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Dokumentenidentifikation DE4205755A1 10.09.1992
Titel Drehfilter
Anmelder Andritz-Patentverwaltungs-Ges.m.b.H., Graz, AT
Erfinder Syrowatka, Rupert, Graz, AT
Vertreter Splanemann, R., Dipl.-Ing.; Reitzner, B., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Baronetzky, K., Dipl.-Ing.(Univ.), Pat.-Anwälte, 8000 München
DE-Anmeldedatum 25.02.1992
DE-Aktenzeichen 4205755
Offenlegungstag 10.09.1992
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.09.1992
IPC-Hauptklasse B01D 33/11
Zusammenfassung Vorgeschlagen wird ein Drehfilter, insbesondere Scheiben- bzw. Trommelfilter zur Entwässerung von Suspensionen, bei welchem auf einer angetriebenen Filterwelle mehrere jeweils eine Anzahl von Filterzellen bzw. Filtersegmenten umfassende Filterscheiben angeordnet sind, die über Filtratrohre zur Abführung des Filtrats bzw. Filtrat-Gasgemisches und zur Zuführung eines Druckluftrückstoßes mittels außen am Umfang der Filterwelle angeordneten Filtratrohren miteinander verbunden sind, mit dem Kennzeichen, daß zur gleichmäßigen Druckaufteilung des Druckluftrückstoßes (Pfeil D, Fig. 6) auf die einzelnen Filterscheiben (3) bzw. Filterzellen (8) in den Filtratrohren (4) querschnittsverengende Einbauten (12, 12', 15) vorgesehen sind bzw. die Filtratrohre (4) selbst in an sich bekannter Weise einen sich verjüngenden Querschnitt aufweisen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein Drehfilter, insbesondere Scheiben- bzw. Trommelfilter zur Entwässerung von Suspensionen, bei welchem auf einer angetriebenen Filterwelle mehrere jeweils eine Anzahl von Filterzellen bzw. Filtersegmenten umfassende Filterscheiben angeordnet sind, die über Filtratrohre zur Abführung des Filtrats bzw. Filtrat-Gasgemisches und zur Zuführung eines Druckluftrückstoßes mittels außen am Umfang der Filterwelle angeordneten Filtratrohren miteinander verbunden sind.

Wie bekannt, wird bei Drehfiltern, insbesondere Scheiben- bzw. Trommelfiltrationsanlagen, im kontinuierlichen Betrieb das bei der Kuchenbildungs- und Entfeuchtungsphase entstehende Filtrat bzw. Filtrat-Gasgemisch in den am Umfang der Filterwelle angeordneten Filtratrohren über den Steuerkopf in den Abscheidebehälter geleitet. Bei Mehrscheibenfiltern bzw. Trommelfiltern mit mehreren Zonen müssen nun die in den vom Steuerkopf weiter weg befindlichen Filterzellen anfallenden Filtratmengen bis nach der Steuerscheibe einen längeren Weg zurücklegen. Am Ende des Trockenblasens wird die Strömung des Filtrat-Gasgemisches durch die Steuerscheibe unterbrochen und ein Druckluftrückstoß zum Filterkuchenabwurf in Gegenrichtung zur Filtratströmung in die Filterzellen geschickt. Die dabei noch in den Filtratrohren befindliche Restmenge an Filtrat wird durch diesen Druckluftrückstoß in die am Ende des Filtratrohres angeordnete Zelle geschleudert und verursacht die sogenannte Rückbefeuchtung des bereits im Abwurf befindlichen entfeuchteten Filterkuchens. Dies tritt vor allem bei höheren Filterdrehzahlen auf. Des weiteren ist bei mehreren Ausblasstellen eine vollkommen gleichmäßige Verteilung der Druckwelle physikalisch nicht möglich, welche einen schlechteren Kuchenabwurf bei der ersten Scheibe nach dem Steuerkopf zur Folge hat. Dadurch erfolgt nur eine teilweise Kuchenabnahme und somit für einen weiteren Filtrationszyklus des Filterelements (Filterzelle) eine ungünstigere Ausgangsposition. Außerdem ergibt sich dadurch eine geringere Filterdurchsatzleistung.

Ziel der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu beheben. Dies wird bei dem eingangs näher beschriebenen Drehfilter, insbesondere Scheiben- bzw. Trommelfilter, erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zur gleichmäßigen Druckaufteilung des Druckluftrückstoßes auf die einzelnen Filterscheiben bzw. Filterzellen in den Filtratrohren querschnittsverengende Einbauten vorgesehen sind bzw. die Filtratrohre selbst in an sich bekannter Weise einen sich verjüngenden Querschnitt aufweisen. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die querschnittsverengenden Einbauten in den Filtratrohren Keile sind, deren Form dem gewünschten Druckverlauf in den Filtratrohren angepaßt ist und die vorzugsweise auswechselbar sind. Zweckmäßigerweise ist auch die Form des sich verjüngernden Querschnitts der Filtratrohre dem gewünschten Druckverlauf in den Filtratrohren angepaßt. Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung können die Keile an ihrer dem Druckluftrückstoß zugewandten Seite mit einer gerundeten Oberfläche versehen sein. Im Falle sich verjüngernder Filtratrohre kann auch deren Querschnittsform zumindest teilweise gerundet sein. Die Keile können weiters einen dreieckförmigen Querschnitt aufweisen.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß in den Filtratrohren außer den heilen weitere Querschnittsverenger in Form von Schikanen vorgesehen sind. Von Vorteil ist es auch, wenn die Anschlußöffnungen der Filterzellen am Filtratrohr mit Einströmkrümmern oder Einströmblechen versehen sind.

Es werden somit, um zunächst eine raschere Ableitung des Filtrat-Gasgemisches in der Entfeuchtungsphase zu erreichen, in den Filtratrohren Keile eingebaut bzw. Filtratrohre verwendet, die selbst einen sich verjüngenden Querschnitt aufweisen und zwar so, daß die Ausströmrichtung geneigt und gegebenenfalls die filtratführende Oberfläche der Keile bzw. der sich verjüngernden Filtratrohre ausgerundet ist. Weiters sind in bestimmten Abständen am Keil einseitig, entgegen der Fließrichtung des Druckluftrückstoßes schräggestellte Schikanen angeordnet, die einerseits die Aufgabe haben, während des Druckluftrückstoßes das im Filtratrohr verbliebene Filtrat am Rückfließen zu hindern und damit die Rückbefeuchtung zu reduzieren, anderseits aber die Ableitung des anfallenden Filtrats in der Kuchenbildungsphase nicht zu behindern. Die durch den Keil erzwungene zunehmende Volumsverkleinerung in Richtung des Filtratrohrendes bewirkt einen effizienteren Ablauf der Gaskinetik, d. h. der Druckaufbau im System erfolgt rascher, die dadurch entstehende größere Energie kann in Form einer stärkeren Rückprallwelle für einen gleichmäßigeren, wirksameren Kuchenabwurf an der benachteiligten ersten Scheibe nach dem Steuerkopf genutzt werden.

Ein zusätzlicher Vorteil bei Verwendung dieser Keile liegt in der höheren Standzeit der eigentlichen Filtratrohre, die normalerweise durch das Aufprallen der beschleunigten, feststoffbeladenen, abrasiven Filtratströmung von den Zellen auf die Grundfläche des Filtratrohres frühzeitig verschleißen. Die Wahl eines gegen Abrasion bewährten Keilmaterials (Gummi, Kunststoff, Keramik, beschichtetes Leichtmetall) verhindert somit vorzeitigen Verschleiß der Stahlrohre. Der Keil als sogenannter Verschleißteil ist austauschbar ausgeführt.

Auch bei der alternativen Verwendung von Filtratrohren, die selbst einen sich verjüngernden Querschnitt aufweisen, kann ein Belag zum Schutz gegen Abrasion auf der Innenseite der Filtratrohre aufgebracht werden.

Die Erfindung wird nun an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. In diesen zeigt

Fig. 1 eine Querschnitts-Gesamtansicht eines Drehfilters, insbesondere Scheibenfilters,

Fig. 2 einen Läägsschnitt durch eine erste Ausführungsform einer Filterwelle für ein solches Scheibenfilter,

Fig. 3 den Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 den vergrößerten Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 2,

Fig. 5 den vergrößerten Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 2,

Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer Filterwelle für ein solches Scheibenfilter,

Fig. 7 den Schnitt längs der Linie VII-VII in Fig. 6,

Fig. 8 den vergrößerten Schnitt längs der Linie VIII-VIII in Fig. 6,

Fig. 9 den vergrößerten Schnitt längs der Linie IX-IX in Fig. 6,

Fig. 10 einen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform einer Filterwelle für ein solches Scheibenfilter,

Fig. 11 den Schnitt längs der Linie XI-XI in Fig. 10,

Fig. 12 das Detail aus dem Kreis XII in Fig. 10 in vergrößertem Maßstab,

Fig. 13 den Schnitt längs der Linie XIII-XIII in Fig. 12,

Fig. 14 die Ansicht gemäß dem Pfeil XIV in Fig. 10,

Fig. 15 den Schnitt längs der Linie XV-XV in Fig. 10,

Fig. 16 eine Schrägriß-Darstellung der Schikane gemäß den Fig. 10, 14 und 15,

Fig. 17 die zugehörige Grundriß-Darstellung etwa entsprechend Fig. 15,

Fig. 18 einen Längsschnitt durch eine alternative Ausführungsform einer Filterwelle für ein solches Scheibenfilter,

Fig. 19 den Schnitt längs der Linie XIX-XIX in Fig. 18,

Fig. 20 den vergrößerten Schnitt längs der Linie XX-XX in Fig. 18 und

Fig. 21 den vergrößerten Schnitt längs der Linie XXI-XXI in Fig. 18.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Drehfilter, insbesondere Scheibenfilter. Es handelt sich dabei um ein Filter mit mehreren Filterscheiben 3, die auf einer Filterwelle 5 befestigt sind. Mit 1 ist hierbei der Filterantrieb (Motor) bezeichnet. Die sogenannten Steuerköpfe, durch die das Filtrat abgeleitet bzw. die Druckluft für den Filterkuchenabwurf eingeblasen wird, sind mit 2 bezeichnet. Eine Filterscheibe 3 besteht aus mehreren Filterzellen bzw. Fitersegmenten 8 (vgl. Fig. 3). Diese sind einerseits mit den an der Außenseite der Filterwelle 5 befestigten Filtratrohren 4, anderseits mit der Filterwelle 5 verbunden. Die Filterwelle 5 ist an ihren Endbereichen drehbar gelagert, wobei die bzw. eine zusätzliche Lagerung wie in den Fig. 2, 6 und 10 dargestellt auch innerhalb des Steuerkopfes 2 angebracht sein kann und hier mit 6 bezeichnet ist. Die Filterzellen 8 werden während eines Filtrationszyklusses innerhalb eines Filtertroges 7 (Fig. 1) hindurchgedreht.

Fig. 2 zeigt nun eine erste erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Filterwelle eines Scheibenfilters gemäß Fig. 1. Es sind hierin alle für die Filtrat- bzw. Luftführung wesentlichen Teile des Filters dargestellt. Die Filterwelle 5 ist hier innerhalb des Steuerkopfes 2, der stationär ist, mittels der Lagerung 6 drehbar gelagert. Mit dem feststehenden Steuerkopf 2 ist die sogenannte Steuerscheibe 9 fix verbunden. Die Dichtscheibe 10 ist wiederum mit der drehbaren Filterwelle 5 und den Filtratrohren 4 fix verbunden. Steuerscheibe 9 und Dichtscheibe 10 gleiten nun während des Betriebes an der Dicht- und Gleitfläche 11 aneinander vorbei. In Fig. 2 sind ebenfalls die Filterscheiben 3 dargestellt. Das Filtrat, das aus der Feststoffsuspension abgetrennt wird, tritt hiebei an der Oberfläche der Filterzellen bzw. Filtersegmente 8 der Filterscheiben 3 in deren Hohlraum und wird über den Anschluß und das Filtratrohr 4 durch die Dichtscheibe 10, Steuerscheibe 9 in den Steuerkopf 2 abgeleitet. Anschließend wird es in einen Abscheidebehälter, der nicht dargestellt ist, geführt. Für den Abwurf des sich auf der Filterzelle 8 bildenden Filterkuchens wird nach Filtratabfuhr in die entgegengesetzte Richtung Druckluft vom Steuerkopf 2 in die Filtratrohre 4 eingeblasen.

Innerhalb des Filtratrohres 4 sind nun Filtratrohrkeile 12 angeordnet. Durch diese Keile 12 wird der Querschnitt des Filtratrohres 4 verengt und entsprechend den abfließenden Filtratmengen bzw. den zuströmenden Luftmengen angepaßt. Dadurch werden Ungleichmäßigkeiten in der Filtratabführung bzw. im Filterkuchenabwurf durch den sogenannten Druckluftrückstoß zwischen der ersten und der letzten auf dem Filtratrohr 4 sitzenden Filterscheibe 3 minimiert.

Fig. 3 stellt den Schnitt III-III aus Fig. 2 dar. Es ist hier speziell die Anbringung der einzelnen Filterzellen 8 über dem Umfang der Filterscheibe 3 erkennbar. Weiters ist hier die sogenannte Kuchenabwurfposition 13 dargestellt, in welcher durch den Druckluftrückstoß der Filterkuchen von der Filterzelle 8 abgeblasen wird. Die Filterscheibe 3 ist hier nur teilweise dargestellt; sie umfaßt beispielsweise 20 über ihren Umfang verteilte Filterzellen bzw. Filtersegmente 8.

Der Schnitt IV-IV aus Fig. 2 ist in größerem Maßstab in Fig. 4 dargestellt und zeigt speziell eine Ausgestaltungsform des Filtratrohres 4 mit eingelegtem Filtratrohrkeil 12. Der Filtratrohrkeil 12 hat in dieser Ausführungsform einen dreieckigen Querschnitt und nimmt - wie aus Fig. 2 ersichtlich ist - von der Dichtscheibe 10, d. h. von links in Fig. 2, bis zum Ende des Filtratrohres 4 etwa in der Mitte M des Scheibenfilters im Querschnitt zu. Das in Fig. 2 dargestellte zweiseitige Scheibenfilter ist bezüglich der Mitte M spiegelbildlich symmetrisch ausgebildet.

Die Fig. 5 zeigt in vergrößerter Darstellung den Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 2 mit dem Filtratrohr 4 und dem Filtratrohrkeil 12 mit Dreieck-Querschnitt.

In Fig. 6 ist in analoger Darstellungsweise wie in Fig. 2 eine zweite erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Filterwelle eines Scheibenfilters gemäß Fig. 1 gezeigt. Gleiche Bauteile sind mit denselben Bezugsziffern wie bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 2-5 bezeichnet; gegenüber der zuletzt genannten Ausführungsform unterscheidet sich die Ausgestaltung gemäß den Fig. 6-9 durch einen etwas anders geformten Filtratrohrkeil 12&min; und die Anordnung eines Einlaufkrümmers 14 bzw. eines Rohrbogens an der Anschlußöffnung jeder Filterzelle bzw. jedes Filtersegmentes 8.

Die Einlaufkrümmer 14 sind auch in den Fig. 7, 8 und 9 ersichtlich, die Schnitte (Fig. 8 und 9 vergrößert) längs der Linien VII-VII, VIII-VIII und IX-IX in Fig. 6 darstellen.

Der Querschnitt des Filtratrohrkeils 12&min; ist aus Fig. 8 gut ersichtlich; er weist im wesentlichen einen Rechteckquerschnitt auf und liegt am Grunde des Filtratrohres 4. An seiner Oberseite weist der Filtratrohrkeil 12&min; eine konkav gerundete Oberfläche 17 auf. Diese Oberfläche könnte auch eben ausgebildet sein. Der Querschnitt des Filtratrohrkeils 12&min; nimmt - wie aus Fig. 6 ersichtlich ist - analog zur Ausführungsform gemäß Fig. 2 von der Dichtscheibe 10, d. h. von links in Fig. 6, bis zum Ende des Filtratrohres 4 etwa in der Mitte M des Scheibenfilters zu.

Mit dem Pfeil D ist in Fig. 6 die Richtung des Druckluftrückstoßes zum Filterkuchenabwurf angedeutet; die Filtratströmung verläuft dazu in Gegenrichtung.

In Fig. 10 ist in analoger Darstellungsweise wie in Fig. 2 eine dritte erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Filterwelle eines Scheibenfilters gemäß Fig. 1 gezeigt. Gleiche Bauteile sind wieder mit denselben Bezugsziffern wie bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 2-5 bezeichnet;, gegenüber der zuletzt genannten Ausführungsform unterscheidet sich die Ausgestaltung gemäß den Fig. 10-15 durch einen etwas anders geformten Filtratrohrkeil 12&min;, der im wesentlichen die gleiche Form wie jene gemäß den Fig. 6-9 aufweist, und weiters durch die Anordnung eines Einströmblechs 14&min; (ähnlich dem Einströmkrümmer bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 6-9) an den letzten Filterzellen bzw. Filtersegmenten 8 vor der Mitte M des Dreh- bzw. Scheibenfilters und schließlich durch den zusätzlichen Einbau von Schikanen 15 im Filtratrohr 4, die zur zusätzlichen Beeinflussung der Strömungsverhältnisse dienen. Diese Schikanen 15 weisen in Abflußrichtung des Filtrates (entgegen der Pfeilrichtung XIV in Fig. 10) einen geringeren Strömungswiderstand auf als in der Gegenrichtung, d. h. der Richtung des Druckluftrückstoßes zum Filterkuchenabwurf. Die Schikane 15 engt somit den Querschnitt des Filtratrohres 4 für die Filtratführung bzw. Druckluftführung weiter ein. Die Länge und der Winkel der Schikane 15 werden entsprechend dem Filtratdurchsatz gewählt.

Die Fig. 11 zeigt den Schnitt längs der Linie XI-XI in Fig. 10 und die Fig. 12 das vergrößerte Detail aus dem Kreis XII in Fig. 10, wobei hier das Einströmblech 14&min; deutlicher zu sehen ist. Dieses Einströmblech 14&min; in Strömungsrichtung gesehen ist nochmals aus Fig. 13 ersichtlich, die den Schnitt längs der Linie XIII-XIII in Fig. 12 zeigt.

Fig. 14 stellt eine vergrößerte Ansicht längs des Pfeiles XIV in Fig. 10 dar, wobei eine Schikane 15 gezeigt und die Umrahmung bzw. das Filtratrohr 4 weggelassen ist.

Fig. 15 ist der vergrößerte Schnitt längs der Linie XV-XV in Fig. 10 und zeigt eine Schikane 15 von oben.

In Fig. 16 ist eine Schikane 15 in stark vergrößerter Schrägriß-Darstellung wiedergegeben, wobei der beim Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 10-15 verwendete Filtratrohrkeil 12&min; mit gerundeter Oberfläche 17 vorgesehen ist. Fig. 17 zeigt in einer Grundriß-Darstellung, wie in den Filtratrohrkeil 12&min; ein Schlitz 16 eingefräst worden ist, in welchen die Schikane 15 dann gemäß Fig. 16 eingelegt wird.

In Fig. 18 ist nun in analoger Darstellungsweise wie in den Fig. 2, 6 und 10 eine alternative Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei welcher anstelle der querschnittsverengenden Einbauten in den Filtratrohren 4 diese Filtratrohre selbst einen sich verjüngernden Querschnitt aufweisen. Dabei entspricht die aus den Fig. 19-21 entnehmbare Querschnittsform der Filtratrohre 4 im wesentlichen jenem freien Querschnitt, der bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 6-9 vom Filtratrohr 4 samt eingebautem Filtratrohrkeil 12&min;, begrenzt wird. Gleiche Teile sind in den Fig. 18-21 mit gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 6-9 bezeichnet.


Anspruch[de]
  1. 1. Drehfilter, insbesondere Scheiben- bzw. Trommelfilter zur Entwässerung von Suspensionen, bei welchem auf einer angetriebenen Filterwelle mehrere jeweils eine Anzahl von Filterzellen bzw. Filtersegmenten umfassende Filterscheiben angeordnet sind, die über Filtratrohre zur Abführung des Filtrats bzw. Filtrat-Gasgemisches und zur Zuführung eines Druckluftrückstoßes mittels außen am Umfang der Filterwelle angeordneten Filtratrohren miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur gleichmäßigen Druckaufteilung des Druckluftrückstoßes (Pfeil D, Fig. 6) auf die einzelnen Filterscheiben (3) bzw. Filterzellen (8) in den Filtratrohren (4) querschnittsverengende Einbauten (12, 12&min;, 15) vorgesehen sind bzw. die Filtratrohre (4) selbst in an sich bekannter Weise einen sich verjüngernden Querschnitt aufweisen.
  2. 2. Drehfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die querschnittsverengenden Einbauten in den Filtratrohren (4) heile (12, 12&min;) sind, deren Form dem gewünschten Druckverlauf in den Filtratrohren (4) angepaßt ist und die vorzugsweise auswechselbar sind.
  3. 3. Drehfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form des sich verjüngernden Querschnitts der Filtratrohre (4) dem gewünschten Druckverlauf in den Filtratrohren (4) angepaßt ist.
  4. 4. Drehfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Keile (12&min;) an ihrer dem Druckluftrückstoß zugewandten Seite mit einer gerundeten Oberfläche (17) versehen sind.
  5. 5. Drehfilter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsform der sich verjüngernden Filtratrohre zumindest teilweise gerundet ist.
  6. 6. Drehfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Keile (12) einen dreieckförmigen Querschnitt aufweisen (Fig. 2-5).
  7. 7. Drehfilter nach einem der Ansprüche 2, 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den Filtratrohren (4) außer den Keilen (12, 12&min;) weitere Querschnittsverenger in Form von Schikanen (15) vorgesehen sind (Fig. 10-17).
  8. 8. Drehfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußöffnungen der Filterzellen (8) am Filtratrohr (4) mit Einströmkrümmern (14) oder Einströmblechen (14&min;) versehen sind.






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