DE2418189C3 - Filtervorrichtung zur absatzweisen Filtration von Flüssigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung zur absatzweisen Filtration von Flüssigkeiten, in denen Mikroorganismen, Makromoleküle und/oder feinteilige Feststoffe enthalten sind, und zur Sammlung des Filterkuchens, mit einem aufrechtstehenden Siebkorb in einem druckdicht geschlossenen Gehäuse mit Zu- und Ableitungen, wobei das Gehäuse zur Entnahme des Filterkuchens geöffnet werden kann.

Es ist eine Apparatur Typ S 100 zur Filterung von Trüben usw. der Firma E. Dinglinger KG, Bremen, bekannt, die einen oben geöffneten, senkrecht in einem Gehäuse stehenden Siebkorb verwendet. Die Trübe wird oben in den Siebkorb eingeführt, das Filtrat wird abgesaugt und die Filterrückstände verbleiben als Schlamm im Siebkorb zurück. Der Nachteil dieser Apparatur besteht darin, daß die Filterrückstände bei schwierig filtrierbaren Medien wie Algen und anderen Mikroorganismen als Schlamm und nicht als fester Kuchen vorliegen (die Oberfläche ist dann außerdem paraboloidisch ausgebildet). Die Entnahme der Filtratrückstände erfordert generell eine umständliche Herausnahme des Siebkorbes aus dem Gehäuse, dem sich eine umständliche Reinigung des Siebkorbes anschließt.

Weiterhin ist ein Verfahren und eine Vorrichtung (OS-PS 22 56 980) zum Filtrieren und zur Weiterbehandlung des Filterkuchens bekannt, wobei ein unterer abklappbarer Gehäusedeckel inklusive Filterteil den Verfahrensraum abschließt. Das obere Ende des Verfahrensraumes wird durch einen Preßluftstempel begrenzt, der ebenfalls ein Siebelement trägt und zum

Anpressen des Filterkuchens in Richtung des unteren Gehäusedeckels bewegt wird, wobei ein Teil des Verfahrensraumes freigelegt wird.

Der Anmeldung liegt dahingegen die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, wonach das gesamte Volumen des Siebkorbes zur Sammlung der abgeschiedenen Teilchen genutzt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß ein Preßkolben in dem Siebkorb in dessen Längsrichtung gegen die Preßkraft durch den Zulaufdruck der filternden Flüssigkeit bewegt wird.

Eine Weiterführung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein unterer abklappbarer Gehäusedeckel den Siebkorb nach unten hin abschließt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung kann vorsehen, daß sich in dem als Scheibe ausgebildeten Preßkolben eine Durchtrittsöffnung mit einem Ventil befindet, welches das Führungselement abschließt, wenn der Gegendruck der Flüssigkeiten und der Filtratstoffe im Siebkorb unter der Scheibe gleich oder höher als der Druck der Preßvorrichtung ist.

Weiterführungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehen vor, daß die Scheibe gegenüber dem Siebkorb gelagert ist, daß der Siebkorb auf einen umlaufenden Wulst des Gehäuses aufgesetzt ist, und daß um die untere öffnung des Siebkorbes ein Ring angeordnet ist, der auf einer Dichtung aufsetzbar ist, die einen Filtratraum im Gehäuse vom Innenraum des Siebkorbes zwischen Scheibe und Deckel des Gehäuses trennt. Dabei kann der Siebkorb mittels Distanzstücken gegenüber dem Gehäuse gehaltert sein.

Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorsehen, daß an einem oberen Deckel des Gehäuses ein Kontaktgeber angeordnet ist, der von einem an der Scheibe befestigten Kontaktstift betätigbar ist und der die Zufuhr von Flüssigkeit bei einer vorgebbaren Höhe des Kuchens stoppt.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der untere Deckel des Gehäuses nach außen hin aufklappbar ist und dabei die untere öffnung des Siebkorbes freigibt. Weiterhin weist die Scheibe Außenabmessungen auf, die in etwa den Innenabmessungen des Siebkorbes entsprechen und die Lager für die Scheibe sind Führungselemente wie Rollen oder Stifte, die in in der Seitenwandung des Siebkorbes eingefügten Führungsnuten laufen. Außerdem kann an der unteren, dem Ring des Siebkorbes zugewandten Umrandung der Scheibe eine Schürze zum Abdichten der Scheibe befestigt und zusätzlich ein umlaufender Schaber angeordnet sein.

Eine Weiterführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Preßvorrichtung aus der Scheibe selbst und aus am oberen Deckel des Gehäuses befestigten und auf die Scheibe einwirkenden, als Preßelemente dienenden Federn, Teleskopen oder Hydraulikstempeln besteht.

Eine mögliche Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann auch dadurch gekennzeichnet sein, daß im Siebkorb ein Mittelsieb befestigbar ist, daß die Scheibe eine Zusatzöffnung aufweist, durch die das Mittelsieb hindurchreicht, und daß um die Zusatzöffung der Scheibe ebenfalls eine Schürze und ein Schaber für das Mittelsieb angeordnet sind.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels mittels der Figur näher erläutert.

Die Figur zeigt im Schnitt ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung. In einem Gehäuse 1 mit zylinderförmi-

gen Abmessungen und einem oberen fest verschraubbaren Deckel 2 sowie einem unteren Deckel 3, der zu öffnen ist, befindet sich ein Siebkorb 4. Dieser Siebkorb besteht aus einem festen, zylinderförmigen Mantelteil 5,

in dem öffnungen zum Durchtritt von Filtrat angeordnet sind. Einige der öffnungen 6 sind dargestellt. Die Innenfläche des Siebkorbmantels 5 ist mit Filtermaterial 7 bedeckt, welches aus Stahl oder aus Textilien erstellt ist und eine vorgebbare Porengröße hat. Der Siebkorb

ίο 5,6,7 ist über Distanzblöcke oder Ringe 50, welche auch über den Außenumfang des Mantels 5 verteilt sein können, gegenüber der Gehäuseinnenwandung 8 gehaltert. Außerdem ist die untere Stirnseite 9 des Siebkorbmantels 5 zu einem Wulst 10 ausgebildet, welcher auf einem Gegenwulst 11 an der unteren Stirnfläche 12 des Gehäuses 1 aufsitzt. Der Siebkorb kann nach unten nicht herausfallen. Dahingegen ist er nach Abnehmen bzw. öffnen der Schraubverbindungen 13 für den Deckel 2 und nach Abnehmen bzw. öffnen des Deckels 2 aus der oberen öffnung herausnehmbar.

Der Wulst 10 an der unteren Stirnfläche 9 des Siebkorbmantels 5 ist teilweise keilförmig ausgebildet und weist eine Hinterdrehung 14 gegenüber dem Siebkorbmantel 5 auf. Weiterhin kann er aus Einzelstükken 15 zusammengesetzt sein, so daß Durchtrittsöffnungen 16 zum Filter 7 hin entstehen. Die untere Stirnfläche

17 des Wulstes 10 ist derart weit in die untere öffnung

18 des Siebkorbes 5, 6, 7 hineinragend ausgebildet und derart tief angeordnet, daß sie auf einer umlaufenden Dichtung 19 zur Auflage kommt. Diese umlaufende Dichtung 19, welche ein Gummiring sein kann, ist in einer Nut 20 im Deckel 3 eingesetzt und dichtet den Innenraum 21 gegenüber dem Innenraum 32 des Siebkorbes sowie gegenüber der Umgebung ab. Der untere Deckel 3 des Gehäuses 1 kann über das Scharnier 23 aufgeschwenkt werden, nachdem ein Magnetverschluß 24 oder eine andere Verriegelungsvorrichtung geöffnet worden ist.

Das zu filtrierende Produkt wird mit einer nicht näher dargestellten Druckpumpe (Membran- oder Kolbenpumpe) durch den Produkteintritt 25 mit Absperrhahn 26 und den flexiblen Druckschlauch 27 gepumpt. Der Druckschlauch 27 ist an einem Flansch 28 oberhalb des Siebkorbes 5, 6, 7 am Gehäuse 1 angeordnet. Er endet an seinem anderen Ende an einem Gegenflansch 51, der eine öffnung 29 mit einem Rückschlagventil 30 umgibt, die in einen Preßkolben 31 eingefügt ist. Die öffnung 29 sowie das Magnetventil oder Rückschlagventil 30 enden in dem Zwischenraum 32 zwischen unterem Deckel 3 und der Unterfläche 33 des Preßkolbens 31. Es ist nicht unbedingt notwendig, die Bohrung 29 zentral in dem Preßkolben 31 anzuordnen. Es kann auch vorgesehen werden, daß sich der flexible Druckschlauch 27 aufteilt in mehrere Einzelschläuche, die über den Scheibendurchmesser verteilt sind und das Produkt auf den Innenraum bzw. Zwischenraum 32 homogen oder gleichmäßig verteilen. Der Preßkolben 31 aus z. B. Stahl oder einem anderen schweren Material weist Außenabmessungen auf, die in etwa dem Innendurchmesser des Siebkorbes 5, 6, 7 entsprechen. Die Stirnseite 33 ist an ihrer Außenumrandung abgeflacht und zwar derart, daß diese abgeflachte Fläche 34 auf die Oberfläche 35 der Wulstteile 15 zur Auflage in seiner einen Endstellung kommen kann.

Die Außenfläche 34 des Preßkolbens 31 ist weiterhin mit einem umlaufenden Schaber 36 versehen, dessen Spitze an dem Filtergewebe 7 auf dem Siebkorbmantel 5 bei Bewegungen des Preßkolbens 31 in axialer

Richtung schabt und evtl. auf dem Filtergewebe 7 sich befindliches Material abschabt Weiterhin ist am Außenumfang 38 des Preßkolbens eine Schürze aus flexiblem Material 39 angeordnet, welche entlang dem Siebkorb 5, 6, 7 schleift und den Zwischenraum 32 s zwischen Preßkolben 31 und Deckel 3 sowie den Raum 40 voneinander trennt Außerdem sind an der Außenumrandung 38 des Preßkolbens 31, gleichmäßig verteilt oder diametral gegenüberliegend, Lager 41 für den Preßkolben vorgesehen, die in Nuten 42 im Siebkorbmantel 5 geführt sind. Diese Lager 41 dienen dazu, daß der Preßkolben 31 bei Bewegungen auf und abwärts nicht verkantet

Das zu filtrierende Produkt welches über den Schlauch 27 in den Raum 32 des Siebkorbes 5, 6, 7 eingepumpt wird, setzt sich am unteren Deckel 3 ab. Der Dichtring 19 verhindert ein Herausquellen des Produktes. Das Filtrat tritt durch die Offnungen 6 im Siebkorbmantel 5 hindurch in den Außenraum 21 und fließt über den Filtrataustritt 43 ab (es kann auch abgesaugt werden). Der Preßkolben 31 wird durch sein Eigengewicht und/oder durch zusätzliche Federelemente bzw. Preßelemente wie die Federn 44 oder Teleskope oder Hydraulikstempel mit einem bestimmten Druck gegen das zu filtrierende Produkt gepreßt. Die Kraft der Federelemente 44 ist auf den Preßkolben 31 gleichmäßig verteilt eingestellt Als Gegenlager dient die Unterseite 45 des Deckels 2. Die Kraft der Federelemente 44 und das Gewicht des Preßkolbens 31 ergeben zusammen einen genau definierten Druck. Dieser Druck ist in jeder Stellung des Preßkolbens 31 gegenüber dem Siebkorb 5,6,7 gleich.

Das Filtrat fließt durch das Gewebe 7 in die Außenkammer 21 bzw. Filtratkammer ab. Während der Filtration sammelt sich Kuchen im Siebkorbinnenraum 32 an. Der Kuchen ist der Einfachheit halber nicht dargestellt. Bei dieser Sammlung steigt der Druck, den die nicht näher dargestellte Pumpe am Produkteinlaß 25 aufwenden muß, damit das zu filtrierende Produkt den Kuchen durchdringen kann. Wird schließlich der aufgewendete Pumpendruck größer (bis zu 15 Atm), als er durch die Federelemente 44 und das Scheibengewicht vorgegeben wird, so steigt der Preßkolben 31 ein kleines Stückchen nach oben. Das Rückschlagventil 30 verhindert ein Zurückschlagen des Produktes zur Pumpe. Bei dieser Aufwärtsbewegung wird wiederum ein Stück mehr Filtergewebe 7 freigegeben. An diesen Stellen kann das Filtrat wiederum leicht in die Filtratkammer 21 abströmen. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis ein Kontaktstift 46 (oder ein entsprechendes anderes Signalelement), der an der Oberfläche 47 des Preßkolbens 31 angeordnet ist, einen Kontaktgeber 48 am Deckel 2 betätigt. Dieser Kontaktgeber 48 stellt dann über eine nicht näher dargestellte Signalleitung die Pumpe ab und schließt das Ventil 26.

Ist der Siebkorb 5,6,7 bis zu einer gewünschten Höhe mit Filtratstoffen gefüllt, so kann der erzeugte Kuchen aus Filtratstoffen oder Filtratrückständen aus dem Siebkorb bzw. dem Gehäuse 1 in einfacher Weise herausgenommen werden. Dazu wird der Magnetverschluß 24 geöffnet und der Deckel 3 nach unten geschwenkt. Der Kuchen fällt durch die untere öffnung heraus. Zusätzlich drückt der Preßkolben 31 mit seinem Schaber 36 den Kuchen nach unten und entfernt aus dem Siebkorb 5,6,7 auch die letzten größeren Reste des Kuchens.

Zur endgültigen Reinigung des Siebkorbes bzw. dessen Filtergewebes 7 können durch in der Gehäusewandung des Gehäuses 1 angeordnete öffnungen 49 Spülmittel in den Filtratraum 21 eingesprüht werden, die die Löcher 6 und die Poren des Filtergewebes 7 freispritzen. Diese letzte Spülung kann bei geschlossenem Zustand von Gehäuse 3 oder auch bei geöffnetem Zustand vorgenommen werden. Die Spülanlage kann auch am Deckel 2 oder auf dem Außenumfang des Gehäusemantels verteilt angeordnet werden.

Wird als Siebkorb 5,6,7 aus bestimmten Gründen ein Siebkorb mit Mittelsieb benötigt (diese Ausführungsform ist in keiner Figur dargestellt), so muß der Preßkolben 31 derart ausgebildet sein, daß er eine zusätzliche öffnung aufweist, durch die dieses Mittelsieb hindurchreichen kann. Die Abdichtung dieses Mittelsiebes gegenüber dem Preßkolben 31 erfolgt dann wiederum durch einen zusätzlichen Schaber und eine zusätzliche Schürze. Die Zuführung des Druckschlauches 27 wird dann auf den Preßkolben verteilt werden. Außerdem muß das Mittelsieb gegenüber dem Außensieb gehaltert werden, was durch Verstrebungen am oberen Teil des Siebkorbes bzw. Mantels 5 erfolgen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Filtervorrichtung zur absatzweisen Filtration von Flüssigkeiten, in denen Mikroorganismen, Makromoleküle und/oder feinteilige Feststoffe enthalten sind, und zur Sammlung des Filterkuchens, mit einem aufrechtstehenden Siebkorb in einem druckdicht geschlossenen Gehäuse mit Zu- und Ableitungen, wobei das Gehäuse zur Entnahme des Filterkuchens geöffnet werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß ein Preßkolben (31) in dem Siebkorb (5,6,7) in dessen Längsrichtung gegen die Preßkraft durch den Zulaufdruck der filternden Flüssigkeit bewegt wird.

2. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein unterer abklappbarer Gehäusedeckel (3) den Siebkorb (5,6, 7) nach unten hin abschließt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem als Scheibe ausgebildeten Preßkolben (31) eine Durchtrittsöffnung (29) mit einem Ventil (30) vorgesehen ist, welches ein Führungselement (27) abschließt, wenn der Gegendruck der Flüssigkeiten und der Filtratstoffe im Siebkorb (5, 6, 7) unter der Scheibe (31) gleich oder höher als der Druck der Preßvorrichtung (31,44) ist.

4. Filtervorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßkolben (31) gegenüber dem Siebkorb (5, 6, 7) gelagert ist.

5. Filtervorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Siebkorb (5,6, 7) auf einem umlaufenden Wulst (11) des Gehäuses (1) aufgesetzt ist, und daß um die untere öffnung (18) des Siebkorbes (5,6,7) ein Ring (10, 14, 35) angeordnet ist, der auf einer Dichtung (19) aufsetzbar ist, die einen Filtratraum (21) im Gehäuse (1) vom Innenraum (32) des Siebkorbes (5, 6, 7) zwischen Preßkolben (31) und Deckel (3) des Gehäuses trennt.

6. Filtervorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Siebkorb (5, 6, 7) mittels Distanzstücken (50) gegenüber dem Gehäuse (1) gehaltert ist.

7. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß an einem oberen Deckel (2) des Gehäuses (1) ein Kontaktgeber (48) angeordnet ist, der von einem an dem Preßkolben (31) befestigten, verstellbaren Kontaktstift (46) bei einer vorgebbaren Höhe des Kuchens stoppt.

8. Filtervorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Deckel (3) des Gehäuses (1) nach außen hin aufklappbar ist und dabei die untere öffnung (18) des Siebkorbes (5,6,7) freigibt.

9. Filtervorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßkolben (31) Außenabmessungen aufweist, die in etwa den Innenabmessungen des Siebkorbes (5,6,7) entsprechen, und daß die Lager (41) für den Preßkolben (31) Führungselemente wie Rollen oder Stifte sind, die in in der Seitenwandung (5) des Siebkorbes (5,6, 7) eingefügten Führungsnuten (42) laufen.

10. Filtervorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß an der

unteren, dem Ring (10,15,35) des Siebkorbes (5,6,7) zugewandten Umrandung (34) des Preßkolbens (31) eine Schürze (39) zum Abdichten des Preßkolbens (31) befestigt ist.

11. Filtervorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich an der unteren Umrandung (34) des Preßkolbens (31) ein umlaufender Schaber (36,37) angeordnet ist.

12. Filtervorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßvorrichtung (31, 44) aus dem Preßkolben (31) selbst und aus am oberen Deckel (2) des Gehäuses (1) befestigten und auf den Preßkolben (31) einwirkenden als Preßelement (44) dienenden Federn, Teleskopen oder Hydraulikstempeln besteht.

13. Filtervorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß im Siebkorb (5, 6, 7) ein Mittelsieb befestigbar ist, daß der Preßkolben (31) eine Zusatzöffnung aufweist, durch die das Mittelsieb hindurchreicht, und daß um die Zusatzöffnung des Preßkolbens (31) ebenfalls eine Schürze und ein Schaber für das Mittelsieb angeordnet sind.

¹4. Filtervorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Deckel (3) des Gehäuses (1) mittels eines Magnetverschlusses (24) verschließbar ist.

15. Filtervorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Siebkorb (5, 6, 7) durch am Gehäuse (1) oder am Deckel (2) befestigte Rückspülelemente (49) reinigbar ist.