DE8317218U1 - Kammerfilterpresse zur filtration von zuckerhaltigen saeften - Google Patents

Description

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HOFFMANN VEITL¹E & PARTNER

PATENT- UND RECHTSANWÄLTE

PATENTANWÄLTE DlPL.-ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN < DlPL₁-ING. W. LEHN

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DlPL.-ING, K. KÖHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE

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H. Putsch GmbH & Comp,
5800 Hagen 1

Kammerfilterpresse zur Filtration von zuckerhaltigen Säften

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kammerfilterpresse zur Filtration von zuckerhaltigen Säften, bei der die Kammern durch die äußeren Vertiefungen von jeweils abwechselnd hintereinander angeordneten Filtertücher zwischen sich aufnehmenden Druck- und Membran-Filterplatten gebildet werden, wobei die Druck- und Membran-Filterplatten zur Bildung eines Zuführkanales für die zu filtrierende Suspension mit jeweils miteinander fluchtenden Zufuhrlöchern, zur Bildung von zwei Filtratkanälen mit jeweils zwei miteinander fluchtenden Filtrat-Ablauflöchern und zur Bildung eines Waschwasser- und Trocknungsluftkanales mit jeweils miteinander fluchtenden Zuführlöchern für Wasser und Luft ausgestattet sind, wobei die Verbindung der Filtrat-Ablauflöcher sowie der Zuführlöcher für das Waschwasser und die Trocknungsluft mit der Kammer durch innerhalb der Platten verlaufende Zuführ- bzw. Ablaufbohrungen gebildet ist, die über eine Vielzahl kleinerer Zufuhr- bzw. Ablauföffnungen in die Kammer einmünden.

Kammerfilterpressen dieser Art (vgl. beispielsweise DE-OS 23 58 578) werden seit einiger Zeit nicht nur in der chemischen Industrie (insbesondere der Farbenindustrie), sondern auch in der Zuckerindustrie eingesetzt. Sie haben den Vorteil, daß durch ein Nachpressen des Filterkuchens mit Hilfe der herausdrückbaren Membran hohe Trocknungssubstanzen im

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-6-Filterkuchen erreicht Werden können.

Sie haben allerdings den Nachteil, daß sich nur relativ kleine Durchsatzmengen erzielen lassen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kammerfilterpresse der eingangs beschriebenen Art derart weiterzubilden, daß unter Beibehaltung der Vorteile eine größere Duxchsatzmenge erzielt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß bezogen auf die Filterfläche einer Kammer der Querschnitt des Zuführloches für die zu filtrierende Suspension 4,00 bis 8,00 Promill, die Summe der Querschnitte der Zuführ-Öffnungen für das Waschwasser und die Trocknungsluft in der Membran-Filterplatte 0,20 bis 0,S0 Promill, die Summe der Querschnitte der Ablauföffnungen für das Filtrat in der Membran-Filterplatte 0,10 bis 1,00 Promill und die Summe der Querschnitte der Ablauföffnungen für das Filtrat und die Trocknungsluft in der Druck-Filterplatte 0,10 bis 1,00 Promill beträgt.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß unter Berücksichtigung der speziellen Filtrationseigerischaften von zuckerhaltigen Säften bei einer entsprechenden Bemessung der Querschnittsverhältnisse höhere Durchsatzmengen erzielt werden können. So haben Versuche ergeben, daß sich mit erfindungsgemäß ausgestalteten Kammerfilterpressen hinsichtlich der Durchsatzmenge gegenüber bekannten Konstruktionen je nach Plattengröße Steigerungen um etwa 40 bis 80 % erreichen lassen.

Diese Versuche haben auch gezeigt, daß sich bei einer erfindungsgemäß ausgestalteten Kammerfilterpresse besonders 35

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günstige Filtrationsverhältnxsse ergeben, wenn bezogen auf die Filterfläche einer Kammer der Querschnitt des Zuführloches für das Waschwasser und die Trocknungsluft 1,20 bis 1,80 Promill, der halbe Querschnitt der Zuführbohrung in der Membran-Filterplatte für das Waschwasser und die Trocknungsluft 0,08 bis 0,20 Promill, der halbe Querschnitt der Ablaufbohrung in der Membran-Filterplatte für das FiI-trat 0,08 bis 0,20 Promill, der halbe Querschnitt der Ablaufbohrung in der Druck-Filterplatte für das Filtrat 0,08

TO bis 0,20 Promill, der Querschnitt des Filtratablaufloches in der Membran-Filterplatte 1,50 bis 3,00 Promill und der Querschnitt des Filtrat-Ablaufloches in der Druck-Filterplatte 1,50 bis 3,00 Promill beträgt.

Bei einem bevorzugten, besonders gute Ergebnisse erbringenden Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kammerfilterpresse sind bezogen auf die Filterfläche einer Kammer die Querschnitte wie folgt bemessen:

- Zufuhrloch für die zu filtrierende Suspension 5,93 Promill,

- Zufuhrloch für das Waschwasser und die Trocknungsluft 1,34 Promill,

- halber kleinster Querschnitt der· Zuführbohrung in der Membran-Filterplatte für das Waschwasser und die Trocknungsluft 0,09 Promill,

- Summe der Querschnitte der Zuführöffnungen in der Membran-Filterplatte für das Waschwasser und die Trocknungsluft 0,45 Promill,

- Summe der Querschnitte der Ablauföffnungen in der Membran-Filterplatte für das Filtrat 0,45 Promill,

- Summe der Ablauföffnungen in der Druck-Filterplatte für das Filtrat und die Trocknungsluft 0,54 Promill,

- halber kleinster Querschnitt der Ablaufbohrungen in der Metnbran-Filterplatte für das Filtrat 0,09 Promill, ~ halber kleinster Querschnitt der Ablaufbohrungen in der

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Druck-Filterplatte für das Filtrat und die Trocknungsluft 0,09 Promill,

- Filtrat-Ablaufloch in der Membran-Filterplatte 2,27 Promill , und

- Filtrat-Ablaufloch in der Druck-Filterplatte 2,27 Promill.

Um zu verhindern, daß durch das Filtertuch eine Verminderung des wirksamen Querschnittes der Ablauföffnungen für das Filtrat erfolgt, ist es zweckmäßig, die Ablauföffnungen für das Filtrat zum Filtertuch hin durch eine Abdeckung abzudecken. Grundsätzlich kann eine derartige Abdeckung in der verschiedensten Weise ausgebildet sein. Eine besonders einfache Abdeckung wird durch die Anordnung einer Platte erzielt, die im Abstand von den Ablauföffnungen angeordnet ist. Zur Erzielung einer zuverlässigen DraincLgewirkung ist es vorteilhaft, die Abdeckung gelocht auszubilden. Gute Ergebnisse werden insbesondere dann erzielt, wenn die Fläche der Abdeckung einseitig oder beidseitig mit Noppen oder Riefen ausgestattet ist.

Um den Strömungswiderstand zu verringern ist es vorteilhaft, daß die Zuführbohrung bzw. die Ablaufbohrungen stufenförmig abgesetzt ausgeführt sind und sich zu dem Zuführloch bzw. den Ablauflöchern hin vergrößern. Eine derartige Ausgestaltung erbringt auch Vorteile hinsichtlich der Fertigung.

Es ist bekannt, daß mit zunehmender Dicke des Filterkuchens die Durchsatzmenge abnimmt. Mit anderen Worten: Die Durchlässigkeit des Filterkuchens ist umso größer, je dünner die Kuchendicke ist* Dies ergibt sich im Prinzip aus dem Gesetz von Hagen-Poiseuille, nach dem die Durchsatzmenge umgekehrt proportional der Kapillarlänge und damit der Dicke des Filterkuchens ist.

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Ausgehend davon kann somit die Leistung von erfindungsgemäßen Kammerfilterpressen hinsichtlich der Durchsatzmenge noch dadurch verbessert werden, daß gegenüber bekannten Konstruktionen die Kammertiefe und damit die Dicke des FiI-terkuchens begrenzt wird. Günstige Verhältnisse werden dann erzielt, wenn die Kammertiefe zwischen 30 und 45 mm beträgt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt die Kammertiefe 37,5 mm. Diese Werte stellen gegenüber Kammerfilterpressen der eingangs geschilderten Art eine Reduzierung der Kammertiefe auf 60 bis 90 % dar.

Um die bei dem Absüßvorgang gegenüber dem Filtrationsvorgang veränderten Verhältnisse berücksichtigen zu können, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß der durch die Filtrat-Ablauflöcher für das Waschwasser und die Trocknungsluft gebildete Filtratkanal mit einem Drosselorgan ausgestattet ist, über dessen Öffnungsverhältnis eine Anpassung an die jeweilige Phase d<>s Zyklus möglich ist.

Im folgenden ist zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verhältnis ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgunäßen Kammerfilterpresse unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt schematisch in einer Seitenansicht eine Kammerfilterpresse, bei der zwischen einer Kopf- und einer Endplatte jeweils abwechselnd Membran- und Druck-Filterplatten eingespannt sind,

Fig. 2 zeigt schematisch eine Membran-Filterplatte mit beidseitig angeordneten Membranen, wobei diese jedoch nicht besonders dargestellt sind,

Fig. 3 zeigt in einer vergrößerten Darstellung, teilweise 35

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abgebrochen einen Schnitt in der Ebene A-A der Fig.1, Fig. 4 zeigt schematisch eine Druck-Filterplatte,

Fig. 5 zeigt in einer vergrößerten Darstellung eine Einzelheit B der Fig. 4, und

Fig. 6 zeigt einen Schnitt in der Ebene C-C der Fig. 5.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, sind bei diesen Membran-Xammerfilterpressen zwischen einer End- und einer Kopfplatte abwechselnd Membran-Filtarplatten 11 und Druck-Filterplatteii 12 eingespannt. Zwischen den Filterplatten sind in herkömmlicher Weise jeweils Filtertücher angeordnet, die jedoch nicht besonders dargestellt sind.

Wie aus den Fig. 2 und 4 hervorgeht, sind sowohl die Membran-Filterplatten 11 als auch die Druck-Filterplatten 12 in bekannter Weise etwa rechteckig oder quadratisch ausgebildet. Beide Filterplatten können jedoch grundsätzlich auch jede andere Umrißform aufweisen.

Sowohl die Membran-Filterplatten 11, als auch die Druck-Filterplatten 12 weisen im Bereich ihrer' rechten oberen Ecke zur Bildung eines Zuführkanales für die zu filtrierende Suspension jeweils miteinander fluchtende Zuführlöcher 1 auf. In der linken oberen Ecke beider Filterplatten wiederum sind zur Bildung eines Waschwasser und Trocknungsluftkanales miteinander fluchtende Zuführlöcher 2 vorgesehen. Im Bereich der beiden unteren Ecken weisen beide Filterplatter jüweils miteinander fluchtende Filtratablauflöcher 9 und 10 auf, welche zwei Filträtkanäle zum Abführen ries Filtrates bilden.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht/ ist in jeder Membran-Filterplatte 11 ausgehend vom Zuführloch 2 etwa parallel zur Plattenober·"

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kante eine Zuführbohrüng 3 angeordnet/ die mit Zuführöffnüngen 4 verbunden ist, welche in die Kammer 14 einmünden* Die genaue Anordnung der Zuführbohrung 3 und der Zuführöffnungen 4 ist in vergrößertem Maßstab in Fig. 3 därgestellt.

Wie aus Fig. 2 ferner hervorgeht, ist im Bereich des unteren Randes der Kammer 14, die allgemein auch als Kuchenraum bezeichnet wird, eine Vielzahl von Ablauföffnungen 5 für das Filtrat angeordnet* Diese Ablauföffnungen 5 münden in eine etwa parallel zur Unterkante der Membran-Filterplatte 11 verlaufende Ablaufbohrung 7, welche ihrerseits in das im Bereich der linken unteren Plattenecke angeordnete Filtrat" Ablaufloch 9 einmündet.

Das Filtrat-Ablaufloch 10 seinerseits weist keine Verbindung zum Kuchenraum 14 der Membran-Filterplatte 11 auf.

Wie aus Fig. 4 hervorgeht, ist bei der Druck-Filterplatte 12 im Bereich des unteren Randes des Kuchenraumes 14 ebenfalls eine Vielzahl von Ablauföffnungen 6 vorgesehen. Diese Ablauföffnungen 6 sind mit einer etwa parallel zur Unterkante der Druck-Filterplatte 12 verlaufenden Ablaufbohrung verbunden, die ihrerseits in das im Bereich der rechten unteren Plattendecke angeordnete Filtrat-Ablaufloch 10 einmündet. Die genaue Anordnung der Filtrat-Ablauföffnungen 6 und der Ablaufbohrung 8 ergibt sich aus den Fig. 5 und 6.

Wie die Fig. 4 ferner zeigt, haben das Zuführloch 2 für das Waschwasser und die Trocknungsluft und das Filtrat-Ablaufloch 9 keine Verbindung zum Kuchenraum 14 der Druck-Filterplatte 12.

Sowohl die Ablaufbohrung 7 bei der Membran-Filterplatte 11, als auch die Ablaufbohrung 8 bei der Druck-Filterplatte 12 verlaufen jeweils parallel zur Dichtfläche 13 der Filter-

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Km zu verhindern/ daß infolge des hohen Druckes in der Kammer 14 das Filtertuch in die Ablaufoffnungen 5 der Membran-Filterplatte 11 und insbesondere in die Ablauföffnungen 6 der Druck-Filterplatte 12 hineingedrückt wird und die Ablauföffnungen somit nicht mehr voll angeströmt werden können, ist eine Abdeckung 15 in Form einer Platte vorgesehen. Die Anordnung dieser Abdeckung ist in den Fig. 5 und 6 dargestellt. Wie im Vorangegangenen bereits erwähnt, kann die Abdeckung 15 zur Verbesserung der Drainagewirkung gelocht sein oder einseitig bzw. beidseitig Noppen oder Riefen aufweisen.

Durch eine Bemessung der Querschnitte der oben beschriebenen Löcher, Bohrungen und öffnungen, wie sie sich aus den Ansprüchen ergibt, können bei der Filtration von zuckerhaltigen Säften Steigerungen hinsichtlich der Durchsatzmengen erzielt werden, die etwa 40 % bis etwa 80 % betragen. Diese erheblichen Verbesserungen führen dazu, daß erfindungsgemäß ausgestaltete Kammerfilterpressen den in der Zuckerindustrie geforderten hohen Ansprüchen voll gerecht werden.

Versuche haben gezeigt, daß die Absüßung des Filterkuchens verbessert werden kann, wenn während des Absüßvorganges das Absüßfiltrat nicht frei und ungehindert aus dem durch die Filtratablauflöcher 10 gebildeten Filtratkanal.16 (vgl. Fig. 1) der Kammerfilterpresse abfließen kann. Erfindungsgemäß ist daher am Ende des Filtratkanales 16 ein regelbares Drosselorgan 17 angeordnet, mit dem während des Absüßvorganges eine entsprechende Drosselung des Abflusses vorgenommen werden kann. Dadurch wird ein Rückstau erzielt, der für eine gleichmäßige Verteilung des Absüßwassers über die gesamte Fläche jedes Filterkuchens sorgt.

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1. Kammerfilterpresse zur Filtration von zuckerhaltigen Säften, bei der die Kammern durch die äußeren Vertiefungen von jeweils abwechselnd hintereinander angeordneten Filtertücher zwischen sich aufnehmenden Druck- und Membran-Filterplatten gebildet werden, wobei die

Druck- und Me,.abran~Filterplatten zur Bildung eines Zuführkanales für die zu filtrierende Suspension mit jeweils miteinander fluchtenden Zuführlöchern, zur Bildung von zwei Filtratkanälen mit jeweils zwei miteinander fluchtenden Filtrat-Ablauflöchern und zur Bildung eines Waschwasser- und Trocknungsluftkanales mit jeweils miteinander fluchtenden Zuführlöchern für Wasser und Luft ausgestattet sind, wobei die Verbindung der Filtrat-Ablauflocher sowie der Zuführlöcher für das Waschwasser und die Trocknungsluft der Kammer durch innerhalb der

Platten verlaufende Zuführ- bzw. AbIaufbohrungen gebildet ist, die über eine Vielzahl kleinerer Zuführ- bzw. Ablauföffnungen in die Kammer einmünden, dadurch gekennzeichnet , daß bezogen auf die Filterflä- ehe einer Kammer der Querschnitt des Zuführloches (1) für die zu filtrierende Suspension 4,00 bis 8,00 Promill, die Summe der Querschnitte der Zuführöffnungen (4) für das

Waschwasser und die Trocknungsluft in der Membran-Filterplatte (11) 0,20 bis 0,60 Promill/ die Summe der Quer-

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schnitte der Ablauföffnungen (5) für das Filtrat in der Membran-Filterplatte (11) 0,10 bis 1,00 Promill und die Summe der Querschnitte der Ablauföffnungen (6) für das Filtrat und die Trocknungsluft in der Druck-Filterplatte (12) 0,10 bis 1,00 Promill beträgt.

2. Kammerfilterpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß bezogen auf die Filterfläche einer Kammer der Querschnitt des Zuführloches (2) für das Waschwasser und die Trocknungsluft 1,20 bis 1,80 Promill, der halbe Querschnitt der Zuführbohrung (3) in der Membran-Filterplatte (11) für das Waschwasser und die Trocknungsluft 0,08 bis 0_f20 Promill, der halbe Querschnitt der Ablaufbohrung (7) in der Membran-Filterplatte (11) für das Filtrat 0,08 bis 0,20 Promill, der halbe Querschnitt der Ablaufbohrung (8) in der Druck-Filterplatte (12) für das Filtrat 0,08 bis 0,20 Promill, der Querschnitt des Filtrat-Ablaufloches (9) in der Membran-Filterplatte (11) 1,50 bis 3,00 Promill, und der Querschnitt des Filtrat-Ablaufloches

(10) in der Druck-Filterplatte (12) 1,50 bis 3,00 Promilll beträgt.

3. Kammerfilterpresse nach Anspruch 1, dadurch g e k a η η zeichnet , daß bezogen auf die Filterfläche einer Kammer die Querschnitte wie folgt bemessen sind:

- Zuführloch (1) für die zu filtrierende Suspension 5,93 Promill,

- Zuführloch (2) für das Waschwasser und die Trocknungsluft 1,34 Promill,

- halber kleinster Querschnitt der Zuführbohrung (?' in der Membran-Filterplatte (11) für das Waschwasser und die Trocknungsluft 0,09 Promill,

- Summe der Querschnitte der Zuführöffnungen (4) in der Membran-Filterplatte (11) für daä Waschwasser Und die Trocknungsluft 0,45 Promill,

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- Summe der Querschnitte der Ablauföffnüngen (5) in der Membran-Filterplätte (11) für das Filtrat O;45 Promill,

- Summe der Ablauföffnungen (6) in der Druck-Filterplatte (12) für das Filtrat und die Trocknungsluft 0,54

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- halber kleinster Querschnitt der Ablaufbohrungen (7)

in der Membran-Filterplatte (11) für das Filtrat 0,09 \ Promill, !

- halber kleinster Querschnitt der AbIaufbohrungen (8) in der Druck-Filterplatte (12) für das Filtrat und die Trocknungsluft 0,09 Promill,

- Filtrat-Ablaufloch (9) in der Membran-Filterplatte (11) 2,27 Promill, und

- Filtrat-Ablaufloch (10) in der Pruck-Filterplatte (12) 2,27 Promill.

4* Kammerfilterpresse nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Ablauföffnungen (5) für das Filtrat zum Filtertuch hin durch eine Ab- j deckung (15) abgedeckt sind.

5. Kammerfilterpresse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (15) von einer Platte gebildet ist.

6. Kammerfilterpresse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung gelocht ist.

7. Kammerfilterpresse nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der Abdeckung einseitig oder beidseitig Noppen oder Riefen aufweist.

8. Kammerfilterpresse nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Zuführbohrung (3) bzw. die

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Ablaüfbohrungen (7 und 8) Stufenförmig abgesetzt ausgeführt sind und sich zu dem Zuführloch (2) bzw. den Ab"· lauflöchern (9 und 10) hin vergrößern.

9. Kammerfilterpresse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammertiefe zwischen 30 und 45 mm beträgt.

10. Kammerfilterpresse nach Anspruch 9, dadurch g e kennzeichnet/ daß die Kammertiefe 37,5 Mm beträgt.

11. Kammerfilterpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der durch die Filtrat-Ablauflöcher

(9) für das Absüßfiltrat und die Trocknungsluft gebildete Filtratkanal mit einem Drosselorgan (17) ausgestattet ist.