DE3516819C2 - Auspreßfilter für Suspensionen - Google Patents
Auspreßfilter für SuspensionenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Auspreßfilter für Suspen
sionen mit einem kesselförmigen Außenmantel, mit einem
den Außenmantel an seiner offenen Stirnseite lösbar
verschließenden Deckel, mit einem vom Deckel koaxial
zur Achse des Außenmantels abstehenden, rohrförmigen
Filterelement, mit einer koaxial zwischen dem Außen
mantel und dem Filterelement angeordneten, flexiblen,
schlauchförmigen Membran, die an ihrem einen Rand mit
der offenen Stirnseite des Außenmantels und an ihrem
anderen Rand mit der dem Deckel abgewandten, freien
Stirnseite des Filterelements derart verbunden ist,
daß sie sich bei koaxialer Abnahme des Deckels vom
Außenmantel umstülpt, mit einem Saug- und Druckstutzen
am Außenmantel, mit einem Zulaufstutzen für die Sus
pension und mit einem Ablaufstutzen für das Filtrat,
wobei diese Stutzen am Deckel vorgesehen sind.
Bei bekannten Auspreßfiltern dieser Art (DE-PS
25 49 040) ist entweder der Außenmantel oder der
Deckel ortsfest angeordnet und diese beiden Teile
können nur in Richtung ihrer gemeinsamen Achse linear
hin- und herbewegt werden, um das Filter zu öffnen
oder zu schließen. Im geschlossenen Zustand des Fil
ters ist die gesamte Anordnung ortsfest. Dies führt
bei der Filtrierung rasch sedimentierender Suspensionen
dazu, daß sich der Filterkuchen ungleichmäßig auf dem
Filterelement absetzt und sich insbesondere über
wiegend an dessen Unterseite ansammelt. Weiterhin
ist es im geöff
neten Zustand des bekannten Auspreßfilters erforder
lich, den Filterkuchen von der obenliegenden Seite
des Filterelements manuell oder mit Hilfe besonderer
Vorrichtungen zu entfernen, wodurch der automatische
Betrieb eines solchen Filters sehr erschwert, wenn
nicht gar unmöglich gemacht ist, vgl. auch DE-AS 19 23 409.
Es ist Aufgabe der Erfindung, den Filtriervorgang bei
einem gattungsgemäßen Auspreßfilter weitgehend zu
automatisieren, wobei insbesondere im geschlossenen
Zustand des Filters eine gleichmäßige Ansammlung des
Filterkuchens auf der gesamten Umfangsfläche des Fil
terelements erreicht werden soll.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
im geschlossenen Zustand des Auspreßfilters der Außenmantel,
die Membran und das Filterelement als Ein
heit um ihre gemeinsame Achse schwenk- oder drehbar
sind.
Um auch im geöffneten Zustand des Auspreßfilters eine
automatische Abtrennung des Filterkuchens vom Filter
element zu bewirken, ist bei der bevorzugten Ausfüh
rungsform der Erfindung ferner vorgesehen, daß im ge
öffneten Zustand des Auspreßfilters bei feststehendem
Außenmantel das Filterelement unter Ver
schränkung der Membran schwenk- oder drehbar ist.
Die nachstehende Beschreibung einer bevorzugten Aus
führungsform dient im Zusammenhang mit beiliegender
Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:
Fig. 1 ein Auspreßfilter mit umstülpbarer
Membran in geschlossenem Zustand;
Fig. 2 das Filter aus Fig. 1 in geöffnetem
Zustand;
Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie
3-3 in Fig. 1 bei geöffnetem Filter
und
Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie
4-4 in Fig. 1.
Das auf der Zeichnung dargestellte Auspreßfilter um
faßt einen kesselförmigen Außenmantel 1 mit kreisrundem
Querschnitt, der an seiner einen Seite (in Fig. 1 und
2 links) offen ist und dort einen aus zwei Teilen 2,
3 bestehenden Umfangsflansch trägt. Der Teil 2 ist
fest mit dem Außenmantel 1 verbunden, der Teil 3 ist
lösbar, z. B. durch Schraubbolzen, am Teil 2 befestigt.
Der Außenmantel 1 weist einen in seinen Innenraum
führenden Saug- und Druckstutzen 4 auf. Von der Ober
seite des Außenmantels 1 stehen radial zwei Laschen
5, 6 ab, die rechtwinklig zu ihnen gerichtete Verbin
dungsstifte 7 tragen. Mit diesen Stiften 7 ist der
Außenmantel 1 von einer Seite her (in Fig. 3 von links)
lösbar in entsprechende Öffnungen 8 an vertikal ver
laufenden Tragarmen 9 eingehängt. Die Tragarme 9 sind
starr mit quer verlaufenden Streben 11 (Fig. 3) ver
bunden, die ihrerseits mit ihren Enden an Laufbuchsen
12, 13 befestigt sind. Die Laufbuchsen 12, 13 sind auf ge
raden Führungsstangen 14, 15 verschieblich. Somit ist
auch der gesamte Außenmantel 1 auf den Führungsstangen
14, 15 linear verschieblich. Die Führungsstangen 14, 15 sind
in einem ortsfesten, nur teilweise dargestellten
Maschinengestell 16 fest angeordnet.
Im Maschinengestell 16 ist in einer Nut 20 drehbar ein
Deckel 17 zum lösbaren Verschließen der offenen Stirn
seite des Außenmantels gelagert. Die Verdrehung oder
Verschwenkung des Deckels 17 erfolgt in Richtung des
Doppelpfeils P. Die Anordnung kann so getroffen sein,
daß der Deckel 17 frei tragend in einer drehbaren
Welle 18 befestigt ist. Die Abdichtung zwischen dem
sich drehenden Deckel 17 und dem Maschinengestell 16
erfolgt über einen axial vom Deckel vorstehenden
Flansch 19, der in eine entsprechende Nut 20 des
Maschinengestells 16 eingreift. Das Verdrehen oder
Verschwenken des Deckels 17 erfolgt unter Zwischen
schaltung eines entsprechenden Getriebes über einen
Elektromotor.
Von der dem Außenmantel 1 zugewandten Innenseite des
Deckels 17 steht ein starres Rohr 21 ab. Dieses trägt
an seinem freien Ende einen Stirnflansch, der ähnlich
wie der Flansch an der Öffnung des Außenmantels 1 aus
zwei Teilen 22, 23 besteht. Der Teil 22 ist fest mit
dem Rohr 21 verbunden, der Teil 23 kann, z. B. über
Schraubbolzen am Teil 22 befestigt werden. Zwischen
der Innenseite des Deckels 17 und dem Flanschteil 22
erstreckt sich ein rohrförmiges Filterelement 24,
beispielsweise in Gestalt eines mit einem Filter
tuch belegten Siebzylinders. Das Filterelement 24
liegt dabei abgedichtet an der Innenseite des Deckels
17 bzw. am Flanschteil 22 an.
Zwischen die Flanschteile 2, 3 des Außenmantels und
die Flanschteile 22, 23 des mit dem Deckel 17 verbun
denen Rohres 21 ist jeweils der eine Rand einer elastischen,
flexiblen, schlauchförmigen Membran 25 fest einge
spannt. Diese Membran erstreckt sich im geschlossenen
Zustand des Auspreßfilters (Fig. 1) koaxial zwischen
Innenseite des Außenmantels 1 und Außenseite des Fil
terelements 24. Im geöffneten Zustand des Auspreß
filters (Fig. 2) hat sich die Membran 25 gegenüber
Fig. 1 umgestülpt, so daß ihre Innenseite nunmehr zur
Außenseite geworden ist. In diesem Zustand erstreckt
sich die Membran 25 zwischen dem Rohr 21 und dem Außenmantel
1 (Fig. 2).
Von der (in Fig. 1 und 2 rechts gelegenen) Stirnseite
des Außenmantels 1 steht koaxial nach einwärts ein
starrer Verschlußarm 26 ab. Dieser Arm trägt an seinem
freien, konisch ausgebildeten Ende im gegenseitigen
Abstand zwei Zahnkränze 27, 28 mit radial gerichteten
Zähnen. Im Innern des Rohres 21 sind drehbar zwei mit
einander verbundene Innenzahnkränze 29, 31 gelagert.
Der Abstand der beiden Innenzahnkränze 29, 31 ent
spricht der axialen Dicke des am Arm 26 fest ange
ordneten Zahnkranzes 27. Es sind (der Einfachheit
halber nicht dargestellte) Mittel vorgesehen, um die
beiden starr miteinander verbundenen Innenzahnkränze
29, 31 relativ zum Rohr 21 zu verdrehen, beispiels
weise in Gestalt eines durch den Deckel 17 und die
Welle 18 herausgeführten, drehbaren Rohres, welches
das freie Ende des Armes 26 umschließt und mit den
beiden Zahnkränzen 29, 31 formschlüssig verbunden ist,
oder auch in Gestalt eines im Inneren des Rohres 21
fest angeordneten, ferngesteuerten Stellmotors.
Die feste Verbindung zwischen dem Außenmantel 1 und
dem Deckel 17 erfolgt ausgehend von der in Fig. 2 dar
gestellten Position in folgender Weise: Der Außen
mantel 1 wird mit Hilfe der Laufbuchsen 12, 13 nach
links verschoben. Die beiden Innenzahnkränze 29, 31
nehmen eine solche Position ein, daß die Lücken
zwischen ihren Zähnen mit den Zähnen der am Arm 26
angeordneten Zahnkränze 27, 28 ausgefluchtet sind.
Somit kann das freie Ende des Armes 26 so weit durch
die Innenzahnkränze 29, 31 hindurchgeschoben werden,
daß sich der Innenzahnkranz 31 zwischen den Außen
zahnkränzen 27, 28 befindet. Werden nunmehr die bei
den starr miteinander verbundenen Innenzahnkränze
29, 31 relativ zu dem drehfest gehaltenen Außenmantel
1 verdreht, und zwar um ein Winkelmaß, das etwa einer
Zahnbreite entspricht. So entsteht eine feste, in
axialer Richtung wirkende Verriegelung zwischen dem
Außenmantel 1 und dem Deckel 17 nach Art eines Bajo
nettverschlusses. Die Verriegelung ist dabei derart,
daß eine drehfeste Verbindung zwischen dem Außenman
tel 1 und dem Deckel 17 hergestellt ist. Wie in Fig.
1 und 2 dargestellt, sind am Deckel Dichtringe 32, 33
vorgesehen, die mit dem Flanschteil 3 am Außenmantel 1
zusammenwirken, so daß die stirnseitige Öffnung des
Außenmantels 1 durch den Deckel 17 flüssigkeitsdicht
verschlossen werden kann.
Am Deckel 17 ist ein ihn durchdringender, mit einem
Schlauch verbindbarer Zulaufstutzen 34 für zu fil
trierende Suspension vorgesehen. Ein den Deckel 17
ebenfalls durchdringender Ablaufstutzen 35, der eben
falls mit einem Schlauch verbunden werden kann, dient
der Abführung des Filtrats.
In der geschlossenen Position des Auspreßfilters ge
mäß Fig. 1 wird über eine nicht dargestellte Leitung
zunächst ein Unterdruck an den Stutzen 4 des Außen
mantels 1 angelegt. Somit hebt sich die normalerweise
dicht am Filterelement 24 anliegende Membran 25
radial nach außen ab. Dieser Zustand ist in Fig. 1
dargestellt. Nunmehr wird über den Zulaufstutzen 34
zu filtrierende Suspension in den Raum zwischen Fil
terelement 24 und Membran 25 eingebracht. Hierauf
wird der Deckel 17 und der drehfest mit ihm verbun
dene Außenmantel 1 in Richtung des Doppelpfeiles P
(vergleiche auch Fig. 3) über einen Winkel von 180°
hin- und herverschwenkt. Hierdurch setzt sich die
feste Substanz in der Suspension in Form eines Fil
terkuchen gleichmäßig über den gesamten Umfang des
Filterelements auf diesem ab. Da der Außenmantel 1
in diesem Betriebszustand fest mit dem Deckel ver
bunden ist, löst sich bei jedem Schwenkvorgang - ver
gleiche Fig. 3 - der Verschlußstift 7 vom Arm 9 ab
bzw. verbindet sich wieder mit diesem. Während des
Schwenkens wird dabei der Außenmantel 1 ausschließ
lich vom Deckel 17 getragen, wobei der Arm 26 in der
Nähe seines den Zahnkränzen 27, 28 abgekehrten Endes
zusätzlich von den beiden Flanschteilen 22, 23 abge
stützt ist. Diese Flansche 22, 23 sind an ihren Innen
seiten selbstverständlich ebenfalls gezahnt, um die
Zahnkränze 27, 28 passieren zu lassen. Das vom Filter
kuchen abgetrennte Filtrat fließt aus dem Raum zwischen
Innenseite des Filterelements 24 und Außenseite des Roh
res 21 über den Ablaufstutzen 35 ab.
Nach Abschluß des Filtriervorganges, wenn also der
flüssige Bestandteil der Suspension als Filtrat voll
ständig über den Ablaufstutzen 35 abgeflossen und die
Außenseite des Filterelements mit festem Filterkuchen
gleichmäßig bedeckt ist, wird die Anordnung zunächst
in die in Fig. 3 dargestellte Position gebracht, in
welcher der Verbindungsstift 7 wieder in den Arm 9
eingreift, also eine tragfähige Verbindung zwischen
den Laufbuchsen 12, 13 und dem Außenmantel 1 herge
stellt ist. In dieser Stellung werden die Drehkränze
29, 31 ferngesteuert so verstellt, daß ihre Zahnlücken
wieder mit Zähnen der Außenzahnkränze 27, 28 ausge
richtet sind. Nunmehr kann durch Verschieben der
Buchsen 12, 13 auf den Führungsstangen 14, 15 der
Außenmantel 1 vom Deckel 17 abgeschoben und das Aus
preßfilter in den geöffneten Zustand gemäß Fig. 2 über
führt werden. In diesem Zustand liegt die bis dahin
innenliegende Seite der Membran 25 außen. Die den Fil
terkuchen tragende Außenseite des Filterelements 24
ist frei zugänglich. In diesem Zustand wird nun bei
fest und unverdrehbar an den Buchsen 12, 13 hängendem
Außenmantel 1 der Deckel 17 wiederum hin- und her
verschwenkt, und zwar auf einem Winkelweg, der dem
in Fig. 4 eingezeichneten Doppelpfeil R entspricht.
Hierdurch gelangt die zunächst obenliegende Seite
des Filterelements 24 periodisch nach unten, so daß
der Filterkuchen unter Schwerkraftwirkung selbst
tätig abfällt und das Filterelement wieder frei wird.
Zur Unterstützung des Filterkuchenabwurfs kann über
den Ablaufstutzen 35 periodisch Druckluft oder ein an
deres unter Druck stehendes Gas zugeführt werden.
Während, wie Fig. 3 zeigt, die Schwenkbewegung im ge
schlossenen Zustand des Filters zwischen der "Null-
Uhrstellung" und der "Sechs-Uhrstellung" erfolgt,
vollzieht sich die Schwenkbewegung im geöffneten Zu
stand gemäß Fig. 4 zwischen der "Drei- und Neun-Uhr
stellung". Die Relativverdrehung zwischen dem dreh
fest gehaltenen Außenmantel 1 und dem verschwenkten
Filterelement 24 wird dabei von der flexiblen Membran,
die auf einem elastomeren Werkstoff besteht, aufge
nommen, wobei sich die Membran nach der einen und an
deren Richtung hin um jeweils 90° verschränkt. Es
wurde gefunden, daß diese Beanspruchung von der Mem
bran 25 ohne Beschädigung aufgenommen werden kann.
Nunmehr kann die Anordnung wieder in die geschlossene
Stellung gemäß Fig. 1 überführt werden, worauf über
den Ablaufstutzen 35 eine Waschflüssigkeit zur Rück
spülung des Filterelements 24 eingebracht werden kann.
Der Wasch- und Rückspülvorgang vollzieht sich ebenfalls
wieder unter gleichzeitigem Verschwenken des Außenman
tels 1 und des Deckels 17.
Bei der beschriebenen und dargestellten Ausführungs
form der Erfindung ist der Deckel 17 relativ zum Außenmantel
1 axial unverschieblich angenommen. Bei einer
anderen Ausführungsform könnte entsprechend auch der
Außenmantel 1 unverschieblich und der Deckel 17 mit
dem Filterelement 24 in entsprechender Weise axial
beweglich sein. An der grundsätzlichen Wirkungsweise
des Auspreßfilters würde sich hierdurch nichts ändern.
Die gemeinsame Achse A von Außenmantel 1, Deckel 17,
Rohr 21, Filterelement 24, Membran 25 und Arm 26,
welche im übrigen auch die Drehachse des Auspreßfil
ters ist, verläuft in der Praxis nicht streng horizon
tal, sondern (in Fig. 1 und 2 nach links hin) leicht
geneigt, so daß das Filtrat restlos durch den Ablauf
stutzen 35 ausströmen kann.
Anstatt das Auspreßfilter in seiner geschlossenen
Stellung gemäß Fig. 1 entlang des Doppelpfeils P um
etwa 180° hin- und herzuschwenken, kann auch eine Ver
schwenkung über einen größeren Winkel und in bestimm
ten Fällen auch eine Rotation über mehr als 360° vor
gesehen werden. In all diesen Fällen ergibt sich immer
ein gleichmäßiger Kuchenaufbau auf dem Filterelement
24. Da die flexible Membran 25 nur in begrenztem Maße
verschwenkt werden kann, erfolgt die Schwenkbewegung
bei geöffnetem Auspreßfilter am besten nur über 180°
im Sinne des Doppelpfeils R (Fig. 4).
Das gesamte Auspreßfilter, so wie es in Fig. 1 und 2
dargestellt ist, kann in der Praxis insgesamt von
einem Gehäuse herrnetisch umschlossen sein, da ein Zu
griff zu den Teilen des Auspreßfilters weder in der
Position gemäß Fig. 1 noch in der Position gemäß Fig. 2
erforderlich ist und sämtliche Vorgänge selbsttätig
ablaufen.
Der beschriebene, durch das Rohr 21, den Arm 26 und
die Zahnkränze 27 bis 31 vermittelte Bajonettverschluß
ist deshalb besonders vorteilhaft, weil die eigent
liche Verschlußstelle durch das Rohr 21 und die Mem
bran 25 vollständig abgedeckt ist und somit keine
Verschmutzung durch Suspensionsbestandteile erfährt.
Das Rohr 21 wirkt somit gleichzeitig auch als Schutz-
oder Abdeckrohr für den beschriebenen Bajonettver
schluß zwischen Außenmantel 1 und Deckel 17.
Nach Abschluß des eigentlichen Filtriervorgangs, der
in der geschlossenen Position gemäß Fig. 1 durchge
führt wird, kann durch Einbringen eines Überdrucks
über den Saug- und Druckstutzen 4 am Außenmantel 1
die flexible Membran 25 ringsum auf den am Filter
element 24 abgesetzten Filterkuchen aufgedrückt wer
den, um so Restflüssigkeit weitgehend
auszupressen.
Claims (6)
1. Auspreßfilter für Suspensionen mit einem kesselför
migen Außenmantel, mit einem den Außenmantel an
seiner offenen Stirnseite lösbar verschließenden
Deckel, mit einem vom Deckel koaxial zur Achse des
Außenmantels abstehenden, rohrförmigen Filterelement,
mit einer koaxial zwischen dem Außenmantel und dem
Filterelement angeordneten, flexiblen, schlauchför
migen Membran, die an ihrem einen Rand mit der
offenen Stirnseite des Außenmantels und an ihrem an
deren Rand mit der dem Deckel abgewandten, freien
Stirnseite des Filterelements derart verbunden ist,
daß sie sich bei koaxialer Abnahme des Deckels vom
Außenmantel umstülpt, mit einem Saug- und Druck
stutzen am Außenmantel, mit einem Zulaufstutzen
für die Suspension und mit einem Ablaufstutzen für
das Filtrat, wobei diese Stutzen am Deckel vorge
sehen sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß im geschlossenen Zustand des Auspreßfilters
der Außenmantel. (1), die Membran (25) und das Filter
element (24) als Einheit um ihre gemeinsame Achse
(A) schwenk- oder drehbar sind.
2. Auspreßfilter nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß im geöffneten Zustand des Auspreß
filters bei feststehendem Außenmantel (1)
das Filterelement (24) unter Verschrän
kung der Membran (25) schwenk- oder drehbar ist.
3. Auspreßfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß Außenmantel (1) und Deckel (17)
an einer Gleitführung (12, 13, 14, 15) parallel zu
ihrer gemeinsamen Achse relativ zueinander gleitver
schieblich sind und zwischen Außenmantel oder Deckel
und Gleitführung eine lösbare Verbindung (5, 6, 7,
8, 9) vorgesehen ist.
4. Auspreßfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß der Deckel (17) in einem ortsfesten Maschi
nengestell (16) schwenk- oder drehbar gelagert und
der Außenmantel (1) mit dem Deckel verbindbar ist.
5. Auspreßfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Verbindung des Außenmantels (1) mit dem Deckel
(17) ein Bajonettverschluß (Zahnkränze 27, 28; 29, 31)
vorgesehen ist, der durch die Membran (25) und ein
von der Innenseite des Deckels abstehendes Schutz
rohr (21) abgedeckt ist, welches mit seinem freien
Ende (22, 23) gleichzeitig der Abstützung eines in
das Innere des Außenmantels (1) vorstehenden, Bajo
nettverschlußteile (Zahnkränze 27, 28) tragenden
Armes (26) dient.
6. Auspreßfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die gemeinsame Achse von Außenmantel, Membran und
Filterelement leicht schräg nach unten zum Deckel (17)
hin geneigt ist.
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