DE2551467C3 - Kontinuierlich arbeitender Filter - Google Patents

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

s 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 erstreck', 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

is 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

M 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 Trägerflüssigkeiit 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

so gewartet bzw. erneuert werden. Abgesehen davon, daCI 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 erfindungsgemilß dadurch gelöst, daß die

M 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 währetid 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 Rächen 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. Ein; 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 £lr das Konzentrat, wenn es um die Außenkanten der sich drehenden Teile strömt, so daß die Strömungsgeschwindigkeit vermindert wird. Dies erleichtert die Ablagerung der zentrifugieren Feststoffpa^ikel in den Ecken und auf den stationären Innenflächen des Filters, die sich an den Seiten des Strömungswege? 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. I eine teilweise im Schnitt geführte Seitenansicht eines Filters gemäß der Erfindung, der mehrere koaxial angeordnete, sk.h radial erstreckende Rotorelemente aufweist, die sich mit koaxial angeordneten Filterelementen abwechseln, wobei sich PrallDlatten von der Gehäuseinnenseite aus einwärts erstrecken;

F i g. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Teiles des in F i g. 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 F i g. 1 in Richtung der Pfeile gesehen, wobei 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

is Enden aufweist. Die vordere Stirnplatte 13 ist mit einem Einlaß 15 versehen, der an eine Pumpe oder eine Flüssigkeitszuführvorrichtung 15Λ angeschlossen ist um eine verhältnismäßig dünne, Feststoffe enthaltende Flüssigkeit in den Filter einzuführen, während die

Μ hintere Stiftplatte 14 mit einem Auslaß 16 zur Austragung eines Feststoff-Konzentrat aus dem Filter versehen ist, wobei das Konzentrat aus einem eingedickten Schlamm besteht Der Auslaß 16 ist mit einem Steuerventil 16A versehen, um die Austragung

Η des eingedickten oder konzentrierten Schlammes durch den AusLß zu regeln. Das Gehäuse 11 besteht aus übereinandergelagerten Ringen, die durch mehrere Zugstangen 17, die an jedem Ende eine Mutter VA 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 20A gekuppelt ist erstreckt sich durch die vordere Stirnplatte 13 des Filtergehäuses 11 und endet innerhalb der Trennkammer IZ 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 2\A auf (siehe F i g. 2 und 3). Jedes Element 21 ist durch Schweißen mit einer Nabe 22 verbunden, die ihrerseits mittels eines Keils 22A auf der

so 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 HA 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 Abstandshaltung der Rotorelememe 21 gegenüber den 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.

Jedes Filterelement '.9 besitzt die Form eines Ringes und ist mit einer mittleren öffnung 25 versehen, durch die sich die Welle 20 erstreckt Weiterhin weist jedes Filterelement 19 zwei secrenüherlieffende Filterflänhpn

23 auf, die beispielsweise aus Filtertuch bestehen können. Darüber 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 F i g. 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 *o 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 19 hinweg, wie in F i g. 1 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 aiie Filterelemente, das Gehäuse oder sowohl aiie 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 Rotoreiement erstreckt, das sich gegenüber den relativ stationären Flächen bewegt. Dabei können sich das Gehäuse des Filters und die relativ stationären Flächen entweder in gieicher 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 Scheibentidehe 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, würden lediglich dem Zwecke der Führung und Weiterführung der zu filternden Flüssigkeit dienen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Kontinuierlich arbeitender 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 Gete&iseinnenseite 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 Filterßäche ijfweist, die eine Grenzfläche zwischen dem Strömungsweg und der Filterkammer, die zur Austragung -"ös 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 sieh im wesentlichen prallel zur Rotorwelle (20) erstrecken.