DE2558682C3

DE2558682C3 - Filtrationsapparat

Info

Publication number: DE2558682C3
Application number: DE2558682A
Authority: DE
Inventors: August Dr. Zuerich Guyer (Schweiz)
Original assignee: Escher Wyss GmbH
Current assignee: Pall Corp
Priority date: 1975-12-11
Filing date: 1975-12-24
Publication date: 1980-11-13
Also published as: DE2558682B2; DE2558682A1; FR2334398A1; GB1569997A; US4066554A; FR2334398B1; CH602160A5

Description

Die Erfindung betrifft einen Filtrationsapparat mit zwei in einem Gehäuse ineinanderliegend angeordneten zylindrischen Filtrationsflächen, von denen mindestens eine rotierbar ist und die zwischen sich eine ringförmige, längliche, mit der unter Druck stehenden Suspension beauflagbare Filtrationskammer einschließen, wobei diese an der einen ringförmigen Stirnfläche den Suspensionszulauf und an der anderen ringförmigen Stirnfläche den Produktauslaß aufweist und wobei die Innenseite der inneren Filtrationsfläche sowie die Außenseite der äußeren Filtrationsfläche jeweils an einen Filtratabfluß angeschlossen sind.

Bei einem derartigen, z. B. aus der DE-OS 20 54 968 bekannten Filtrationsapparat wird die zu bearbeitende Suspension kontinuierlich durch die ringförmige Filtrationskammer unter Druck geführt, wobei die flüssige Komponente der Suspension die -beiden Filtrationsflächen durchdringt und als Filtral mittels jeweils eines Filtratabflusses abgeführt wird. Das filtrierte Produkt bewegt sich durch die Filtrationskammer, welche von koaxial angeordneten Filtrationsflächen gebildet ist und wird davon mittels eines Produktauslasses abgeführt

to Um die Bildung einer festen Produktkuchenschicht an den Fütrationsflächen zu vermeiden, werden vorteilhafterweise die Filtrationsflächen einander gegenläufig rotierbar angeordnet Dadurch entstehen an den Flächen in Umlaufrichtung wirkende Scherkräfte, das.

Produkt wird dauernd in Bewegung gehalten und fließt turbulent ohne an den Filtrationsflächen eine feste Kuchenschicht zu bilden zum Produktauslaß.

So ein Apparat ist für schwer filtrierbare Suspensionen bestimmt und ersetzt mit Vorteil seiner hohen Leistung und kontinuierlicher Arbeitsweise sonst anzuwendende Trennvorrichtungen.

Jedoch bei manchen schwer filtrierbaren Suspensionen sind die bei diesem bekannten Filtrationsapparat erreichbaren Scherkräfte und die Turbulenz in der Fillrationskammer noch unzulänglich, um die Bildung einer festen Kuchenschicht an den Filtrationsflächen zu verhindern.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Filtrationsapparat insbesondere für schwer filtrierbare Suspensionen zu schaffen, bei welchem die Bildung einer festen Kuchenschicht an den Filtrationsflächen verläßlich vermieden wird.

Dieses Problem ist neu, da es sich bei den bisher bekannten Apparaten mit mindestens einer rotierenden Filtrationsfläcne, welche für Suspensionen mit einem hohen Anteil Flüssigkeit konzipiert waren, gar nicht stellte. Bei einem solchen Apparat, welcher aus der US-PS 33 63 771 bekannt ist, wird z. B. das Bilden einer Kuchenschicht damit vermieden, daß die zu filtrierende Suspension aus einer kleinen Entfernung gegen die sich drehende Filtrationsfläche aus einer Spaltendüse gesprüht wird, wodurch und durch die Fliehkraft, welche durch die Rotation erzeugt wird, die Partikeln von der Fläche weggespühlt werden.

So etwas ist bei dem Apparat der eingangs beschriebenen Art nicht anwendbar, da hier angestrebt wird, daß die Suspension an ihrem Weg zwischen den beiden Filtrationsflächen immer mehr e^;ngedickt wird, so diiß ihre Verflüssigung entlang der Filtrationskammer gegensinnig wäre.

Zum Vermeiden der Bildung einer festen Kuchenschicht an den Filtrationsflächen eines Filtrationsapparats der eingangs beschriebenen Art beim Filtrieren schwer filtrierbaren Suspensionen wird erfindungsgemaß vorgeschlagen, daß die zwei Filtrationsflachen zueinander exzentrisch angeordnet sind.

Dadurch wirken am Umfang der Filtrationskammer verschieden große, sich zyklisch ändernde Scherkräfte, das Produkt ist entlang dem sich ändernden Profil der Kammer heftiger bewegt und gewirbelt als bei dem bekannten Apparat, bleibt homogen und es bildet sich kein Produktkuchen an den Filtrationsflächen.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die beiden Filtrationsflächen gegenläufig rotierbar in dem Gehäuse angeordnet.

Nach einer weiteren Ausführungsform ist bei rotierbarer Innenfiltrationsfläche diese planetenartig zu der Außenfiltrationsfläche umlaufend in dem Gehäuse

angeordnet Dabei ist die Außenfiltrationsfläche feststehend im Gehäuse angeordnet

Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand der Zeichnung näher beschrieben und erklärt Es zeigt schematisch F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel,

F i g. 2 ein zweites Ausführungsbeispi-l,

Fig.3 ein drittes Ausführungsbeispiel, jeweils im axialen Querschnitt

Der Filtrationsapparat weist in einem Gehäuse 1 eine ringförmige Filtrationskammer 2 auf, welche zwischen einer zylindrischen Außenfiltrationsfläche 3 und einer in dieser geschachtelten zylindrischen Innenfiltrationsfläche 4 gebildet ist Die zu filtrierende Suspension wird in die Filtrationskammer 2 durch einen Suspensionszulauf '⁵ 5 unter Druck geführt Die Flüssigkeit der Suspension dringt durch die Filtrationsflächen 3 und 4 hinweg und das Produkt fließt durch die Filtrationskammer 2 und wird durch einen Produktauslaß 6 weggeführt Um den Filtrationsdruck in der Filtrationskammer 2 zu regulieren, ist an dem Produktablaß ein nichtgezeichnetes Ventil angeordnet Die durch die Filtrationsflächen hindurchgedrungene Flüssigkeit wird als Filtrat jeweils in einem an den abgewandten Seiten der Filtrationsflächen 3 und 4 angeordneten Filtratabfluß 7 bzw. 8 gesammelt und durch Kanäle 9 bzw. 10 weggeführt.

Die zwei Filtrationsflächen 3 und 4 sind zueinander exzentrisch angeordnet in dem Gehäuse 1 gelagert. Die zylindrische Außenfiltrationsfläche 3 geht an ihren beiden Enden jeweils in eine Hohlwelle 11 über, welche jeweils in dem Gehäuse 1 bzw. in einem an dem Gehäuse befestigten Gehäuseteil 12 drehbar gelagert und abgedichtet ist. Die Innenfiltrationsfläche 4 geht an ihren beiden Enden jeweils in eine Welle 13 über, welche in dem Gehäuse 1 bzw. in einer Platte 14, welche an dem ^3ä Gehäuseteil 12 befestigt ist, drehbar gelagert und abgedichtet ist. Die beiden Platten 14 schließen beiderseits stirnseitig die Filtrationskammer 2 ab. Die beiden Platten 14 sind mit Schlitzen 15 versehen, so daß sie nach Lockerung von Schrauben 16, mittels welcher die Platte 14 zu dem Gehäuseteil 12 befestigt ist, in radialer Richtung verschiebbar sind. Durch ein Verschieben der Platten 14 läßt sich also eine gewünschte exzentrische Lage der Innenfiltrationsfläche 4 zu der Außenfiltrationsfläche 3 einstellen. Die in der Zeichnung untere Welle 13 der Innenfiltrationsfläche 4 ist als Hohlwelle ausgeführt, welcher Hohlraum als Filtratabflußkanal 10 zum Abführen des Filtrats aus dem Filtratsabfluß 8 dient.

Ein jeweils freigelassener Raum 17 zwischen der Hohlwelle 11 und der Welle 13 ist als Weg für die zu bearbeitende Suspension bzw. für das Produkt vorgesehen und steht mit dem Suspensionszulauf 5 bzw. mit dem Produktablaß 6 in Verbindung.

Die beiden Filtrationsflächen 3 und 4 sind gegenläufig ⁵^ rotierbar. Es wäre auch möglich, die beiden Filtrationsflächen im gleichen Drehsinn rotieren zu lassen, z. B. mit verschiedenen Umlaufgeschwindigkeiten. Oder es ist auch möglich, nur eine der zwei Flächen rotieren zu lassen.

Der Antrieb der rotierbaren Filtrationsflächen 3 und 4 ist mittels eines Motors 18 bzw. eines Motors Ϊ9 gewährleistet Beide Motoren 18 und 19 sind in beiden Richtungen drehbar und ihre Drehzahl ist regulierbar.

Es ist denkbar, den Filtrationsflächen eine andere Form zu geben statt der zylindrischen. Z. B, kann man sie als Konen ausführen. Bei der konischen Form könnte man das Profil der Filtrationskammer nicht nur durch radiales Verschieben der Welle 13 verändern, sondern auch durch axiales Verschieben der Welle 13.

Bei der dargestellten zylindrischen Form der Filtrationsflächen wäre es möglich, eine zusätzliche axiale Hin- und Herbewegung z. B. der Innenfiltrationsfläcbsn vorzusehen.

Bei dem Filtrationsapparat gemäß Fig.2 steht die Außenfiltrationsfläche 3 fest im Gehäuse 1. Ein Suspensionszulauf 5 reicht durch die Außenfiltrationsfläche 3 bis in die Filtrationskammer 2. Ein am anderen Ende der Filtrationskammer 2 angeordneter Produktauslaß ist ebenfalls durch die Außenfiltrationsfläche 3 geführt. Die Filtrationskammer 2 ist beiderseits stirnseitig jeweils mittels einer Scheibe 20 abgescnlossen. Die Scheiben 20 sind koaxial zur Achse der zylindrischen Außenfiltrationsfläche 3 angeordnet und sind am Gehäuse 1 drehbar jedoch axial unverschiebbar gelagert und die Spalten zwischen ihnen und dem Gehäuse 1 sind abgedichtet In den Scheiben 20 sind die Wellen 13 exzentrisch gelagert. Ein Motor 21 weist eine lange Welle 22 auf und dient zu einem synchronen Antrieb der beiden Scheiben 20. Der Motor 21 ist in beiden Richtungen drehbar und seine Drehzahl ist regulierbar. Beim Drehen der Scheiben 20 wird die Innenfiltrationsfläche 4 entlang einer Umlaufbahn getrieben. Ein Drehen der Innenfiltrationsfläche 4 planetenartig um ihre Achse herum ist mittels eines Planetengetriebes erzielt. Das Planetengetriebe weist ein Planetenrad 23 auf, welches an der Welle 13 der Innenfiltrationsfläche 3 befestigt ist Das Planetenrad 23 wirkt mit einem Sonnenrad 24 zusammen, welches zu dem Gehäuse 1 mittels einer Halterung 25 befestigt ist.

Der in Fig. 3 dargestellte Filtrationsapparat unterscheidet sich von den in F i g. 1 und F i g. 2 gezeigten Ausführungsbcispielen dadurch, daß die Innenfiltrationsfläche 4 mittels einer Welle 13 rotierbar im Gehäuse 1 gelagert ist, welche Welle 13 zu der Innenfiltrationsfläche 4 exzentrisch angeordnet ist. Die Welle 13 ist relativ zu der Außenfiltrationsfläche 4 koaxial angeordnet. Die Welle 13 ist mittels eines Motors 19 angetrieben. Zum Antrieb der ebenfalls im Gehäuse 1 rotierbar angeordneten Außenfiltrationsfläche 3 ist ein Motor 18 vorgesehen.

Der erfindungsgemäße Filtrationsapparat ist grundsätzlich in jeder Lage im Raum verwendbar. Jedoch die gezeigte vertikale Anordnung ist aus Platzausnützungsgründen vorteilhaft.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Filtrationsapparat mit zwei in einem Gehäuse ineinanderliegend angeordneten zylindrischen Filtrationsflächen, von denen mindestens eine rotierbar ist und die zwischen sich eine ringförmige, längliche, mit der unter Druck stehenden Suspension beaufschlagbare Filtrationskammer einschließen, wobei diese an der einen ringförmigen Stirnfläche den Suspensionszulauf und an der anderen ringförmigen Stirnfläche den Produktauslaß aufweist und wobei die Innenseite der inneren Filtrationsfläche sowie die Außenseite der äußeren Filtrationsfläcne jeweils an einen Filtratabfluß angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Filtrationsflächen (3 und 4) zueinander exzentrisch angeordnet sind.

2. Filtrationsapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei rotierbarer Innenfiltrationsfläche (4) ihre zu ihr konzentrisch angeordneten Wellen (13) jeweils in einer das Gehäuse (1) stirnseitig abschließenden Platte (14) gelagert sind, welche in radialer Richtung verstellbar ist zum Einstellen der exzentrischen Lage der Innenfiltrationsfläche (4) zur Außenfiltrationsfläche (3).

3. Filtrationsapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Filtrationsflächen (3 und 4) gegenläufig rotierbar in dem Gehäuse (1) angeordnet sind.

4. Filtrationsapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei rotierbarer Innenfiltrationsfläche (4) diese planetenartig umlaufend zu der Außenfiltrationsfläche in dem Gehäuse (1) angeordnet ist.

5. Filtrationsapparat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellen (13) der rotierenden und planetenartig umlaufenden Innenfiltrationsfläche (4) jeweils in einer am Gehäuse drehbar angebrachten Scheibe (20) gelagert sind, welche die Filtrationskammer stirnseitig abschließt und koaxial zur Achse der Außenfilirationsfläche angeordnet ist, wobei die Wellen (13) in den Scheiben (20) exzentrisch gelagert sind, mit dem Drehen der Scheibe (20) getrieben werden, und dabei mittels eines Planetengetriebes (23, 24) um ihre Achse herum synchron gedreht werden.

6. Filtrationsapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei rotierbarer Innenfillrationsfläche (4) diese zu ihr exzentrisch angeordnete Wellen (13) aufweist, die aber konzentrisch zu der Außenfiltrationsfläche (3) gelagert sind.