DE2161883A1 - Verfahren zum Filtrieren einer Flüssigkeit und Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens - Google Patents

Description

DR-ΙΝβ. OIPU.-ING.-M. SC. DlPc-I=HYS-DR. DIPL.-PHYS.

KÖGER - STELLRECHT- GRIESSBACH - HAECKER

PATENTANWÄLTE IN STUTTGART «. I 0 iOOvl

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Industrial Filter & Pump Mfg. Co. Cicero, Illinois, U.S.A.

Verfahren zum Filtrieren einer Flüssigkeit ■ und Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens

Die Erfindung befasst sich mit einem Verfahren zum Filtrieren einer Flüssigkeit mit einer Mehrzahl von Filterelementen, die im oberen Teil einer Kammer angeordnet sind, bei welchem Verfahren der Durchfluss durch die Filterelemente von Zeit zu Zeit abgestellt und dann die auf den Filterelementen aufgebauten Filterkuchen abgelöst werden, die in den unteren Teil der Kammer fallen. Ausserdem befasst sich die Erfindung mit einer Filtereinrichtung zum Durchführen des Verfahrens mit-einem einen Auslass und einen Einlass aufweisenden Behälter, in dessen Kam-

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mer, und zwar im Oberteil derselben, Filterelemente angeordnet sind, die mit einer Ablösevorrichtung zum Ablösen der sich auf den Filterelementen aufbauenden Filterkuchen zusammenwirken, der in den unteren Teil der Kammer fällt, von wo die abgefilterten Teilchen entfernbar sind.

Beim Filtrieren von relativ dicken Flüssigkeiten, beispielsweise einer Flüssigkeit von 0,1 bis 20 Voli-% von mitgeführten Festteilchen, bildet sich ein Filterkuchen aus suspendierten Festteilchen auf den Filterelementen. Es ergibt sich damit das Problem, die Filterelemente zu reinigen, um den wirksamen Betrieb des Filters aufrechtzuerhalten. Um dieses Problem zu lösen, wurde eine sich fortlaufend selbst reinigende Filtereinrichtung geschaffen, wie sie in der USA-Patentschrift 3 356 215 beschrieben und dargestellt ist. Diese Art einer Filtereinrichtung weist Mittel zum Entfernen des Filterkuchens von einer Gruppe von Filterelementen in ständigem Vorgang auf. Während nun einige der Filterelemente die Flüssigkeit filtrieren, werden die übrigen Filterelemente gereinigt. Diese Art einer Filtereinrichtung ist jedoch nicht ganz befriedigend, da der abgelöste Filterkuchen sich an benachbarten Filterelementen ansammeln kann, die sich noch im Filterverfahren befinden, wodurch der Wirkungsgrad der Filtrierung der Filterelemente beeinträchtigt wird.

Bei einer anderen bekannten Filtereinrichtung ist, um diesen Nachteil zu vermeiden, ausserhalb der Filterbehälter ein mechanischer Vibrator angeordnet, der über eine mit sämtlichen Filterelementen verbundene Stange diese Elemente in Vibration versetzt, wodurch die Filterkuchen abgelöst werden. Diese Konstruktion hat jedoch den Nachteil, dass der Filtriervorgang zum Reinigen unter Ablassen der im Filterbehälter vorhandenen Flüssigkeit unterbrochen wird (USA Patentschrift 3 212 643).

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, um mit gefiltertem Sediment belastete Flüssigkeit ohne Störung des Filtriervorgangs abzuziehen und damit auf ein Leeren des Filterbehälters beim Reinigen der Filterelemente verzichten zu können. Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass die Dichte der im unteren Teil der Kammer befindlichen Flüssigkeit gemessen wird, dass bei Erreichen einer bestimmten ersten Dichte Flüssigkeit aus der Kammer abgelassen und bei Unterschreiten einer bestimmten zweiten Dichte der Abfluss aus der Kammer gestoppt wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren und eine neue Einrichtung zum Filtrieren von dicken
Flüssigkeiten zu schaffen.

Der Reinigungsvorgang ist dabei gemäss der Erfindung so, dass der Filterkuchen von den Filterelementen abgelöst wird, ohne
dass der abgelöste Filterkuchen sich auf benachbarten Filterelementen oder auf dem gleichen Element wieder ansammeln kann.

Die eingangs erwähnte Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens kennzeichnet sich dadurch, dass eine auf die Flüssigkeitsdichte ansprechende Abflussvorrichtung angeordnet ist, die auf die Flüssigkeitsdichte in diesem Kammerteil anspricht und den
Abfluss steuert. Der untere Teil des Behälters ist mit einer
ventilgesteuerten Abflussöffnung versehen, der entsprechend
einem Dichtedetektor betätigt wird, der die Dichte der Flüssigkeit im Unterteil der Kammer abfühlt. Hierdurch wird Flüssigkeit aus der Kammer abgelassen, wenn die Dichte der Flüssigkeit im unteren Teil der Kammer einen vorbestimmten Wert übersteigt. Dabei wird die Filtereinrichtung periodisch abgeschaltet, der Filterkuchen entfernt, und der abgelöste Filterkuchen setzt sich dann über die Flüssigkeit in der Kammer im unteren Teil der Kammer ab. Nach einer gewissen Zeit wird der abgelöste

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Filterkuchen aus dem Unterteil des Tankes über den Auslass entfernt.

Die Erfindung befasst sich also im besonderen mit einem System zum Filtrieren von dicken Flüssigkeiten mit einem Filterbehälter der eine relativ hohe Filterkammer mit einer Vielzahl von im -· oberen Teil der Kammer angeordneten Filterelementen hat. Der sich auf den Filterelementen axifbauende Filterkuchen wird von sämtlichen Filterelementen gleichzeitig zur Reinigung entfernt, wc&urch die abgelösten Filterkuchen in den Unterteil der Kammer fallen und dort über eine öffnung am unteren Ende der Kammer entfernt werden. Ein Dichtedetektor steuert ein Ventil für diese öffnung derart, dass, wenn sich die Dichte der Flüssigkeit im Behälter auf eine vorbestimmte Höhe erhöht, die öffnung automatisch geöffnet und automatisch wieder geschlossen wird, wenn die Konsistenz oder Dichte unter einen vorbestimmten Wert fällt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Filtereiririchtung gemäss der Erfindung unter Verwendung von rohrförmigen Filterelementen,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Filtereinrichtung gemäss der Erfindung unter Verwendung von plattenartigen Filterelementen,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer weiteren Filtereinrichtung ähnlich Fig.2.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig.l ist eine Filtereinrichtung mit 10 bezeichnet, die die Merkmale der Erfindung enthält. Diese

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Einrichtung weist einen zylindrischen Behälter 12 mit einer Kammer 14 auf, in der eine Vielzahl von rohrförmigen Filterelementen 16 angeordnet ist. Ein Einlass' 18 und ein Auslass 20 sind in der Nähe des Oberteils des Behälters 12 angebracht, wobei der Auslass 20 mit den Filterelementen 16 verbunden ist. Der Behälter 12 hat ein konisch geformtes Bodenteil 22, das in eine mittig angeordnete untere Ablassöffnung 24 ausläuft,die normalerweise durch ein Abzugsventil 26 verschlossen ist. Ein domartiger Deckel 27 wird durch eine Vielzahl von Befestigern, beispielsweise Schrauben 27A festgeklemmt, so dass nun der Behälter 12 unter Druck arbeiten kann. Ein Auslass 28 im Bodenteil 22 führt die sedimentmitführende Flüssigkeit vom Behälter 12 unter der Steuerung eines Abflussventils 31, das durch einen mit einem Fühlelement versehenen Dichtedetektor 35 -betätigt wird, der sich im unteren Teil der Kammer 14 befindet. Wenn die Dichte der Flüssigkeit im Unterteil der Kammer 14 einen vorbestimmten Dichtewert überschreitet, so öffnet der Dichtedetektor 35 das Abflussventil 31, so dass nun die schwere Flüssigkeit am Boden des Behälters 12 aus der Kammer 14 austreten kann, bis dann die Flüssigkeitsdichte in der Kammer 14 unter einen bestimmten Dichtewert fällt. Wenn die Flüssigkeitsdichte unter den vorbestimmten Wert fällt, so schlisst der Dichtedetektor 35 das Abflussventil 31 wieder. Ferner ist ein Klärbecken 41 vorhanden, das einen Einlass 43, einen Auslass 45 und eine geneigte Bodenwand 47 aufweist,die in einem Sedimentauslass 49 ausläuft, derart, dass die gefilterte Flüssigkeit zuerst in das Klärbecken 41 so eingepumpt wird, dass die in der Flüssigkeit mitgeführten Festteilchen sich zuerst auf dem Boden des Klärbeckens \ absetzen können. Um das Sediment im Klärbecken 41 zu klären, pumpt eine Pumpe 52 das Sediment vom Boden 47 des Klärbeckens 41 über eine Leitung 54, die mit einem Einlassventil 56 in Stromabwärtsrichtung zur Pumpe 52 versehen ist, zum Einlass 18 des Behälters 12. Ein Rohr 58 ist mit dem Auslass 20 verbunden, um das

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Filtrat vom Behälter 12 einer Auslassleitung 60 zuzuführen, die mit einem Auslassventil 62 versehen ist und über die das Filtrat einem nicht dargestellten Sammeltank oder einer v/eiteren Filtrierstufe zugeführt wird. Eine Leitung 64 kommuniziert mit der Leitung 81, 58 Über ein normalerweise geschlossenes Einlassventil 66, um so. Gas oder Luft unter Druck den Filterelementen 16 über den Auslass 20 zuzuführen, wodurch das Filtrat in Stromabwärtsrichtung in den Filterelementen 16 und zurück durch die Filterelemente 16 gedrückt wird, um so die darauf aufgebauten Filterkuchen abzulösen. Bevor die Filtereinrichtung 10 zum Filtern angelassen wird oder nachdem der Filterkuchen-Ablösevorgang durchgeführt wurde, führt·eine Umlaufleitung 68, die mit dem Einlass 43 über ein Umlaufventil 71 verbunden ist, das Filtrat zum Klärbecken 41, um nun das Filtrat erneut den Filterelementen 16 zum Aufbau einer Filterkuchenvorschicht auf den Filterelementen 16 zuzuführen, bis das den Behälter 12 verlassende Filtrat klar ist, wie dies an einem Sichtglas/im Rohr 58 beobachtet werden kann.

Wenn nun der Behälter 12 im einzelnen betrachtet wird, so ergibt sich, dass in der Kammer 14 eine Prallplatte 75 gegenüber dem Einlass 18 angeordnet ist, um zu verhindern, dass die zu filtrierende Flüssigkeit unmittelbar gegen das benachbarte Filterelement 16 gegenüber dem Einlass 18 strömt. Damit wird die ankommende, zu filtrierende Flüssigkeit von dem benachbarten Filterelement 16 abgelenkt und über die ganze Kammer 14 verteilt. Die zu filtrierende Flüssigkeit füllt den Behälter 12 und einen Teil des domartigen Deckels 27 bis zu einer Höhe 77 so weit, bis der Druck der im Deckel 27 eingefangenen Luft gleich dem Druck der durch den Einlass 18 eintretenden Flüssigkeit ist. Oberhalb der Filterelemente 16 ist ein Sammelanschluss 79 angeordnet, der mit den einzelnen Filterelementen 16 und dem Auslass 20 kommuniziert.

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Um nun zu verhindern, dass Luft oder ein anderes Gas während des Reinigungsvorgangs in die Kammer 14 eintritt, ist das Gesamtvolumen sämtlicher Filterelemente 16 und des Sammelanschlusses 79 gleich oder vorzugsweise grosser als das Gesamtvolumen des Rohres 58, eines das Einlassventil 66 und das Rohr 58 verbindenden Rohres 80, des Sichtglases 73 und des Rohres 81, das das Sichtglas 73 mit dem Auslass 20 verbindet. Als Ergebnis hiervon drückt während des Reinigungsarbeitsspieles die Luft oder das Gas über die Leitung 64 das Filtrat in den Rohren 58, 80 und 81 und dem Sichtglas 73 zurück durch den Sammelanschluss 79 und die Filterelemente 16, ohne in den Auslass 20 einzutreten. Ferner ist ein Entlüftungsventil 83 an eine Entlüftungsleitung 83A angeschlossen, die in Kommunikation mit dem Deckel 27 ist, um so die Kammer 14 an die Atmosphäre vor der Einleitung des Reinigungsvorgangs zu entlüften, so dass, wenn der Luftdruck das Filtrat in die Kammer 14 über den Auslass 20 hineindrückt, der Druck in der Kammer 14 der atmosphärische Druck ist. Um das Entfernen der abgelösten Filterkuchen aus dem Behälter 12 zu erleichtern, kann ein Einlassventil 83B, das zwischen der Entlüftungsleitung 83A und einer nicht dargestellten Gas- oder Luftdruckquelle angeschlossen ist, während des Reinigungsvorgangs geöffnet werden. Das Entfernen des Filterkuchens aus dem Behälter 12 wird dadurch erleichtert, dass Luft oder Gas unter Druck in die Kammer 14 von oberhalb der Elemente 16 eingelassen wird.

Während die meisten Ventile als handbetätige Ventile dargestellt sind, so wird darauf hingewiesen, dass sie auch automatisch gesteuert sein können. Vorzugsweise sind das Einlassventil 66 für die Gasleitung 64, das Einlassventil 56 und das Auslassventil 62 automatische Ventile, die entsprechend dem Schliessen des Auslassventils 62 und des Einlassventils 56 geöffnet werden und die nach .einer vorbestimmten Zeitdauer geschlossen werden.

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Diese Zeitdauer ist so lang, dass eine ausreichende Menge des zwischen dem Einlassventil 66 und dem Auslass 20 eingefangenen Filtrats in den Auslass 20 hinein und aus den Filterelementen 16 heraus fliessen kann, und ist ferner so kurz, dass der Eintritt von Gas in den Auslass 20 verhindert wird.

Ferner stützt ein Halteglied 82 mit einer Vielzahl von nach oben ragenden Stiften 84 die Filterelemente 16 von unten her. Den Auslass 28 durchdringt ein Rohr 86, das sich in den unteren Teil der Kammer 14 über eine öffnung in ein konisch geformtes Prallglied 88 erstreckt und das ein nach unten gerichtetes Endstück 90 hat, das bis unter das Prallglied 88 reicht, um so sicherzustellen, dss die dickere Flüssigkeit vom Behälter über das Rohr 86 abgezogen wird.

Im folgenden wird die Wirkungsweise der Filtereinrichtung beschrieben.

Um das Arbeiten der Filtereinrichtung 10 zu beginnen, werden das Einlassventil 56 für den Einlass 18 und das Umlaufventil 71 für die Umlaufleitung 68 geöffnet und die anderen Ventile

geschlossen, so dass die Pumpe 52 die zu filtrierende Flüssigkeit vom Klärbecken 41 in die Kammer 14 pumpen kann. Die zu filtrierende Flüssigkeit füllt den Behälter bis zu einer Höhe 77 im Deckel 27. Bei dieser Höhe ist der Druck der im Deckel 27 eingefangenen Luft gleich dem Druck der über den Einlass 18 eintretenden Flüssigkeit. Dadurch wird nun ein Teil der Flüssigkeit in die hohlen Filterelemente 16 eingepumpt und ferner ein Teil über den Sammelanschluss 79 aus dem Auslass ausgepumpt. Die den Behälter 12 verlasserfde Flüssigkeit wird über die Umlaufleitung 68 der Pumpe 52 wieder zugeführt. Dabei baut sich eine Schicht aus Filterkuchen auf der Aussenseite der Filterelemente 16 auf. Dieser Umlauf wird so lange fortgesetzt bis die Flüssigkeit in der Leitung 81, 58, wie

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durch das Sichtglas 73 beobachtet, klar wird. Zu diesem Zeitpunkt wird das Umlaufventil 71 in der Umlaufleitung 68 geschlossen und das Auslassventil 62 in der Auslassleitung 60 geöffnet, um so einenneuen Filtervorgang zu beginnen.

Während des Filtrierens.baut sich ein Teil der mitgeführten Festteilchen auf dem Vorkuchen der Filterelemente 16 auf, während die schwereren Festteilchen sich im unteren Teil der Kammer 14 unterhalb der Filterelemente 16 absetzen. Wenn sich die Dichte der Flüssigkeit unterhalb der Filterelemente 16 über einen vorbestimmten Wert erhöht hat, so öffnet der Dichtedetektor 35 automatisch das Abflussventil 31, so dass ein Teil der Flüssigkeit im Unterteil der Kammer 14 aus dem Behälter 12 über das Rohr 86 so lange abfliessen kann, bis die Dichte der Flüssigkeit unterhalb der Filterelemente 16 unter einen vorbestimmten Wert fällt, worauf dann der Dichtedetektor 35 automatisch das Abflussventil 31 wieder schliesst.

Wenn sich die Schichten des Filterkuchens auf dem Filterelement 16 bis zu einem Punkt aufbauen, bei dem der Wirkungsgrad der Filtereinrichtung 10 beeinträchtigt wird, wird ein Reinigungsarbeitsspiel eingeleitet. Die Stärke des Filterkuchens kann durch irgendwelche Mittel, beispielsweise durch Stärkedetektoren_f in der Kammer 14 oder durch einen Druckdetektor festgestellt werden, der den Druck der Flüssigkeit in der Leitung 81, 58 überwacht, doch vorzugsweise wird der Reinigungsvorgang sämtlicher Filterelemente 16 periodisch, beispielsweise alle zwanzig Minuten, unter der Steuerung einer nicht dargestellten Zeitsteuervorrichtung durchgeführt.

Um nun den Reinigungsvorgang durch nicht dargestellte automatische Steuermittel beginnen zu lassen, werden das Auslassventil 62 in der Auslassleitung 60 und das Einlassventil 56 automatisch geschlossen. Ferner wird das Abflussventil 31 am Auslass 28

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automatisch in geschlossener Lage entsprechend dem Schliessen des Einlassventils 56 oder des Auslas.Ventils 62 verriegelt, so dass der Auslass 28 die Flüssigkeit aus dem Behälter 12 während der Reinigung nicht entleeren kann und die Filterelemente 16 ständig eingetaucht bleiben. Das Einlassventil 66 wird dann automatisch geöffnet, so dass Druckgas das zwischen dem Einlassventil 66 und dem Auslass 20 eingefangene Filtrat zurück in den Sammelanschluss 79 und aus den Filterelementen 16 herausdrücken kann, ohne dass dieses Gas in den Auslass 20 eintritt, so dass der Filterkuchen an der Aussenseite der Filterelemente 16 abgelöst wird. Die Filtereinrichtung 10 bleibt während einer bestimmten Zeit geschlossen, beispielsweise drei Minuten lang, so dass nun der abgelöste Filterkuchen sich im Unterteil der Kammer 14 unterhalb der Filterelemente 16 ansammeln kann. Nach dieser wird ein erneuter Umlauf begonnen, um einen frischen Filterkuchen auf den Filterelementen 16 aufzubauen. Anschliessend wird die Filtereinrichtung 10 wieder an die Leitung angeschlossen, das Abflussventil 31 wird automatisch entriegelt, und der Dichtedetektor 35 öffnet das Abflussventil 31, so dass die Sedimentate enthaltende Flüssigkeit oder der Sumpf aus dem Behälter 12 über den Auslass 28 so lange abgezogen werden kann, bis die Flüssigkeitsdichte im Behälter 12 unter einen vorbestimmten Wert abfällt.

In Fig.2 ist eine weitere Filtereinrichtung 100 gemäss der Erfindung dargestellt. Die Filtereinrichtung 100 ist ähnlich der Filtereinrichtung 10, nur mit dem Unterschied, dass die Filtereinrichtung 1OO Filterblätter anstatt rohrförmige Filterelemente hat. Die Filtereinrichtung 1OO weist einen zylindrischen Behälter 102 mit einer länglichen Kammer 103 , einem Einlass 104 und einem Auslass 106 auf. Eine Vielzahl von plattenartigen Filterelementen 1O8 ist im Abstand voneinander in der Kammer 103 an-

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geordnet. Ferner ist ein Prallglied 109 in der Kammer 103 in der Nähe des Einlasses 1Ο4 vorgesehen, um zu verhindern, dass die zu filtrierende Flüssigkeit unmittelbar gegen die Filterelemente 108 strömt. Der Behälter 102 hat ein .konisches Bodenteil 111, das in einer Abflussöffnung 113 endigt, an der ein normalerweise geschlossenes Abflussventil 115 angebracht ist. ober eine Ablass^ Öffnung 117 im Bodenteil 111 können Sedimente aus dem Bodenteil der Kammer 103 über ein Rohr 119 abgeführt werden, das sich durch ein konisches Prallglied 121 in der gleichen Weise wie das Rohr 86 im Prallglied 88 der Fig.l erstreckt. Ein Abflussventil 123 im Rohr 119 wird von einem Dichtedetektor 125 gesteuert, der ähnlich dem Dichtedetektor 35 der Fig.l ist.

Ferner ist ein Deckel 127 auf dem Behälter 102 durch Befestiger, beispielsweise Schrauben 129,abgedichtet befestigt, so dass die Filtereinrichtung 100 oberhalb Atmosphärendruck betrieben werden kann. Eine Entlüftungsleitung 130 erstreckt sich nach aussen vom Deckel 127 aus und kommuniziert mit der Kammer 1Ο3, um so den Behälter 1Ο2 im wesentlichen mit Flüssigkeit füllen zu können. Nach dem Auffüllen schliesst ein Schwimmer das Entlüftungsventil 131 in der Entlüftungsleitung 130 automatisch entsprechend der Flüssigkeitshöhe im Behälter 102, so dass anschliessend ein Betrieb oberhalb Atmosphärendruck möglich ist. Eine Pumpe 132 pumpt die zu klärende Flüssigkeit aus einem Klärbecken 134, das ähnlich dem Klärbecken 41 der Fig.l ist, über eine mit einem Einlassventil 138 versehene Einlassleitung 136 in den Einlass 104 des Behälters 102. Ein Rohr 139, das mit dem Auslass 106 kommuniziert, führt das Filtrat über ein Auslassventil 142 zu einem Rohr 14Ο, wobei die Rohre 139, 140 die Auslassleitung bilden. Zwar ist das Auslassventil 142 - wie darger gestellt - von Hand betätigbar, doch sei darauf hingewiesen, dass dieses Auslassventil 142 und viele der anderen Ventile der 7iltereinrichtung 1OO vorzugsweise automatisch gesteuerte Ven-

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tile sind. Um nun einen Filterkuchen auf den Filterelementen 108 durch Umlauf des Filtrats vom Auslass 106 zum Einlass 104 aufzubauen/ ist eine Umlaufleitung 144 vorgesehen, die vom Rohr 139 über ein Umlaufventil 146 zum Klärbecken 134 in der gleichen Weise wie die Umlaufleitung 68 der Fig.l führt. Für die Reinigung der Filterelemente 108 ist eine Stange 148 fest mit den oberen Teilen der Filterelemente 108 verbunden und erstreckt sich durch eine öffnung im Behälter 102 bis zu einem . Vibrator 151, der ausserhalb des Behälters 102 vorgesehen ist, um auf die Filterelemente 108 zu wirken und dadur cn die Filterkuchen periodisch abzulösen. Eine .mit einer hohen Geschwindigkeit schwingende Schlagvorrichtung, wie sie als Vibrator 151 verwendet v/erden kann, ist beispielsweise in der USA-Patentschrift 3 212 643 dargestellt und beschrieben. Ferner ist ein Sammelanschluss 153 in Kommunikation mit den Unterteilen der Filterelemente 108 und dem Auslass 106.

Um einen Filterkuchen auf den Filterelementen vor Beginn der eigentlichen Filtrierung aufzubauen, wird das Ausassventil automatisch geschlossen, und das Umlaufventil 146 und das Einlassventil 138 werden automatisch geöffnet, um so mit Hilfe der PUnpe 132 die filtrierte Flüssigkeit in den Behälter 102 zu pumpen und diesen im wesentlichen bis zu einem Flüssigkeits-" spiegel 154 aufzufüllen, worauf sich dann bei Erreichen dieser Höhe das Entlüftungsventil 131 automatisch schliesst. Während des Filtriervorgangs tritt die Flüssigkeit in die Filterelemente 108 ein und wird über den Sammelanschluss 153 und das Rohr 139 der Umlaufleitung 144 zugeführt- Sobald die Flüssigkeit im Rohr 139 klar wird, wie dies durch das Sichtglas 147 beobachtet werden kann, wird das Umlaufventil 146 in' der Umlaufleitung 144 geschlossen, und das im Rohr befindliche Auslassventil 142 wird automatisch geöffnet, so dass nun die Filtereinrichtung 100 mit der Filtrierung beginnen kann.

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Um nun die Filterelemente 108 zu reinigen, wird ein Reinigungsvorgang eingeleitet, durch den sämtliche Filterelemente gleichzeitig gereinigt werden. Zu diesem Zweck werden das Auslassventil 142 und dann das Einlassventil 138 in Reihe mit dem Einlass 104 automatisch geschlossen. Das Abflussventil 123 an der Ablassöffnung 117 wird automatisch in seiner geschlossenen Lage verriegelt, um sicherzustellen, .dass die Filterelemente 108 während der Reinigung eingetaucht bleiben. Der Vibrator 151 gibt dann gleichzeitig Schläge auf alle Filterelemente 108, um so die Filterkuchen von sämtlichen Filterelementen 108 abzulösen. Der abgelöste Filterkuchen setzt sich dann in der Flüssigkeit im Behälter im unteren Teil desselben unterhalb der Filterelemente 108 ab. Nach einem ausreichenden Zeitablauf, beispielsweise von 1 bis 3 Minuten, wird die zu filtrierende Flüssigkeit wieder in Umlauf gebracht, um so einen neuen Filterkuchen auf den Filterelementen 108 aufzubauen, Anschliessend wird die Filtereinrichtung 100 wieder an die Leitung angeschlossen, um die v/eitere Filtrierung einzuleiten. Ferner wird das Abflussventil 123 automatisch entriegelt, so dass nun der'Dichtedetektor 125 das Abflussventil 123 öffnen und die sedimentführende Flüssigkeit oder der Schlamm aus dem Bodenteil der Kammer 103 abgelassen werden kann.

In Fig.3 ist in schematischer Form eine weitere Filtereinrichtung 200 nach der Erfindung dargestellt. Die Filtereinrichtung 200 weist einen zylindrischen Behälter 202 auf, der eine längliche Kammer 204 hat, die mit einem Einlass 206 und einem Auslass 208 versehen ist. Eine Vielzahl von plattenartigen Filterelementen 211 sind im Abstand voneinander in der Kammer 204 zwischen dem Einlass 206 und dem Auslass 208 angeordnet. Innerhalb der Kammer 204 und in Kommunikation mit dem Einlass 206 ist ein L-förmiges Rohr 213 angeordnet, dessen Auslassende nach oben von den Filterelementen 212 derart weggerichtet ist, dass

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die zu filtrierende Flüssigkeit, die in den Einlass 206 eintritt, nicht unmittelbar gegen die Filterelemente 211 fliesst. Wie dargestellt, hat der Behälter 202 ein konisches Bodenteil 215, das in eine untere Ablassöffnung 217 ausläuft, an der ein Ablassventil 219 angeordnet ist. Ferner ist ein Dichtedetektor 222 in ähnlicher Weise wie der Dichtedetektor 35 der Fig.l vorgesehen, der ein Ablassventil 219 steuert.

Ein Deckel 224 ist auf dem Tankbehälter 202 durch Befestigungsmittel, beispielsweise Schrauben 226, festgeschraubt/ so dass die Filtereinrichtung 200 nunmehr bei einem Druck oberhalb dem atmosphärischen Druck betrieben werden kann. Eine Entlüftungsleitung 228 erstreckt sich nach aussen vom Deckel 224 weg und kommuniziert mit der Kammer 204, um nun diese mit der Atmosphäre während des Füllens des Behälters 202 zu verbinden. Danach kann der Behälter 202 im wesentlichen mit Flüssigkeit gefüllt werden. Ein in der Entlüftungsleitung 228 /scnliesst automatisch entsprechend der Flüssigkeitshöhe, so dass nun die Kammer 204 während des eigentlichen Filtrierens geschlossen ist. Eine Pumpe 233 pumpt die zu filtrierende Flüssigkeit vom Klärbecken 235 über eine Einlassleitung 237 und ein Einlassventil 239 zum Einlass 206. Um nun das Filtrat vom Behälter 202 abzuführen, ist am Auslass 208 ein -Rohr. 242 angebracht, das in Kommunikation mit einem Rohr 244 über ein Auslassventil 246 ist, wobei die Rohre 242 und 244 die Auslassleitung bilden. Das Auslassventil 246 ist als handbetätigt dargestellt, doch sei darauf hingewiesen, dass das Auslassventil und viele der anderen Ventile der Filtereinrichtung 2OO vorzugsweise automatisch gesteuerte Ventile sind. Ferner ist eine Umlaufleitung 248 zwischen dem Rohr 242 und dem Klärbecken 235 über ein Umlaufventil 250 verbunden, um das Filtrat vom Auslass 208 zum Einlass 206 während des Vorfiltrierungsvorgangs in Umlauf zu bringen.

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Um nun die Filterelemente 211 zu reinigen, wird an den Oberteilen der Filterelemente 211 eine Stange 252 befestigt, die sich abgedichtet durch eine öffnung im Behälter 2o2 bis zu einem Vibrator 254 erstreckt, der ausserhalb des Behälters 2o2 angeordnet ist und den Filterelementen 211 Vibrationen erteilt, wodurch die Filterkuchen periodisch in der gleichen Weise wie beim Vibrator 151 von den Filterelementen abgelöst werden. Ein Entlüfungsventil 256, das in einer zum Deckel 224 führenden Entlüftungsleitung 258 angeordnet ist, wird während des Reinigungsvorgangs geöffnet, um den Kammerdruck auf atmosphärischen Druck an einer Diaphragmaabdichtung zum Vibrator 254 zu bringen. Mit 261 ist ein Sammelanschluss an die Filterelemente bezeichnet.

Ferner ist ein Dickendetektor 263 innerhalb der Kammer 2o4 in der Nähe der Filterelemente 211 angeordnet, um den Reinigung^- vorgang einzuleiten, wenn die Stärke der Filterkuchen auf den Filterelementen eine vorbestiinmte Stärke überschreitet. Zu diesem Zeitpunkt spricht eine Steuervorrichtung 265 auf den Dickendetektor 263 an, um den Reinigungsvorgang einzuleiten. Ferner ist eine Leitung 267 mit einer nicht dargestellten Druckluftoder Druckgasquelle über ein Einlassventil 269 verbunden. Diese Leitung 267 erstreckt sich in die Kammer 2o4, so dass ihr Austrittsende gegen den Dickendetektor 263 gerichtet ist. Wenn daher das Einlassventil 269 geöffnet wird, strömt Luft gegen den Dickendetektor .263 zu dessen Reinigung.

Um das Entfernen des Filterkuchens zu erleichtern, der sich auf dem Boden des Behälters 2o2 absetzt, ist drehbar an der Ablassöffnung 217 ein motorangetriebener Rührstab 271 angebracht, der über eine Kette 275 mit der Antriebswelle eines Elektromotors verbunden ist. Der Rührstab 271 hat ein senkrechtes Teilstück

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das sich abgedichtet durch den Boden des Behälters erstreckt, und hat ferner ein Hauptteil 271B, das sich dicht entlang der Wand des konischen Bodenteils des Behälters 2o2, und zwar parallel hierzu so erstreckt/ dass der Rührstab 271 den schweren Schlamm am Boden des Behälters 2o2 umrühren kann, wodurch seine Entfernung durch die Ablassöffnung 217 erleichtert wird.

Ein Paar von Beobachtungsfenstern 277 und 279 sind in der Seitenwand des Behälters 2o2 in senkrechtem Abstand übereinander- angeordnet; um so den Inhalt des Behälters betrachten zu können. Wie dargestellt, sind die Beobachtungsfenster 277 und 279 oberhal] und unterhalb des Dichtedetektors 222 angebracht.

Um nun einen Filterkuchen auf den Filterelementen 211 vor Beginn der eigentlichen Filtrierung aufzubauen, wird das Auslassventil 246 geschlossen, und das Umlaufventil 25o und das Einlassventil 239 werden automatisch geöffnet, so dass die Pumpe 233 die zu filtrierende Flüssigkeit in den Behälter 2o2 zu dessen Füllung einpumpen kann. Zu Beginn des Füllvorgangs wird dabei das Entlüftungsventil 231 geöffnet, das nach entsprechendem Ansteigen der Flüssigkeit im Behälter 2o2 automatisch durch die Flüssigkeit geschlossen wird. Während des Füllvorgangs tritt Flüssigkeit in die Filterelemente 211 ein und wird über den Sammelanschluss 261 und das Rohr 242 zu der Umlaufleitung 248 geführt. Wenn die Flüssigkeit im Rohr 242 klar wird, wie dies durch ein Beobachtungsfenster 282 festgestellt werden kann, wird das Umlaufventil 25o geschlossen, und das Auslassventil 246 im Rohr 244 geöffnet, so dass nun die Filtereinrichtung 2oo die eigentliche Filtrierung beginnen kann.

Um nun die Filterelemente 211 zu reinigen, wird ein Reinigungs-

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Vorgang eingeleitet, durch den sämtliche Filterelemente gleichzeitig gereinigt v/erden. Der Filtrierungsvorgang wird dann durch den Dickendetektor 263 beendet oder gegebenenfalls nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit. Um das Reinigungsarbeitsspiel vorzubereiten, wird das Einlassventil 239 und das Auslassventil 246 geschlossen und das Einlassventil 269 geöffnet, um Druckluft der Leitung 267 zuzuführen. Anschliessend wird das Entlüftungsventil 256 geöffnet, so dass die Luft in die Kammer 2o4 auf Atmosphärendruck kommt. Nach ungefähr 5 Sekunden v/erden durch den Vibrator 254 die Filterelemente 211 ungefähr 9o Sekunden lang vibriert, so dass sich nun der Filterkuchen von den Filterelementen 211 ablöst. Anschliessend wird der Vibrator abgeschaltet und das Entlüftungsventil 256 geschlossen. Nun wird das Einlassventil 239 geöffnet und der Elektromotor 273 angelassen, um den Rührstab 271 anzutreiben. Gleichzeitig spricht der Dichtedetektor 222 auf die erhöhte Dichte an, die sich durch das Ablösen der Filterkuchen von den Filterelementen ergibt. Der Dichtedetektor öffnet nun das Ablassventil 219, so dass der schwere Schlamm aus der Ablassöffnung 217 abfliessen kann. Der Rührstab 271 rührt den Sumpf am Boden des Behälters 2o2 ungefähr 3o bis 6o Sekunden lang um. Anschliessend wird der Elektromotor 273 abgeschaltet, so dass die Drehung des Rührstabes 271 aufhört. Das Ablassventil 219 wird anschliessend durch den Dichtedetektor 222 geschlossen. Gegebenenfalls kann das Ablassventil 219 auch zeitgesteuert sein. Nach einer ausreichenden Zeitdauer, beispielsweise von ein bis drei Minuten, wird die zu filtrierende Flüssigkeit erneut umgeleitet, um einen neuen Filterkuchen auf den Filterelementen 211 aufzubauen. Anschliessend wird die Filtereinrichtung 2oo wieder an die Leitung für einen neuen Filtervorgang angeschlossen. Gegebenenfalls kann der Elektromotor 273 auch unmittelbar durch den Dichte detektor 222 gesteuert werden, so dass der Rührstab 271 nur angetrieben

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wird, wenn der Schmutz am Boden des Behälters 2o2 eine Tiefe erreicht hat, bei der das Abflussventil 219 geöffnet wird.

Im Hinblick auf die obige Beschreibung ergibt sich, dass gemäss der Erfindung ein Verfahren und eine Einrichtung zum Filtrieren von dicken Flüssigkeiten in einem länglichen Filterbehälter mit einer Vielzahl von Filterelementen und zum gleichzeitigen Reinigen der Filterelemente während eines Reinigungsvorgangs geschaffen wurde. Ferner wird durch einen öichtedetektor der Ablass gesteuert, so dass, wenn die Flüssigkeitsdichte im Behälter über einen vorbestimmten Wert steigt, der Dichtedetektor automatisch am Ablass ein Ablassventil öffnet, das dann automatisch geschlossen wird, wenn die Flüssigkeitsdichte unter einen vorbestimmten Wert fällt.

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Claims (1)

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   Patentansprüche

   Verfahren zum Filtrieren einer Flüssigkeit mit einer Mehrzahl von Filterelementen, die im oberen. Teil einer Kammer angeordnet sind, bei welchem Verfahren der Durchfluß durch die Filterelemente von Zeit zu Zeit abgestellt und dann die auf den Filterelementen aufgebauten Filterkuchen abgelöst werden, die in den unteren Teil der Kammer fallen, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte der im unteren Teil der Kammer befindlichen Flüssigkeit gemessen wird, daß bei Errei-.chen einer bestimmten ersten Dichte Flüssigkeit aus der Kammer abgelassen und bei Unterschreiten einer bestimmten zweiten Dichte der Abfluß aus der Kammer gestoppt wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ablösen der Filterkuchen eine vorbestimmte Menge an Filtrat in umgekehrter Richtung durch die Filterelemente geschickt wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ablösen der Filterkuchen r ämtliche Filterelemente gemeinsam beaufschlagt, insbesondere vibriert, werden.

   4. Filtereinrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem einen Auslaß und einen Einlaß aufweisenden Behälter, in dessen Kammer, und zwar im Oberteil derselben, Filterelemente angeordnet sind, die mit einer Ablösevorrichtung zum Ablösen der sich auf den Filterelementen aufbauenden Filterkuchen zusammenwirken, der in den unteren Teil der Kammer fällt, von wo die abgefilterten Teilchen entfernbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf die Flüssigkeitsdichte ansprechende Abflußvorrichtung (35, 31, 86) angeordnet ist, die auf die Flüssigkeitsdichte in diesem Kammerteil anspricht und den Abfluß steuert.

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   5. Filtereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflußvorrichtung (35, 31, 86) ein im unteren Teil der Kammer befindliches Fühlelement (35) hat, das die Abflußvorrichtung (35, 31, 86) derart steuert, daß bei Erreichen einer vorbestimmten ersten Flüssigkeitsdichte Flüssigkeit aus der Ablaßöffnung (28) des Behälters (12) so lange abfließt, bis die Flüssigkeitsdichte im Behälter (12) unter eine zweite Flüssigkeitsdichte absinkt.

   6. Filtereinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflußvorrichtung (35, 31, 86) ein an der Abflußöffnung (28) angeordnetes Abflußventil (:3l) und ferner einen Dichtedetektor (35) zum Steuern des Abflußventils (31) aufweist.

   7. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Auslaß (20) ein Sammelanschluß (79) angeschlossen ist, der mit sämtlichen Filterelementen (16) kommuniziert.

   8. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Teil der Kammer (204) ein Rührglied (271) angeordnet ist, das über einen Antrieb (273, 275) drehbar ist.

   9. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ablösen der Filterkuchen von den Filterelementen (16) eine Reinigungsvorrichtung (64, 66) am Auslaß (20) anschließbar ist, um eine bestimmte Menge des Filtrats unter Druck dem Auslaß (20) zuzuleiten.

   10. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsvorrichtung (64, 66) eine außerhalb des Behälters (12) anschließbare Leitung (64) hat, mit der ein Fließmediumvorrat zum Zuführen von Druckmedium zu den Filterelementen (16) kommuniziert.

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   11. Filtereinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Rauminhalt der Leitung (64) mindestens gleich dem Gesamtvolumen der Filterelemente (16) und des Sammelanschlusses (79) ist, um so ein Eintreten des Druckmediums in den Auslaß (20) zu verhindern.

   12. Filtereinrichtung mit plattenartig ausgebildeten Filterelementen nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterelemente (108) fest mit einem gemeinsamen Stangenglied (148) verbunden sind, an das eine Schlagvorrichtung (151) zum Ablösen der Filterkuchen angeschlossen ist.

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