DE69109668T2

DE69109668T2 - Methode und gerät zum filtern einer teilchenflüssigkeitssuspension.

Info

Publication number: DE69109668T2
Application number: DE69109668T
Authority: DE
Inventors: Bjoern Wickzell
Original assignee: Filterteknik B W AB
Current assignee: Filterteknik B W AB
Priority date: 1990-02-28
Filing date: 1991-02-27
Publication date: 1995-09-07
Anticipated expiration: 2011-02-28
Also published as: FI94932C; EP0516710B1; ATE122251T1; CA2075061C; FI94932B; FI923821L; EP0516710A1; FI923821A0; SE9000722L; WO1991012870A1; DE69109668D1; SE465657B; US5356541A; SE9000722D0

Description

Die Erfindung betrifft die Filterung von Teilchen (Partikeln) in einer Flüssigkeit, und insbesondere, aber nicht ausschließlich, ein Filtergerät gemäß des Oberbegriffes des Anspruchs 1.
Filtergeräte der Art, auf die sich die Erfindung bezieht, sind dazu vorgesehen, beispielsweise heißes und kaltes Prozeßwasser und unbehandeltes Wasser mechanisch zu reinigen und zu klären. Filtergeräte dieser Art werden in der Papier- und Zellstoffindustrie als Sprühwasserfilter eingesetzt, unter anderem, um ein Verstopfen von Sprührohren zu vermeiden. In dieser Hinsicht typische Anwendungen umfassen die Behandlung von umlaufendem Sprüh-Waschwasser; die Behandlung von Wasser aus dem Pressenabschnitt einer Papiermaschine und Dichtwasser von Vakuumpumpen. Andere Bereiche, in denen solche Filter verwendet werden, umfassen die Reinigung und Klärung von See- und Flußwasser, das als Fabrikations- und Kühlwasser in der Verfahrenstechnik eingesetzt werden soll, ebenso wie in der Eisen- und Stahlindustrie, in Kraftwerken und in Wasserwerken.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren der Art, wie es im Oberbegriff des Anspruches 6 definiert ist.

Stand der Technik

Aus der SE-B-389.614 (Ellilä) ist ein kreisförmiger flacher Filter bekannt, der eine kreisringförmige Filteroberfläche aufweist, die von der Peripherie des Filters aus zum Zentrum hin geneigt ist, wobei die zu filternde Flüssigkeit vom Umfang der Filteroberfläche her zu einem Auslaß passiert. Unterhalb der Filteroberfläche sind eine oder mehrere mit Düsen ausgestattete Rohre angeordnet, die eine filterspülende Flüssigkeit an die Filteroberfläche liefern und die zusammen mit einer Spülflüssigkeits-Versorgunsleitung, die im Zentrum des Filters angeordnet ist, rotieren. Die Düsenöffnungen der Sprührohre sind in bezug auf die Längserstreckung der entsprechenden Sprührohre schräg angeordnet.
Die SE-B-153.533 (Engströms Mek. Verkstad) beschreibt einen gleichartigen flachen Filter, in dem ein Teil der mit Partikeln verunreinigten Flüssigkeit weggespült, gesammelt und zu einem Auslaß geleitet wird, und zwar mittels eines Drainagekanals, der oberhalb der Filteroberfläche angeordnet ist, wobei der Kanal durch eine Filterabdeckung und die Filteroberfläche begrenzt wird.
Im Prinzip setzt diese Lösung voraus, daß ein Flüssigkeitsstrahl die Partikel von der Filtergaze oder der Filteroberfläche seitlich "wegbürstet" in Richtung auf einen Auslaß, der auf einer Seite der Filtergaze angeordnet ist (im Prinzip ähnlich wie beim Waschen eines Garagenbodens mit der Hilfe eines Wasserschlauches). Der Nachteil dieser Lösung ist, daß die Teilchen während ihrer Bewegung zum Auslaß hin immer noch einen wesentlichen Teil des Filters blockieren. Dies verhindert, daß die gesamte Filteroberfläche effektiv für den eigentlichen Zweck genutzt werden kann, nämlich Partikel aus der mit Teilchen verunreinigten Flüssigkeit durch Filtern zu entfernen.
Weitere Beispiele des gegenwärtigen Standes der Technik können in der SE-C-194.216 und SE-C-204.133 (beide Ellilä) gefunden werden.
Wenn die dem Filter zugeführte Flüssigkeit große Mengen an Fasern enthält, wird die Flüssigkeit sehr langsam ablaufen, da die Fasern die Löcher im Filter oder in der Filtergaze verstopfen, selbst dann, wenn die Fasern durch die Reinigungsstrahlen zum Zentrum des Filters bewegt werden.

Aufgabe der Erfindung

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren der zuvor beschriebenen Art zu schaffen, die das Blockieren der Filtergaze oder des Filtermaterials, das in zuvor bekannten Filtermethoden und Filteranordnungen auftritt, verhindert, und dadurch die effektive Kapazität des Filters erhöht und es erlaubt, größere Mengen an Flüssigkeit pro Zeiteinheit zu filtern.

Offenbarung der Erfindung

Diese und andere Aufgaben werden erfindungsgemäß durch das Filtergerät gelöst, das die charakteristischen Merkmale aufweist, wie sie im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 aufgeführt sind.
Da Teilchen und Spülflüssigkeit aufgefangen und mittels eines separaten Drainagekanals zum Auslaß geleitet werden, der oberhalb der Filteroberfläche beabstandet von dieser angeordnet ist, wird ein großer Teil der Filtergaze freigesetzt, so daß es ermöglicht wird, dem Prozeß eine größere Menge von Teilchen verunreinigter Flüssigkeit zuzuführen, d.h. das Filterverfahren erlaubt eine größere Ausbeute.
Darüber hinaus stellt der Drainagekanal sicher, daß das die mit Teilchen verunreinigte Flüssigkeit, die in dem Kanal aufgefangen wird, direkt zum Auslaß geleitet wird. Die Erfindung erzeugt so einen synergistischen Effekt, der zu einer verbesserten Filterkapazität führt, d.h. es ermöglicht, eine größere Menge von mit Partikeln verunreinigte Flüssigkeit zu filtern, als dies zuvor möglich war.
Alternativ hierzu kann die gleiche Menge von Flüssigkeiten eine höhere Konzentration an Partikeln oder Fasern aufweisen, als dies bis dato möglich war.
Bis zum heutigen Tag ist die Aufnahmefähigkeit von Filtern durch die Maschengröße der Filtergaze oder eines ähnlichen Filtermaterials bestimmt worden, sowie durch die Beschaffenheit der Flüssigkeit. Beispielsweise war beim Filtern von einer Trockenmaschine stammender Spülflüssigkeit, die eine Faserkonsistenz von bis zu 20 mg/l aufweist, die normale Kapazität des Filters um etwa 25 % verringert. Beim Filtern von weißem Wasser mit Fasern in einer Beschaffenheit von bis zu 100 - 400 mg/l wurde eine Filtergaze mit einer größeren Maschenweite gewählt und die normale Kapazität wurde als um ungefähr 50 % reduziert angenommen.
Solche Verringerungen der Filterkapazität werden vermieden, wenn die vorliegende Erfindung angewendet wird. Statt dessen wird eine wesentliche Zunahme an Filterkapazität erreicht, selbst in solchen Fällen, die im Licht der früher angewendeten Filtertechniken als schwierig oder problematisch angesehen werden.
Die Erfindung kann besonders vorteilhaft auf verschiedene Arten von Flachfiltern angewendet werden, obwohl sie auch mit anderen Filtertypen verwendet werden kann.
In der Praxis wird es bevorzugt, daß die Spülflüssigkeit, die die Partikel aufnimmt, dem Kanal durch eine Öffnung zugeführt wird, die zwischen dem Kanal und einem Teil ausgebildet ist, die den Kanal teilweise abdeckt und einen Spritzschutz bildet. Hierdurch wird sichergestellt, daß der größtmögliche Anteil an partikelentfernender Spülflüssigkeit in den Kanal geleitet wird und daß so wenig Flüssigkeit wie möglich auf den Filter zurückspritzen wird, insbesondere dann, wenn diese Teile, auf die die Flüssigkeit auftrifft, sanft gerundete Oberflächen aufweisen.
Wenn die Erfindung auf einen kreisförmigen flachen Filter angewendet wird, wird es bevorzugt, zwei sich radial nach außen und nach unten erstreckende Drainagekanäle zu verwenden, wobei diese Kanäle vorzugsweise in der gleichen einen Durchmesser enthaltenen Ebene des Filters angeordnet sind.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt betrifft die Erfindung eine Methode bzw. ein Verfahren derart, wie es im Anspruch 6 definiert ist. Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Verfahrens sind in den Ansprüchen 7 und 8 dargestellt.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf eine Anzahl von beispielhaften Ausführungsformen derselben, die in der begleitenden Zeichnung schematisch dargestellt sind, näher beschrieben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 ist ein Schnitt durch einen kreisförmigen flachen Filter, der mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung ausgestattet ist.
Figur 2 ist eine Draufsicht auf eine Filtereinheit gemäß Figur 1, bei der die Einheit von einem Filtergehäuse entnommen ist und ein Teil der Filtergaze als Schraffur angedeutet ist.
Figur 3 ist eine Prinzip-Skizze, die eine Filtergaze, einen oberhalb der Gaze angeordneten Drainagekanal und eine unten liegende Sprühdüse zeigt.
Figur 4 zeigt eine Abwandlung der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform.

Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform

In den Figuren 1 bis 3 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Behälter oder ein Gehäuse, das ein inneres Gehäuse 1a und einen äußeren Mantel 1b aufweist. Das Gehäuse 1 umfaßt einen kreisförmigen flachen Filter, worunter ein Filter mit einer flachen Filteroberfläche zu verstehen ist, der eine Filtergaze oder ein Filtertuch 2 aufweist, und dessen Filteroberfläche geneigt ist, um einen abgeschnittenen Konus zu bilden, dessen äußerer Umfang sich bis in den Bereich der inneren Wandung des Gehäuses 1 erstreckt, und dessen innerer Teil in einem Abstand von dem zentralen Auslaß 3 endet. Unterhalb der Filtergaze 2 sind Sprührohre 4 angeordnet, die parallel zur Filteroberfläche verlaufen und mit einer Versorgungsleitung 11 verbunden sind, die im Auslaß 3 angeordnet ist. Das Sprührohr 4 wird mittels eines elektrischen Motors 12 mit der gewünschten Geschwindigkeit rotiert.
Das dargestellte Filtergerät umfaßt zwei Sprühleitungen 4, obwohl es klar ist, daß die Anzahl willkürlich ist. Jede der Sprühleitungen 4 weist eine Düse 5 auf, die einen Strahl einer Spülflüssigkeit auf die Unterseite der Filtergaze 2 richtet.
Das Gehäuse 1 umfaßt auch einen Auslaß 1c und Einlässe für mit Partikeln verunreinigte, zu filternde Flüssigkeit. Diese Einlässe werden durch die Pfeile 6 angedeutet. In der dargestellten Ausführungsform haben diese Einlässe die Form von Überlaufkanälen, die zwischen dem inneren Gehäuse 1a und dem äußeren Mantel 1b angeordnet sind.
Oberhalb der Filtergaze 2 sind einander gegenüberliegend zwei Drainagekanäle 7 angeordnet, die in bezug auf die horizontale im gleichen Winkel wie die Filtergaze 2 geneigt sind und deren Böden so mit einem konstanten Abstand von der Filtergaze angeordnet sind.
Figur 2 zeigt einen Maschenteil der Filtergaze 2, wobei die Maschengröße innerhalb großer Bereiche variieren kann, abhängig von der Beschaffenheit der zu filternden Flüssigkeit.
Figur 2 zeigt auch Sprührohre 4, die ein zentrales Lager 4a aufweisen und Bohrungen für die Sprühdüsen 5.
Der Drainagekanal 7 kann die prinzipielle Form aufweisen, wie dies in den Figuren 3 oder 4 dargestellt ist. Ein Teil 7a des Kanals 7 erstreckt sich nach oben und von da aus in einer sanft geschwungenen Kurve wieder nach unten, um den Kanal abzudecken, während gleichzeitig eine Öffnung 8 gebildet wird. Die Düsen 5 erzeugen einen Strahl 9 an unter Druck stehender Spülflüssigkeit, der auf die Unterseite der Filtergaze 2 gerichtet ist und die von der Spülflüssigkeit 9 aufgesammelten Partikel werden durch die Öffnung 8 des Kanals bewegt und dort zum Abtransport zu dem zentralen Auslaß 3 (vergleiche Fig. 1) gesammelt. Einige der sich auf der Filtergaze 2 befindenden Teilchen mögen von der Spülflüssigkeit nicht mitgerissen werden, sondern werden statt dessen schrittweise zum Mittenbereich des Filters hin bewegt, wo diese Teilchen dann ebenfalls durch den Auslaß 3 abgehen.
Im Fall der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform erstrecken sich zwei Drainagekanäle 7 jeweils einander gegenüberliegend und haben einen gemeinsamen Einlaß 8. Im Teil 7a, der die Kanäle 7 abdeckt, ist zentral eine Flüssigkeitsprallkante 7b angeordnet, die zentral dem Einlaß 8 gegenüberliegend verläuft und den partikelsammelnden Strahl an Spühlflüssigkeit in ungefähr zwei gleiche Teile aufteilt, so daß dieser Flüssigkeitsstrom in die entsprechenden Kanäle 7 fällt.
Der die Kanäle abdeckende Teil 7a wirkt auch als Spritzschutz und stellt sicher, daß nur der kleinstmögliche Teil an Spülflüssigkeit, der die Teilchen aufsammelt, auf den Filter zurückspritzt. In der Ausführungsform gemäß Figur 2 hat der Teil 7a sanft gerundete Oberflächen, die zu dem zuvor genannten Effekt beitragen.
In der Ausführungsform gemäß Figur 1 sind die zwei Drainagekanäle 7 in der gleichen einen Durchmesser enthaltenen Ebene leicht nach unten geneigt, wobei die Ebene rechtwinklig durch geometrische Achse des Filters verläuft. Der Filter kann jedoch zusätzliche Drainagekanäle aufweisen und diese Kanäle müssen nicht notwendigerweise symmetrisch angeordnet sein.
Die Filtergaze besteht aus einem geeigneten Material, beispielsweise Stahl oder einem synthetischen Material. Wie zuvor erwähnt, kann die Maschenweite der Filtergaze innerhalb weiter Bereiche verändert werden und ist der Beschaffenheit der zu filternden Flüssigkeit anzupassen.
In den dargestellten Ausführungsformen ist der Filter 2 leicht zu dem zentralen Auslaß 3 hingeneigt. Die Erfindung kann jedoch auch auf andere Filterarten angewendet werden, beispielsweise auf Filter, bei denen die Filteroberfläche tatsächlich horizontal verläuft.

Claims

1. Filtergerät zum Filtern einer Suspension von Teilchen (Partikeln) in einer Flüssigkeit, mit

a) einer Filtergaze oder einer Siebgaze (2),

b) einem oberhalb der Filtergaze (2) angeordnetem Einlaß (6) für die Zufuhr einer auf der Oberseite der Filtergaze (2) zu filternden, mit Partikeln verunreinigten Flüssigkeit,

c) einem Auslaß (3) für die Partikel und die Spülflüssigkeit unterhalb der Filtergaze (2), einem unterhalb der Filtergaze (2) angeordnetem Auslaß (1c) für die gefilterte Flüssigkeit,

d) einem oder mehreren mit Düsen (5) ausgestatteten Sprührohren (4) die unterhalb der Filteroberfläche (2) angeordnet sind, wobei diese Sprührohre mit einer Versorgungsleitung (11) verbunden sind und Strahlen von Spülflüssigkeit auf die Unterseite der Filtergaze (2) richten, und

e) Mitteln (12) zum Bewegen der Sprührohre (4) relativ zu der Filtergaze (2),

gekennzeichnet durch einen beweglichen Dränagekanal (Abfuhrkanal) (7), der in Richtung auf den Auslaß (3) geneigt ist und oberhalb der Filteroberfläche (2) mit einem Abstand davon immer oberhalb der sich bewegenden Sprührohre liegend angeordnet ist, um die Spülflüssigkeit und festen Teilchen (Partikel), die durch den Druck der Spülstrahlen (9) bewegt werden, aufzunehmen und diese Partikel und die Spülflüssigkeit zum Auslaß (6) zu leiten.

2. Filtergerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Teil (7a), das den Dränagekanal (7) teilweise abdeckt und einen Spritzschutz bildet; und dadurch, daß das Teil (7a) mit dem Kanal eine Öffnung (8) begrenzt, die die Partikel enthaltende Spülflüssigkeit in den Kanal leitet.

3. Filtergerät nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Filtergaze (2) in Richtung auf den Auslaß (3) geneigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dränagekanal (7) in bezug auf eine horizontale Ebene in gleichen Winkel geneigt ist wie die Filtergaze (2).

4. Filtergerät nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter ein kreisrunder flacher Filter mit einer kreisringförmigen Filteroberfläche (2) ist, die in Richtung auf das Zentrum angestellt ist, in dem der Auslaß (3) angeordnet ist, daß die mit Düsen ausgestatteten Sprührohre (4), die unterhalb der Filteroberfläche angeordnet sind, dazu vorgesehen sind, miteinander zu rotieren, wobei eine Spülflüssigkeits-Zufuhrleitung in dem Zentrum angeordnet ist, und daß sich zwei Dränagekanäle (7) oberhalb der Filteroberfläche (2) in einem Abstand von derselben radial nach außen erstrecken, vorzugsweise in einer gemeinsamen, auf dem Filter senkrecht stehenden und die geometrische Achse desselben enthaltenden Ebene.

5. Filtergerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Dränagekanäle (7) mit einem gemeinsamen Einlaß (8) parallel zueinander und aneinander angrenzend verlaufen; und daß eine Prallkante (7b) oder eine ähnliche Vorrichtung gegenüber dem Mittelteil des Einlasses angeordnet ist, so daß der Partikel aufnehmende Strom an Spülflüssigkeit, der auf dieser Kante auftrifft, zwischen den beiden Kanälen (7) aufgeteilt wird.

6. Verfahren zum Filtern einer aus Teilchen (Partikeln) in Flüssigkeit bestehenden Suspension, wobei ein Filtergerät gemäß einem der Ansprüche 1-5 verwendet wird, wobei bei diesem Verfahren die Teilchen/Flüssigkeits-Suspension auf die Oberseite der Filtergaze oder Siebgaze (2) aufgebracht wird, auf deren Unterseite Flüssigkeitsstrahlen gerichtet sind, die durch die mit Düsen ausgestatteten Sprühleitungen (4) ausgebracht werden, die sich relativ zu dem Filter bewegen, so daß der Filter saubergespült wird und der Transport der Partikel zu dem Auslaß (3) gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Dränagekanal (7) bewegt wird, der sich in Richtung auf den Auslaß (3) oberhalb der Filteroberfläche (2) in einem Abstand davon auf den Auslaß (3) zuneigt, wobei der Dränagekanal oberhalb der sich bewegenden Sprührohre bewegt wird, um die Spülflüssigkeit und ein großen Anteil der durch den Druck der Spülstrahlen (9) bewegten Teilchen aufzunehmen und diese Teilchen und die Spülflüssigkeit zum Auslaß (6) zu leiten.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel enthaltenen Flüssigkeitsstrahlen durch eine Öffnung (8) zu dem Kanal (7) geleitet werden, die zwischen dem Kanal (7) und einem Teil (7a) gebildet wird, das den Kanal teilweise abdeckt und als Spritzschutz wirkt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Düsen ausgestatteten Sprührohre (5) unterhalb der Filtergaze und der Dränagekanal (7) oberhalb der Filtergaze gedreht werden, die die Form eines kreisförmigen flachen Filters (2) aufweist, mit einer ringförmigen Filteroberfläche, die in Richtung auf das Zentrum, in dem der Auslaß (3) angeordnet ist, geneigt ist, wobei der Dränagekanal zwei oder mehr radial nach außen sich erstreckende Dränagekanäle (7) aufweist, vorzugsweise ein Paar von Dränagekanälen, die vorzugsweise in der diametralen (die geometrische Achse des Filters enthaltenden) Ebene geneigt angeordnet sind.