DE1224275B - Druckdrehfilter - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

BOId

Deutsche Kl.: 12 d-16/01

Nummer: 1224 275

Aktenzeichen: St 18886 VII b/12 d

Anmeldetag: 22. Februar 1962

Auslegetag: 8. September 1966

Die Erfindung betrifft einen Druckdrehfilter, der eine Anzahl rotierender Scheibenfilter aufweist, die auf einer Welle parallel zueinander angeordnet sind und zwischen denen ringzylindrische Filterkammern liegen.

Aus Preßzylinder und Preßkolben bestehende Druckfilterpressen sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Mit diesen Pressen lassen sich jedoch hohe Leistungen, wie sie z. B. bei der Abwasserreinigung gefordert werden, bisher nicht erzielen, und zwar schon deswegen nicht, weil eine kontinuierliche Arbeitsweise nicht möglich ist und auch in vielen Fällen die zur Verfügung stehende Filterfläche zu klein ist. Außerdem bereitet das Austragen des Filterkuchens aus dem Preßzylinder erhebliche Schwierigkeiten, insbesondere wenn mit Preßdrücken in der Größenordnung von etwa 50 bis 100 atü gearbeitet wird. Der Filterkuchen wird hierbei so stark verfestigt, daß für das Ausdrücken desselben aus dem Preßzylinder unter Umständen Drücke notwendig sind, die die Preßdrücke noch erheblich übersteigen. Die sehr hohen Reibungskräfte, die beim Ausdrücken des Filterkuchens auftreten, wirken sich nachteilig auf die Filterbeläge aus.

Man hat auch schon kontinuierlich arbeitende Filterpressen vorgeschlagen, bei denen die Entwässerung der Schlämme od. dgl. zum Beispiel am Umfang einer rotierenden Trommel erfolgt, deren Mantelfläche aus einem Filtermittel, z. B. einem Filtertuch od. dgl., besteht. Die Abnahme des Filterkuchens vom Umfang der Filtertrommel erfolgt nach etwa 270° Trommelumdrehung mit Hilfe von Abstreichmessern od. dgl. Druckdrehfilter dieser Art haben im Verhältnis zu ihrer Baugröße verhältnismäßig geringe Filterleistungen. Auch ist der Entwässerungsgrad des eingedickten Schlammes hier vergleichsweise gering.

Bekannt sind ferner Druckdrehfilter, bei denen die Filterung zwischen zwei rotierenden Filterscheiben erfolgt, deren Achsen so gegeneinander geneigt sind, daß zwischen den Filterscheiben ein konischer Filterringraum gebildet wird. Zum Austrag der Feststoffe muß dieser Druckdrehfilter geöffnet werden, was eine kontinuierliche Arbeitsweise ausschließt.

Man hat auch schon vorgeschlagen, bei einem Druckdrehfilter eine Anzahl an Filterscheiben auf einer gemeinsamen horizontalen Achse parallel zueinander anzuordnen. Die zwischen den Filterscheiben liegenden Filterkammern sind in Umfangsrichtung der Filterscheiben in einer Anzahl einzelner Zellen aufgeteilt, in denen das Filtergut nach Druckdrehfilter

Anmelder:

Stahlwerke Südwestfalen, Aktiengesellschaft,

Geisweid (Kr. Siegen)

der eigentlichen Filterung verschiedenen weiteren Behandlungen unterworfen wird. Der Austrag des Feststoffes erfolgt mittels einer Austragsschnecke.

Auch diese Vorrichtungen sind für die Hochdruckfiltrierung nicht geeignet.

Schließlich sind auch schon Druckfilter mit mehreren in einem gemeinsamen Gehäuse in lotrechter Ebene stehenden axial verschiebbaren scheiben-

a° förmigen Filterelementen und einem mittels Schieber gesteuerten Feststoffauslaß bekanntgeworden. Der Preßdruck wird mit Hilfe eines quer zur Ebene der Scheibenfilter wirkenden Preßkolbens erzeugt. Diese Presse arbeitet diskontinuierlich und hat außerdem den Nachteil, daß das Entleeren der Filterkammern erhebliche Schwierigkeiten bereitet, wenn die Feststoffe in den Filterkammern einen festen Kuchen bilden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckdrehfilter der eingangs genannten Art unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Filterpressen so zu verbessern, daß mit einer vergleichsweise klein bauenden Presse hohe Filterleistungen und, falls erwünscht, unter Anwendung von Drücken im Bereich von 50 bis 100 atü rieselfähige und demgemäß transport- und mischfähige Feststoffe aus Schlämmen gewonnen werden können.

Gemäß der Erfindung sind die Filterkammern an der Einlaßseite an einen für alle Filterkammern gemeinsamen Preßraum angeschlossen, der mit einem verschließbaren Einlaß für das Filtergut versehen ist und einen Preßkolben aufweist, der das Filtergut in dem Preßraum und in den Filterkammern komprimiert.

Bei einer solchen Ausführung des Druckdrehfilters werden demgemäß sämtliche Filterkammern von dem gemeinsamen Preßraum her mittels des Preßkolbens mit dem zu filternden Gut beschickt. Die Filterkammern selbst benötigen keine eigenen Verschlußorgane. Sie stehen mit dem vorgeschalteten Preßraum in ständiger Verbindung. Von Vorteil ist ferner, daß für die einzelnen Scheibenfilter nicht

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notwendigerweise ein besonderer Antrieb an deren nach Art einer Spiralfeder ausgebildet ist, die aus

Welle benötigt wird. Der Antrieb der rotierenden einem Draht mit Rundquerschnitt so gewickelt ist,

Scheibenfilter kann vielmehr unter der Wirkung des daß sich die einzelnen Windungen punktförmig be-

Preßkolbens erfolgen, der das Gut aus dem Preß- rühren. Der Durchfluß des Filtratwassers erfolgt

raum in die einzelnen Filterkammern verdrängt. Das 5 dabei durch die feinsten Risse und Kapillaren an den

die Filterkammern durchlaufende Gut nimmt dabei aufeinanderliegenden Flächen der Federwindungen.-

die drehbar gelagerten Scheibenfilter mit. Dabei ist Es kann auch vorteilhaft sein, die Filterelemente

insbesondere von Vorteil, daß zwischen dem Filter- zwischen zwei gelochten Blechen anzuordnen. Dabei

leuchen in den Filterkammern und den einzelnen kann der Raum zwischen dem auf der Seite der

Scheibenfiltern keine Relativbewegungen auftreten io Filterkammer liegenden Lochblech und dem dahinter

können, da die Mitnahme der Scheibenfilter durch liegenden Filterelement in bekannter Weise mit einer

die Haftreibimg des Filterkuchens erfolgt. Es wird der Vorfiltrierung dienenden Anschwemmasse, z. B.

auf diese Weise eine Reibung des stark verfestigten aus Kieselgur, Holzmehl od. dgl., gefüllt sein.

Filterkuchens an den Filterbelägen der Scheibenfilter Zweckmäßig wird jedoch als Anschwemmasse in

vermieden und damit der Verschleiß der Filterbeläge 15 bekannter Weise das normale Filtergut verwendet,

erheblich herabgesetzt. dessen Feststoffe sich während des Filtervorgangs in

Das zu entwässernde Gut bewegt sich während dem genannten Raum festsetzen und hier ständig

des Preßvorgangs auf einem kreisbogenförmigen verbleiben.

Weg durch die ringförmigen Filterkammern hin- Es ist möglich, mehrere Druckdrehfilter der erdurch, wobei es fortlaufend und zunehmend stärker 20 findungsgemäßen Bauart hintereinander zu schalten, entwässert wird, bis es schließlich in Form eines wobei die Entwässerung stufenweise erfolgt. Selbsteingedickten Schlammes oder, falls erwünscht, in verständlich können dem Druckdrehfilter aber auch Form eines nahezu vollständig entwässerten, stark Voreindicker der üblichen Bauarten vorgeschaltet verfestigten Preßkuchens aus den ringförmigen sein.

Filterkammern ausgetragen wird. Der Austrag für 25 Der erfindungsgemäße Druckdrehfilter kann auch den Filterkuchen ist am Mantel des Preßzylinders zum Einschleusen und/oder Austragen von Festvorzugsweise tangential zu den ringförmigen Filter- stoffen in eine Transportleitung Verwendung finden, kammern angeordnet, so daß der Filterkuchen ohne in der die Feststoffe hydraulisch oder pneumatisch scharfe Knickungen aus den Filterkammern aus- abgefördert werden,
getragen wird. 30 Mit dem erfindungsgemäßen Druckdrehfilter

Im Austrag ist zweckmäßig ein Schieber oder ein lassen sich Schlämme bis auf einen Wassergehalt

anderes Verschlußorgan angeordnet, mit dem beim von etwa 12 bis 15°/o entwässern. Das Filtrat ist

Anfahren des Druckdrehfilters der Austrag zunächst vollständig klar.

so lange verschlossen gehalten werden kann, bis sich Die Erfindung ist an Hand eines Ausführungsbei-

im Inneren der Filterkammern vor der Austrags- 35 spiels in der Zeichnung erläutert. Es zeigt

öffnung ein fester, stopfenartiger Preßkuchen ge- Fig. 1 einen Druckdrehfilter gemäß der Erfindung

bildet hat, der nun nach Art eines Verschlußorgans im Querschnitt,

den Austrag gegen den Druck des bzw. der Preß- Fig. 2 einen Schnitt nach Linie A-A der Fig. 1,

kolben abdichtet. Während des Betriebs ist daher F i g. 3 einen Längsschnitt nach Linie B-B der

der Schieber im allgemeinen ganz oder zumindest 40 F i g. 1,

teilweise geöffnet, so daß der Filterkuchen kon- F i g. 4 bis 6 einige Einzelheiten des Druckdreh-

linuierlich aus den Filterkarnmern ausgetragen wird. filters in vergrößerter Darstellung.

Über die jeweilige Öffnungsweite des Schiebers läßt Der in der Zeichnung dargestellte Druckdrehfilter

sich die Austragsmenge und demgemäß die Durch- weist ein zylindrisches Gehäuse 1 auf, das an den

Satzgeschwindigkeit des Preßguts durch die Filter- 45 Flanschen 1 α durch Deckel 2 verschlossen ist. Eine

presse sowie der Entwässerungsgrad des Feststoffes Welle3 ist koaxial in dem Zylinder! angeordnet

regulieren. und zweckmäßig in den Zylinderdeckeln 2 gelagert.

Der Einlauf zu den ringzylindrischen Filter- Auf der Welle ist eine Anzahl von Scheibenfiltern 4

kammern ist vorzugsweise ebenfalls tangential zu im Abstand voneinander in geeigneter Weise be-

diesen am Zylindermantel angeordnet. Wesentlich ist 50 festigt, so daß bei Umdrehung der Welle 3 die

ferner, daß der Austrag und der Einlauf in geringem Scheibenfilter 4 mitgenommen werden.

Abstand voneinander am Umfang des Zylinder- Zur Verstärkung des Zylinders 1 können die stirn-

mantels angeordnet werden, damit ein möglichst seitig angeordneten Flansche la untereinander

großer Teil des Umfanges der ringzylindrischen durch (nicht dargestellte) Bolzen verbunden sein, die

Filterkarnmern für den Preßvorgang zur Verfugung 55 die Zugkräfte aufnehmen.

steht. In dem schmalen Bereich zwischen Austrag An dem Mantel des Zylindergehäuses 1 ist mittels und Einlauf, der für die Entwässerung nicht zur Flansche 5 α ein Gehäuse 5 b angeschlossen, welches Verfügung steht, sind im Inneren des Preßzylinders einen Preßraum 5 bildet. An dem Gehäuse 5 b bezweckmäßig besondere Elemente, wie Stahlleisten findet sich eine Zuleitung 6 für das zu entwässernde od. dgl. angeordnet, die bei der Umdrehung der 60 bzw. zu filtrierende Gut. Die Zuleitung 6 kann durch Scheibenfilter dicht an deren Filterbelägen oder einen Schieberkolben 7 abgeschlossen werden,
einem davor angeordneten Lochblech od. dgl. ent- An dem Gehäuse 5 b des Preßraums 5 ist ein langstreichen. Die Filterbeläge bzw. die Lochbleche Deckel 9 angeflanscht, der mit zwei Rohrstutzen 10 werden daher bei jeder Umdrehung der Scheiben- versehen ist, in denen Preßkolben 8 geführt sind,
filter von anhaftendem Schmutz gereinigt. Die Filter- 65 Der Preßraum 5 steht über Durchflußkanäle 12 beläge der Filterscheiben können von bekannter mit den einzelnen Filterkarnmern 13 in Verbindung, Ausführung sein. Beispielsweise kann ein Filter- die von den Scheibenfiltern 4 gebildet werden und element verwendet werden, das in bekannter Weise eine ringzylindrische Ausbildung besitzen (Fig. 1).

Die Öffnungen 12 liegen zwischen Stegen 11, die im Gehäuse 1 fest angeordnet sind und abgerundete Flächen 11 α aufweisen.

Wie insbesondere die Fig. 4 zeigt, bestehen die einzelnen Scheibenfilter 4 aus je zwei Scheibenhälften 14, die an der Welle 3 in geeigneter Weise befestigt und außerdem in der Scheibenebene miteinander verbunden sind.

Am Umfang der Scheibenfilter 4 sind geeignete Dichtelemente angeordnet Diese können aus Gummiringen 15 bestehen, die in Ringnuten am Umfang der Filterräder liegen und sich gegen die Wandung des Zylindermantels anpressen.

Die Scheibenfilter 4 sind an beiden Seiten mit geeigneten Filterbelägen versehen. Beispielsweise wird als Filterbelag eine Spiralfeder 18 verwendet, deren Windungen dicht, d. h. spaltlos aufeinanderliegen (Fig. 5 und 6). Die Spiralfeder 18 kann aus Drähten verschiedenen Querschnitts, z. B. einem Rundquerschnitt, gewickelt sein. Die einzelnen Windungen liegen dann im wesentlichen punktförmig aufeinander, wie bei 20 in den F i g. 5 und 6 dargestellt. Die Spiralfeder 18 liegt auf einem Lochblech 16, das mit dem Scheibenfilter verbunden ist. Die Löcher 16 α der Lochbleche 16 münden in die Keilspalte 19 zwischen den Windungen der Spiralfeder 18 ein und stehen, auf der anderen Seite mit Kanälen 22 und 23 in den Scheibenfiltern 4 in Verbindung, durch die das Filtrat abgeführt wird. Zu diesem Zweck sind am Mantel des Zylindergehäuses 1 Öffnungen 24 mit Ablaufstutzen 25 angeordnet, die bei jeder Umdrehung mit den gekannten Kanälen 22 und 23 in Verbindung gelangen, so daß das Filtrat über die Ablaufstutzen 25 in eine Ablaufrinne 26 od. dgl. abfließen kann.

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 6 ist auf der zur Filterkammer 13 hingewandten Seite der Spiralfeder 18 ein zweites Lochblech 17 angeordnet, dessen Löcher 17 ω abgerundete Kanten aufweisen und in die Keilspalten 19 α einmünden. Die Keilspalten 19 α sind angefüllt mit einer Anschwemmmasse 21, die bei der Filtration in bekannter Weise die Aufgabe eines Vorfilters hat. Diese Anschwemmmasse 21 kann aus den üblichen Stoffen, wie beispielsweise Kieselgur, Holzmehl od. dgl., bestehen. Zweckmäßig wird sie jedoch durch eine Anschwemmung des Stoffes gebildet, der auch der Entwässerung in den Filterkammern unterworfen wird.

Wie F i g. 1 zeigt, ist am Mantel des Zylinders 1 ein Austrag 27 angeordnet, der tangential aus den ringzylindrischen Filterkammern 13 herausführt und der mit einer Austragsrinne 29 verbunden ist, die auf ein Förderband 30 oder ein anderes Fördermittel austrägt. Jeder Filterkammer 13 ist ein eigener Austrag 27 zugeordnet, wobei jedoch alle Austräge in eine gemeinsame Austragsrinne 27 oder in eine gemeinsame Förderleitung einmünden. ₄

In dem Austrag 27 ist ein Schieber 28 angeordnet. Es kann jeder Austrag 27 mit einem besonderen Schieber versehen sein, oder, was im allgemeinen zweckmäßiger sein wird, für sämtliche Austräge 27 ein gemeinsamer Schieber vorhanden sein.

Der Druckdrehfilter arbeitet wie folgt: Bei Inbetriebnahme der Filterpresse wird der Schieber 28 zunächst geschlossen. Der Preßraum 5 wird über die Zuleitung 6 mit dem zu entwässernden Gut gefüllt. Das zulaufende Gut, Schmutzwasser oder Schlämme, verteilt sich über die Durchflußöffnungen 12 auf die einzelnen Filterkammern 13. Nachdem die Zuleitung 6 durch den Schieberkolben 7 verschlossen worden ist, wird das in dem Preßraum 5 und den Filterkammern 13 befindliche Gut unter dem Preßhub der Kolben 8 sehr stark komprimiert. Beim Rückhub der Kolben öffnet der Schieberkolben 7 und füllt den Raum 5 erneut mit dem zu entwässernden Gut auf. Das in die Filterkammern 13 gepreßte Gut wird von den sich drehenden Filterrädern auf

ίο dem kreisbogenförmigen Weg in Richtung auf den Austrag 27 mitgenommen. Hierbei wird das Gut zunehmend stärker entwässert und verfestigt, so daß sich vor dem geschlossenen Schieber 28 ein fester, weitgehend entwässerter Feststoffstopfen bildet, der durch die sich drehenden Scheibenfilter 4 und unter Einwirkung der Preßkolben 8 ständig nachgeschoben wird. Das über die Filter 18 der Scheibenfilter 4 abfließende Filtrat gelangt über die Löcher 16 α der Lochbleche 16, die Kanäle 22 und 23 sowie die Öffnungen 24 im Zylinder 1 in die Abflußleitung 26.

Sobald sich vor dem Schieber 27 ein fester Stopfen gebildet hat, kann der Schieber geöffnet werden, da der Stopfen nunmehr dessen Funktion übernimmt, d. h. den Austrag gegenüber dem Preßraum 5 abdichtet.

Im laufenden Betrieb ist der Schieber 27 mehr oder weniger weit geöffnet, wobei durch die sich drehenden Scheibenfilter 4 und die Preßkolben 8 ständig der entwässerte Feststoff ausgetragen wird.

Während der Austrag also kontinuierlich arbeiten kann, erfolgt der Zulauf über die Zuleitung 6 absatzweise, und zwar jeweils nach einem Preßhub der Kolben 8. Die Kolben 8 und der Schieberkolben 7 können in ihrem Arbeitsspiel zwangsgesteuert sein, beispielsweise über eine gemeinsame Kurbelwelle. Durch mehr oder weniger weites öffnen des Schiebers 28 kann die Menge des ausgetragenen Guts, in Abhängigkeit davon die Durchlaufzeit des Guts durch die Filterkammern und damit auch dessen Entwässerungsgrad reguliert werden. Im allgemeinen wird die Preßzeit innerhalb der Filterkammern etwa 0,5 bis 1 Minute betragen. Der Schieber 28 kann von Hand bedient oder, was im allgemeinen zweckmäßiger ist, in Abhängigkeit vom Druck im Preßraum gesteuert werden.

Es ist zweckmäßig, die Einlauföffnungen 12 in die Filterkammern 13 und die Austräge 27 aus den Filterkammern möglichst eng zusammenzulegen, damit ein möglichst großer Teil des Zylinderumfangs für die Entwässerung zur Verfügung steht. Wie insbesondere F i g. 1 zeigt, liegt zwischen dem Zulauf 12 und dem Austrag 27 ein schmaler Bereich 31, in dem keine Filtration stattfindet. Wenn sich die Scheibenfilter 4 bei jeder Umdrehung an diesem schmalen Bereich 31 enüangbewegen, so werden durch hier angeordnete Leisten od. dgl. die Filterbeläge bzw. die Flächen des Siebbleches 17 von anhaftendem Schmutz od. dgl. befreit.

Die Deckel 2 des Zylinders 1 können auch als Preßkolben ausgebildet werden, die sich in axialer Richtung des Zylinders 1 gegenläufig bewegen und dabei das Gut in den Filterkammern sehr stark komprimieren.

Um Feststoffe mit sehr niedrigen Wassergehalten zu gewinnen, werden die Kammern 13 zweckmäßig nicht zu breit gemacht. Kammerbreiten von 50 bis 80 mm werden im allgemeinen zweckmäßig sein. Die Preßdrücke können grundsätzlich jede Höhe be-

sitzen, je nachdem wie stark die Entwässerung durchgeführt werden soll. Im allgemeinen ist der erfindungsgemäße Druckdrehfilter aber .besonders für Preßdrücke über 40 bis 50 atü vorgesehen.

Claims (6)

5 Patentansprüche:

1. Druckdrehfilter, der eine Anzahl rotierender Scheibenfilter aufweist, die auf einer Welle parallel zueinander angeordnet sind und zwischen denen ringzylindrische Filterkammern liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterkammern (13) an der Einlaßseite (12) an einen für alle Füterkammern (13) gemeinsamen Preßraum (5) angeschlossen sind, der mit einem verschließbaren Einlaß (6) für das Filtergut versehen ist und einen Preßkolben (8) aufweist, der das Filtergut in dem Preßraum (5) und in den Filterkammern (13) komprimiert.

2. Druckdrehfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlauf (12) für das Filtergut des Preßraums (5) tangential in die Filterkammern (13) mündet.

3. Druckdrehfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (27) der

Filterkammern (13) tangential zu den Füterkammern (13) angeordnet ist.

4. Druckdrehfilter nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (27) der Filterkammern (13) an eine hydraulische Transportleitung angeschlossen ist.

5. Druckdrehfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Bereich (31) zwischen dem Auslaß (27) und dem Einlauf (12) im Inneren der Filterpresse Elemente, wie Stahlleisten od. dgl. angeordnet sind, die bei der Umdrehung der Scheibenfilter dicht an deren Filterbelag oder an davorliegenden Lochblechen (17) entlangstreichen.

6. Druckfilterpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Preßkolben (7), der in Längsrichtung der Welle (3) der Scheibenfilter verschiebbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 70 675, 224 627,
340183, 541283, 608134, 652135, 878 795,
964, 929 725, 970 494, 1008 712, 1120 391;
deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1737 836;
USA.-Patentschrift Nr. 2226 926.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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