DE205814C - - Google Patents

Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- Λ* 205814 -KLASSE 12 d. GRUPPE

WILLIAM HENRY DQPP in BUFFALO, V. St. A.

Filterelementen.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 17. Oktober 1906 ab.

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf

Druckfilter bekannter Art, welche zwischen ihren Rein- und Rohflüssigkeitskammern hindurch bewegte Filterelemente aufweisen, die nach beendeter Filtrierarbeit gereinigt werden.

Die Erfindung besteht darin, daß die benutzte Oberfläche des Filterelementes in einen offenen Raum gedreht und hier unter Rückspülung und Ozonisierung gleichzeitig mit Flüssigkeit

ίο bespritzt und von Bürsten gereinigt wird. Die Anordnung ist hierbei so getroffen, daß neben dem äußeren Teil des Filterelementes einerseits eine ringsektorartige Sterilisierungskammer und andererseits Bürsten und Spritzrohre oder andere Vorrichtungen zum Reinigen vorgesehen sind.

Vor bekannten Druckfiltern mit abwechselnd wirkenden und dann der Reinigung unterliegenden Filterflächen zeichnet sich die vorliegende Vorrichtung dadurch aus, daß nur eine sehr geringe, und zwar nur diejenige Menge von Filterwasser zum Reinigen benötigt wird, welche in den Filterelementen nach Verlassen der Filterkammer verbleibt. Diese Wassermenge wird gemäß der Erfindung nach dem Rückflußprinzip von dem Sterilisierungs- oder Ozonisierungsmittel verdrängt, welches sich in dem Filtermaterial festsetzt, um während des Filtrierprozesses an das schon filtrierte Wasser zwecks Sterilisierung abgegeben zu werden. Da außerdem das Filtermaterial gleichzeitig mit dem Durchpressen des Sterilisierungsmittels an der mit Verunreinigungen bedeckten Seite mittels Bürsten und Spülwassers mechanisch gereinigt wird, braucht nur so viel von dem Sterilisierungsmittel hindurchgepreßt zu werden, als gerade zum Verdrängen des Filterwassers nötig ist.

Auf den Zeichnungen ist eine beispielsweise Ausführungsform des Filters in Fig. 1 in Seitenansicht und in Fig. 2 in Vorderansicht veranschaulicht. Fig. 3 ist ein Längsschnitt nach Linie 3-3 der Fig. 1 in vergrößertem Maßstabe. Fig. 4 ist ein zentraler Querschnitt durch ein Filterelement in noch größerem Maßstabe. Fig. 5 ist ein wagerechter Querschnitt nach Linie 5-5 der Fig. 1 im vergrößerten Maßstabe und Fig. 6 ein senkrechter Schnitt durch das Filter. Fig. 7 zeigt eine Seitenansicht eines Teiles des Filtrierapparates mit einer Ableitungskammer und einer Sterilisierungskammer, Fig. 8 eine ähnliche Ansicht mit einer Zuleitungskammer. Fig. 9 ist ein Schnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform des Apparates und Fig. 10 die zugehörige Oberansicht.

Das Gehäuse der Vorrichtung umfaßt eine Reihe aufrecht stehender Teile A, A¹,A²,A³,Aⁱ, .welche nebeneinander sitzen und mit Füßen oder Tragständern A⁵ ausgestattet sind. Die Endteile A, A¹ und der Mittelteil A² sind vor- Go zugsweise kreisförmig gestaltet, während die dazwischenliegenden Teile A ^x und A ³ halbkreisförmige Gestalt aufweisen, wie dies aus den Fig. I, 7 und 8 ersichtlich ist. Die Endteile enthalten Sammelräume von der Gestalt eines Kreisausschnittes für die filtrierte Flüssigkeit oder Ableitungskammern α, α⁴, deren Außenseiten geschlossen und deren Innenseiten OfE-

nungen besitzen, wobei' die Außenwandungen, wie aus den Fig. i, 3 und 5 ersichtlich ist, vorteilhaft Ausbauchungen aufweisen. Diese Kammern erstrecken sich über ungefähr ¹J₃ der 5 Oberfläche dieser Endteile. Die neben den letzteren gelegenen Abteile A ^x und A ³ sind mit ringsektorförmigen Einlaßkammern für die rohe Flüssigkeit versehen, und der mittlere Teil A^% ist mit einer ähnlich gestalteten Auslaß kammer α² ausgestattet. Diese miteinander abwechselnden Ein- und Auslaßkammern sind, wie Fig. 3 und 5 zeigen, in einer Linie hintereinander angeordnet. An die Einlaßkammern, α¹ und α³ schließen sich oberhalb die Zuleitungen B an, während die Auslaßkammern α, α² und «⁴ an ihren unteren Enden Ableitungen B¹ besitzen. Die Zuleitungsrohre tragen querliegende Rohrstücke b, deren Mittellinien in eine Linie zusammenfallen, und die Auslaßkammern tragen ähnliche Rohrstücke b¹, deren Mitten mit der genannten Mittellinie zusammenfallen, so daß also ein zusammenhängendes Hauptzuleitungsrohr entsteht, bei welchem die anstoßenden Flanschen der einzelnen Rohrstücke durch Bolzen δ² (Fig. 2) zusammengehalten werden. Die Auslaßrohre B¹ der Ableitungskammern besitzen ähnliche quergeführte Rohrstücke δ³, welche, in gleicher Richtung mit den Rohrstücken δ⁴ an den unteren Enden der Zuleitungskammern liegend, mit diesen abwechseln, so daß diese einzelnen durch Bolzen miteinander verbundenen Rohrstücke ein zusammenhängendes Ableitungsrohr bilden. Hierbei bewirkt die Verbindung der Rohrstücke durch die Bolzen gleichzeitig einen festen Zusammenschluß der verschiedenen Filterelemente. Die Rohrstücke δ¹ und b* werden von Zwischenwänden δ⁵ der entsprechenden Kammerwandungen getragen.

Die benachbarten Zu- und Ableitungskammern werden durch drehbare Filterelemente oder Diaphragmen C, C¹, C², C³ (Fig. 3) von ring- oder scheibenförmiger Gestalt getrennt, durch welche die Flüssigkeit beim Durchgang durch die Vorrichtung hindurchnitrieren muß. Die Räume der drei Zwischenteile A¹, A², A³ sind bei d nach den Filterelementen zu offen, welche letzteren genügend groß sind, um diese Durchgangsöffnungen und diejenigen der beiden äußeren Ableitungskammern a, «⁴ zu verschließen. Jedes Element besteht aus einem metallenen Rippengestell, welches je einen inneren und äußeren konzentrischen Ring c¹, c aufweist, die durch radiale Stangen c² (Fig. 4, 5 und 6) miteinander verbunden sind, so daß kreisausschnittförmige Öffnungen zur Aufnahme der aus geeignetem Filtermaterial bestehenden Filterkörper c³ entstehen. Die Elemente sind paarweise durch U-förmig gestaltete Ansätze oder Bügel e an der Innenseite der inneren Ringe c¹ zusammengeschlossen, die paarweise durch Bolzen e¹ gesichert sind (Fig. 5). Die Elemente können mit Bezug auf die angrenzenden Teile der Filtervorrichtung gedreht werden, damit verschiedene Teile der Filteroberfläche nacheinander durch oder zwischen die entsprechenden Zu- und Ableitungskammern treten, da ja immer nur ungefähr ¹Z₃ der wirksamen Filteroberfläche innerhalb dieser Kammern, dagegen die übrigen ²/₃ außerhalb der Kammern sich befinden.

Die Antriebsvorrichtungen für eine langsame und beständige Drehung der Filterelemente können beliebige sein. Im vorliegenden Falle wird die Bewegung mit Hilfe von mit Flanschen oder Rippen besetzten Reibungsrädern f erzielt, welche auf wagerechten Wellen F, F¹ sitzen und mit entsprechenden ringförmigen Rillen f¹ auf dem Umfange der Filterelemente in Eingriff stehen. Diese Wellen sind in den Standem A⁵ gelagert und erhalten mittels einer über die Kettenräder g, g¹ laufenden Kette G eine gleichmäßige Drehung, während ein langsamer Antrieb von der Treibwelle H aus mittels des Schneckentriebes H¹, FL^% auf eine der Wellen F, F¹ erfolgt; indes kann der Antrieb auch in anderer Weise erfolgen.

Zwecks Erzielung vollkommen dichter Abschlüsse zwischen den Seitenflächen der Elemente und den anstoßenden Flächen der Kammerteile A, A¹ ist jedes Element auf den Außenseiten seines inneren und äußeren Ringes c, c¹ mit kreisringförmig angeordneten Packungsstreifen i, i¹ versehen, die an sich beliebige Konstruktion aufweisen können, vorzugsweise aber aus elastischem Material hergestellt sind, damit sie unter der Einwirkung des Flüssigkeitsdruckes fest gegen die flache Seitenfläche der Filterelemente gepreßt werden. Zu diesem Zweck sind diese ringförmigen Packungsstreifen fest durch Schrauben j mit den hinteren Seitenflächen an den inneren und äußeren Rand der Elemente angeschlossen. Die der Filtermasse zugekehrten Seitenwandungen der Streifen weisen Vertiefungen auf, so daß sie von den benachbarten Seitenwänden der Ringe abstehen und ringförmige Räume oder Kanäle j¹ (Fig. 3 und 4) zur Aufnahme von Flüssigkeit bilden. Die unter Druck stehende Flüssigkeit drückt nach ihrem Eintritt in diese Kanäle die freien elastischen Teile der Packungsstreifen auswärts gegen die Seiten der Kammern, welche die Elemente einschließen, und bewirkt somit eine wasserdichte Verbindung an diesen Stellen. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, ist bei den einzelnen Elementen genügend freier Raum zwischen den Innenkanten der Packungsringe und den radialen Seitenwänden des Filterbloeks vorhanden, um der Flüssigkeit ungehinderten Zutritt in die hinter den Ringstreifen befindlichen Kanäle zu ermöglichen. Die radialen Arme c² der Elemente sind an den Seitenwänden mit ähnlichen

geraden Packungsstreifen k versehen, die auf den Armen c² durch Schrauben k¹ oder in anderer Weise befestigt und an ihren Seiten- oder Kantenteilen abgesetzt sind oder Vertiefungen aufweisen, um den Kanälen j¹ ähnliche Längskanäle IJ zu bilden. Zur Erhöhung der Elastizität der abgesetzten Teile der Packungsstreifen sind die letzteren an der Übergangsstelle in die gerade Fläche mit größeren Vertiefungen

ίο bzw. tieferen Rillen I (Fig. 4) versehen.

Gegenüber den Flüssigkeitszu- und -ableitungskammern α bis «*, sowie'den Seiten- und Mittelteilen A, A² und A¹ der Vorrichtung sind

: vorteilhaft ringsektorartige Ozonisierungs- oder Sterilisierungskammern oder solche für Kohlensäurebehandlung M, M¹, M² (Fig. 5) angeschlossen, deren Einwirkung die Filterelemente unterworfen werden, solange sie sich außerhalb der Zu- und Ableitungskammern befinden.

Diese Sterilisierungskammern ähneln in ihrer Gestalt den gegenüberstehenden Ableitungskammern A, A* und A* und erstrecken sich ungefähr von der Spitze bis zur Sohle der einzelnen Teile (s. Fig. 1 und 2). Die Seitenkammern M, M^% sind nach außen geschlossen, dagegen nach innen offen, so daß die Rückenoder Ableitungsflächen der gegenübersitzenden Filterelemente die Innenwandungen der Seitenkammern bilden. Die mittlere Kammer M¹ ist nach beiden Seiten zu offen, so daß die Rücken- oder Ableitungsflächen der mittleren Filterelemente dem Innern dieser Kammern zugekehrt sind. Jede dieser Sterilisierungskammern ist mit einem Einlaßzweigrohr m zur Zuführung von Ozon, Dampf oder irgendeinem anderen geeigneten gasigen, sterilisierend oder reinigend wirkenden Mittel unter Druck ausgestattet. Das Sterilisierungsmittel wird in bzw. durch die Filterelemente von ihren Ableitungsflächen nach ihren Zuleitungsflächen, d. i. der Eintrittsstelle zu hindurchgedrückt, wobei die in den Zellenporen vorhandene Flüssigkeit hinausgedrückt wird. Gelangen die so mit Gas angefüllten Zellen bei ihrer Umdrehung wieder zwischen die Zu- und Ableitungskammern, so wird die aus den Zuleitungskammerh in die Filterelemente eindringende Flüssigkeit das Ozon oder sonst gewählte Gas in Form von kleinen Bläschen in die Ableitungskammern drücken, wobei ein Ozonisieren oder Sterilisieren der filtrierten Flüssigkeit eintritt. Die Einlaßrohre der Ozonisierungskammern sind mit querliegenden Rohrstücken m¹ versehen, welche mit ähnlichen Rohrstücken m² abwechseln zwecks Bildung eines ähnlichen zusammenhängenden Rohres, wie es die Zu- und Ableitungsrohre der Filterkammern darstellen. Die Räume zwischen den Teilen der Filterelemente außerhalb der Zu- und Ableitungskammern sind offen (Fig. 5). In diesen Zwischenräumen sind Bürsten N oder andere Reinigungsvorrichtungen angeordnet, welche bei der Drehung der Filterelemente auf die gegenüberliegenden Flächen je zweier benachbarter einwirken und so irgendwelche Verunreinigungen, die daran haften, abnehmen. Die Bürsten sind zweckmäßig an der Sohle der Zwischenräume angeordnet und können sowohl fest wie nachgiebig an die angrenzenden Abteile des Filters angeschlossen sein, so daß sich die kreisenden Zellen selbsttätig durch die Berührung mit den Rürsten reinigen. Außerdem können die Zellen durch aus Spritzrohreri 0 austretende Flüssigkeitsstrahlen gereinigt oder ausgespült werden (Fig. 8). Diese Spritzrohre sind hier vorteilhaft mit den Zuleitungskammern A¹, A³ verbunden.

Die Filterkörper können aus beliebigem Material bestehen; indessen weist jeder Block oder jedes Element eine gefurchte oder gerippte obere Schicht c⁴ auf, welche verhältnismäßig dünn ist und aus feinkörnigem Filtermaterial besteht, sowie einen verhältnismäßig grobkörnigen Körper oder Träger c⁶ für die dünne Auflageschicht, der genügende Festigkeit zum Widerstände gegen den Flüssigkeitsdruck besitzt. Die gerippten Seiten der Filterelemente begrenzen, wie Fig. 3 zeigt, die Zuleitungskammern a¹ und a^s.

Es ist klar, daß nach richtiger Zusammensetzung der einzelnen Teile der Vorrichtung ungefähr ^x/₃ der Oberfläche einer jeden Filterzelle stets zwischen den entsprechenden Zu- und Ableitungskammern eingeschlossen ist und ungefähr die Hälfte jeder Zelle sich außerhalb dieser Kammern befindet, und zwar gegenüber der entsprechenden Sterilisierungskammer und den Reinigungsvorrichtungen.

t)ie Wirkungsweise der Vorrichtung gestaltet sich nun wie folgt:

Wird Flüssigkeit in das Zuleitungsrohr b, b¹ gedrückt, so tritt sie in die Zuleitungskammern α¹, α³ und gelangt durch die einzelnen Filterelemente C, C¹, C², C³, die zwischen jenen Kammern und den Ableitungskammern α, α², β⁴ sitzen, in die letzteren und von da in das gemeinsame Ableitungsrohr b^s, δ⁴. Der in den Zu- und Ableitungskammern vorhandene Druck bewirkt ein festes Anpressen der ringförmigen und radialen Packungsstreifen i, i¹ und A¹Ho gegen die angrenzenden Kammerwandungen und stellt somit eine vollkommen dichte Verbindung zwischen den einzelnen Teilen her, die einen Verlust an Flüssigkeit verhütet. Die Filterelemente werden beständig langsam in Umdrehung versetzt, machen beispielsweise vier Umdrehungen in der Stunde, und zwar in der Richtung, daß sie zunächst zwischen die Kammern oben am Apparat treten. Infolge der Drehung der Zellen nehmen die Bürsten N alle Niederschläge ab, die sich auf der Oberfläche der Filterelemente abgesetzt haben.

Die Niederschläge werden außerdem noch durch die Flüssigkeitsstrahlen aus den Rohren ο abgespült. Gelangen die Filterelemente mit ihren wirksamen Oberflächen gegenüber den Kam-S mern M, M¹, M'¹ zum Sterilisieren oder Behandeln mit Kohlensäure, so tritt Gas, Luft, Dampf oder Ozon unter Druck in sie ein und drückt die darin enthaltene Flüssigkeit in einer ihrer Strömungsrichtung entgegengesetzten

ίο Richtung wieder heraus, wobei die Eintrittsoberfläche der freien Einwirkung der Luft ausgesetzt ist und wieder durch die Bürsten N sowie die Wasserstrahlen aus den Rohren ο φ behandelt wird. Auf diese Art und Weise wird eine sehr vollkommene Reinigung der Filterelemente erzielt, denn sobald die Flüssigkeit aus ihnen herausgetrieben ist, werden die Poren noch weiterhin durch den Luft- oder Gasstrom gereinigt. Während dieser Reinigung gelangt nur filtrierte Flüssigkeit mit dem Elementkörper in Berührung und auch nur gerade so viel Flüssigkeit, als im Element vorhanden ist, wird verbraucht, so daß ein sehr sparsamer Verbrauch erreicht wird. Die Luft oder das benutzte Gas können beliebig lange Zeit durch das Element hindurchgeblasen werden, um seinen Körper vollkommen zu sterilisieren oder mit Kohlensäure zu erfüllen. Gelangt das Filterelement wieder zwischen die Zu- und Ableitungskammern der Vorrichtung und somit zur Wirkung, so wird die Flüssigkeit beim Eintritt in das Element nicht nur selbst den größeren Teil des im Element noch befindlichen Gases in die bereits filtrierte Flüssigkeit in den Ableitungskammern drücken, sondern die Filtration wird in starkem Maße durch ein sterilisierend wirkendes Mittel erfolgen, das aus einer dünnen Gasschicht besteht, welche fest an den Wandungen der Poren anhaftet. Bekanntlieh besitzt Kohle, insbesondere Holzkohle, die Eigenschaft, Gas lange Zeit auf ihrer Oberfläche zu kondensieren, und deshalb wird sie allein oder. in Verbindung mit einem anderen Material vorteilhaft bei der Herstellung der Filterelemente verwendet, um die erwähnte Sterilisierungswirkung zu ermöglichen. Auf diese Weise erfolgt das Filtrieren und Sterilisieren der Flüssigkeit bzw. ihre Behandlung mit Kohlensäure und die Reinigung des Filters selbsttätig und in ununterbrochenem Betriebe. Die flachen kreisausschnittförmig gestalteten Oberflächen p der Filterteile zwischen den gegenüberliegenden Enden der Zu- und Ableitungskammern und den Sterilisierungskammern bil- den gleichartige Liderungsteile, an welchen die radialen Packungsstreifen k bei der Drehung der Elemente schleifen. Diese Liderungsplatten besitzen ungefähr dieselbe Größe wie die sektor-

' artig gestalteten Blöcke der Zellen, so daß einige der radialen Streifen auf jeder Zelle beständig mit den Liderungsteilen in Berührung stehen werden und somit einen Austritt von Flüssigkeit aus den Zu- und Ableitungskammern verhindern.

Wesentlich ist ferner die Ausbildung der rotierenden Teile als Filterzellen oder -fächer, die durch Wände oder Streifen aus Metall oder einem anderen, Flüssigkeit nicht durchlassenden Material getrennt oder begrenzt werden. Die Liderungen p sind ebenfalls undurchlässig und die Trennungs- oder Begrenzungsglieder stellen, sobald sie sich gegen jene legen, wasserdichte Verbindungen her, so daß praktisch ein Abschluß erzielt wird, welcher das Entweichen von Flüssigkeit aus den Zu- und Ableitungskammern verhindert, das eintreten würde, wenn das Filtermaterial zusammenhängend und nicht felder- oder zellenartig geformt wäre.

Durch die Verbindung der Filterzellen mittels Bügel e und Bolzen e¹ oder ähnlicher Mittel vermögen sie dem seitens der Flüssigkeit auf ihre gegenüberliegenden Flächen ausgeübten Druck wirksamen Widerstand zu leisten.

Die auf den Zeichnungen veranschaulichte Vorrichtung besitzt vier Filterelemente, doch kann ihre Zahl entsprechend der zu filtrierenden Flüssigkeitsmenge beliebig größer oder geringer genommen werden. Wesentlich an ihr ist, daß sich keine Abscheidungen oder Verunreinigungen irgendwelcher Art in den Flüssigkeitskammern ansammeln können, da die Reinigung der Filterelemente vollständig außerhalb der Kammern für die nitrierte und nicht nitrierte Flüssigkeit vorgenommen wird.

Anstatt die Filterteile, wie veranschaulicht, kreisförmig bzw. halbkreisförmig zu gestalten, kann man ihnen auch rechteckige oder irgendeine andere beliebige Gestalt geben. Die Filterelemente brauchen nicht ständig sich zu drehen, sondern es kann auch eine schrittweise Drehung genügen. Die gleiche Wirkung kann auch erlangt werden, wenn man den Zellen eine hin und her gehende Bewegung erteilt. Eine entsprechend gebaute Ausführungsform ist in den Fig. 9 und 10 veranschaulicht. Hier besitzt die Zuleitungskammer Q ein Einlaßrohr q, und die beiden Ableitungskammern Q¹, Q² für die filtrierte Flüssigkeit besitzen ein gemeinsames Auslaßrohr q¹. Diese Kammern sind in ahnlicher Weise wie diejenigen bei der oben beschriebenen Vorrichtung angeordnet, sie besitzen aber anstatt runder bzw. halbkreisförmiger Gestaltung eine rechteckige Form. Zwischen den einander gegenüberstehenden offenen Seiten der Zu- und Ableitungskammern sind zwei rechteckige Filterelemente R, R¹ eingeschaltet, die Längsreihen von Filterblöcken r besitzen. Die Zellen sind beträchtlich länger als die Zu- und Ableitungskammern, so daß stets sich ein größerer oder geringerer Teil ihrer Oberflächen außerhalb der Kammern befindet. Jede Zelle

ist mit sechs.Filterblöcken ausgestattet, und die Zu- und Äbleitungskammern besitzen genügende Länge, um gleichzeitig zwei benachbarte Blöcke der Zellen zu umschließen (s. Fig. 9). Die Zellen können zwischen Reibungsrollen r¹ geführt sein und werden beim Betrieb mit beiden Enden zusammen langsam vorwärts geschoben, und

- zwar zunächst in der einen Richtung und dann in der anderen mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung, um nacheinander die verschiedenen Blöcke zwischen die Kammern zu bringen. Bei Anwendung dieser abgeänderten Ausführungsform befinden sich stets zwei Filterblöcke in Betrieb, während die übrigen außerhalb der Zu- und Ableitungskammern befindlichen der Wirkung der Reinigungsbürsten N¹ ausgesetzt sind.

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Druckfilter mit zwischen ihren Roh- und Reinflüssigkeitskammern hindurch bewegten Filterelementen, dadurch gekennzeichnet, daß die benutzte Oberfläche der Filterelemente in einen zwischen ihnen liegenden Raum gedreht, hier unter Rückspülung sterilisiert und durch ebenfalls in diesem Räume liegende Spritzvorrichtungen und Bürsten weiter gereinigt wird.
2. 2. Druckfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem äußeren Teil des Filterelementes einerseits eine ringsektorförmige Sterilisierungskammer und andererseits Bürsten (N) und Spritzrohre (0) oder andere Vorrichtungen zum Reinigen vorgesehen sind.
3. 3. Druckfilter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß abwechselnd mit den ebenfalls abwechselnd angeordneten, an je ein gemeinsames Zu- bzw. Abflußrohr angeschlossenen Zu- und Ableitungskammern (a¹, a³ und a, a² und a^l) von ringsektorförmiger Gestalt Teile von scheibenförmigen, untereinander verbundenen Filterelementen (C, C¹, C², C³J sitzen, die, gegeneinander abgedichtet, in bekannter Weise von außen bewegt werden können.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.