DE3424325C2 - Membranfilterplatte - Google Patents

Membranfilterplatte

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DE3424325C2
DE3424325C2 DE3424325A DE3424325A DE3424325C2 DE 3424325 C2 DE3424325 C2 DE 3424325C2 DE 3424325 A DE3424325 A DE 3424325A DE 3424325 A DE3424325 A DE 3424325A DE 3424325 C2 DE3424325 C2 DE 3424325C2
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JV Kunststoffwerk GmbH
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Hansen-BTR-GmbH, 3000 Hannover
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D25/00Filters formed by clamping together several filtering elements or parts of such elements
    • B01D25/12Filter presses, i.e. of the plate or plate and frame type
    • B01D25/21Plate and frame presses
    • B01D25/215Construction of the filter plates, frames
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D25/00Filters formed by clamping together several filtering elements or parts of such elements
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Description

Die Erfindung betrifft eine Membranfilterplatte, bestehend aus einem plattenförmigen Grundkörper mit mindestens einem Rezeß. der an seinem Rand durch eine Stufe und ansteigende Flächen in die den rahmenförmigen Rand des Grundkörpers bildende Ebene übergeht, und aus mindestens einer in ihren Flächendimensionen kleineren, in ihrem Mittelteil ebenen und aus
so einem gummielastischen Werkstoff bestehenden Membran mit verdicktem Rand mit einer umlaufenden Rippe, die in eine umlaufende Nut im Grundkörper eingreift, wobei diese Nut im oder unmittelbar neben dem Bereich angeordnet ist, in welchem die den Rezeß begrenzende Schrägfläche in den ebenen Rand übergeht, und wobei die Außenflächen des Randes der Membran im Querschnitt keilförmig gestaltet sind, wobei die an der Grundplatte anliegende Seite des Membranrandes größer als die der Grundplatte abgekehrte Seite des Randes der Membran ist.
Eine derartige Membranfilterplatte ist aus der DE-OS 60 821 bekanntgeworden. Die Grundplatte ist hier aus einem Rahmen gefertigt, in den eine topfförmige Platte eingeschweißt ist. Deren Rand bildet mit einer stufenförmigen Ausnehmung im Rand des Grundkörpers eine Schwalbenschwanznut, die zur Befestigung der Membran dient. Die Membran ist topfförmig hergestellt und weist einen einzuklemmenden Rand auf, der
an seinem Außenrand eine auf den Grundkörper zu gerichtete Rippe von Schwalbenschwanzform trägt die in die Schwalbenschwanznut eingepreßt wird. Dadurch erhält die Membran einen sicheren Sitz, den sie auch dann behält, wenn die Plattenfilterpresse geöffnet wird und das gepreßte Filtergut entnommen vird. Jedoch hat bei dieser Membranfilterplatte die Membran nicht eine so lange Lebensdauer, wie sie von anderen Membranen aus dem gleichen gummielastischen Materia! bekannt ist
Es ist vermutet worden, daß die Verkürzung der Lebensdauer auf die Beanspruchung des Materials durch die erheblichen Preßdrucke der Plattenfilterpressen zurückzuführen ist Um die Lebensdauer der Membranen zu erhöhen, wurde daher durch die DE-OS 23 22 044 eine Membranfilterplatte geschaffen, die mit vermindertem Preßdruck arbeitet Bei dieser weist der ebene Rand des Grundkörpers eine schwalbenschwanzförmige Nut auf, in die wiederum eine am Außenrand der Membran angebrachte schwalbenschwanzförmige Rippe eingelegt wird. Jeweils zwei Membranen benachbarter Grundkörper liegen hier aneinander an. Die Randebenen der Grundkörper weisen daher im gepreßten Zustand der Membranfilterplatten einen Abstand voneinander auf, der der doppelten Randstärke einer Membran entspricht. Die Kräfte der Plattenfilterpresse werden hier nur über die Membranränder übertragen. Bei niedrigen Filterdrucken ist das eine gangbare Möglichkeit. Die Lebensdauer der Membran ist hierdurch nicht erhöht. Bei höheren Filterdrucken, jedoch muß dt.' Druck der Plattenfilterpresse erhöht werden, damit die notwendige Dichtigkeit erzielt wird. Die Druckübertragung von Membranrand auf Membranrand führt hier dazu, daß das gummielastische Material der Membran anfängt zu fließen, wodurch die Lebensdauer der Membran weiter verkürzt wird.
Die verkürzte Lebensdauer dieser bekannten Membranen ist zum Teil auf die Topfform der Membran zurückzuführen. Zum Anpressen restlicher Flüssigkeit aus dem Filtergut am Ende eines Filtriervorganges wird die Membran mit Druckluft beaufschlagt, die zwischen den Grundkörper und die Membran eingeführt wird. Diese Druckluft drückt den Filterkuchen zusammen. Hierbei muß die Membran eine Flächenverringerung hinnehmen, die bei einer topfförmigen Membran nur durch Faltungen erzielbar ist. Faltungen aber verkürzen die Lebensdauer von gummielastischen Werkstücken außerordentlich. Bei den beiden genannten bekannten Membranfilterplatten ist aber die Topfform konstruktionsbedingt, um eine einwandfreie Einspannung des Membranrandes im Grundkörper zu erzielen.
Die Verwendung von im nicht durch Druck beaufschlagten Zustand ebenen Membranen ist aus den DE- -OS 32 33 126, 32 20 487 und 19 19 629 bekanntgeworden. Bei der DE-OS 19 19 629 wird die ebene Membran mit ihrem Rand auf einer Manschette befestigt, die eine in einen Rahmen eingespannte Metallplatte umgibt, wobei die Metallplatte mit dem Rahmen den Grundkörper der Membranfilterplatte bilden. Bei der DE-OS 32 33 126 ist die Membran an ihrem Rande mit einer im Querschnitt U-förmigen Austiefung versehen, in die ein Halterungsring eingelegt wird. Die DE-OS 32 20 487 weist einen im Querschnitt U-förmig gestalteten Rand auf, dessen einer als Rippe ausgebildeter schwalbenschwanzförmiger Schenkel in eine Nut im ebenen Randbereich außerhalb des Rezesses eingreift, während der andere Schenkel in eine am Umfangsrand der Grundplatte eingearbeitete Nut hineingreift. Sowohl bei der DE-OS 32 20 487 als auch bei der DE-OS 32 33126 wirkt der Druck der Filterpresse in vollem Umfang auf die Membran. Bei hohen Filterpressendrucken kommt es hier zu einem Fließen des gummielastischen Materials, wodurch die Lebensdauer der Membran verkürzt wird.
Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Membran einfacher Formgestaltung zu schaffen, die einfach in der Herstellung ist
jo einfach und sicher im Grundkörper einzuspannen ist und eine lange Lebensdauer aufweist
Die Erfindung besteht darin, daß die Membran und ihr Rand im nicht durch Druck beaufschlagten Zustand im wesentlichen in einer Ebene liegen, daß der Rand der Membran mit der Rippe ein Winkelprofil bildet daß die Anlagefläche des Randes des Rezesses außerhalb der umlaufenden Nut eine Tiefe aufweist die der Dicke des Randes der Membran abzüglich einer Einfederungshöhe entspricht und daß der nicht von dem Rand der Membran bedeckte Teil des rahmenförmigen Randes des Grundkörpers die Dichtfläche bildet und die Schließkraft überträgt
Weiter ist es zweckmäßig, daß die Nut im Grundkörper im Bereich der den Rezeß begrenzenden Schrägfläehe angeordnet ist.
Der Membranrand ist hier nach Art eines Winkels gestaltet dessen einer Schenkel nach außen und dessen anderer Schenkel auf den Grundkörper zu gerichtet ist. Dabei ist das Ende des nach außen gerichteten Schenkels so gestaltet daß eine Klemmwirkung der eingesetzten Membran an dem Grundkörper erzielt wird. Die Herstellungsformen für den Grundkörper und für die Membran werden dadurch einfach, die Einspannung ist leicht vorzunehmen und sicher. Die Membran zeichnet sich durch eine lange Lebensdauer aus. Denn im nicht durch Druck beaufschlagten Zustand ist die Membran eben, sie dehnt sich bei Druckbeaufschlagung im Filterbetrieb. Derartige Dehnungsvorgänge können gummielastische Werkstoffe ohne Einbuße an Lebensdauer vertragen. Eine Faltung dieser Membran kommt in keinem Betriebszustand vor. Da der Rand des Rezesses außerhalb der umlaufenden Nut eine Tiefe aufweist, die der Dicke der Membran abzüglich einer Einfederungshöhe entspricht ist die Pressung des Membranrandes auch bei hohen Preßdrucken gering. Denn die hohen Preßdrucke werden von dem nicht von der Membran bedeckten Teil des rahmenförmigen Randes des Grundkörpers übertragen, der gleichzeitig die Dichtfläche bildet.
so Vorteilhaft ist es, wenn die Wandungen der Rippe ebenso wie die Wandungen der Nut parallel zueinander verlaufen. Dadurch wird eine einfache Geometrie erzielt. Diese einfache Geometrie bedeutet eine Ersparnis an Herstellungskosten sowohl der Form für den Grundkörper als auch der Form für die Membran.
Weiter wird die Herstellung dadurch vereinfacht, daß die Nutwandungen ebenso wie die Wandungen der Rippe rechtwinklig zur Randebene des Grundkörpers bzw. der Membranebene verlaufen.
Ähnlich einfach wie die Randeinspannung der Membran läßt sich auch der Rand der als Trübeeinlauf dienenden Öffnung einspannen, wenn mit Abstand vom Rand der Öffnung an der Membran eine Rippe und in dem Grundkörper eine Nut angeordnet ist, wobei die Membran durch eine Verschraubung an die Grundplatte angeklemmt ist.
Die hierzu dienende Verschraubung wird zweckmäßigerweise so gestaltet, daß die Verschraubung dreitei-
lig ist und aus zwei mit Flansch versehenen Rohrstücken besteht, daß das eine Rohrstück des Verschraubungsteiles ein Innengewinde aufweist, in das das Außengewinde des Rohrstückes einen mittleren Verschraubungsteiles mit dem Flansch eingeschraubt ist, auf dem das zweite Verschraubungsteil mit dem Rohrstück und dem Flansch frei verdrehbar und axial zwischen dessen Flansch und dem ersten Verschraubungsteil verschiebbar sitzt, daß die an den Filtertüchern und Membranen anliegenden Flansche der Verschraubungsteile so dick sind, daß sie bis zu der Ebene der Randabdichtung reichen oder geringfügig über diese im nicht zusammengepreßten Zustand der Filteranlage hinausstehen, und daß die an den Filtertüchern und Membranen anliegenden Flansche der Verschraubungsteile mindestens eine radiale Ausnehmung aufweisen.
Der Vorteil dieser Verschraubung besteht darin, daß ihre Teile völlig aus Kunststoff hergestellt werden können. Denn beim Einschrauben der Verschraubung wird diese nur so eingeschraubt, daß ihre Teile relativ locker in der öffnung in dem Grundkörper sitzen. Da die Stirnseiten der Flansche benachbarter Membranfilterplatten aneinander anliegen, wird die Membran durch den Flansch erst dann unter vollem Druck an den Grundkörper angepreßt, wenn die Plattenfilterpresse unter Druck gesetzt wird. Da die beiden äußeren Flanschteile bei dieser Konstruktion relativ zueinander beweglich sind, wenn sie aufeinander zu bewegt werden, treten in den Kunststoffteilen nur geringe Zugkräfte auf, während hohe Druckkräfte auftreten können, die aber den Kunststoffteilen nicht schädlich sind.
Vorteilhaft ist es, wenn auf dem Boden der Nut eine Erhebung oder ein Vorsprung vorgesehen sind. Hierdurch wird eine verbesserte Abdichtung erreicht
Die Herstellung der in großer Stückzahl herzustellenden Membranfilterplatten wird vereinfacht wenn der Grundkörper einstückig aus Kunststoff, vorzugsweise aus Polypropylen, hergestellt ist
Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert Es zeigt F i g. 1 eine Ansicht der Grundplatte, F i g. 2 einen Querschnitt durch einen Teil zweier nebeneinander angeordneter, zusammengepreßter Membranfilterplatten,
F i g. 3 einen Querschnitt durch einen Teil von zwei zusammengepreßten Membranfilterplatten im Bereich des Trübeeinlaufes,
F i g. 4 einen Querschnitt durch einen Teil zweier nebeneinander angeordneter, zusammengepreßter Membranfilterplatten, anderer Bauart
Der Grundkörper 1 weist einen ebenen Rand 2 auf, der als Dichtrand dient Durch die Fläche 3 ist eine Stufe gebildet Um die Höhe dieser Stufe versetzt verläuft die Anlagefläche 4 für den Membranrand 5. Diese Anlagefläche 5 geht in die Schrägfläche 6 über, die den Rand des Rezeß bildet dessen Grundfläche mit 7 bezeichnet ist In diese Schrägfläche eingearbeitet ist eine Nut 8, die eine Rippe 9 aufnimmt die am Innenrand des Membranrandes 5 angeordnet ist Die Rippe 9 und der Membranrand 5 bilden ein winkelförmiges Bauteil, das dem Membranrand eine hohe Steifigkeit vermittelt
Die Außenkante 10 verläuft schräg, derart, daß die Breite A der an der Grundplatte anliegenden Seite des Membranrandes größer als die Breite ßder der Grundplatte abgekehrten Seite ist Durch diese Gestaltung ist erreicht daß der Membranrand 5 einen festen Sitz in dem Grundkörper 1 erhält
Die Membran 11 ist im nicht mit Druck beaufschlagten Zustand eben. Sie ist mit einer Vielzahl von Noppen 12 auf der dem Grundkörper 1 abgekehrten Seite versehen, um das nicht dargestellte Filtertuch unter Bildung von Fließwegen für das Filtrat abstützen zu können. Zwischen dem Grundkörper 1 und der Membran 11 befindet sich ein Hohlraum 13, der im Laufe des Filtriervorganges immer kleiner wird. Zwischen den Membranen 11 zweier benachbarter Grundkörper 1 befindet
ίο sich der Raum 14, in den die Trübe eingelassen wird und in dem sich der Feststoff sammelt. Im Laufe des Filtriervorganges wird dieser Raum immer größer. Am Ende des Filtriervorganges wird in die Räume 13 Druckluft eingelassen, die den Filterkuchen im Raum 14 unter Druck setzt und dadurch restliches Filtrat aus dem Raum 14 ausdrückt
Die Oberflächen 15 des Membranrandes 5 stehen im ungepreßten Zustand ein wenig über die Ebene, die durch den Rand 2 des Grundkörpers 1 gebildet wird, hinaus. Das sieht man in F i g. 2 an den beiden Außenseiten. In der Mitte der F i g. 2 ist dargestellt, wie die Geometrie aussieht, wenn die beiden Grundplatten 1 in der Plattenfilterpresse zusammengepreßt sind: Dann liegen die Randflächen 2 der Grundkörper fest aneinander an und die Membranränder 5 sind so zusammengepreßt, daß sie in der gleichen Ebene wie die Ränder 2 der Grundkörper 1 liegen.
Um zu starke Biegebeanspruchungen beim Übergang der Membran 11 in den Membranrand 5, 9 zu vermeiden, kann es zweckmäßig sein, vor dem Übergangsbereich einen im Querschnitt keilförmigen Ansatz 16 an der Membran 11 anzuformen.
Die Grundplatte weist ein durchgehendes Loch 17 als Trübeeinfluß auf. Um dieses Loch 17 herum befindet sich eine ringförmige Nut 18. Diese wird auf einem Teil ihres Umfanges mit Abstand durch die Nut 8 umgeben. Die strichlierte Linie 19 in F i g. 1 stellt diejenige Linie dar, die den Boden 7 des Rezesses begrenzt und an der der Boden 7 in die Schrägfläche 6 übergeht Die Linie 20
stellt die Kante dar, die am Übergang von der ebenen Randfläche 2 in die Schrägfläche 10 der Stufe gebildet ist
An der Membran 11 ist im Bereich der öffnung für den Trübeeinfluß mit Abstand vom Rand der öffnung eine Rippe 21 angeformt die in die Nut 18 eingelegt ist Der Boden dieser Nut 18 weist eine keilförmige Erhöhung 22 auf, die die Abdichtung an dieser Stelle verbessert An einem Grundkörper 1 werden zwei Membranen 11 im Bereich des Trübeeinflusses 17 durch eine
so dreiteilige Verschraubung 23,24,25 befestigt Jedes dieser drei Teile 23, 24,25 der Verschraubung ist rohrförmig und weist an einem Ende einen Flansch auf. Das eine Rohrstück des Verschraubungsteiles 25 weist ein Innengewinde auf, in das das Außengewinde am Ende des Rohrstückes 24 eingeschraubt ist Dieses Rohrstück 24 des mittleren Verschraubungsteiles weist einen Flansch 26 auf, mit dem das Verschraubungsteil 23 gehalten wird. Auf diesem mittleren Verschraubungsteil 24 ist das Verschraubungsteil 23 frei drehbar und zwisehen dem Flansch 26 und dem Verschraubungsteil 25 auch axial verschiebbar. Die an den Filtertüchern und Membranen anliegenden Flansche der Verschraubungsteile 23, 25 sind so dick, daß sie bis zu der Ebene 2 der Randabdichtung reichen oder geringfügig über diese im nicht zusammengepreßten Zustand der Filteranlage hinausstehen. Dadurch werden im zusammengepreßten Zustand der Filteranlage Druckkräfte auf die Flansche ausgeübt die auf die Membran und die Rippe 21 weiter-
geleitet werden. Diese an den Filtertüchern und Membranen anliegenden Flansche weisen mindestens eine radiale Ausnehmung 27 auf, um der Trübe einen Durchgang in die Filterkammer 14 zu ermöglichen.
Zweckmäßigerweise sind die Nuten 8,18 so tief ausgebildet, daß zwischen der eingelegten Rippe 9, 21 und dem Grund der Nut etwa Luft bleibt.
Im Ausführungsbeispiel der Fig.4 befinden sich die Membranen 11 sehr dicht an der Ebene des Dichtrandes 2, was den Vorteil hat, daß Faltungen der Membran 11 völlig ausgeschlossen sind. Die Rippen 9 tragen an ihren Seitenwandungen Dichtlippen 29. Mittels Schrauben 30 sind die Membranen 11 an ihren Rändern 5 am Grundkörper fixiert, wobei diese Schrauben 30 durch Löcher 32 im Grundkörper 1 hindurchreichen und mit ihren beiden Köpfen die beiden Membranen 11 einer Membranfilterplatte an den Grundkörper 1 anklemmen und befestigen.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
25
30
S5
«0
«5

Claims (13)

Patentansprüche:
1. Membranfilterplatte, bestehend aus einem plattenförmigen Grundkörper mit mindestens einem Rezeß, der an seinem Rand durch eine Stufe und ansteigende Flächen in die den rahmenförmigen Rand des Grundkörpers bildende Ebene übergeht, und aus mindestens einer in ihren Flächendimensionen kleineren, in ihrem Mittelteil ebenen und aus einem gummielastischen Werkstoff bestehenden Membran mit verdicktem Rand mit einer umlaufenden Rippe, die in eine umlaufende Nut im Grundkörper eingreift, wobei diese Nut im oder unmittelbar neben dem Bereich angeordnet ist, in welchem die den Rezeß begrenzende Schrägfläche in den ebenen Rand übergeht und wobei die Außenflächen des Randes der Membran im Querschnitt keilförmig gestaltet sind, wobei die an der Grundplatte anliegende Seite des Membranrandes größer ist als die der Grundplatte abgekehrte Seite des Randes der Membran, dadurch gekennzeichnet,
daß die Membran (11) und ihr Rand (5) im nicht durch Druck beaufschlagten Zustand im wesentlichen in einer Ebene liegen,
daß der Rand (5) der Membran (11) mit der Rippe (9) ein Winkelprofil bildet,
daß die Anlagefläche (4) des Randes des Rezesses (13) außerhalb der umlaufenden Nut (8) eine Tiefe (C) aufweist, die der Dicke des Randes (5) der Membran (11) abzüglich einer Einfederungshöhe (D) entspricht
und daß der nicht von dem Rand (5) der Membran (11) bedeckte Teil (2) des rahmenförmigen Randes (33) des Grundkörpers (1) die Dichtfläche bildet und die Schließkraft überträgt.
2. Membranfilterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (8) im Grundkörper (1) im Bereich der den Rezeß (13) begrenzenden Schrägfläche (6) angeordnet ist.
3. Membranfilterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen der Rippe (9, 21) ebenso wie die Wandungen der Nut (8,18) parallel zueinander verlaufen.
4. Membranfilterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutwandungen ebenso wie die Wandungen der Rippe (9, 21) rechtwinklig zur Randebene des Grundkörpers bzw. der Membranebene verlaufen.
5. Membranfilterplatte nach Anspruch 1, mit einer durchgehenden, als Trübeeinlauf dienenden Öffnung, dadurch gekennzeichnet, daß mit Abstand vom Rand der Öffnung an der Membran eine Rippe (21) und in dem Grundkörper (1) eine Nut (18) angeordnet ist, wobei die Membran (11) durch eine Verschraubung (23, 24, 25) an die Grundplatte angeklemmt ist.
6. Membranfilterplatte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verschraubung dreiteilig ist und aus zwei mit Flansch versehenen Rohrstücken besteht,
daß das eine Rohrstück des Verschraubungsteiles (25) ein Innengewinde (18) aufweist, in das das Außengewinde des Rohrstückes (24) eines mittleren Verschraubungsteiles mit dem Flansch (26) eingeschraubt ist, auf dem das zweite Verschraubungsteil (23) mit dem Rohrstück und dem Flansch frei verdrehbar und axial zwischen dessen Flansch (26) und dem ersten Verschraubungsteil (25) verschiebbar sitzt
daß die an den Filtertüchern und Membranen anliegenden Flansche der Verschraubungsteile (23,25) so dick sind, daß sie bis zu der Ebene (2) der Randabdichtung reichen, oder geringfügig über diese im nicht zusammengepreßten Zustand der Filteranlage hinausstehen,
und daß die an den Filtertüchern und Membranen ίο anliegenden Flansche der Verschraubungsteile (23, 25) mindestens eine radiale Ausnehmung (27) aufweisen.
7. Membranfilterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die drei Teile (23, 24, 25) der Verschraubung aus Kunststoff hergestellt sind.
8. Membranfilterplatte nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet daß auf dem Boden der Nut (21) eine Erhebung (22) oder ein Vorsprung vorgesehen sind.
9. Membranfilterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Grundkörper (1) einstückig aus Kunststoff, vorzugsweise aus Polypropylen, hergestellt ist
10. Membranfilterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß zwischen dem Grund der Nut (8,18) und der Oberfläche der Rippe (9, 21) ein Hohlraum befindlich ist.
11. Membranfilterplatte nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kunststoff des Grundkörpers oder in den Kunststoffteilen der Verschraubung Metalleinlagen eingegossen sind.
12. Membranfilterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (9) mit Dichtlippen (29) versehen sind.
13. Membranfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Membranen (11) durch Schrauben (30) an dem Grundkörper (1) befestigt sind.
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