DE2507762A1

DE2507762A1 - Dynamisches filter

Info

Publication number: DE2507762A1
Application number: DE19752507762
Authority: DE
Inventors: Alex Bagdasarian; James Donovan
Original assignee: Artisan Industries Inc
Current assignee: Artisan Industries Inc
Priority date: 1974-05-13
Filing date: 1975-02-22
Publication date: 1975-11-27
Also published as: GB1499361A; ZA752928B; DE2507762B2; FR2270921B1; US3884813A; FR2270921A1; GB1499362A; DE2507762C3; JPS5412661B2; JPS50146971A; CA1057208A

Description

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dr. ing. H. NEGEJ&föANK (-i973> - dipping. H. HAIJCK · DIPI-.-PHYS. W. SCHMITZ dipping. E. GRAAtFS · dipl-ing. W. WEHNERT · dipl-phys. W. CARSTENS

HAMBURG-MÜNCHEN

ZUSTELLÜNGSANSCHHIFT: 2OOO HAMBURG 36 · NEUER WALL PLEASE BEPIY TO:

Artisan Industries Inc.

73 Pond Street Waltham, Massachusetts/USA

(O4O) 36 74 28 UXO 36 4115 TELBQR. NBGBDAFATENT HAMBURG

8OOO MÜNCHEN 2 · MOZARTSTR. 23 TELEFON (O89) 5 38 O5 86

TKtEGR. NBGBDAPATENT MÜNCHEN

Hamburg, 21. Februar 1975

Dynamisches Filter

Die Erfindung betrifft ein dynamisches Filter zur Trennung einer Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit in ein FiItrat und einen eingedickten Schlamm.

Verschiedene dynamische Filtervorrichtungen sind bekannt, die zum Konzentrieren der Feststoffe dienen, die in einer Flüssigkeit enthalten sind. Dynamische Filter, wie sie beispielsweise in der US-Patentschrift 3 437 2o8 beschrieben sind, sind bekannt, die eine Anzahl stationäre kreisförmige Filterelemente hohler Konstruktion benutzen, die zwischen einer Anzahl rotierender Körper angeordnet sind, die zur Bewegung einer Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit durch und in die Filterelemente beitragen. Während des Betriebes dieser Vorrichtungen wird eine Feststoffe enthaltende Flüssigkeit unter Druck über die Filterflächen der Filterelemente gepumpt, wobei ein Teil der Flüssigkeit die Filterflächen passiert, und in die die filterabstützenden Bauelemente

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gelangt. Diese Flüssigkeit wird dann als ein Filtrat entfernt. Gleichzeitig neigen bei einer Filtervorrichtung, wie sie in der US-Patentschrift 3 437 2o8 beschrieben ist, die Feststoffe dazu, an den Filterflächen zu verbleiben, v/erden jedoch während des Filtervorgangs ständig in die Feststoffe enthaltende Flüssigkeit zurückgeführt, um die Konzentration der Feststoffe innerhalb der Filtervorrichtung zu erhöhen und dabei einen eingedickten Schlamm zu bilden, der nachfolgend aus der Vorrichtung entfernt wird.

Es sind auch bereits Vorkehrungen getroffen, die Filterflächen zu reinigen, um jegliche Ansammlung von Feststoffen darauf zu entfernen. In einigen Fällen sind die Filtervorrichtungen periodisch auseinandergenommen, um die Filterflächen für die Reinigung zu entfernen. In anderen Fällen hat man eine Rückspülung gemacht, um die Feststoffe von den Filterflächen abzuwaschen, beispielsweise mittels eines Wasserstromes vom inneren eines hohlen Filters her in die Vorrichtung durch die Filterflächen. In anderen Fällen wurden Vibrationsplatten benutzt, um eine Druckwelle zum Loslösen der auf den Filterflächen angesammelten Feststoffe zu erzeugen, wie es beispielsweise in der US-Patentschrift 3 455 821 beschrieben ist.

Es sind auch dynamische Filter bekannt, bei denen sich die Filterelemente drehen, wie dies in der US-Patentschrift 3 643 8o6 beschrieben ist. In diesen Fällen sind manchmal

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Kratzer vorgesehen, die sich nahe über die Flächen des FiIterelements bewegen, um die Feststoffe von den Filterflächen abzukratzen und zu reinigen.

Im Falle eines Filters,das stationäre kreisförmige Filter hohler Konstruktion und dazwischen angeordnete Rotorelemente benutzt, wurde festgestellt, daß die Feststoffe enthaltende Flüssigkeit einer Zentrifugalkraft ausgesetzt wurde, die durch die Rotorelemente erzeugt wurde und bewirkte, daß sich Feststoffe im Filter in den radial außerhalb der Rotorelemente liegenden Zonen-beispielsweise in den äußeren radialen Ecken benachbarter Filterelemente-ansammelten. Es wurde ebenfalls festgestellt, daß infolge einer reduzierten Strömungsgeschwindigkeit der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit die Feststoffe dazu neigten, sich in den Zonen benachbart der Nabe oder anderen Befestigungsvorrichtung der Rotorelemente mit der Rotorwelle zu sammeln. Es wurde festgestellt, daß die Neigung zur Ansammlung von Feststoffen in den beiden erwähnten Zonen trotz der Verwendung von Kratzern zur intermittierenden Reinigung der Filterflächen auftrat. Es wurde ferner festgestellt, daß fortgesetzte Ansammlung in diesen Zonen den Betrieb des Filters beeinträchtigen kann, und ferner beeinträchtigen sie ein leichtes Auseinandernehmen, wenn es beispielsweise erwünscht ist, daß Filter auf eine andere Feststoffe enthaltende Flüssigkeit umzustellen oder die Einheit hydraulisch zu reinigen. Abgesehen von der Beeinträchtigung

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des Wirkungsgrades des Filters, ist ein periodisches Anhalten des Betriebes erforderlich, um die angesammelten Feststoffe zu entfernen, was ebenfalls die Gesamtwirksamkeit des Filters durch die Stillstandzeiten beeinträchtigt.

Demgemäß besteht ein Ziel der Erfindung in der Schaffung von Vorkehrungen, um die Neigung der Feststoffansammlungen an der inneren Fläche eines Filtergehäuses zwischen den Filterelementen des Filters zu vermeiden.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung von Vorkehrungen, um die Neigung der Feststoffansammlungen in der radial außen von einem Rotor innerhalb eines Filters liegenden Zone zu vermeiden.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung von Vorkehrungen, um die Neigung der Feststoffansammlungen nahe der Rotorwelle eines dynamischen Filters zu vermeiden.

Noch ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung von Vorkehrungen, um jegliche Neigung von Feststoffansammlungen innerhalb eines Filters nicht nur mechanisch, sondern auch hydraulisch zu verhindern, indem Feststoffe enthaltendes Material innerhalb des Filters als Wasch- und Abreibmittel benutzt wird.

Noch ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin ,es möglich

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zu machen, daß Innere des Filters gründlich hydraulisch zu waschen, ohne es auseinandernehmen zu müssen und das Innere von Hand zu reinigen.

Kurz beschrieben sieht die Erfindung ein Filter mit stationären kreisförmigen Filterelementen hohler Konstruktion und auf einer Welle angeordnete Rotorscheiben vor, die zwischen benachbarten Filterelementen angeordnet sind und wenigstens eine Schaufel am Außenumfang aufweisen, die sich radial nach außen von der Rotorscheibe in die Strömungsbahn einer Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit erstreckt, die sich über den radialen Umfang der Rotorscheibe bewegt. Die Schaufel ist so bemessen, daß sie sich in den Ringraum oder eine Zone erstreckt, die im wesentlichen vom Umfang einer Scheibe zwei benachbarter Filterelemente oder anderen Flächen auf jeder Seite der Scheibe und einer Innenfläche eines Gehäuses des Filters begrenzt ist. Während der Drehung der Scheibe dient die Schaufel dazu, innerhalb des Flüssigkeitsstromes eine ausreichende Turbulenz zu erzeugen, um jegliche Neigung zu vermindern oder auszuschließen, daß die in der Flüssigkeit durch die Scheibe erzeugte Zentrifugalkraft einen Aufbau einer Feststoffansammlung zwischen den Filterelementen in radial entfernt vom Scheibenumfang liegenden Stellen,wie z. B. nahe der Außenwand des Filters oder in den äußeren radialen Ecken benachbarter Filterelemente bewirkt.

Während die Verwendung nur einer Schaufel an einer bestimmten

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Rotorscheibe zweckmäßig sein kann, wird die Scheibe mit nur einer Schaufel eine geringe Unwucht haben. Daher werden zwei oder mehr Schaufeln in gleichen Umfangsabständen an der Scheibe oder ein Gegengewicht benutzt, das der Unwucht nur einer Scheibe entgegen wirkt. Die Schaufeln haben eine flache plattenförmige Form und sind am Außenumfang der Rotorscheibe durch Schweißen oder Nieten befestigt. Wahlweise können die Schaufeln einteilig mit der Rotorscheibe ausgebildet oder in Ausnehmungen im Umfang der Rotorscheibe befestigt sein, anstatt am Außenumfang.

Jede Schaufel kann senkrecht zur Rotorscheibenebene oder im spitzen Winkel geneigt dazu angeordnet sein. Weiterhin kann sich die Längsachse einer Schaufel geradeaus entlang einer Linie eines Radius der Rotorscheibe erstrecken , oder die Schaufel kann gekrümmt oder über ihre Länge nach vorwärts in der normalen Drehrichtung der Scheibe oder rückwärts zur normalen Drehrichtung ausgebildet sein. Es liegt auch im Erfindungsbereich, daß die Richtung und der Grad der Neigung der Schaufeln gegenüber der Drehachse der Rotorscheibe unterschiedlich sein kann, d.h. eine Schaufel kann auf ihrer über dem Umfang der Scheibe vorstehenden Länge in sich verdreht sein. Weiterhin ist es möglich, daß die Schaufeln aus der Ebene der sie tragenden Rotorscheibe entweder nach vorn oder hinten in die Strömungsbahn der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit, die sich über die äußere

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Kante der Rotorscheibe hinwegbewegt, gebogen sind. Weiterhin brauchen die Schaufeln nicht alle die gleiche Form oder Größe haben. Ihre Größe,der Winkel und die Form, sowohl in Länge als auch in Breite können unterschiedlich sein.

Die Erfindung sfeht ferner ein Filter vor, das stationäre ringförmige Filterelemente hohler Konstruktion aufweist, wobei an der Innenkante eines jeden Filterelementes wenigstens eine Schaufel vorgesehen ist, die sich zur Rotorwelle des Filters hin erstreckt. Diese Schaufeln dienen dazu, Feststoffansammlungen in der Zone zwischen der Innenkante der ringförmigen Filterelemente und der Rotorwelle, von der die Innenkante einen Abstand hat, zu verringern oder zu vermeiden.

Die Erfindung sieht ferner ein Filter vor, das auf einer Welle angeordnete Rotorscheiben oder Rotorscheibenaufbauten massiver oder hohler Konstruktion aufweist, die jeweils mit einer Nabe auf einer, dieselbe durchsetzenden Welle befestigt ist, wobei wenigstens eine Öffnung für den Durchfluß von Feststoffen enthaltender Flüssigkeit von einer Seite der Scheibe zur anderen in der Rotorscheibe nahe der Nabe vorgesehen ist, neben der eine auf der Nabe angeordnete Schaufel vorgesehen ist, die eine Feststoffansammlung nahe dem Durchgang verhindert.

Mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sollen nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben werden.

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Es zeigen:

Fig. 1 eine Teilansicht eines Längsschnittes eines Filters, der stationäre Filterelemente hohler Konstruktion sowie dazwischen angeordnete Rotorscheiben mit daran, gemäß der Erfindung, angebrachten Schaufeln aufweist;

Fig. 2 eine Seitenansicht einer Rotorscheibe des in Fig. 1 gezeigten Filters mit mehreren sich radial erstreckenden Schaufeln, gemäß deijErfindung;

Fig. 3 eine Teilansicht entlang der Linie 3-3 der Fig. 2 einer Rotorscheibe mit einer sich radial erstreckenden Schaufel, die unter einem spitzen Winkelc£ gegenüber der Ebene der Rotorscheibe angeordnet ist;

Fig. 4 eine Teilseitenansicht einer Rotorscheibe mit einer gebogenen Schaufel gemäß der Erfindung;

Fig. 5 eine Teilansicht eines Längsschnittes eines Filters mit stationären Filterelementen hohler Konstruktion, die an ihren inneren Kanten Schaufeln aufweisen und mit dazwischen angeordneten Rotorscheiben,die sowohl an ihrem radialen Umfang als auch nahe den Naben Schaufeln aufweisen;

Fig. 6 eine perspektivische Teilansicht der Nabe einer Rotor-

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scheibe des in Fig. 5 gezeigten Filters;

Fig. 7 eine Teilkantenansicht eines Filterelementes und zwei benachbarte Rotorscheiben des in Fig. 5 gezeigten Filters;

Fig. 8 einen Teillängsschnitt eines Filters gemäß der Erfindung mit einem ringförmigen stationären Filterelement hohler Konstruktion und daran angeordneten Schaufeln, die sich zur Rotorwelle hin erstrecken, wobei das stationäre Filterelement zwischen sich drehenden Filterelementen hohler Konstruktion angeordnet ist, die an ihren Außenumfängen Schaufeln aufweisen; und

Fig. 9 eine perspektivische Teilansicht eines Klemmringes für die sich drehenden Filterelemente des in Fig. 8 gezeigten Filters.

In Fig. 1 ist ein Filter 1o gezeigt, der ein Gehäuse 11 mit Stirnwänden 13,14 an den gegenüberliegenden Enden aufweist, das eine Trennkammer 12 bildet. Die vordere Endwand 13 ist mit einem Einsatz 15 versehen, die an eine Pumpe 15A zur Einführung einer Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit in das Filter angeschlossen ist, während die hintere Stirnwand 14 mit einem Auslaß 16 zur Austragung eines eingedickten Schlammes aus dem Filter vorgesehen ist. Der Auslaß 16 kann außerdem ein Steuerventil 16A aufweisen, das die Austragung des Schlammes durch

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den Auslaß steuert. Das Gehäuse 11 ist tatsächlich ein geschichteter Aufbau, der durch mehrere Zugbolzen 17 mit einer Mutter 17A an Jedem Ende zusammengehalten wird. Diese Zugbolzen und Muttern drücken die Stirnwände 13,14 zusammen, zwischen denen mehrere ringförmige Elemente 18 angeordnet sind, die jeweils äußere Plansche 18 jeweils an einem gesonderten ringförmigen Filterelement 19 bilden. Zur Ausrichtung und Unterstützung der zusammengedrückten Baugruppe können an den Außenumfängen der Plansche 18 gegenüberliegend angeordnete Konsolen vorgesehen sein, die auf nicht dargestellten Schienen rasten.

Eine mit einem Motor 2oA gekuppelte Rotorwelle 2o erstreckt sich durch die vordere Endwand 13 des Gehäuses und endet innerhalb der Trennkammer 12 mit Abstand zur hinteren Endwand 14. Die Rotorwelle 2o trägt mehrere Rotorscheiben 21, die innerhalb der Trennkammer 12 liegen und sich mit der Rotorwelle drehen. Die Rotorscheiben 21 haben jeweils die Form eines massiven Körpers bei der Ausführungsform nach Fig. 1. Jede Rotorscheibe ist mit einer Nabe 22 auf der Rotorwelle 2o durch einen Keil befestigt und hat einen im wesentlichen zylindrischen äußeren Umfang»dessen Durchmesser kleiner als der Innendurchmesser des entsprechenden konzentrischen Flansches 18 und kleiner als der Außendurchmesser der Filterfläche 23 an der Stirnseite der benachbarten Filterelemente 19 ist. Außerdem haben die Seitenflächen einer jeden

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Rotorscheibe 21 einen Längsabstand zu den entsprechenden Stirnwänden 13,14 des Filters bzw. zur Stirnwand eines jeden benachbarten Filterelementes 19. Dadurch entsteht eine fortlaufende gewundene Strömungsbahn für die Feststoffe enthaltende Flüssigkeit vom Einlaß 15 durch die Trennkammer 12 und zum Auslaß 16. Diese Flüssigkeitsbahn erstreckt sich über die Filterflächen 23 der Filterelemente 19 von einer Seite einer jeden Rotorscheibe zur gegenüberliegenden Seite derselben. Es ist zu bemerken, daß die Naben 22 der Rotorscheiben 21 aneinander anliegen und als Abstandshalter der Rotorscheiben 21 auf der Welle 2o dienen, deren Mittenabstände gleich denen der benachbarten Filterelemente 19 sind.

Jedes Filterelement 19 ist ringförmig ausgebildet und hat eine äußere ringförmige Fläche 24, die an einem benachbarten Filterelement 19 anliegt und außerdem eine mittlere Öffnung 25, durch die sich die Rotorwelle 2o erstreckt. Jedes Filterelement 19 ist mit Filterflächen 23 versehen, die beispielsweise durch beiderseits angeordnete Filtertücher gebildet sind. Jedes Filterelement 19 weist innere Kanäle und Bohrungen auf, die in größerem Maßstab in Fig. 8 ersichtlich sind, um einen Kanal 56 zu bilden, der die durch die Filterflächen 23 gelangende Flüssigkeit mit einem Auslaß und einer geeigneten Flüssigkeitsleitung (nicht dargestellt) verbindet, durch die das Filtrat aus dem Filter element ausgetragen wird. Die Filterflächen 23 sind durch mit Umfangsabstand angeordnete Schrauben 28 befestigt, die auf dei gegenüberliegenden Seiten in das Filterelement eingeschraubt

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sind und auf einem Radius liegen,der etwas kleiner als der Innenradius des Flansches 18 ist, während sie nahe der mittleren Öffnung 25 an gegenüberliegenden Punkten angeordnet sind.

Jede Rotorscheibe ist mit mehreren Schaufeln 3o, beispielsweise vier versehen, die in gleichen Abständen um den Umfang der Rotorscheibe mit einem Winkel <*- von beispielsweise 75° zur Ebene der Rotorscheibe angeordnet sind. In der in den Figuren 1-3 gezeigten Ausführungsform hat jede S haufei 3o eine flache plattenförmige Gestalt und ist in radialen Schlitzen der Rotorscheibe 21 z.B. durch Schweißen befestigt. Die Schaufeln 3o erstrecken sich radial von der Rotorscheibe nach außen und sind quer zur Ebene derselben angeordnet. Jede Schaufel 3o erstreckt sich von einer Rotorscheibe 21 bis nahe an die Innenfläche des Flansches 18 eines Filterelementes 19 und weist außerdem einen seitlichen Abstand zu einem benachbarten Filterelement 19 oder einer anderen Fläche, wie z. B. der Stirnwand 13 auf. Bei einer Trennkammer 12 mit einem Durchmesser von 6io mm als Innendurchmesser des Flansches 18 eines Filterelementes gemessen und einem Filterflächendurchmesser von 543 mnij erstrecken sich beispielsweise die Schaufeln 3o bis auf einen Abstand von 1,6 mm zum Innendurchmesser des Flansches 18. Jede Schaufel 3o erstreckt sich auch seitwärts zu einer benachbarten Filterfläche 23 bis auf einen Abstand von 1,6 mm.

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Wenn während des Betriebes die Rotorscheiben 21 gedreht werden, folgt die durch den Einlaß 15 eintretende Feststoffe enthaltende Flüssigkeit einer sinusförmigen Strömungsbahn von einer Seite einer jeden Rotorscheibe zur anderen und über die Filterflächen 23 dei Filterelemente 19, wie in Fig. 1 angedeutet, wobei die Flüssigkeit eine enge U-förmige Wendung um den Außenumfang einer jeden Rotorscheibe 21 und den Innenumfang der Filterelemente macht. Während des Betriebes verhindert die Bewegung der Schaufeln 3o durch die Strörnungsbahn der Feststoffe enthaltende Flüssigkeit Verstopfungen an den äußeren U-förmigen Wendungen durch Feststoffansammlungen. Die Bewegung der Schaufeln bewirkt auch eine Turbulenz in der Zone zwischen dem Flansch 18 und dem Außenumfang einer jeden Rotorscheibe 21. Diese Turbulenz vermindert oder verhindert, daß sich Feststoffe aus der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit unter der Zentrifugalkraft an entfernten Stellen oder Ecken der Trennkammer 12 außerhalb des Umfangs der Rotorschaben ansammeln, wie z. B. an den Flansfoen 18 oder nahe den Filterflächen 23. Die durch die Schaufeln erzeugte Turbulenz ist weiterhin von Bedeutung, wenn die Feststoffe enthaltende Flüssigkeit von Natur aus thixotrop ist. Weiterhin

Flüssigkeiten bewirken die Schaufeln 3o, daß die Feststoffe enthaltende/ selbst als Wasch- und Abreibmedium in den Zonen über die Umfange der Rotorscheiben wirken.

Obwohl in Fig. 2 vier Schaufeln 3o gezeigt sind, kann an

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jeder Rotorscheibe eine größere Anzahl von Schaufeln verwendet werden. Diese Schaufeln sind vorzugsweise mit gleichem Abstand zueinander angeordnet, um eine Unwucht der Scheibe während des Betriebes zu vermeiden. Obwohl bei dieser Ausführungsform, wie in Fig. 3 gezeigt, jede Schaufel in einem spitzen Winkel oc zur Ebene der Rotorscheibe angeordnet ist, können die Schaufeln auch rechtwinklig zur Ebene der Rotorscheiben 21 angeordnet sein. Bei der Ausführungsform der Fig. 4 ist eine Rotorscheibe 21 mit Schaufeln 3o vorgesehen, die jeweils mit einem Ende in einer Ausnehmung der Kante der Rotorscheibe 21 , die sich rechtwinklig zur Ebene der Rotorsiieibe erstreckt, befestigt ist, während das freie Ende 31 nach vorn in Drehrichtung der Rotorscheibe, wie gezeigtjgebogen ist. Der Schaufelabschnitt 31 kann auch nach rückwärts entgegen der Drehrichtung der Rotorscheibe und/oder aus der Ebene der Rotorscheibe nach vorn oder rückwärts in die Strömungsbahn der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit, die die Rotorscheibe passiert, gebogen sein. Sie können ferner auf ihrer frei von der Rotorscheibe vorstehenden Bereich in sich verdreht sein.

In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem die Bezugsziffern, die mit denen der

Fig. 1 übereinstimmen, gleiche Teile bezeichnen. Fig. 5

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zeigt ein Filter 1o' mit einem Gehäuse 11, das eine Trennkammer 12 bildet. Die vordere Stirnwand 13 des Filters 1ο¹ hat einen Einlaß 15 zur Einführung einer Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit in das Filter. Das Gehäuse 11 weist mehere ringförmige Filterelemente 19 hohler Konstruktion auf, wobei auf beiden Stirnflächen Filterflächen 23 mittels Schrauben befestigt sind. Eine Rotorwelle 2o erstreckt sich durch die vordere Stirnwand 13 des Filters und trägt mehrere Rotorscheiben 21· massiver Konstruktion.

Jede Rotorscheibe 21' ist mit mehreren Schaufeln 3o,z. B. vier, versehen, die in gldchen Abständen um den Umfang der Rotorscheiben angeordnet sind. Wie in Fig. 6 gezeigt, hat jede Rotorscheibe 21· wenigstens einen Durchlaß 4o im Innenumfang, der sich von einer zur anderen Seite der Rotorscheibe nahe der Nabe 22 erstreckt, mit der die Rotorscheibe auf der Rotorwelle 2o befestigt ist. Hehrere Durchlässe,z. B. zwei, sind in gleichen Abständen in der Rotorscheibe vorgesehen, um einen Verbindungsweg für eine verhältnismäßig kleine Menge Feststoffe enthaltende Flüssigkeit unmittelbar von einer zur anderen Seite der Rotorscheibe zu bilden. Wie aus den Figuren 6 und? ersichtlich, ist eine Schaufel 42 auf der stromabwärts liegenden Seite eines jeden Durchlasses 4o vorgesehen, die zur Längsachse der Nabe 22 und damit zu der der Rotorwelle 2o geneigt ist. Die Schaufel ist unter einem spitzen Winkel ß von etwa 15° zur Ebene der Rotorscheibe 21^f geneigt, wobei eine Kante 44 der Schaufel an

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einer Seite des Durchlasses 4o liegt. Jede Schaufel 42 ist durch Schweißen mit der Nabe 22 verbunden, wobei wie in Fig. 6 gezeigt - die hochstehende Kante 44 der Schaufel angrenzend an den Durchlaß 4o angeordnet und vorzugsweise durch Schweißen oder Nieten damit verbunden ist, so daß zwischen der Kante 44 und der Wand des Durchlasses 4o kein Spalt entsteht, d. h. kein Spalt zwischen der Kante 44 und der Rotorscheibe 21·.

Bei dem in den Figuren 5 und 7 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung erstrecken sich Schaufeln 48 zu den Naben 22, der Rotorscheiben 21' und damit wirksam zur Rotorwelle 2o hin, die an der Innenseite eines jeden stationären Filterelements 19 angebracht sind. Diese Schaufeln sind durch Schweißen oder Nieten mit dem Innenumfang eines jeden Filterelementes verbunden. Da die Schaufeln 48 stationär sind, tritt keine Unwucht auf, wenn eine einzige Schaufel 48 anstelle mehrerer mit gMche» Umfangsabstand am Umfang des Filterelementes angebrachter Schaufeln verwendet wird. Die Schaufeln 48 können parallel zur Achse der Rotorwelle 2o oder in irgend einem Winkel dazu angeordnet sein, z. B. in einem solchen Winkel, daß sie im wesentlichen parallel zu den Schaufeln 42 liegen, wenn diese,wie in Fig. gezeigt, vorhiüen sind. Mehrere um den Innenumfang des Filterelementes angeordnete Schaufeln können - falls erwünscht · verwendet werden, die mit den rottenden Naben 22 zusammenwirken, um Feststoffansammlungen an den Oberflächen der Naben in der Zone zwischen der Kante des stationären Filterelementes

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und der benachbarten Nabenfläche zu verhindern.

Beim Betrieb dieses in den Figuren 5-7 gezeigten Ausführungsbeispiels der Erfindung folgt ein Teil einer Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit, die in das Filter 1o' durch den Einlaß 15 eintritt, einer sinusförmigen Strömungsbahn in der Trennkammer 12 nach außen entlang einer Seite einer Rotorscheibe 21· mit einer U-förmigen Wendung in der Zone, die von den Schaufeln 3o am Umfang dieser Rotorscheibe bestrichen wird, dann einwärts entlang einer Filterfläche 23_y eines Filterelementes 19 mit noch einer U-förmigen Wendung in der Zone der Schaufeln 48 am Innenumfang dieses Filterelementes und dann nach außen entlang der anderen Seite des gleichen Filterelementes 19. Gleichzeitig fließt ein Teil der in das Filter 1o' durch den Einlaß 15 eintretenden Feststoffe enthaltend^Flüssigkeit zur Rotorwelle 2o hin und entlang den Naben 22, der sich drehenden Rotorscheiben 21' durch die Durchlässe 4o am Innenumfang der Rotorscheiben 21'. Ein anderer Teil der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit folgt zeitweilig der erwähnten sinusförmigen Bahn um die äußeren Umfange der Rotorscheiben 21' herum, und zu anderen Zeiten der erwähnten Bahn durch die Durchlässe 4o der Rotorscheiben 21'. Die Hauptmasse der Flüssigkeit strömt sinusförmig.

Die sich drehenden Schaufeln 3o am Außenumfang der Rotorschiben 21^f dienen zur Verminderung oder Ausschaltung der Tendenz, daß sich Feststoffe in den Zonen, die von den Außenumfängen der

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Rotorscheibe den gegenüberliegenden Innenflächen der Flansche 18 der stationären Filterelemente 19 und den angrenzenden Abschnitten der Filterflächen 23, wie z. B. der Stirnwand 13 des Filters 1o^f begrenzt sind, ansammeln. Die stationären Schaufeln 48 erstrecken sich mit ihren freien Enden bis nahe an die Naben 22, die auf der Rotorwelle 2o angeordnet sind, und dienen zur Vermeidung, daß sich Feststoffe in der Zone,die von der Oberfläche der benachbarten Naben und den Innenumfängen der Filterelemente 19, an denen die stationären Schaufeln angebracht sind, begrenzt ist, ansammeln. Jede der auf den sich drehenden Naben 22 auf der stromabwärts liegenden Seite des Durchlasses 4o angeordneten Schaufeln 42 dient dazu,eine Schubkraft auf die Feststoffe enthaltende Flüssigkeit auf der Nabe 22 auszuüben, wenn sie den angrenzenden Durchlaß 4o verläßt. Zusätzlich üben die Schaufeln 42 eine Zentrifugalkraft auf die Feststoffe enthaltende Flüssigkeit aus, die sich an der Seite der Filterfläche 23 abwärtsbewegt. Die Schaufeln 42 tragen dazu bei, Verstopfungen der Strömungsbahn infolge einer Feststoffeansammlung zu verhindern, bewirken eine Turbulenz, die eine zusätzliche Bedeutung hat, wenn die Feststoffe enthaltende Flüssigkeit thixotrop ist, wobei die Bewegung der Flüssigkeit auch dazu dient, als ein Wasch- und Abreibmittel zu wirken, um Verstopfungen nahe den

Innenumfängen der stationären Filterelemente 19 zu vermeiden.

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Fig. 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem mit dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 übereinstimmende Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen sind. Bei diesem Filter wechseln mehrere stationäre Filterelemente 19 im Filter 1ο¹' mit sich drehenden Filterelementen 52 hohler Konstruktion ab. Die sich drehenden Filterelemente 52 sind mittels Naben 22 auf einer Rotorwelle 2o befestigt. Die Naben 22 können einteilig mit den Filterelementen ausgebildet oder durch Schweißen mit denselben verbunden sein.

Jedes der in Fig. 8 gezeigten Filterelemente 19, 52,hat auf jeder Stirnseite eine Filterfläche 23, 23' und innere Kanäle 56, die das durch die Filterfiächen gelangende Filtrat in eine geeignete Filtrataustragvorrichtung abführen, die mit der Außenseite des Filters 1o" in Verbindung steht. Die Filterelemente 19, 52 weisen Klemmvorrichtungen 58,59 zur Befestigung der Filterflächen 23,23' auf. Jede Klemmvorrichtung 58, 59 besteht aus einem auf jeder Seite des Filterelementes angeordneten flachen Ring 6o, 61, der mit Umfangsabstand angeordnete Schraubenlöcher aufweist, die mit Löchern in den Filterflächen 23, 23' und mit Gewindelöchern in den Filterelementen fluchten. Eine entsprechende Anzahl Schrauben 62 sind von jeder Seite des Filterelementes in die Gewindelöcher eingeschraubt, um die Klemmringe 6o, 61, die auf den Kanten der Filterfläch3i23,23' liegen,zu befestigen.

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Jedes-der sich drehenden Filterelemente 52 ist weiterhin mit einem Klemmring 64 versehen, der sich um den Außenumfang erstreckt, und sich von den Klemmringen 61 dadurch ■urrter scheidet, daß er den Umfang eines jeden Filter element es 52 U-förmig im Querschnitt nach außen konvex umgreift, wie dies in Fig. 9 gezeigt ist, wobei jeder Klemmring 64 mehrere Schaufeln 66 aufweist, die in gleichen Abständen beispielsweise durch Schweißen an der Außenfläche befestigt sind. Dieser Klemmring besteht vorzugsweise aus mehreren gesonderten Teilen, um die Anbringung desselben auf der Umfangskante eines Filterelementes 52 zu erleichtern. Beispielsweise können drei Ringsegmente mit 12o° Bogenlänge oder 4 Segmente mit 9o Bogenlänge oder nur 2 Segmente mit 18o Bogenlänge verwendet werden.

Jedes der stationären Filterelemente 19 ist mit einem im Querschnitt U-förmigen Klemmring 68 versehen, der wesentlich kleiner im Durchmesser und auf der Innenseite konvex ist. Dieser Klemmring unterscheidet sich von dem Klemmring 64 des sich, drehenden Filterelementes 52 dadurch, daß sich die Schaufeln . der Klemmringe 68 einwärts vom Klemmring 68 erstrecken. Die Klemmringe 68 bestehen aus mehreren gesonderten Ringsegmenten, um die Anbringung auf den Filterelementen zu erleichtern. Beispielsweise kann der Klemmring 68 aus drei Teilen von 12o° Bogenlänge oder 4 Teilen aus 9o° Bogenlängen bestehen. Beide im Querschnitt U-förmigen Klemmringe 64 und 68 weisen mit Umfangsabstand angeordnete Schraubenlöcher 69 in ihren Schenkeln auf.

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Schrauben durchgreifen die Löcher 69 und damit fluchtende Löcher in den Filterflächen 23', 23 und sind in damit ausgerichtete Gewindelöcher in den Filterelementen eingeschraubt. Die Klemmringe übergreifen die äußeren und inneren Kanten der FilterSächen 23', 23 und halten sie auf den Filterelementen 52, 19 in Stellung. Die Schaufeln 66, 7o können rechtwinklig oder geneigt zu den radialen Ebenen der entsprechenden Klemmringe 64, 68 angeordnet sein. Ferner können sich die Schaufeln geradlinig erstreken oder gebogene freie Enden haben, wie dies mit Bezug auf die in Fig. 4 gezeigten Schaufeln beschrieben ist. In Übereinstimmung mit den anderen zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung dienen die Schaufeln 66, 7o an den Filterelementen dazu, Feststoffansammlungen in den angrenzenden Strömungswegen und Zonen zu verhindern und gleichzeitig,daß die Flüssigkeit selbst als Waschmedium wirkt.

Das in Fig. 8 gezeigte Filterelement 19 kann mit einem benachbarten Abstandsring 18A beispielsweise durch Schweißen verbunden sein. Wahlweise kann das Filterelement 19 einteilig mit einem Abstandsring ausgebildet sein, wie dies in den Ausführungsbeispielen der Figuren 1 und 5 gezeigt ist. In gleicher Weise können die Ausführungsbeispiele nach Fig. 1 und 5 gesonderte Abstandsringe und zugeordnete Filterelemente 19 aufweisen.

Wie aus Vorstehendem hervorgeht, kann gemäß der Erfindung eine

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Kraftkomponente in der Strömungsbahn der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit im Filter erzeugt werden, die Feststoffansammlungen verhindert, wo derartige Ansammlungen die Strömungsbahn blockieren könnten, und die bewirkt, daß diese Feststoffe in die Hauptströmungsbahn zurückgeführt werden. Hinsichtlich einer Betriebseigenschaft wirken die Schaufeln als Kratzer-^ um jegliche Feststoff an-Sammlung zu lösen. In anderer Hinsicht wirken die Schaufeln als Turbulenzerzeuger in der Flüssigkeit,um das Absetzen von Feststoffen zu verhindern. In noch anderer Eigenschaft bewirken die Schaufeln, daß die Feststoffe enthaltende Flüssigkeit selbst als ein Waschmedium wirkt, das die Flächen im Filter durch die kontinuierliche Bewegung darüberhinweg sauber hält. Eine Waschwikung · wird auch erzielt, wenn der Filter mit einer im wesentlichen Feststoff freien Flüssigkeit gefahren wird, wobei diese Flüssigkeit als zeitweiliges Reinigungsmittel verwendet wird, wenn es erwünscht ist, das Filter auf eine andere Feststoffe enthaltende Flüssigkeit umzustellen. Auf diese ΐ/eise kann das Filter gewaschen oder für einen neuen Einsatz gereinigt werden, ohne es auseinandernehmen zu müssen. Da die Vorrichtung gemäß der Erfindung Mittel vorsieht, um sowohl eine Konzentration von Feststoffen in einen eingedickten Schlamm als auch ein Filtrat zu erzielen, soll der Ausdruck "Filter" umfassender Natur sein, wobei alle Filtervorrichtungen erfaßt sein sollen, die verwendbar sind, um sowohl ein Filtrat als auch ein Konzentrat als wünschenswerten Ausstoß zu erzielen.

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Während "bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung die Filteriächen 23 und das Gehäuse des Filters als stationär beschrieben worden sind, liegt es im Bereich der Erfindung, daß alle Filterflächen das Gehäuse oder sowohl alle Filterflächen und das Gehäuse sich drehen oder sonstwie nicht stationär bewegen können, sofern das Filter ein Rotorelement aufweist, das sich relativ zu den Filterflächen 23 und dem Gehäuse dreht. Allgemeiner gesagt ist beabsichtigt, daß wenigstens zwei mit Abstand zueinander angeordnete Flächen vorgesehen sind, die stationär zueinander sind, und daß sich ein Rotorelement zwischen die relativ stationären Flächen erstreckt, das sich gegenüber denselben bewegt. In dieser Hinsicht ist es weiterhin beabsichtigt, daß das Gehäuse des Filters und die relativ stationären Flächen sich entweder in gleicher oder entgegengesetzter Richtung drehen können, wie die Drehrichtung des Rotorelementes .

Während ferner relativ stationäre Filterflächen zuvor beschrieben sind, die mit einer Rotorscheibe massiver Konstruktion zusammenarbeiten, ist es beabsichtigt, daß relativ stationäre S_cheiben massiver Konstruktion in Verbindung mit auf einer Rotorwelle angeordneten Filterelementen verwendet werden können. Weiterhin ist es beabsichtigt, daß ein Filter gemäß der Erfindung eine abwechselnde oder reihenmäßige Anordnung von Rotorelementen aufweisen kann, die manchmal hohl ausgebildet sind, um als Filterelemente zu dienen und manchmal eine massive Ausbildung zusammen mit relativ stationären Teilen haben können, die manchmal massiv und manchmal

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hohl als Filterelemente dienend ausgebildet sind. Bei allen diesen Anordnungen ist es beabsichtigt, daß Schaufeln - wie es vorstehend beschrieben ist - verwendet werden. Der Schutzumfang soll im Rahmen der Ansprüche weitestgehend sein.

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Claims

P_a_t_e_n_t_a_g_n_s_2_r_ü_c_h_e

C1.j Dynamisches Filter zur Trennung einer Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit in ein Filtrat und einen eingedickten Schlamm, gekennzeichnet durch

1) ein Gehäuse(H) mit einer Längsachse, einem Einlaß (15) zur Einführung der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit in das Gehäuse (11) und einem Auslaß (16) zur Entfernung des eingedickten FeststoffSchlammes;

2) wenigstens zwei im wesentlichen koaxial mit Abstand zueinander angeordnete stationäre Filterelemente (I9)jidie im Gehäuse (11) zwischen dem Ein- und Auslaß (15,16) angeordnet sind und je eine Filterkammer und wenigstens eine Filterfläche (23) aufweisen, wobei das Innere einer jeden Filterkammer in Flüssigkeitsverbindung mit der Außenseite des Gehäuses (11) steht, um Filtrat aus den Kammern zu entfernen, wobei ferner die Filterflächen (23) der beiden Filterelemente (19) von Filterelement zu Filterelement einander zugekehrt sind;

3) eine sich koaxial durch das Gehäuse erstreckende., von einem Motor (2oA) angetriebene Rotorwelle (2o);

4) eine auf der Rotorwelle (2o) drehfest angeordnete Rotorscheibe (21), die koaxial zu den Filterelementen (19) zwischen zwei einander zugekehrten Filterflächen (23) angeordnet ist, und eine Strömungsbahn für die Feststoffe

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enthaltende Flüssigkeit vom Ein- zum Auslaß (15,16) über die Filterflächen (23) hinweg und von einer Seite der Scheibe (21) zur anderen Seite, um die äußere Umfangskante der Scheibe herum zwischen der Kante und der Innenfläche des Gehäuses (11) hindurchzubilden;
und

5) wenigstens eine sich von der äußeren Umfangskante der Rotorscheibe (21) in die Strömungsbahn erstreckende Schaufel (3o), die eine Ansammlung von Feststoffen zwischen den beiden Filterelementen (19) in der Zone, die radial zwischen der Innenfläche des Gehäuses (11) und der Außenkante der Rotorscheibe (21) liegt, zu verhindern, wenn die Rotorwelle (2o) mit der Rotorscheibe und der Schaufel (3o) gedreht wird.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterelemente (19) ringförmig ausgebildet sind.

3. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von den äußeren Umfangskanten der Rotorscheibe (21) sich mehrere in gleichen Umfangsabständen angeordnete Schaufeln (3o) nach außen erstreken.

4. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufel (3o) sich radial von der Rotorscheibe (21) nach außen erstreckt.

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5. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufel (3o) in den Richtungen der Urafangskrümmung der Außenkante der Rotorscheibe (21) gekrümmt ist.

6. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufel (3o) senkrecht zur Ebene der Rotorscheibe (21) angeordnet ist.

7. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufel (3o) unter einem spitzen Winkel zur Ebene der Rotorscheibe (21) geneigt ist.

8. Dynamisches Filter zur Trennung einer Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit in ein Filtrat und einen eingedickten Schlamm, gekennzeichnet durch,

1) ein Gehäuse (11) mit einer Längsachse, einem Einlaß (15) zur Einführung der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit in das Gehäuse (11) und einem Auslaß (16) zur Entfernung des eingedickten FeststoffSchlammes;

2) wenigstens zwei im wesentlichen koaxial mit Abstand zueinander angeordnete stationäre ringförmige Filterelemente (19), die im Gehäuse (11) zwischen dem Ein- und Auslaß (15,16) angeordnet sind, und je eine Filterkammer und wenigstens eine Filterfläche (23) aufweisen, wobei das Innere einer jeden Filterkammer in Flüssigkeitsverbindung mit der Außenseite des Gehäuses (11) steht, um Filtrat aus den Kammern zu entfernen;

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3) eine sich koaxial durch das Gehäuse (11) und die mittlere Öffnung (25) der ringförmigen Filterelemente (19) mit erheblichem Spiel zu den Innenumfängen der beiden Filterelemente (19) erstreckende von einem Motor (2oA) angetriebene Rotorwelle (2o);

4) ein auf der Rotorwelle (2o) drehfest zwischen den beiden Filterelementen (19) mit Abstand zu beiden angeordnetes sich radial erstreckendes Element (21¹)» "

5) wenigstens eine äußere am Außenumfang des sich radial erstreckenden Elementes (21¹) angebrachte sich nach außen erstreikende Schaufel (3o), die mit geringem Abstand zur Innenfläche des Gehäuses (11) endet} und

6) wenigstens eine innere am Innenumfang eines jeden Filterelementes (19) fest angeordnete Schaufel (48), die sich

er
einwärts/streckt und mit geringem Abstand zur Rotorwelle (2o) endet, wobei die äußere und innere Schaufel (3o,48) zusammenwirken, um FeststoffanSammlungen einmal zwischen den sich radial erstreckenden Elementen (21') und der Innenfläche des Gehäuses (11) und zum anderen zwischen den Innenumfängen der beiden ringförmigen Filterelemente (19) und der Rotorwelle (2o) zu verhindern,und wenn die Rotorwelle (2o) mit den sich radial erstrebenden Elementen (21¹) und den äußeren Schaufeln (3o) gedreht werden, gleichzeitig eine Relativbewegung nichtmr zwischen der äußeren Schaufel(3o) und der InnenSäche des Gehäuses (11). sondern auch zwischen der inneren

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Schaufel (48) und der Rotorwelle (2o) zu bewirken.

Filter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das sich radial erstreckende Element (21¹) wenigstens einen nahe der Rotorwelle (2o) angeordneten Durchgang (4o) aufweist, durch den eine kleine Menge der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit strömen kann.

. Filter nach Anspruch 9, dadurch gekenzeich.net , daß auf der stromabwärts liegenden Seite des Durchgangs (4o) des sich radial erstreckenden Elementes (21') wenigstens eine sich mit dem Element (21') und der Rotorwelle (2o) drehende Schaufel (42) vorgesehen ist, die so ausgebildet ist, daß sie die Feststoffe enthaltende Flüssigkeit durch den Durchgang (4o) fördert.

'ΛΛ, Dynamisches Filter zur Trennung einer Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit in ein Filtrat und einen eingedickten Schlamm, gekennzeichnet durch,

1) ein Gehäuse (11) mit einer Längsachse_; einem Einlaß (15) zur Einführung der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit in das Gehäuse (11) und einem Auslaß (16) zur Entfernung des eingedickten FeststoffSchlammes;

2) wenigstens/ im wesentlichen koaxial mit Abstand zueinander angeordnete stationäre ringförmige Filterelemente (19), die im Gehäuse (11) zwischen dem Ein- und Auslaß (15, 16) angeordnet sind, und je eine Filterkammer und wenigstens eine Filterfläche (23) aufweisen, wobei das

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Innere einer jeden Filterkammer in Flüssigkeitsverbindung mit der Außenseite des Gehäuses (11) steht, um FiItrat aus den Kammern zu entfernen;

3) eine sich koaxial durch das Gehäuse (11) und die mittlere Öffnung (25) der ringförmigen Filterelemente (I9)mit erheblichem Spiel zu den Innenumfängen der beiden Filterelemente (19) erstreckende, von einem Motor (2oA) angetriebene Rotorwelle (2o) ;

4) ein auf der Rotorwelle drehfest zwischen den beiden Filterelementen (19) mit Abstand zu beiden angeordnetes sich radial erstreckendes Element (21^!)> das wenigstens einen nahe der Rotorwelle (2o) angeordneten Durchgang (4o) aufweist, durch den eine kleine Menge der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit strömen kann; und

5) wenigstens eine auf der Rotorwelle (2o) nahe dem Durchgang (4o) des sich radial erstreckenden Elementes (21') angeordnete Schaufel (42), die sich mit dem Element (21') und der Rotorwelle (2o) dreht.

12. Filtei/nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufel (42) auf der stromabwärts liegenden Seite des Durchgangs (4o) angeordnet ist, und so ausgebildet ist, daß sie die Feststoffe enthaltende Flüssigkeit durch den Durchgang fördert.

5Ö9B48/O7CK