in das Abscheidevolumen 36 zwischen dem inneren und dem äußeren Filter 32 bzw. 34. Feste zentrale und periphere Bereiche der Platte 38 verhindern, dass das strömungsfähige Medium auf die Abströmseite der Filteranordnung 30 gelangt, ohne zuerst in das Abscheidevolumen 36 zu gelangen.
  • Vorzugsweise ist der innere Filter 32 im Wesentlichen hohl und legt einen Innenraum 42 fest, welcher vom inneren Filter 32 umgeben ist. Der äußere Filter 34 befindet sich in einem gewissen Abstand von der inneren Oberfläche des Gefäßes 12, um einen Außenraum 44 festzulegen, welcher den äußeren Filter 34 umgibt. Der Filter 10 enthält zusätzlich eine Fortleitungsanordnung 46, welche so gestaltet ist, dass sich vom Innenraum 42 aus eine Austrittsöffnung ergibt, um das strömungsfähige Medium vom Innenraum 42 zum Außenraum 44 zu lenken. Zweckmäßigerweise ist die Fortleitungsanordnung 46 im Wesentlichen kreisrund und befindet sich am unteren Ende des inneren und des äußeren Filters 32 bzw. 34. Die dargestellte Fortleitungsanordnung 46 enthält eine gewisse Anzahl von Kanälen 48, welche den Innenraum 42 mit dem Außenraum 44 verbinden, wie dies im vergrößerten Detail in der Schnittdarstellung von 3 dargestellt ist. Die Fortleitungsanordnung 46 enthält auch eine endständige Abdeckung oder Bodenbereich 50, womit das untere Ende des Abscheidevolumens 36 verschlossen wird. Wahlweise kann der Bodenbereich 50 von der Fortleitungsanordnung 46 getrennt sein. Bei einer alternativen Ausführung kann das untere Ende des Innenraums 42 offen sein und ermöglichen, dass das strömungsfähige Medium direkt zum Außenraum 44 strömt, ohne durch die Fortleitungsanordnung 46 zu strömen.
  • 2 zeigt eine vergrößerte Schnittdarstellung eines Bereiches des Filters 10 im Innern des in 1 mit der Zahl 2 bezeichneten Kreises. Vorzugsweise enthält der innere Filter 32 eine starre Filterhalterung oder Rohr 52 mit einer gewissen Anzahl von Öffnungen 54, welche ermöglichen, dass die Flüssigkeit durch sie hindurch strömt. Das Filtermedium 56 ist so angeordnet, dass es an der äußeren Oberfläche des inneren Filterrohres 52 anliegt, um das Abscheidevolumen 36 vom Innenraum 42 abzutrennen. Vorzugsweise besteht das Filtermedium 56 aus einem geeigneten Material, welches so beschaffen ist, dass die Flüssigkeit hindurch treten kann, aber das teilchenförmige Material zurück gehalten wird. Das Filtermedium kann beispielsweise aus Papier, Baumwolle, Polyester, Polypropylen, metallischen Materialien (z. B. nichtrostender Stahl) oder weiteren geeigneten Materialien aufgebaut sein, welche durch einen Fachmann auf diesem Gebiet festgelegt werden können. Das Filtermedium kann einen gewebten oder nichtgewebten Aufbau haben. Das Filtermedium kann derart gestaltet sein, dass es ein bestimmtes Abscheidevermögen für eine bestimmte Teilchengröße aus einer Vielfalt von Teilchengrößen aufweist, die häufig als Wert einer Teilchengröße in Mikron angegeben wird, wie dies einem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt ist. Zweckmäßigerweise hat das Filtermedium eine in Mikron angegeben Trennkorngröße, die größer oder gleich 0,25 Mikron ist. Das Rückhaltevermögen für eine minimale Teilchengröße des Filtermediums kann jedoch geändert werden, damit es für eine gewünschte Anwendung geeignet ist, wie dies von einem Fachmann auf diesem Gebiet festgelegt werden kann. Vorzugsweise hat das Filtermedium entweder eine gewebte Struktur oder weist eine Dichte auf, welche größer ist als etwa eine halbe Unze pro Quadratyard (oder einem Äquivalent davon), um dem Druck des strömungsfähigen Mediums standzuhalten, welcher während des Filtrationsprozesses erzeugt werden kann.
  • In ähnlicher Weise enthält der äußere Filter 34 ein Filterrohr 58, welches eine gewisse Anzahl von Öffnungen 60 aufweist. Das Filtermedium 62 ist so angeordnet, dass es an der inneren Oberfläche des äußeren Filterrohres 58 anliegt. Somit wird das Abscheidevolumen 36 vorzugsweise zwischen dem Filtermedium 56 des inneren Filters 32 und dem Filtermedium 62 des äußeren Filters 34 festgelegt. Ein radialer Abstand D ist zwischen dem inneren Filter 32 und dem äußeren Filter 34 festgelegt. Genauer ausgedrückt ist in der dargestellten Ausführungsform der Abstand D als derjenige Abstand zwischen der inneren Oberfläche des äußeren Filtermediums 62 und der äußeren Oberfläche des inneren Filtermediums 56 definiert. Angestrebt wird ein Abstand D kleiner als 10–16 cm (4 Zoll). Vorzugsweise beträgt der Abstand D weniger als etwa 7,62 cm (3 Zoll), stärker vorzuziehen ist ein Abstand D von annähernd 5,08 cm (2 Zoll). Es können auch andere Werte des Abstandes D in Ansatz gebracht werden, welche jedoch abhängig sind von den jeweiligen besonderen Anwendungsfällen hinsichtlich der Filtration der Trübe oder der beabsichtigten Trockenheit des teilchenförmigen Materials im Abscheidevolumen am Ende eines abgeschlossenen Filtrationszyklus. Darüber hinaus sollten die zueinander gerichteten Oberflächen des inneren Filtermediums 56 und des äußeren Filtermediums 62 parallel zueinander verlaufen. Eine derartige Anordnung fördert den Druckausgleich innerhalb des Abscheidevolumens 36. Zusätzlich fördert die Parallelität zwischen dem inneren und dem äußeren Filtermedium 56 bzw. 62 einen gleichmäßigen Aufbau des Kuchens aus teilchenförmigem Material auf jeder Oberfläche des Filtermediums. In der dargestellten Ausführungsform sind der innere und der äußere Filter 32, 34 ringförmig, und folglich sind vorzugsweise die aufeinander gerichteten Oberflächen des inneren Filtermediums 56 und des äußeren Filtermediums 62, wie beabsichtigt, koaxial zueinander.
  • Die Filter 32, 34 legen auch eine Länge oder Längsausdehnung des Abscheidevolumens 36 fest. Im Filter 10 der 1 stimmt die Längsausdehnung des Abscheidevolumens 36 mit der vertikalen Höhe H des Abscheidevolumens 36 überein. In einer Anordnung wird angestrebt, dass die Höhe H des Abscheidevolumens 36 zwischen annähernd 12,7 cm (5 Zoll) und 152,4 cm (60 Zoll) liegt, vorzugsweise zwischen annähernd 30,48 cm und 121,92 cm (12 und 48 Zoll) und noch stärker vorzuziehen sind annähernd 76,2 cm (30 Zoll). Bei anderen Anordnungen kann jedoch der Wert der Höhe H je nach Art des besonderen Anwendungsfalls, für welchen der Filter 10 verwendet werden soll, verändert werden. Beispielsweise kann bei einigen Anwendungen die Höhe H des Abscheidevolumens 36 viel größer sein als 152,4 cm (60 Zoll) wie beispielsweise 457,2 cm (15 Fuß) oder größer. Zweckmäßigerweise sollten die Filterrohre 52, 58 aus einem ausreichend starren Material hergestellt sein, um den Drücken standzuhalten, die beim Vorgang der Verdrängungsfiltration erzeugt werden. Beispielsweise können die Filterrohre 52, 58 aus Baustahl, nichtrostendem Stahl, Aluminium oder sonstigen Legierungen, Kunststoffen oder sonstigen Verbundwerkstoffen oder aus Kombinationen dieser Stoffe hergestellt sein, und sie sollten für Drücke bis zu 500 PSI (3,.45 MPa) oder höher ausgelegt sind.
  • Die Größe des Abscheidevolumens 36 sollte zwischen annähernd 0,25 und 5.000 Liter liegen, vorzugsweise zwischen 1 und 500 Liter. Zusätzlich legen die Oberflächen sowohl des inneren als auch des äußeren Filtermediums 56 bzw. 62 eine Filtrationsoberfläche fest. Die gesamte Filtrationsoberfläche des inneren und des äußeren Filters 56, 62 sollte zwischen annähernd 0,13 m2 und 51,61 m2 (200 und 80.000 Quadratzoll) liegen. Vorzugsweise liegt die gesamte Filtrationsoberfläche des inneren und des äußeren Filters 56, 62 zwischen annähernd 0,13 m2 und 5,16 m2 (200 und 8000 Quadratzoll), stärker vorzuziehen zwischen annähernd 0,13 m2 und 0,52 m2 (200 und 800 Quadratzoll). Das Verhältnis des Volumens zur Filtrationsoberfläche sollte bei etwa 10160,064 Kubikmillimeter pro Quadratzentimeter (576 Kubikzoll pro Quadratfuß) liegen, vorzugsweise bei etwa 7620,048 Kubikmillimeter pro Quadratzentimeter (432 Kubikzoll pro Quadratfuß), stärker vorzuziehen bei etwa 5080,032 Kubikmillimeter pro Quadratzentimeter (288 Kubikzoll pro Quadratfuß). Die durch den Filter festgelegten Größen Volumen und Filtrationsoberfläche können jedoch verändert werden, um einen Filterapparat zu schaffen, welcher für anderweitige Filtrationsanwendungen geeignet ist.
  • Der Filterapparat 10 kann eingesetzt werden, um Feststoffteilchen von einer Feststoff-Flüssigkeits-Mischung oder Trübe zu trennen. Der dargestellte Filter 10 ist hauptsächlich für das Filtern von Trüben mit einer verhältnismäßig hohen Konzentration an Feststoffen verwendbar wie beispielsweise solchen mit über etwa 1000 Teilen pro Million (ppm) oder 5.000 ppm, und er kann verwendet werden, um Trüben mit einer Konzentration bis hoch auf 10.000 bis 500.000 ppm zu filtern. Unter der Bezugnahme auf die 1–3 wird eine Trübe in den Filter 10 mittels der Druckquelle 28 eingebracht. Zu Beginn des Filtrationszyklus führt die Druckquelle 28 die Trübe dem Filterapparat 10 unter einem niedrigen bis mäßigen Druck zu, um einfach das Abscheidevolumen 36 zu füllen. Die Trübe strömt in den umschlossenen Raum 14 des Filterapparates 10 durch die Eintrittsöffnung 24 und in das Abscheidevolumen 36 durch die Öffnungen 40 der Platte 38, wie dies durch die Pfeile in der 1 dargestellt ist.
  • Sobald das Abscheidevolumen 36 im Wesentlichen mit Trübe gefüllt ist, wird mit Hilfe der Druckquelle 28 der Förderdruck der Trübe allmählich erhöht. Als Reaktion auf die ankommende Trübe wird die flüssige Komponente der innerhalb des Abscheidevolumens 36 befindlichen Trübe entweder durch den inneren Filter 32 oder durch den äußeren Filter 34 gepresst, während die feste teilchenförmige Komponente innerhalb des Abscheidevolumens 36 dank das Filtermedium 56, 62 zurückgehalten wird.
  • Die sich durch den inneren Filter 32 bewegende Flüssigkeit tritt durch das Filtermedium 56 und durch eine der vielen Öffnungen 54 des inneren Filterrohres hindurch und in den Innenraum 42. Die sich durch den äußeren Filter 34 bewegende Flüssigkeit tritt zuerst durch das Filtermedium 62 und durch eine der vielen Öffnungen 60 der äußeren Filterröhre 58 hindurch und in den Außenraum 44. Das flüssige Filtrat im Innenraum 42 tritt durch die Kanäle 48 der Fortleitungsanordnung 46, um sich mit dem flüssigen Filtrat im Außenraum 44 zu vermischen, wie dies durch die Pfeile in 3 dargestellt ist. Das Filtrat tritt danach aus dem umschlossenen Raum 14 des Gefäßes 12 durch die Austrittsöffnung 26 aus. Die Austrittsöffnung 26 kann in einen geeigneten Behälter oder in ein Sammelsystem entleert werden oder kann an eine Entwässerung oder an ein anderes geeignetes Abfallentsorgungssystem angeschlossen werden.
  • Bei einem Prozess der Verdrängungsfiltration steigt typischerweise der Druck der Trübe, welcher auf den Filter 10 durch die Druckquelle 28 ausgeübt wird, über den gesamten Zyklus hinweg allmählich an, um den Aufbau des teilchenförmigen Materials im Teilchenabscheidevolumen 36 zu kompensieren. Das teilchenförmige Material, welches am Ende eines Filtrationszyklus im Abscheidevolumen 36 zurück gehalten wird, bezeichnet man im Allgemeinen als Kuchen. Vorzugsweise beträgt der minimale Druck während des Filtrationszyklus (d. h. nicht eingeschlossen ist das anfängliche Füllen des Abscheidevolumens 36) annähernd 25 PSI (172,4 kPa). Es wird angestrebt, dass der Druck über den Verlauf des Filtrationszyklus hinweg auf ein Maximum von annähernd 100 PSI (689,5 kPa) ansteigt. Bei anderen Anwendungen kann der maximale Druck während eines Filtrationszyklus annähernd 225 PSI (1,55 MPa) erreichen und, falls dies gewünscht wird, kann der maximale Druck bis zu 1500 PSI (10,34 MPa) oder mehr erreichen. Der Filterapparat 10 kann dergestalt aufgebaut sein, dass während des Filtrationszyklus sogar höhere Maximaldrücke erreicht werden, was vom Typ der behandelten Trübe oder der gewünschten Trockenheit des Kuchens aus teilchenförmigem Material abhängt.
  • Der weiter oben beschriebene Vorgang wird gewöhnlich als Verdrängungsfiltration bezeichnet, da die Flüssigkeit aus dem Abscheidevolumen 36 verdrängt wird, wodurch im Wesentlichen nur festes teilchenförmiges Material zurück gelassen wird. Am Ende eines Filtrationszyklus soll im Wesentlichen das gesamte Abscheidevolumen 36 mit teilchenförmigem Material gefüllt ist. Wenn während des Filtrationszyklus der Maximaldruck von 100 PSI (689,5 kPa) erreicht worden ist, hat das teilchenförmige Material eine Trockenheit von annähernd 25–35 %. Wenn ein Maximaldruck von 225 PSI (1,55 MPa) während des Filtrationszyklus erreicht worden ist, beträgt die Trockenheit des Kuchens aus teilchenförmigen Material annähernd 35–45 %. Die Prozentsätze der Trockenheit sind angegeben als das Gewicht des festen teilchenförmigen Materials im Teilchenabscheidevolumen 36 im Vergleich zum Gewicht sowohl des Feststoffes als auch der Flüssigkeit, welche im Abscheidevolumen 36 verbleiben.
  • Sobald der Filtrationszyklus abgeschlossen ist, werden die mit Gewinde versehenen Befestigungsvorrichtungen 22 entfernt, um das Abnehmen des Deckels 18 vom Gefäß 12 zu ermöglichen. Die Filteranordnung 30 kann dann durch das offene obere Ende des Gefäßes 12 entnommen werden. Der innere Filter 32 kann ebenfalls vom äußeren Filter 34 abgenommen werden, um zu ermöglichen, dass der Teilchenkuchen aus dem Abscheidevolumen 36 genommen wird. Beispielsweise kann bei einer bestimmten Anordnung der innere Filter 32 an der Fortleitungsanordnung 46 befestigt werden, so dass eine erste Unteranordnung gebildet wird, und der äußere Filter 34 kann an der endständigen Abdeckung 38 befestigt werden, so dass eine zweite Unteranordnung gebildet wird. Die erste Unteranordnung kann von der zweiten Unteranordnung getrennt werden, um das Abscheidevolumen 36 freizulegen und zu ermöglichen, dass der Teilchenkuchen entnommen wird. Bei weiteren Anordnungen kann die Filteranordnung 30 auf eine alternative Art und Weise zerlegt werden, um die Entnahme des Teilchenkuchens zu ermöglichen. Sobald der Teilchenkuchen aus dem Abscheidevolumen 36 genommen worden ist, werden der innere und der äußere Filter 32, 34 gereinigt und wieder zusammengebaut, und die Filteranordnung 30 wird zurück an ihre Stelle innerhalb des Gefäßes 12 gebracht, so dass ein weiterer Filtrationszyklus ausgeführt werden kann. Auf diese Weise kann der Teilchenkuchen vorzugsweise aus dem ringförmigen Abscheidevolumen durch die Öffnung des Gefäßes 12 entfernt werden. Eine derartige Anordnung ermöglicht, dass der Teilchenkuchen aus dem Filterapparat 10 schnell und wirkungsvoll entfernt werden kann.
  • Die dargestellte Ausführungsform nutzt vorteilhafterweise eine Druckgefäßanordnung, um von der strukturellen Seite her den Kräften standzuhalten, welche auf Grund des hohen Druckes erzeugt werden, der für den Vorgang der Verdrängungsfiltration typisch ist. Insbesondere sollte das Gefäß 12 eine im Wesentlichen zylindrische Gestalt haben. Das Gefäß 12 legt einen im Wesentlichen durchgehenden zylindrischen Wandbereich und vorzugsweise ein geschlossenes Ende mit Ausnahme der Austrittsöffnung 26 fest. Das bedeutet, dass der Wandbereich des Gefäßes 12 möglichst aus einem einzigen Stück besteht und in seiner Gestalt ringförmig ist. Stärker vorzuziehen ist, dass das Gefäß 12 eine monolithische Struktur aufweist. Deshalb erfordert der zylindrische Wandbereich des Gefäßes 12 nicht, dass eine äußere Kraft angelegt wird, um den Kräften entgegen zu wirken, welche im Ergebnis des Prozesses der Verdrängungsfiltration erzeugt werden. Die durch den Filtrationsprozess erzeugten Kräfte werden im Wesentlichen durch das Gefäß 12 selbst aufgenommen. Es wird angestrebt, dass die einzige äußere Verschlusskraft, welche erforderlich ist, diejenige zur Befestigung des Deckels 18 am Gefäß 12 ist. Bei der dargestellten Ausführungsform erfüllen die mit Gewinde versehenen Befestigungsvorrichtungen 22 diese Funktion. Vorzugsweise sind das Gefäß 12 und die Verschlussanordnung (z. B. der Deckel und die Befestigungsvorrichtungen 22) in der Lage, einem Druck innerhalb des Innenraums 14 von mindestens 25 PSI (172,4 kPa) standzuhalten. Es können auch andere Mittel zur Befestigung des Deckels 18 am Gefäß 12 verwendet werden wie beispielsweise andere mechanische Befestigungsvorrichtungen oder ein Hydrauliksystem, wie sie von einem Fachmann auf diesem Gebiet festgelegt werden können. Zusätzlich sollte der Filter 10 in der Lage sein, Betriebsdruckdifferentialen von mindestens 25 PSI standzuhalten. Das Druckdifferential des Filters 10 kann als Differenz zwischen dem Flüssigkeitsdruck auf der Anströmseite der Filter 32, 34 und dem Flüssigkeitsdruck auf der Abströmseite der Filter 32, 34 definiert werden.
  • Um dem Flüssigkeitsdruck aus dem Filtrationsprozess standzuhalten, besteht zusätzlich der Wunsch, dass die ringförmige Seitenwand des Gefäßes 12 ebenfalls selbsttragend ist. Das bedeutet, dass die Seitenwand des Gefäßes 12 ihr eigenes Gewicht trägt. In der Ausführungsform der 1–3 kann der Filter 10 von einem oder beiden rohrförmigen Teilen getragen werden, welche beispielsweise die Austrittsöffnung 26 und die Eintrittsöffnung 24 festlegen. Der Bereich der ringförmigen Wand des Gefäßes 12 zwischen der Eintrittsöffnung 24 und der Austrittsöffnung 26 ist in der Lage, sein eigenes Gewicht zu tragen. Zusätzlich ist der Bereich der ringförmigen Wand des Gefäßes 12 zwischen der Eintrittsöffnung 24 und dem offenen oberen Ende des Filters 10 ebenfalls in der Lage, sein eigenes Gewicht zu tragen. Falls der Filter 10 in horizontaler Anordnung montiert ist (wie in den 4 und 5 dargestellt ist), sollte die ringförmige Wand des Gefäßes 12 auf ähnliche Weise in der Lage sein, sowohl zwischen der Eintrittsöffnung 24 und der Austrittsöffnung 26 als auch auf beiden Seiten derselben ihr eigenes Gewicht zu tragen. Als Alternative können eine oder mehrere Halterungen vorgesehen werden, welche getrennt von der Eintrittsöffnung 24 und der Austrittsöffnung 26 angeordnet sind, wie dies für einen Fachmann auf diesem Gebiet leicht zu erkennen ist.
  • Im Gegensatz dazu ist es bei einer Filterpressenanordnung des Standes der Technik notwendig, für jede einzelne Filterplatte eine äußere Halterungsvorrichtung vorzusehen, um der Schwerkraft entgegen zu wirken. Wie weiter oben beschrieben worden ist, kann eine große Anzahl von Filterplatten (z. B. bis zu 100 oder mehr) in einer einzigen Filterpresse angeordnet werden. Wenn sich die Filterpresse in der geschlossenen Stellung befindet, übt eine hydraulische Verschlussanordnung auf jedes Ende der Filterpresse eine Druckkraft aus, um die Filterplatten untereinander in Kontakt zu halten und zwischen ihnen eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zu schaffen. Die von der hydraulischen Verschlussanordnung ausgeübte Druckkraft trägt auch die Filterplatten gegenüber der Wirkung der Schwerkraft. Um das Gewicht der Filterplatten zu tragen, wenn sich die Filterpresse in der offenen Stellung befindet, ist typischerweise auf jeder Seite der Filterpressenanordnung ein verlängerter Halterungsbalken vorhanden und erstreckt sich über die gesamte Länge der Filterpresse. Ein Bereich für einen Handgriff befindet sich auf jeder Seite der Filterplatten auf einer oberen Oberfläche des Halterungsbalkens. Folglich muss der Halterungsbalken stabil genug sein, um das Gesamtgewicht aller Filterplatten zu tragen. Als Folge der großen Anzahl an einzelnen Filterplatten, welche getragen werden müssen, sind sowohl die hydraulische Verschlussanordnung als auch der konstruktive Aufbau des Halterungsbalkens notwendig. Dies führt zu einer komplexen und schweren konstruktiven Ausführung, was zur Folge hat, dass die Herstellung der Filterpresse kostenintensiv wird. Durch die Verwendung des Gefäßes 12, welches selbsttragend ist, wird bei dem dargestellten Filter 10 die Notwendigkeit einer derartigen äußere Halterung vermieden.
  • Vorteilhafterweise weist der dargestellte Filterapparat 10 eine einzige Dichtung auf, welche zwischen dem Gefäß 12 und des Deckels 18 beibehalten werden muss. Darüber hinaus sollte beim dargestellten Filterapparat 10 die Fläche des Deckels 18 klein sein im Vergleich mit der Flächengröße der inneren Oberfläche des Gefäßes 12, was zu einer relativ kleinen Verschlusskraft führt, welche notwendig ist, um eine im Wesentliche flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen dem Gefäß 12 und dem Deckel 18 aufrecht zu erhalten, weil die Kraft, welche die Tendenz hat, den Deckel 18 vom Gefäß 12 zu trennen, proportional zur Flächengröße der Oberfläche des Deckels 18 ist. Folglich sind beim vorliegenden Filterapparat 10 eine starke Halterungskonstruktion und ein hydraulisches Verschlusssystem nicht erforderlich.
  • Im Gegensatz dazu muss in einer Filterpressenanordnung zwischen jedem Paar der Filterplatten eine Dichtung aufrecht erhalten werden. Bis zu 100 oder mehr einzelne Filterplatten können in einer einzigen Filterpresse vorhanden sein. Typischerweise sind die Platten quadratisch in ihrer Form, und die Dichtung zwischen ihnen ist längs der äußeren Kante der Platten angeordnet. Folglich wirkt der Druck, der während des Prozesses der Verdrängungsfiltration erzeugt wird, im Wesentlichen auf die gesamte Platte. Die verhältnismäßig große Filtrationsoberfläche der Platten erzeugt eine große Kraft, welche dazu neigt, die Platten voneinander zu trennen. Als Folge davon ist ein Verschlusssystem, typischerweise ein Hydrauliksystem, notwendig, um die Reihe an Platten mit einer ausreichenden Kraft zusammen zu halten, damit eine Abdichtung zwischen den Platten aufrecht erhalten wird. Darüber hinaus muss diese Kraft auf die Platten während des gesamten Filtrationsvorgangs ausgeübt werden. Um eine Abdichtung zwischen den Filterplatten aufrecht zu erhalten, muss ferner die Tragkonstruktion, oder der Rahmen, welcher sowohl die Anordnung der Filterplatten als auch das hydraulische Verschlusssystem trägt, starr genug sein, um der notwendigen Verschlusskraft standzuhalten, welche durch das Verschlusssystem erzeugt wird, ohne dass eine wesentliche lastbedingte Durchbiegung erfolgt. Sowohl das Verschlusssystem als auch die Tragkonstruktion, oder Rahmen, sind kostenaufwendig in ihrer Herstellung.
  • Mit den bevorzugten Ausführungsformen des vorliegenden Filters 10 können ebenfalls die Entnahme des Kuchens aus teilchenförmigem Material und die Reinigung des Filtermediums viel schneller als bei einer Filterpresse ausgeführt werden. Weil wunschgemäß ein einziges Teilchenabscheidevolumen 36 vorhanden ist, kann das sich innerhalb des Abscheidevolumens 36 befindliche teilchenförmige Material schnell und günstig entnommen werden. Falls sogar der Wunsch besteht, dass mehrere Abscheidevolumina 36 vorhanden sind, kann der Teilchenkuchen durch eine einzige Öffnung im Filter 10 entnommen werden, was die verhältnismäßig schnelle Entnahme des Teilchenkuchens erleichtert. Im Gegensatz dazu muss bei einer Filterpresse der Raum zwischen jedem Paar der Filterplatten von teilchenförmigem Material gereinigt werden. Folglich reduzieren die bevorzugten Ausführungsformen des vorliegenden Verdrängungsfilters die Gesamtkosten (z. B. die Arbeitskosten und die Ausrüstungskosten) der Filtration und ermöglichen, dass die Vorteile des Vorgangs der Verdrängungsfiltration selbst bei Anwendungen im kleinem Umfang sich kostengünstig auswirken.
  • Die 4 und 5 veranschaulichen eine alternative Ausführungsform des Filterapparates 10. Der Filterapparat 10 der 4 und 5 ist auf eine im Wesentlichen ähnliche Art und Weise aufgebaut und arbeitet ebenso wie der vorher beschriebene Filterapparat 10. Deshalb werden die gleichen Bezugszahlen zur Beschreibung der gleichen Bestandteile verwendet. Der Filter 10 der 4 und 5 ist dergestalt angeordnet, dass die Längsachse des Filters 10 in horizontaler Richtung verläuft.
  • Der Deckel 18 ist am offenen Ende des Gefäßes 12 angeordnet, welches sich am Ende der Austrittsöffnung des umschlossenen Raumes 14 befindet. Der Deckel 18 kann am Gefäß 12 durch beliebige geeignete Mittel befestigt sein, wie dies bei der vorhergehenden Ausführungsform beschrieben worden ist. Unter Bezugnahme auf 5 kommt eine optionale Dichtung 70 mit dem oberen Ende des inneren Filters 32 im Wesentlichen in Kontakt, um zu verhindern, dass die Trübe in den Innenraum 42 eintritt, ohne durch den inneren Filter 32 hindurch zu treten. Diese Dichtung 70 kann am geschlossenen Endes des Gefäßes 12 befestigt sein, oder sie kann auf alternative Weise am geschlossenen Endbereich des äußeren Filters 34 befestigt sein. Die Dichtung 70 sollte in ihrer Gestalt im Wesentlichen ringförmig sein und mit dem Endbereich des inneren Filters 32 in Kontakt kommen, um zwischen ihnen eine im Wesentlichen flüssigkeitsdichte Abdichtung zu schaffen. Als Alternative können andere geeignete Dichtungsanordnungen genutzt werden, um im Wesentlichen zu verhindern, dass die Trübe in den Innenraum 42 eintritt, ohne durch den inneren Filter 32 zu strömen.
  • Wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform wird die Trübe durch die Eintrittsöffnung 24 in das Teilchenabscheidevolumen 36 gepumpt. Bei der Ausführungsform der 4 und 5 öffnet jedoch die Eintrittsöffnung 24 direkt in das Teilchenabscheidevolumen 36, wodurch die Notwendigkeit der Platte 38 (1) der vorhergehenden Ausführungsform vermieden wird. Die Trübe wird gefiltert, während sie sich durch den inneren Filter 32 oder durch den äußeren Filter 34 bewegt, wie dies durch die Pfeile in 4 dargestellt ist. Das Flüssigkeitsfiltrat, welches durch den inneren Filter 32 zum Innenraum 42 gelangt ist, strömt durch die Kanäle 48 der Fortleitungsanordnung 46, um mit dem Flüssigkeitsfiltrat zusammenzufließen, welches durch den äußeren Filter 34 und in den Außenraum 44 gelangt ist. Das Flüssigkeitsfiltrat verlässt danach den Filterapparat 10 durch die Austrittsöffnung 26.
  • Der in den 4 und 5 veranschaulichte Filterapparat 10 enthält mehrere Merkmale, welche bei der Reinigung des Filterapparates 10 unterstützend wirken, sobald ein Filtrationszyklus abgeschlossen worden ist. Zweckmäßigerweise gehören zu diesen Merkmalen das Vorhandensein eines Luftspülsystem, eines Rückspülsystem und eines Abstreifers 57. Das Luftspülsystem enthält vorrangig eine Eintrittsöffnung 72, welche an eine Druckluftquelle 74 angeschlossen ist. Am Ende des Filtrationszyklus wird Druckluft von der Luftquelle 74 in den umschlossenen Raum 14 des Gefäßes 12 geleitet, um jegliches verbliebenes Flüssigkeitsfiltrat zur Austrittsöffnung 26 zu lenken.
  • Der Abstreifer 57 ist in seiner Gestalt im Wesentlichen ringförmig und ist am Ende des inneren Filters 32 gegenüber der Fortleitungsanordnung 46 befestigt. Der Abstreifer 57 erstreckt sich im Wesentlichen in radialer Richtung vom inneren Filter 32 zu der Außenkante, welche sich in der gewünschten Weise dicht an der inneren Oberfläche des äußeren Filters 34 befindet oder sich mit dieser in Kontakt befindet. Obwohl der veranschaulichte Abstreifer 57 eine im Allgemeinen konvexe Gestalt aufweist, können auch andere geeignete Konfigurationen des Abstreifers 57 verwendet werden, damit sie die gewünschte Funktion ausüben. Der Abstreifer 57 ist vorzugsweise aus einem beliebigen geeigneten starren Material wie beispielsweise Metall oder Kunststoff hergestellt. Es können jedoch auch andere geeignete Materialien verwendet werden. Der Abstreifer 57 kann am inneren Filter 32 durch beliebige geeignete Mittel wie beispielsweise mit Gewinde versehene Befestigungsvorrichtungen, durch Nieten, mittels Kleber oder dergleichen befestigt sein.
  • Am Ende des Filtrationszyklus, wenn der innere Filter 32 vom äußeren Filter 34 entfernt worden ist, unterstützt der Abstreifer 57 auf vorteilhafte Art und Weise das Entnehmen des Teilchenkuchens aus dem Abscheidevolumen 36. Insbesondere besteht die Absicht, dass der äußere Filter 34 fest im Gefäß 12 verbleibt. Es ist beabsichtigt, dass der innere Filter 32 aus dem Filterapparat 10 durch das offene Ende des Gefäßes 12 entfernt wird und der Abstreifer 57 sich vorteilhafterweise in Längsrichtung relativ zum äußeren Filter 34 bewegt. Während sich der Abstreifer 57 relativ zum äußeren Filter 34 bewegt, entfernt er zumindest einen wesentlichen Teil des teilchenförmigen Materials, welches sich während des Filtrationszyklus im Abscheidevolumen 36 angesammelt hat. Dieses Merkmal vermindert die Zeit, welche erforderlich ist, um den Filter 10 auf einen nachfolgenden Filtrationszyklus vorzubereiten. Bei einer anderen Anordnung kann der innere Filter 32 innerhalb des Gefäßes 12 fest verbleiben, und der Abstreifer 57 kann am äußeren Filter 34 befestigt werden, damit nach dem Herausnehmen des äußeren Filters 34 aus dem Gefäß 12 teilchenförmiges Material aus dem Abscheidevolumen 36 entfernt wird. Bei noch einer weiteren Anordnung können sowohl der innere Filter 32 als auch der äußere Filter 34 im Gefäß 12 verbleiben, wobei lediglich der Abstreifer 57 während der Reinigung des Filterapparates 10 entfernt wird.
  • Das Rückspülsystem umfasst in erster Linie eine Eintrittsöffnung 76 für die Rückspülflüssigkeit, welche an eine Quelle für die Rückspülflüssigkeit 78 angeschlossen ist. Nachdem der Teilchenkuchen aus dem Abscheidevolumen 36 (z. B. durch den Abstreifer 57) entfernt worden ist, wird der innere Filter 32 zurück in seine normale Position innerhalb des äußeren Filters 34 gebracht. Eine Rückspülflüssigkeit, vorzugsweise unter Druck stehendes Wasser, wird dann in den umschlossenen Raum 14 des Gefäßes 12 geleitet. Die Rückspülflüssigkeit tritt durch den inneren und den äußeren Filter 32, 34 in einer Richtung, welche dem normalen Strömungsweg während eines Filtrationszyklus entgegen gerichtet ist (d. h. gegen die Richtung der Pfeile in 4). Folglich strömt die Rückspülflüssigkeit vom Innenraum 42 und vom Außenraum 44 in das Abscheidevolumen 36, wobei sie durch den inneren Filter 32 bzw. den äußeren Filter 34 tritt. Der Rückspülstrom der Rückspülflüssigkeit hat die Aufgabe, das auf dem Filtermedium des inneren und des äußeren Filters 32, 34 verbliebene teilchenförmige Material zu entfernen. Eine Ventilanordnung 80 soll dabei die Druckquelle 28 abschalten und eine Austrittsöffnung 82 für die Rückspülflüssigkeit öffnen, durch welche die Rückspülflüssigkeit und das teilchenförmige Material aus dem Filterapparat 10 abgeführt werden können.
  • 6A ist eine Schnittdarstellung eines Filterapparates 10, welche eine alternative Anordnung einer Filteranordnung 30 veranschaulicht. Sowohl der innere als auch der äußere Filter 32, 34 der Filteranordnung 30 sind ringförmig in ihrer Gestalt, wobei jedoch jeder der Filter 32, 34 auch eine gewellte oder gefaltete Anordnung aufweist. Die gewellte Form zeichnet sich dadurch aus, dass dadurch sowohl das Ausmaß des Abscheidevolumens 36 als auch die Filtrationsoberfläche des inneren und des äußeren Filtermediums 56, 62 bei einem Druckgefäß 12 mit vorgegebener Größe vergrößert werden. Dies ermöglicht, dass mehr teilchenförmiges Material innerhalb des Abscheidevolumens 36 abgeschieden wird und auf diese Weise mehr Trübe behandelt wird, als dies sonst mit einem Filter 10 von ähnlicher Größe möglich ist, bei welchem eine im Querschnitt kreisrunde Filteranordnung 30 verwendet wird. Diese Filteranordnung kann auch andere gewünschte Querschnittsformen oder Größen annehmen als diejenigen, die hier dargestellt sind.
  • 6B ist eine schematische Schnittdarstellung eines alternativen Filterapparates 10, bei welchem Anordnungen von mehreren Filtern oder Filterzellen 30 verwendet werden. Wie in 6B veranschaulicht ist, sind mehrere separate Filterzellen 30 innerhalb des Gefäßes 12 konzentrisch zueinander angeordnet. Jede Filterzelle 30 enthält eine äußere Wand 43, welche vorzugsweise die Zelle 30 umgibt und die Zellen 30 voneinander trennt. Bei einigen Anordnungen kann die äußere Wand 43 perforiert sein, um zu ermöglichen, dass das Filtrat hindurch tritt, wie dies weiter unten beschrieben wird. Vorzugsweise ähnelt jede Filteranordnung 30 im Wesentlichen den Filteranordnungen 30, welche weiter oben in Bezug auf 1–5 beschrieben worden sind. Daher enthält jede Filteranordnung 30 der 6B einen inneren Filter 32 und einen äußeren Filter 34. Zwischen jedem inneren und äußeren Filter 32, 34 ist ein Teilchenabscheidevolumen 36 festgelegt. In einer ähnlichen Art und Weise wie bei den weiter oben beschriebenen Ausführungsformen ist zwischen dem inneren Filter 32 und der Außenwand 43 der Filterzelle 30 ein Innenraum 42 festgelegt. In ähnlicher Weise ist zwischen dem äußeren Filter 34 und der Außenwand 43 der Filterzelle 30 ein Außenraum 44 festgelegt.
  • Der innere und der äußere Filter 32, 34 können im Wesentlichen so aufgebaut sein, wie das weiter oben in Bezug auf 2 beschrieben worden ist. Vorrangig enthält jeder derartige Filter eine perforierte Tragwand und ein geeignetes Filtermedium, wie dies weiter oben beschrieben worden ist. Bei einer derartigen Anordnung umfasst der Innenraum 42 einen Austrittsraum, welcher mit einer Austrittsöffnung des Gefäßes 12 in Verbindung steht, wie weiter oben beschrieben worden ist. Als Alternative kann einer der Filter 32, 34 oder beide zusätzlich eine mechanisches Quetschanordnung enthalten, in welcher ein flexibler Balg – oder Membran – vorzugsweise auf der Seite des Filtermediums gegenüber dem Abscheidevolumen 36 angeordnet ist. Ein Beispiel einer mechanischen Quetschanordnung ist weiter unten in Bezug auf 7–11 beschrieben. Der flexible Balg ist so angeordnet, dass am Ende des Filtrationszyklus eine Quetschkraft auf den Teilchenkuchen ausgeübt wird, um den Kuchen weiter zu trocknen. Bei der Anordnung der 6B–6D ist der innere Filter 32 in der Form dargestellt, dass er eine mechanische Quetschanordnung enthält. Bei einer derartigen Konfiguration umfasst der Innenraum 42 einen Hohlraum für ein Hydraulikmedium, und ein (nicht dargestellter) Austrittsraum ist zwischen der Membran und dem Filtermedium festgelegt, wie dies weiter unten in Bezug auf 8 beschrieben wird. Das Hydraulikmedium im Innern des Hohlraumes kann dann unter Druck gesetzt werden, so dass sich der flexible Balg ausdehnt und eine Ausquetschkraft auf den Teilchenkuchen ausgeübt wird.
  • Beim Betrieb funktioniert der Filterapparat 10 der 6B auf eine ähnliche Art und Weise wie bei den weiter oben beschriebenen Ausführungsformen. Die Trübe wird in das Teilchenabscheidevolumen 36 einer jeden Filterzelle 30 eingeleitet, der Druck wird erhöht, und die flüssige Komponente der Trübe bewegt sich durch die Filter 32, 34, während die Feststoffteilchen innerhalb der Abscheidevolumina 36 zurück gehalten werden. Die flüssige Komponente der Trübe wird durch die inneren und äußeren Filter 32, 34 und in die Innen- und Außenräume 42 bzw. 44 gedrückt, wobei angenommen wird, dass keine mechanische Quetschanordnung vorhanden ist. Die Innen- und Außenräume 42, 44 befinden sich mit einer oder mehreren (nicht dargestellten) Austrittsöffnungen des Filterapparates 10 strömungsmäßig in Verbindung. Die Austrittsöffnungen können in der Form einer Fortleitungsanordnung 46 (1–6) ausgeführt sein, welche den Innenraum 42 mit dem Außenraum 44 beispielsweise auf eine Art und Weise verbinden, welche derjenigen der weiter oben beschriebenen Ausführungsformen ähnelt. Weitere geeignete Anordnungen für die Zuführung der Trübe zu den Teilchenabscheidevolumina 36 und das Abführen der gefilterten Flüssigkeitskomponente aus dem Gefäß 12 können ebenfalls verwendet werden.
  • Das Vorhandensein von Mehrfachflteranordnungen 30 erhöht die Gesamtgröße des Teilchenabscheidevolumens 36 des Filterapparates 10, während ein gewünschter Abstand zwischen dem inneren und den äußeren Filter 32, 34 beibehalten wird, und folglich wird dadurch die Menge der Trübe erhöht, welche während eines einzigen Filtrationszyklus verarbeitet werden kann. Wie einem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt ist, kann die Anzahl der eingesetzten Filteranordnungen verändert werden, um sie einer speziellen Anwendung anzupassen.
  • 6C ist eine schematische Schnittdarstellung von noch einer weiteren Filteranordnung. Die Filteranordnung von 6C enthält eine gewisse Anzahl von linearen Filterzellen 30, welche sich im Allgemeinen von der Mitte des Filterapparates 10 aus in radialer Richtung erstrecken. Wie bei der Filteranordnung 10 der 6B enthält jede Filterzelle 30 eine Außenwand 43, welche die Filterzelle 30 umschließt und die Zellen 30 voneinander trennt. Da zumindest ein Teil der Zellen 30 sich nicht miteinander in Kontakt befindet, kann die Außenwand 43 perforiert sein, um zu ermöglichen, dass das Filtrat durch die Außenwand 43 hindurch und in den Raum zwischen den Zellen 30 tritt. Falls in eine einzelne Zelle 30 eine mechanische Quetschanordnung eingebaut wird, dann ist natürlich die an die Membran oder an den Balg angrenzende Außenwand nicht perforiert, so dass ein Hydraulik-Hohlraum zur Aufnahme des Hydraulikmediums festgelegt wird. Weiterhin enthält jede Filterzelle 30 einen ersten Filter 32 und einen zweiten Filter 34, welche zusammen wirken, um zwischen sich ein Teilchenabscheidevolumen 36 festzulegen. Folglich funktionieren der erste und der zweite Filter 32, 34 wie der innere und der äußere Filter in den weiter oben beschriebenen Ausführungsformen.
  • Beim Betrieb wird die Trübe in die Filteranordnung 30 eingeleitet. Die flüssige Komponente der Trübe wird durch den ersten Filter 32 und den zweiten Filter 34 jeder Filterzelle 30 und in den Innen- und den Außenraum 44 gepresst. Wie in den vorhergehenden Ausführungsformen wird die feste Komponente der Trübe im Innern des Teilchenabscheidevolumens 36 zurück gehalten. Ähnlich zur Ausführungsform der 6B werden durch diese Anordnung das Teilchenabscheidevolumen 36 innerhalb des Filterapparates 10 und folglich das Volumen der Trübe, welche in einem einzelnen Filtrationszyklus verarbeitet werden kann, vergrößert.
  • 6D ist eine schematische Schnittdarstellung noch einer weiteren Anordnung des Filterapparates 10. Der Filter 10 der 6D enthält eine gewisse Anzahl von einzelnen linearen Filterzellen 30, wobei jede von diesen einen ersten Filter 32 und einen zweiten Filter 34 aufweist. Der erste und der zweite Filter 32, 34 legen ein Teilchenabscheidevolumen 36 innerhalb jeder einzelnen Filterzelle 30 fest. Wiederum funktionieren der erste und der zweite Filter 32, 34 der Filteranordnung 30 der 6D auf eine ähnliche Art und Weise wie der innere und der äußere Filter der weiter oben in Bezug auf 1–5 beschriebenen Ausführungsformen. Falls dies gewünscht wird, kann eine mechanische Quetschanordnung in die Filterzellen 30 der 6D eingefügt werden.
  • Wie in 6D dargestellt ist, sind mehrere Längen der Filterzellen 30 verfügbar, um den verfügbaren Raum innerhalb des Gefäßes 12 im Wesentlichen zu füllen. Als Alternative können die Filter 35 eine einzige Länge aufweisen (z. B. eine ähnliche Länge wie die kürzesten dargestellten Filterzellen 30) und ganz einfach so angeordnet werden, dass der Raum innerhalb des Gefäßes 12 am effektivsten ausgenutzt wird. Bei einer weiteren Anordnung können die einzelnen Filterzellen 30 untereinander verbunden sein, so dass sie ein einziges Teilchenabscheidevolumen 36 bilden. Beispielsweise kann jede Filterzelle 30 mit dem sich angrenzend befindlichen Filter 35 verbunden werden, wodurch die Teilchenabscheidevolumina 36 verbunden werden, die durch jeden der Filter 35 festgelegt sind.
  • Wie bei den Ausführungsformen der 6A–6C wird die Trübe in das innerhalb einer jeden der Filterzellen 30 der 6D befindliche Teilchenabscheidevolumen 36 eingeleitet. Die flüssige Komponente der Trübe wird durch den ersten und durch den zweiten Filter 32, 34 und in die Innen- und die Außenräume 42 bzw. 44 gepresst. Aus den Innen- und Außenräumen 42, 44 wird die flüssige Komponente auf geeignete Art und Weise aus dem Gefäß 12 abgeleitet, wie dies beispielsweise weiter oben beschrieben ist.
  • Wie leicht durch einen Fachmann auf diesem Gebiet festgestellt werden wird, sind die weiter oben in Bezug auf 6A–6D beschriebenen Filteranordnungen 30 lediglich als Beispiel dienende Anordnungen. Folglich können an der Filteranordnung 30 Abänderungen gegenüber denen, die dargestellt sind, vorgenommen werden, damit sie einer speziellen Anwendung genügt.
  • Zusätzlich können verschiedene geeignete Verfahren zur Einleitung der Trübe in das Teilchenabscheidevolumen 36 zum Einsatz gelangen, zu denen diejenigen gehören, die weiter oben in Bezug auf die 1–5 beschrieben worden sind, ohne auf diese beschränkt zu sein. Außerdem können bei jeder der dargestellten Filterapparaturen 30 weitere Merkmale zur Anwendung gelangen, welche in Bezug auf die 1–5 beschrieben worden sind, sowie die weiter unten beschriebenen automatischen Merkmale, wie dies durch einen Fachmann auf diesem Gebiet festgestellt werden kann. Vorteilhafterweise kann jede der in den 6A–6D dargestellten Ausführungsformen einen Abstreifer enthalten, um ein automatisches Entfernen des Teilchenkuchens aus dem Teilchenabscheidevolumen zu ermöglichen, wie dies leicht durch einen Fachmann auf diesem Gebiet festgelegt wird.
  • 7 veranschaulicht eine automatische Ausführungsform eines Filterapparates 100. Dieser automatische Filterapparat 100 ist auf eine Art und Weise aufgebaut, die den Ausführungsformen ähnelt, welche weiter oben in Bezug auf 1–5 beschrieben worden sind, und wirkt hinsichtlich der Filtration des teilchenförmigen Materials aus der Trübe auf ähnliche Weise. Der Filter 100 enthält vorteilhafterweise jedoch Merkmale, welche ermöglichen, dass beim Filterapparat 100 automatisch zumindest ein wesentlicher Teil des Teilchenkuchens ausgetragen wird und das Filtermedium auf die weitere Verwendung vorbereitet wird. Folglich ist der automatische Filterapparat 100 effektiver und erfordert im Vergleich mit vorher beschriebenen Ausführungsformen weniger Zeit für die Bedienperson hinsichtlich der Entnahme des Kuchens und der Reinigung, ist also im Betrieb kostengünstiger.
  • Der dargestellte Filter 100 enthält ein zylindrisch geformtes Gefäß 102, welches an seinem oberen Ende verschlossen und an seinem unteren Ende offen ist. Das untere Ende des Gefäßes 102 endet in einem Flansch 104, welcher sich in Richtung nach außen erstreckt, und zwar im Allgemeinen quer zur zylindrischen Wand des Gefäßes 102. Das Gefäß 102 legt einen umschlossenen Raum fest, welcher generell mit der Bezugszahl 106 bezeichnet ist. Wie in den Ausführungsformen weiter oben enthält das Gefäß 102 eine Eintrittsöffnung 108 und eine Austrittsöffnung 110, welche ermöglichen, dass die Flüssigkeit in den umschlossenen Raum 106 des Gefäßes 102 eintritt bzw. aus ihm austritt.
  • Eine Filteranordnung 112 ist innerhalb des umschlossenen Raumes 106 zwischen der Eintrittsöffnung 108 und der Austrittsöffnung 110 angeordnet. Diese Filteranordnung 112 enthält einen inneren Filter 114, welcher von einem äußeren Filter 116 umgeben ist. In der dargestellten Ausführungsform haben sowohl der innere Filter 114 als auch der äußere Filter 116 generell eine zylindrische Gestalt. Es können jedoch weitere geeignete Formen verwendet werden. Ein Innenraum 118 ist innerhalb des inneren Filters 114 festgelegt, und ein Außenraum 120 ist zwischen dem äußeren Filter 116 und der Innenfläche des Gefäßes 102 festgelegt. Der innere Filter 114 und der äußere Filter 116 legen zwischen sich ein ringförmiges Abscheidevolumen 122 fest.
  • Eine endständige Abdeckung 124 ist am oberen Ende des inneren Filters 114 befestigt, um das obere Ende des Innenraumes 118 abzusperren. Ähnlich den obigen Ausführungsformen ist eine Fortleitungsanordnung 126 am unteren Ende des inneren Filters 114 angebracht. Eine gewisse Anzahl von Kanälen 128 verbindet den Innenraum 118 und den Außenraum 120, um zu ermöglichen, dass ein strömungsfähiges Medium vom Innenraum 118 zum Außenraum 120 strömt. Eine endständige Abdeckung oder Bodenbereich 130 der Fortleitungsanordnung 126 schließt das untere Ende des Abscheidevolumens 122 ab. Je nach Wunsch kann die endständige Abdeckung 130 ein von der Fortleitungsanordnung 126 getrenntes Teil sein. Ein Unterteil 132 des inneren Filters ist mit dem unteren Ende der Fortleitungsanordnung 126 verbunden und sperrt das offene untere Ende des Gefäßes 102 ab. Das Unterteil 132 des inneren Filters enthält eine Dichtungsfläche 134, welche an der Innenfläche des Gefäßes 102 dicht anliegt, um dazwischen eine im Wesentlichen flüssigkeitsdichte Abdichtung zu schaffen. Je nach Wunsch kann ein Dichtungsteil wie beispielsweise ein O-Ring verwendet werden, um eine Abdichtung zwischen dem Unterteil 132 des inneren Filters und dem Gefäß 102 zu schaffen. Weitere geeignete Anordnungen zur Verhinderung des Eintretens oder des Austretens eines strömungsfähigen Mediums in den oder aus dem umschlossenen Raum 106, ausgenommen durch die Eintrittsöffnung 108 oder die Austrittsöffnung 110, können alternativ verwendet werden.
  • Vorzugsweise enthält der äußere Filter 116 einen Flansch 136, welcher an seinem oberen Ende angebracht ist. Ein oberes Ende des Flansches 136 erstreckt sich generell quer zum äußeren Filter 116 und liegt dicht an der Innenfläche des Gefäßes 102 an einer Stelle unter der Eintrittsöffnung 108 an. Der Flansch 136 schließt das obere Ende des Außenraumes 120 ab und soll eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen dem äußeren Filter 116 und der Innenfläche des Gefäßes 102 schafften. Als Alternative kann ein Dichtungselement zwischen dem Flansch 136 und dem Gefäß 102 angeordnet werden, damit sich eine Abdichtung zwischen dem äußeren Filter 116 und dem Gefäß 102 ergibt.
  • Ähnlich wie bei den weiter oben beschriebenen Ausführungsformen wird eine Trübe durch die Eintrittsöffnung 108 in den umschlossenen Raum 106 des Gefäßes 102 eingeleitet. Durch die endständige Abdeckung 124 bzw. den Flansch 136 wird verhindert, dass die Trübe entweder in den Innenraum 118 oder in den Außenraum 120 tritt, so dass sie folglich in einen Durchgang 138 hinein strömt, welcher zwischen der endständigen Abdeckung 124 und dem Flansch 136 festgelegt ist. Die Trübe gelangt durch den Durchgang 138 hindurch in das Abscheidevolumen 122. Sobald das Abscheidevolumen 122 im Wesentlichen gefüllt ist, wird der Förderdruck der Trübe allmählich erhöht, wie dies weiter oben unter der Bezugnahme auf die Ausführungsform der 1–5 beschrieben worden ist. Als Reaktion auf diesen erhöhten Druck wird die flüssige Komponente der Trübe durch den inneren und durch den äußeren Filter 114, 116 gepresst, während die feste teilchenförmige Komponente innerhalb des Abscheidevolumens 122 zurück gehalten wird. Die Flüssigkeit, die durch den inneren Filter 114 tritt, gelangt in den Innenraum 118 und strömt durch die Durchgänge 128 der Fortleitungsanordnung 126 und in den Außenraum 120. Die sich durch den äußeren Filter 116 bewegende Flüssigkeit gelangt direkt in den Außenraum 120. Die Flüssigkeit im Außenraum 120 verlässt danach den Filter 100 durch die Austrittsöffnung 110. Zweckmäßigerweise setzt sich der Filtrationszyklus fort, bis das Abscheidevolumen 122 im Wesentlichen mit festem teilchenförmigen Material oder Kuchen gefüllt ist.
  • Mit weiterem Bezug auf 8 und 9 enthält der Filter 100 eine mechanische Quetschanordnung 140, um einen Quetschdruckes auf den Teilchenkuchen auszuüben, so dass am Ende des Filtrationszyklus weitere Flüssigkeit aus dem Abscheidevolumen 122 entfernen wird. Bei der dargestellten Ausführungsform enthält diese mechanische Quetschanordnung 140 einen flexiblen Balg 141 und ein Stützelement 142, welche innerhalb des ringförmigen inneren Filters 114 angeordnet sind. Der Balg 141 und das Stützelement 142 legen zwischen sich eine Kammer 143 für ein strömungsfähiges Medium fest. Eine Quelle für den Quetschdruck 144 ist angeschlossen, um über einen geeigneten Strömungskanal 145 (7) strömungsmäßig eine Verbindung mit der Kammer 143 herzustellen. Die Druckquelle 144 ist so ausgelegt, dass sie eine unter Druck stehende Strömung des strömungsfähigen Mediums zur Kammer 143 bereit stellt, die bewirkt, dass sich der Balg 141 ausdehnt und folglich der Teilchenkuchen gequetscht wird. Die gegenseitige Lage der Quetschanordnung 140, also des Balgs 141 und des Stützelements 142, ist in 7 als Durchsichtsbild dargestellt.
  • Das Stützelement 142 hat im Wesentlichen eine zylindrische Gestalt und ist innerhalb des inneren Filters 114 generell konzentrisch angeordnet. Vorzugsweise erstreckt sich das Stützelement 142 im Wesentlichen über die gesamte Länge des inneren Filters 114. Das Stützelement 142 ist vorzugsweise aus einem geeigneten starren Material hergestellt, um den Drücken standzuhalten, die durch die Quetschanordnung 140 erzeugt werden. Beispielsweise kann das Stützelement 142 aus irgend einer geeigneten Stahlsorte, aus einer Legierung, aus Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff hergestellt sein. Es können auch andere Materialien oder Materialkombinationen verwendet werden.
  • Das Stützelement 142 enthält einen mit einer Nut versehenen Flansch 146, welcher sich generell quer zur zylindrischen Wand des Stützelements 142 erstreckt. Vorzugsweise ist der Flansch 146 unmittelbar am unteren Ende des inneren Filters 114 angebracht. Der Balg 141 ist in seiner Gestalt ebenfalls zylindrisch und umgibt das Stützelement 142. Das untere Endes des Balgs 141 wird durch den mit einer Nut versehenen Flansch 146 aufgenommen und kann an Ort und Stelle durch beliebige geeignete Mittel wie beispielsweise mechanische Befestigungselemente, Kleber oder dergleichen befestigt werden. Auch wenn dies nicht dargestellt ist, kann das obere Ende des Balgs 141 am Stützelement 142 auf eine ähnliche Art und Weise befestigt werden. Als Alternative können weitere geeignete Verfahren für die Befestigung des Balgs 141 am Stützelement 142 in Anwendung gebracht werden, oder es kann auf sonstige Art und Weise eine Kammer 143 zwischen ihnen geschaffen werden.
  • Eine Außenfläche des Balgs 141 enthält vorzugsweise eine gewisse Anzahl von erhöhten Bereichen oder Vorsprüngen 147. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Vorsprünge 147 im Wesentlichen zylindrisch in ihrer Gestalt und erstrecken sich in radialer Richtung von der Außenfläche des Balgs 141 nach außen. Die Vorsprünge 147 stellen einen Abstand zwischen dem inneren Filtermedium 115 und der zylindrischen Wand des Balgs 141 her.
  • Die Flüssigkeit, welche durch das innere Filtermedium 115 tritt, ist in der Lage, nach unten in den Raum, welcher zwischen den Vorsprüngen 147 festgelegt ist (durch Pfeile in 9 dargestellt), und in die Kanäle 128 der Fortleitungsanordnung zu strömen. Wenn eine mechanische Quetschanordnung 140 verwendet wird, dann wird der Innenraum 118 innerhalb des inneren Filters 114 in erster Linie durch den Raum zwischen den Vorsprüngen 147 festgelegt und ist im Wesentlichen eher ringförmig als zylindrisch wie in den Ausführungsformen der 1–6.
  • Mit weiterem Bezug auf 7 verläuft der Strömungskanal 145 für die Zuführung eines unter Druck stehenden strömungsfähigen Mediums zur Kammer 143 vorzugsweise durch den inneren Durchgang 180 der Schraube 142. Ein Fortleitungsrohr 148 legt einen Bereich des Zuführungskanals 145 zwischen dem inneren Durchgang 180 und der Kammer 143 (8) fest. Vorzugsweise ist die Kammer mit Ausnahme des Zuführungskanals 145 im Wesentlichen abgedichtet ist. Dies kann durch die mit einer Nut versehene Flanschanordnung, wie diese weiter oben beschrieben wurde, oder durch andere geeignete Konstruktionen oder Verfahren erfolgen.
  • Am Ende eines Filtrationszyklus wird vorzugsweise die Quetschdruckquelle 144 automatisch in Betrieb gesetzt wird, um ein unter Druck stehendes strömungsfähiges Medium der Kammer 143 zuzuführen. Infolge der starren Natur des Stützelements 142 dehnt sich der flexible Balg 141 vorteilhafterweise als Reaktion auf das unter Druck stehende strömungsmäßige Medium, welches in die Kammer 143 eingeleitet wird (wie als Durchsichtsbild in 8 dargestellt) aus. Der Balg 141 übt gegen den Widerstand des starren, äußeren Filters 116 einen Quetschdruck auf den Teilchenkuchen aus, wodurch das Ausmaß des Teilchenabscheidevolumens 122 verringert wird. Durch dieses mechanische Quetschen des Teilchenkuchens wird eine wesentliche Menge der Flüssigkeit entfernt, die andernfalls nach dem Vorgang der Verdrängungsfiltration innerhalb des Teilchenkuchens verblieben wäre. Beispielsweise kann mit einem Filterapparat 100, bei welchem eine mechanische Quetschanordnung 140 verwendet wird, typischerweise ein Teilchenkuchen mit einer Trockenheit von 50–70 % in einer solchen Dauer des Filtrationszyklus erhalten werden, welche gleich oder kürzer als die bei einem Vorgang der Verdrängungsfiltration ohne eine mechanischen Quetschstufe ist.
  • Vorzugsweise wird bei der mechanischen Quetschanordnung 140 ein relativ inkompressibles strömungsfähiges Medium wie beispielsweise ein Hydraulikmedium oder Wasser verwendet, und die Quetschdruckquelle 144 umfasst eine Verdrängungspumpe. Es können jedoch auch eine pneumatische Quetschanordnung oder andere geeignete Medien und/oder Druckquellen verwendet werden. Die Quetschdruckquelle 144 sollte imstande sein, einen Druck innerhalb der Kammer 143 zwischen annähernd 10 und 15.000 PSI (68.95 kPa und 103,42 MPa) zu erzeugen. Vorzugsweise sollte eine Quetschdruckquelle 144 in der Lage sein, im Innern der Kammer 143 einen Druck zwischen annähernd 25 und 10.000 PSI (172,4 kPa und 68,95 MPa) zu erzeugen, stärker vorzuziehen sind annähernd 300 PSI (206,84 MPa). Zusätzlich kann die mechanische Quetschanordnung 140 für die Verwendung mit jeder der hier enthaltenen Ausführungsformen von Filterapparaten ausgelegt sein.
  • Andere Techniken können zusammen mit der mechanischen Quetschanordnung 140 oder als Alternative zu ihr Anwendung finden. Beispielsweise kann während des Filtrationsvorganges Unterdruck angelegt werden, um weiterhin das Entfernen der Flüssigkeit aus dem Teilchenabscheidevolumen 122 zu unterstützen, was am Ende des Filtrationszyklus einen trockneren Teilchenkuchen C zur Folge hat. In ähnlicher Weise kann man Hitze auf das Teilchenabscheidevolumen 122 einwirken lassen, um die Verdampfung der darin befindlichen Flüssigkeit zu unterstützen und auf diese Weise die Trockenheit des Kuchens C zu erhöhen. Zusätzlich kann ein Spülsystem mit Luft (oder einem anderen gasförmigen Medium) vorgesehen werden, damit nach dem Filtrationszyklus Luft (oder Gas) in das Teilchenabscheidevolumen 122 eingeleitet wird, um weiterhin die Trocknung des Teilchenkuchens C zu unterstützen. Wie einem Fachmann auf diesem Gebiet einleuchten wird, kann jedes der weiter oben beschriebenen Trocknungsverfahren oder -systeme für den Kuchen allein oder in Verbindung mit einem anderen Anwendung finden, um einen gewünschten prozentualen Trocknungsgrad des Teilchenkuchens C zu erreichen.
  • Wie weiter oben erwähnt worden ist, ist der Filterapparat 100 mit Merkmalen ausgestattet, welche automatisch am Ende eines Filtrationszyklus die Reinigung und die Vorbereitung des Filterapparates 100 für die nachfolgende Nutzung ermöglichen. Vorzugsweise enthält der Filterapparat 100 eine Filterverschlussanordnung 150 oder einen Antrieb, welcher dergestalt in Betrieb gesetzt werden kann, dass sich der innere Filter 114 in Bezug auf den äußeren Filter 116 und das Gefäß 102 längs einer Längsachse A des Filters 100 bewegen, um zu ermöglichen, dass teilchenförmiges Material aus dem Abscheidevolumen 122 abgeführt wird. Bei der dargestellten Ausführungsform enthält die Filterverschlussanordnung 150 eine Gewindeschraube 152, welche mit dem inneren Filter 114 drehbar verbunden ist. Diese Schraube 152 erstreckt sich durch eine Öffnung 154 im geschlossenen Ende des Gefäßes 102 vom inneren Filter 114 in Richtung nach oben. Bei der dargestellten Ausführungsform wird die Öffnung 154 durch eine mit Innengewinde versehene Hülse 156 festgelegt. Das Außengewinde der Schraube 152 passt dergestalt zum Innengewinde der Hülse 156, dass die Drehung der Schraube 152 bewirkt, dass sie sich in axialer Richtung relativ zum Gefäß 102 bewegt und dadurch den inneren Filter 114 längs der Längsachse A bewegt. Vorzugsweise kann sich die Schraube 152 relativ zum inneren Filter 114 dergestalt drehen, dass die Drehung der Schraube 152 nur eine axiale Bewegung des inneren Filters 114 zur Folge hat, ohne dass eine Drehung des inneren Filters 114 bewirkt wird. Eine Antriebsvorrichtung oder Motor 158 ist vorzugsweise mit der Schraube 152 verbunden, so dass auf diese eine Drehbewegung auf selektive Weise ausgeübt wird.. Als Alternative können auch andere geeignete Antriebsanordnungen verwendet werden wie beispielsweise eine stabförmige Teleskopanordnung, wie sie weiter unten in Bezug beispielsweise auf 12 beschrieben wird.
  • Vorzugsweise enthält der Filter 100 auch einen oberen Abstreifer 160, welcher am inneren Filter 114 an einer Stelle nahe dem oberen Ende des Abscheidevolumens 122 angebracht ist. Vorzugsweise hat dieser obere Abstreifer 160 im Wesentlichen eine ringförmige Gestalt und enthält eine umfängliche Kante, welche sich zumindest in einem geringfügigen Abstand von der Innenfläche des äußeren Filters 116 befindet, um zu ermöglichen, dass die Trübe vom Durchgang 138 am oberen Abstreifer 160 vorbei in das Abscheidevolumen 122 gelangt. Vorzugsweise enthält die Filteranordnung 112 auch einen unteren Abstreifer 162, welcher mit dem unteren Ende des äußeren Filters 116 dergestalt verbunden ist, dass er sich am unteren Ende des Abscheidevolumens 122 befindet. Vorzugsweise hat der untere Abstreifer 162 auch eine ringförmige Gestalt und enthält eine gewisse Anzahl von Durchgängen 164, welche sich in axialer Richtung durch den Abstreifer 162 hindurch erstrecken. Die innere umfängliche Kante des unteren Abstreifers 162 kann dicht an der Außenfläche des inneren Filters 114 angeordnet sein oder sich mit dieser in Kontakt befinden. Folglich kann das teilchenförmige Material oder Kuchen im Abscheidevolumen 122 durch die Durchgänge 164 im unteren Abstreifer 162 abgeführt werden. Als Alternative kann der obere Abstreifer 160 einen oder mehrere Durchgänge ähnlich den Durchgängen 164 des unteren Abstreifers 162 enthalten, um zu ermöglichen, dass die Trübe in das Abscheidevolumen 122 tritt, und die äußere umfängliche Kante kann dicht am äußeren Filter 116 angeordnet sein oder diesen berühren.
  • Vorteilhafterweise enthält der Filter 100 auch eine Waschanordnung zum Besprühen des Filters, um ein strömungsfähiges Medium wie beispielsweise Wasser oder einen anderen Typ eines Reinigungsmittels auf die Oberfläche des inneren und des äußeren Filters 114, 116 zu sprühen. Diese Sprühwaschanordnung enthält eine obere Sprühanordnung 166 und eine untere Sprühanordnung 168. Die obere Sprühanordnung 166 enthält eine oder mehrere Sprühdüsen 170, welche am Umfang der endständigen Abdeckung 124 in einem gewissen Abstand voneinander angebracht sind. Folglich sind die oberen Düsen 170 zwecks Bewegung mit dem inneren Filter 114 befestigt. Jede der oberen Düsen 170 enthält eine Austrittsöffnung 172, welche so angeordnet ist, dass eine Flüssigkeit in radialer Richtung zum äußeren Filter 116 gesprüht wird. Die oberen Sprühdüsen 170 sind durch einen oberen Versorgungskanal 174 untereinander verbunden, welcher zumindest teilweise durch ein Rohr 176 festgelegt ist.
  • In ähnlicher Weise enthält die untere Sprühanordnung 168 eine oder mehrere untere Sprühdüsen 178, welche mit über den Umfang der Innenfläche des Gefäßes 102 angeordnet sind und mit dieser Innenfläche verbunden sind. Jede dieser unteren Düsen 178 enthält eine Austrittsöffnung 180, welche so angeordnet ist, dass eine Waschflüssigkeit in radialer Richtung direkt zum inneren Filter 114 gesprüht wird. Die Düsen 178 sind untereinander durch einen unteren Düsenversorgungskanal 182 verbunden, welcher zumindest teilweise durch ein Rohr 184 festgelegt wird. Vorteilhafterweise sind sowohl die oberen als auch die unteren Sprühdüsen 170, 178 dergestalt angeordnet, dass ihre jeweiligen Austrittsöffnungen 172, 180 abgedeckt sind, während die Trübe gefiltert wird. Durch dieses Merkmal wird verhindert, dass in der Trübe befindliches teilchenförmiges Material die Austrittsöffnungen 172, 180 verstopft oder diese auf andere Art und Weise Schaden erleiden. Wie dargestellt ist, werden die Austrittsöffnungen 172 der oberen Sprühdüsen 170 durch eine Innenfläche 183 – oder Abdeckfläche – des Flanschbereichs 136 des äußeren Filters 116 bedeckt. Auf ähnliche Weise werden die Austrittsöffnungen 180 der unteren Sprühdüsen 178 durch eine Außenfläche 185 – oder Abdeckfläche – des Unterteils 130 des inneren Filters 114 bedeckt. Als Alternative können weitere geeignete Anordnungen verwendet werden, um die Austrittsöffnungen 172, 180 zu bedecken oder auf eine andere Art und Weise zu schützen, während sich der Filter 100 in der geschlossenen Stellung und im Modus Filtration befindet.
  • Sowohl die obere Sprühanordnung 166 als auch die untere Sprühanordnung 168 sind an eine Druckquelle für Waschflüssigkeit 186 angeschlossen. Diese Druckquelle 186 liefert eine unter Druck stehende Flüssigkeit wie beispielsweise Wasser, eine Wasser/Waschmittel-Mischung, eine Säurewäsche oder ein anderes geeignetes Reinigungsmittel unter einem Druck, welcher ausreicht, das teilchenförmige Material vom inneren und äußeren Filter 114, 116 zu entfernen. Ein oberer Strömungskanal 188 verbindet die Druckquelle 186 mit dem oberen Düsenversorgungskanal 174. Vorzugsweise verläuft der obere Strömungskanal 188 durch einen inneren Durchgang 190 hindurch, welcher durch den Hohlraum im Innern der Schraube 152 festgelegt wird. Ein Fortleitungsrohr 192 legt einen Bereich des oberen Strömungskanals fest, welcher sich vom inneren Durchgang 190 zum oberen Düsenversorgungskanal 174 erstreckt. Vorzugsweise endet das Fortleitungsrohr 192 an einer der oberen Düsen 170, wo eine Öffnung 194 einen Bereich des oberen Strömungskanals 188 festlegt, der in den oberen Düsenversorgungskanal 174 mündet. Ein unterer Strömungskanal 196 verbindet die Druckquelle 186 mit der unteren Sprühanordnung 168. Eine Öffnung 198 verläuft durch das Gefäß 102 und eine der unteren Düsen 178, um den unteren Strömungskanal 196 mit dem unteren Düsenversorgungskanal 182 zu verbinden.
  • Vorzugsweise enthält der Filterapparat 100 ein Steuergerät 199, welches an eine oder mehrere Komponenten oder Systeme des Filters 100 angeschlossen ist, um mindestens einem Teil der Betriebsabfolge des Filters 100 auf selektive Weise zu steuern. Wie in 7 dargestellt, ist das Steuergerät 199 vorzugsweise an einen Motor 158 angeschlossen, um den Motor 158 auf selektive Weise zu betätigen, damit die Bewegung des inneren Filters 114 zwischen der offenen und geschlossenen Stellung gesteuert wird. Auch wenn das nicht dargestellt ist, kann das Steuergerät 199 auch an die Quetschdruckquelle 144 und die Waschflüssigkeitsdruckquelle 186 angeschlossen werden, um den Betrieb dieser Bestandteile zu steuern, wie dies weiter unten noch beschrieben wird. Das Steuergerät 199 kann jeden beliebigen Typ einer geeigneten Steuervorrichtung umfassen, welche einen speziellen Regler oder ein Steuergerät enthält, welches so ausgelegt ist, dass es beispielsweise das Softwareprogramm verarbeitet und möglichst einen Speicher umfasst. Als Alternative kann das Steuergerät 199 eine gewisse Anzahl von einzelnen Steuervorrichtungen umfassen, die an spezifische Bestandteile des Filters 100 angeschlossen sind. Das Steuergerät 199 kann auch eine gewisse Anzahl an geeigneten Sensoren wie beispielsweise Positions- oder Drucksensoren umfassen, um die Steuerung des Betriebs des Filters 100 zu unterstützen, wie diese durch einen Fachmann auf diesem Gebiet festgelegt werden kann.
  • Wie weiter oben beschrieben worden ist, ist am Ende eines Filtrationszyklus das Abscheidevolumen 122 im Wesentlichen mit teilchenförmigem Material gefüllt. Während des Filtrationszyklus befindet sich der Filter 100 im Wesentlichen in einer geschlossenen Position, wie dies in 7 dargestellt ist. Es soll nun Bezug auf 10 genommen werden. Sobald ein Filtrationszyklus abgeschlossen ist, bewirkt die Filterverschlussanordnung 150 das Öffnen des Filters 100 dergestalt, dass das innerhalb des Abscheidevolumens 122 befindliche teilchenförmige Material abgeführt werden kann. Insbesondere versetzt der Motor 158 die Schraube 152 in Rotation, was dazu führt, dass der innere Filter 114 relativ zum Gefäß 102 (und zum äußeren Filter 116) längs der Längsachse A des Filters 100 abgesenkt wird, wie dies durch den Pfeil OD der 10 veranschaulicht wird. Obwohl sich der Filter 100 im Wesentlichen symmetrisch um die Längsachse A befindet, können auch unsymmetrische Filterformen zum Einsatz kommen und weiterhin eine Längsachse A festlegen. Das bedeutet, dass die Längsachse A eine Linie darstellt, welche sich generell der Länge nach längs des Filterapparates erstreckt, und dass für eine spezifische Ausführungsform Symmetrie nicht erforderlich ist, um eine Längsachse A festzulegen.
  • Während der innere Filter 114 relativ zum äußeren Filter 116 abgesenkt wird, unterstützen der obere Abstreifer 160 und der untere Abstreifer 162 das Entfernen des Teilchenkuchens C aus dem Abscheidevolumen 122. Eine untere Fläche des oberen Abstreifers 160 kommt mit dem Teilchenkuchen C in Kontakt und drückt ihn nach unten durch die Durchgänge 164 des unteren Abstreifers hindurch. Der Teilchenkuchen gelangt dann mit Unterstützung durch die Schwerkraft durch das offene untere Ende des Gefäßes 102 aus dem Filters 100 heraus. Vorteilhafterweise unterstützt eine äußere umfängliche Kante des oberen Abstreifers 160 das Entfernen des Teilchenkuchens C auf oder unmittelbar an der Innenfläche des äußeren Filters 116. In ähnlicher Weise unterstützt eine innere umfängliche Fläche des unteren Abstreifers 162 das Entfernen des Teilchenkuchens C auf oder unmittelbar an der Außenfläche des inneren Filters 114. Auf diese Art und Weise kann ein wesentlicher Teil des Teilchenkuchens C automatisch aus dem Abscheidevolumen 122 entfernt werden.
  • Sobald der Teilchenkuchen C im Wesentlichen aus dem Abscheidevolumen 122 ausgetragen worden ist, ändert der Motor 158 die Drehrichtung, um die Schraube 152 in die entgegengesetzte Richtung zu drehen, wodurch der innere Filter 114 nach oben bewegt wird, so dass er in eine Stellung innerhalb des Gefäßes 102 zurück kehrt. Vorzugsweise wird der innere Filter 114 im Wesentlichen in seine geschlossenen Stellung zurück gebracht wird, wie dies in 7 dargestellt ist. Vorzugsweise wird der innere Filter 114 nach oben zumindest in eine Position bewegt, in welcher die Austrittsöffnungen 172 der oberen Düsen 170 im Wesentlichen sich in einer Linie mit dem obersten Bereich des äußeren Filters 116 befinden.
  • Es soll nun Bezug auf 11 genommen werden. Vorzugsweise beginnt der Filterwaschmodus des Filters 100, nachdem der Teilchenkuchen C durch den vorhergehenden Prozess ausgetragen worden ist. Vorzugsweise wird dabei ein Auffangbecken 200 in eine Position unter dem Filter 100 gebracht wird. Das Auffangbecken 200 ist vorzugsweise so bemessen und so gestaltet, dass es mit dem Flansch 104 des Gefäßes 102 um seinen gesamten Umfang herum in Kontakt kommt. Bei einer alternativen Ausführungsform kann das Auffangbecken 200 in einer festgelegten Position unter dem Filter 100 verbleiben oder kann mit dem Gefäß 102 eine Einheit bilden. Bei einer derartigen Anordnung ist vorzugsweise ein Ventil 201 in der Bodenfläche des Auffangbeckens 200 vorhanden, um auf selektive Weise zu ermöglichen, dass der Teilchenkuchen C aus dem Becken 200 genommen wird, und in einem anderen Arbeitsmodus Waschflüssigkeit zurück behalten wird, so dass sie zur Austrittsöffnung 202 gelangt.
  • Die Waschflüssigkeitsduckquelle 186 wird in Betrieb gesetzt, um eine unter Druck stehende Waschflüssigkeit den oberen und unteren Sprühanordnungen 166, 168 über die oberen und unteren Strömungskanäle 188 bzw. 196 zuzuführen. Unter Druck stehendes Wasser wird von den oberen Düsen 170 der oberen Sprühanordnung 166 in Richtung der Innenfläche des äußeren Filters 116 abgegeben. Vorzugsweise sind die oberen Düsen 170 und die Düsenaustrittsöffnungen 172 dergestalt angeordnet, dass die Waschflüssigkeit im Wesentlichen mit dem gesamten Umfang des äußeren Filters 116 in Berührung kommt. Auf ähnliche Weise wird die Waschflüssigkeit von den Austrittsöffnungen 180 der unteren Sprühdüsen 178 in Richtung der Außenfläche des inneren Filters 114 gesprüht. Vorzugsweise wird im Wesentlichen der gesamte Umfang des inneren Filters 114 mit der Waschflüssigkeit in Kontakt gebracht, welche von den unteren Düsen 178 abgegeben wird. Vorzugsweise führt die Waschflüssigkeitsdruckquelle 186 die Waschflüssigkeit unter einem Druck zu, welcher im Wesentlichen ausreichend ist, um das teilchenförmige Material von den Filtern 114, 116 zu entfernen. Die Druckquelle 186 liefert eine Waschflüssigkeit unter einem Druck von annähernd 5 PSI bis 10.000 PSI (34,5 kPa bis 68,95 MPa). Vorzugsweise stellt die Druckquelle 186 die Waschflüssigkeit unter einem Druck von annähernd 10 PSI bis 5.000 PSI (68,95 kPa bis 34,5 MPa bereit, und noch stärker vorzuziehen sind annähernd 1.200 PSI (8,27 MPa).
  • Sobald die Druckquelle 186 in Betrieb gesetzt worden ist und die Waschflüssigkeit von den oberen und unteren Sprühanordnungen 166, 168 versprüht worden ist, bewirkt die Filterverschlussanordnung 150 das Absenken des inneren Filters 114, wie dies durch den Pfeil OW in 11 dargestellt ist. Während sich der innere Filter 114 nach unten bewegt, entfernt die von der oberen Sprühanordnung 166 versprühte Waschflüssigkeit vorteilhafterweise im Wesentlichen jegliches teilchenförmige Material, das auf dem äußeren Filter 116 zurückgeblieben ist. Die Waschflüssigkeit und das teilchenförmige Material bewegen sich dann durch den Spalt zwischen dem oberen Abstreifer 160 und dem äußeren Filter 116 nach unten. Als Alternative kann der obere Abstreifer 160 oberhalb der Sprühdüsen 170 angeordnet sein.
  • Die Waschflüssigkeit und das teilchenförmige Material bewegen sich weiter nach unten durch die Durchgänge 164 des unteren Abstreifers 162 hindurch und in das Auffangbecken 200. Ebenso wäscht die von der unteren Sprühanordnung 168 versprühte Waschflüssigkeit im Wesentlichen jegliches verbliebene teilchenförmige Material vom inneren Filter 114 ab, und die Waschflüssigkeit und das teilchenförmige Material bewegen sich nach unten in das Auffangbecken 200. Die Waschflüssigkeit und das teilchenförmige Material werden dem Auffangbecken durch eine Austrittsöffnung 202 entnommen und über eine Rückführleitung 204 zurück in das System geführt. Sie werden dann zusammen mit ungefilterter Trübe mit Hilfe einer Druckquelle 205 für die Trübe durch die Zuführungsleitung 207 dem Filter 100 wieder zugeführt. Als Alternative kann die Waschflüssigkeit in eine Abwasserleitung 209 geleitet werden.
  • 12 veranschaulicht eine alternative Ausführungsform, welche ein Paar an Filtern 100 umfasst, die an einen gemeinsamen Zuführungskanal angeschlossen sind, welcher zumindest teilweise durch ein Rohr 210 festgelegt ist, welches auf selektive Weise die Trübe zu einem der Filter 100a, 100b oder zu beiden leitet. Die Zuführungsleitung 210 teilt sich in eine erste Abzweigung 212, welche die Trübe zum ersten Filter 110a leitet, und eine zweite Abzweigung 214, welche die Trübe dem zweiten Filter 100b zuführt. Ein erstes Ventil 216 und ein zweites Ventil 218 bewirken die Steuerung der Zuführung der Trübe zur ersten Abzweigung 212 bzw. zur zweiten Abzweigung 214. Auch wenn zwei Filter 100 dargestellt sind, kann jede beliebige geeignete Anzahl vorgesehen werden.
  • Die Filter 100a, 100b der 12 sind dergestalt angeordnet, dass der innere Filter 114 stationär bleibt und die Filterverschlussanordnung 150 bewirkt, dass das Gefäß 102 relativ zur inneren Filteranordnung 114 nach oben angehoben wird. Die Filterverschlussanordnung 150 der Filter 100a, 100b umfasst eine stabförmige Teleskopanordnung 220. Der Stab kann hydraulisch oder pneumatisch betrieben werden und wird aus einer ein strömungsfähiges Medium enthaltenden Quelle 222 durch die erste und zweite Zuführungsleitung 224 bzw. 226 mit einem strömungsfähigen Medium versorgt. Die einzelnen Filter 100a und 100b wirken vorzugsweise in einer Weise, die derjenigen der weiter vorn beschriebenen Ausführungsformen von Filtern ähnelt. Die Filter 100a, 100b arbeiten vorzugsweise automatisch, d. h. auf eine ähnlich Art wie diejenigen der Ausführungsform der 7–11, können aber als Alternative jede gewünschte Kombination der weiter oben beschriebenen Merkmale bezüglich des automatischen Betriebs aufweisen.
  • Es soll nun Bezug auf 13 genommen werden. Das Gefäß 102 und der innere Filter 114 sind auf selektive Weise durch eine Anordnung aus segmentiertem Flansch und Ringanordnung, wie sie auf dem Fachgebiet bekannt ist, aneinander befestigt und vorzugsweise abgedichtet. Insbesondere enthalten das Unterteil 132 des inneren Filters 132 der Filter 100a, 100b einen Flansch 228, welcher so bemessen und gestaltet ist, dass er an den Flansch 104 des Gefäßes 102 passt. Vorzugsweise enthält zumindest der Flansch 104 eine gewisse Anzahl von unterbrochenen Bereichen, welche in einem gewissen Abstand voneinander um seinen Umfang herum angeordnet sind. Eine Klemme 232 oder Klemmring bewirkt, dass ein Verschlussdruck auf die Flansche 104, 228 ausgeübt wird, so dass sie aneinander gedrückt werden. Vorzugsweise enthält der Klemmring 232 um seinen Umfang herum eine gewisse Anzahl an Segmenten, welche so bemessen und gestaltet sind, dass sie durch die unterbrochenen Bereiche des Flansches 104 passen. Wenn die Segmente des Klemmrings 232 mit den unterbrochenen Bereichen des Flansches 104 ausgerichtet sind, kann folglich das Gefäß 102 angehoben und vom inneren Filter 114 weg bewegt werden, um die Filteranordnung 100a, 100b zu öffnen. Vorzugsweise enthält der Flansch 104 und/oder der Klemmring 232 dergestalt eine Nockenfläche 234, dass die Drehung des Klemmringes 232 die Quetschkraft auf die Flansche 104, 228 erhöht. Vorzugsweise befindet sich ein Dichtungsteil 230 wie beispielsweise ein O-Ring zwischen den zwei zueinander passenden Oberflächen des Flansches 230 und des Flansches 104, damit zwischen ihnen eine Abdichtung geschaffen wird. In der dargestellten Ausführungsform wird das Dichtungsteil 230 innerhalb einer Rille gehalten, welche durch den Flansch 104 des Gefäßes 102 festgelegt ist. Als Alternative kann jedoch das Dichtungsteil 230 am Flansch 228 des Unterteils 132 des inneren Filters befestigt sein. Als Alternative können auch andere geeignete Dichtungsanordnungen verwendet werden.
  • 14 veranschaulicht eine alternative Filteranordnung, bei welcher ähnlich der Ausführungsform der 12 das Gefäß 102 und der äußere Filter 116 relativ zum inneren Filter 114 nach oben bewegt werden, um zu ermöglichen, dass das teilchenförmige Material aus dem Abscheidevolumen 122 entfernt wird. Bei der Anordnung der 14 sind die jeweiligen Gefäße 102 des Filterpaars 100a, 100b durch die Filtergefäßanhebeanordnung 150 untereinander verbunden. Diese Anhebeanordnung 150 enthält einen Hebelarm 240, an welchem das jeweilige Gefäß 102 der Filter 100a, 100b drehbar an entgegengesetzten Enden angebracht ist. Dieser Hebelarm 240 ist an einer vertikalen Stütze 242 annähernd in der Mitte des Hebelarms 240 dergestalt drehbar angebracht, dass die Drehung des Hebelarms 240 um die Achse M bewirkt wird, dass das Gefäß 102 eines der Filter 100a, 100b in Richtung nach oben bewegt wird, während das Gefäß 102 des anderen der Filter 100a, 100b sich in Richtung nach unten bewegt. Daher schließt die Drehung des Hebelarms 240 den einen Filter (100b in 12), während der andere Filter (100a in 12) geöffnet wird. Als Alternative kann die Anhebeanordnung 150 so angeordnet werden, dass die unabhängige Bewegung der Gefäße 102 ermöglich wird.
  • Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Filter 100a, 100b an eine Tragkonstruktion wie beispielsweise eine Plattform oder einen Tisch 244 montiert. Vorzugsweise enthält der horizontale Bereich des Tisches 244 einen oder mehrere Durchgänge 246, welche ermöglichen, dass der Teilchenkuchen aus den Filtern 100a, 100b genommen und in einen Behälter wie beispielsweise einen Behälter oder Wagen 248 gelangt, welcher unterhalb des Tisches 244 angeordnet ist. Wahlweise kann eine Schurre 250 den Teilchenkuchen in den Wagen 248 lenken.
  • Bei dieser Ausführungsform sind der Filter 100a im Filtrationsmodus und der Filter 100b im Reinigungsmodus dargestellt. Wenn der Filter 100a im Wesentlichen mit teilchenförmigem Material gefüllt ist, wird der Hebel 240 um die Achse M dergestalt gedreht, dass der Filter 100a geöffnet und der Filter 100b geschlossen wird. Das teilchenförmige Material kann dann aus dem Filter 100a genommen werden, während im Filter 100b die Filtration der Trübe abläuft. Falls das Filterpaar 100a, 100b an eine einzige Trübequelle angeschlossen ist, kann dieses Filterpaar dergestalt angeordnet werden, dass die Trübe kontinuierlich gefiltert werden kann.
  • 15 veranschaulicht eine Ausführungsform eines Filters 100, bei welchem eine alternative Anhebeanordnung 150 verwendet wird. Diese Anhebeanordnung 150 enthält einen Rahmen 252, welcher den Filter 100 umgibt. Vorzugsweise ist dieser Rahmen 252 im horizontalen Querschnitt quadratisch und enthält vier vertikale Stützsäulen 254 (von denen nur drei dargestellt sind), wobei an jeder Ecke eine Säule 254 angeordnet ist. Es soll nun weiterhin auf 16 Bezug genommen werden. Hier ist ein Antriebszahnrad 256 mit dem Gefäß 102 des Filters 100 verbunden und wird von einem Motor 258 angetrieben. Die auf dem Antriebszahnrad 256 ausgebildeten Zähne 260 greifen in die Zähne 262 der jeweiligen Säule 254 ein. Es soll nun weiterhin auf 17 Bezug genommen werden. Hier ist ein Laufrad 264 am Gefäß 102 an jeder der drei anderen Säulen 245 befestigt. Eine glatte Oberfläche 266 des Laufrades 264 rollt an einer glatten Oberfläche 268 der Säule 245 und dient der Beibehaltung der vertikalen Ausrichtung des Gefäßes 102. Auf diese Weise dreht der Motor 258 das Antriebszahnrad 256, um das Gefäß 102 (und den äußeren Filter) in axialer Richtung relativ zum inneren Filter 114 zu bewegen, wie dies durch den Pfeil der 13 dargestellt ist, damit der Filter zwischen einer offenen und geschlossenen Stellung bewegt wird. Als Alternative können mehr als ein Antriebszahnrad 256 vorhanden sein.
  • Sowohl das Gefäß als auch die Filteranordnung können andere Form und Gestalt annehmen. Zusätzlich können beliebige oder alle automatisierten Merkmale eingebaut sein, welche beim Filtrations- oder Reinigungsvorgang dienlich sind, in jede beliebige der hier offenbarten Ausführungsformen von Filtern oder in andere geeignete Varianten von Filterapparaten eingebaut sein. Außerdem kann die Abfolge des Betriebes der Filterapparate von der hier beschriebenen Reihenfolge abweichend gestaltet werden. Weitere Modifikationen, welche für einen Fachmann auf diesem Gebiet offensichtlich sind, können ebenfalls ausgeführt werden. Dementsprechend ist der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung lediglich durch die angefügten Ansprüche festgelegt.

Claims (16)

  1. Filterapparat (10), welcher umfasst: ein Druckgefäß (12), welches aufweist: ein erstes Ende, ein zweites Ende und einen aus einem Stück bestehenden ringförmigen Seitenwandbereich, der einen Innenraum aufweist, welcher eine innere Oberfläche festlegt, sowie eine Öffnung, um den Zugang zu diesem Innenraum zu ermöglichen; einen Verschluss (18), welcher so bemessen und so gestaltet ist, dass er die genannte Öffnung auf selektive Weise verschließt; mindestens eine Filteranordnung (30), welche eine erste Filterhalterung (52) und eine zweite Filterhalterung (58) umfasst, wobei die genannte erste Filterhalterung eine erste Oberfläche festlegt und einen ersten Austrittsraum (42) zumindest teilweise festlegt und die genannte zweite Filterhalterung eine zweite Oberfläche festlegt, welche auf die genannte erste Oberfläche gerichtet ist, wobei die genannte zweite Filterhalterung einen zweiten Austrittsraum (44) zumindest teilweise festlegt, wobei die genannte erste und zweite Filterhalterung dazwischen ein abdichtbares Abscheidevolumen (36) für teilchenförmiges Material festlegen, wobei die genannte erste Filterhalterung ein erstes Filtermedium (56) umfasst und die genannte zweite Filterhalterung ein zweites Filtermedium (62) umfasst und die genannte erste Filterhalterung und das genannte erste Filtermedium relativ zur genannten zweiten Filterhalterung und zum genannten zweiten Filtermedium in axialer Richtung beweglich sind; eine Eintrittsöffnung (24), welche mit dem genannten Abscheidevolumen für teilchenförmiges Material in Verbindung steht; eine Austrittsöffnung (26), welche mit dem genannten ersten Austrittsraum und dem genannten zweiten Austrittsraum in Verbindung steht; wobei der genannte Filterapparat dadurch gekennzeichnet ist, dass sich das erste Filtermedium im Wesentlichen parallel zum zweiten Filtermedium befindet, wobei die genannte erste Filterhalterung und das genannte erste Filtermedium aus dem genannten Filterapparat getrennt von der genannten zweiten Filterhalterung und dem genannten zweiten Filtermedium herausnehmbar sind.
  2. Filterapparat nach Anspruch 1, welcher außerdem eine Abstreifvorrichtung (57) umfasst, welche in axialer Richtung innerhalb des Abscheidevolumens für teilchenförmiges Material beweglich ist, um den Kuchen aus teilchenförmigem Material aus dem genannten Abscheidevolumen für teilchenförmiges Material zu entfernen.
  3. Filterapparat nach Anspruch 2, bei welchem die genannte Abstreifvorrichtung generell der Gestalt des Querschnitts des genannten Abscheidevolumens für teilchenförmiges Material angepasst ist.
  4. Filterapparat nach Anspruch 1, bei welchem die genannte erste Filterhalterung und die genannte zweite Filterhalterung eine komplementär gewellte Gestalt haben.
  5. Filterapparat nach Anspruch 1, bei welchem die genannte mindestens eine Filteranordnung mehrere Filteranordnungen aufweist.
  6. Filterapparat nach Anspruch 1, welcher außerdem mindestens eine Sprühanordnung für Flüssigkeiten (166) umfasst, welche von einer der genannten ersten Filterhalterung und genannten zweiten Filterhalterung getragen wird und eine Sprühdüse (170) zum Versprühen einer reinigenden Flüssigkeit in Richtung auf die jeweils andere der genannten ersten Filterhalterung und der genannten zweiten Filterhalterung enthält.
  7. Filterapparat nach Anspruch 1, welcher außerdem eine erste Abstreifvorrichtung (160), die von der genannten ersten Filterhalterung getragen wird, und eine zweite Abstreifvorrichtung (162), die von der genannten zweiten Filterhalterung getragen wird, umfasst, wobei die genannte erste und zweite Abstreifvorrichtung an gegenüberliegenden Enden des genannten Abscheidevolumens für teilchenförmiges Material angeordnet sind und eine der genannten ersten und zweiten Abstreifvorrichtungen eine gewisse Anzahl von Durchgängen (1264) aufweist, welche ermöglichen, dass das teilchenförmige Material hindurch tritt.
  8. Verfahren zur Abscheidung von teilchenförmigem Material aus einer Trübe, welches umfasst: Bereitstellen eines Filterapparates (10), welcher einen ersten Filter (32) und einen zweiten Filter (34) umfasst, die generell in ihrer Gestalt ringförmig sind, wobei eine erste Oberfläche des genannten ersten Filters im Wesentlichen parallel zu einer zweiten Oberfläche des genannten zweiten Filters liegt und zu dieser gerichtet ist, wobei der genannte erste und zweite Filter zwischen sich ein abgedichtetes Abscheidevolumen (36) für teilchenförmiges Material festlegen; Lenken der Strömung der Trübe in das genannte Abscheidevolumen für teilchenförmiges Material unter ausreichendem Druck, um das strömungsfähige Medium durch den genannten ersten und zweiten Filter und durch jedwedes teilchenförmige Material, welches eine Filterfläche des genannten ersten und zweiten Filters verstopft, zu pressen und zu bewirken, dass das genannte Abscheidevolumen für teilchenförmiges Material im Wesentlichen mit teilchenförmigem Material gefüllt wird; Bewegen des genannten ersten Filters, welches ein erstes Filtermedium (56) enthält, in axialer Richtung dergestalt relativ zum genannten zweiten Filter, welches ein zweites Filtermedium (62) enthält, dass der genannte erste Filter aus dem genannten Filterapparat vollständig herausgenommen wird; und Entfernen des genannten teilchenförmigen Materials aus dem genannten Filterapparat.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, welches ferner das Bewegen einer Abstreifvorrichtung (57) von einem Ende des genannten Abscheidevolumens für teilchenförmiges Material in Richtung auf ein zweites Ende des genannten Abscheidevolumens für teilchenförmiges Material umfasst, um das genannte Entfernen des genannten teilchenförmigen Materials zu vollziehen.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, welches ferner das Benutzen der genannten Abstreifvorrichtung umfasst, um das genannte teilchenförmige Material im Wesentlichen vollständig aus dem genannten Abscheidevolumen für teilchenförmiges Material heraus zu nehmen.
  11. Verfahren nach Anspruch 8, welches außerdem das Richten eines Sprühs einer reinigenden Flüssigkeit in Richtung auf mindestens einen der genannten ersten und zweiten Filter umfasst.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, welches außerdem das Bewegen einer Sprühanordnung (166), welche den genannten Sprüh an reinigender Flüssigkeit richtet, zusammen mit der Bewegung des genannten ersten Filters umfasst.
  13. Verfahren nach Anspruch 8, welches außerdem die Benutzung eines Antriebmechanismus (256) umfasst, um den genannten ersten Filter zu bewegen.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, welches außerdem das Ingangsetzen des genannten Antriebsmechanismus mit einer Steuervorrichtung (199) umfasst.
  15. Verfahren nach Anspruch 8, welches außerdem das Anlegen eines Unterdrucks an das Abscheidevolumen für teilchenförmiges Material umfasst.
  16. Verfahren nach Anspruch 8, welches außerdem das Anlegen einer Wärmequelle an das Abscheidevolumen für teilchenförmiges Material umfasst.
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