DE3540336C2 - Rotierendes Scheibenfilter - Google Patents
Rotierendes ScheibenfilterInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein rotierendes Scheibenfilter
zum Entwässern einer Suspension, insbesondere
einer faserigen Suspension, entsprechend dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
Scheibenfilter sind beispielsweise im Rahmen der Zellulose-
und Papierindustrie üblich und werden zur Reinigung von
Abwasser und zum Eindicken von faserigen Suspensionen benutzt.
Ein solches Filter besteht bekanntlich aus einer
horizontal gelagerten Welle, die mit axial verlaufenden
Kanälen versehen ist, die an einem seitlichen Ende der
Welle enden. Eine Anzahl von Filterscheiben sind radial
auf der Welle befestigt, wobei jede Filterscheibe aus einer
Anzahl von Sektoren besteht, deren jeder mit einem Kanal
in der Welle in Verbindung steht. Die Welle ist mit den
Scheiben zu ungefähr 50% in einen, die zu filternde faserige
Suspension enthaltenden Trog eingetaucht. Das Ende der
Welle, in welches die Kanäle einmünden, steht mit einem
sogenannten Saugkopf in Verbindung, der üblicherweise
zusammenhängend mit einem Fallwasserrohr ausgebildet ist
oder an eine Vakuumpumpe angeschlossen ist. Die faserige
Suspension wird während der Drehung der Welle und der
Scheiben innerhalb des Troges gefiltert. Dies wird aufgrund
der Druckdifferenz erreicht, die zwischen der in
dem Trog befindlichen faserigen Suspension einerseits und
dem Innenraum der Filterscheiben andererseits besteht,
welche Druckdifferenz durch das Fallwasserrohr oder die
Vakuumpumpe erzeugt wird. Hierbei bildet sich auf dem
in den Trog eingetauchten Teil der Scheiben eine faserige
Schicht. Zur kontinuierlichen Durchführung des Filterverfahrens
werden die faserigen Schichten von den Scheibensektoren
entfernt, sobald diese aus dem Trog herausgeführt
werden, so daß die Sektoren in einem, von den
faserigen Schichten befreiten Zustand erneut in den Trog
eintauchen können.
Ein Scheibensektor einer aus der Praxis bekannten Ausführungsform besteht
aus zwei, als perforierte Platten ausgebildeten
Böden, die mit dazwischen angeordneten, jeweils mit Abstand
voneinander verlaufenden Rippen versehen sind,
wodurch innerhalb des Sektors Filtratkanäle gebildet
werden. Der äußere Umfang des Sektors ist mit U-förmigen
Leisten versehen, wobei dessen innerer Umfang mit einem
Trichter in Verbindung steht, der mit einem Flansch oder
mit einem Rohrstück zur Herstellung einer Verbindung mit
der Welle des Scheibenfilters versehen ist. Der Sektor
wird üblicherweise mit einem Filtertuch, welches vorzugsweise
die Gestalt eines tuchartigen Sackes aufweist,
überdeckt, welcher Sack aus einem schrumpffähigen synthetischen
Material besteht. Das Filtertuch wird hierbei
zunächst über den Sektor gezogen, wobei es sich aufgrund
der anschließenden Schrumpfung fest um den Sektor legt.
Die Durchführung des Filtrierprozesses ist mit einer allmählichen
Verstopfung des Filtertuches verbunden. Um
diesem zu begegnen sind die Scheibenfilter mit einem
Sprayapparat versehen, durch welchen das Filtertuch
sauber gesprüht wird, nachdem die sich auf diesem gebildete
faserige Schicht entfernt worden ist. Beim Reinigen
eines faserhaltigen Abwassers mittels eines Scheibenfilters
wird der Filtriervorgang zunächst durch das
saubere Filtertuch eingeleitet, wobei mit dem Fortschreiten
des Filtrierzyklus sich eine faserige Schicht
auf dem Filtertuch bildet. Hierdurch wird das gewonnene
Filtrat während des weiteren Filtrierzyklus zunehmend
sauberer, da das Filtermittel durch den Aufbau der
faserigen Schicht immer undurchlässiger wird. Der Filtratfluß
wird hierdurch im Saugkopf des Filters aufgeteilt,
und zwar derart, daß zwei unterschiedliche Arten des
Filtrates ausgetragen werden. Es handelt sich hierbei um
ein sogenanntes Vorfiltrat, welches während der Anfangsphase
des Filtriervorganges gewonnen wird und ein sogenanntes
Klarfiltrat.
Da Vakuumpumpen sowohl mit Hinblick auf die Installaltion
als auch mit Hinblick auf deren Betrieb teuer sind, besteht
das gebräuchlichste Mittel zur Bereitstellung der
erforderlichen Druckdifferenz im Bereich der Sektoren
in einem Fallwasserrohr. Die gesamte vertikale Länge
eines derartigen Fallrohres muß jedoch wenigstens 6 m bis
8 m betragen. Hieraus folgt, daß das Scheibenfilter in
einer solchen Höhe einer Anlage aufgestellt werden muß,
daß die genante Fallhöhe gewährleistet ist. Durch die
Aufstellungshöhe des Scheibenfilters wird hierbei häufig
die Höhe des für die jeweilige Anlage benötigten Gebäudes
maßgeblich beeinflußt, woraus sich hohe Anlagekosten ergeben.
Die über das Scheibenfilter geführten Flüsse an
Suspension liegen häufig in der Größenordnung von 30 bis
70 m³/min, wobei diese Suspensionsmengen zunächst auf eine
Höhe gepumpt werden müssen, die der Aufstellungshöhe des
Scheibenfilters entspricht. Die Strömungsgeschwindigkeit
innerhalb des Fallwasserrohres ist verhältnismäßig groß,
so daß dem Filtrat beträchtliche Luftmengen beigemengt
werden, woraus sich die Notwendigkeit einer Entlüftung
des Filtrats ergibt, bevor dieses in den Prozeß wieder
eingespeist werden kann, vgl. US-PS 41 42 976, 34 71 026.
Es sind Filter bekannt geworden, bei denen voneinander
getrennte, einer jeden Filterzelle oder einem jeden Kanal
zugeordnete, sich mit diesen drehende Fallrohre vorgesehen
sind, insbesondere bei Trommelfiltern bzw. sogenannten
ventillosen Filtern. Diesen bekannten Filterkonstruktionen
ist gemeinsam, daß sich die Fallrohre
ausgehend von dem äußeren Umfang in den Innenraum des
Filters hineinerstrecken, wobei sich während eines Teils
der Umdrehung des Filters im Innenraum ein Wasserschloß
ergibt, und zwar aufgrund der Tatsache, daß das aus den
Fallrohren ausgetragene Filtrat innerhalb des Filters
sich auf einem bestimmten Niveau sammelt, bevor es ausfließt.
Diese bekannte Konstruktion bringt jedoch eine
Begrenzung der Länge der Fallrohre mit sich, wobei diese
Begrenzung durch den innerhalb des Filters verfügbaren
Raum gegeben ist, der wiederum von der Größe des Filters
abhängig ist. Ein entscheidender Nachteil ergibt sich
hieraus deshalb, da die in dem Filter bereitgestellte
Druckdifferenz unter anderem von der Länge der Fallrohre
abhängig ist, vgl. DE-AS R 5 357, 12d, 15/02, ausgelegt
am 23. Juli 1953; feines Prospekt KRAUSS MAFFEI
"Selbstsaugendes Trommelfilter" B 12 691.5.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin,
ein Scheibenfilter zu konzipieren, bei welchem weder eine
Vakuumpumpe noch ein Fallwasserrohr der obenerwähnten
Art benötigt wird, bei welcher sich ein ruhigerer Fluß
des Filtrates mit einer geringeren Beimengung an Luft
ergibt, so daß bei Verringerung der erforderlichen Bauhöhe
der das Scheibenfilter aufnehmenden Anlage auch das
Volumen eines Filtrataufnahmebehälters kleingehalten
werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale
des Anspruchs 1.
Es steht erfindungsgemäß ein jeder Filtratkanal in der
Welle mit einem entsprechenden, mit diesem zusammenwirkenden
Fallrohr in Verbindung, durch welches die für
den Filtratvorgang erforderliche Druckdifferenz erzeugt
wird, wobei sich die Fallrohre ausgehend von den Filtratkanälen
im wesentlichen radial bezüglich der Filterperipherie
und möglicherweise über diese hinaus erstrecken.
Es sind darüber hinaus die Filtratkanäle auf einer Seite
des Scheibenfilters neben dem jeweiligen Fallrohr mit
einem weiteren Auslaß, dem sogenannten Vorfiltratauslaß
versehen.
Dieser Vorfiltratauslaß tritt unmittelbar in Funktion,
sobald die entsprechende Reihe der Sektoren in die in dem
Filtertrog befindliche Suspension eintaucht. Das dieser
Sektorenreihe zugeordnete Fallrohr ist dann in einer
Stellung, in welcher dessen Mündungsbereich sich oberhalb
des Niveaus innerhalb des Troges befindet und aus diesem
Grunde noch nicht in Funktion getreten. Dies bedeutet,
daß im Gegensatz zu bekannten Filterkonstruktionen mit
mitrotierenden Fallrohren das Filtrat während des ersten
Teils des Filtrierzyklus nicht in den Zellen und Kanälen
des Scheibenfilters gesammelt werden muß, und zwar so
lange, bis das Fallrohr sich in einer solchen Stellung
befindet, daß es in Funktion tritt. Der Beginn des Ausflusses
des Filtrats erfolgt unmittelbar mit dem Beginn
des Filtrierzyklus. Es müssen demzufolge die Zellen und
Kanäle des Scheibenfilters nicht mit Hinblick auf ein zusätzliches
Volumen für ein angestautes Filtrat bemessen
werden, sondern können bezüglich ihrer Abmessungen und
Volumina alleine mit Hinblick auf einen wirkungsvollen
Abfluß des Filtrates ausgelegt werden. Es ist auf diese
Weise möglich, ein erstes trübes Filtrat, das sogenannte
Vorfiltrat von dem sich anschließenden klareren Filtrat
zu trennen, welches insbesondere bei Verwendung des
Filters zur Reinigung der Abwässer von Maschinen der
Papierindustrie von großer Bedeutung ist.
Versuche haben gezeigt, daß 20% bis 30% aller Filtratmengen
als Vorfiltrat austragbar sind, wobei die verbleibende
Menge des Klarfiltrates eine Reinheit aufweist,
die völlig mit derjenigen vergleichbar ist, die
mit bekannten, mit langen Fallwasserrohren versehenen
Filterkonstruktionen erzielbar ist.
Dadurch, daß der vollständige Filtrierzyklus zur Entwässerung
des Filters benutzt wird, wird außerdem die
hydraulische Leistungsfähigkeit des Filters positiv beeinflußt.
Ein weiterer, aus der Existenz eines weiteren
Auslasses neben dem Fallrohr aus dem Filtratkanal resultierender
Vorteil besteht darin, daß die Fallrohre ohne
die bei bekannten Filterkonstruktionen vorhandenen Begrenzungen
mit der erforderlichen Länge versehen werden
können, und zwar derart, daß der kürzere Entwässerungszyklus
eines längeren Fallrohres durch den entsprechenden
längeren Zyklus des Vorfiltratauslasses ausgeglichen
ist.
Bevorzugte Ausführungen der Erfindung werden im folgenden
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher
beschrieben werden. Es zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht des Endabschnitts eines erfindungsgemäßen
Scheibenfilters, teilweise in Schnittdarstellung
bezüglich des mittleren Teils;
Fig. 2 eine Endansicht des in Fig. 1 gezeigten Scheibenfilters
in teilweise aufgerissener Darstellung;
Fig. 3 und 4 Alternativausführungen eines Details des in
Fig. 1 gezeigten Scheibenfilters;
Fig. 5 eine schematische Darstellung der Wirkungsweise
einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstands;
Fig. 6 und 7 eine schematische Darstellung der Wirkungsweise
alternativer Ausführungsformen;
Fig. 8 eine der Fig. 1 entsprechende, eine alternative
erfindungsgemäße Ausführungsform wiedergebende Ansicht
eines Scheibenfilters;
Fig. 9 eine schematische Darstellung der Wirkungsweise
der in Fig. 8 gezeigten Ausführungsform.
Fig. 1 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht
eines erfindungsgemäßen Scheibenfilters, wohingegen Fig. 2
eine teilweise aufgerissene Endansicht desselben Filters
zeigt. Es ist hierbei ein Trog 1 bis zu einem geeigneten
Niveau mit einer zu filternden Suspension 2 gefüllt.
Innerhalb des Troges drehen sich eine Vielzahl von zueinander
parallel entlang einer Welle 6 angeordneten Filterscheiben
3, wie durch einen Pfeil angedeutet. Jede Filterscheibe
3 besteht aus einer Vielzahl von Scheibensektoren
4, die von einem Filtertuch umgeben sind und
einen Innenraum zur Aufnahme des Filtrats aufweisen. Das
Filtrat wird mit dem Ziel einer Weiterförderung zu
einem Ende der Welle 6 ausgehend von dem Scheibensektor
4 zu einem entsprechenden Kanal 7 innerhalb der Welle 6
geführt. Jeder Kanal 7 steht an dem genannten Ende der
Welle mit einem entsprechenden, sich mit der Welle drehenden
Fallrohr 8 in Verbindung, wobei diese Fallrohre 8 der
Erzeugung des in den einzelnen Scheibensektoren für die
Durchführung der Filtration benötigten Unterdrucks dienen.
Das die Fallrohre durchströmende Filtrat gelangt aus
diesen in einen Trichter 9 und fließt von hier aus nach
unten in einen zeichnerisch nicht dargestellten Filtrataufnahmebehälter.
Eine weitere Verbindung 10 dient dem
Aulaß des Vorfiltrats, nämlich dann, wenn sich das Fallrohr
in einer solchen Stellung befindet, daß kein Austrag
des Filtrats stattfindet. Die Vorfiltratauslässe
enden in einem Trichter 11, aus welchem das Filtrat nach
unten über ein Rohr 12 in einen Filtrataufnahmebehälter
fließt. Im Mündungsbereich der Vorfiltratauslässe befindet
sich ein automatisch arbeitendes Absperrmittel bzw.
Absperrventil 13, durch welches der Vorfiltratauslaß dann
geschlossen wird, wenn das entsprechende Fallrohr sich
in einer solchen Stellung befindet, daß das Filtrat durch
dieses Fallrohr strömt und wobei das Absperrventil dann
öffnet, wenn das Fallrohr eine andere Position hat. Diese
Wirkungsweise wird unter Bezugnahme auf die Fig. 5 noch
im Detail beschrieben werden.
Die Fig. 3 und 4 zeigen alternative Ausführungsformen
für die Verbindung des das Filtrat führenden Kanals mit
dem Fallrohr und dem Vorfiltratauslaß. In Fig. 2 ist
darüber hinaus ein Mittel zum Entfernen des Filterkuchens,
z. B. ein Wassersprayapparat 14 oder dergleichen angedeutet.
Der Filterkuchen fällt nach unten in einen
Trichter 15, der zu einem Schneckenförderer 16 zum Abtransport
der Fasern führt. Durch ein weiteres Mittel 17
zum Versprühen einer Flüssigkeit, beispielsweise einer
Düse wird das Filtertuch gereinigt, bevor der betreffende
Scheibensektor erneut in die Suspension eintaucht.
In der Fig. 5 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Filterverfahren
erläutert. Hierbei ist das Niveau der Suspension
gestrichelt dargestellt, wobei die Drehrichtung
des Filters durch einen Pfeil wiedergegeben ist.
Der Sektor 4² bzw. dessen Filtertuch wird gerade durch die
Düse 17 gereinigt und befindet sich auf seinem Weg in die,
in dem Trog befindliche Suspension, innerhalb welcher sie
mit Filtrat gefüllt wird. Das entsprechende Fallrohr 8²
befindet sich in einer solchen Stellung, daß das Filtrat
über dieses nicht ausströmen kann. Es tritt aus diesem
Grunde der Vorfiltratauslaß 10² in Funktion, nämlich
aufgrund des durch die Höhendifferenz zwischen dem Niveau
der Suspension und dem Filtratauslaß bestehenden hydrostatischen
Druckes. Sobald der genannte Sektor tiefer in
die Suspension eintaucht, bildet sich auf dessen Oberfläche
eine Faserschicht, durch welche der Filtrationswiderstand
zunimmt, wobei gleichzeitig die hydrostatische
Druckhöhe zunimmt, so daß der erhöhte Filtrationswiderstand
ausgeglichen ist. Der Auslaß des Fallrohrs 8³ befindet
sich noch in einer oberhalb des Niveaus der in dem
Filtertrog befindlichen Suspension definierten Stellung, wenn sich der entsprechende
Scheibensektor in der Stellung 4³ befindet.
Zwischen den Stellungen 8³ und 8⁴ erreicht der Auslaß des
Fallrohrs eine Position, die sich unterhalb des Niveaus
der Suspension innerhalb des Filtertrogs befindet, so daß
das Fallrohr nunmehr in Funktion tritt, wobei gleichzeitig
durch das Absperrmittel 13 der Schließvorgang des Vorfiltratauslasses
10⁴ eingeleitet wird. In der Stellung 10⁵
ist der Vorfiltratauslaß völlig geschlossen, so daß nunmehr
das gesamte Filtrat über das Fallrohr 8⁵ ausgetragen
wird. Mit dem Fortschreiten des Filtrationszyklus nimmt
der Filtrierwiderstand zu, wobei jedoch gleichzeitig das
Fallrohr eine mehr und mehr vertikale Stellung einnimmt,
wodurch dessen Wirkung verstärkt wird. In der Stellung 4⁸
bewegt sich der Scheibensektor nach oben aus der Suspension
heraus, während gleichzeitig das Fallrohr in der Stellung
8⁸ noch eine günstige Richtung aufweist. Ausgehend von
der Stellung 4⁸ bis zu der Stellung 4¹⁰ findet ein Entwässsern
des Sektors statt, so daß dieser weitgehend bezüglich
des Filtrats entleert ist, sobald auf diesen in
der Stellung 4¹⁰ die Strahlen einer Ablösedüse treffen,
wodurch der Filterkuchen abgelöst wird und nach unten in
den Trichter 15 fällt. Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform
befindet sich die Mündung des Fallrohrs 8¹⁰
auf einem, durch eine horizontale Linie durch den tiefsten
Punkt der Filteroberfläche des Sektors 4¹⁰ definierbaren
Niveau, so daß Bedingungen gesetzt sind, um
diesen Sektor bis zu der Position 4¹⁰ vollständig zu
entleeren. Um die weitere Entleerung des Sektors zu betreiben,
wird das Absperrmittel 13 geöffnet, so daß das
Filtrat auch über den Auslaß 10¹⁰ strömt. Das Absperrmittel
13 ist justierbar ausgebildet, so daß in Anpassung
an den bestehenden Anwendungsfall die genaue Stellung für
ein Öffnen und Schließen einstellbar ist.
Fig. 6 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei welcher
sich die Mündung des Fallrohrs in der Position 8¹⁰ -
in Drehrichtung der Filterscheibe gesehen - um 15° oberhalb
einer Horizontallinie durch den niedrigsten Punkt
der Filteroberfläche des Sektors 4¹⁰ befindet, wobei
gleichzeitig mittels des Absperrmittels 13 der Auslaß
10¹⁰ vollständig verschlossen wird. Es wird in diesem Fall
bewirkt, daß in dem Falltrohr verbliebenes Filtrat zurückfließt
und auf diese Weise eine Kompression der in dem
Sektor verbliebenen Luft verursacht, wodurch die Ablösung
des Filterkuchens erleichtert wird. Diese Ausführungsform
kann in den Fällen von Vorteil sein, in denen die Ablösung
des Filterkuchens durch den bloßen Einsatz eines Ablöse- bzw.
eines Spraymittels schwierig ist. Dies wirkt sich jedoch dahingehend
schädlich aus, daß sich nunmehr aufgrund der Tatsache,
daß die unterschiedlichen Positionen der Fallrohre
während des Filtrationszyklus ungünstiger ausfallen als
bei der Ausführungsform entsprechend Fig. 5 eine geringere
Leistung des Filters ergibt.
Insbesondere wenn sich das Filter mit hohen Drehzahlen
dreht, besteht eine andere Eigenschaft der zuletzt genannten
Ausführungsform darin, daß sich noch in der Position
4¹⁰ innerhalb des Sektors Filtrat befindet, wodurch
es zu einem erneuten Benässen des abgelösten Filterkuchens
kommt. Eine Ausführungsform, bei der der obengenannte
Winkel mehr als 20° beträgt, ist ungeeignet.
Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der sich
die Mündung des Fallrohrs in der Position 8¹⁰ - in Richtung
der Drehung des Filters gesehen - um 30° unterhalb
einer horizontalen Linie durch den niedrigsten Punkt
der Filterfläche des Sektors 4¹⁰ angeordnet ist, und zwar
zu der Zeit, zu der durch das Absperrmittel 13 der Auslaß
10¹⁰ vollständig geschlossen wird. Dies wirkt sich
dahingehend aus, daß sich das Fallrohr mit Hinblick auf die
Erzeugung eines günstigen Vakuums dann, wenn sich der
Sektor in Stellungen oberhalb der Suspension befindet
und entwässert wird, nunmehr in einer besseren Position
befindet. Der trockene Anteil des Filterkuchens nimmt
hierdurch ebenso zu wie die Gefahr eines erneuten Benässens
desselben bei dessen Ablösung bei hohen Geschwindigkeiten
des Filters. Auch in diesem Fall verringert sich die
Leistung des Filters. In bestimmten Anwendungsfällen kann
ein Winkel von bis zu 40° - in Umdrehungsrichtung desselben
gesehen - unterhalb einer Horizontallinie durch den niedrigsten
Punkt der Filteroberfläche des Sektors 4¹⁰ von
Interesse sein.
Bei dem erfindungsgemäßen, in den Fig. 5 bis 7 dargestellten
Ausführungsformen ist jede Filterscheibe mit
zehn Sektoren versehen. Bei bestimmten Anwendungsfällen
kann jedoch eine größere Anzahl der Sektoren erforderlich
sein. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn eine
größtmögliche Konzentration bzw. Entwässerung des Filterkuchens
angestrebt wird und ein Abspülen desselben auf
dem Filter durchgeführt wird. Es wird darüber hinaus die
hydraulische Leistungsfähigkeit des Filters durch eine
große Anzahl von Sektoren pro Scheibe günstig beeinflußt.
Es ist z. B. in der Zellulose- und Papierindustrie üblich,
Scheibenfilter mit bis zu zwanzig Sektoren pro Filterscheibe
zu verwenden. Ist die Anzahl der Sektoren pro
Filterscheibe größer als zehn, liegt sie insbesondere
zwischen fünfzehn und zwanzig, so daß innerhalb der Welle
des Filters eine entsprechende Anzahl an Kanälen vorhanden
sein muß, kann die Konstruktion der Welle sowie der mit
dieser verbundenen Fallrohre bei Ausführungsformen entsprechend
den Fig. 5 bis 7 Schwierigkeiten bereiten. Denn
der Abstand zwischen den einzelnen Fallrohren wird sehr
gering ausfallen, falls die Bemessung des Durchmessers
der Welle gleichzeitig akzeptabel bleiben soll. Darüber
hinaus würde das Anordnen der Fallrohre in der erforderlichen
Weise und den erforderlichen Richtungen Probleme
mit sich bringen. Schwierigkeiten entstehen auch, wenn
die Leistung des Filters und dementsprechend die Filtratmenge
eine bestimmte Größenordnung, beispielsweise 20 bis
30 m³/min übersteigt. Hieraus würden sich dementsprechend
größere Abmessungen für die Kanäle und die Fallrohre ergeben.
In Fig. 8 ist eine für die obengenannten Fälle geeignete
Ausführungsform dargestellt, welche einen Endabschnitt
der Welle 6 des Filters mit den Kanälen 7 zeigt. Die
Filterscheiben befinden sich links außerhalb der zeichnerischen
Darstellung. Die Rohre 5 (Fig. 1) aller in
gleicher Weise orientierten Scheibensektoren führen hierbei
zu entsprechenden Kanälen 7 in der Welle, wobei die
Kanäle bei dieser Ausführungsform vorzugsweise einen
einem kegelstumpfförmigen Kreissektor entsprechenden Querschnitt
aufweisen. Jeder Kanal ist in der Nähe des Endes der Welle
in Gegenrichtung zu deren Umdrehungsrichtung in einem
solchen Ausmaß gewunden, daß der nunmehr gewundene Kanal
18 an dem Ende der Welle an ein solches Fallrohr 8 angeschlossen
werden kann, welches sich in einer geeigneten
Position, insbesondere mit Hinblick auf seinen Mündungsbereich
befindet.
Es ist unter herstellungstechnischen Gesichtspunkten
zweckmäßig, die Windung des Kanals so gering wie möglich
auszubilden, wobei jedoch eine Wirkung von wenigstens 15°
erforderlich ist, um die gewünschte Wirkung zu erreichen.
Je größer die Abmessungen des Fallrohrs ausfallen, je
größer muß der Winkel sein, um den der Kanal gewunden ist,
wobei dieser Winkel bis zu 120° betragen kann.
Je nach dem Anwendungsfall liegt ein optimaler Bereich
dieses Winkels zwischen 30 und 90°, vorzugsweise zwischen
30 und 75°.
Es kann die vorstehende Ausführungsform auch mit Vorfiltratauslässen
10 sowie mit Absperrmitteln 13 ausgerüstet
sein, die in einem Auslaß 11 bzw. einem Trichter
enden.
Fig. 9 zeigt schematisch das erfindungsgemäße Filtrierverfahren,
bei welchem die Kanäle und Fallrohre wie in
der Fig. 8 dargestellt sind. Die obige, auf die Fig. 5 bis
7 bezogene Beschreibung des Filtrierverfahrens gilt grundsätzlich
auch für diese Ausführungsform.
Bei den Ausführungsformen der Fig. 5 bis 7 und 9 hängt
die Neigung des Fallrohres 8¹⁰ bezüglich einer Horizontalebene
in einer Stellung, in welcher die Strahlen des dem
Ablösen dienenden Spraymittels den Scheibenfiltersektor in der Stellung
4¹⁰ treffen von der Konstruktion des jeweiligen Filters
bzw. dem zugrunde gelegten Anwendungszweck ab, z. B. ob
ein hoher Trocknungsgrad des Filterkuchens angestrebt
wird, ob die Ablösung des Filterkuchens Schwierigkeiten
bereitet, ob die hydraulische Leistung des Filters groß
sein soll usw. Es ist jedoch erwiesen, daß ein Neigungswinkel
von 45° zur Horizontalebene die meisten interessanten
Anwendungsfälle überdeckt.
Die Ausführungsform, die hier neben dem Fallrohr einen
weiteren Auslaß, nämlich einen einem Filtersektor zugeordneten
Vorfiltratauslaß aufweisen, sind günstig insbesondere mit
Hinblick auf die Reinigung von im Rahmen der Zellulose-
und Papierindustrie anfallendem Abwasser. Dies ist darauf
zurückzuführen, daß im Gegensatz zu den üblichen Ausführungsformen
dieser mit mitrotierenden Fallrohren ausgerüsteten
Filter das Filtrat in den Kanälen nicht gesammelt
wird, sondern dieses vielmehr die Kanäle rasch durchströmt.
Hieraus ergibt sich der Vorteil, daß ein größtmöglicher
Anteil an klarem Filtrat ausgebracht werden
kann. Die mit Vorfiltratauslässen versehenen Ausführungsformen
haben darüber hinaus Vorteile beim Entwässern und
Eindicken von Suspensionen, deren Entwässerung keine
Schwierigkeiten bereitet oder deren Konzentrationen bzw.
Feststoffgehalte niedrig sind, so daß sich ein großer
Durchfluß ergibt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß ein
größtmöglicher Teil des Filtrierzyklus zur Entwässerung
benutzt wird. Bei Suspensionen, welche mit einem verhältnismäßig
geringen Durchfluß verbunden sind, welcher entweder
auf einen großen Filtrierwiderstand oder auf eine
verhältnismäßig hohe Konzentration bzw. Feststoffgehalt
kann es andererseits günstiger sein, die Vorfiltratauslässe
nur in einem begrenzten Umfang oder überhaupt nicht
zu benutzen und vielmehr eine Ansammlung eines Teils des
Filtrats in den Kanälen hinzunehmen, nämlich während der
Anfangsperiode des Filtrierzyklus, und zwar so lange, bis
das umlaufende Fallrohr in eine Stellung gelangt, in
welcher es seine Wirkung entfaltet. Es ist in diesen Fällen
von höchstem Wert, daß erfindungsgemäß die Möglichkeit
gegeben ist, das Fallrohr länger auszubilden als bei bekannten
Filterkonstruktionen.
Die Abmessungen des Fallrohrs müssen dem gesamten Volumen
der Filterscheibensektoren angepaßt sein, so daß das Fallrohr
während des Entleerens der Sektoren stets gefüllt
ist, wobei die Entleerung während einer halben Umdrehung
möglich sein muß. Durch die Länge des Fallrohrs wird
proportional der durch dieses erzeugte Unterdruck bestimmt.
Diese Länge sollte jedoch aus praktischen Gründen auf
eine Länge begrenzt sein, die ungefähr dem doppelten
Radius des Filters entspricht.
Um die Erzeugung des Unterdrucks mittels des Fallrohrs
weiter zu verbessern, kann dessen Mündungsbereich zweckmäßigerweise
mit einem Diffusor ausgerüstet werden, dessen
Öffnungswinkel unter 20° liegt, wodurch der Druckabfall
beim Ausströmen abnimmt.
Unterhalb der Mündungen der Fallrohre, und zwar entlang
der unteren Hälfte des Filtergehäuses kann eine Ablaufrinne
angeordnet sein, in welcher das Filtrat zur weiteren
Förderung bzw. zum weiteren Gebrauch aufgenommen wird.
Es ist oben beschrieben worden, auf welche Weise das
Filtrat an einem Ende der Welle des Filters abgezogen wird.
Es liegt jedoch im Rahmen des Erfindungsgegenstands, das
Abziehen des Filtrats an beiden Enden der Welle des Filters
vorzusehen. Es ist ferner im Rahmen des Erfindungsgegenstands
möglich, die dem Vorfiltrat zugeordneten Auslässe
an dem einen Ende der Welle herausragen zu lassen und die dem
klaren Filtrat zugeordneten Auslässe mit den mitrotierenden
Fallrohren an dem anderen Ende der Welle herausragen
zu lassen.
Es ist darüber hinaus nicht notwendig, bei allen Scheibensektoren
Vorfiltratauslässe vorzusehen, selbst wenn aus
diesem Grunde die Leistung des Filters etwas geringer
ausfallen sollte.
Claims (10)
1. Rotierendes Scheibenfilter zum Entwässern einer
Suspension, insbesondere einer faserigen Suspension,
mit wenigstens einer Filterscheibe (3), die radial
auf einer sich horizontal erstreckenden Welle (6)
des Filters angeordnet ist, wobei die Filterscheibe
(3) in eine Vielzahl von Scheibensektoren (4)
unterteilt ist, die mit Mitteln (14) zur Ablösung
des auf den Filterscheiben gebildeten Filterkuchens
versehen sind, mit Filtratkanälen (7), die sich von
einem Scheibensektor (4) entlang der Welle (6) bis
zu wenigstens einem seitlichen Ende des Scheibenfilters
erstrecken und mit Fallrohren (8), die mit
den Filtratkanälen an einem seitlichen Ende des
Scheibenfilters in Verbindung stehen, durch welche
im Innenraum der Scheibensektoren ein Unterdruck erzeugt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß sich die mit
den Filtratkanälen (7) drehenden, mit letzteren in
Verbindung stehenden Fallrohre (8) im wesentlichen
radial bezüglich der Welle (6) erstrecken.
2. Scheibenfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens einige, vorzugsweise die
meisten der Scheibensektoren (4) mit Vorfiltratauslässen
(10) in Verbindung stehen.
3. Scheibenfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Filtratkanäle (7) an einem seitlichen Ende
des Filters mit den Vorfiltratauslässen (10) versehen
sind.
4. Scheibenfilter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorfiltratauslässe (10) mit
Mitteln (13) zum automatischen Sperren des Filtratdurchflusses
durch diese ausgerüstet sind.
5. Scheibenfilter nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß sich die Mündung
eines jeden Fallrohres (8) mit Hinblick auf die
Drehung des Filters um eine durch den tiefsten Punkt
der Filterfläche des zugeordneten Scheibensektors (4)
verlaufenden horizontalen Linie in einem Bereich von
20° oberhalb dieser Linie und 40° unterhalb dieser
Linie befindet, wenn der diesem Fallrohr (8) zugeordnete
Scheibensektor (4) die Mittel (14) zum Ablösen
des Filterkuchens erreicht.
6. Scheibenfilter nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung
des Fallrohres (8) um höchstens 45° gegenüber der
Horizontalstellung geneigt ist, wenn der zugeordnete
Scheibensektor (4) die Mittel (14) zum Ablösen des
Filterkuchens erreicht.
7. Scheibenfilter nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung
eines jeden Filtratkanals (7) mit dem Fallrohr (8)
- in Richtung der Umdrehung des Filters gesehen -
um 15° bis 120° hinter dem zugeordneten Scheibensektor
(4) versetzt angeordnet ist.
8. Scheibenfilter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Bereich der Versetzung 30° bis
75° beträgt.
9. Scheibenfilter nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung
eines jeden Fallrohres (8) außerhalb der äußeren
Peripherie der Filterscheibe angeordnet ist.
10. Scheibenfilter nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung
eines jeden Fallrohres (8) als Diffusor ausgestaltet
ist, der einen Öffnungswinkel von weniger als 20°
aufweist.
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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D2 | Grant after examination | ||
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