DE102009007131A1

DE102009007131A1 - filter means

Info

Publication number: DE102009007131A1
Application number: DE102009007131A
Authority: DE
Inventors: Franz Fastner
Original assignee: IP AG
Current assignee: IP AG
Priority date: 2009-02-02
Filing date: 2009-02-02
Publication date: 2010-08-05
Also published as: WO2010086455A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung (1), aufweisend einen Behälter (2) mit Behälterwand (21), Behälterboden (22) und Behälterdeckel (23), mit zumindest einem rotierbaren Filtermittel (3, 35, 36), das in dem Behälter (2) angeordnet ist, zumindest eine Suspensionszuleitung (4) und Filtratableitung (5), wobei zwischen dem obersten rotierbaren Filtermittel (35) und dem Behälterdeckel (23) ein feststehendes Schaufelrad (6) angeordnet ist.The invention relates to a filter device (1), comprising a container (2) with container wall (21), container bottom (22) and container lid (23), with at least one rotatable filter means (3, 35, 36), which in the container (2 ) is arranged, at least one suspension feed line (4) and Filtratableitung (5), wherein between the uppermost rotatable filter means (35) and the container lid (23) a fixed paddle wheel (6) is arranged.

Description

Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a filter device according to the Preamble of claim 1.

Allgemein bekannt sind Filtervorrichtungen mit Filtermitteln, die als Hilfsvorrichtungen oder Techniken zur Gewinnung von Filtrat notwendig sind und mit Hilfe derer die Trennung von Filtrat und Schwebstoffen erst ermöglicht wird. Als vorteilhafte technische Lösungen sind beispielsweise scheibenförmige Filtermittel genannt, die hinter- oder übereinander auf einer Welle angeordnet sind und im Betrieb mit Hilfe eines externen Motors als Antriebseinheit in Rotation versetzt werden. Dadurch wird auf der Oberfläche der Filtermittel eine Querströmung, der so genannte Cross-Flow, erzeugt. Diese Querströmung verhindert ein Zusetzen der Filtermitteloberfläche.Generally Filter devices with filter means known as auxiliary devices are known or techniques for obtaining filtrate are necessary and with Help which enables the separation of filtrate and suspended matter becomes. As advantageous technical solutions, for example Disc-shaped filter means called behind or on top of each other are arranged on a shaft and in operation with the help of an external Motors are set as a drive unit in rotation. Thereby becomes on the surface of the filter means a cross flow, the so-called cross-flow, generated. This cross flow prevents clogging of the filter media surface.

Derartige Filter für flüssige und gasförmige Medien sind auch aus der Patentschrift DE 1 187 226 bekannt, die einen drehbaren, hohlen Filterkörper beinhalten, der in einem Gehäuse angeordnet ist. Durch die Rotation der Filterkörper wird beim Durchtritt des flüssigen Mediums von Außen nach Innen der auf der Filterkörperaußenseite verbleibende Rückstand von der Filterkörperoberfläche abgeschleudert. Dieser Filterrückstand fällt in einen trichterförmigen Schacht im Bodenbereich des Filters und wird dort abgezogen. Bei derartigen Filtern wird das Gehäuse üblicherweise nicht vollständig mit der zu filternden Suspension gefüllt.Such filters for liquid and gaseous media are also known from the patent DE 1 187 226 known, which include a rotatable, hollow filter body, which is arranged in a housing. As a result of the rotation of the filter body, the residue remaining on the outside of the filter body is thrown off the filter body surface as the liquid medium passes from the outside to the inside. This filter residue falls into a funnel-shaped shaft in the bottom region of the filter and is removed there. In such filters, the housing is usually not completely filled with the suspension to be filtered.

Eine weitere Filtervorrichtung ist aus der Druckschrift DE 10 2005 019 394 A1 bekannt. Die Filtervorrichtung weist einen Behälter mit scheibenförmigen Filtermitteln auf, an den eine Suspensionszuleitung und eine Suspensionsableitung sowie eine Filtratableitung angeschlossen ist. Die scheibenförmigen Filtermittel sind auf einer hohlen Achswelle übereinander angeordnet, die mittels einer elektrischen Antriebseinheit rotierbar ist. Im Betrieb wird aus einer im Wesentlichen horizontal strömenden Suspension über die Filtermittel ein Filtrat gewonnen, das zentral über das Innere der rotierenden Achswelle abgeführt wird. Solange sich die Suspension im Behälter befindet, wird diese durch die rotierenden Filtermittel in eine rotatorische Bewegung versetzt, wobei die aus der Suspensionszuleitung zuströmende Suspension die rotatorische Strömung stört. Die gleichmäßig rotierende Strömung der Suspension wird dadurch lokal unterbrochen, wodurch die Effizienz des Filtervorgangs gefördert wird.Another filter device is from the document DE 10 2005 019 394 A1 known. The filter device has a container with disk-shaped filter means, to which a suspension feed line and a suspension outlet and a Filtratableitung is connected. The disc-shaped filter means are arranged one above the other on a hollow axle shaft, which is rotatable by means of an electric drive unit. In operation, a filtrate is obtained from a substantially horizontally flowing suspension via the filter means, which is discharged centrally via the interior of the rotating axle shaft. As long as the suspension is in the container, it is caused to rotate by the rotating filter means, whereby the suspension flowing in from the suspension feed disturbs the rotary flow. The uniformly rotating flow of the suspension is thereby locally interrupted, whereby the efficiency of the filtering process is promoted.

Zudem ist aus der Druckschrift WO 2007/104270 A1 ein Distanzstück zum Einsatz in einer Filteranlage bekannt. Derartige Distanzstücke eignen sich für Filtermittelpakete, die aus auf einem Zentralrohr angeordneten scheibenförmigen Filtermitteln aufgebaut sind. Die Distanzstücke werden zwischen die Filtermittel platziert, um ausreichend Raum für eine entsprechende Querströmung zwischen den einzelnen Filterscheiben zu schaffen. Die Distanzstücke haben über das Beabstanden der einzelnen Filterscheiben hinaus eine Mehrfachfunktion. Über diese Distanzstücke wird sowohl die Suspensions- oder Unfiltratzufuhr als auch die Filtratabfuhr bewerkstelligt. Hierzu sind entsprechende Bohrungen oder Ausnehmungen an den Filterscheiben und Distanzstücken so angeordnet, dass aus den einzelnen Teilabschnitten im Betriebszustand zentrale Zufuhr- und Abfuhrleitungen ausgebildet sind.In addition, from the document WO 2007/104270 A1 a spacer known for use in a filter system. Such spacers are suitable for filter medium packages, which are constructed from arranged on a central tube disc-shaped filter means. The spacers are placed between the filter means to provide sufficient space for a corresponding cross flow between the individual filter discs. The spacers have beyond the spacing of the individual filter discs beyond a multiple function. About these spacers, both the suspension or Unfiltratzufuhr and the Filtratabfuhr is accomplished. For this purpose, corresponding holes or recesses are arranged on the filter discs and spacers so that from the individual sections in the operating state central supply and discharge lines are formed.

Insbesondere bei der letztgenannten Lösung der Cross-Flow-Technologie wird bei höheren Rotationsgeschwindigkeiten eine mit den Filtermitteln mitrotierende Suspensionssäule ausgebildet, welche die Filtration weniger effizient machen kann. Um dem entgegenzuwirken, werden mechanische Stromstörer eingesetzt, die im Filterbehälter angeordnet sind und sich in der Regel sowohl zwischen der Behälterwand und dem Filtermittelpaket oder zwischen den einzelnen Filtermittelscheiben erstrecken. Die rotierende Strömung, die durch das Drehen des Filtermittelpakets erzeugt wird, wird durch die Stromstörer verwirbelt. So wird durch einen Filterkuchenabtrag auf der Filteroberfläche die Filterwirkung verbessert. Dennoch verbleibt trotz der durch die Stromstörer verursachten Verwirbelungen, insbesondere im Bereich der Rotationswelle, in dem die Stromstörer meist nicht effizient wirken, eine weiterhin mitrotierende Suspensionssäule. Diese zeigt eine für rotierende Flüssigkeiten typische Erscheinung. Die bei statischen Flüssigkeiten zunächst ebene Flüssigkeitsoberfläche wird, aufgrund der Rotation, in eine paraboloidförmige Oberfläche umgebildet. Dies hat zur Folge, dass durch die konkave Oberfläche keine Suspension mehr im Bereich der oberen Achslager und Dichtungen zur Schmierung und Kühlung zur Verfügung steht. Als Folge kann es bei höheren Drehzahlen zu Schäden durch Mangelschmierung und Überhitzung der Lagerstellen führen.Especially in the latter solution of the cross-flow technology becomes at higher rotational speeds one with the Filter medium co-rotating suspension column formed, which can make the filtration less efficient. To counter this, mechanical baffles are used in the filter tank are arranged and usually both between the container wall and the filter media package or between the individual filter media discs extend. The rotating flow caused by the turning of the filter medium package is swirled by the baffles. This is done by a filter cake removal on the filter surface improves the filter effect. Nevertheless, despite the through the baffles caused turbulence, in particular in the area of the rotary shaft, in which the baffles mostly do not act efficiently, a still co-rotating suspension column. This shows one for rotating fluids typical appearance. The case of static liquids initially flat liquid surface becomes, due to the rotation, into a paraboloidal Reshaped surface. As a result, through the concave surface no more suspension in the area of Upper axle bearings and seals for lubrication and cooling is available. As a result, it can be at higher speeds damage caused by insufficient lubrication and overheating lead the bearings.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Filtervorrichtung mit drehbaren Filtermitteln so weiterzubilden, dass Lagerstellen effizient geschmiert und auch gekühlt werden.Of the Invention is based on the object with a filter device rotatable filter means educate so that bearings efficiently lubricated and also cooled.

Die Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 wiedergegeben. Die rückbezogenen Ansprüche betreffen vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung.The Invention is represented by the features of claim 1. The back claims relate to advantageous Training and developments of the invention.

Die Erfindung schließt eine Filtervorrichtung ein, aufweisend einen Behälter mit Behälterwand, Behälterboden und Behälterdeckel, mit zumindest einem rotierbaren Filtermittel, das in dem Behälter angeordnet ist, und mit zumindest einer Suspensionszuleitung und zumindest einer Filtratableitung, wobei zwischen dem obersten rotierbaren Filtermittel und dem Behälterdeckel ein feststehendes Schaufelrad angeordnet ist.The invention includes a filter device comprising a container with container wall, container bottom and container lid, with at least one rotatable filter means disposed in the container, and with at least one suspension feed and at least one Filtratableitung, wherein between the uppermost rotatable filter means and the container lid a fixed paddle wheel is arranged.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird eine zu filternde Suspension, auch als Unfiltrat bezeichnet und beliebigen Aggregatzustands, zum Behälterdeckel hin gefördert, in welchem eine Gleitringdichtung oder auch eine anderweitige dynamische Dichtung angeordnet ist, welche die Abdichtung der rotierenden Welle gegenüber der Behälterwand übernimmt. Die Schaufeln des Schaufelrades sind erfindungsgemäß auf die Rotationsgeschwindigkeit der Suspensionssäule abgestimmt und meist in ihrer Form gekrümmt profiliert. Die Profilierung ist jedenfalls so ausgebildet, dass ausreichend Suspension zum Schmieren und zur Kühlung zu den Lagerstellen zum Behälterdeckel hin gefördert wird.at the solution according to the invention becomes a to be filtered suspension, also referred to as unfiltered and arbitrary State of aggregation, conveyed to the container lid, in which a mechanical seal or otherwise dynamic seal is arranged, which faces the sealing of the rotating shaft the container wall takes over. The blades of the Paddle wheel according to the invention to the rotational speed The suspension column tuned and usually in their shape curved profiled. The profiling is like that anyway designed that sufficient suspension for lubrication and cooling promoted to the bearings to the container lid out becomes.

Für einen Einsatz in der Industrie-, Pharma-, Lebensmittel- und Biotechnologie werden im Regelfall bei in der Fachsprache als SSDF-Anlagen (Single-Shaft-Disk Filter) bezeichneten Filtervorrichtungen rotierende Filterscheiben aus Metall eingesetzt, insbesondere Filtergewebe aus Edelstahl, um eine hohe Filtrationsleistung in Verbindung mit einer Platz sparenden, vertikalen Bauweise zu erzielen. Filterscheiben aus Keramik oder aus Polymeren werden dagegen bevorzugt für die Mikro-, Ultra- und Nanofiltration eingesetzt.For a use in industrial, pharmaceutical, food and biotechnology are usually in the jargon as SSDF systems (single-shaft disk Filter) designated filter devices rotating filter discs used in metal, in particular filter fabric made of stainless steel, a high filtration performance in conjunction with a space-saving, to achieve vertical construction. Filter discs made of ceramic or from polymers are preferred for the micro-, Ultra- and nanofiltration used.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass durch die gezielte Schmierung und Kühlung von Lagerstellen hohe Standzeiten gewährleistet werden. Es wird außerdem damit die paraboloidförmige Strömung in dem für die Schmierung bzw. Kühlung relevanten Bereich gebrochen. Insbesondere bei einem Einsatz bei SSDF-Filtersystemen ist die daraus resultierende sehr kompakte und robuste Anlagenkonstruktion auch wesentlich unempfindlicher gegenüber starker Feststoffbelastung. So können hoch effiziente Anlagen mit einem außerordentlich niedrigen Energieverbrauch von ca. 0,12 W/m² Filterfläche mit bis über 200 m² Filterfläche konstruiert werden. Aus der erfindungsgemäßen Lösung resultiert eine wirtschaftliche Betriebsweise mit maximaler Prozesssicherheit.The particular advantage of the solution according to the invention is that long service lives are ensured by the targeted lubrication and cooling of bearings. It also breaks the paraboloidal flow in the area relevant to lubrication or cooling. Particularly when used in SSDF filter systems, the resulting very compact and robust system design is also much less sensitive to heavy solids loading. Thus, highly efficient plants with an extremely low energy consumption of approx. 0.12 W / m ² filter surface with up to more than 200 m ² filter surface can be constructed. From the solution according to the invention results in an economical operation with maximum process reliability.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Beschaufelung des feststehenden Schaufelrads so ausgebildet sein, dass eine im Betrieb rotierende Suspension ins Zentrum zum Behälterdeckel hin, also radial nach innen und nach oben gefördert wird. Hierfür ist eine entsprechende Schränkung der Schaufeln angedacht. Die Schränkung kann auch in spiralig verlaufender Form ausgestaltet werden, so dass diese spiralig und radial zur Achswelle hin nach innen verläuft.In An advantageous development of the invention, the blading the fixed paddle wheel be designed so that a in the Operation rotating suspension into the center to the container lid towards, that is promoted radially inwards and upwards. For this purpose, a corresponding limitation of Shovels thought. The setting can also be in spiral be designed extending form, so that these spiral and extends radially inward toward the axle shaft.

Vorteilhafterweise kann das Schaufelrad mehrere verschränkte Schaufeln aufweisen. Auch diese können dabei spiralig nach innen laufend ausgeformt sein. Bevorzugt sind auch Schaufelformen, die am äußeren Bereich in das sich durch die Rotation der Suspensionsflüssigkeit ausbildende Paraboloid als Stromstörer eingreifen und die aufgenommene Suspension gezielt zur oberen Lagerstelle führen.advantageously, the paddle wheel can have several entangled blades. These can also be spirally formed running inward be. Also preferred are blade shapes on the outside Area in which is due to the rotation of the suspension liquid forming paraboloid intervene as baffles and the taken suspension deliberately lead to the upper bearing point.

Vorteilhafterweise kann dass das Schaufelrad spiralig radial nach Innen verlaufende Kanäle aufweisen, welche im Betrieb die Suspension zu einer Gleitringdichtung einer Achswelle leitet. Die Kanäle können dazu auch in Teilabschnitten abgeschlossen als Rohr ausgebildet sein, das seine Austrittsöffnung im Lagerbereich hat. Am äußeren Umfang ist der Kanal zur Aufnahme und Führung der Suspension noch geöffnet.advantageously, can that the paddle wheel spiral radially inward running Have channels, which in operation, the suspension to a mechanical seal an axle shaft conducts. The channels can do this also be completed in sections completed as a tube, which has its outlet opening in the storage area. On the outside Scope is the channel for receiving and guiding the suspension still open.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung können die Schaufeln des Schaufelrads von einem Außenring fixiert sein. Hierdurch wird insbesondere der angeströmte Außenbereich der Schaufeln stabilisiert und der äußere Randbereich der aufsteigenden Paraboloidoberfläche der rotierenden Suspensionsströmung räumlich begrenzt.In preferred embodiment of the invention, the blades be fixed by an outer ring of the paddle wheel. hereby is especially the outdoor area the blades stabilized and the outer edge area the ascending paraboloid surface of the rotating Suspension flow spatially limited.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Außenring Ausnehmungen aufweist, durch die innerhalb der Behälterwand stangenförmige Fixierelemente hindurchgeführt sind, über die Behälterboden und Behälterdeckel miteinander verspannbar sein können. Bei den Ausnehmungen kann es sich beispielsweise um Bohrungen handeln, sofern als Fixierelemente Rundstangen verwendet werden. Die stangenförmigen Fixierelemente werden beispielsweise bei SSDF-Filtersystemen eingesetzt. Die Fixierelemente haben dabei auch die Aufgabe, im äußeren Behälterbereich als Stromstörer zu wirken. Um Behälterboden und Behälterdeckel zu verspannen, haben die Fixierelemente bei vergleichsweise geringem Durchmesser zum Teil eine beträchtliche Länge. Aufgrund der Länge der Fixierelemente wirken die Ausnehmungen am Außenring des Schaufelrades als Führung und als Montagehilfe für den abschließenden Behälterdeckel.Especially It is advantageous if the outer ring has recesses, through the rod-shaped inside the container wall Fixing elements are passed over the Container bottom and container lid clamped together could be. The recesses may be, for example to drill holes, if used as fixing rods round bars become. The rod-shaped fixing elements are for example at SSDF filter systems used. The fixing elements also have the task, in the outer container area to act as baffles. Around container bottom and To tighten container lid, have the fixing elements at a comparatively small diameter in part a considerable Length. Due to the length of the fixing act the recesses on the outer ring of the paddle wheel as a guide and as an assembly aid for the final container lid.

Bei den Filtervorrichtungen, bei denen bodenseitig kein Filterrest abgezogen wird, besteht die Gefahr, dass sich Partikel im Bereich des Behälterbodens absetzen. Um dem entgegenzuwirken, kann bevorzugt zwischen dem untersten rotierbaren Filtermittel und dem Behälterboden ein rotierbares Turbinenrad so angeordnet sein, dass die Suspension in Richtung Behälterdeckel förderbar ist. Hierdurch werden auch zusätzliche Verwirbelungen ausgebildet, die der Ausbildung einer paraboloidförmigen Oberfläche entgegenwirken. Auch bei dem Turbinenrad kann wiederum ein umlaufender Turbinenradaußenring die Turbinenschaufeln gegenüber Krafteinwirkung stabilisieren.at the filter devices in which the bottom side no filter residue subtracted There is a risk that particles will be in the area of the container bottom drop. To counteract this, may preferably between the lowest rotatable filter means and the container bottom a rotatable Turbine wheel be arranged so that the suspension in the direction Container lid is eligible. This will be also formed additional turbulence, the training Counteract a paraboloidal surface. In the case of the turbine wheel, in turn, a circumferential turbine wheel outer ring can also be used stabilize the turbine blades against force.

Neben vielen Ausgestaltungen der rotierbaren Filtermittel, sind Formen bevorzugt, welche die Filterwirkung vorteilhaft beeinflussen. Vorteilhafterweise können die rotierbaren Filtermittel scheibenförmig ausgebildet sein. Insbesondere bei SSDF-Filtersystemen, bei denen die zum Filtern zugeführte Suspension zentral über oder entlang der Achswelle eintritt, sind scheibenförmige Filtermittel in Verbindung mit der Cross-Flow-Strömung in der Filterwirkung besonders effizient.Next Many embodiments of the rotatable filter means are forms preferably, which influence the filter effect advantageous. advantageously, The rotatable filter media can be disk-shaped be educated. Especially in SSDF filter systems in which centralized the suspension supplied for filtering or entering along the axle shaft, are disk-shaped Filter media in conjunction with the cross-flow flow particularly efficient in filter action.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung können auf der Unterseite und/oder der Oberseite der rotierbaren Filtermittel Abstandshalter angeordnet sein. Diese Abstandshalter haben zunächst die Funktion, die einzelnen Filterscheiben gegeneinander abzustützen und über die radiale Ausdehnung zu stabilisieren. Dies kann insbesondere bei scheibenförmigen Filtermitteln von Vorteil sein, wenn durch weitere Strömstörer eine ausgeprägte Wirbelbildung stattfindet, die zum Teil eine unkontrollierte Krafteinwirkung auf die vergleichsweise dünnen Filterscheiben ausübt. Durch die Abstandshalter kann auch insbesondere die Strömung der Suspension zwischen den Filterscheiben gezielt beeinflusst werden, um die Filterwirkung zu erhöhen.In a further advantageous development can on the Bottom and / or top of rotatable filter media spacers be arranged. These spacers initially have the function support the individual filter discs against each other and to stabilize over the radial extent. This can in particular with disc-shaped filter media of Be an advantage, if by another Strömstörer one pronounced vortex formation takes place, some of them Uncontrolled force on the relatively thin Exerts filter discs. By the spacers can also in particular the flow of the suspension between the filter discs be specifically influenced to increase the filtering effect.

Bevorzugt können die Abstandshalter so ausgebildet sein, dass zumindest einige in der Suspensionsströmung zur Wirbelbildung beitragen. In diesem Falle sind zumindest einzelne oder alle Abstandshalter auch als Stromstörer wirksam. Auch diese Ausgestaltung beeinflusst den oberen Bereich der rotierenden Suspensionssäule durch die Wirbelbildung dergestalt, dass die Stabilität der paraboloidförmigen Oberfläche entsprechend gestört wird.Prefers For example, the spacers may be formed such that at least some contribute to vortex formation in the suspension flow. In this case, at least some or all spacers also effective as a baffle. Also this configuration affects the upper part of the rotating suspension column by the vortex formation such that the stability corresponding to the parabolic surface is disturbed.

Vorteilhafterweise können die Abstandshalter kalotten- oder stabförmig ausgebildet sein. Diese einfachen geometrischen Ausgestaltungen liefern insbesondere einen wesentlichen Beitrag zur gegenseitigen Abstützung der Filterscheiben.advantageously, the spacers can be dome-shaped or rod-shaped be educated. These simple geometrical configurations in particular make a significant contribution to mutual Support of the filter discs.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung können die Abstandshalter radial beabstandet nahe am äußeren Umfang angeordnet sein. Hierdurch findet eine gegenseitige Abstützung, insbesondere im äußeren Bereich der Filterscheiben statt, dort wo beispielsweise eine durch statische Stromstörer verursachte Wirbelbildung auch die größten Kräfte auf die Filterscheiben ausübt.In In a further advantageous development, the spacers arranged radially spaced near the outer periphery be. This results in a mutual support, in particular in the outer area of the filter discs instead, there where, for example, one caused by static baffles Vortex formation also the biggest forces exerts on the filter discs.

Vorteilhafterweise können die Abstandshalter flächig verteilt angeordnet sein. Hierdurch wird über den gesamten Bereich einer Filterscheibe eine Stützfunktion ausgeübt.advantageously, the spacers can be distributed flat distributed be. This will over the entire range of a filter disc exercised a supportive function.

Die Erfindung wird durch weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.The Invention is achieved by further preferred embodiments explained in more detail with reference to the schematic drawings.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung; 1 a schematic representation of an embodiment of the filter device according to the invention;

2 eine Aufsicht auf ein feststehendes Schaufelrad; 2 a view of a fixed paddle wheel;

3 eine Seitenansicht der Schaufeln des Schaufelrads nach 2; 3 a side view of the blades of the blade after 2 ;

4 eine Aufsicht auf ein rotierbares Turbinenrad; 4 a view of a rotatable turbine wheel;

5 eine Seitenansicht der Schaufeln des Turbinenrads nach 4; 5 a side view of the blades of the turbine after 4 ;

6 eine Aufsicht auf ein Filtermittel; und 6 a view of a filter means; and

7 eine Seitenansicht eines Filtermittels nach 6. 7 a side view of a filter means after 6 ,

Einander entsprechende Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen.each other corresponding parts are provided with the same reference numerals.

1 zeigt eine Filtervorrichtung 1, die einen als Behälter 2 bezeichneten Raum umfasst, der die Filtereinheit 11 darstellt. Der Behälter 2 wird durch eine Behälterwand 21, einen Behälterboden 22 und einen Behälterdeckel 23 abgegrenzt. Im Behälter 2 sind auf einer zentralen Achswelle 9 mehrere rotierbare Filtermittel 3 angeordnet, die durch zwischen den Filtermitteln 3 liegende Distanzstücke 5 voneinander beabstandet sind. Dieses Filtermittelpaket wird über die Achswelle 9 mittels einer Antriebseinheit 12 rotatorisch angetrieben. Die in 1 nicht im Einzelnen dargestellte Antriebseinheit 12 umfasst einen elektrischen Antriebsmotor mit Steuereinheit, der im Betrieb die Achswelle 9 und damit auch das Filtermittelpaket in Rotation versetzt. Die Achswelle 9 übernimmt jedoch noch weitere Funktionen. Das zu filternde Unfiltrat wird als Suspension über die Achswelle 9 als Teil der Suspensionszuleitung 4 zentral zugeführt. Auch das Abführen des Filtrats erfolgt über die zentrale Achswelle 9. Das in die Filtermittel 3 eintretende Filtrat wird im Inneren der Filtermittel 3 radial nach innen geleitet und gelangt über entsprechende Ausnehmungen oder Leitungen in den zwischen den Filtermitteln 3 angeordneten Distanzstücken 5 in die zentrale Achswelle 9, die als Zentralrohr folglich sowohl die Zuführung der Suspension als auch das Ableiten des Filtrats übernimmt. 1 shows a filter device 1 one as a container 2 designated space that includes the filter unit 11 represents. The container 2 is through a container wall 21 , a container bottom 22 and a container lid 23 demarcated. In the container 2 are on a central axle shaft 9 several rotatable filter media 3 arranged by between the filter means 3 lying spacers 5 spaced apart from each other. This filter agent package is via the axle shaft 9 by means of a drive unit 12 rotationally driven. In the 1 not shown in detail drive unit 12 includes an electric drive motor with control unit, which in use the axle shaft 9 and thus also sets the filter medium package in rotation. The axle shaft 9 but takes on even more features. The unfiltered material to be filtered becomes a suspension over the axle shaft 9 as part of the suspension feed 4 centrally supplied. The removal of the filtrate via the central axle shaft 9 , That in the filter media 3 entering filtrate is inside the filter medium 3 directed radially inward and passes through corresponding recesses or lines in the between the filter means 3 arranged spacers 5 in the central axle shaft 9 , which thus takes over as the central tube both the supply of the suspension and the discharge of the filtrate.

Zwischen dem obersten rotierbaren Filtermittel 35 und dem Behälterdeckel 23 ist erfindungsgemäß ein feststehendes Schaufelrad 6 angeordnet. In 2 ist beispielhaft eine Aufsicht des feststehenden Schaufelrads 6 und in 3 eine Seitenansicht der Schaufeln 61 des feststehenden Schaufelrads 6 dargestellt. Die im Betriebszustand im Behälter 2 rotierende Suspension wird von den in 2 bzw. 3 dargestellten Schaufeln 61 aufgegriffen und zum Behälterdeckel 23 hin gefördert. Dadurch wird die im Behälterdeckel 23 angeordnete Gleitringdichtung 8 sowohl geschmiert als auch gekühlt. Die Profilierung der Schaufeln 61 ist so ausgebildet, dass ausreichend Suspension zur Gleitringdichtung 8 gefördert wird.Between the top rotatable filter medium 35 and the container lid 23 is a fixed paddle wheel according to the invention 6 arranged. In 2 is an example of a plan view of the fixed paddle wheel 6 and in 3 a side view of the blades 61 of the fixed paddle wheel 6 shown. The in operating condition in the container 2 rotating suspension is from the in 2 respectively. 3 illustrated blades 61 picked up and to the container lid 23 encouraged. This will cause the in the container lid 23 arranged mechanical seal 8th both lubricated and cooled. The profiling of the blades 61 is designed so that sufficient suspension to the mechanical seal 8th is encouraged.

Die in 2 und 3 dargestellten Schaufeln 61 zeigen eine Profilierung, die auf die Rotationsgeschwindigkeit der Suspensionssäule abgestimmt ist. Eine rotierende Suspensionssäule wird radial nach außen von der Behälterwand 21 und nach oben vom Behälterdeckel 23 begrenzt. In der Nähe der Achswelle 9 würde bei ungestörter Rotation ohne das Schaufelrad 6 im Bereich der Gleitringdichtung 8 die Suspension nach außen ausweichen und sich achsnah ein mit Luft gefüllter Hohlraum ausbilden. Dem wirkt das erfindungsgemäß feststehende Schaufelrad 6 entgegen, indem durch die Beschaufelung mittels der Schaufeln 61 Suspension aufgegriffen wird. In der Praxis wird die Form der Beschaufelung so gestaltet, dass Suspension gezielt radial zur Gleitringdichtung 8 hin gefördert wird. Hierzu ist beispielhaft in 3 eine verschränkte Beschaufelung dargestellt. Auch in 2 sind die Schaufeln 61 radial nach außen, also dort wo sich an der Unterseite des Behälterdeckels 23 meist viel Unfiltrat bzw. Suspension anstaut, breiter ausgebildet als im Inneren.In the 2 and 3 illustrated blades 61 show a profiling that is tuned to the rotational speed of the suspension column. A rotating suspension column becomes radially outward from the vessel wall 21 and up from the container lid 23 limited. Near the axle shaft 9 would with undisturbed rotation without the paddle wheel 6 in the area of the mechanical seal 8th dodge the suspension to the outside and form close to the axis of an air-filled cavity. The acts according to the invention fixed paddle wheel 6 by passing through the blading by means of the blades 61 Suspension is taken up. In practice, the shape of the blading is designed so that suspension targeted radial to the mechanical seal 8th promoted. This is exemplified in 3 an entangled blading shown. Also in 2 are the shovels 61 radially outward, ie where where at the bottom of the container lid 23 usually much unfiltrate or suspension accumulates, more widely formed than in the interior.

In 2 ist auch der Außenring 62 dargestellt, der mit den Schaufeln 61 des Schaufelrads 6 verbunden ist und dieses stabilisiert. Auch durch die Form und insbesondere die Materialstärke des Außenrings 62 kann im Bereich der Behälterwand 21 das sich durch Rotation der Suspension ausbildende Paraboloid zusätzlich räumlich begrenzt und so die Wirkung der Schaufeln 61 des Schaufelrads 6 verstärkt werden. Auch sind in 2 die im Außenring 62 eingebrachten Ausnehmungen 63 dargestellt, durch die innerhalb der Behälterwand 21 die stangenförmigen Fixierelemente 7 hindurchgeführt sind, über die der Behälterboden 22 und Behälterdeckel 23 miteinander verspannt sind. Die stangenförmigen Fixierelemente 7 werden beispielsweise bei SSDF-Filtersystemen im äußeren Behälterbereich als Stromstörer eingesetzt, neben ihrer Funktion des Verspannens von Behälterboden 22 und Behälterdeckel 23. Die Ausnehmungen 63 dienen als Führung und Montagehilfe für den abschließenden Behälterdeckel 23. Das Schaufelrad 6 ist über einen Innenring 64 befestigt.In 2 is also the outer ring 62 shown with the blades 61 of the paddle wheel 6 is connected and this stabilized. Also by the shape and in particular the material thickness of the outer ring 62 can in the area of the container wall 21 the paraboloid forming by rotation of the suspension additionally limits spatially and thus the effect of the blades 61 of the paddle wheel 6 be strengthened. Also are in 2 in the outer ring 62 introduced recesses 63 represented by the inside of the container wall 21 the rod-shaped fixing elements 7 passed through the container bottom 22 and container lid 23 clamped together. The rod-shaped fixing elements 7 For example, SSDF filter systems are used in the outer container area as baffles, in addition to their function of bracing container bottom 22 and container lid 23 , The recesses 63 serve as a guide and mounting aid for the final container lid 23 , The paddle wheel 6 is over an inner ring 64 attached.

In 1 ist im Bodenbereich des Behälters 2 zusätzlich ein rotierbares Turbinenrad 10 zwischen dem untersten rotierbaren Filtermittel 36 und dem Behälterboden 22 dargestellt, mit dem die Suspension in Richtung Behälterdeckel 23 gefördert wird. Bei Filtervorrichtungen, bei denen bodenseitig kein Filterrest abgezogen wird, würden sich andernfalls möglicherweise Partikel im Bereich des Behälterbodens absetzen. Durch das Turbinenrad 10 werden auch zusätzliche Verwirbelungen erzeugt, die der Ausbildung einer paraboloidförmigen Oberfläche entgegenwirken.In 1 is in the bottom area of the container 2 additionally a rotatable turbine wheel 10 between the lowest rotatable filter medium 36 and the container bottom 22 shown, with the suspension in the direction of the container lid 23 is encouraged. In the case of filter devices in which no filter residue is drawn off at the bottom, otherwise particles would possibly settle in the region of the container bottom. Through the turbine wheel 10 additional turbulences are generated, which counteract the formation of a paraboloidal surface.

Aus 1 ist ersichtlich, dass Schaufelrad 6 und Turbinenrad 10 parallel zu den Filtermitteln 3, 35 und 36 angeordnet sind.Out 1 is apparent that paddle wheel 6 and turbine wheel 10 parallel to the filter media 3 . 35 and 36 are arranged.

4 zeigt eine Aufsicht auf das rotierbare Turbinenrad 10. Um die Turbinenschaufeln 101 gegenüber Krafteinwirkung zu stabilisieren, ist am Turbinenrad 10 wiederum ein umlaufender Turbinenradaußenring 102 angeordnet. Das Turbinenrad 10 ist auf der Achswelle 9 über eine durch die Bohrungen 104 im inneren Achswellenring 103 hindurchgeführte Verschraubung starr montiert. Das Turbinenrad 10 rotiert also mit derselben Geschwindigkeit, wie die Filtermittel 3. Anders das Schaufelrad 6; es ist feststehend und rotiert nicht. 5 zeigt eine Seitenansicht der Turbinenschaufeln 101 und beispielhaft deren Profilierung, welche die Suspension vom Bodenbereich des Behälters 2 nach oben transportiert. 4 shows a plan view of the rotatable turbine wheel 10 , To the turbine blades 101 to stabilize against force is at the turbine wheel 10 in turn, a circumferential turbine outer ring 102 arranged. The turbine wheel 10 is on the axle shaft 9 over one through the holes 104 in the inner axle ring 103 screwed through rigidly mounted. The turbine wheel 10 So it rotates at the same speed as the filter media 3 , Otherwise the paddle wheel 6 ; it is fixed and does not rotate. 5 shows a side view of the turbine blades 101 and by way of example their profiling, which the suspension from the bottom portion of the container 2 transported to the top.

Aus den 2 und 3 und den 4 und 5 gehen jeweils eine mögliche Gestaltung des Schaufelrads 6 und des Turbinenrads 10 hervor. Beide sind scheibenförmig. Sie weisen jeweils einen Innenring 64 bzw. 103 auf. Das Schaufelrad 6 ist feststehend und dreht sich nicht mit den Filtermitteln 3 mit; anders das Turbinenrad 10. Entsprechend ist es über der Achswelle 9 mithilfe des Innenrings 103 fixiert. Nach außen werden beide Elemente von Außenringen 62 bzw. 102 begrenzt.From the 2 and 3 and the 4 and 5 go each one possible design of the paddle wheel 6 and the turbine wheel 10 out. Both are disk-shaped. They each have an inner ring 64 respectively. 103 on. The paddle wheel 6 is fixed and does not rotate with the filter media 3 With; otherwise the turbine wheel 10 , Accordingly, it is above the axle shaft 9 using the inner ring 103 fixed. Outward, both elements are of outer rings 62 respectively. 102 limited.

Der Innenring 64 ist mit dem Außenring 62 über Stege 65 verbunden. Die Stege sind zu einer Seite hin verbreitert. Jede Verbreiterung 66 ist schräg gestellt, auch als verschränkt oder geneigt bezeichnet, wodurch jeweils eine Schaufel 61 ausgebildet wird. Die Verbreiterung 66 ist asymmetrisch gestaltet, d. h. sie nimmt vom Innenring 64 in Richtung zum Außenring 65 zu, so dass sie zunehmend breiter wird, was die Förderung der Suspension in Richtung zur Gleitringdichtung 8 begünstigt. Die Schaufeln 61 werden so gestellt, dass die Suspension wie gewünscht gefördert wird. In der dargestellten Ausführung erwies sich ein Winkel α, eingetragen durch gestrichelte Linien in 3, von 5–15° als vorteilhaft.The inner ring 64 is with the outer ring 62 over footbridges 65 connected. The webs are widened to one side. Any broadening 66 is inclined, also referred to as crossed or inclined, which in each case a shovel 61 is trained. The broadening 66 is designed asymmetrically, ie it decreases from the inner ring 64 towards the outer ring 65 too, so that they become increasingly wider, which is the promotion of the suspension towards the mechanical seal 8th favored. The shovels 61 are set so that the suspension is conveyed as desired. In the illustrated embodiment, an angle α, indicated by dashed lines in. Proved 3 , from 5-15 ° as advantageous.

Beim Turbinenrad 10 erfolgt die Ausbildung der Schaufeln 101 ähnlich wie die der Schaufeln 61 beim Schaufelrad 6. Innenring 103 und Außenring 102 sind über Stege 105 miteinander verbunden. Die Stege 105 sind zu einer Seite hin verbreitert. Die Turbinenverbreiterung 106 ist schräg gestellt, so dass eine Schaufel 101 gebildet wird. Die Schaufeln 101 dienen der Förderung der Suspension weg vom Behälterboden 22, um sich dort ansammelnde Partikel zu entfernen. Die Schaufeln 101 sind entsprechend schräg zu stellen, um dieses Ziel zu erreichen. Der exakte Wert wird von den Dimensionen und Größenverhältnissen der Filtrationsanlage abhängen. In der dargestellten Ausführung erwies sich ein Winkel β, angedeutet durch die gestrichelten Linien in 5, von 20–30° als vorteilhaft. Ferner erwies es sich in der Praxis als günstig, die Form der Turbinenverbreiterung 106 anders als die Form der Verbreiterung 66 zu gestalten. Auch die Turbinenverbreiterung 106 und damit die Schaufel 101 wird von innen nach außen zunehmend breiter, allerdings weniger stark als die Schaufel 61, d. h. mit einer kleineren Steigung.At the turbine wheel 10 the formation of the blades takes place 101 similar to the blades 61 at the paddle wheel 6 , inner ring 103 and outer ring 102 are over jetties 105 connected with each other. The bridges 105 are widened to one side. The turbine broadening 106 is tilted, leaving a shovel 101 is formed. The shovels 101 serve to promote the suspension away from the tank bottom 22 to remove any accumulating particles. The shovels 101 should be tilted accordingly to achieve this goal. The exact value will depend on the dimensions and size ratios of the filtration plant. In the illustrated embodiment, an angle β proved, indicated by the dashed lines in 5 , from 20-30 ° as advantageous. Furthermore, it proved to be favorable in practice, the shape of the turbine widening 106 unlike the form of broadening 66 to design. Also the turbine broadening 106 and with it the shovel 101 becomes wider from the inside out, but less strong than the shovel 61 ie with a smaller slope.

Die strömende Suspension wird sowohl beim Schaufelrad 6 als auch beim Turbinenrad 10 über die Schaufeln 61 bzw. 101 hinweg beschleunigt und durch die zwischen den Schaufeln 61 bzw. 101 und Stege 66 bzw. 106 befindlichen Ausnehmungen 67 bzw. 107 im Schaufelrad 6 bzw. Turbinenrad 10 hindurch geführt und gelenkt. Die Neigung der Schaufeln 61 bzw. 101 bestimmt die Strömungsrichtung.The flowing suspension is at both the impeller 6 as well as the turbine wheel 10 over the shovels 61 respectively. 101 sped up and through between the blades 61 respectively. 101 and footbridges 66 respectively. 106 located recesses 67 respectively. 107 in the paddle wheel 6 or turbine wheel 10 guided and guided. The inclination of the blades 61 respectively. 101 determines the flow direction.

In 6 ist eine Aufsicht auf ein scheibenförmiges Filtermittel 3 und in 7 eine Seitenansicht des Filtermittels 3 dargestellt. Die Abstandshalter 31 sind in diesem Fall stabförmig ausgebildet und nur auf einer Seite und nahe am äußeren Umfang des rotierbaren Filtermittels 3 angeordnet. Die Abstandshalter 31 haben zunächst die Funktion, die einzelnen Filterscheiben zu stabilisieren. Dazu weisen die Abstandshalter 31 eine ausreichende Höhe auf, so dass sie sich axial gegenüber benachbarten Filtermitteln 3 abstützen. Bezogen auf 1 entspricht die Länge der Abstandshalter 31 im Wesentlichen der Dicke der zwischen den Filtermitteln 3 angeordneten Distanzstücke 5 zur Filtratableitung. Diese bestimmen den Abstand benachbarter Filtermittel 3, der zur Stabilisierung des gesamten Filtermittelpakets überbrückt werden muss. Auch bereits eine stabförmige Ausführung der Abstandshalter 31 beeinflusst den oberen Bereich der rotierenden Suspensionssäule, indem die Formstabilität der paraboloidförmigen Oberfläche durch Wirbelbildung entsprechend gestört wird. Durch weitere, den Figuren nicht explizit dargestellte, komplexer gestaltete Abstandshalter 31 kann die Strömung der Suspension zwischen den scheibenförmigen Filtermitteln 3 noch besser beeinflusst werden, um die Filterwirkung zu erhöhen und als Stromstörer wirksam zu sein.In 6 is a plan view of a disc-shaped filter medium 3 and in 7 a side view of the filter means 3 shown. The spacers 31 are in this case rod-shaped and only on one side and close to the outer periphery of the rotatable filter means 3 arranged. The spacers 31 initially have the function to stabilize the individual filter discs. For this purpose, the spacers 31 a sufficient height so that they are axially opposite to adjacent filter means 3 support. Related to 1 corresponds to the length of the spacers 31 essentially the thickness of the between the filter means 3 arranged spacers 5 for filtrate removal. These determine the distance between adjacent filter media 3 , which must be bridged to stabilize the entire filter media package. Also already a rod-shaped design of the spacers 31 affects the upper part of the rotating suspension column by disturbing the dimensional stability of the paraboloid surface by vortex formation. By further, not explicitly shown in the figures, more complex designed spacers 31 can the flow of the suspension between the disc-shaped filter means 3 be even better influenced to increase the filtering effect and to be effective as a baffle.

11: Filtervorrichtungfilter means
1111: Filtereinheitfilter unit
1212: Antriebseinheitdrive unit
22: Behältercontainer
2121: Behälterwandcontainer wall
2222: Behälterbodencontainer bottom
2323: Behälterdeckelcontainer lid
33: Filtermittelfilter means
3131: Abstandshalterspacer
3535: oberstes rotierbares Filtermitteltop rotatable filter medium
3636: unterstes rotierbares Filtermittellowermost rotatable filter medium
44: Suspensionszuleitungsuspension feed line
55: Distanzstücke zur Filtratableitungspacers for filtrate removal
66: Schaufelradpaddle wheel
6161: Schaufelshovel
6262: Außenringouter ring
6363: Ausnehmungenrecesses
6464: Innenringinner ring
6565: Stegweb
6666: Verbreiterungwidening
6767: Ausnehmungrecess
77: Fixierelementefixing
88th: GleitringdichtungMechanical seal
99: Achswelleaxle shaft
1010: rotierbares Turbinenradrotatable turbine
101101: Turbinenschaufelturbine blade
102102: TurbinenradaußenringTurbinenradaußenring
103103: AchswellenringAchswellenring
104104: Bohrungdrilling
105105: Stegweb
106106: Turbinenverbreiterungturbine widening
107107: Ausnehmungrecess

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 1187226 [0003]
DE 102005019394 A1 [0004]
- WO 2007/104270 A1 [0005]

Claims

Filter device ( 1 ), comprising a container ( 2 ) with container wall ( 21 ), Container bottom ( 22 ) and container lid ( 23 ), with at least one rotatable filter means ( 3 . 35 . 36 ) contained in the container ( 2 ), and comprising at least one suspension feed line ( 4 ) and at least one Filtratableitung ( 5 ), characterized in that between the uppermost rotatable filter means ( 35 ) and the container lid ( 23 ) a fixed paddle wheel ( 6 ) is arranged.

Filter device according to claim 1, characterized in that a blading of the stationary impeller ( 6 ) is designed so that a rotating in operation suspension into the center of the container lid ( 23 ) is promoted.

Filter device according to claim 1 or 2, characterized in that the impeller ( 6 ) several entangled blades ( 61 ) having.

Filter device according to claim 1 or 2, characterized in that the impeller ( 6 ) has spirally radially inwardly extending channels.

Filter device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the blades ( 61 ) of the paddle wheel ( 6 ) of an outer ring ( 62 ) are fixed.

Filter device according to claim 5, characterized in that the outer ring ( 62 ) Recesses ( 63 ) through which within the container wall ( 21 ) rod-shaped fixing elements ( 7 ) are passed over the container bottom ( 22 ) and container lid ( 23 ) Are clamped together.

Filter device according to one of claims 1 to 6, characterized in that between the lowest rotatable filter means ( 36 ) and the container bottom ( 22 ) a rotatable turbine wheel ( 10 ) is arranged so that the suspension in the direction of the container lid ( 23 ) is eligible.

Filter device according to one of the preceding claims, characterized in that the impeller ( 6 ) and / or the turbine wheel ( 10 ) are disc-shaped, wherein an inner ring ( 64 . 103 ) for coupling to an axle and an outer ring ( 62 . 102 ) are provided to the outer boundary and wherein inner ring ( 64 . 103 ) and outer ring ( 102 ) over bridges ( 65 . 105 ), the webs ( 65 . 105 ) are radially extending and widened on at least one side, wherein the broadening ( 66 . 106 ) of each web is inclined and so a blade ( 61 . 101 ) trains.

Filter device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the rotatable filter means ( 3 ) are disc-shaped.

Filter device according to one of claims 1 to 9, characterized in that on the bottom and / or the top of the rotatable filter means ( 3 ) Spacers ( 31 ) are arranged.

Filter device according to claim 10, characterized in that the spacers ( 31 ) are formed so that at least some contribute to the vortex formation in the suspension flow.

Filter device according to claim 10 or 11, characterized in that the spacers ( 31 ) are formed dome-shaped or rod-shaped.

Filter device according to one of claims 10 to 12, characterized in that the spacers ( 31 ) are arranged radially spaced near the outer periphery.

Filter device according to one of claims 10 to 12, characterized in that the spacers ( 31 ) are distributed flat.