Filterpressen mit der vorgenannten
Anordnung einer Mehrzahl von Filterplatten als Plattenstapel und
zwischen je zwei auf einander liegenden Filterplatten ausgebildeten
Filterkammern sind allgemein bekannt. Bezug genommen wird in diesem
Zusammenhang beispielsweise auf die
DE 32 22 987 A1 , die
DE 32 22 988 A1 und die
DE 199 05 674 C1 . In
den Filterkammern – im
Wesentlichen in der jeweiligen Trennebene zwischen den angrenzenden
Filterplatten – liegt
ein Filtertuch. Durch die Füllschuhe
ist jeweils die Filterkammer oberhalb des Filtertuches mit einem
Medium beaufschlagbar.
Im Betrieb solcher Filterpressen
wird den Filterkammern ein zu filtrierendes Medium – die „Trübe" – unter Druck durch die Füllschuhe
zugeführt
und durch das Filtertuch gepresst. Auf dem Filtertuch lagert sich
hierbei die Feststofffracht des Mediums als „Filterkuchen" ab. Das gefilterte
Medium (Filtrat) fließt
unterhalb des Filtertuchs durch einen Abfluss aus den Filterkammern
ab.
In diesem System stellt der Füllschuh
ein vergleichsweise hoch belastetes Bauteil dar. Insbesondere bei
der Filterung chemisch aggressiver Medien oder einer stark abrasiven
Fracht ist der Füllschuh
einem gegenüber
den Filterplatten erhöhten Verschleiß ausgesetzt
und muss in regelmäßigen Intervallen
ersetzt werden. Die konstruktive Gestaltung eines Füllschuhes
muss daher dessen Austausch möglichst
erleichtern.
Allgemein bekannt ein Füllschuh,
der mit einem senkrecht zur Trennebene stehenden Stutzen in der
oberen Filterplatte aufnehmbar ist und im Filterbetrieb – also bei
geschlossener Filterkammer – auf der
unteren Filterplatte abgestützt
ist. Der Stutzen weist einen langgestreckt ovalen Querschnitt auf. Durch
die Anlage der Wandung des Stutzens in der entsprechenden Aufnahme
in der oberen Filterplatte wird eine Verlagerung des Füllschuhs
in Richtungen der Trennebene verhindert, durch die Abstützung auf der
unteren Filterplatte ist der Füllschuh
bei geschlossener Filterkammer auch senkrecht zu der Trennebene
fixiert.
Beim Öffnen der Filterkammer – durch
Auseinanderfahren der Filterplatten – ist der bekannte Füllschuh
nicht mehr auf der unteren Filterplatte abgestützt. Um ein Herausgleiten des
Stutzens aus der Aufnahme in der oberen Filterplatte zu vermeiden, wird
der bekannte Füllschuh
mit der oberen Filterplatte verschraubt. Diese Verschraubung erfolgt – auch dies
ist allgemein bekannt – wahlweise
vom Rand der oberen Filterplatte mittels Schrauben, die von außen zugänglich sind
oder von der Filterkammer. Zur Verschraubung vom Rand der Filterplatte
sind sehr lange Zugschrauben erforderlich, bei Verschraubung von
innen müssen
die Schrauben widerstandsfähig gegenüber dem
gefilterten Medium sein. In beiden Fällen erfordert die Verschraubung
eine sehr sorgfältige
Materialauswahl.
Die Schrauben, die aufgrund des herrschenden
Platzmangels in Relation zu ihrer Länge vergleichsweise dünn sein
müssen,
brechen oder reißen häufig. Die
solcher Art gelösten
Füllschuhe
fallen beim Öffnen
der Filterkammer aus der oberen Filterplatte heraus werden gemeinsam
mit dem Filterkuchen entsorgt.
Darüber hinaus verzögert das
erforderliche Lösen
der Verschraubungen den Wechsel des Füllschuhs, insbesondere wenn
diese vom Innern der Filterkammer erfolgt und der Wechsel ohne vollständige Demontage
des Plattenstapels bei nur vergleichsweise geringfügig auseinander
gefahrenen Filterplatten durchgeführt werden soll.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren zur Halterung eines Füllschuhs
für eine Filterkammer
sowie entsprechend gestaltete Füllschuhe
und Filterplatten vorzuschlagen, die ein unbeabsichtigtes Lösen des
Füllschuhs
aus der oberen Filterplatte insbesondere ein Herausfallen beim Öffnen der
Filterkammer vermeiden, aber keine separaten Mittel zur Halterung,
insbesondere keine Schrauben erfordern.
Lösung
Ausgehend von dem bekannten Verfahren wird
die Aufgabe nach der Erfindung dadurch gelöst, dass der Füllschuh
beim Öffnen
der Filterkammer in der Aufnahme verkantet wird. Mit Verkanten wird
eine Situation des Füllschuhs
in der Aufnahme beschrieben, die durch zwei in einander entgegen
gesetzten Richtungen wirkende Klemmkräfte gekennzeichnet ist, die
in ihren Angriffspunkten an dem Füllschuh eine Haftreibung bewirken
und so eine Lageänderung
des Füllschuhs
verhindern. Der bei geöffneter Filterkammer
in der oberen Filterplatte verkantete Füllschuh ist also gegen ein
unbeabsichtigtes Lösen des
Füllschuhs
aus der oberen Filterplatte gesichert, insbesondere ein Herausfallen
ist vermieden.
Die Lageänderung des Füllschuhes,
die beim Öffnen
der Filterkammer zu dessen Verkanten in der Aufnahme in der oberen
Filterplatte führt,
kann insbesondere durch das Eigengewicht des Füllschuhes bewirkt werden, das
vermittels der Erdbeschleunigung eine nach unten gerichtete Kraft
auf den Füllschuh
ausübt.
Diese Gewichtskraft bewirkt dann ein Moment auf den Füllschuh
um eine Achse, die parallel zu der Trennebene zwischen unterer und
oberer Filterplatte verläuft,
wenn eine zweite, entgegengesetzt wirkende Kraft – beispielsweise
eine Komponente einer Reibkraft zwischen dem Füllschuh und der Aufnahme in
der oberen Filterplatte – eine
gegenüber
der Gewichtskraft verschobene Wirkungslinie aufweist.
Alternativ oder kumulativ kann auch
das Gewicht einer auf der Oberseite des Füllschuhs teilweise aufliegenden
flexiblen Membran, mittels derer in der oberen Filterplatte ein
Pressmittelraum von der Filterkammer flüssigkeitsdicht getrennt ist,
beim Öffnen
der Filterkammer auf den Füllschuh
in der beschriebenen Weise wirken.
Die Aufgabe wird nach der Erfindung
auch durch einen Füllschuh
gelöst,
der in der beschriebenen Weise in einer Filterplatte halterbar ist.
Das Verkanten des Füllschuhs
wird erleichtert durch eine spielbehaftete Passung des Füllschuhs
in der Aufnahme in der Filterplatte. Sofern der Füllschuh
unter einer Gewichtskraft verkantet wird, ist insbesondere eine
Passung von Vorteil, die ein Verschwenken des Füllschuhs (um einen kleinen
Winkel) in der Aufnahme um eine waagrechte Achse zulässt. Im
leicht verschwenkten, verkanteten Zustand greifen dann Klemmkräfte an eng
begrenzten Kontaktstellen zwischen Aufnahme und Füllschuh
an. Gegenüber
einer vergleichsweise geringen Flächenpressung, wie sie bei vollflächigem Kontakt
in einer nicht spielbehafteten Kontaktfläche auftritt, werden so hohe
lokale Klemm- und Reibkräfte
erzielt, die eine Lageänderung
des Füllschuhs
besonders wirksam verhindern.
Ein erfindungsgemäßer Füllschuh weist bevorzugt einen
Stutzen auf, gegenüber
der Trennebene in Richtung des Randes der oberen Filterplatte geneigt
und in der Aufnahme in der oberen Filterplatte aufnehmbar ist. Unter
einem Stutzen wird ein gestrecktes Element des Füll schuhs verstanden, dass in
der Aufnahme der oberen Filterplatte vollständig aufnehmbar ist. Ein vollständig in
einem anderen Bauteil aufgenommenes Element ermöglicht besonders einfach ein
Verkanten. Der formschlüssige
Eingriff des gegenüber
der Trennebene geneigten Stutzens verhindert in der Aufnahme in
der oberen Filterplatte verhindert im Filtrationsbetrieb bei geschlossener
Filterkammer auch eine Verlagerung des Füllschuhs in eine Richtung der
Trennebene. Kanäle
zur Führung
der Trübe
werden bevorzugt durch den Stutzen hindurch geführt, da sich hier – da er
vollständig von
der Filterplatte umschlossen ist – durch Dichtmittel Leckageströme besonders
einfach und wirkungsvoll vermeiden lassen.
Besonders vorteilhafter Weise ist
der Stutzen zylindrisch, weist also entlang einer geraden Achse einen
konstanten Querschnitt auf. Ein solcher Stutzen – insbesondere mit einem gestreckten,
beispielsweise elliptischen Querschnitt – ist besonders geeignet, im
Filtrationsbetrieb der Presse eine sichere definierte Lage des Füllschuhs
in der Filterplatte zu gewährleisten.
Angesichts der beschränkten
Bauhöhe der
Filterplatte bietet ein elliptisch geformter Stutzen auch die Möglichkeit,
mehrere Kanäle
neben einander anzuordnen und so einen große Querschnittsfläche und
einen hohen Volumenstrom der zuströmenden Trübe sicherzustellen.
Denkbar ist aber auch die Gestaltung
eines Stutzens mit leicht abnehmendem Querschnitt, beispielsweise
in Form eines Kegelstumpfes. So wird die Montage und die Demontage
des erfindungsgemäßen Füllschuhs
erleichtert. Gleichfalls möglich
ist auch die Ausführung
eines Stutzens mit beispielsweise leicht hornförmig geschwungener oder auch
leicht schraubenförmig
gewundener Achse. Solcherart gestaltete Stutzen verkanten leichter,
als vergleichbare, gerade Stutzen gleicher Länge, erfordern aber bei Montage
und Demontage eine erhöhte
Sorgfalt. Darüber
hinaus erfordert auch die Herstellung der entsprechend geformten
Aufnahme in der zu einem solchen Füllschuh passenden Filterplatte
einen höheren Aufwand.
Bevorzugt weist der Stutzen eines
erfindungsgemäßen Füllschuhs
eine Fase auf. So wird die Montage des Füllschuhs in der oberen Filterplatte deutlich
vereinfacht.
Ein erfindungsgemäßer Füllschuh weist darüber hinaus
vorzugsweise eine umlaufende Nut auf, in der ein Dichtelement aufnehmbar
ist. Ein solches Dichtelement – beispielsweise
ein O-Ring aus Gummi – verhindert
einerseits einen Leckstrom des der Filterkammer zugeführten Mediums
an dem Füllschuh
vorbei und erhöht
andererseits die Haftung des Füllschuhs
in der Aufnahme in der oberen Filterplatte.
Weiterhin wird die Aufgabe auch durch
eine Filterplatte gelöst,
in der ein Füllschuh
gemäß einem der
beschriebenen Verfahren, insbesondere einer der beschriebenen Füllschuhe
halterbar ist.
Besonders bevorzugt ist die Aufnahme
der erfindungsgemäßen Filterplatte
zwischen einer um die Filterkammer umlaufenden Nut und dem Rand der
Filterplatte angeordnet, wobei in der Nut ein Randwulst einer flexiblen
Membran aufnehmbar ist, mittels derer ein Pressmittelraum von der
Filterkammer flüssigkeitsdicht
trennbar ist. Beim Öffnen
der Filterkammer wirkt die Gewichtskraft der Membran dann nur auf
den radial bezogen auf die Filterplatte innen liegenden Teil des
Füllschuhs.
Bezogen auf die Achse des Stutzens liegt somit eine die Verkantung bewirkende
asymmetrische Kraftbeaufschlagung vor.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung wird nachfolgend anhand
eines Ausführungsbeispiels
erläutert.
Es zeigen
1 eine
Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Füllschuh, der in einer erfindungsgemäßen Filterplatte
erfindungsgemäß aufgenommen
ist und
2 eine
perspektivische Darstellung desselben Füllschuhs.
Der erfindungsgemäße Füllschuh 1 aus PP weist
einen beidseitig abgeflachten Auslauf 2 und einen an diesen
schräg
angesetzten Stutzen 3 auf. Der Stutzen 3 weist
einen im Wesentlichen konstanten Querschnitt entlang einer nicht
dargestellten gerade verlaufenden Achse auf. Unmittelbar an die
Stirnfläche 4 des
Stutzens 3 schließt
sich eine leichte Fase 5 an, die wiederum an eine umlaufende
Nut 6 grenzt, in der ein Dichtelement 7 in Form
eines O-Rings aus PE aufgenommen ist. Im Innern des Füllschuhs 1 verlaufen
parallel von der Stirnfläche 4 des
Stutzens 3 bis zur Stirnfläche 8 des Auslaufs 2 fünf Kanäle 9 mit
jeweils kreiszylindrischem Querschnitt.
Der Füllschuh 1 ist in eine
Aufnahme 10 einer Filterplatte 11 eingesetzt.
Die Aufnahme 10 ist der Form des Stutzens 3 angepasst,
weist aber gegenüber
diesem ein leichtes, nicht dargestelltes Spiel auf. Die in einer
gleichfalls nicht dargestellten Filterpresse horizontal ausgerichtete
Filterplatte 11 ist Teil eines nicht dargestellten Plattenstapels
aus im Wesentlichen identischen Filterplatten 11. Zwischen
der Filterplatte 11 und einer nicht dargestellten unteren Filterplatte
ist eine Filterkammer 12 ausgebildet. Im Wesentlichen entlang
der Trennebene 13 zwischen den Filterplatten 11 liegt
ein nicht dargestelltes Filtertuch.
Oberhalb des Fülleelements ist ein Randwulst 14 einer
flexiblen Membran 15 in einer um die Filterkammer 12 umlaufende
Nut 16 in der Filterplatte 11 aufgenommen. Die
Membran 15 trennt oberhalb der Filterkammer 12 einen
Pressmittelraum 17 von dieser flüssigkeitsdicht ab.
Im Filterbetrieb der Filterpresse – also bei
geschlossener Filterkammer 12 – ist der Füllschuh 1 auf der
unteren Filterplatte abgestützt.
Die Filterkammer 12 wird über einen nicht dargestellten
Zulauf, der in der Zulaufaufnahme 18 aufgenommen ist, durch
die Kanäle 9 des
Füllschuhs 1 mit
einer gleichfalls nicht dargestellten Trübe beaufschlagt. Der Füllschuh 1 liegt – wie in 1 dargestellt – nach oben
flächig
an der Membran 15 und diese im Bereich neben dem Randwulst 14 wiederum
unmittelbar an der Filterplatte 11 an.
Während
des Filterprozesses lagert sich auf dem Filtertuch ein wiederum
nicht dargestellter Filterkuchen ab. Zum Auswerfen des Filterkuchens
und zur Reinigung des Filtertuchs (nach einem allgemein bekannten
Verfahren) werden die Filterplatten 11 des Plattenstapels
auseinander gefahren und die Filterkammern 12 geöffnet.
Durch ihr Eigengewicht drückt die
Membran 15 den Auslauf 2 des Füllschuhs 1 nach unten.
Der Stutzen 3 wird dadurch leicht um eine zu dem Schnitt gemäß 1 senkrechte Achse verschwenkt
und hierbei in der Aufnahme 10 verkantet. Zur Demontage – beispielsweise
zum Austausch des Füllschuhs 1 wegen
Verschleiß – wird der
Füllschuh 1 am
Auslauf 2 von Hand leicht angehoben und gleitet ohne wesentlichen
Widerstand aus der Aufnahme 10 heraus. Sofern erforderlich
kann das Anheben durch ein Hebelwerkzeug unterstützt werden, das an einer eigens hierzu
vorgesehenen Aussparung 19 zwischen Füllschuh 1 und Filterplatte 11 angesetzt
wird.