DE2551467B2 - Kontinuierlich arbeitender filter - Google Patents
Kontinuierlich arbeitender filterInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen kontinuierlich arbeitenden Filter zur Ausscheidung von Feststoffen mit
abrasiver Wirkung aus einer Flüssigkeit mit einem Gehäuse, das einen Einlaß für die die Feststoffe
enthaltende Flüssigkeit und einen Auslaß für den konzentrierten Feststoffschlamm aufweist, wenigstens
zwei im wesentlichen parallelen, koaxial mit Abstand zueinander entlang der Gehäuselängsachse angeordneten
stationären ringförmigen Elementen, einer sich entlang der Längsachse im Gehäuse erstreckenden
drehbaren Welle, die sich mit radialem Abstand durch öffnungen der ringförmigen Elemente erstreckt, die
einen Flüssigkeitsdurchlaß zwischen der Außenfläche der Welle und der inneren Umfangsfläche der
ringförmigen Elemente bilden, und einem auf der Welle befestigten, sich radial erstreckenden Rotorelement,
dessen äußere Umfangskante einen Abstand zur Gehäuseinnenseite aufweist, das zwischen den ringförmigen
Elementen angeordnet ist und einen Strömungsweg für die die Feststoffe enthaltende Flüssigkeit vom
Ein- zum Auslaß begrenzt, der sich entlang einer Seite eines ringförmigen Elementes und einer Seite des
Rotorelementes, dann durch den Zwischenraum zwischen dem Außenumfang des Rotorelementes und der
Gehäuseinnenseite und dann entlang der anderen gegenüberliegenden Seite des Rotorelementes und dem
anderen ringförmigen Element erstreckt, wobei wenigstens eines dieser Elemente ein Filter ist, der eine
Filterkammer und wenigstens eine Filterfläche aufweist, die eine Grenzfläche zwischen dem Strömungsweg und
der Filterkammer, die zur Austragung des Trägerflüssigkeitsfiltrats mit dem Äußeren des Gehäuses in
Verbindung steht, bildet.
Ein derartiger kontinuierlich arbeitender Filter ist aus der US-PS 34 55 821 bekannt. Der Filter arbeitet im
allgemeinen zufriedenstellend; es hat sich jedoch gezeigt, daß er sich zur Ausscheidung von Feststoffen
mit stark abrasiver Wirkung nicht besonders gut eignet, da infolge der im Filter angeordneten rotierenden
Elemente die Innenflächen des Filters einer starken Abriebwirkung durch die hindurchströmende Flüssigkeit
ausgesetzt sind. So kann beispielsweise eine Kohlenschlämme, die unter Druck einen derartigen
Filter passiert, um die Kohle von der Trägerflüssigkeit zu trennen, infolge der Reibwirkung der Kohle
innerhalb des Filters stark zerstörend auf dessen Innenflächen einwirken. Bedingt durch diese Tatsache
weisen derartige Rotationsfilter in bezug auf die Ausscheidung von Feststoffen mit abrasiver Wirkung
aus einer Flüssigkeit nur eine begrenzte nutzbare Lebensdauer auf, d. h. die entsprechend abgenutzten
bzw. zerstörten Filterinnenteile müssen kontinuierlich gewartet bzw. erneuert werden. Abgesehen davon, daß
derartige Wartungsarbeiten mit hohen Kosten verbunden sind, bedingen sie lange Stillegezeiten des Filters,
die entsprechend unerwünscht sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Filter zu schaffen, dessen Innenflächen
gegen die Abriebwirkung des daran entlangströmenden Materials geschützt sind.
Diese Aufgabe wird bei einem eingangs beschriebenen Filter erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Gehäuseinnenseite in dem Bereich zwischen den ringförmigen Elementen mit mindestens einer Prallplatte
und/oder Tasche zum Aufbau einer Feststoffablagerung während des Filterbetriebs versehen ist.
Die Erfindung basiert auf dem Gedanken, durch den Aufbau einer Schutzschicht aus den Feststoffen auf den
Filterinnenflächen während des Filterbetriebs diese Innenflächen gegen die Abriebwirkung des daran
entlangströmenden Materials zu schützen. Der Aufbau
einer derartigen Schutzschicht wird konstruktiv dadurch verwirklicht, daß die Gehäuseinnenwand in dem
Bereich zwischen den ringförmigen Elementen mit entsprechenden Prallplatten und/oder Taschen versehen
ist, an bzw. in denen sich während des anfänglichen Durchgangs der Flüssigkeit durch den Filter Feststoffe
ablagern. Nachdem auf diese Weise Schichten aus abrasivem Material auf den FilterinnenfläcHen angesammelt
sind, bewirkt das nachfolgende Auftreffen von abrasivem Material auf diese Flächen lediglich ein
Abschleifen der Flächen des abgelagerten abrasiven Materials selbst und schließt eine Abnutzung der
Filterteile aus. Im Verlaufe des Abriebs werden die abgelagerten Flächen jedoch ergänzt und wieder
aufgebaut, bis sie schließlich konstant bleiben.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich die Prallplatte von der Gehäuseinnenseite einwärts
in die Zone zwischen die mit Abstand zueinander angeordneten ringförmigen Elemente und den Außenumfang
des Rotorelementes. Mit dieser Ausführungsform lassen sich besonders gute Ergebnisse bezüglich
der Ablagerung der abrasiven Festoffe erzielen. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich
dadurch aus, daß mindestens eine Tasche zwischen mindestens zwei Prallplatten an der Gehäuseinnenseite
vorgesehen ist.
Um eine relativ gleichmäßige Ablagerung um die Gehäuseinnenseite herum zu erzielen, sind die Prallplatten
vorzugsweise im wesentlichen in gleichen Abständen um die ganze Gehäuseinnenseite herum angeordnet,
und es sind zwischen aufeinanderfolgenden Prallplatten mehrere Taschen vorgesehen. Die Taschen
sind vorteilhafterweise Nuten, die sich im wesentlichen parallel zur Rotorwelle erstrecken. Die Taschen können
jedoch auch von anderen geeigneten Elementen, beispielsweise Vorsprüngen od. dgl., gebildet werden.
Um die Wirkung der Prallplatten und/oder Taschen zum Ablagern von Feststoffen und zur zwangsläufigen
Aufrechterhaltung einer Schutzschicht weiterzuverbessern, kann der Abstand zwischen dem Außenumfang des
Rotorelementes und der Gehäuseinnenfläche gegenüber dem beim Verarbeiten von nichtabrasivem
Material verwendeten Abstand vergrößert werden. Dadurch wird eine Beschleunigung der Ablagerung
erreicht. Durch die Vergrößerung des Abstandes entsteht ein breiterer Strömungsweg für das Konzentrat,
wenn es um die Außenkanten der sich drehenden Teile strömt, so daß die Strömungsgeschwindigkeit
vermindert wird. Dies erleichtert die Ablagerung der zentrifugierten Feststoffpartikel in den Ecken und auf
den stationären Innenflächen des Filters, die sich an den Seiten des Strömungsweges befinden und den den
Außenkanten der Rotorelemente benachbarten Seiten gegenüberliegen. Die Haftung und nachfolgende Ansammlung
der Materialien bewirkt einen Schutz dieser Ecken und Wandflächen sowie der Schraubenköpfe und
anderen Haltevorrichtungen, die daran angeordnet sind. An den Flächen der Filterteile kann gehärtetes Material
oder abriebfestes Material, beispielsweise Gummi, verwendet werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung
beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 eine teilweise im Schnitt geführte Seitenansicht eines Filters gemäß der Erfindung, der mehrere
koaxial angeordnete, sich radial erstreckende Rotorelemente
aufweist, die sich mit koaxial angeordneten Filterelementen abwechseln, wobei sich Pralblatten
von der Gehäuseinnenseite aus einwärts erstrecken;
Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Teiles des in Fig. 1 gezeigten Filters, wobei die Ansammlung von
Feststoffen einer Zone zwischen benachbarten Filterelementen und dem Außenumfang eines Rotorelementes
dargestellt ist; und
F i g. 3 einen Querschnitt nach Linie 3-3 der Fig.) in
Richtung der Pfeile gesehen, vObei neben den sich einwärts ertreckenden Prallplatten Taschen in Form
ίο von Nuten zu erkennen sind, welch letztere im
Filtergehäuse angeordnet sind.
Der in Fig. 1 dargestellte Filter 10 besitzt ein Gehäuse 11, das eine Trennkammer 12 begrenzt und
zwei Stirnplatten 13 bzw. 14 an den gegenüberliegenden Enden aufweist. Die vordere Stirnplatte 13 ist mit einem
Einlaß 15 versehen, der an eine Pumpe oder eine Flüssigkeitszuführvorrichtung 15/4 angeschlossen ist,
um eine verhältnismäßig dünne, Feststoffe enthaltende Flüssigkeit in den Filter einzuführen, während die
hintere Stirnplatte 14 mit einem Auslaß 16 zur Austragung eines Feststoff-Konzentrats aus dem Filter
versehen ist, wobei das Konzentrat aus einem eingedickten Schlamm besteht. Der Auslaß 16 ist mit
einem Steuerventil 16Λ versehen, um die Austragung des eingedickten oder konzentrierten Schlammes durch
den Auslaß zu regeln. Das Gehäuse 11 besteht aus übereinandergelagerten Ringen, die durch mehrere
Zugstangen 17, die an jedem Ende eine Mutter 17/4 aufweisen, zusammengehalten sind. Die Zugstangen und
Muttern drücken die Stirnplatten 13 und 14, zwischen denen mehrere Ringe 18 angeordnet sind, zusammen.
Mit jedem Ring 18 ist ein gesondertes ringförmiges Filterelement 19 vor dem endgültigen Zusammenbau
des Filters mit den Zugstangen 17 verbunden, beispielsweise durch Schweißen. Die Ringe 18 bilden die
Außenränder oder Flansche der entsprechenden Filterelemente 19.
Eine Welle 20, die mit einem Motor 2OA gekuppelt ist, erstreckt sich durch die vordere Stirnplatte 13 des
Filtergehäuses 11 und endet innerhalb der Trennkammer 12. Die Welle 20 erstreckt sich durch mittlere
öffnungen 25 der Filterelemente 19 und trägt mehrere
sich radial erstreckende scheibenförmige Elemente 21, die zusammen mit der Welle in der Trennkammer 12
rotieren. Jedes der Rotorelemente 21 ist massiv ausgebildet und weist an den gegenüberliegenden
Stirnflächen Flügel 21Λ auf (siehe Fig. 2 und 3). Jedes
Element 21 ist durch Schweißen mit einer Nabe 22 verbunden, die ihrerseits mittels eines Keils 22/1 auf der
Welle befestigt ist, und besitzt einen im wesentlichen zylindrischen Umfang, dessen Durchmesser kleiner ist
als der Innendurchmesser der Ringe 18 der ringförmigen Filterelemente 19, wobei die Kanten der Flügel 21,4
an den Stirnflächen der Rotorelemente 21 einen Abstand zu den Stirnplatten 13 und 14 und den
Filterelementen 19, die neben den entsprechenden Rotorelementen liegen, aufweisen. Die Naben 22 der
Rotorelemente 21 liegen aneinander an und dienen zur Absiandshaltung der Rotorelemente 21gegenüber den
bo Filterelementen 19, die abwechselnd entlang der
Längsachse der Welle 20 angeordnet sind. Eine Mutter (nicht dargestellt) am freien Ende der Welle nahe dem
Konzentratauslaß 16 hält die Rotorelemente in axialer Anordnung auf der Welle fest zusammen.
h5 Jedes Filterelement 19 besitzt die Form eines Ringes
und ist mit einer mittleren öffnung 25 versehen, durch die sich die Welle 20 ersfeckt. Weiterhin weist jedes
Filterelement 19 zwei gegenüberliegende Filterflächen
23 auf, die beispielsweise aus Filtertuch bestehen können. Dartiber hinaus ist jedes Filterelement hohl
ausgebildet oder mit Innenkanälen versehen, so daß das Filtrat durch die Filterflächen 23 und dann über
Abflußleitungen 26 der Filterelemente 19 in eine Filtratablaufwanne 24 strömen kann. Ein Ventil 27 ist
vorgesehen, mit dem die Austragung des Filtrats aus der Ablaufwanne gesteuert wird. Die Filterflächen 23 der
Filterelemente sind in bekannter Weise mittels Schrauben 28 befestigt, die von den gegenüberliegenden Seiten
in jedes Filterelement eingeschraubt sind. Die Schrauben sind jeweils auf Kreisen nahe dem Ringelement 18
und der mittleren öffnung 25 angeordnet.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform weist jede von benachbarten Filterelementen begrenzte
Teiltrennkammer mehrere Prallplatten 30 auf, die um den Innenumfang des Gehäuses 11 herum befestigt sind.
Wie in Fig.3 gezeigt, sind die Prallplatten 30 in im wesentlichen gleichmäßigen Abständen voneinander
angeordnet und schließen einen Winkel mit dem Umfang des Gehäuses ein. Die bevorzugte Winkelausrichtung
der Prallplatten kann von verschiedenen Faktoren abhängen, wie z. B. der Drehrichtung der
Rotorelemente 21 und den Hafteigenschaften der Feststoffe in der zu filternden Flüssigkeit. Wie ferner
aus Fig. 3 ersichtlich ist, sind Nuten 40 in der Innenfläche des Gehäuses 11 vorgesehen. Diese Nuten
sind in den Ringen 18 angeordnet, und zwar mehrere zwischen benachbarten Prallplatten 30. Bei der in F i g. 3
gezeigten Anordnung der Prallplatten 30 und der Nuten 40 werden Feststoffe aus der zu filternden Flüssigkeit
eingefangen, festgehalten und in Ablagerungen 31 entlang der Innenfläche des Gehäuses angesammelt,
wenn der Filter in Betrieb ist.
Gehärtetes abriebfestes Material oder Gummi kann für die Flächen der Teile, wie z. B. der Rotorelemente 21,
verwendet werden, die sich ständig in der dicker werdenden Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit drehen.
Der Abstand zwischen den Umfangsflächen 32 der Rotorelemente 21 und den benachbarten Innenflächen ίο
34 der Ringe 18 ist ausreichend groß, so daß der infolge der Zentrifugalkraft entstehende Aufbau einer Schicht
aus abrasivem Material auf jeder Fläche 34 dadurch begünstigt wird, daß sich der Strömungsweg der
Flüssigkeit um die Umfangskanten 32 herum verbreitert *5
und damit die Strömungsgeschwindigkeit nahe den Flächen 34 verringert wird. Die Nuten 40 in diesen
Flächen erstrecken sich im wesentlichen parallel zur Welle 20, können aber auch andere Formen und
Ausrichtungen aufweisen. Beispielsweise können sie pfeilförmig ausgebildet sein.
Wenn sich während des Betriebes die Rotorelemente 21 drehen, strömt die Feststoffe enthaltende Flüssigkeit
vom Einlaß 15 sinusförmig von einer Seite eines jeden Rotorelementes 21 zur anderen Seite und gleichzeitig
über die Filterflächen 23 der Filterelemente i9 hinweg,
wie in Fig. I angedeutet, wobei die Flüssigkeit eine enge U-förmige Wandung um die Außenumfangsfläche
35 eines jeden Rotorelementes 21 und um die Innenumfangsfläche eines jeden Filterelementes 19
macht. Während dieses Betriebes baut sich in bzw. an den Nuten 40 und den Prallplatten 30 eine Schicht von
Feststoffen entlang der Gehäuseinnenseite 34 auf. Dieser Materialaufbau, wenn erst einmal ein stabiler
Zustand erreicht ist, schützt die darunterliegenden Flächen gegen Abriebwirkung durch die Feststoffe in
der Flüssigkeit bei lang anhaltendem Betrieb des Filters. Dabei bildet sich diese Schicht von Feststoffen nicht nur
entlang der Gehäuseinnenseite 34 aus sondern auch entlang den äußeren seitlichen Flächen der Filterelemente
19, die mit der Innenseite 34 der Ringe 18 Ecken bilden.
Während bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform der Erfindung die Filterelemente 19 und das
Gehäuse 11 des Filters stationär angeordnet sind, liegt
es innerhalb des Erfindungsgedankens, daß entweder alle Filterelemente, das Gehäuse oder sowohl alle
Filterelemente wie auch das Gehäuse sich drehen oder sonstwie nicht stationär sein können, solange eine
relative Winkelbewegung zwischen einem Rotorelement und dem Filtergehäuse und Filterflächen 23 der
Filterelemente stattfindet. Allgemeiner ausgedrückt sieht die Erfindung vor, daß wenigstens zwei Abstand
zueinander aufweisende Flächen vorgesehen sind, die relativ zueinander stationär sind, wobei sich dazwischen
ein Rotorelement erstreckt, das sich gegenüber den relativ stationären Flächen bewegt. Dabei können sich
das Gehäuse des Filters und die relativ stationären Flächen entweder in gleicher Richtung oder entgegengesetzt
zum Rotorelement drehen·.
Während ferner die zuvor beschriebene Ausführungsform der Erfindung relativ stationäre Filterelemente 19
aufweist, die mit Rotorelementen 21 massiver Konstruktion zusammenwirken, können auch relativ stationäre
scheibenförmige Elemente massiver Konstruktion in Verbindung mit auf einer Welle angeordneten
Filterelementen verwendet werden. Weiterhin sieht die Erfindung vor, daß der Filter eine alternierende Reihe
von sich radial erstreckenden Elementen aufweisen kann, die manchmal hohl ausgebildet sind, um als
Filterelemente zu dienen, und die manchmal eine massive Konstruktion aufweisen. Diese alternierende
Reihe wirkt mit relativ stationären ringförmigen Scheiben zusammen, die manchmal hohl ausgebildet
sein können, um als Filterelemente zu dienen, und die manchmal massiv ausgebildet sein können.
Ganz allgemein, ob relativ stationär oder relativ beweglich, soll eine scheibenförmige Filterfläche nahe
jeder massiven flüssigkeitsundurchlässigen Scheibenfläche von Element zu Element vorgesehen sein, obwohl
eine Filterfläche auch mit einer benachbarten anderen Filterfläche zusammenwirken kann. Zwei massive
Scheibenflächen in unmittelbarer Nachbarschaft, von denen eine sich dreht und die andere relativ stationär ist,
wurden lediglich dem Zwecke der Führung und Weiterführung der zu filternden Flüssigkeit dienen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Kontinuierlich arbeitender Filter zur Ausscheidung von Feststoffen, mit abrasiver Wirkung aus
einer Flüssigkeit mit einem Gehäuse, einen
Einlaß für die die Feststoffe enthaltende ,ussigkeit
und einen Auslaß für den konzentrierten Feststoffschlamm aufweist, wenigstens zwei im wesentlichen
parallelen, koaxial mit Abstand zueinander entlang der Gehäuselängsachse angeordneten stationären
ringförmigen Elementen, einer sich entlang der Längsachse im Gehäuse erstreckenden drehbaren
Welle, die sich mit radialem Abstand durch öffnungen der ringförmigen Elemente erstreckt, die
einen Flüssigkeitsdurchlaß zwischen der Außenfläche der Welle und der inneren UmfangSi'läche der
ringförmigen Elemente bilden, und einem auf der Welle befestigten, sich radial erstreckenden Rotorelement,
dessen äußere Umfangskante einen Abstand zur Gehäuseinnenseite aufweist, das zwischen
den ringförmigen Elementen angeordnet ist und einen Strömungsweg für die die Feststoffe enthaltende
Flüssigkeit vom Ein- zum Auslaß begrenzt, der sich entlang einer Seite eines ringförmigen Elementes
und einer Seite des Rotorelementes, dann durch den Zwischenraum zwischen dem Außenumfang des
Rotorelementes und der Gehäuseinnenseite und dann entlang der anderen gegenüberliegenden Seite
des Rotorelementes und dem anderen ringförmigen Element erstreckt, wobei wenigstens eines dieser
Elemente ein Filter ist, der eine Filterkammer und wenigstens eine Filterfläche aufweist, die eine
Grenzfläche zwischen dem Strömungsweg und der Filterkammer, die zur Austragung des Trägerflüssigkeitsfiltrats
mit dem Äußeren des Gehäuses in Verbindung steht, bildet, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gehäuseinnenseite (34) in dem Bereich zwischen den ringförmigen Elementen (19)
mit mindestens einer Prallplatte (30) und/oder Tasche (40) zum Aufbau einer Feststoffablagerung
während des Filterbetriebs versehen ist.
2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Prallplatte (30) von der Gehäuseinnenseite
(34) einwärts in die Zone zwischen die mit Abstand zueinander angeordneten ringförmigen
Elemente (19) und den Außenumfang (32) des Rotorelementes (21) erstreckt.
3. Filter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine
Tasche (40) zwischen mindestens zwei Prallplatten (30) an der Gehäuseinnenseite (34) vorgesehen ist.
4. Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallplatten
(30) im wesentlichen in gleichen Abständen um die ganze Gehäuseinnenseite (34) herum angeordnet
und daß zwischen aufeinanderfolgenden Prallplatten mehrere Taschen vorgesehen sind.
5. Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Taschen (40)
Nuten sind, die sich im wesentlichen prallel zur Rotorwelle (20) erstrecken.
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