DE2705046A1

DE2705046A1 - Verfahren und vorrichtung zum filtrieren von fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2705046A1
Application number: DE19772705046
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Schenk Filterbau GmbH
Current assignee: Schenk Filterbau GmbH
Priority date: 1977-02-08
Filing date: 1977-02-08
Publication date: 1978-08-10
Also published as: US4201670A

Description

- Patentanwart 2 V O 5 O 4

Dip!.-!ng. Waltar Jackisch

Stuttgart N. Monzeistraß© 40

Schenk-Filterbau A 35 407 - scho

Gesellschaft mit beschränkter Haftung

Bettringer Straße y *. .

f. Fρ α

7076 Waldstetten

Verfahren und Vorrichtung zum Filtrieren von Flüssigkeiten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Filtrieren von Flüssigkeiten, bei dem die zu filtrierende Flüssigkeit zusammen mit einem Filterhilfsmittel, beispielsweise Kieselgur, in

auf

einen Filterkessel mit/einer Filterwelle im Abstand aufgereihten Filterelementen eingegeben wird, bei dem sich das eine Fließ- und eine Sedimentationsgeschwindigkeit aufweisende Filterhilfsmittel auf den Filterelementen unter Bildung von Anschwemmungen absetzt, die als Filtrierschichten für die zu filtrierende Flüssigkeit dienen, und bei dem die filtrierte Flüssigkeit im unteren Bereich des Filterkessels entnommen wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, mit einem Filterbehälter, der mit Abstand übereinander liegende, horizontale Filterplatten aufweist, die an einer drehbar antreibbaren Filtratablaufwel-Ie gehaltert sind.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art wird während des FiI-trierens auf den Filterelementen eine Filterschicht aufgebaut, die im wesentlichen aus Kieselgur besteht und eine sogenannte Grobgur als erste Anschwemmung und eine feinere Gur oder Gurmischung als zweite Anschwemmung aufweist. Die zu filtrierende

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Flüssigkeit, wie Bier, Wasser oder Unfiltrat, wird über ein Dosiergerät zusammen mit dem Filterhilfsmittel von oben und/ oder unten in den Filterbehälter eingegeben.

Durch einen entsprechenden, durch das Druckgefälle zwischen Filterbehälter und Filtratablaufwelle hervorgerufenen Fluß werden die Filterhilfsmittel auf dem Filterelement abgelagert. Die Anschwemmung des Filterhilfsmittels auf den Filterelementen hängt von der Fließ- und Sedimentationsgeschwindigkeit ab. Die Anschwemmung, und insbesondere die erste Anschwemmung aus Grobgur, ist für die Qualität der nachfolgenden Filtration entscheidend.

Bei bekannten Verfahren wird das Gemisch, bestehend aus Anschwenunflüssigkeit oder Unfiltrat und Filterhilfsmittel, bei stehenden Filterelementen in den Filterbehälter eingebracht und die Anschwemmungen auf den Filterelementen aufgebaut. Dieser Prozeß findet im Kreislauf mit ständiger Dosierung statt. Die Flüssigkeit mit dem oder den Pilterhilfsmitteln läuft über den Trübzulauf in den Filterbehälter, wobei sich das Filterhilfsmittel auf den Filterelementen absetzt, während die Flüssigkeit über die Filtratablaufvrelle und die Klariaufleitung über das Dosiergerät wieder dem Trübzulauf zugeführt wird. Bei einem derartigen Anschwemmvorgang entstehen bereits beim Zulauf der Flüssigkeit am TKIb zuiuf stutzen Strömungen, die die gleichmäßige Absetzung bzw. die Lage des Filterhilfsmittels auf dem Filterelement beeinflussen. Die Richtung und Größe der resultierenden Geschwindigkeit aus Sedimentations- und Pließgeschwindigkeit der Filterhilfsmittel wird von diesen Strömungen sehr stark beeinflußt. Im Filterbehälter sind Schauluken, Stutzen und dergl. angeordnet,

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die ebenfalls unkontrollierbare Strömungen innerhalb des Filterbehälters hervorrufen. Infolge dieser Strömungen setzen sich die Filterhilfsmittel nicht gleichmäßig auf den einzelnen Filterelementen ab, so daß die Anschwemmungen auf den Filterelementen und innerhalb des gesamten Filterpaketes unterschiedliche Dicke haben. Durch diese unterschiedliche Dicke der Anschwemmungen wird die Qualität der Filtration vermindert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art so·, auszubilden, daß auf den Filterelementen Filterschichten von etwa gleicher Dicke aufgebaut werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Sedimentationsgeschwindigkeit der zu filtrierenden Flüssigkeit einschließlich des Filterhilfsmittels von einer quer zur Sedimentationsgeschwindigkeit verlaufenden Querströrnung überlagert wird.

Mit der überlagerten Querströmung wird eine kontrollierte Anschwemmung auf den Filterelementen erreicht, so daß über das gesamte Filterpaket eine gleich starke Filterhilfsmittelschicht aufgetragen wird. Die innerhalb des Filterbehälters auftretenden, unkontrollierbaren Strömungen werden von der Querströmung überlagert, so daß sich diese unkontrollierbaren Strömungen nüifc be-merkbar machen. Die Querströmung kann in Abhängigkeit von der Größe des

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tels Filterbehälters und der Art des Pilterhilfsmit- so gesteuert v/erden, daß gleich dicke Anschwemmungen auf den Filterelementen aufgebaut werden, durch die die Qualität der Filtration erheblich verbessert wird. Bis zum Ende des Filtrierens bleibt die Qualität der Filtrierung infolge der gleichmäßigen Schichtdicke der Anschwemmungen gleich, so daß am Ende des Filtriervorganges, bevor der Filterkuchen von den Filterelementen entfernt wird, das Filtrat die gleiche Qualität hat wie zu Beginn des Filterns.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Filterelemente durch eine regelbare Antriebseinrichtung antreibbar sind. Durch Rotation der Filterelemente um die Achse der Filterablaufwelle wird somit innerhalb des Filterbehälters eine gesteuerte Strö-

di~keit mung erzeugt, die sich der Sedimentations- und Fließ_?escßwin-/

der Filterhilf ε;-/ ^e überlagert. Durch Rotation der Filterelemente kann also erreicht werden, daß über die gesamte Höhe des Filterbehälters auf den Filterelementen jeweils eine gleich starke Anschwemmung aufgetragen wird.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, den Unteransprüchen und der Zeichnung.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 im Axialschnitt und in schematischer Darstellung eine

Vorrichtung gemäß der Erfindung und Fig. 2 einen Schnitt durch einen Teil eines Filterelementes der Vorrichtung gemäß Fig. 1.

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Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen Pilterbehälter 1 auf, der kreisförmigen Querschnitt hat und in dem zentrisch eine Filtratablaufwelle 2 angeordnet ist. An der Filtratablaufwelle 2 sind mit Abstand übereinander horizontale und gleich ausgebildete Filterplatten J5 befestigt, die kreisförmigen Umriß haben. Das obere Ende der Filtratablaufwelle 2 ist in Lagern 4 abgestützt. Das untere Ende der Yfelle 2 ist über ein Getriebe 5 mit einer regelbaren Antriebseinrichtung 6 verbunden, mit der die Rotationsgeschviindigkeit der Welle 2 geregelt werden kann. Vorteilhaft .ist die Antriebseinrichtung 6 ein hydraulischer Antrieb.

und/oder unteren

Der Filterbehälter 1 weist an seinem oberen,Ende einen Trübzulauf 7 auf, durch den die zu filtrierende Flüssigkeit zusammen mit dem Filterhilfsmittel in den Filterbehälter eingegeben wird. Außerdem ist der Filterbehälter 1 mit einer Schauluke 8 versehen, durch die die Filterelemente 3 v/ährend des Filtrierens beobachtet werden können.

Die Filterelemente 3 weisen jeweils ein an einer Nabe 10 befestigtes Bodenblech 9 mit kreisförmigem Umfang auf, auf dem ein Stütsgewebe 11 befestigt ist. Über das Stütsgewebe ist ein Feingewebe 12 gespannt, auf dem die Anschwemmungen aufgebracht werden. Die Filterelemente J> sitzen mit ihren Naben 10 auf der Filtratablaufwelle 2.

Zum Filtrieren einer Flüssigkeit, beispielsweise Bier, wird über den Trübzulauf 7 die Flüssigkeit zusammen mit einem FilterhilÄittel, üblicherweise Kieselgur, in den Filterbehälter 1 gegeben. Als Filterhilfsmittel können außer Kieselgur auch Perlite, Zellulose, Aktivkohle, Kunstharze und dgl. verwendet werden.

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- Λ -S

Die Flüssigkeit wird über ein (nicht dargestelltes) Dosiergerät mit dem Filterhilfsmittel vermischt und der Filterbehälter 1 mit der vermischten Flüssigkeit, der sogenannten Suspension, gefüllt. Durch das Druckgefälle zwischen dem Filterbehälter und der Filtratablaufwelle 2 entsteht ein Flß, durch den das Filterhilfsmittel auf den Filterelementen 3 abgelagert wird. Aus der Fließ- und Sedimentationsgeschwindigkeit ergibt sich ein Geschwindigkeit svektor, der für die Lage des Filterhilfsmittels auf dem Filterelement 3 maßgebend ist. Zunächst wird die Flüssigkeit mit Filterhilfsmittel gemischt, das sich auf den Filterelementen 3 als sogenannte erste Anschwemmung 13 ablagert. Die zu filtrierende Flüssigkeit fließt innerhalb des Filterhilf smittels 13 in die Filtratablaufwelle 2 (vgl. Pfeile in Fig. 1). Am unteren Ende der Filtratablaufwelle 2 ist ein Auslaß m vorgesehen, durch den die filtrierte Flüssigkeit dem Filterbehälter 1 entnommen wird. Während des Aufbringens des Filterhilfinittels 13 wird die filtrierte Flüssigkeit von dem Auslaß 14 wieder dem Dosiergerät zugeführt und durch den Trübzulauf 7 in den Behälter eingebracht.

Für die Qualität der Filtration ist die Ausbildung der als sogenannte Precoatschicht bekannten Filterhilfsmittelschicht 13 wesentlich. Diese Schicht 13 sollte über die gesamte Höhe des Filterbehälters 1 auf jedem Filterelement 3 gleiche Dicke haben. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, daß innerhalb des Filterbehälters eine gesteuerte Querströmung erzeugt wird, die sich der Fließ- und Sedimentationsgeschwindigkeit des Filterhilf smittels überlagert. Innerhalb des Filterbehälters auftretende Störungströmungen können mit der überlagerten Querströmung ausgeglichen werden, so daß sich diese nicht nachteilig bemerkbar machen. Derartige unkontrollierbare Störungen treten bereits beim Zulauf der Flüssigkeit am Trübzulauf 7 auf, die zwar durch einen Einlaufverteiler beeinflußt werden können, die

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aber keinesfalls vollkommen steuerbar sind. An der Schauluke 8, die in den Strömungsweg der Flüssigkeit reicht, treten weitere Störungsströmungen auf, die eine gleichmäßige Ablagerung des Filterhilfsmittels auf den Filterelementen 3 verhindert. Die Precoatschicht 13 hätte dann unterschiedliche Dicke, so daß die nachfolgende Filtration nicht optimal erfolgt.

Infolge der überlagerung mit der gesteuerten Querströmung wird nun erreicht, daß sich das Filterhilfsmittel auf den Filterelementen 3 gleichmäßig absetzt, so daß die Precoatschicht 13 über die ganze Höhe des Filterbehälters 1 jeweils gleiche Dicke hat. Die Querströmung kann Winkel zwischen 0° und 9.0° mit der Sedimentationsgeschwindigkeit des Filterhilfsmittels einschließen.

Nach dem Aufbau der Precoatschicht 13 wird der zu filtrierenden Flüssigkeit in dein Dosiergerät weiterhin Filterhilfsmittel zugegeben, das sich dann auf der Precoatschicht 13 absetzt und eine Feingurschicht 15, die sogenannte zweite Anschwemmung, bildet. Auch bei der Ausbildung der Feingurschicht- wird infolge der überlagerten, gesteuerten Querströmung sichergestellt, daß diese über die ganze Hohe des Filterbehälters 1 gleiche Dicke hat, unabhängig von den Störströmungen innerhalb des Filterbehälters. Wie Fig. 2 zeigt, werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Anschwemmungen gebildet, die über das ganze Filterelement 3 konstante Dicke haben. Dadurch läßt sich eine hochqualitative Filtration erreichen, die auch am Ende des Filtriervorganges die gleichen Ergebnisse liefert/wie zu Beginn der Filtration,

Die Querströmung, die im Ausführungsbeispiel als Kreisströmung ausgebildet ist, wird durch die Rotation der Filterelemente 3 mit Hilfe der regelbaren Antriebseinrichtung 6 erreicht und verläuft etwa parallel zur Oberseite der Filterelemente 3- Die resultierende Strömungsgeschindigkeit der Flüssigkeit und des Filterhilf smittels wird über die Gesamthöhe des Filterbehälters gleich eingestellt, so daß über die Behälterhöhe gleiche Strömungsverhältnisse herrschen, die eine gleichmäßige Ablagerung auf den Filterelementen gewährleisten. _„_

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Die Drehzahl der Filterelemente j5 kann so eingestellt werden, daß die RotatLonsgeschwindigkelt/der Filterelemente größer ist als die Rotationsgeschwindigkeit der Flüssigkeit. Dann tritt ein sogenannter Glättungseffekt auf. Der sich während des FiI-trierens auf den beiden Anschwemmungen 13 und 15 absetzende Filterkuchen wird dabei durch die Flüssigkeit geglättet, wobei Filterkuchenreste kontinuierlich abgeschleudert werden. Auf diese V/eise kann auch eine Filterkuchenschicht gebildet werden, die auf allen Filterelementen konstante Dicke hat. Dadurch wird ebenfalls die Qualität des Filtriervorganges wesentlich erhöht. \\

Zur Erzeugung der gesteuerten Strömung reicht eine verhältnismäßig kleine Drehzahl der Filterelemente aus, die je nach Größe des Filterbehälters zvjischen etwa 3 und 5 Umdrehungen pro Minute beträgt. Die Drehzahl kann mit der regelbaren Antriebseinrichtung 6 so eingestellt werden, daß die sich auf den Filterelementen 3 aufbauenden Schichten jeweils konstante Dicke haben.

Am Ende des FiltrierVorganges muß der sich auf den Filterelementen 3 abgesetzte Filterkuchen durch Erhöhung der Drehzahl abgeschleudert werden. Mit einem hydraulischen Antrieb lassen sich die zum Abschleudern notwendigen hohen Drehzahlen und die während des Filtrierens notwendigen kleinen Drehzahlen ohne Schwierigkeiten einstellen.

Die Vorrichtung kann auch so ausgebildet sein, daß zum Abschleudern des Filterkuchens ein nicht regelbarer Antrieb verwendet wird, während zur Erzielung der gesteuerten Strömung ein zusätzlicher regelbarer Antrieb verwendet wird.

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Je nach zu filtrierender Flüssigkeit, Größe des Filterbehälters und dergleichen kann durch die gesteuerte Strömung eine einwandfreie Anschwemmung auf den Filterelementen 3 gebildet v/erden, so daß Flüssigkeiten unabhängig von der Einsatzdauer praktisch in einem einzigen Durchgang so filtriert v/erden können, daß das Filtrat den jeweiligen Reinheitsbestimmungen genügt.

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Claims

Patentanwalt

ΟίρΙ.-Ing. Walter Jackisch 9 7 Π R Π / ft

Stuttgart N. MerzelstraBe 40 fr f U U U «f VJ

Schenk-Pilterbau ■ A 35 407-scho

Gesellschaft mit beschränkter Haftung _

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Waldstetten

Patentansprüche

[ 1. Verfahren zum Filtrieren von Flüssigkeiten, bei dem die zu \ Sfiltrierende Flüssigkeit zusammen mit einem Filterhilfsmittel, beispielsweise Kieselgur, .in einen Filterkessel mit auf einer Filterwelle im Abstand aufgereihten Filterelementen eingegeben wird, bei dem sich das eine Fließ- und eine Sedimentationsgeschwindigkeit aufweisende Filterhilfsmittel auf den Filterelementen unter Bildung von Anschwemmungen absetzt, die als Filtrierschichten für die zu filtrierende Flüssigkeit dienen, und bei dem die filtrierte Flüssigkeit im unteren Bereich des Filterkessels entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Sedimentationsgeschwindigkeit der zu filtrierenden Flüssigkeit einschließlich des Filterhilfsmittels von einer quer zur Sedimentationsgeschwindigkeit verlaufenden Querströmung überlagert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außer der Sedimentationsgeschwindigkeit auch die Fließgeschwindigkeit von der Querströmung überlagert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querströmung, insbesondere die Geschwindigkeit der Querströmung, steuerbar ist.

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¹I. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querströmung als Umlaufströmung, vorzugsweise als Kreisströmung, ausgebildet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisströmung durch Rotation der Filterelemente (3) erzeugt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsgeschwindigkeit an jeder Stelle der Filterelemente (3) größer ist als die Rotationsgeschwindigkeit der Flüssigkeit.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Querströmung etwa parallel zur Oberseite der Filterelemente (3) verläuft.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die resultierende Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit und des Filterhilfsmittels über die Gesamthöhe der Filterelemente (3) gleich eingestellt wird.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit einem Filterbehälter, der mit Abstand übereinander liegende, horizontale Filterplatten aufweist, die an einer drehbar antreibbaren Filtratablaufwelle gehaltert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterelemente (3) durch eine regelbare Antriebseinrichtung (6) antreibbar sind.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterelemente (3) über die Filtratablaufwelle (2) mit der regelbaren Antriebseinrichtung (6) verbunden sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die regelbare Antriebseinrichtung (6) ein hydraulischer Antrieb ist.

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