DE2054968C3 - Ro tationsfilter - Google Patents

Description

Produktauslaß wirksame Ringräume vorgesehen sind und sich in Richtung auf die Ringkammer erweitern. Daraus resultiert eine günstige Bauweise mit verhältnismäßig geringen Lagerdurchmessern für die Wellen der beiden Rotationskörper. Die gegenüber dem Suspensionseinlaß und dem Produktauslaß im Querschnitt erweiterte Ringkammer gewährleiste bei kontinuierlicher Arbeitsweise, daß das zu filternde oder waschende Produkt in der Ringkammer einer ausreichend langen Behandlungsdauer ausgesetzt ist. ι ο

Zwecknväßigerweise kann die Waschzone durch in den inneren Rotationskörper eingesetzte Trennwände gebildet und über einen durch die Welle des inneren Rotationskörpers hindurchgeführten Zulauf mit Waschflüssigkeit beaufschlagbar sein. Dadurch sind beiderseits der durch die Trennwände abgeschlossenen Waschzone Filtrationsbereiche möglich, aus denen über die Filterflächen zunächst nur die abfiltrierte Mutterlauge und hinter der Waschzone die Mutterlauge und die Waschflüssigkeit abgeführt werden.

Es kann außerdem zweckmäßig sein, wenn für die Ringkammer beiderseits der Waschzone Filtrationsbereiche vorgesehen und durch ein die Trennwände im inneren Rotationskörper durchdringendes Rohr untereinander verbunden sind. Daraus ergibt sich eine Zusammenfassung der in den Filtrationsbereichen beiderseits der Waschzone in den inneren Rotationskörper hinein abfiltrierten Flüssigkeit und somit deren vereinfachte Abführung über eine gemeinsame Sammelleitung.

Die die Waschzone bestimmenden Trennwände können im inneren Rotationskörper in Axialrichtung verstellbar und gegenüber dessen Innenfläche abgedichtet sein. Auf diese Weise lassen sich sowohl die absolute Waschdauer als auch die relativen Zeitdauern für )5 Filtration und Waschung beliebig und in Anpassung an die jeweiligen Anforderungen des Produktes variieren.

Gemäß einer praktischen Ausführungsform der Erfindung kann die Innenfläche des inneren Rotationskörpers einem doppeltkonischen Verlauf entsprechend -to in Richtung auf die Enden zu aufgeweitet sein, während die Trennwände konische Dichtflächen aufweisen und über ein zentrisches Rohr gegeneinander verspannt sind. Diese Bauweise ist sinnvoll, da die Trennwände jeweils durch ihre Anlage an den konischen Innenflächen in ihrer jeweiligen Axiallage im wesentlichen festliegen und mit einfachen Mitteln in ihrer jeweiligen Lage festgehalten und abgedichtet werden können. Zur Verlegung der Waschzone und/oder Änderung deren Länge können dann auswechselbare Trennwände w verschiedener Durchmesser vorgesehen sein.

Wenn gemäß einem anderen Vorschlag gemäß der Erfindung der äußere Rotationskörper in einem Bereich der Waschzone einen geschlossenen Mantelbereich aufweist, können aus der zu behandelnden Suspension v> Mutterlauge und Waschflüssigkeit, z. B. Alkohol, separat abgeführt werden. Dazu kann beispielsweise die Ringkammer in einen anfänglichen Filtrationsbereich und einen sich daran anschließenden Waschbereich aufgeteilt sein, dem eine entsprechend lange Waschzone t> <> im inneren Rotationskörper /"geordnet ist. Da der äußere Rotationskörper in diesem Bereich geschlossen ist, läßt sich eine Vermischung der zunächst nach innen und/oder nach außen abfiltrierten Mutterlauge mit der später eingeführten Waschflüssigkeit wirksam vermei- f>^ri den.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind der Antrieb der inneren und äußeren Rotationskömer nach Drehrichtung und Drehzahl verstellbar. Dies ermöglicht eine feinfühlige Anpassung der Bewegung der einzelnen Rotationskörper an die strömungstechnisch notwendigen Bedingungen zum Erzielen jener Turbulenz zu schaffen, die bei dem jeweiligen Produkt für Jas Waschen oder Filtrieren am günstigsten sind. Dadurch werden bei der Filtration die in der Nähe der Filterflächen austrocknenden Grenzschichten ständig mit dem feuchteren Suspensionskern innerhalb der Ringkammer vermischt, während beim Waschvorgang die über die Filterfläche zugeführte Waschflüssigkeit auf schnellstem Wege wieder mit dem Produkt innerhalb der Ringkammer gleichmäßig vermischt wird. Obwohl die Relativdrehungen der Filterflächen und die dadurch erzeugte Turbulenz zu einer Homogenisierung der in der Ringkammer befindlichen Suspension wesentlich beitragen und somit mechanische Hilfsmittel zur Erzielung des axialen Durchlaufes durch die Ringkammer erübrigen, können selbstverständlich für besondere Fälle an einer oder beiden Filterflächen in den Ringraum gerichtete Schneckengänge oder Mitnehmerrippen vorgesehen sein.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen schematischen Längsschnitt durch ein Rotationsfilter nach der Erfindung und

F i g. 2 in ähnlicher Darstellung eine Ausführungsform eines inneren Rotationskörpers mit verstellbarer Waschzone.

Das gemäß F i g. 1 in Vertikalstellung angenommene, aber auch in anderen Stellungen betreibbare Rotationsfilter ist auf einem Rahmen 10 abgestützt, der bei gasdichter Ausführung einen Mantel 11, eine obere Abschlußplatte 12 und einen unteren, ggf. als Trichter ausgeführten Sammelbehälter 13 mit Auslaßstutzen 14 aufweist. Am Rahmen 10 sind ein oberes sowie ein unteres Lagergehäuse 15 bzw. 16 befestigt. Im unteren Lagergehäuse 16 ist über ein Pendelrollenlager 17 eine Hohlwelle 18 und über ein Pendelrollenlager 19 eine die Hohlwelle 18 mit Abstand umgebende Hohlwelle 20 gelagert, die in einem Ringraum 21 des Lagergehäuses endet. Der Ringraum 21 ist über einen Kanal 22 mit unter Druck stehender Suspension beaufschlagt, wobei Gleitringdichtungen 34, 35 dafür sorgen, daß auch bei hohen Drücken die Suspension nicht aus den Drehspalten zwischen Lagergehäuse und der jeweiligen Hohlwelle austritt.

Die Hohlwellen 18,20 mit dem dazwischen gebildeten Ringkanal setzen sich in Flanschteile 23 bzw. 24 mit etwa radialer Erstreckungsrichtung fort, wobei sich an den Ringraum eine zwischen zwei zylindrischen Filterflächen gebildete Ringkammer 25 anschließt. Ein äußerer Rotationskörper 26 besteht aus dem unteren Flanschteil 24, einem dazu spiegelbildlich und koaxial angeordneten oberen Flanschteil 30 sowie aus einer äußeren Filterfläche 28, auf deren Innenseite ein Abstützgewebe und ein Filtertuch befestigt sind. Ein innerer Rotationskörper 27 wird durch den unteren Flanschteil 23, einen dazu spiegelbildlich und dazu koaxial angeordneten oberen Flanschteil 31 sowie eine dazwischen angeordnete innere Filterfläche 29 gebildet, auf deren Außenseite ein Abstützgewebe sowie ein Filtertuch befestigt sind. Die auch auf einen Hochdruckbetrieb hin ausgelegten Filterflächen 28,29 sind an ihren oberen und unteren Enden mit den jeweiligen Flanschteilen lösbar verbunden und daher zum Auswechseln der Filterbespannung leicht zugänglich.

Die nach außen abgefilterte Flüssigkeit fließt, esf.

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über nicht dargestellte Leitbleche und am Gehäusemantel 11 nach unten in den Sammelbehälter 13. Die in den inneren Rotationskörper 27 abgefilterte Flüssigkeit fließt durch die Hohlwelle 18 ebenfalls in den Sammelbehälter. Im inneren Rotationskörper 27 können nicht gezeigte Leit- oder Abdeckbleche vorgesehen sein, um zu verhindern, daß die abgefilterte Flüssigkeit durch Zentrifugalkraft wieder an die innere Filterfläche 29 zurückgelangt.

Die oberen Flansche 30 und 31 setzen sich in eine hohle Außenwelle 32 sowie in eine Innenwelle 33 fort, wobei ein dazwischen gebildeter Ringkanal die Ringkammer 25 mit einem oberen Ringraum 36 verbindet, der am Ende der Außenwelle 32 die Innenwelle 33 umgibt. Das obere Lagerteil 15 enthält Gleitringdichtungen 34a, 35a zur Innenwelle 33 bzw. zur Außenwelle 32. Ein in einem Produktauslaß 37 angeordneter Schieber 38 sorgt durch entsprechende Einstellung, insbesondere bei Beginn des kontinuierlichen Betriebsablaufes, für einen ausreichenden Druck im Filtrationsbereich.

Die über das Lagergehäuse 15 hinausragende Innenwelle 33 trägt eine Riemenscheibe 39, die über ein Übersetzungsgetriebe 40 an einen regelbaren Antrieb 41 angeschlossen ist. Die Außenwelle 32 trägt auf einem unterhalb des Lagergehäuses 15 freiliegenden Abschnitt eine Riemenscheibe 42, die über ein Getriebe 43 mit einem regelbaren Antrieb 44 in Verbindung steht, dessen Abtriebswelle 45 durch die obere Abschlußplatte 12 abgedichtet hindurchgeführt ist.

Um die Feststoffkonzentration oder die Ausbeute an abgefilterter Flüssigkeit zu erhöhen, kann die Suspension vom oberen Produktauslaß 37 ein- oder mehrmal in den unteren Einlaß 22 zurückgeführt werden, ggf. unter Zumischung von Waschflüssigkeit zur Einstellung einer für die Filterung günstigen Konsistenz. Davon unabhängig kann die Suspension in kontinuierlichem Betriebsablauf nach einer anfänglichen Filtration auch gewaschen und danach erneut filtriert werden. Zu diesem Zweck wird unter Beibehaltung des vorbeschriebenen Aufbaus im inneren Rotationskörper 27 eine Waschzone vorgesehen, die aus zwei, in F i g. 1 nicht gezeigten, unter axialem Abstand an der Filterfläche 29 befestigten radialen Trennwänden gebildet wird. Eine solche Waschzone wird über ein Rohr 47 mit unter Druck stehender Waschflüssigkeit beaufschlagt. Das Rohr 47 ist in der Innenwelle 18 mitdrehend gehaltert und besitzt einen ausreichenden Durchmesser für den unbehinderten Abfluß der Filtrationsflüssigkeit nach unten. Das mitdrehende Rohr 47 ist mittels einer Gleitringdichtung aus dem unteren Sammelbehälter 13 und einen Anschluß 47d nach außen geführt.

Da der Waschung bei zahlreichen Filtrationsverfahren große Bedeutung zukommt, bietet das erfindungsgemäße Rotationsfilter die Möglichkeit, das Produkt innerhalb des Filters kontinuierlich unter Hochdruck zu waschen. Bei gegenläufig rotierenden Rotationskörpern 26, 27 kann der bereits entfeuchtete Produktkuchen innerhalb eines Längsabschnittes der Ringkammer 25 durch Zuführung von Waschflüssigkeit wieder angeteigt werden. Dazu kann es zweckmäßig sein, die äußere Filterfläche 28 in einem gewissen Längenbereich der

Waschzone als Vollmantel ohne die Radialbohrungen auszuführen. Wenn die innere Filterflänhe 29 als längeres gezogenes Rohr eine glatte Innenfläche aufweist, können die die Waschzone begrenzenden radialen Trennwände oder verstellbaren Kolben durch Sprengringe axial in versetzbaren Stellungen festgelegt und umfangsmäßig abgedichtet werden, wozu das Zuführungsrohr 47 für Waschflüssigkeit relativ zur Innenwelle 18 längsverstellbar ist.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform des inneren Rotationskörpers 27, bei der die innere Filterfläche 29 zur besonders einfachen Einrichtung einer sowohl in ihrer axialen Länge als auch in ihrer axialen Anordnung bezüglich der Länge der Filterfläche einstellbaren

υ Waschzone ausgebildet ist. Die Innenwand 50 der Filterfläche 29 besitzt einen doppeltkonischen Verlauf, der hinsichtlich der Konizität übertrieben dargestellt ist. Die mit konischen Umfangsflächen ausgeführten Trennwände 51, 52 sind mittels eines zentrischen Rohres 53 und Schraubverbindungen miteinander verspannt, so daß sie abgedichtet an der Innenwand 50 anliegen. Die Trennwände 51, 52 sind gegen andere Trennwände mit unterschiedlichen Durchmessern auswechselbar, so daß die Länge der Waschzone und auch ihre Lage innerhalb der Filterfläche 29 veränderbar sind. Werden z. B. zwei Trennwände mit dem größtmöglichen Durchmesser benutzt, so ergibt sich daraus eine Waschzone über die Gesamtlänge der Filterfläche 29. Wird eine Trennwand mit größtmöglichem Durchmesser und eine mit Kleinstmöglichem Durchmesser verwendet, so entsteht eine Waschzone über die halbe Länge der Filterfläche.

Entsprechend F i g. 2 wird Waschflüssigkeit über das Rohr 47 und einen Längenausgleichsschlauch 5*· ^Jurch eine Bohrung in der Trennwand 52 der Waschzone zugeführt. Der Zuführungsdruck der Waschflüssigkeit ist größer als der Einspeisungsdruck der Suspension in die Ringkammer 25 (Fig. 1). Die in das in der Ringkammer 25 befindliche Produkt eingedrückte Waschflüssigkeit wird über die äußere Filterfläche 28 und oberhalb der Waschzone auch wieder über die innere Filterfläche 29 abfiltriert, wobei diese Flüssigkeit durch das Rohr 53 abgedichtet durch die Waschzone geleitet wird und mit dem übrigen Filtrat nach unten durch die Hohlwelle 18 abfließt.

.15 Es können auch mehrere Waschzonen im Wechsel mit Filtrationsbereichen vorgesehen sein, deren Beaufschlagung über das gleiche Zulaufrohr oder über konzentrische Einzelrohre oder auch über eine hohl ausgeführte obere Innenwelle 33 erfolgt Anstelle der Zylinderform der Rotationskörper können auch andere rotationssymmetrische Gestaltungen vorgesehen sein.

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verjüngten Rotationskörpern, daß die dazwischen befindliche Ringkammer 25 sich an das während der > Filtration abnehmende Volumen der Suspension anpaßt, so daß eine gleichbleibende Vorlaufgeschwindigkeit entsteht Mit Filterflächen unterschiedlicher Konizität gelangt man zu Ringkammern mit veränderlichem Querschnitt, um z. B. bei der Verarbeitung von

b» thixotropen Stoffen die durch die Turbulenz steuerbare Viskosität auf für den Vorlauf geeignete Werte zu bringen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. RotationsFilter, der eine mit unter Druck stehender Suspension beaufschlagte Ringkammer aufweist, welche zwischen zwei zueinander koaxial gelagerten und relativ zueinander rotierbaren Rotationskörpern mit perforierten Wänden gebildet ist und in der die Suspension auf ihrem Weg von einem Suspensionszulauf im wesentlichen in axialer Richtung der Ringkammer zu einem Produktauslaß hin gefiltert und/oder gewaschen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die perforierten Wände der beiden Rotationskörper (26,27) als Filterflachen (28, 29) ausgebildet sind, daß bei Filtration im Filtrationsbereich der Ringkammer (25) der innere und der äußere Rotationskörper an einen Ablauf für die filtrierte Flüssigkeit angeschlossen sind, und daß bei Waschung wenigstens eine axial begrenzte und zum inneren Rotationskörper hin abgedichtete, mit einem Waschflüssigkeitszulauf versehene Waschzo- 2« ne der Ringkammer (25) zugeordnet ist.

2. Rotationsfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationskörper (26, 27) koaxial zueinander gelagerte Wellen (18, 20,32,33) aufweisen, zwischen denen als Suspensionscinlaß und Produktauslaß wirksame Ringräume (21, 36) vorgesehen sind und sich in Richtung auf die Ringkammer (25) erweitern.

3. Rotaüonsfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Waschzone durch in den «) inneren Rotationskörper (27) eingesetzte Trennwände (51, 52) gebildet und über einen durch die Welle (18) des inneren Rotationskörpers hindurchgeführten Zulauf (47, 54) mit Waschflüssigkeit beaufschlagt ist. s*-,

4. Rotationsfilter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Ringkammer (25) beiderseits der Waschzone Fillrationsbereiche vorgesehen und durch ein die Trennwände (51, 52) im inneren Rotationskörper (27) durchdringendes Rohr (53) untereinander verbunden sind.

5. Rotationsfilter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch · gekennzeichnet, daß die die Waschzone bestimmenden Trennwände im inneren Rotationskörper (27) in Axialrichtung verstellbar und gegenüber dessen r> Innenfläche abgedichtet sind.

6. Rotationsfilter nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche (50) des inneren Rotationskörpers (27) einem doppeltkonischen Verlauf entsprechend in Richtung auf die ^r,n Enden zu aufgeweitet ist, und daß die Trennwände (51, 52) konische Dichtflächen aufweisen und über ein zentrisches Rohr (53) gegeneinander verspannt sind.

7. Rotationsfilter nach Anspruch 6, dadurch y> gekennzeichnet, daß zur Verlegung der Waschzone und/oder Änderung deren Länge auswechselbare Trennwände (51, 52) verschiedener Durchmesser vorgesehen sind.

8. Rotationsfilter nach einem der vorhergehenden m> Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Rotationskörper (26) im Bereich der Waschzone einen geschlossenen Mantelbereich aufweist.

9. Rotationsfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der An- μ trieb der inneren und äußeren Rotationskörper nach Drehrichtung und Drehzahl verstellbar ist.

Die Erfindung betrifft ein Rotationsfilter, das eine mit unter Druck stehender Suspension beaufschlagte Ringkammer aufweist, welche zwischen zwei zueinander koaxial gelagerten und relativ zueinander rotierbaren Rotationskörpern mit perforierten Wänden gebildet ist und in der die Suspension auf ihrem Weg von einsm Suspensionszulauf im wesentlichen in axialer Richtung der Ringkammer zu einem Produktauslaß hin gefiltert und/oder gewaschen wird.

Ein dieser Gattung entsprechendes, aus der US-PS 19 73 864 bekanntes Rotationsfilter enthält eine mit Wasser beaufschlagte innere Siebtrommel, die innerhalb einer feststehenden äußeren Siebtrommel rotierend angetrieben und an ihrem Außen- und Innenumfang mit Agitations- und Pumpschaufeln versehen ist. Die äußeren Schaufeln bewegen sich in einer zwischen der äußeren und inneren Siebtrommel gebildeten, mit Papierstoffsuspension beaufschlagten Ringkammer. Mit diesem bekannten Apparat ist es möglich, die Papierstoffasem während ihres Durchganges durch die Ringkammer zu sortieren, indem eine aus der inneren Siebtrommel radial von innen nach außen strömende Flüssigkeit die der Ringkammer zugeführte Papierstoffsuspension verdünnt und dabei die geeigneten Fasern durch die Perforation der äußeren Siebtrommel mitnimmt, während unerwünschte Feststoffe und Faserknoten axial aus der Ringkammer neraus und einem Abfallproduktauslaß zugeführt werden. Die Einsatzmöglichkeit dieses bekannten Rotationsfilters ist auf die beschriebene Arbeitsweise beschränkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rotationsfilter der vorstehend in Betracht gezogenen Art so auszubilden, daß es voll kontinuierlich arbeitet, eine höhere Filtrations- bzw. Waschleistung erbringt und weniger aufwendig im Betrieb ist.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die perforierten Wände der beiden Rotationskörper als Filterflächen ausgebildet sind, daß bei Filtration im Filtrationsbereich der Ringkammer der innere und äußere Rotationskörper an einen Ablauf für die filtrierte Flüssigkeit angeschlossen sind, und daß bei Waschung mindestens eine axial begrenzte und zum inneren Rotationskörper hin abgedichtet mit einem Waschflüssigkeitszulauf versehene Waschzone der Ringkammer zugeordnet ist.

Aufgrund dieses Vorschlages entsteht ein Rotationsfilter für eine große Anzahl von Einsatzmöglichkeiten in der Trenntechnik, wobei insbesondere eine Feststoff/ Flüssigkeit-Suspension im wesentlichen in Flüssigkeit, als Filtrat, und in Feststoff, als Produkt getrennt wird. Zusätzlich oder alternativ zur Filtration ist es möglich, das zur Behandlung der Ringkammer zugeführte Gut zu waschen, indem eine ggf. längsaxial begrenzte Waschzone neben der Ringkammer eingerichtet und die von der Waschzone aus zugeführte Waschflüssigkeit über die der Waschzone gegenüberliegende und/oder nachfolgenden Filterbereiche abgeführt wird. Die Differenzgeschwindigkeit zwischen den Filterflächen der beiden Rotationskörper gewährleistet eine andauernde Turbulenz und damit Homogenisierung von Feststoff und der nocht nicht abfiltrierten Mutterlauge bzw. der über die Waschzone zugeführten Waschflüssigkeit, so daß der jeweilige Behandlungswirkungsgrad, d. h. die Filtrierleistung und/oder die Waschleistung auf optimale Werte gebracht werden können.

In Ausgestaltung der Erfindung können die Rotationskörper koaxial zueinander gelagerte Wellen aufweisen, zwischen denen als Suspensionseinlaß und