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PATENTANSPRÜCHE
1. Flüssigkeitsfiltriereinrichtung, gekennzeichnet durch: einen Filtriertank (14) mit einer oberen (34) und einer unteren (36) Kammer; eine Rückspül-Fluideinlassvorrichtung (60, 62, 26), die mit der unteren Kammer in Verbindung steht und die mindestens ein Verteilerrohr (26) aufweist, das sich mindestens angenähert horizontal durch die untere Kammer hindurch erstreckt über wenigstens angenähert die eine vollständige Dimension derselben;
ein Filterbett (22) aus Filtriermaterial innerhalb der oberen Kammer;
Mittel (24) im Tank zum Abstützen dieses Filterbettes (22) aus Filtriermaterial, welche Mittel den Filtriertank in die untere und obere Kammer unterteilen, wobei das Verteilerrohr herangezogen ist zum Abstützen dieser Abstützmittel;
Mittel (38), die sich durch diese Filterbettabstützmittel hindurch erstrecken und eine Strömungsverbindung zwischen der oberen und der unteren Kammer herstellen; einen in die obere Kammer einmündenden Einlass (44, 46) für die zu filtrierende Flüssigkeit; einen an die untere Kammer angeschlossenen Auslass (56) für die filtrierte Flüssigkeit, und einen an die obere Kammer angeschlossenen Auslass (54) für Rückspülflüssigkeit.
2. Flüssigkeitsfiltriereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterbettabstützmittel ein Wellblech (24) aufweisen, das mindestens teilweise auf dem Verteilerrohr (26) abgestützt ist.
3. Flüssigkeitsfiltriereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wellblech eine Mehrzahl von Rinnen (30) besitzt und das Verteilerrohr (26) eine Mehrzahl von Gasauslässen (27) besitzt, wobei jeder solcher Gasauslass eingerichtet ist, um aus ihm austretendes Gas in eine der Rinnen zu richten.
4. Flüssigkeitsfiltriereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilerrohr mindestens teilweise auf Säulen (28) abgestützt ist, die vom Boden der unteren Kammer aufragen.
5. Flüssigkeitsfiltriereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterbettabstützmittel Träger (82) aufweisen, die sich mindestens angenähert horizontal erstrecken und auf dem Verteilerrohr (26') abgestützt sind, sowie eine im wesentlichen ebene Platte (80), die mindestens teilweise auf den Trägern abgestützt ist.
6. Flüssigkeitsfiltriereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Träger zusammen mit der ebenen Platte eine Mehrzahl von Luftverteilrohren oder -rinnen (88) in der unteren Kammer (36') bilden.
7. Flüssigkeitsfiltriereinrichtung nach Ansprüchen 4 und 5.
8. Flüssigkeitsfiltriereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die im Tank befindlichen Mittel (24) zum Abstützen des Filterbettes aus Wellblech bestehen.
9. Flüssigkeitsfiltriereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückspül-Fluideinlassvorrichtung (62, 26) mit einer Mehrzahl von Rohrstücken (38) versehen ist, die das Wellblech (24) durchsetzen und somit je einen in der oberen Kammer gelegenen Teil und einen in der unteren Kammer gelegenen Teil haben.
10. Flüssigkeitsfiltriereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterbettabstützmittel ausserdem eine perforierte Platte (25) aufweisen, die auf dem Wellblech (24) aufliegt.
11. Flüssigkeitsfiltriereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass für die zu filtrierende Flüssigkeit in die obere Kammer eine Vorrichtung ist, die nebst einem Einlasskanal (44) auch selbsttätig wirkende Mittel (48) aufweist zum Verschliessen dieses Kanals, sobald die obere Kammer bis zu einem vorbestimmten Niveau mit Spülflüssigkeit gefüllt ist.
12. Flüssigkeitsfiltriereinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die selbsttätig wirksamen Schliessmittel ein schwenkbar gelagertes, durch einen Schwimmer betätigtes Absperrorgan (48) aufweisen.
13. Flüssigkeitsfiltriereinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (54) für die Rückspülflüssigkeit sich im Tank auf einem Niveau befindet, das höher gelegen ist als jenes des Einlasskanals (44) für die zu filtrierende Flüssigkeit.
Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsfiltriereinrichtung.
Im allgemeinen handelt es sich dabei um Filtriereinrichtungen von grosser Kapazität, z.B. einer solchen von 24801/ Min.m2. In einer typischen Bauweise liegt das Filterbett auf ebenen Gliedern auf, die sich über den horizontalen Querschnitt des Filtertankes hinweg erstrecken. Die zu filtrierende Flüssigkeit wird dabei in den Tank oberhalb des Filterbettes eingeführt, fliesst dann durch das Filterbett hindurch, um danach durch im Stützglied vorgesehene rohrförmige Verlängerungen hindurch in die unter dem Filterbett gelegene Kammer zu gelangen. Sie verlässt dann diese Kammer durch eine an dieser vorhandenen Austrittsöffnung.
In früheren Ausführungen wies die Filterbettabstützung eine flache Platte auf die bei ihrer Benützung in grossformatigen Filterzellen nebst peripheren Stützflanschen an den Gangwänden zudem noch ein sperriges Durcheinander von Trägern und Säulen umfasste, die sich zwischen der Unterseite der Stützplatte und dem Boden des Tankes befanden.
Jede solche Stützkonstruktion ist sehr schwer und kostspielig und beansprucht für ihre Errichtung einen grossen Zeitaufwand.
Es ist auch zu beachten, dass solche Filter üblicherweise gereinigt werden, indem man ein Fluid wie z.B. Wasser oder ein Gemisch aus Luft und Wasser durch das Bett hindurchfliessen lässt in einer Strömungsrichtung, die zu derjenigen entgegengesetzt ist, die im Filtriervorgang vorliegt. Es ist deshalb erwünscht, die Apparatur so auszubilden, dass die Rückspülfluide (Flüssigkeit und Luft) gleichmässig über einen horizontalen Querschnitt des Filterbettes verteilt werden. Zu diesem Zwecke wurden oft viele nachfolgend als Sekundärrohre bezeichnete Rohre von verschiedener Länge vorgesehen, die sich horizontal von einem Verteilerrohr ausgehend in der unteren Kammer des Tankes erstreckten, um die Luft möglichst gleichmässig über die ganze Fläche der Filterbettstützplatte zu verteilen.
Rohransätze, die über der ganzen Ausdehnung der Filterbettstützplatte an dieser angebracht sind, verteilen die durch die Sekundärrohre abgegebene Rückspülluft gleichmässig an das Filterbett durch Luftkanäle, die in demselben vorhanden sind. Solche Filter sind aber sehr kostspielig, weil eine sehr grosse Anzahl von Sekundärleitungen vorgesehen sein muss, um eine genügend gleichmässige Verteilung der Rückspülluft zu erreichen.
Eine weitere Schwierigkeit, die bei dem Betrieb und bei der Konstruktion von unter Schwerkrafteinwirkung wirkenden Filtern hoher Kapazität auftritt, besteht darin, dass meistens mindestens vier Ventile erforderlich sind für die Steuerung der Ströme der zu reinigenden Flüssigkeit und der Rückspülflüssigkeiten, nämlich ein erstes Ventil zur Steuerung des Stromes von eintretender Rohflüssigkeit, ein zweites Ventil zur Steuerung des Abflusses von filtrierter Flüssig
keit, ein drittes Ventil zur Steuerung der Strömung der eintretenden Rückspülflüssigkeit und ein viertes Ventil zur Steuerung des Stromes von abfliessender gebrauchter Rückspülflüssigkeit. Diese Ventile sind recht teuer, weil sie normalerweise mit mechanischen, selbsttätig wirksamen Steuervorrichtungen ausgerüstet sein müssen, mehrere Teile einer recht delikaten Steuereinrichtung bilden und zusammen mit dieser die Totalkosten für den Bauaufwand und den Betrieb der Filter erheblich erhöhen.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Filtriereinrichtung der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, wobei insbesondere der Ausbildung der Filterbettabstützung besondere Aufmerksamkeit geschenkt wurde.
Die erfindungsgemässe Flüssigkeitsfiltriereinrichtung ist im Anspruch 1 definiert. Besondere Ausführungsformen sind in den weiteren Ansprüchen definiert.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnung beispielsweise erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Teildraufsicht einer ersten Ausführungsform,
Fig. 2 einen Vertikalschnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt eines unten gelegenen Bereiches zur Veranschaulichung einer Filterbettabstützung,
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 3,
Fig. 5 eine Teildraufsicht einer zweiten Ausführungsform,
Fig. 6 einen Vertikalschnitt nach der Linie 6-6 der Fig. 5,
Fig. 7 eine Detailansicht des Bereiches von Fig. 6, wobei die zugehörige Filterbettabstützung veranschaulicht ist, und
Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie 8-8 der Fig. 7.
In den Fig. 1 bis 4 ist eine erste, mit 10 bezeichnete Ausführungsform der erfindungsgemässen Flüssigkeitsfiltriereinrichtung veranschaulicht. Es handelt sich dabei um eine grosse, unter Ausnützung der Schwerkrafteinwirkung wirkende Filtriereinrichtung, die eine Vielzahl von Zellen 12 aufweist (von denen in Fig. 1 nur deren zwei gezeigt sind), welche Zellen dazu bestimmt sind, bei einer hohen Durchflussmenge von 415 bis 2480 I/Min.m2 zu arbeiten. Etliche der gezeigten Besonderheiten können aber auch in kleineren Ausführungen gebraucht werden. In der nachfolgenden Beschreibung wird nur auf eine einzelne Zelle 12 eingetreten werden, weil bei den anderen Zellen der Aufbau genau der gleiche ist.
Die Filtriereinrichtung 10 weist einen Tank 14 auf, der aus bewehrtem Beton besteht und eine Bodenwand 16, äussere Seitenwände 18 und innere Trennwände 20 zwischen benachbarten Zellen 12 aufweist. Die Zellen haben im horizontalen Schnitt eine rechteckige Form; es könnten aber auch andere Zellenformen vorgesehen sein.
Die Rohflüssigkeit, die zu filtrieren ist, wird in den oberen Teil des Tankes 14 eingelassen und fliesst durch ein Filterbett aus körnigem Filtermaterial, wie z. B. Sand oder Kies, in welchem die flüssigen und/oder Feststoffverunreinigungen zurückgehalten werden. Die filtrierte Flüssigkeit gelangt vom Filterbett in den unteren Teil des Tankes 14 durch geeignete Kanäle hindurch. Das Filterbett wird periodisch gereinigt, indem ein Fluid, z.B. Wasser oder ein Gemisch aus Luft und Wasser, durch das Bett hindurchgelassen wird in einer Strömungsrichtung, die zu derjenigen, die beim Filtervorgang auftritt, entgegengesetzt ist. Dieser Reinigungsvorgang wird auch Rückspülung genannt.
Wie aus den Fig. 1 bis 4 ersichtlich ist, ist das Filterbett 22 innerhalb des Tankes durch ein Stützelement getragen, das hier aus einem Wellblech 24 besteht. Wie am besten aus den Fig. 2 bis 4 zu ersehen ist, unterteilt diese Wellblechplatte 24 den Innenraum des Tankes 14 in eine obere Kammer 34 und eine untere Kammer 36; diese Wellblechplatte ist ihrerseits auf mindestens einem Verteilerrohr 26 abgestützt, das - wie noch näher zu beschreiben sein wird - als Einlass für die Luft beim Rückspülen des Filterbettes dient. Dieses Luftverteilerrohr 26 ist seinerseits auf Tragsäulen 28 abgestützt, die aus der Bodenwand 16 heraufragen. Zusätzlich ist eine als Sieb wirkende perforierte Platte 25 vorgesehen (die in Fig. 3 nur mit strichpunktierten Linien angedeutet ist), welche auf der Wellblechplatte 24 aufliegt.
Das Luftverteilerrohr 26 bildet ein geeignetes und billiges Tragglied für die Filterbettstützplatte, die bisher mittels Winkelprofilen oder dergleichen an den Zellenwänden abgestützt war. Solche Verteilerrohre sind in Flüssigkeitsfiltriereinrichtungen oft vorhanden und dienen in bisherigen Ausführungen lediglich zur Einführung von Luft während des Rückspülens des Filterbettes. In Ausführungen, in welchen nur ein einziges solches Verteilerrohr vorgesehen ist, erstreckt sich dieses über den ganzen horizontalen Querschnitt der Zelle in der Nähe einer der Mittellinien dieses Querschnittes. Dank dem gewellten Querschnitt der Stützplatte 24 ergibt sich eine genügende Steifigkeit dieser Platte, die damit geeignet ist, recht breite Filterbette einzig und allein auf dem Verteilerrohr abzustützen.
Es hat sich zudem gezeigt, dass, wenn die Filterzellen ziemlich klein sind, ein Wellblech als Filterbettabstützung genügend steif ist in sich selbst, so dass es dann nicht notwendig ist, eine zusätzliche Abstützung vorzusehen; somit kann dann das Luftverteilerrohr 26 schwächer dimensioniert und in Abstand unter dem Wellblech 24 angeordnet sein.
Die Fig. 3 und 4 zeigen Einzelheiten einer Abstützung der Wellblechplatte 24 auf einem Luftverteilerrohr 26. Man sieht dort, dass an der Unterseite der Stützplatte 24 mehrere Rinnen 30 vorliegen, deren Basisteile 31 auf der zuoberst gelegenen Partie des Luftverteilerrohres 26 aufliegen. Zur Herstellung einer Fluidverbindung zwischen der oberen Kammer 34 und der unteren Kammer 36 sind Rohrstücke 38 vorgesehen, welche die Wellblechplatte 24 durchsetzen. Jedes - solches Rohrstück hat nebst dem Längskanal auch seitliche Öffnungen 40, 42, die im Längskanal einmünden.
Das Luftverteilerrohr hat Luftauslassöffnungen zur Abgabe von Luft an die untere Kammer 36. Solche Öffnungen können beispielsweise bei Nippeln 27 gelegen sein, die sich auf der dem Wellblech 24 zugewandten Seite befinden, so dass sie sich in Rinnen 30 hineinerstrecken, die an der Unterseite der Wellblechplatte gelegen sind. Während der Rückspülung des Filters tritt Luft aus dem Verteilerrohr 26 und dann aus den Nippeln 27 aus; diese Luft wird in gleichmässiger Weise durch die Rinnen 30 geleitet, die an der unteren Seite des Wellbleches 24 gelegen sind. Die Luft wird dann in die obere Kammer 34 übergeleitet durch die Rohrstücke 38 hindurch, wobei dank der gleichmässigen Verteilung über die Rinnen 30 diese Luft auch gleichmässig über den ganzen horizontalen Querschnitt des Filterbettes verteilt wird.
Es ist also dem Vorhandensein dieser Rinnen 30 zu verdanken, dass die bei vorbekannten Filtereinrichtungen vorhandenen Sekundärluftrohre, die dort eine gleichmässige Luftverteilung über den Querschnitt des Filterbettes beim Rückspülen herbeiführten, weggelassen werden können.
Eine andere Besonderheit der hier beschriebenen Filtriereinrichtung besteht darin, dass die Anzahl von verhältnismässig kostspieligen mechanischen Absperrorganen und zugehörigen Steuerorganen und Steuereinrichtungen, die erforderlich sind zur Steuerung des Durchflusses von zu reinigender bzw. gereinigter Flüssigkeit durch die Einrichtung und auch des Durchflusses von Rückspülflüssigkeit, von vier auf nur zwei pro Filterzelle reduziert werden kann. Wie am besten aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, ist für die Zuführung der zu filtrierenden Flüssigkeit eine Rinne 44 an der Aussenseite der Tankseitenwände 18 ausgebildet auf einem Niveau, das geringfügig über der Oberfläche des Filterbettes 22 gelegen ist. Öffnungen 46 in den Seitenwänden 18 ermöglichen den Einfluss von zu filtrierender Flüssigkeit vom Kanal 44 in die Kammer 34.
Absperrklappen 48 des Schwimmertyps, die erhabene Schliessteile 50 besitzen, sind vorgesehen zum Verschliessen der Öffnungen 46; sie sind mittels Lagerstiften 52 direkt an der unteren Partie der Wandung jeder Öffnung 46 gelagert. Tröge 54 für die Abführung von Rückspülflüssig keit sind in der oberen Tankkammer 34 angeordnet und haben obere Ränder, die wenig über dem Niveau der Öffnungen 46 angeordnet sind, dies aus Gründen, die nachher noch erläutert werden.
Für die Abführung der filtrierten Flüssigkeit aus der unteren Kammer 36 sind Rohre 56 vorgesehen; für die Einführung von Rückspülwasser und Luft für die Rückspülung sind Rohre 60 und 62 vorgesehen, wobei an das Rohr 62 die Verteilerrohre für die Luft angeschlossen sind; diese Rohre 56, 60, 62, 58 und 68 können wie gezeigt in einem Gang oder Tunnel 64 untergebracht werden, der einstückig mit dem Tank ausgebildet ist, wie dies aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist.
Während des Betriebes der Einrichtung zum Filtrieren von Flüssigkeit wird die Rohflüssigkeit durch die Rinne 44 hindurch zugeführt, aus der sie dann durch die Öffnungen 46 hindurch zum Filterbett 22 hin geleitet wird, wobei die Absperrorgane 48 sich dann in Öffnungslage befinden. Die filtrierte Flüssigkeit gelangt durch die Rohrstücke 38 hindurch in die untere Kammer 36 und verlässt die Filtriereinrichtung durch die Rohrleitung 56.
Für die Rückspülreinigung des Filterbettes wird Fluid verwendet, das z. B. aus Flüssigkeit wie Wasser bestehen kann, die durch die Rohrleitung 58 zugeführt wird, und Luft, die durch das oder die Verteilerrohre 26 in die untere Kammer 36 abgegeben wird und dann durch die Rohrstücke 38 in die obere Kammer 34 gelangt, um anschliessend nach oben durch das Filterbett zu fliessen und aus diesem die zurückgehaltenen Feststoffverunreinigungen mitzunehmen.
Wenn das Rückspülfluidniveau innerhalb der oberen Kammer über das Niveau der Flüssigkeit in der Rinne 44 ansteigt, werden die Absperrorgane 48 automatisch geschlossen, weil sie auf der Flüssigkeit schwimmen und so veranlasst werden, mit ihren Schliessteilen 50 an den Wandungen der Öffnungen 46 in Anlage zu kommen. Das Rückspülfluidniveau steigt dann weiter an, bis dieses Fluid (das ja nun die Feststoffverunreinigungen enthält, die es aus dem Filterbett entfernt hat) in die Tröge 54 überfliesst, aus denen es dann in die Abführleitung 66 gelangt (Fig 1).
Wie schon oben erwähnt, sind in vorbekannten Filtriereinrichtungen des gleichen Typs wie der hier beschriebene mechanisch gesteuerte Absperrorgane unerlässlich zum Steuern des Zuflusses von zu filtrierender Flüssigkeit in die obere Kammer und auch zum Steuern des Abflusses von Rückspülfluid. Aus der Zeichnung und aus der unmittelbar vorhergehenden Beschreibung ist ersichtlich, dass diese Absperrorgane bei der hier beschriebenen Ausbildung wegfallen. Dieser Wegfall ist der Besonderheit zu verdanken, dass die Rückspülfluidaufnahmetröge 54 auf einem Niveau gelegen sind, das höher ist als das Flüssigkeitsniveau in der Zelle während des Filtriervorgangs.
Es ergibt sich aus dieser Besonderheit, dass, wenn das Niveau des Rückspülfluids ansteigt, die schwimmerbetätigten Absperrorgane 48 automatisch geschlossen werden zur Verhinderung des Eintrittes von schmutzigem Rückspülwasser in den Kanal 44, der zur Zuführung von zu filtrierender Flüssigkeit dient.
Die Fig. 5 bis 8 veranschaulichen eine Ausführungsvariante, die hinsichtlich der Absperrorgane und der Luftverteilerrohre der eben beschriebenen Ausführungsform ähnlich ist. Entsprechende Elemente sind hier mit den gleichen Be zllgszeichen versehen, wie in den Fig. 1 bis 4, aber mit dem Zeichen ' versehen. In dieser Ausführungsvariante sind aber die Filterbettabstützmittel anders ausgebildet. Man erkennt in den Fig. 5 und 6 die Rohre 58' und 68' für die Zuführung von Rückspülflüssigkeit und von Luft, die mit der unteren Kammer 36' in Verbindung stehen, und auch die Rohrleitung 56' zur Abführung der filtrierten Flüssigkeit. Des weiteren erkennt man auch die Rinne 44' für die Zuführung der zu filtrierenden Flüssigkeit, die dann durch die Öffnungen 46' an den schwimmerbetätigten Absperrorganen 48' vorbei über das Filterbett 22' gelangt.
Der Filtriervorgang und der Rückspülvorgang spielt sich in dieser Filtriereinrichtung 10' im wesentlichen ähnlich ab wie in der Filtriereinrichtung 10 der Fig. 1 bis 4, wobei der Abfluss von Rückspülfluid auch durch die Tröge 54' hindurch erfolgt.
Man erkennt in den Fig. 6 bis 8 eine Filterbettabstützplatte 80, die eben ist und zu deren Abstützung eine Anzahl von verhältnismässig klein dimensionierten, leichten Trägern 82 vorgesehen ist, welche eine U-Querschnittsform haben; diese Träger sind ihrerseits auf mindestens einem Verteilerrohr 26' abgestützt, das auf Tragsäulen 28' aufruht und das mit Perforationen 84 versehen ist anstatt mit Nippeln 27.
Obwohl eine ganze Anzahl von leichten Trägern 82 vorgesehen ist zum Tragen der Filterbettabstützplatte 80, ist diese Stützkonstruktion immer noch viel leichter und weniger kostspielig als entsprechende Abstützkonstruktionen der vorbekannten Einrichtungen, dies dank der Verwendung des Luftverteilerrohres zugleich zur Zuführung von Luft und auch als Tragelement.
Wie aus der Fig. 7 zu ersehen ist, sind die Löcher 84 zwischen den Trägern 82 angeordnet. Benachbarte Paare von Trägern 82 bilden zusammen mit der Unterseite der Stützplatte 80 Kanäle 88, die sich an der Unterseite der Platte 80 erstrecken. Daraus ergibt sich, dass ähnlich wie im Ausfüh- rungsbeispiel der Fig. 1 bis 4 während des Rückspülvorgangs die Luft aus dem Verteilerrohr 26' durch die Löcher 84 hindurch austritt und in gleichmässiger Verteilung durch die Kanäle 88 hindurch geführt wird.
Es hat sich gezeigt, dass durch die Verwendung der Luftverteilerrohre als Stützelemente für die Filterbetttragplatte es ermöglicht wird, die Herstellungskosten für die Filtriereinrichtung des einschlägigen Typs erheblich zu verringern.
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PATENT CLAIMS
1. Liquid filtering device, characterized by: a filtering tank (14) with an upper (34) and a lower (36) chamber; a backwash fluid inlet device (60, 62, 26) in communication with the lower chamber and having at least one manifold (26) extending at least approximately horizontally through the lower chamber over at least approximately one full dimension thereof;
a filter bed (22) of filter material within the upper chamber;
Means (24) in the tank for supporting this filter bed (22) of filtering material, which means divide the filtering tank into the lower and upper chamber, the distributor pipe being used to support these supporting means;
Means (38) extending through said filter bed support means and providing fluid communication between the upper and lower chambers; an inlet (44, 46) into the upper chamber for the liquid to be filtered; an outlet (56) for the filtered liquid connected to the lower chamber and an outlet (54) for backwashing liquid connected to the upper chamber.
2. Liquid filtering device according to claim 1, characterized in that the filter bed support means have a corrugated sheet (24) which is at least partially supported on the distributor pipe (26).
3. Liquid filtering device according to claim 2, characterized in that the corrugated sheet has a plurality of channels (30) and the distributor pipe (26) has a plurality of gas outlets (27), each such gas outlet being arranged to convert gas escaping from it into a the gutters.
4. Liquid filtering device according to claim 2, characterized in that the distributor pipe is at least partially supported on columns (28) which protrude from the bottom of the lower chamber.
5. Liquid filtering device according to claim 1, characterized in that the filter bed support means have supports (82) which extend at least approximately horizontally and are supported on the distributor pipe (26 '), and an essentially flat plate (80) which is at least partially on the supports are supported.
6. Liquid filtering device according to claim 5, characterized in that the carriers form together with the flat plate a plurality of air distribution pipes or channels (88) in the lower chamber (36 ').
7. Liquid filtering device according to claims 4 and 5.
8. Liquid filtering device according to claim 1, characterized in that the means (24) in the tank for supporting the filter bed consist of corrugated iron.
9. Liquid filtering device according to claim 8, characterized in that the backwashing fluid inlet device (62, 26) is provided with a plurality of pipe sections (38) which pass through the corrugated sheet (24) and thus each have a part located in the upper chamber and one in the lower chamber.
10. Liquid filtering device according to claim 8, characterized in that the filter bed support means also have a perforated plate (25) which rests on the corrugated sheet (24).
11. Liquid filtering device according to claim 1, characterized in that the inlet for the liquid to be filtered into the upper chamber is a device which, in addition to an inlet channel (44), also has automatic means (48) for closing this channel as soon as the upper chamber is filled with rinsing liquid up to a predetermined level.
12. Liquid filtering device according to claim 11, characterized in that the automatically effective closing means have a pivotably mounted shut-off element (48) actuated by a float.
13. Liquid filtering device according to claim 11, characterized in that the outlet (54) for the backwashing liquid is in the tank at a level which is higher than that of the inlet channel (44) for the liquid to be filtered.
The invention relates to a liquid filtering device.
In general, these are filtering devices of large capacity, e.g. one of 24801 / min.m2. In a typical design, the filter bed rests on flat members that extend across the horizontal cross section of the filter tank. The liquid to be filtered is introduced into the tank above the filter bed, then flows through the filter bed in order to then pass through tubular extensions provided in the support member into the chamber located under the filter bed. It then leaves this chamber through an outlet opening provided on it.
In previous versions, the filter bed support had a flat plate, which when used in large-format filter cells, in addition to peripheral support flanges on the aisle walls, also included a bulky jumble of supports and columns that were located between the underside of the support plate and the bottom of the tank.
Each such support structure is very heavy and expensive and takes a lot of time to build.
It should also be noted that such filters are usually cleaned using a fluid such as e.g. Water or a mixture of air and water can flow through the bed in a direction opposite to that in the filtering process. It is therefore desirable to design the apparatus in such a way that the backwashing fluids (liquid and air) are distributed evenly over a horizontal cross section of the filter bed. For this purpose, many pipes of various lengths, hereinafter referred to as secondary pipes, were often provided, which extended horizontally from a distributor pipe in the lower chamber of the tank in order to distribute the air as evenly as possible over the entire surface of the filter bed support plate.
Pipe lugs, which are attached to the entire extension of the filter bed support plate, distribute the backwashing air emitted by the secondary pipes evenly to the filter bed through air channels that are present in the same. However, such filters are very expensive because a very large number of secondary lines must be provided in order to achieve a sufficiently uniform distribution of the backwash air.
Another difficulty encountered in the operation and design of high capacity gravity filters is that most often at least four valves are required to control the flows of the liquid to be cleaned and the backwashing liquids, namely a first valve for control the flow of incoming raw liquid, a second valve to control the outflow of filtered liquid
speed, a third valve for controlling the flow of the incoming backwash liquid and a fourth valve for controlling the flow of used backwash liquid. These valves are quite expensive because they normally have to be equipped with mechanical, automatically effective control devices, form several parts of a rather delicate control device and together with this considerably increase the total costs for the construction work and the operation of the filters.
The invention had for its object to provide an improved filtering device of the type mentioned, with particular attention being paid to the design of the filter bed support.
The liquid filter device according to the invention is defined in claim 1. Particular embodiments are defined in the further claims.
The invention is explained below with reference to the accompanying drawing, for example. Show it:
1 is a partial plan view of a first embodiment,
2 is a vertical section along the line 2-2 of FIG. 1,
3 shows a section of a region below to illustrate a filter bed support,
4 shows a section along the line 4-4 of FIG. 3,
5 is a partial top view of a second embodiment;
6 is a vertical section along the line 6-6 of FIG. 5,
FIG. 7 is a detailed view of the area of FIG. 6, with the associated filter bed support being illustrated, and
8 is a section along the line 8-8 of FIG. 7th
1 to 4 illustrate a first embodiment, designated 10, of the liquid filtering device according to the invention. It is a large filtering device that uses gravity and has a large number of cells 12 (only two of which are shown in FIG. 1), which cells are intended for a high flow rate of 415 to 2480 I / min.m2 to work. Many of the special features shown can also be used in smaller versions. In the following description, only a single cell 12 will be entered because the structure of the other cells is exactly the same.
The filtering device 10 has a tank 14, which consists of reinforced concrete and has a bottom wall 16, outer side walls 18 and inner partition walls 20 between adjacent cells 12. The cells have a rectangular shape in horizontal section; however, other cell shapes could also be provided.
The raw liquid to be filtered is let into the upper part of the tank 14 and flows through a filter bed made of granular filter material, such as. B. sand or gravel, in which the liquid and / or solid contaminants are retained. The filtered liquid passes from the filter bed into the lower part of the tank 14 through suitable channels. The filter bed is periodically cleaned using a fluid, e.g. Water or a mixture of air and water is passed through the bed in a flow direction opposite to that which occurs in the filtering process. This cleaning process is also called backwashing.
As can be seen from FIGS. 1 to 4, the filter bed 22 is carried within the tank by a support element, which here consists of a corrugated sheet 24. As can best be seen from FIGS. 2 to 4, this corrugated iron plate 24 divides the interior of the tank 14 into an upper chamber 34 and a lower chamber 36; this corrugated iron plate is in turn supported on at least one distributor pipe 26 which - as will be described in more detail - serves as an inlet for the air when the filter bed is backwashed. This air distributor pipe 26 is in turn supported on support columns 28 which protrude from the bottom wall 16. In addition, a perforated plate 25 acting as a sieve is provided (which is only indicated by dash-dotted lines in FIG. 3), which rests on the corrugated metal plate 24.
The air distributor pipe 26 forms a suitable and inexpensive support member for the filter bed support plate, which was previously supported on the cell walls by means of angle profiles or the like. Such manifolds are often present in liquid filtering devices and in previous versions only serve to introduce air during the backwashing of the filter bed. In embodiments in which only one such distributor pipe is provided, it extends over the entire horizontal cross section of the cell in the vicinity of one of the center lines of this cross section. Thanks to the corrugated cross section of the support plate 24, there is sufficient rigidity of this plate, which is therefore suitable for supporting quite wide filter beds solely on the distributor pipe.
It has also been shown that if the filter cells are quite small, a corrugated sheet as a filter bed support is sufficiently rigid in itself, so that it is then not necessary to provide additional support; thus the air distributor pipe 26 can then be dimensioned weaker and be spaced below the corrugated sheet 24.
3 and 4 show details of a support of the corrugated metal plate 24 on an air distributor pipe 26. It can be seen there that on the underside of the support plate 24 there are several channels 30, the base parts 31 of which rest on the top part of the air distributor pipe 26. To establish a fluid connection between the upper chamber 34 and the lower chamber 36, pipe pieces 38 are provided which pass through the corrugated metal plate 24. Each - such a piece of pipe in addition to the longitudinal channel also has lateral openings 40, 42 which open into the longitudinal channel.
The air distribution pipe has air outlet openings for the discharge of air to the lower chamber 36. Such openings can be located, for example, at nipples 27, which are located on the side facing the corrugated sheet 24, so that they extend into grooves 30, which are on the underside of the corrugated sheet plate are located. During the backwash of the filter, air emerges from the manifold 26 and then from the nipples 27; this air is passed in a uniform manner through the channels 30, which are located on the lower side of the corrugated sheet 24. The air is then transferred into the upper chamber 34 through the pipe pieces 38, and thanks to the uniform distribution over the channels 30, this air is also distributed evenly over the entire horizontal cross section of the filter bed.
It is therefore thanks to the presence of these channels 30 that the secondary air tubes which are present in the known filter devices and which there provided a uniform air distribution over the cross section of the filter bed during backwashing can be omitted.
Another special feature of the filtering device described here is that the number of relatively expensive mechanical shut-off devices and associated control devices and control devices required to control the flow of liquid to be cleaned or cleaned through the device and also the flow of backwashing liquid is four can be reduced to just two per filter cell. As best shown in FIGS. 1 and 2, a channel 44 is formed on the outside of the tank side walls 18 for the supply of the liquid to be filtered at a level which is slightly above the surface of the filter bed 22. Openings 46 in the side walls 18 allow the influence of liquid to be filtered from the channel 44 into the chamber 34.
Butterfly valves 48 of the float type, which have raised closing parts 50, are provided for closing the openings 46; they are supported by means of bearing pins 52 directly on the lower part of the wall of each opening 46. Troughs 54 for the removal of backwashing liquid are arranged in the upper tank chamber 34 and have upper edges which are arranged a little above the level of the openings 46, for reasons which will be explained later.
Tubes 56 are provided for the removal of the filtered liquid from the lower chamber 36; pipes 60 and 62 are provided for the introduction of backwashing water and air for the backwashing, the manifolds for the air being connected to the pipe 62; these tubes 56, 60, 62, 58 and 68 can, as shown, be accommodated in a passage or tunnel 64 which is formed in one piece with the tank, as can be seen from FIGS.
During the operation of the device for filtering liquid, the raw liquid is fed through the channel 44, from which it is then passed through the openings 46 to the filter bed 22, the shut-off elements 48 then being in the open position. The filtered liquid passes through the pipe sections 38 into the lower chamber 36 and leaves the filtering device through the pipe 56.
For the backwash cleaning of the filter bed, fluid is used which, for. B. may consist of liquid such as water, which is supplied through the pipeline 58, and air, which is discharged through the one or more distribution pipes 26 into the lower chamber 36 and then passes through the pipe pieces 38 into the upper chamber 34 to then after to flow up through the filter bed and take the retained solid contaminants out of it.
When the backwashing fluid level within the upper chamber rises above the level of the liquid in the channel 44, the shut-off devices 48 are automatically closed because they float on the liquid and are thus caused to come into contact with their closing parts 50 against the walls of the openings 46 . The backwashing fluid level then continues to rise until this fluid (which now contains the solid contaminants which it has removed from the filter bed) overflows into the troughs 54, from which it then reaches the discharge line 66 (FIG. 1).
As already mentioned above, in previously known filter devices of the same type as the mechanically controlled shut-off devices described here, they are essential for controlling the inflow of liquid to be filtered into the upper chamber and also for controlling the outflow of backwashing fluid. It can be seen from the drawing and from the immediately preceding description that these shut-off elements are omitted in the embodiment described here. This elimination is due to the peculiarity that the backwashing fluid receiving troughs 54 are located at a level which is higher than the liquid level in the cell during the filtering process.
It follows from this peculiarity that, when the level of the backwashing fluid increases, the float-operated shut-off devices 48 are automatically closed to prevent the entry of dirty backwashing water into the channel 44, which serves to supply liquid to be filtered.
5 to 8 illustrate an embodiment variant which is similar in terms of the shut-off elements and the air distribution pipes of the embodiment just described. Corresponding elements are here provided with the same reference symbols as in FIGS. 1 to 4, but with the symbol '. In this embodiment variant, however, the filter bed support means are designed differently. 5 and 6, the pipes 58 'and 68' for the supply of backwash liquid and air, which are in communication with the lower chamber 36 ', and also the pipeline 56' for the discharge of the filtered liquid can be seen. Furthermore, one can also see the channel 44 'for the supply of the liquid to be filtered, which then passes through the openings 46' past the float-operated shut-off elements 48 'via the filter bed 22'.
The filtering process and the backwashing process take place in this filtering device 10 'essentially similar to that in the filtering device 10 of FIGS. 1 to 4, the backwashing fluid also flowing out through the troughs 54'.
FIGS. 6 to 8 show a filter bed support plate 80 which is flat and for the support of which a number of relatively small, light supports 82 are provided, which have a U cross-sectional shape; these supports are in turn supported on at least one distributor pipe 26 'which rests on support columns 28' and which is provided with perforations 84 instead of nipples 27.
Although a number of light carriers 82 are provided for carrying the filter bed support plate 80, this support structure is still much lighter and less expensive than corresponding support structures of the known devices, thanks to the use of the air distributor pipe both for supplying air and also as a supporting element.
As can be seen from FIG. 7, the holes 84 are arranged between the carriers 82. Adjacent pairs of beams 82 together with the underside of the support plate 80 form channels 88 which extend on the underside of the plate 80. It follows from this that, similarly to the exemplary embodiment in FIGS. 1 to 4, during the backwashing process, the air exits the distributor pipe 26 'through the holes 84 and is passed through the channels 88 in a uniform distribution.
It has been shown that the use of the air distributor pipes as support elements for the filter bed support plate makes it possible to considerably reduce the production costs for the filter device of the relevant type.