DE3882326T2 - Schlammfilter. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Filter, genauer gesagt ein Filter für das Filtern einer Aufschlämmung, um so aus dieser übergroße Verunreinigungen auszutragen und diese Verunreinigungen aus dem Filter kontinuierlich auszutragen.
• In vielen industriellen Prozessen ist das Pumpen oder der Transfer von Flüssigkeiten involviert, für die ein gewünschter Grad der Filterung erforderlich ist. Beispielsweise werden in der Papierindustrie verschiedene Viskose-Papiermühlenbeschichtungen in deren Betrieb eingesetzt und solche Beschichtungsprozesse involvieren die Rezirkulation von Beschichtungsflüssigkeit. Aus vielen Gründen ist es erwünscht, ein solches Fluid zu filtern, um die agglomarierten übergroßen Feststoffe und Verunreinigungen, die darin enthalten sind, auszutragen. Im allgemeinen existiert eine Vielzahl von Filtermechanismen auf dem Markt, um eine solche Filterung zu ermöglichen. Diese umfassen jene gemäß U.S. Patentschriften Nr. 2,606,663; 2,627,349; 2,908,390; 3,051,233; 4,217,220; 4,329,230; 4,337,158; und 4,456,530 beispielsweise.
• Als Teil für den Betrieb eines Filters ist typischerweise ein Mittel erforderlich für das Entfernen des ausgefilterten Materials von dem Filtermechanismus, wie man aus den vorgenannten Patenten ersehen kann. Deshalb erfordert ein wirksames Filter auch ein wirksames Mittel für das Sammeln und Austragen des ausgefilterten Materials (übergroße Feststoffe und Verunreinigungen) aus dem Filtermedium. Kratzer, Rückspülung, usw. sind typischerweise involviert.
• Während zahlreiche Typen von Filteranordnungen auf dem Markt sind, besteht eine Notwendigkeit für ein Filter, das eine wirksame und effiziente Handhabung des ausgefilterten Materials (übergroße Feststoffe und Verunreinigungen) ermöglicht. Eine solche Handhabung sollte sicherstellen, daß das Material wirksam von dem Filter kontinuierlich abgetragen wird und sich nicht in einem Maße aufbauen kann, daß es den Betrieb des Filters behindert.
• Ein Problem, mit dem sich die vorliegende Erfindung befaßt, ist die Bereitstellung eines Filters, das für die Filterung einer Aufschlämmung auf kontinuierlicher Basis (24 Stunden/Tag) verwendbar ist.
• Ein anderes Problem, mit dem sich die Erfindung befaßt, ist das des Vorsehens für die Reinigung des Filtermediums in einem Filter in wirksamer Weise auf kontinuierlicher Basis (24 Stunden/Tag).
• Die vorliegende Erfindung schafft ein Filter für das Ausfiltern von Feststoffen aus einer Flüssigkeit, umfassend:
• ein Gehäuse für die Aufnahme einer Flüssigkeit;
• ein zylindrisches Filterelement mit einer Filteroberfläche, die in dem Gehäuse positioniert ist für das Aussieben von übergroßen Feststoffen aus einer Flüssigkeit, welche auf der Filteroberfläche abgesetzt werden;
• Schabermittel, die so montiert sind, daß sie an der Filteroberfläche angreifen für die Akkumulation von auf der Oberfläche abgesetzten Feststoffen durch die relative Drehung zwischen diesen;
• welche Schabermittel ein Schaberelement umfassen, das in Anlage an der Oberfläche unter einem spitzen Winkel relativ zur Richtung der Relativbewegung der Schabermittel bezüglich des Filterelementes vorgespannt ist; und
• Schaberabstreifmittel, angeordnet in der Bewegungsbahn der Schabermittel für die Reinigung der angesammelten Feststoffe von dem Schabermittel mindestens einmal bei jedem Weg des Schabermittels längs des Umfangs des Filterelements.
• Das Schabermittel, das relativ zu dem Filterelement rotieren kann, kann aufeinanderfolgende Schaberelemente umfassen, die axial um den Umfang des Filterelementes angeordnet sind. Vorzugsweise umfassen die Schabermittel mindestens ein Schaberelement für die Anlage im wesentlichen an der gesamten Länge der Oberfläche des Filterelementes: beispielsweise kann eine Mehrzahl von Schaberelementen vorgesehen sein, die im wesentlichen die gesamte Länge der Oberfläche des Filterelementes überstreichen.
• Das Schaberabstreifmittel kann einen Draht umfassen, der über die Länge des Filterelementes positioniert ist und in der Lage ist, bei Kontakt mit den Schaberelementen zu vibrieren. Alternativ kann das Schaberabstreifmittel einen massiven Stab umfassen, der über die Länge des Filterelementes positioniert ist.
• Das Filter kann ferner Vibrationsmittel umfassen, gekoppelt mit dem Filterelement für die Vibration desselben zum Erleichtern des Ablösens von darauf angesammelten Feststoffen.
• Mittel können vorgesehen sein für die Drehung der Schabermittel und damit der Schaberelemente mit einer Drehzahl von zwischen 0,1 und 10 upm.
• Eine Ausführungsform der hier beschriebenen Erfindung umfaßt ein Filter vom Drucktanktyp, das ein Gehäuse umfaßt, in welchem sich ein hohles, stationäres, zylindrisches Filtermedium befindet. Die Aufschlämmung wird unter Druck in den Filter gepumpt. Gefiltertes Fluid (Filtrat), das von der Innenseite zur Außenseite des Filtermediums gelangt, wird von dem Gehäuse gesammelt und über einen Seitenauslaß abgezogen. Die übergroßen Feststoffe, die sich in der Aufschlämmung befanden, werden ausgefiltert und verbleiben auf der Innenoberfläche des Filtersiebes. Auf der Innenseite des Filtersiebes ist eine Mehrzahl von Schabern angeordnet, die mittels Federn in Anlage an die Innenoberfläche des Siebes vorgespannt sind. Die Schaber rotieren unter einem spitzen Winkel längs des Innenumfangs des Siebes. Die Schaber dienen dazu, das Sieb von den zurückgehaltenen Feststoffen freizuwischen. Die Schaber bewegen die zurückgehaltenen Feststoffe rings um die Sieboberfläche, indem sie die Feststoffe in dem spitzen Winkel einfangen, der zwischen dem Schaber und dem Sieb gebildet ist. Die Schaber bewegen die Feststoffe längs der Innenoberfläche des Siebes zu dem Schaberreinigungsmechanismus. Der Schaberreinigungsmechanismus ist ein Hindernis in der Bewegungsbahn der Schaber. Es kann viele Formen annehmen, wobei sein Zweck darin besteht, den Schaber von den zurückgehaltenen Feststoffen zu reinigen. Der Schaber, der durch Federn belastet ist, läuft auf dieses Hindernis auf. Bei der Weiterbewegung des Schabers werden die Feststoffe von dem Schaber abgestreift. Der Schaber schwenkt zurück in Anlage an dem Sieb, nachdem er gereinigt worden ist.
• Zusätzlich ist ein Vibrationsmechanismus vorgesehen und mit dem Filtersieb gekoppelt für dessen Vibration zur Unterstützung der Ablösung der angesammelten Feststoffe von dem Sieb und Unterstützung des Schabermechanismus bei der Entfernung der zurückgehaltenen Feststoffe.
• Als Beispiel werden Ausführungsformen der Erfindung nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
• Figur 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Filters unter Einbeziehung der Lehren der vorliegenden Erfindung ist;
• Figur 1A eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Bodenabschnitts eines Filters unter Verwendung der Lehren der vorliegenden Erfindung ist;
• Figur 2 eine Schnittaufsicht auf das Filter ist unter Verwendung der Lehren der vorliegenden Erfindung;
• Figur 3A eine schematische Ansicht der Schaberbaugruppe ist, wenn sie über die Abstreifeinrichtung bewegt wird, unter Verwendung der Lehren der vorliegenden Erfindung; und
• Figur 3B eine Teilschnittansicht eines Ausschnitts aus dem Schaberabstreifmechanismus und Filtersieb ist unter Einbeziehung der Lehren der vorliegenden Erfindung.
• Indem nun spezifisch auf die Zeichnungen eingegangen wird, ist dort ein einstufiges Filter vom Drucktyp 10 gezeigt, das die Form eines zylindrischen Tanks hat. Das Filter 10 umfaßt ein äußeres Gehäuse 12, in dem ein zylindrisches Filtersieb 14 in einem Abstand von 5 bis 8 cm (2 bis 3 Zoll) von der Innenoberfläche 16 des Gehäuses 12 angeordnet ist. Das Filtermedium 14 umfaßt eine Innenoberfläche 18, die geringfügig gerippt, geätzt, gewebt oder gerillt sein kann und mit Öffnungen versehen ist, die horizontal, vertikal, usw. verlaufen können, was eine Abtrennung der übergroßen Feststoffe von der Flüssigkeit ermöglicht. Die Größe der Öffnungen wird von dem jeweiligen Anwendungsfall und den zu sammelnden Feststoffen abhängen. Diesbezüglich wird die Aufschlämmung in den Filter über die Einlaßöffnung 20 eingesetzt. Die zurückgehaltenen Feststoffe werden auf der Innenoberfläche des Filtersiebes 14 durch dessen Filterwirkung festgehalten, während die Flüssigkeit das Filtersieb 14 durchdringt und über Auslaßöffnung 22 ausgetragen wird. Bestimmte Anteile von Feststoffen, die akkumuliert werden, werden zum Boden des Filtersiebes 14 durch Schwerkraftwirkung gelangen, wo sie gesammelt würden mittels eines umlaufenden Wischelementes 24. Diesbezüglich ist das Wischelement 24 mit der Welle 26 gekoppelt. Die Welle 26 ist axial innerhalb des Filtersiebes 14 positioniert und an einem Ende mit einem Antriebsmotor 28 gekoppelt, der außerhalb des Gehäuses 12 positioniert ist. Eine geeignete Dichtungsanordnung 30 ist zwischen der Welle 26, Motor 28 und Gehäuse 12 vorgesehen. Der Antriebsmotor 28 kann ein Direktantrieb sein, wie dargestellt, oder versetzt über eine Zugmittelgetriebeanordnung, um so leichteren Zugang zu ermöglichen, sollte die Abdichtanordnung 30 repariert oder ersetzt werden müssen. Eine Drehung der Welle 26 bewirkt, daß das Wischelement 24 rotiert und die zum Boden des Filtersiebes 14 gefallenen Feststoffe sammelt, welche durch einen Spülungsaustrag 23 abgeführt werden.
• Eine alternative Wischanordnung ist in Figur 1A dargestellt, wo das Filtermedium 14a (gleiche Teile sind in ähnlicher Weise beziffert mit dem Suffix a) um eine bestimmte Distanz D vom Boden 15 des Gehäuses 12a entfernt versetzt ist, um so einen separaten Raum für die Akkumulation von Feststoffen zu schaffen. Die Austragöffnung 22a ist für die gefilterte Flüssigkeit vorgesehen, hat jedoch Nierenform, und der Spülungsaustrag 23a für die Feststoffe ist mit einem nierenförmigen Reservoir 25 versehen für die Aufnahme des Austrags.
• Um das Abtrennen der angesammelten Feststoffe von der Seite des Filtersiebes 14 zu unterstützen, ist eine Vibrationsbaugruppe vorgesehen, die von irgendeiner für diesen Zweck brauchbaren Bauart sein kann wie jene, die von der Firma Vibco, Inc., P.O. Box 8, Stilson Road, Wyoming, Rhode Island 20898, hergestellt wird. Die Vibrationsbaugruppe 32 (Fig. 1) dient zur Vibration des Filtersiebes 14, was bewirkt, daß die angesammelten Feststoffe sich zum Boden hin bewegen. Es verhindert auch, daß die Feststoffe das Sieb zusetzen, so daß damit die Schaberabtragwirkung unterstützt wird.
• Zusätzlich und von größter Wichtigkeit sorgt die vorliegende Erfindung, daß die Schaber- oder Kratzerbaugruppen 34 innerhalb des Filtersiebes 14 positioniert werden. Wie in Figur 2 gezeigt, sind drei Schaber 36 schwenkbeweglich in gleichem Abstand um einen Schabersupport 38 herum montiert. Der Schabersupport ist bei 40 mit der Welle 26 verschraubt, so daß die Drehung der Welle 26 dementsprechend den Support 38 und dieser seinerseits die Schaber 36 umlaufen läßt.
• Das Gelenk 42 ermöglicht die Verschwenkung der Schaber 36. Die Schaber sind federvorgespannt über Zug- oder Torsionsfedern 44 in Anlage an die Innenoberfläche 18. Die Schaber 36 selbst können einen Schaberhalter umfassen (siehe Figur 3A), in welchem ein Schabkantenelement 48 festgelegt ist, das vorzugsweise aus Gummi, Metall oder einem anderen Material besteht, geeignet für diesen Zweck, um so das Austauschen des Schabkantenelements 48 von Zeit zu Zeit zu ermöglichen, sollte es verschlissen sein.
• Die Schaber 36 sind etwa rechteckig geformt und erstrecken sich axial längs des Filtersiebes 14 über im wesentlichen die gesamte Länge der zylindrischen Seitenwandung. Eine Mehrzahl von Schabersupports 38 könnte insoweit längs der Welle 26 positioniert sein, um aufeinanderfolgende Gruppen von Schabern 36 vorzusehen. Diese Gruppen von Schabern rotieren (beispielsweise mit 0,1 bis 10 upm, wobei die langsame Drehzahl das Absetzen der Feststoffe am Boden unterstützt) um den Umfang des Filtersiebes 14 und kratzen gemeinsam in einer kontinuierlichen Linie im wesentlichen vom oberen zum unteren Ende das Filtersieb 14 im wesentlichen auf seiner gesamten Innenoberfläche ab. Die entsprechenden Schaber folgen einem einzigen Pfad und werden in gewisser Weise auf der Sieboberfläche unter einem spitzen Winkel gegen diese geschleppt, anstatt eine Vorwärtskratzbewegung auszuführen, wie sie bisher praktiziert wurde.
• Die vorliegende Erfindung sorgt für die Reinigung der Schaber einmal pro Umlauf. Hierfür ist ein Schaberabstreifdraht 50 an entgegengesetzten Enden mittels Montageeinrichtungen 52 (eines gezeigt) an dem Filtersieb vom oberen bis zum unteren Ende desselben montiert. Während der Draht 50 massiv sein kann, ist er vorzugsweise flexibel, etwa wie ein schraubenlinienförmig gewickelter Metalldraht und unter Zugspannung gesetzt. Der Draht 50 ist in einem Abstand von der Innenoberfläche 18 des Filtersiebes 14 von vielleicht 0,6 cm (1/4 Zoll) wie in Figur 3B gezeigt positioniert.
• Der Reinigungseffekt des Schaberdrahtes 50 ist derart, daß eine Reinigung der Schaber einmal pro deren Umlauf vorgesehen ist. Wie man am besten in Figur 3A erkennt, trifft der Schaber bei seinem Umlauf auf den Schaberdraht 50, der darüber kratzt und die angesammelten Feststoffe von dem Schaber abstreift. Der Schaber kann dabei über den Draht schwenken, da er auf einem Schwenkzapfen sitzt und durch die Torsionsfedern federbelastet ist. Der Schaber läuft auf den Draht auf und über diesen und kehrt dann in Anlage an die Innenoberfläche 18 des Siebes zurück. Diese Aktion zusätzlich zur Reinigung des Schabers bewirkt auch, daß die akkumulierten Feststoffe zum Boden des Siebes fallen. Um diesbezüglich eine Unterstützung zu gewinnen, vibriert im Falle eines flexiblen Drahtes 50 dieser infolge des Kontaktes mit dem Schaber, was dazu dient, jegliche akkumulierte Feststoffe, die an diesem hängen, zu lösen, so daß sie zum Boden fallen, wo sie schließlich zusammengefegt und ausgetragen werden. Es ist festzuhalten, daß die im Draht wirkende Spannung nach Wunsch einstellbar ist.
• Während in der vorstehenden Ausführungsform ausgeführt wurde, daß die Aufschlämmung in das Zentrum des Filtersiebs eingesetzt wird mit der Strömung der Flüssigkeit auswärts und Ansammlung der Feststoffe auf der Innenseite, versteht es sich, daß die vorliegende Erfindung ohne weiteres anpaßbar ist für die umgekehrte Strömung von außerhalb des Filters nach innen, sollte dies erwünscht sein. Während die obige Diskussion ausführte, daß die Schaber rotieren, wäre zusätzlich eine Alternative dazu die Rotation des Filtermediums und Halten der Schaber stationär.

Claims (12)

1. Ein Filter für das Ausfiltern von Feststoffen aus einer Flüssigkeit, umfassend:

ein Gehäuse (12) für die Aufnahme einer Flüssigkeit;

ein zylindrisches Filterelement (14) mit einer Filteroberfläche (18), die in dem Gehäuse positioniert ist für das Aussieben von übergroßen Feststoffen aus einer Flüssigkeit, welche auf der Filteroberfläche abgesetzt werden;

Schabermittel (34), die so montiert sind, daß sie an der Filteroberfläche angreifen für die Akkumulation von auf der Oberfläche abgesetzten Feststoffen durch die relative Drehung zwischen diesen;

welche Schabermittel ein Schaberelement (36) umfassen, das in Anlage an der Oberfläche unter einem spitzen Winkel relativ zur Richtung der Relativbewegung der Schabermittel bezüglich des Filterelementes vorgespannt ist; und

Schaberabstreifmittel (50), angeordnet in der Bewegungsbahn der Schabermittel für die Reinigung der angesammelten Feststoffe von dem Schabermittel mindestens einmal bei jedem Weg des Schabermittels längs des Umfangs des Filterelements.

2. Ein Filter nach Anspruch 1, bei dem das Filterelement (14) eine innere und eine äußere Filteroberfläche umfaßt, wobei die Schabermittel innerhalb des Filterelements positioniert sind mit dem Schaberelement, vorgespannt in Anlage an die Innenoberfläche (18) für die Akkumulation der an dieser gesammelten Feststoffe.

3. Ein Filter nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem die Schabermittel (34) relativ zu dem Filterelement umlaufen.

4. Ein Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Schabermittel mindestens ein Schaberelement umfassen für Anlage auf im wesentlichen der gesamten Länge der Oberfläche des Filterelements.

5. Ein Filter nach Anspruch 4 mit einer Mehrzahl von Schaberelementen, die im wesentlichen die gesamte Länge der Oberfläche des Filterelements überstreichen.

6. Ein Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Schabermittel aufeinanderfolgende Schaberelemente umfassen, die axial um den Umfang des Filterelements herum angeordnet sind.

7. Ein Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das/die Schaberelement(e) federvorgespannt (44) in Anlage an die Oberfläche des Filterelements ist/sind.

8. Ein Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Schaberabstreifmittel an der Oberfläche des Filterelements in der Bewegungsbahn des/der Schaberelements(e) positioniert ist für Kontakt mit dem/den Schaberelement(en) und den Abtrag der akkumulierten Feststoffe davon bewirken.

9. Ein Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Schaberabstreifmittel einen Draht (50) umfassen, positioniert über der Länge des Filterelementes und vibrierbar bei Kontakt mit dem/den Schaberelement(en).

10. Ein Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Schaberabstreifmittel eine massive Stange umfassen, die über der Länge des Filterelements positioniert ist.

11. Ein Filter nach einem der Ansprüche 3 bis 10, das Mittel (26,28) umfaßt für die Rotation der Schabermittel und demzufolge des Schaberelements der Schaberelemente mit einer Drehzahl von zwischen 0,1 und 10 upm.

12. Ein Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, das Vibrationsmittel (32) umfaßt, angekoppelt an das Filterelement für die Vibration desselben zwecks Erleichterung des Ablösens von daran angesammelten Feststoffen.