DE3850005T2 - Kreuzstromfilter. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kreuzstromfilter nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
• Kreuzstromfilter werden zur Rückgewinnung einer von festen Substanzen usw. gereinigten Flüssigkeit aus einer Suspension und zur Erzeugung einer konzentrierten Suspension verwendet. Sie werden insbesondere häufig dazu verwendet, durch Filtern großer Mengen relativ geringe Beträge suspendierter Substanzen enthaltender flüssiger Einspeisungen gereinigte Filtrate zu erhalten. Derartige Kreuzstromfilter wurden so konstruiert, daß sie über einen ausgedehnten Zeitraum kontinuierlich betrieben werden können, ohne daß sich Filterkuchen auf der Oberfläche eines Filtermediums aufbaut, indem die Rate einer parallel zu dieser Oberfläche fließenden flüssigen Einspeisung höher gemacht wird als die Rate eines durch das Filtermedium fließenden Filtrats. Üblicherweise wird ein zylindrisches Filtermedium verwendet, damit ein einheitlicher großvolumiger Fluß einer flüssigen Einspeisung erzielt werden kann.
• Kreuzstromfilter mit derartigen zylindrischen Filtermedien haben jedoch den Nachteil, daß, wenn einerseits die Fläche der Filtermediums vergrößert wird, um eine erhöhte Filterkapazität zu erreichen, der Durchmesser oder die Länge des Filtermediums heraufgesetzt werden und ein großer Betrag an flüssiger Einspeisung geliefert werden muß, und wenn andererseits beabsichtigt ist, eine erhöhte Filterkapazität zu erreichen ohne die Flußrate oder -geschwindigkeit einer flüssigen Einspeisung herauf- oder herabzusetzen, eine Anzahl von Filtermedien mit jeweils kleinem Durchmesser verwendet werden muß, was dazu führt, daß die Konstruktion kompliziert und umfangreicher wird. Ein weiteres Problem liegt darin, daß die Einspeisungspumpe hohen Druck und große Kapazität aufweisen muß.
• In einer bekannten Filtervorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist der Filterkörper in einem Gehäuse durch eine poröse Trennwand mit parallel zu einander angeordneten flachen Filtermedium in eine Primärkammer und eine Sekundärkammer unterteilt (DE-A-2,251,171 und DE-A-2,552,467). Innerhalb der ausgedehnten Primärkammer und angrenzend an die sich gegenüberliegenden Flächen benachbarter Sekundärkammern sind Rührscheiben angeordnet. Die Scheiben sind an eine die Rotoren in dem Gehäuse drehende Welle befestigt. Eine Speiseeinlaßöffnung in einer Wandung des Gehäuses ist in einem relativ großen Abstand von der Welle angeordnet. Eine Speiseauslaßöffnung für das konzentrierte filtrierte Medium ist innerhalb des Gehäuses im allgemeinen gegenüber dem Speiseeinlaß angeordnet. Die in die Einlaßöffnung eintretende Flüssigkeit fließt auf einem im allgemeinen gewundenen Pfad zum Speiseauslaß. Insbesondere fließt sie auf einer Seite der Rührscheibe entgegengesetzt zu der auf die Flüssigkeit ausgeübten Fliehkraft.
• Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen neuartigen Kreuzstromfilter zu schaffen, welcher eine Lösung der Probleme konventioneller Kreuzstromfilter bietet sowie mit jeder beliebigen Filterkapazität betrieben werden kann und mit dem Nachteile, wie eine Vergrößerung der Anlage sowie eine Einspeisungspumpe, vermieden werden können.
• Gelöst wird diese Aufgabe nach vorliegenden Erfindung durch die Schaffung eines Kreuzstromfilters mit den Kennzeichen des Anspruchs 1.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
• Das Kreuzstromfiltersystem nach der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf spezielle in den beiliegenden Figuren dargestellten Ausführungsformen, die lediglich der Veranschaulichung dienen, erklärt.
• Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform des Kreuzstromfilters nach der vorliegenden Erfindung, wobei Fig. 1a einen Längsschnitt und Fig. 1b einen Querschnitt darstellt.
• Fig. 2 zeigt eine teilweise längsgeschnittene Ansicht einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
• In Fig. 1 stellt ein allgemein mit 1 bezeichneter Filterkörper oder Hauptkörper eine Kombination aus einem Zylinder 1a mit einer scheibenförmigen Wand 1f dar. Der Zylinder 1a ist an einem Ende mit einem Verschlußgehäuseteil 1b zur Aufnahme eines Verschlusses 4 für eine hindurchragende drehende Welle 3 versehen und definiert am anderen Ende einen Speiseeinlaßdurchgang 1c. Es ist festzuhalten, daß 1d ein Lager ist. Die Wand 1f andererseits ist auf ihrer Innenseite mit einer Aussparung zur Aufnahme eines porösen Trägers 5a sowie mit in den Träger 5a angrenzenden flachen Filtermedien 5b versehen. Die Wände 1f und 1f sind derart mit dem Zylinder 1a verbunden, daß die Filtermedien 5b und 5b einander gegenüber liegen und die Umfänge der Wand 1f mittels eines Rings 1g miteinander verbunden sind. Ein so zwischen den Filtermedien 5b und 5b definierter Raum bildet eine Primärkammer, die in ihrem Mittelteil mit einem Innenraum des Zylinders 1a in Verbindung steht sowie an ihrem Umfangsteil mit einer im Ring 1g angeordneten Flüssigkeitsauslaßdurchgang 1h verbunden ist.
• Ein in der Wand 1f ausgesparter Raum zur Aufnahme des Trägers 5a definiert eine Sekundärkammer, die in Verbindung mit einem Raum 1j steht, der sich durch die Wand 1f und den Ring 1g durch eine um diesen herum ausgeformten Filtratauslaßdurchgang 1i erstreckt.
• Innerhalb der Primärkammer befindet sich ein auf einer drehenden Welle befestigter Rotor 6, der sich bei einer gegebenen Stellung an die Filtermedien 5b grenzend dreht. Ein solcher Rotor 6 kann die Form einer scheibenförmigen Platte aufweisen. In diesem Fall ist es jedoch zweckmäßig, daß er in oder auf seiner Oberfläche mit radialen, schrauben- oder spiralförmigen Rillen oder Rippen 6a versehen ist, und ist es erforderlich, daß mindestens in der Nähe der Rotorwelle Öffnungen 6b für den Flüssigkeitsdurchgang vorgesehen werden. Anstatt als scheibenförmige Platte, kann der Rotor 6 aus einer Kombination oh fächerartigen Platten oder sich radial erstreckender Platten oder Stäben gebildet sein, die außerdem in Drehrichtung gebogen sein können. Obwohl dies nicht kritisch ist, kann der Rotor 6 eine Form haben, die es zuläßt, daß eine entlang der Welle 3 eingebrachte Flüssigkeit in zu dieser Welle paralleler Richtung fließen und sich gleichförmig auf beiden Seiten des Rotors 6 verteilen kann.
• Nach dem vorliegenden im einzelnen oben beschriebenen Filtersystem wird, während sich der Rotor 6 in der Primärkammer umgeben von den Filtermedien 5b und dem Ring 1g dreht, eine in dieser Kammer enthaltene Flüssigkeit durch Fliehkraft von der in einem Teil des Rings 1g gebildeten Auslaßdurchgang 1h abgeführt und wird gleichzeitig durch die Zufuhrleitung 1c frische Flüssigkeit zugeführt. Nach dem Filtersystem entsprechend der vorliegenden Erfindung wird also eine flüssige Einspeisung lediglich durch Verbinden des Flüssigkeitsspeiseeinlaßdurchgangs 1c mit einem Flüssigkeitsspeise-Vorratsbehälter angesaugt und wird ein Filtrat von den Filtermedien 5b durch den Filtratauslaßdurchgang 1i und den Raum 1j erhalten, während eine konzentrierte Flüssigkeit von dem Auslaßdurchgang 1h abgeleitet wird. In diesem Fall kann die konzentrierte Flüssigkeitseinspeisung zur erneuten Filtration an den Flüssigkeitsspeise-Vorratsbehälter zurückgeleitet werden. Anstelle einer Förderpumpe kann eine durch Anordnung des Flüssigkeitsspeise-Vorratsbehälters in einer Stellung über dem Filtersystem erzeugte Pegeldifferenz für die Druckfiltration vorgesehen werden. Anderseits kann zur Saugfiltration ein Unterdruck an den Raum 1j gelegt werden. Weiterhin kann das Filtersystem in den Vorratsbehälter eingebaut werden. Außerdem wird, da der Rotor 6 an die Oberflächen der Filtermedien 5b grenzend zur Rotation angeordnet ist, eine Flüssigkeit in der Umgebung der Flächen der Filtermedien 5b so stark fluidisiert, daß ein Aufbau eines Filterkuchens eine bestimmte Stärke nicht überschreiten kann. Das vorliegende System kann also über einen ausgedehnten Zeitraum fortlaufend betrieben werden, während dem ein Filtrierwiderstand einen bestimmten Wert nicht überschreitet. Während das Kreuzstromfiltersystem nach der vorliegenden Erfindung mit einem einzelnen Satz von zwischen einem Paar Filtermedien angeordneten Filtereinheiten betrieben werden kann, können auch zwei oder mehrere Sätze von Filtereinheiten zur Verwendung miteinander verbunden werden.
• Werden mehrere Sätze von Filtereinheiten miteinander verbunden, dann kann einer Filterkörper 7 kombiniert aus einer Seitenwand 7a, einem Ring 7b und einer Zwischenwand 7d, wie in Fig. 3 als Beispiel dargestellt, konstruiert werden. In diesem Fall wird die Seitenwand 7a nur auf einer Seite mit einem Träger 5a und Filtermedien 5b versehen, um eine Sekundärkammer zu definieren, und die Zwischenwand 7d ist auf beiden Seiten mit dem Träger 5a und den Filtermedien 5b versehen, um die Sekundärkammer zu definieren. Wie in der vorhergehenden Ausführungsform, wird eine Primärkammer durch die Filtermedien 5b und 5b und den Ring 7b definiert. Die Rotoren 6 sind in den zugehörigen Primärkammern angeordnet, eine Flüssigeinspeisung fließt stetig durch die in den Rotoren 6 in der Nähe der Rotorwelle ausgebildeten Öffnungen 6b und wird in alle Primärkammern geleitet. Die durch die Drehung der Rotoren ausgeschleuderten konzentrierten Flüssigkeiten werden zusammen durch die in den Ringen 7b ausgebildeten Auslaßdurchgänge abgeführt.
• Nach dem Kreuzstromfiltersystem entsprechend der vorliegenden Erfindung werden die Primär- und Sekundärkammern durch die Trennwand zur Befestigung einer Vielzahl von Filtermedien in paralleler Anordnung definiert und es wird der Rotor in der Primärkammer angeordnet, damit ein beschleunigter Fluß einer Flüssigkeit erzielt und der Aufbau von Filterkuchen begrenzt wird. Dies führt zu wirtschaftlichen und betriebsmäßigen Vorteilen insofern, als auf jegliche Förderpumpe verzichtet werden kann und das Filtersystem als solches vereinfacht ist, in einem beschränkten Raum aufgebaut werden kann und einfach zu bedienen ist. Das vorliegende Filtersystem ist außerdem dadurch gekennzeichnet, daß es fortlaufend über einen ausgedehnten Zeitraum betrieben werden kann, während dessen ein Aufbau von Filterkuchen einen bestimmten Wert nicht überschreiten kann, selbst wenn eine Suspension konzentriert ist.

Claims (2)

1. Kreuzstromfilter mit fest eingebauten scheibenförmigen Filterelementen und mindestens einem rotierenden Verteiler mit einem Filterkörper (1) der durch poröse Trennwände (5a) zur Befestigung einer Vielzahl von flachen, relativ zueinander parallel angeordneten Filtermedien (5b) in eine innere Primärkammer und ein Paar äußere Sekundärkammern aufgeteilt ist; einem innerhalb der Primärkammer angeordneten und an die einander gegenüberliegenden Flächen der Filtermedien (5b) angrenzenden scheibenförmigen Rotor (6), wobei der scheibenförmige Rotor um eine durch den Mittelpunkt des Rotors reichende und rechtwinklig zu den Oberflächen der Medien (5b) angeordneten Welle (3) drehbar ist und eine Flüssigkeit in einer zur Welle (3) parallelen Richtung fließen läßt, einem Speiseeinlaßdurchgang (1c) und einem an der Umfangsfläche des Filterkörpers (1) angeordneten Speiseauslaßdurchgang (1h), die beide an der Primärkammer vorgesehen sind, wobei der Speiseeinlaßdurchgang (1c) in einem Endteil eines Zylinders (1a) angeordnet ist, der die Rotorwelle beherbergt, sowie einem an der Sekundärkammer vorgesehenen Filtratauslaßdurchgang (1i), dadurch gekennzeichnet, daß der Speiseeinlaßdurchgang (1c) an ein Ende der Rotorwelle (6) angrenzend angeordnet ist, der Speiseauslaßdurchgang (1h) an der Umfangsfläche des Filterkörpers (1) um und angrenzend an die Filtermedien (5b) angeordnet ist und daß in dem Rotor (6) zumindest in der Nähe der Rotorwelle (3) Löcher (6b) für den Flüssigkeitsdurchgang ausgebildet sind.

2. Filter nach Anspruch 1, bei dem ein Rotor (6) innerhalb einer Primärkammer angeordnet ist, die zwischen zwei jeweils in Form einer scheibenförmigen Platte ausgebildeten Filtermedien (5b) definiert ist, so daß er eine flüssigen Einspeisung von einem Mittelteil der Primärkammer in Außenrichtung erlaubt.