DE2507202A1

DE2507202A1 - Dynamisches filter

Info

Publication number: DE2507202A1
Application number: DE19752507202
Authority: DE
Inventors: Alex Bagdasarian; James Donovan
Original assignee: Artisan Industries Inc
Current assignee: Artisan Industries Inc
Priority date: 1974-05-13
Filing date: 1975-02-20
Publication date: 1975-12-11
Also published as: DE2507202B2; FR2270920A1; CA1035706A; FR2270920B1; JPS512066A; GB1497922A; ZA752927B; JPS5440779B2; US3884805A

Description

DH. ing. H. NEGENDANK (io73) . dipping. H. HAIICK - d-pl-phys W. SCHMITZ DIPL.-ING. E. GRAALFS · dipping. W. WEHNERT · to^l^voyb. W. CARSTENS

HAMBURG-MÜNCHEN ZUiSTELtTTNGSANSCHRIFT; 80OO HAMBURG 36 · NEUER IVAIX PLEASE REPLY TO: TELEFON (040)36 74 28 und 36 4113'

Artisan Industrie Inc. . ^TB1EGH· ««»*"»" ^Hi»^BÜIie

73 Pond Street ^80o° ^{MUNCHEN 2} * mozartsth.

TELEFON (08Θ) 5 38 05 86 WaJ."CQaitt TELEGR. NEQEDAFATENT MÜNCHEN

Massachusetts/USA

Hamburg, 18. Februar 1975

Dynamisches Filter

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Trennung einer Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit in eingedicktem Feststoffschlämm und ein Filtrat. Genauer gesagt betrifft die Erfindung einen Eindicker oder ein Filter, bei dem ein Kuchen des auszufilternden besonderen Stoffes erzeugt wird, der selbst als Filtermedium dient.

Es sind verschiedene Vorrichtungsarten bekannt, mit denen eine Feststoffe enthaltende Flüssigkeit in eine geklärte Flüssigkeit und eingedickten Feststoffschlamm trennbar ist. Derartige Vorrichtungen erfordern jedoch im allgemeinen entweder während des Betriebes oder während periodischer Stillsetzungen dar Vorrichtungen, daß die Filterflächen gsreinigt werden. In dar US-Patentschrift 3 437 2o3 ist eine Vorrichtung zum Filtern einer- F-sststoffe enthaltenden Flüssig-

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keit beschrieben, bei der die Filterflächen während des Betriebes gereinigt werden. Bei diesef bekannten Vorrichtung sind stationäre Filterkörper zwischen einer Anzahl rotierender Körper angeordnet, wobei Partikel, die dazu neigen könnten, an den Filterflächen der stationären Körper während des Betriebes der Vorrichtung anzuhaften ,fortlaufend durch die Drehung der Körper entfernt und in die zu filternde Flüssigkeit zurückgeführt werden. Eine ähnliche Vorrichtung ist in der US-Patentschrift 3 477 575 beschrieben.

Bei früheren Filtervorrichtungen wurden die Filterflächen für den Durchgang des Filtrats beispielsweise auch dadurch gereinigt, daß die Filterflächen bewegt oder daß mechanische Kratzer verwendet wurden, wie dies in den US-Patentschriften 3 643 806, 3 52o 41ο und 3 25o beschrieben ist. Auch war es üblich eine Rückspülung der Filterfläche mit Flüssigkeit während eines Stillstands der Vorrichtung vorzunehmen,um einen Kuchen oder mehrere von den Filterelementen zu entfernen, wie dies in der US-Patentschrift 3 31ο 171 beschrieben ist. Andere früherere Filtervorrichtungen sind ebenfalls bekannt«, Beispielsweise ist in der US-Patentschrift 3 52o 41 ο ein rotierendes Filter beschrieben, bei dem Kratzer verwendet werden, um jeglichen Aufbau von Filterkuchen an der Außenssits der Trommel zru verhindern, der anderenfalls eins Verstopfung

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des Filters bewirken würde. In ähnlicher Weise ist in der US-Patentschrift 3 696 928 eine filterbettartige Vorrichtung beschrieben, bei der Feststoffe periodisch vom Filtermedium durch Kratzen entfernt werden, wobei ein Streifen Filterpapier oder ein anderes Filtermedium periodisch vorgeschoben wird, um eine reine Filterfläche darzubieten.

In einer beim Jahrestreffen der Verfahrensingenieure in München vom 13. - 15. Oktober 197o herausgegebenen Druckschrift mit dem Titel "Erfahrung mit kontinuierlicher Druckfilterung in einem neuartigen Scheibenfilter" von K. Michel und V. Gruber wird auf die Entfernung einer Feststoffablagerung von einem Filtermedium im selben Augenblick seiner Bildung auf dem Filtermedium hingewiesen, um den Aufbau eines Widerstandes beim nachfolgenden Durchgang einer Lösung durch das Filtermedium zu vermeiden. Bei den Versuchen fortlaufend eine Ablagerung am Filter zu vermeiden, kamen nach Michel und Gruber einmal Vibration und Drehung des Filtermediums zur Verhinderung einer sich entwickelnden Feststoff schicht und zum anderen eine Behandlung der Lösung durch Rühren, Pulsieren und mechanisches Abstreifen. Das in der Druckschrift beschriebene scheibenartige Filter scheint gleich demjeigen zu sein, das in Fig. 14 der US-Patentschrift 3 447 2o8 beschrieben

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Zum vorbekannten Stand der Technik sei noch auf eine russische Druckschrift von T. A. Malinovskaya und I. A. Kovrinskiy hingewiesen, die den Titel trägt "Die Trennung hochdisperser Lösungen in dem dynamischen Filter" unter der Bezugsnummer UDC 66.o67.oo2.2. Es wird gesagt, daß eine größere Filterleistung erzielbar ist, in dem die Dicke irgend einer Ablagerungsschicht auf der FiItertrennwand auf ein Minimum beschränkt wird. Diese russische Druckschrift bezieht sich auf eine Filtereinrichtung bei der keine Ablagerungsschicht auftrat, die mit derjenigen vergleichbar wäre, die in Verbindung mit der US-Patentschrift 3 447 2o8 entsteht. Die russische Druckschrift betrifft somit ein Filtrierverfahren,bei dem eine Lösung kontinuierlich durch einen schmalen Kanal zwischen zwei Filtertrennwänden hindurchgeführt wurde, von denen sich die eine Wand drehte, währ end die andere stationär war. Es wird erwähnt, daß eine sich am Filter bildende Ablagerungsschicht wieder mit der Lösung durch den turbulenten Fluß und die Zentrifugalkraft der rotierenden Wand vermischt wird. Es wird gesagt, daß ein Filter praktisch ohne jegliche Ablagerungsschicht am Filter erzielt wurde, wobei als Filter entweder ein Tuch mit Poren , in die Feststoffe eindrangen oder ein Gewebe mit einem

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dünnen Überzug verwendet wurden. Die Beschreibung des Überzuges ist unklar, aber es kann auf ein Filtergewebe mit zuvor angebrachtem Überzug hingewiesen werden, wie es beispielsweise in der US-Patentschrift 3 643 806 beschrieben ist.

Wie gesagt, ist den verschiedenen für dynamisches Filtern benutzten Vorrichtungen im allgemeinen die Lehre zu entnehmen, daß das Filterelement während des Betriebes entweder so rein wie möglich gehalten werden sollte oder daß es periodisch beispielsweise durch Rückspülung während des Stillstandes der Vorrichtung gereinigt wird. Frühere Angaben besagen, daß beim Aufbau einer erheblichen Filterkuchenschicht an den Filterelementen die zunehmende Druckdifferenz über die Filterflächen zu einer Durchlöcherung oder einem Durchbruch führen kann. Vermutlich kann ein solches Versagen des Filterelementes durch das Eindringen von Feststoffmaterial in die Filtergewebelücken den Aufbau eines Filterkuchenüberzuges auf dem Tuch die dadurch bedingte Druckdifferenz und die Festigkeitsgrenze des Filtertuches verursacht werden. Infolgedessen war der Betrieb der bekannten Vorrichtungen im

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allgemeinen auf Flüssigkeitsdrucke von weniger als 1o,5kg/cm beschränkt. Wenn und während sich ein Filterkuchen bei den bekannten Vorrichtungen nach einer gewissen Zeitspanne

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auf dem Filterelement bildet, nimmt die Leistung dieser Vorrichtungen ab, was bisher im allgemeinen durch Rückspülen oder Reinigen der Filterelemente vermieden wurde, wodurch jedoch die Filterleistung im ganzen vermindert wird.

Infolge der Notwendigkeit, daß die Filterelemente periodisch gereinigt werden müssen, wurde der Betrieb der bekannten dynamischen Filtervorrichtungen im allgemeinen mit Unterbrechungen durchgeführt, was den Gesamtdurchsatz der Vorrichtung in einem gegebenen Zeitabschnitt begrenzt. Auch neigt das FiItrat bei der nächsten Wiederingangsetzung dazu, klarer (oder trüber) als das Filtrat der früheren Arbeitsstufen zu sein. Wenn somit beispielsweise eine Vorrichtung nur für zwei oder drei Minuten filtert, worauf ein Reinigen und dann wieder ein Filtern erfolgt, arbeitet die Anlage nicht unter idealen Bedingungen. Wenn in dieser Hinsicht eine konzentrierte Lösung oder Schlamm aus den dynamischen Filtervorrichtungen ausgetragen wird, wird häufig ein Steuerventil benutzt, um das öffnen und Schließen des Auslaßrohres für den Schlamm zu steuern. Bei den bekannten Filtervorrichtungen blieb ein solches Austragsteuerventil über längere Zeitabschnitte

geschlossen, als es geöffnet war, damit der Schlamm oder die Lösung innerhalb der Filtervorrichtung eingedickt

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wurde, bevor eine Austragung des Schlammes aus der Vorrichtung erfolgte. Infolgedessen wurden diese bekannten Filtervorrichtungen möglicherweise hydraulischen Stößen in der Druckkammer während des öffnens und Schließens des AustragsSteuerventils ausgesetzt.

Bei den bekannten Vorrichtungen, die rotierende Filterscheiben benutzen, wie es z. B. in der US-Patentschrift 3 737 2o8 beschrieben ist, wurde festgestellt, daß eine hohe Drehgeschwindigkeit der Scheiben ein Durchlecken durch die Filterelemente bewirkte, d.h. daß Feststoffe das Filtermedium mit dem Filtrat passierten, insbesondere wenn die Feststoffe enthaltenden Flüssigkeiten sehr kleine Feststoffe aufwiesen. Bekannte Vorrichtungen, die rotierende Elemente verwenden, sind ferner in einigen Fällen auf verhältnismäßig niedrige Drehzahlen beschränkt, was auf die Tatsache zurückzuführen ist, daß übermäßige Drehzahlen der sich drehenden Körper eine unzulässige Aufwirbelung der zu filternden Feststoffe enthaltenden Flüssigkeiten erzeugten, was wiederum eine Erosion oder Kavitationswirkung auf die Filterelemente ausübte. Dies kann eine weitere Ursache eines Durchbruchs oder anderen Beschädigung eines Filterelementes sein. Beim Auftreten eines Durchbruchs eines Filterelementes war eine vollständige Stillegung der Vorrichtung und eine Reinigung der Filtratauslässe erforderlich, um Verunreinigungen des Filtrats mit

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Feststoffen bei der nachfolgenden Wiederingangsetzung zu vermeiden, so daß die gesamte produktive Betriebszeit der Filtervorrichtung vermindert wurde. Da die bekannten dynamischen Filter auf maximal anwendbare Flüssigkeitsdrücke Drehzahlen der verschiedenen sich drehenden Körper und insbesondere auf häufiges Anlaufen und Abstellen beschränkt waren, war der Durchsatz dieser bekannten Vorrichtungen eingeschränkt.

Demgemäß besteht ein Ziel der Erfindung in der Schaffung einer Vorrichtung und eines Verfahrens, das kontinuierlich arbeiten kann, um eine Feststoffe enthaltende Flüssigkeit in eine Eindickung aus Feststoffen und ein FiItrat zu trennen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines Filters, der Filterflächen aufweist, die gegen hydraulischen Abrieb geschützt sind.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines Filters, das mit hohen Drücken arbeiten kann.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung

eines dynamischen rotorartigen Filters, das mit hohen Drehzahlen arbeiten kann.

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Gemäß einem weiteren Ziel der Erfindung soll das Filtern durch die automatische und ständige Bildung einer Filterkuchenschicht aus der verarbeiteten Flüssigkeit erfolgen, wobei diese Filterkuchenschicht selbst als ein Filtermedium wirkt.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines Filters, das Feststoffe enthaltende Flüssigkeiten verarbeiten kann, ohne Reinigungswaschungen der Filterflächen während des Betriebes des Filters erforderlich zu machen.

Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung eines einfachen wirtschaftlich herstellbaren und wirksamen Filters.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines Filters, das ohne nennenswerte Leistungsminderung kontinuierlich arbeiten kann«.

Kurz gesagt sieht die Erfindung einai Filter zur Trennisig einer Feststoffe aufweisenden Flüssigkeit in sir. Feststcffkonzentrav und ein FiLtrat "or* Auf einer Filterfläch* sinei Filterelementen wiri anfänglioii- sine poröse; dichte und im wesentlicher, brockeL^se F™lteri:uonsnscnicht vcrbss^imii"©^

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Dicke aufgebaut und dann während des fortlaufenden Betriebes des Filters zwangsläufig aufrechterhaltenr In einer Hinsicht schützt die Filterkuchenschicht die Filterfläche gegen erodierende und hydraulische Reibungskräfte der Flüssigkeit im Filter« In anderer betrieblicher Hinsicht dien"c die Filterkuchenschicht als Filtermedium für die im Filter verarbeitete Feststoffe enthaltende Flüssigkeit, Im allgemeinen kann ganz zu Beginn des Betriebe? eines Filters gemäß der Erfindung etwas Feststoffmaterial, das ausgefiltert werden soll, das Filtertuch oder eine andere Filterflache passieren«. Bei fortgesetzter Filterung sammelt sich eine Schicht von Feststoffen allmählich sn₅ die ει~ der freien Fläche des Filters anhaftet. Biese Schicht dient als Schutz für die Filtermembrane bzw« aas Tuch gegen hydraulische Kräfte, die durch die Flüssigkeitausgeübt wird, die durch Schaufeln an den Rotorschsiesn in Umlauf gesetzt wird. Die Außenseite oder freiliegende Bäche der Filterkuchensciiicht wM hydraulisch durch die Feststoffe enthaltende Flüssigkeit im Filter gescheuert... was dazu dient« einen weiteren. Aufbau von Feststoffm^teris. am Filterelement zu verhindern«

Die Dicke der Filterkuchen ol-iieLt kann untersohiscuior. sein, was von der Art der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit abhänge«, die verarbei^i*: wird» Bislang bstr^^ ~>si el?::-

in den nachfolgenden Beispielen beschriebenen Flüssigkeiten die Filterkuchendicke etwa 0,8 - 1,6 mm an dem stationären Filterelement benachbart dem Schlammaustragende des Filters und manchmal etwas weniger an stromaufwärts liegenden Filterelementen in einer Vorrichtung, die mehrere FilteieLemente aufwies.

Es wurde festgestellt, daß ohne Durchbrüche des Filtermediums oder unerwünschten Durchgang von Feststoffen durch dasselbe zu verzeichnen>ein hoher Flüssigkeitsdruck verwendet werden kann, so daß ein beträchtlich größerer Durchsatz von FiItrat je Flächeneinheit der Filterfläche bei Verwendung der Filterkuchenschicht erzielbar ist, als ohne diesselbe. Beispielsweise trägt der Betrieb bei hohen Flüssigkeitsdrücken in der Größen-

Ordnung von 7-28 kg/cm zur Bildung einer kompakten bröckeligen Filterkuchenschicht bei. Da die Filterkuchenschicht als Schutzschicht für das Filterelement dient, können höhere Drehzahlen des Rotors zur Anwendung kommen. Beispielsweise können'bei einem Filter mit einer Filterfläche aus einem Filtertuch und einem Außendurchmesser von 152,4 - 2.438,4 mm Drehzahlen von 2o - 2.ooo ü/min

zusammen mit Flüssigkeitsdrücken über 14 kg/cm zur Anwendung kommen. Wenn einer Rotordrehzahl von 985 - 1.o5o U/min zur Anwendung kommt, beträt die Umfangsgeschwindigkeit des Rotors etwa 1o,67 m/sec.

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Eine Ausführungsform eines Filters gemäß der Erfindung hatte ein eine geschlossene Trennkammer begrenzendes Gehäuse mit einem Einlaß zur Einführung einer unter Druck stehenden Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit in die Trennkammer des Gehäuses,in der wenigstens ein stationäres Filterelement mit wenigstens einer Filterfläche angeordnet war, durch die Filtrat aus der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit passieren konnte. Eine geeignete Abzieheinrichtung zur Entfernung des Filirats aus der Trennkammer und dem Gehäuse sowie ein Auslaß aus dem Gehäuse zur Austragung eines eingedickten Feststoff Schlammes, der die Filterelemente verließ, waren vorgesehen. Das Filter dieser Ausführungsform hatte ferner einen Rotor mit einer Welle, die rotierend auf einer Längsachse innerhalb der Trennkammer koaxial zu dem Filterelement gelagert war. Dieser Rotor hat üblicherweise mehrere radiale höchst einfache feste Scheiben, von denen jede mit mehreren Schaufeln versehen ist, die sich seitwärts zu der Filterfläche eines benachbarten Filterelementes und im wesentlichen in Richtung der Längsachse des Rotors erstrecken. Die Schaufeln weisen einen Abstand zu der Filterfläche auf, um einen automatischen anfänglichen Aufbau einer porösen,im wesentlichen bröckeligen Filterkuchenschicht auf der Filterfläche aufzubauen und später während des Betriebes des Filters aufrechtzuerhalten. Grundsätzlich kann der Rotor so ausgebildet sein, daß eine

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Welle nur eine Scheibe fester Konstruktion trägt, die nur an einer Stirnfläche eine einzige Schaufel trägt. Die Schaufeln sind vorzugsweise entlang der Stirnfläche oder den Stirnflächen der Scheibe oder Scheiben gekrümmt, um eine sinusförmige Flüssigkeitsströmung zu erzeugen, die ihre Wendungen durch die kleinen ringförmigen Durchgänge zwischen der Rotorwelle und jedem Filterelement an der Innenseite und um die Umfange der Rotorschei'De an der Außenseite macht. Jedes Filterelement kann ein Filtertuch oder irgend ein anderes geeignetes Filtermaterial sowie eine geeignete bauliche AbStützung,und eine Abführeinrichtung aufweisen.

Ein Filter gemäß der Erfindung wird bei den meisten praktischen Anwendungen höchst wirksam mit mehreren Filterelementen und mehreren Rotorscheiben ausgebildet sein, die koaxial abwechselnd angeordnet sind. In einem solchen Falle können die Filterelemente ein größeres Abstandsmaß nahe einem oder beiden Enden der Trennkammer als in dem dazwischenliegenden Teil derselben haben. Auch kann der Abstand der Filterelemente verändert werden. Beispielsweise kann der Abstand von jedem Snde der Trennkammer zum mittleren Teil derselben hin zunehmen. Weiterhin können die radialen Elemente des Rotors die zwischen zwei Filterelementen angeordnet sind, mit Schaufeln an beiden Stirnflächen versehen sein, um Filterkucnenschichter. an beiden Seiten des Filterelementes aufzubauen.

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A"

Jedes Filterelement weist zwei gegenüberliegende Filterflächen auf, die mit zahlreichen im Inneren des Filterelementes vorgesehenen Durchgangskanäler. zusammenwirken, um das Filtrat durch, das Filterelement und aus dem Filter zu leiten. Jedes Filterelement kann scheibenförmig mit einer mittleren öffnung für den Durchgang einer Welle auf der die Rotorscheiben angeordnet sind, ausgebildet sein. Jede Rctor-scheibe kann ferner mit Umfangsabstand zueinander um die Welle angeordneten Öffnungen versehen sein, durch die ein Teil der im Filter befindlichen Flüssigkeit strömen kann*

Die Erfindung sieht ferner ein Verfahren zur Erzeugung eines eingedickten Feststoffschlammes aus einer Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit vor. Das Verfahren weist folgende Schritte aufί Anbringung eines Filterelementes mit einer Filterfläche in einer relativ stationären Stellung} Anordnung eines eventuell festen drehbaren Elementes, wie z. B. eine Trenn- oder Führungsscheibe koaxial zu und mit Abstand vom Filterelement um einen Flüssigkeitsweg für die dazwischen befindliche Flüssigkeit zu bilden; Bildung einer Filterkuchenschicht vorbestimmter Dicke auf der Filterfläche während der anfänglichen Drehung des sich gegenüber dem Filterelement drehenden Elementes oder Rotors und Aufrechterhaltung dieser Dicke der Kuchenschicht während der fortgesetzten Drehung des Rotors»ohne die Dicke der Schicht zu vergrößern, und die

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Dicke der Filterkuchenschicht aufrecht zu erhalten, wird eine Flüssigkeitskompressionswelle erzeugt, die sich fortlaufend radial und in Umfangsrichtung über die Fläche der Filterkuchenschicht vor den Rotorschaufeln während der Drehung des Rotors bewegt. Auf diese Weise wird die Dicke der Filterkuchenschicht durch das hydraulische Scheuern der Filterkuchenschicht unter der Wirkung der Welle aufrechterhalten. Diese Welle wird durch die Wirkung der Schaufeln erzeugt, die sich von der Stirnfläche der Rotorscheibe zum Filterelement hin erstrecken. Der Abstand dieser 2chaufeln vom Filterelement ist derart, daß sie den Aufbau der Filterkuchenschicht gestatten, jedoch noch einen Abstand zwischen der harten bröckeligen Fläche der Filterkuchenschicht und den Schaufelkanten belassen, die sich winklig darüber hinweg bewegen, wenn der Rotor während des ununterbrochenen Betriebes der Vorrichtung gedreht wird. Dieser Abstand kann einen hochkonzentrierten Schlamm zwischen dem dünneren Schlamm in der Mitte des ringförmigen Volumens und dem bröckeligen an der FilterfSche aufgebauten Kuchen aufweisen.

Während des Betriebes des Filters wird Filtrat kontinuierlich durch die Filterkuchenschichten und die Filterelemente gefiltert und aus dem Gehäuse ausgetragen, während die zurückgehaltenen Feststoffe wieder in die

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Flüssigkeit im Filter zurück führen , um eine Eindickung der Flüssigkeit zu bewirken. Während sich die Flüssigkeit durch das Filter bewegt, wird sie fortlaufend eingedickt, in dem sie von einem zum anderen Trennkammerabteil strömt, die zwischen den Filterelementen gebildet sind, bis sie in ein stromabwärts gelegenes Trennkammerabteil gelangt, daß in ähnlicher Weise begrenzt ist. Beim Erreichen einer Endzone der Trennkammer, fließt die eingedickte Flüssigkeit durch den Auslaß im Gehäuse des Filters und wird dann in einem geeigneten Gefäß gesammelt oder einer anderen Sammlungs- oder Verarbeitungsvorrichtung zugeführt.

Das Filter kann weiter mit einem oder mehreren Flügeln am Außenumfang eines jeden radialen oder scheibenförmigen Elementes des Rotors versehen sein. Die Flügel erstrecken sich von den radialen Elementen nach außen in die Strömungsbahn einer Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit, die entlang dem Außenumfang des Rotors strömt. Jeder Flügel ist so bemessen, daß er sich in die ringr förmige Zone erstreckt, die im wesentlichen vom Umfang eines radialen Elementes des Rotors zwei benachbarten Filterelementen oder anderen Flächen auf jeder Seite des Rotors und einer Innenfläche des Gehäuses des Filters begrenzt ist. Während der Drehung des Rotors dienen die Flügel dazu, eine ausreichende Turbulenz innerhalb der

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Flüssigkeitsbahn zu erzeugen, um jeglicher Tendenz zur Bildung einer Ansammlung von Feststoffen zwischen den Filterflächen an radialen₍entfernt von der Rotorperipherie liegenden Stellen durch in der Flüssigkeit durch den Rotor erzeugte Zentrifugalkräfte an Punkten , die radial entfernt vom Rotorumfang liegen, zu verhindern, wie z. B. an der Außenwand des Filters oder an den äußeren radialen Ecken benachbarter Filterelemente.

Da die Vorrichtung gemäß der Erfindung Mittel vorsieht, um sowohl Feststoffkonzentrationen in einen eingedickten ScHamm als auch ein FiItrat zu erzeugen, sind die Bezeichnungen "Eindicker" und " Filter" allgemein anwendbar hinsichtlich der Erfindung zu verstehen, derart, daß in jedem Falle eine Filtervorrichtung vorgesehen ist, aus der sowohl ein gewünschtes verwendbares Filtrat als auch ein gewünschtes verwertbares Konzentrat am Auslaß erhalten wird.

Die Ziele und Vorteile der Erfindung werden besser aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen und den beigefügten Ansprüchen ersichtlich. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht teilweise im Längsschitt eines Filters gemäß der Erfindung , das mehrere koaxial

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angeordnete Rotorscheibenelemente und Filterelemente aufweist}

Fig. 2 eine Endansicht der Stirnfläche eines Rotorscheibenelementes gemäß der Erfindung;

Fig. 3 eine Endansicht der Stirnfläche eines Filterelementes gemäß der Erfindung, teilweise ausgebrochen;

Fig. 4 einen Querschnitt des Filterelementes nach Linie 4-4 der Fig. 3 in Richtung der Pfeile gesehen;

Fig. 5 einen vergrößerten Schnitt einer Seitenansicht eines Filterelementes mit zwei benachbarten Rotorelementen, an denen Flügel vorgesehen sind;

Fig. 6 eine Stirnansicht einer weiteren Ausführungsform eines Rotorelementes gemäß der Erfindung mit einer Stirnfläche und mehreren sich darüber hinweg erstreckenden Schaufeln;

Fig. 7 eine Stirnansicht eines Rotorscheibenelementes mit mehreren daran angebrachten Turbulenzelementen nach Linie 7-7 der Fig. 1 in Richtung der Pfeile gesehen;

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Fig. 8 eine Rückansicht eines Rotorscheibenelementes mit mehreren Turbulenzelementen nach Linie 8-8 der Fig. 1 in Richtung der Pfeile gesehenj

Fig. 9 eine Rückansicht der Stirnfläche einer wahlweisen · Ausführungsform des Turbulenzrotors nach Fig. 8, der einen Turbulenzerzeuger ohne das Scheibenelement der Fig. 8 aufweist,und bei bem die Turbulenz erzeugenden Flügel miteinander verbunden sind; und

Fig. 1o eine Teilseitenansicht teilweise im Schnitt nach Linie 1o-1o der Fig. 9 in Richtung der Pfeile gesehen.

Es wird nunmehr im einzelnen auf die Zeichnungen Bezug genommen. Das in Fig. 1 gezeigt Filter 11 weist ein Gehäuse auf, das eine Trennkammer 14 begrenzt und an den gegenüberliegenden Enden Stirnwände 16 und 18 aufweist. Die vordere Stirnwand 16 ist mit einem Einlaß 2o versehen, während die hintere Stirnwand 18 mit einem Auslaß 22 versehen ist. Der Auslaß 22 weist außerdem ein Steuerventil 24 auf, das beispielsweise von Hand betätigbar ist, um den Materialausfluß aus dem Auslaß zu regeln. Das in Fig. 1 gezeigte Gehäuse besteht aus einer Reihe von AbStandsringen 26, deren eine ringförmige Stirnfläche 28 beispielsweise durch Schweißen mit einem benachbarten Filterelement 3o verbunden ist, während die gegenüberliegende ringförmige Stirnfläche 32 an einem anderen benachbarten Filterelement 3o anliegt.

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Die Abstandringe 26 und Filterelemente 3o sind abwechselnd angeordnet,um den Umfang der Trennkammer 14 zu begrenzen , wobei jedes Filterelement 3o mit Ausnahme eines Filterelementes 3oB nahe der hinteren Stirnwand 18 mit einem Abstandring verbunden ist, um eine einheitliche Baugruppe eines Filterelementes 3o und eines Abstandsringes 26 zu bilden.

Eine Rotorwelle34 erstreckt sich durch die vordere Stirnwand 16 des Gehäuses 12 und endet in der Trennkammer 14 mit Abstand zur hinteren Stirnwand 18. Mehrere sich radial erstreckende Elemente 36, 36A und 36B sind in der Trennkammer 14 auf der Rotorwelle 34 angeordnet und jeweils durch einen Keil damit verbunden, um sich mit der Welle 34 zu drehen. Die sich radial erstreckendenElemente 36, 36A und 36B sind feste Körper, wie z. B. Trennscheiben, FUhrungsscheiben oder dergl. und sind abwechselnd mit den Filterelementen 3o angeordnet. Jedes radiale Element 36 mit Ausnahme der Elemente 36A und 36B nahe der vorderen und der hinteren Stirnwand 16 bzw. 18 des Filters befindet sich in einem Trennkammerabteil 38, das von einem Filterelement 3o,einem Abstandsring 26 und einer Fläche eines benachbarten Filterelementes 3o begrenzt ist. Jedes radiale Rotorelement 36 einschl. der Rotorelemente 36 A und 36B ist im wesentlichen scheibenförmig ausgebildet und hat

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einen Außendurchmesser, der kleiner als der Innendurchmesser des konzentrischen Abstandsringes 26 ist. Weiterhin weist jede Rotorscheibe 36, 36A und 36B einen Längsabstand zur benachbarten Stirnwand 16 bzw. 18 und/oder zu den benachbarten Filterelementen 3o, 3oA auf. Diese Abstände bilden einen Strömungsweg für eine Feststoffe enthaltende Flüssigkeit vom Einlaß 2o durch die Trennkammer 14 zum Auslaß 22, was durch die Pfeile in Fig. 1 angedeutet ist. Diese Abstände gestatten die Bildung und Aufrechterhaltung eines dünnen bröckeligen Kuchens.

Die nahe den Stirnwänden 16 und 18 angeordneten Rotorscheiben 36A und 36B sind mit Rührflügeln 11o und 112 versehen. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, hat der Rührflügel 11o eine im wesentlichen dreieckige Form, die an das Querschnittsprofil der Kammer 14A angepaßt ist, die zwischen der vorderen Stirnwand 16 und dem Filterelement 3oA gebildet ist. Der Rührflügel 112 ist ähnlich ausgebildet und dem Querschnittsprofil der Kammer 14B angepaßt, die zwischen der hinteren Stirnwand 18 und dem Filterelement 3oB gebildet ist. Obwohl beide Rührflügel 11o und 112 im wesentlichen mit der Kontur der Kammern 14A und 14B übereinstimmen, weisen sie einen kleinen Abstand zu den Stirnwänden 16 und 18 auf, um einen engen Laufspielraum zwischen den Rührflügeln und der Innenfläche

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der Stirnwände 16 und 18 und ihren Umfangen zu bilden. Außerdem weisen beide Rührflügel seitliche Öffnungen-1o6 und 1o8 auf, die einen Flüssigkeitsdurchlaß durch die Rührflügel während der Drehung der Scheiben gestatten, wie dies nachfolgend beschreiben werden soll.

Wie weiterhin aus Fig. 1 ersichtlich ist, bilden die Abstandsringe 26 und das jeweils durch Schweißen damit verbundene Filterelement 3o im zusammengebauten Zustand ein einheitliches Gehäuse 12. Mehrere lange Ankerbolzen 4o, die an beiden Enden Gewinde aufweisen, erstrecken sich durch Aussparungen oder andere Öffnungen an der Außenseite einer jeden aus den Filterelementen 3o und dem Abstandring 26 bestehenden Baugruppe,um die Filterelemente 3o auszurichten. Die Stirnwände 16 und 18 des Filters sind mit geeigneten Augen 42 zur Aufnahme der Ankerschrauben versehen. Muttern 44 sind auf die Enden der Ankerschrauben 4o geschraubt.

Ein auf einem Rahmen 48 angeordneter Antriebsmotor 46 ist außerhalb des Gehäuses 11 vorgesehen und über Keilriemen 5o mit einem ebenfalls auf dem Rahmen 48 angeordneten Drehzahlregler 52 verbunden, der seinerseits mit einer Antriebswelle 54 verbunden ist, die ihrerseits mit der Rotorwelle 34 des Filters 11 über geeignete Lager und Dichtungen gekuppelt ist. Mit Hilfe des Motors 46 und des Drehzahlreglers 52 kann die Rotorwelle 34 mit vorbestimmten.

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Drehzahlen angetrieben werden. Der Drehzahlregler 52 ist von Hand einstellbar und/oder er kann automatisch durch eine mechanische Kupplung mit der Rotorwelle 34 gesteuert sein, die eine Drehzahländerung des Drehzahlreglers 52 als eine Funktion des Drehmomentes bewirkt, das auf die Rotorwelle34 ausgeübt wird, während sich die Rotorscheiben in der die Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit drehen.

Wie in Fig. 1und 2 gezeigt, ist jedes Radialrotorelement 36, 36A und 36b beispielsweise durch Schweißen mit einer Nabe verbunden, die auf der Rotorwelle 34 angeordnet ist. Jedes Rotorelement 36, 36A und 36B ist mit 4 oder mehr gleichen Abstand zueinander aufweisenden Schaufeln 58, 58A auf jeder Stirnfläche versehen, die sich von diesen zu einem benachbarten Filterelement 3o, 3oA oder 3oB erstrecken, wenn die Rotorelement__ß im Gehäuse 12 des Filters 11 in Stellung gebracht sind. Jede der Schaufeln 58, 58A erstreckt sich in einer gekrümmten Bahn von einem Punkt 6o nahe,jedoch mit Abstand von jeder Nabe 56 zum Außenumfang des Rotorelementes. An den inneren Rotorelementen 36 erstreckt sich die Krümmungsform der Schaufeln 58 auf einer Stirnfläche eines jeden Rotorelementes spiegelbildlich zur Krümmungsform der Schaufeln 58A auf der gegenüberliegenden Stirnfläche des Rotorelementes. Jedes Rotorelement 36, 36A und 36B ist mit seiner

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Nabe 56 auf der Rotorwelle 34 so angeordnet, daß bei der beabsichtigten Drehrichtung der Rotorwelle,beispielsweise im Uhrzeigersinne, die Bewegungsrichtung der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit, die durch die Schaufeln 58, 58A auf jeder Seite der Rotorelemente bewirkt wird, der Bewegungsrichtung der Strömungsbahn auf jeder Seite der Rotorelemente entspricht, wie dies in Fig. 1 durch Pfeile angedeutet ist. Somit richten bei einer gegebenen Drehrichtung die Schaufeln auf einer Seite die Flüssigkeit radial nach außen zum Umfang des Rotorelementes 36, während die Schaufeln auf der gegenüberliegenden Seite die Flüssigkeit radial einwärts richten. Das Rotorelement 36 ist so im Filter angeordnet, daß deren Richtungen mit der beabsichtigten Strömungsbahn benachbart zu den entsprechenden Schaufeln übereinstimmt.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, stehen die Schaufeln 58, 58A seitwärt zu einem benachbarten Filterelement 3o, 3oA bzw. der vorderen Stirnwand 16 vor. Die Schaufeln haben von den benachbarten Filterelementen 3o, 3oA einen Abstand von etwa o,8 -1,6 mm. Wie weiterhin in Fig. 2 gezeigt ist, wird jedes Rotorelement 36, 36A und 36B durch einen Keil 62 in der Nabe 56 in Stellung gehalten und weist 4 gleichen Abstand zueinander aufweisende Flüssigkeitsdurchgänge um den Umfang angrenzend an&Le Nabe 56 auf. Diese Durchgänge 64 dienen dazu, daß ein Teil der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit in der Trennkammer 14 durch dieselben

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strömen kann und nicht um die Rotorelemente 36, 36A und 36b herum. Bei anderen Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes können diese Durchgänge 64 fortgelassen werden oder es können wahlweise an anderen Stellen Durchgänge für die Flüssigkeit durch die Rotorscheiben vorgesehen sein, beispielsweise nahe dem äußeren Umfang^ um die Strömungsbahnen und/oder die Turbulenz und öle Strömungsrichtung der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit durch die Rotorelemente 36 zu verändern.

Wie aus Fig. 7 ersichtlich, sin_d an der Rotorscheibe 36A Rührflügel 11ο an der Stirnfläche der Rotorscheibe durch Schweißen oder sonstwie angebracht. Die Rotorscheibe 36A ihrerseits ist mit der Nabe 56 und diese mit der Welle 34 durch den Keil 62 verbunden und weist nahe dem Umfang der Nabe 56, vier im gleichen Abstand angeordnete Flüssigkeitsdurchgänge 64 auf. Diese Durchgänge 64 dienen demselben Zweck, wie die Durchgänge 64, in den Rotorscheiben 36, wie sie mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben sind. Auf der entgegengesetzten Seite des Rotors 36A sind mehrere in gleichem Abstand angeordnete Schaufeln 58A befestigt, die dem Filterelement 3oA zugekehrt sind. Die Krümmung der Schaufeln 58A erzeugt die gleiche Bewegungsrichtung der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit, die von den Schaufeln, wie zuvor beschrieben

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beaufschlagt wird. D.h. bei einer gegebenen Drehrichtung_; beispielsweise im Uhrzeigersinne in Umfangsrichtung . radial einwärts zum ersten Filterelement 3o.

Wie aus Fig. 8 ersichtlich, sind an der Stirnfläche der Rotorscheibe 36B Rührflügel 112 durch Schweißen oder sonstwie befestigt. Durchgänge 64 und ein Keil 62 zur Befestigung der Nabe auf der Welle 34 sind ebenfalls vorgesehen und dienen dem gleichen Zweck, wie zuvor in Verbindung mit dem Rotor 36A beschrieben. Auf der entgegengesetzten Seite des Rotors 36B sind die Schaufeln 58B dem Filter 3oB zugekehrt und dienen dem gleichen Zwek wie die Schaufeln 58 und 58A an den Rotorscheiben 36 und 36A. Die Rührflügel 112 sind vorzugsweise gelocht.

In den Figuren 9 und 1o ist eine abgewandelte Form eines Rührflügels 114 gezeigt, der die Rotorscheibe 36B und die Schaufeln 58B ersetzen kann. Der Rührflügel ist auf einer Nabe 56 angebracht und weist ein Umfangsversteifungselement 116 auf, das mit jedem Rührelement verbunden ist, um der Baugruppe Steifigkeit zu verleihen. Der Rührflügel 114 hat mehrer Öffnungen 118, die sich seitwärts dush denselben erstrecken, um einen Durchgang für die Feststoffe enthaltende Flüssigkeit während der

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Drehung der Welle 34 zu gestatten. Wie aus Fig. 1o ersichtlich, ist der Rührflügel 114 so ausgebildet, daß er sich in enger Nachbarschaft zum Filterelement 3oB erstreckt, um dem gleichen Zweck wie die Schaufeln 58B der Ausführungsform nach Fig. 8 zu dienen, d.h. die Ablagerung eines Filterkuchens auf der stromabwärts liegenden Fläche des Filterelementes 3oB zu steuern.

Wie aus den Figuren 1, 3, 4 und 5 ersichtlich, besteht jedes Filterelement 3o des Filters 11 aus einer stabilen runden Scheibe mit einer Öffnung 66 für den Durchgang der Rotorwelle 34 und der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit. Jedes Filterelement 3o weist zwei gegenüberliegend angeordnete Stützansätze 67 zur vertikalen Abstützung und Ausrichtung auf horizontalen Schienen (nicht dargestellt) auf, die an dem Rahmen vorgesehen sind, auf dem das zusammengebaute Gehäuse 12 ruht. Die Scheibe 3o ist durch mehrere Abstand zueinander aufweisende konzentrische Ringnuten 68 in jeder StirnfMche und durch mehrere beispielsweise drei radiale Bohrungen 7o gekennzeichnet, die über geeignete Löcher 72 mit den Nuten 68 in Verbindung stehen. Wie weiterhin in Fig. 5 gezeigt, ist jedes Filterelement 3o mit Filterflächen 74 auf den gegenüberliegenden Seiten versehen, die beispielsweise aus Filtergewebe oder

einem Polyestermaterial bestehen können. Die Filterflächen

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sind mittels Schrauben 76, 76A befestigt und decken die Ringnuten 68 ab. Wi aus Fig. 5 ersichtlich, werden die äußeren Kanten der Filterflächen 74 durch Halteringe 78 eingespannt, durch die sich eine Reihe von Schrauben 76 erstrecken, die in Gewindelöcher 8o der Filterelementscheibe 3o eingeschraubt sind. In gleicher Weise sind die inneren Kanten der FilterJächen durch Halteringe 78A mit L-förmigem Querschnitt festgespannt, durch die sich eine Reihe von Schrauben 76A erstrecken, die in Gewindelöcher 8oA eingeschraubt sind, die mit Umfangsabstand um die inneren Kanten der Filterelementscheibe 3o herum angeordnet sind. Wie aus Fig. 1 und 3 ersichtlich,weisen die radialen Bohrungen 7o Auslässe 82 auf, die über Leitungen 84 mit einer Sammelwanne 86 verbunden sind, die einen Auslaßstutzen 88 aufweist, der sich zur Austragung des Filtrats nach außen aus dem Filter erstreckt. Ein Ventil 9o ist vorgesehen, um den Fluß des Filtrats aus der Sammelwanne 86 zu steuern.

Beim Betrieb wird durch eine Pumpe 19 Feststoffe enthaltende Flüssigkeit unter Druck über den Einlaß 2o in das Filter gepumpt. Gleichzeitig wird die Rotorwelle 34 durch den Antirebsmotor 46 in Drehung versetzt. Die damit erfolgende Drehung der radialen Rotorelemente 36, 36A und 36B mit ihren Schaufeln 58, 58A und 58B und der Rührflügel Ho und 112 bewirken, daß sich der Hauptanteil der eintretenden Flüssigkeit

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um das erste Rotorelement 36A verteilt, und dann einer Strömungsbahn folgt, die sinusförmig um die stationären Filterelemente 3o, 3oA und die übrigen Rotorelemente 36 zum Rotorelement 36B und dem Auslaß 22 des Filters verläuft. Gleichzeitig strömt ein kleirar Teil der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit durch die Öffnungen 64 in den Rotorelementen 36.

Wenn die Feststoffe enthaltende Flüssigkeit mit jeder Filterfläche 74 in Berührung kommt, entsteht eine Druckdifferenz an der Filterfläche 74 des Filterelementes 3o, wobei der hohe Druck auf den Filterflächenseiten,die der Trennkammer 14 zugekehrt sind, der unter Druck stehenden Flüssigkeit in dieser Kammer und der niedrige Druck in den inneren Ringnuten 58 und den radialen Bohrungen 7o herrscht. Beim ersten Anlauf des Filters 11 können feine Feststoffe, die in der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit in der Trennkammer 14 vorhanden sind, manchmal im FiItrat, das zuerst durch die Filterflächen 74 in die Sammelwanne 86 gelangt, verbleiben. Jedoch bildet sich nach kurzer Zeit eine Filterkuchenschicht 75 (Fig. 5) auf den Filterflächen 74, wobei nach ausreichendem Aufbau der Filterkuchenschicht ein klares Filtrat erhalten wird. Jede Filterkuchenschicht 75 hat eine begrenzte Dicke be^ielsweise etwa o,8 mm, die durch die Wirkung der Schaufeln 58, 58A und 58B an den Rotorscheiben 36 bewirkt wird. Auf

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diese Weise wird durch die Drehung der Schaufeln 58, 58a und 58b eine Filterkuchenschicht 75 vorbestimmter Dicke durch das hydraulische Scheuern und die Wellenwirkung der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit auf die Filterkuchenschicht 75 aufrechterhalten. Wie in Fig. 5 gezeigt, haben die Kanten der Schaufeln 58, 58A einen ausreichenden Abstand von den Filterelementen, um an den Seiten der Filterelemente den Aufbau und die Aufrechterhaltung einer geeigneten Filterkuchenschicht 75 zu gestatten, wobei gleichzeitig ein Spielraum zwischen den Kanten der Schaufeln 58, 58A und der Außenfläche der benachbarten Filterkuchenschicht 75 besteht.

Außerdem dienen die an den rotierenden Scheibenelementen 36A und 36B angebrachten Rührflügel 11ο und 112 zur Verhinderung jeglichen Materialaufbaus an den Innenwänden der Kammern 14A und insbesondere 14B. Die gleiche Wirkung hat die in den Figuren 9 und 1o gezeigte Ausführungsform, da dieser Rührflügel die Rotorscheibe 3633 und die Schaufeln 58B ersetzen kann.

Die sich an jeder Filterfläche74 bildende Filterkuchenschicht 75 dient als Schutzüberzug für die Filterflächen 74 gegen die Abriebwirkung der die Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit, die sich entlang der Strömungsbahn durch die Kammer 14 bewegt, und

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dient gleichzeitig als Teil des Filtermediums für die Filterelemente J5o. Während sich die Feststoffe enthaltende Flüssigkeit über die aufeinander folgenden Filterelemente 3o, 3oA in ihrer Strömungsbahn hinwegbewegt, gelangt Filtrat fortlaufend durch die entsprechenden Filterflächen 74 und fließt dann aus dem Inneren der Filterelemente durch die radialen Bohrungen 7o und die Auslässe 82 in die Sammelwanne 86,aus der es durch den Auslaßstutzen 88 entfernt werden kann. Jeglicher Überschuß an Feststoffen, die die Neigung haben, sich an den Filterflächen 74 abzulagern, wird hydraulisch durch die im Filter 11 befindlichenFeststoffe enthaltende Flüssigkeit abgescheuert, und in die Flüssigkeit zurückgeführt, so daß die Konzentration der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit zunimmt, um einen dicken Schlamm zu bilden, der dann aus dem Auslaß 22 des Filters entfernt wird.

Zur Steuerung der Austragung des eingedickten Schlammes ist ein "Ventil 24 in einer geeigneten Leitung hinter dem Auslaß 22 angeordnet. Dieses Steuerventil 24 bleibt im allgenänen während des ersten Anlaufs des Filters 11 solange geschlossen, bis sich genügend dicke Filterkuchenschichten 75 auf den Filterflächen 74 im Filter gebildet haben oder bis die Feststoffe enthaltende Flüssigkeit in der Kammer

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anfänglich eingedickt worden ist. Diese Zeitdauer der anfänglichen Schließung des Steuerventils 24 kann reduziert werden, wenn nicht in Fortfall kommen, wenn das Filter nach einem Stillstand über Nacht wieder in Gang gesetzt wird und die Filterkuchenschichten 75 bereits an den Filterflächen vorhanden sind. Nach der ersten Anlaufperiode wird das Steuerventil 24 geöffnet, so daß konzentrierter Schlamm aus dem Auslaß 22 durch den in der Kammer 14 herrschenden Druck ausgetragen werden kann.

Bei fortgesetztem Betrieb des Filters 11 wird durch die Pumpe 19 und den Einlaß 2o ständig frische unter Druck stehende Flüssigkeit eingeführt, während Filtrat aus der

Flüssigkeit in der Trennkammer 14 ständig durch den Auslaßstutzen 88 entfernt und ein eingedickter Schlamm ständig aus dem Auslaß 22 ausgetragen wird. Die Zuführgeschwindigkeit der Flüssigkeit durch den Einlaß 2o wird durch geeignete Steuerung der Pumpe 19 geregelt. Die Geschwindigkeit der Konzentrataustragung wird durch das zuvor erwähnte Steuerventil 24 am Auslaß 22 geregelt. Das Ventil 9o steuert den Filtratfluß aus der Sammelwanne 86. Demgemäß steuert das Ventil 24 die Konzentration des Kuchens, wobei der Massenausgleich so sein muß, daß der

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Ausstoß des eingedickten Schlammes der Fördermenge der Pumpe 19 minus dem Filtratausstoß durch das Ventil 9o entspricht.

Die Filterkuchenschichten 75 an den FiIterflächen 74 der Filterelemente 3o werden während des Betriebes ständig aufrechterhalten. Diese Filterkuchenschichten 75 zeichnen sich dadurch aus, daß jede eine im wesentlichen poröse und in den meisten Fällen brennbare Eigenschaft haben. Wenn somit der Betrieb des Filters 11 nachdem sich die Filterkuchenschichten 75 gebildet haben, angehalten wird, und das Filter zur Überprüfung auseinandergenommen wird, wird ersichtlich, daß die Filterkuchenschichten 75 in den meisten Fällen verhältnismäßig bröckelig sind, und daß sie in großen Stücken von den Filterflächen 74 entfernt werden können, wobei der Abschnitt einer jeden Kuchensiiicht 75 nahe der entsprechenden Filterfläche verhältnismäßig trocken ist, mit Ausnahme, wenn Filtrat möglicherweise die Kuchenschicht 75 passiert urd. in den Poren verbleibt. Die im wesentlichen bröckelige Eigenschaft der Filterkuchenschichten 75 und die verhältnismäßig leichte Entfernung von den Filterflächen 74 erleichtert das Reinigen der Filterelemente 3o, wenn dies notwendig sein sollte, z. B. wenn das Filter 11 zum Filtern einer anderen Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit verwendet werden soll.

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Wie in Fig. 1 gezeigt, wird die Trennkammer 14A durch die vordere Stirnwand 16, die Welle 34 und das "Filterelement 3oA begrenzt. In ähnlicher Weise wird die Trennkammer 14B durch die hintere Stirnwand 18, die welle 34 und das Filterelement 3oB begrenzt. Das innerhalb der Trennkammer 14A angeordnete Rotorelement 36A hat an der vorderen Stirnfläche die Rührflügelj während an der gegenüberliegenden Seite die Schaufeln 58A angebracht sind, wie dies aus Fig. 7 ersichtlich ist. Wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, hat das Rotorelement 36B Rührflügel 112 an der einen Seite^ während die Schaufeln 58B an der gegenüberliegenden Seite befestigt sind. B ide Trennkammern 14A und 14B sowie die Rührflügel 11o und 112 können verschieden groß geformt sein. Wenn die Form der einen oder anderen Kammer 14A oder 14B geändert wird, ändern sich auch die Rührflügel 11o,112 ι um den gewünschten Spielraum zwischen den Rührflügeln 11o und 112 und den entsprechenden Stirnwänden 16 und 18 der Welle 34 und anderen benachbarten Bauteilen zu schaffen.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß die Filterelemente 3o und die Abstandringe 26 aufeinanderfolgende Kammerabteile 38A, 38B, 38C usw. innerhalb der Trennkammer 14 bilden. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform des Irfindungsgegen-

standes sind 12 aufeinanderfolgende Kammerabteile 38 vorgesehen, die beiderseits von einer Filterfläche eines

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Filterelementes 3o begrenzt sind. Die Filterelemente 3o weisen im Filter 11 gleiche Abstände voneinander auf, und die radialen Rotorelemente 36 sind ebenfalls in gleichen Abständen zueinander angeordnet. Die aufeinanderfolgenden Kammerabteile können auch mit unterschiedlichen Volumen ausgebildet sein. Hierbei können die entsprechenden radialen Elemente 36 und die Filterelemente 3o in verschieden über das Gehäuse 12 verteilt angeordnet sein, beispielsweise können die Filterelemente 3o an einem oder beiden Enden des Gehäuses einen größeren Abstand als im mitHeren Teil des Gehäuses 12. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes verändern sich die beiderseits von den Filterelementen begrenzten zwölf Kammerabteile 38 in der Breitej wobei die ersten und letzten zwei Kammerabteile (d.h. die beiden Kammerabteile, die am nächsten an der vorderen bzw. hinteren Endwand 16 bzw. 18 liegen) etwa 57 mm breit ist und einen Außendurchmesser von 6io mm aufweist) worauf alle nachfolgenden Kammerabteilpaare etwa um 3»2 mm in. der Breite zur Mitte der Vorrichtung hin zunehmen. Im Falle, daß die KammerabtäuLe 38 in der Breite abnehmen, können die Filterelemente 3o und die Rotorelemente 36 ebenfalls in der Dicke verändert werden oder die Dicke kann konstant bleiben.

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-J-

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, strömt die Feststoffe enthaltende Flüssigkeit im Filter 11 durch die Trennkammer 14 in dem sie zwischen den Rührflügeln 11o nach außen bewegt wird, dann eine U-förmige Wendung um die äußere Kante des Rotorelementes 36A macht und sich dann einwärts entlang der stromabwärtsliegenden Seite zwischen diesem Rotorelement un d dem Filterelement 3oA bewegt. Die Feststoffe enthaltende Flüssigkeit macht dann eine Wendung um die innere Kante des FiIterelementes 3oA herum und strömt zwischen der stromabwärts weisenden Stirnfläche dieses Filterelementes und der stromaufwärts weisenden Stirnfläche des zweiten Rotorelementes aufwärts. Sie macht dann eine Wendung über den Außenumfang letzterer Rotorscheibe und so sinusförmig weiter, wobei die Fests'toffkonzentration auf dem Wege durch das Filter und aus diesem zunimmt. Die Schaufeln 58 und 58A an den gegenüberliegenden Seiten der Rotorelemente sind im wesentlichen spiegelbildlich zueinander angeordnet, so daß sie die Flüssigkeitsmasse beiderseits der Rotorelemente 36 radial auswärts und einwärts in Übereinstimmung mit der Strömungsbahn der Flüssigkeit bewegen .Bei J\n Fig. 2 gezeigten Ausführungsform der Rotorelemente 36 gemäß der Erfindung sind mehrere Flüssigkeitsdurchgänge 64 vorgesehen, die mit Umfangsabstand um den inneren Durchmesser eines jeden Rotorelementes 36 angeordnet sind. Diese Durchgangsöffnungen

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bilden einen weiteren Strömungsvreg für eine kleinen Teil der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit. Diese Strömungsbahn der Flüssigkeit dient zur Abschwächung der Druckdifferenzen der Flüssigkeit und erzeugt eine Waschwirkung innerhalb der Trennkammer 14 und innerhalb eines jeden Kammerabteils 38.

Aus den Figuren 1 und 5 ist ersichtlich, daß jedes Rotorelement 36 mit einem oder mehreren Flügeln 94 z. B. vier versehen sein kann, die in gleichen Abständen um den Umfang des Rotorelementes 36 herum angeordnet sind. Jeder Flügel 94 besteht aus einer flachen Platte, die an dem entsprechenden Rotorelement 36jbeispielsweise durch Schweißen befestigt ist, und sich radial vom Rotorelement erstreckt und quer zur

radialen Ebene dieses Elementes angeordnet ist. Jeder Flügel 34 erstreckt sich vom Rotorelement 36 bis zu einem Punkt nahe der Innenfläche eines Abstandsringes 26 und weist ebenfalls einen seitlichen Abstand zu einem benachbarten Filterelement 36 auf.(Fig. 5) Wenn beispielsweise die Trennkammer 14 einen Durchmesser von 6io mm als Innendurchmesser eines AbStandsringes 26 gemessen und ein Filterelement einen Durchmesser von 543 mm hat, erstrecken sich die Flügel 94 bis auf 1,6 mm

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zur Innenfläche des AbStandsringes 26. Jeder Flügel kann unter einem kleinen Winkel z. B. 15° zu einer rechtwinklig zur radialen Ebene des Rotorelementes 36 liegenden Ebene angeordnet sein oder er kann innerhalb dieser rechtwinkligen Ebene liegen. Zusätzlich können auch die Rotorelemente 36A und 36B mit ähnlich ausgerichteten Flügeln 94 versehen sein, die sich bis zu Punkten nahe der Innenfläche der Trennkammer 14 bzw. zur vorderen und hinteren Stirnwand 16 bzw. 18 erstrecken und die ebenfalls einen seitlichen Abstand zu den benachbarten Filterelementen 3oA und 3oB haben. In Umfangsrichtung können die Flügel unter verschiedenen Winkeln versetzt zueinander sein, oder sie können im wesentlichen mit den Schaufeln der Rührflügel an den Rotorscheiben fluchten. Diese Anordnung ist rieht kritisch.

Wenn sich während des Betriebes die radialen Elemente 36, 36A und 36B drehen, findet eine Strömung der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit über die Filterflächen der Filterelemente 3o, 3oA und 3oB hinweg von einer Seite der radialen Elemente 36 zur anderen statt, wienies in Fig. 1 angezeigt ist. Während dieses Betriebes bewirkt die Bewegung der Flügel 94 und der Rührflügel 11o und durch die Strömungsbahn der Feststoffe enthaltenden Flüssig keit eine Turbulenz in den Zonen zwischen den Rührflügeln 11o und 112 und der Innenfläche der vorderen und hinteren

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Stirnwand 16 bzw. 18 sowie zwischen den Ab Standsringen 26 und dem Außenumfang der Rotorelemente 36. Diese Turbulenz bewirkt, daß sich Feststoffe aus der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit in den entferntliegenden Zonen oder Ecken der Trennkammer 14 , 14A und 14B außerhalb dem Umfangsbereich der Rührflügel und Rotorelemente _} beispielsweise nahe den Abstandringen 26 oder den Filterelementen 3oj ansammeln und bewirken so, daß diese Feststoffe wieder in die Hauptströmungsbahn zurückgeführt werden. In einer Hinsicht wirken die Rührflügel 11o, und die Flügel 94 als Kratzer, die angesammeltes Feststoffmaterial von den verschiedenen Stellen, wie den Oberflächen der Stirnwände 16, 18 von den Schrauben 76 und den Halteringen 78,die zum Befestigen der Filterflächen dienen, lösen. In anderer Hinsicht wirken die Rührflügel 11o , 112 und die Flügel 94 als Rührvorrichtungen, um eine Turbulenz im Strom der Flüssigkeit zu erzeugen und das Festsetzen von Feststoffen in den Ecken der Kammern 14, 14A und 14B und zwischen den Filterelementen 3o zu verhindern. In einer noch anderen Hinsicht bewirken die Rührflügel 11o, 112 und die Flügel 94, daß die Flüssigkeit in den Kammern 14, 14A und 14B selbst als ein Wasch- und Abreibmedium wirkt, um die Reinhaltung der inneren Ecken des Filters während des Durchgangs der Flüssigkeit zu unterstützen und zu verhindern, daß sich

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Feststoffe ansammeln. Es wurde festgestellt, daß der Betrieb einer Vorrichtung gemäß der Erfindung mit den

Eigenschaften eines Filters 11 ständig aufrechterhalten werden kann, d.h. daß der Strom des Filtratvolumens während des Betriebes bei konstant bleibendem Druck gleichmäßig bleibt.

In Fig. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes gezeigt, bei dem ein Filterelement 1oo im wesentlichenjwie mit Bezug auf die Ausführungsform nach den Figuren 1-4 beschrieben,vorgesehen ist, das mehrere S_chaufeln 1o2 aufweist, die sich über die Stirnfläche einer jeden Filterfläche 74 erstrecken. Die Schaufeln 1o2 erstrecken sich zwischen den Schrauben 76 entlang dem Außenumfang des Filterelementes und den Schrauben 76A des Innenumfangs. Das Filterelement gemäß der Ausführungsform nach Fig. 6 ist auf der Rotorwelle 34 befestigt und dreht sich mit derselben. Das Filterelement 1oo kann koaxial auf der Rotorwelle abwechselnd mit stationären Filterelementen 3ojwie mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben verwendet werden oder die Filterelemente können abwechselnd mit den stationären Elementen der massiven Ausbildung koaxial angeordnet werden, um eine Strömungsbahn der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit im Filter zu bilden. Die Schaufeln 1o2 an den sich drehenden Filterelementen dienen zur Aufrechterhaltung der Be-

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wegung der Flüssigkeit im Filter und auch als Schutz der Filterflächen 74 in dem ein Abstand zwischen den Filterflächen 74 und den zugekehrten koaxialen Filterelementen oder Elementen massiver Ausbildung.

Um den Erfindungsgedanken noch klarer zum Ausdruck zu bringen, sollen verschiedene Beispiele verschiedener Feststoffe enthaltenden Flüssigkeiten beschrieben werden, die durch das Filter gemäß der Erfindung gepumpt wurden. Das bei den nachfolgend beschriebenen Beispielen verwendete Filter wies sechs stationäre Filterelemente 3o auf, die jeweils eine Filterfläche aus üblichem Filtertuch auf jeder Seite und einen Außendurchmesser von etwa 143 mm aufwiesen. Das Filter weist ferner einen Rotor mit sieben radialen Elementen 36 auf, die koaxial und mit Abstand jeweils zwischen den Filterelementen 3o angeordnet sind. Jedes radiale Element 36 hatte einen Außendurchmesser von 136,5 mm und trug auf jeder Seite der Scheibe vier Schaufeln 58, 58A. Die Schaufeln waren einer benachbarten Filterfläche zugekehrt und hatten einen Ab* stand von etwa 1,6 mm davon. Jedes radiale Element 36 war ferner mit zwei diametral am Außenumfang angeordneten Flügeln 94 versehen, die sich radial nach Außen erstreckten. Die Trennkammer des Filters hatte einen Durchmesser von etwa 149,3 mm.

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Beispiel 1

Es wurde ein Chromhydroxidschlamm verwendet, der beim Filtern in bekannten Vorrichtungen Durchbrüche verursacht hatte. Schlamm mit einer Temperatur von 26,7°C und mit 11% Feststoffgehalt wurde in das Filter mit einem Druck von 7kg/cm eingeführt, wobei der Rotor mit 1o5o rpm angetrieben wurde. Ein Filtratausstoß von 0.68 l/min und ein Feststoffkonzentratausstoß von

0.117 kg/min wurden je o.o93 m Filterfläche erzielt. Das aus dem Filter ausgetragene Feststoffkonzentrat enthielt 39% Feststoffe. Das Filtrat war klar und es traten keine Durchbrüche der Feststoffe in das Filtrat auf.

Beispiel 2

Der Chromhydroxidversuch des Beispiels 1 wurde noch einmal

mit einem erhöhten Druck von 14 kg/cm und einer Verminderung des Feststoffgehalts der zugeführten Flüssigkeit auf 9% gefahren» Es wurde ein Filtratausstoß von9,18 l/min und ein Feststoffkonzentratausstoß von o.1o6 kg/min bei einer Filter-

fläche von o.o93 m erzielt. Das ausgetragene Feststoffkonzentrat enthielt 38% Feststoffe. Das Filtrat war klar und es traten keine Durchbrüche auf.

Beispiel 3

Der Chromh droxidversuch des Beispiels 1 wurde noch

einmal gefahren, wobei nur der Druck auf 21kg/cm erhöht

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wurde. Es wurde ein Filtratausstoß von 1 l/min und ein Feststoffkonzentratausstoß von Ο.153 kg/min je o.o93 m Filterfläche erzielt. Die in das Filter eingeführte Feststoffe enthaltende Flüssigkeit enthielt ΛΛ% Feststoffe, während das ausgetragene Feststoffkonzentrat 47% Feststoffe enthielt. Das FiItrat war klar und es traten keine Durchbrüche auf.

Beispiel 4

Ein Chromhydroxidschlamm mit einer Temperatur von 43»3 C und 8% Feststoffen wurde in das Filter mit einem Druck von 7 kg/cm eingeführt und der Rotor mit 985 rpm angetrieben. Es wurde ein Filtratausstoß von o.7 l/min und ein Feststoffkonzentratausstoß von O.185 kg/min je

o,o93 m Filterfläche erzielt. Das ausgetragene Feststoff konzentrat enthielt 35% Feststoffe. Das Filtrat war klar und es traten keine Durchbrüche auf.

Beispiel 5

Der Chromhydroxidversuch des Beispiels 4 wurde noch einmal mit einem erhöhten Druck von 14 kg/cm und einer Abnahme des Feststoffgehalts der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit auf 6% gefahren. Es wurde ein Filtratausstoß von 1,14 l/min und ein Feststoffkonzentratausstoß von o.1o6 kg/min

2
je o.o93 m Filterfläche erzielt. Das ausgetragene Fest-

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stoffkonzentrat enthielt 3^% Feststoffe. Das FiItrat war klar und es traten keine Durchbrüche auf.

Beispiel 6

Der Chromhydroxidversuch des Beispiels 5 wurde mit einem

erhöhten Druck von 21 kg/cm wiederholt. Es wurde ein Filtratausstoß von 1,32 l/min und ein Feststoffkonzentrat-

ausstoß von o.1o3 kg/min je o.o93 m Filterfläche erzielt. Die ausgetragene Feststoffkonzentration enthielt 33% Feststoffe im Vergleich zu dem 6^-igen Feststoffgehalt, des zugeführten Schlammes. Das FiItrat war klar und es traten keine Durchbrüche auf.

Beispiel 7

Es wurde ein Chromdioxidschlamm benutzt, der bei bekannten Vorrichtungen infolge des Vorhandenseins sehr feiner Partikel Durchgänge von Feststoffen in dem Filtrat verursacht hatte. Der eingeführte Schlamm hatte eine Temperatur von 26,7°C und einen Feststoffgehalt von 2,9# und wurde mit einem Druck

von 19 kg/cm eingeführt. Der Rotor des Filters machte 985 rpm. Es wurde ein Filtrat-ausstoß von 1,87 l/min und

ein Feststoffkonzentratausstoß von o.o42 kg/min und o.o93 m Filterfläche erzielt. Das ausgetragene Feststoffkonzentrat enthielt 45% Feststoffe gegenüber den 2,9% Feststoffen des eingeführten Schlammes, Das Filtrat war vollständig klar, was bewies, daß keine nennenswerte Feststoffdurch-

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gänge in das FiItrat stattgefunden hatten.

Beispiel 8

Der Chromdioxidversuch des Beispiels 7 wurde mit einer

p '

Druckerhöhung auf 21 kg/cm und einer Temperaturerhöhung auf 43f3°C wiederholt, wobei der Feststoffgehalt des eingeführten Schlammes 2% betrug. Hierbei betrug der Filtratausstoß 2,42 l/min und der Konzentratausstoß o.o59 kg/min

ρ
je o.o93 m Filterfläche. Das ausgetragene Feststoffkonzentrat enthielt 54?6 Feststoffe und das FiItrat war vollständig klar.

Beispiel 9

Es wurde ein Eisenhydroxidschlamm verwendet, der bei bekannten Vorrichtungen Filterverstopfungen verursacht hatte. In das Filter wurde Eisenhydroxid mit einer Temperatur von 24° C k% Feststoffgehalt mit einem Druck von 26,4 kg/cm eingeführt, wobei der Rotor des Filters mit 985 rpm angetrieben wurde. Der Filtratausstoß betrug o.62 l/min und der Konzentratausstoß enthielt 26% Feststoffe. Es traten keine Verstopfungen der Filterflächen auf.

Beispiel 1o

Der Versuch mit Eisenhydroxid des Beispiels 9 wurde wiederholt, und zwar bei einem Anstieg der Temperatur auf 38,8⁰C und einer Abnahme des Feststoffgehaltes des eingeführten Schlammes auf 3%· Es wurde ein Filtratausstoß von 1.58 l/min

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und ein Feststoffkonzentratausstoß von ο.117. kg/min

2
und o.o93 m Filterfäche erzielt. Das Feststoffkonzentrat betrug 24%. Es traten keine Blockierungen der Filterflächen auf.

Beispiel 11

Ein Chromhydroxidschlamm mit einer Temperatur von 27,2⁰C und einem Feststoffgehalt von Λ% wurde in das Filter mit einem Druck von 26,4 kg/cm eingeführt, wobei der Rotor des Filters mit 133o rpm angetrieben wurde. Zu Beginn des Versuches war eine Ausstoßzeit einer Filtrateinheit von etwa 6o sec/l erforderlich und diese Ausstoßzeit verbesserte sich auf etwa 5o see /l nach dem ersten Tag des Betriebes und einer über Nacht nachfolgenden Stillegung des Filters. Nach der Stillegung über Nacht brauchte die Maschine nicht auseinandergenommen zu werden. Der Versuch wurde fünf Tage fortgesetzt, ohne daß der Filtratausstoß abnahm, d.h. ohne Anstieg der Filtrateinheitausstoßzeit.

Andere Versuche wurden mit einem Schlamm durchgeführt, der Nahrungsmittelpartikel,Farbpigmente und Kalkschrubbprodukte aus Kraftwerkabwässern enthielt, aus denen SOg-Gas entfernt worden war. In jedem Falle wurde ein stetiger Betrieb und eine fortlaufende Konzentration bei zufriedenstellender Durchsatzleistung und Konzentration der Feststoffe erzielt.

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In der vorstehenden Beschreibung der Erfindung wurden die Ausdrücke "Filterelement" und »Filterfläche" in Verbindung mit den physikalischen Komponenten und den Betriebsbedingungen des Filters benutzt. Es wird darauf hingewiesen, daß diese Ausdrücke nur zur Klarstellung benutzt wurden, um die besonderen Komponenten einer zusammengesetzten Maschine ,zu bezeichnen und zu beschreiben. Mit Hinsicht auf die Beschreibung einschl. der Ansprüche, sollen diese Ausdrücke als weitgefaßt angesehen werden, d.h. "Filterelement" soll als eine Filtervorrichtung angesehen werden, die eine Filterfläche oder eine Filterstützfläche für ein Filterelement mit einer Filterfläche hat. In gleicher Weise soll "Filterfläche" als gesondertes Material angesehen werden, das einer FilterStützfläche oder einem Filterelement zugeordnet ist oder ein zugehöriges Teil einer Filterstützfläche des Filterelementes ist.

Aus Vorstehendem geht klar hervor, daß mit der Erfindung eine dynamische Filtervorrichtung zur Trennung von Feststoffen und einem Filtrat geschaffen ist, die kontinuierlich arbeitet. Bezüglich der Betriebseigenschaft wird eine poröse dichte und im wesentlichen bröckelige Filterkuchenschicht vorbestimmter Dicke auf den Filterflächen aufgebaut. Eine andere Betriebseigenschaft des Filters besteht in der Aufrechterhaltung der Filterkuchenschicht mit vorbestimmter Dicke, während des Betriebes des Filters. Gemäß einer An-

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Ordnung wird dies erreicht, in dem stationäre Filterelemente mit rotierenden, den Filterelementen zugekehrten Scheiben verwendet werden, die mehrere Flügel oder Schaufeln aufweisen, die sich zu den Filterflächen hin erstrecken. Diese Schaufeln, obwohl sie die Filterflächen nicht berühren, streichen über die Filterkuchenschicht hinweg, verhindern einen Aufbau von Materialansammlung und erzeugen eine gleichmäßige Filterkuchenschicht vorbestimmter Dicke, die durch den Abstand zwischen den Filterflächen und den Schaufeln bestimmt ist. Eine weitere Betriebseigenschaft des Filters ist darin zu sehen, daß der Filterkuchenaufbau verhindert, daß Feststoffe das Filtermedium oder Filtertuch durchdringen. Hinzu kommt infolge der in den Trennkammern zwischen den Filterelementen und den Rotorelementen erzeugten Kräfte, daß die Oberfläche der Filterkuchenschicht durch die Feststoffe enthaltenden Flüssigkeiten im Filter hydraulisch geschrubbt werden, was zur Verhinderung weiterer Feststoffansammlungen am Filterelement beiträgt. Eine weitere Eigenschaft ist darin zu sehen, daß sowohl in der Ein- als auch Auslaßtrennkammer mehrere· plane Rührflügel auf den Rotorelementen angeordnet sind, die so ausgebildet sind, daß sie in diesen Kammern eine Turbulenz erzeugen. Kleine vorbestimmte Spielräume sind zwischen den Rührflügeln und den Wänden der Trennkammern vorgesehen. Wenn sich somit die Rührflügel durch das erste und letzte Kammerabteil bewegen, wird jegliche Feststoffansammlung an den Wänden dieser Kammerabteile verhindert.

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Dies ist besonders für die letzte oder Austragkammer wichtig. Im ersten oder Sinlaßkammerabteil besteht die wichtige Wirkung der Rührflügel 11ο darin, daß sie die einströmende Feststoffe enthaltende Flüssigkeit kontinuierlich umrühren.

Es wird darauf hingewiesen, daß bei den verschiedenen vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen die als stationär oder beweglich bezeichneten Elemente in bewegliche oder stationäre abgeändert werden können, vorausgesetzt, daß es unter den Erfindungsgedanken fällt. So können die Filterelemente gedreht werden, während die "Ro tor elemente" Schaufeln, Flügel und/oder Tür-, bulenzerzeuger haben und stationär im Gehäuse angeordnet sein können. Auch kann das ganze Gehäuse gedreht werden, während entweder die "Rotorelemente" oder Filterelemente stationär bleiben. Auch können besondere dargestellte und/oder als massiv oder gelocht beschriebene Elemente geändert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Der Schutzumfang soll in weitester Auslegung der Patentansprüche bestimmt werden.

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Claims

- 5fl - P_a_t_e_n_t_a_>n_s_g_r_ü__c_h_e ί 1 Λ Dynamisches Filter zur Trennung einer Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit in ein Filtrat und einen eingedickten Schlamm, gekennzeichnet durch

1) ein eine Trennkammer (14) bildendes Gehäuse (12);

2) einen im Gehäuse (12) vorgesehenen Einlaß (2o), zur Einführung von unter Druck stehender Feststoffe enthaltender Flüssigkeit in die Trennkammer (14);

3) einen im Gehäuse (12) vorgesehenen ersten Auslaß (22);

4) wenigstens ein Filterelement (3o) mit einer Filterkammer (68) und einer daran befestigten Filterfläche (74), das stationär im Gehäuse (12) in der Strömungsbahn der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit zwischen dem Einlaß (2o) und dem ersten Auslaß (22) angeordnet ist, wobei die Filterfläche (74) ein Filtrat aus der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit irv&ie Filterkammer (68) durchläßt;

5) einen im Gehäuse (12) vorgesehenen zweiten Auslaß (88), der mit der Filterkammer (68) des Filterelementes (3o) zur Austragung des FiI tr at s verbunden ist, während der erste Auslaß (22) zur Austragung eingedickten, durch die Entfernung des Filtrats erzeugten Feststoffschlammes dient; und

6) einen drehbar auf der Längsachse des Gehäuses (12) gelagerten, von einem Motor (46) angetriebenen Rotor (34),

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der wenigstens ein sich radial nach außen von der Achse zur Innenfläche des Gehäuses (12) erstreckendes Element (36) aufweist, das mit Abstand zur Innenfläche endet und dazwischen einen Flüssigkeitsdurchlaß bildet und wenigstens eine sich seitwärts davon parallel zur Längsachse des Rotors (34) zur Filterfläche (74) des Filterelements (3o) hin erstreckende Schaufel (58) aufweist, deren Kante benachbart,jedoch einen Abstand zur Filterfläche (74) hat, die eine anfängliche Bildung und Aufrechterhai tung einer Filterkuchenschicht (75) vorbestimmter Dicke auf der Filterfläche (74) durch die Drehung der Schaufel (58) während des Durchflusses der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit vom Einlaß (2o) zum ersten Auslaß (22) durch das Gehäuse (12) gestattet, wobei das die Filterkuchenschicht (75) und die Filterfläche (74) des FiIterelements (3o) passierende und in die Filterkammer (68) gelangende Filtrat aus dem zweiten Auslaß (88) ausgetragen wird.

Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (2o) in das Gehäuse (12) in einer vorderen Stirnwand (16) desselben und der erste Auslaß (22) in einer hinteren Stirnwand (18) angeordnet ist, daß innerhalb des Gehäuses (12) angrenzend an die Stirnwände (16,18) eine

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Ein- und eine Auslaßtrennkammer (14A bzw. 14B) vorgesehen ist, daß in der Ein- und Auslaßtrennkammer (14A, 14B) jeweils wenigstens ein auf dem Rotor (34) angebrachtes, einen gelochten Flügel (114) aufweisendes Turbulenzelement (36A, 36B) angeordnet ist, die sich vom Rotor (34) nach außen zu den Innenflächen der Ein- und Auslaßtrennkammer hin erstrecken und deren Kanten einen geringen Abstand von der Innenfläche des Gehäuses (12) haben und so ausgebildet und angeordnet sind, daß eine wesentliche Feststoffansammlung auf den Innenflächen des Gehäuses (12) im Bereich der Ein- und Auslaßtrennkammer (14A, 14B) durch die Drehung der Turbulenzelemente (36A, 36b) mit dem Rotor (34) vermieden wird.

3. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (2o) in das Gehäuse (12) in einer vorderen Stirnwand (16) desselben und der erste Auslaß (22) in einer hinteren Stirnwand (18) angeordnet ist, daß innerhalb des Gehäuses (12) angrenzend an die Stirnwände (16, 18) eine Ein- und eine Auslaßtrennkammer (14A bzw. 14B) vorgesehen ist, in denen auf dem Rotor (34) angebrachte Turbulenzvorrichtungen (11o, 112) vorgesehen sind, die- aus mehreren planen Turbulenzelementen (114) bestehen, die eine erste und eine zweite Kante aufweisen und sich radial nach außen

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von der Längsachse des Rotors (34) in die Ein- und Auslaßtrennkammer (14A, 14b) erstrecken, wobei die erste Kante mit etwas Abstand zur benachbarten Filterfläche (74) und die zweite Kante mit geringem Abstand zur Innenfläche des Gehäuses angeordnet ist, und daß die Turbulenzelemente so ausgebildet und angeordnet sind, daß ein anfänglicher Aufbau und die Aufrechterhaltung einer Filterkuchenschicht (75) verbestimmter Dicke auf den Filterflächen (74) ermöglicht, jedoch eine wesentliche Ansammlung von Feststoffen in der Ein- und Auslaßtrennkammer (14A, 14B) durch die Drehung der Turbulenzvorrichtungen (Ho,112) während des Durchlaufs der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit vom Einlaß (2o) zum ersten Auslaß (22) des Gehäuses (12) vermieden wird, während FiItrat durch das Filterelement in den zweiten Auslaß (88) gelangt, und daß Stützringe (116) die äußeren Kanten eines jeden Turbulenzelementes (114) mit den Mittelpunkten der Stützringe (116) verbinden, die im wesentlic hen auf der Längsachse liegen.

4. Filter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor eine auf der Längsachse des Gehäuses (12) sich koaxial durch das Filter (11) erstreckende Welle (34) aufweist, und die Turbulenzvorrichtun^£](36A, 36B) in der

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Ein- und Auslaßtrennkammer (14A, 14B) mehrere im wesentlichen ebene auf der Rotorwelle (34) angebrachte Elemente (114) aufweisen, die planparallel zur Achse der Rotorwelle (34) ausgerichtet sind, sich radial erstrecken und in ihrer Form im wesentlichen der Längsquerschnittsfläche der Ein- und Auslaßtrennkammer (14A, 14B) entsprechen, wobei ihre Kanten jedoch einen Abstand zu döiInnenflächen dieser Kammern aufweisen.

5. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang des auf dem Rotor (34) angeordneten sich radial erstreckenden Elementes (36) wenigstens ein sich nach außen zur Innenfläche des Gehäuses (12) erstreckender Flügel (94) angebracht ist, der mit Abstand zur Innenfläche endet und dazu dient, eine Feststoffanaammlung zwischen den sich radial erstreckenden Elementen (36) und dem Gehäuse (12) durch die Drehung des Rotors (34) zu verhindern.

6. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das sich radial erstreckende Element (36) im wesentlichen ungelocht ist, und die Schaufel (58) rechtwinklig von demselben vorsteht.

7. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kante der Schaufel (58) einen etwa 1,6 mm breiten Ab-

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stand von der Filterfläche (74) aufweist.

8. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kante der Schaufel (58) einen etwa o,8 - 1,6 mm breiten Abstand von der Filterfläche (74) aufweist.

9. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (3o) kreisförmig ausgebildet ist, und die Filterfläche (74) desselben einen Außendurchmesser von etwa 6io mm hat.

10. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (3o) kreisförmig ausgebildet ist, und die Filterfläche (74) desselben einen Außendurchmesser von etwa 152 - 2.438 mm hat.

11. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Filterelementen (3o) im Gehäuse (12) vorgesehen sind, die sich über den Querschnitt desselben erstrecken und mit koaxialem Abstand in der Strömungsbahn der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit angeordnet sind, von denen jedes eine mittlere Öffnung (66) hat durch die sich die Rotorwelle (34) mit Spielraum für den Flüssigkeitsdurchgang erstreckt, und daß eine Vielzahl der sich radial erstreckenden Elemente (36)

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vorgesehen sind, die koaxial auf der Rotorwelle (34-) zwischen benachbarten Filterelementen (3o) angebracht sind.

12. Filter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der sich radial erstreckenden Elemente (36) mehrere mit Umfangsabstand benachbart zur Rotorwelle (34) angeordnete Öffnungen (64) aufweist, durch die ein Teil der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit strömen kann.

13. Filter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der sich radial erstreckenden Elemente (36) wenigstens einen am Umfang angebrachten sich nach außen zur Innenfläche des Gehäuses (12) erstreckenden mit Abstand dazu endenden Flügel (94) aufweist, der bei der Drehung des Rotors (34) eine Feststoffansammlung zwischen den radialen Elementen (36) und dem Gehäuse (12) verhindert.

14. Filter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Filterelement (3o) beiderseits eine Filterkammer (68) und eine Filterfläche (74) aufweist, und daß jedes radiale Element (36) zwei gegenüberliegende Seiten hat, und wenigstens ein radiales Element,wenigstens eine Schaufel (58, 58A 11o) auf jeder Seite aufweist, die sich seitwärts davon mit Kantenabstand zur Filterfläche (74) eines benachbarten Filterelementes (3o) erstreckt.

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15. Filter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der sich radial erstreckenden Elemente (36) zumindest auf einer Seite.mehrere sich seitwärts davon mit Kantenabstand zur Filterfläche (74) eines benachbarten Filterelementes (3o) erstreckende Schaufeln (58,58A, 11o) aufweist.

16. Filter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,

daß im ersten Auslaß (22) ein die Austragung des eingedickten Schlammes steuerndes Ventil (24) vorgesehen ist.

17. Filter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,

daß der Einlaß (2o) in das Gehäuse (12) in einer vorderen Stirnwand (16) desselben und der erste Auslaß (22) in einer hinteren Stirnwand (18) angeordnet ist, daß innerhalt des Gehäuses (12) angrenzend an die Stirnwände (16,18) eine Ein- und eine Auslaßtrennkammer (14A bzw. 14B) vorgesehen ist, daß in der Ein- und Auäaßtrennkammer (14A, 14b) jeweils wenigstens ein auf dem Rotor (34) angebrachtes, einen gelochten Flügel (114) aufweisendes Turbulenzelement (36A, 36B) angeordnet ist, die sich vom Rotor (34) nach außen zu den Innenflächen der Ein- und Auslaßtrennkammer (14A,14B) hin erstrecken, und deren Kanten einen geringen Abstand von der Innenfläche des Gehäuses 12 haben, und so ausgebildet und angeordnet

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sind, daß eine wesentliche Feststoffansammlung auf den Inneniächen des Gehäuses (12) im Bereich der Bin- und Auslaßtrennkammer (14A, 14B) durch die Drehung der Turbulenzelemente (36A, 36B) mit dem Rotor (34) vermieden wird.

18. Verfahren zur Trennung einer Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit in eingedicktem Schlamm und ein Filtrat, dadurch gekennzeichnet,

1) daß die Feststoffe enthaltende Flüssigkeit in das eine Ende eines Gehäuses eingeführt wird, in dem wenigstens Filterelement im Strömungsweg der Flüssigkeit angeordnet ist, daß eine mit wenigstens einer Filterfläche versehene Filterkammer aufweist, die mit dem Äußeren des Gehäuses in Verbindung steht und in dem ferner ein Rotor einschl. einer Schaufel mit einer freien sich im wesentlichen mit parallelem Abstand zur Filterfläche drehenden Kante angeordnet ist;

2) daß die Feststoffe enthaltende Flüssigkeit unter Druck durch das Gehäuse und an der Filterfläche vorbeigeführt wird, um eine Trennung der Flüssigkeit in einen am Filterelement vorbeifließenden eingedickten Schlamm und ein in die Filterkammer eintretendes Filtrat zu bewirken ;

3) daß der eingedickte Schlamm aus dem anderen Ende des

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Gehäuses und das Filtrat aus der Filterkammer ausgetragen werden;

4) daß gleichzeitigerer Trennung eine Filterkuchensdi icht aus Feststoffen an der Filterfläche abgelagert wird; und

5) daß eine vorbestimmte Dicke der Filterkuchenschicht durch die Drehung der Schaufel des Rotors an.der Schicht vorbei aufrechterhalten wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß

die die Feststoffe enthaltende Flüssigkeit aus einer Flüssigkeitsgruppe ausgewählt wird, deren Feststoffe eine harte poröse und im wesentlichen bröckelige Filterkuchenschicht bei der Ablagerung an der Filterfläche bilden.

20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffe enthaltende Flüssigkeit unter Druck in radialer Richtung über die Filterfläche und die darauf abgelagerten Feststoffe hinweg durch die Drehung der Schaufel des Rotors'geführt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine sich kontinuierlich über die Filterkuchenschicht hinweg bewegende Flüssigkeitswelle durch die Drehung der Schaufel des Rotors erzeugt wird, die eine hydraulische Scheuerung der Schicht bewirkt.

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22. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffe enthaltende Flüssigkeit mit einem kg/cm übersteigenden Druck durch das Gehäuse geführt wird.

23. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffe enthaltende Flüssigkeit mit einem Druck in der Größenordnung von 7-27 kg/cm durch das Gehäuse geführt wird.

24. Verfahren zur Trennung einer Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit in eingedicktem Schlamm, und ein Filtrat, dadurch gekennzeichnet,

1) daß die Feststoffe enthaltende Flüssigkeit in das eine Ende eines eine Längsachse aufweisenden Gehäuses eingeführt wird,, in dem mehrere kreisförmige Filterelemente angeordnet sind, die Je eine Filterkammer aufweisen, auf der wenigstens eine Filterfläche diametral angeordnet ist, wobei die Filterelemente in Reihe mit Abstand zueinander entlang der Längsachse des Gehäuses angeordnet sind, und ihre Filterkammern mit dem äußeren des Gdfiuses in Verbindung stehen, und in dem ferner ein Rotor angeordnet ist, der eine sich koaxial mit DurchgangsSpielraum für- die Flüssigkeit durch mittlere Öffnungen der kreisfömrigen Filterelemente erstreckende Welle aufweist, auf der mehrere sich radial erstreckende Scheiben befestigt sind, die jeweils mit Abstand auf

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beiden Seiten zwischen zwei benachbarten Filterelementen angeordnet sind und radial mit Flüssigkeitsdurchgangsspiel zwischen ihren äußere Umfangen und der Innenfläche des Gehäuses enden, wobei zwischen den einander zugekehrten diametralen Flächen der kreisförmigen Filterelemente und den Rotorscheiben eine sinusförmige Strömungsbahn erzeugt wird, die innen zwischen den inneren Umfangen der Filterelemente und der äußeren Fläche der Welle und außen zwischen den äußeren Umfangen der Rotorscheibe und der Innenfläche des Gehäuses umgelenkt wird, und wobei an der diametralen Fläche einer jeden Rotorscheibe eine zur Filterfläche hin gerichtete Schaufel vorgesehen ist, deren freie Kante einen Abstand zur Filterfläche aufweist}

2) daß die Feststoffe enthaltende Flüssigkeit unter Druck durch das Gehäuse entlang der sinusförmigen Bahn an den Filterflächen vorbei strömt, wobei eine Trennung der Flüssigkeit in einera zunehmend eingedickten Schlamm beim Passieren der aufeinanderfolgenden Filterelemente und ein in die Filterkammern eintretendes Filtrat erfolgt;

3) daß der völlig eingedickte Schlamme aus dem anderen Ende des Gehäuses und das Filtrat aus den Filterkammern ausgetragen wird;

4) daß gleichzeitig mit der Trennung Filterkuchenschichten aus Feststoffen an den Filterflächen abgelagert werden;

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und

5) daß eine vorbestimmte Dicke der Filterkuchenschichten durch die Drehung der Schaufeln des Rotors an den Schichten vorbei aufrechterhalten wirdo

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