Verfahren zum Filtern einer Suspension und Filtervorrichtung

Die Erfindung betrifft zum Einen ein Verfahren zum Filtern einer Suspension, die zunächst durch einen Füllschuh in eine Filterkammer auf einer Kuchenseite eines Filtertuchs eingeleitet wird, dieses zu einer Filtratseite desselben durchdringt und gefiltert auf der Filtratseite aus der Filterkammer als Filtrat ausströmt, während eine Feststofffracht der Suspension sich auf dem Filtertuch als Filterkuchen ablagert, wobei die Filterkammer in einem geschlossenen Zustand einer Filtervorrichtung zwischen einer Filterplatte und einer Gegenplatte ausgebildet und der Füllschuh in der Filterplatte verankert ist und mit dieser in dem geschlossenen Zustand das Filtertuch dichtend einklemmt, und wobei anschließend die Filtervorrichtung derart geöffnet wird, dass die Filterplatte und die Gegenplatte einen Abstand aufweisen, und der Filterkuchen ausgetragen wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Filtervorrichtung mit mindestens einer in einem geschlossenen Zustand zwischen einer Filterplatte und einer Gegenplatte ausgebildeten Filterkammer, in die auf einer Kuchenseite eines Filtertuchs durch mindestens einen in der Filterplatte verankerten und mit dieser das Filtertuch dichtend einklemmenden Füllschuh eine Suspension einleitbar und das Filtertuch zu seiner Filtratseite von der Suspension durchdringbar ist, wobei eine Feststofffracht der Suspension auf dem Filtertuch als Filterkuchen ablagerbar ist, und wobei in einem geöffneten Zustand der Filtervorrichtung die Filterplatte und die Gegenplatte einen Abstand aufweisen und der Filterkuchen aus der mindestens einen Filterkammer austragbar ist.

Derartige Filtervorrichtungen mit einer Mehrzahl von Filterplatten als Plattenstapel und Filterkammern, die zwischen jeweils einer Filterplatte und einer parallel auf dieser liegenden oder neben ihr stehenden zweiten Filterplatte (als Gegenplattepausgebildet sind, sind beispielsweise aus DE 199 56 617 Al allgemein bekannt. In den Filterkammern, im Wesentlichen in der jeweiligen Trennebene zwischen der Filterplatte und der zugeordneten Gegenplatte, liegen je nach Konstruktion der Filtervorrichtung ein oder zwei Filtertücher und eine gummielastische Membran. Nachfolgend ist mit FJltertuchSlur das Filtertuch bezeichnet, das im geschlossenen Zustand der Filtervorrichtung zwischen einer Filterplatte und einem in dieser verankerten Füllschuh dichtend eingeklemmt ist.

Im Filterbetrieb der bekannten Filtervorrichtungen wird den Filterkammern durch Füllschuhe eine zu filtrierende Suspension unter Druck zugeführt und durch die Filtertücher gepresst. Auf dem Filtertuch lagert sich hierbei die Feststofffracht der Suspension als FJlterkuchenHb. D ie gefilterte, von der Fracht gereinigte Suspension fließt als Eiltrat D unterhalb des Filtertuchs (annähernd drucklos) aus den Filterkammern ab.

Nach Abschluss der Filtration, Waschen und Pressen des Filterkuchens werden die Filterkammern nacheinander geöffnet, indem die jeweilige Filterplatte und die zugeordnete Gegenplatte um einen Abstand auseinander gefahren werden. In dem geöffneten Zustand wird einerseits jeweils nach dem Ende der Filtration der Filterkuchen selbsttätig oder mit mechanischen Hilfsmitteln ausgetragen. Wenn die Filtrationseigenschaften der Filtertücher nicht mehr ausreichen, dann werden die jeweils durch entsprechende Aussparungen der Filtertücher in die Filterplatten eingesetzten Füllschuhe manuell demontiert, die Filtertücher zum Austragen des Filterkuchens aus den Filterkammern entnommen und von dem Filterkuchen befreit, gegebenen Falls gereinigt oder erneuert und zur erneuten Verwendung mit den Füllschuhen wieder in den Filterplatten montiert.

Abgesehen von dem erheblichen manuellen Aufwand der Montage und Demontage der Filtertücher und der durch Klemmung in den Filterplatten verankerten Füllschuhe, der einer Teilautomation des Prozesszyklus entgegensteht, ist auch die Lebensdauer der Filtertücher in den bekannten Filtervorrichtungen sehr begrenzt: Durch die hohe Druckbelastung und je nach Verfahren bisweilen erhebliche Temperaturbeanpruchung längen sich die Filtertücher im Betrieb derart, dass die für die Füllschuhe vorgesehenen D mit entsprechenden Dichtringen versehenen D Aussparungen nach wenigen Prozesszyklen nicht mehr mit der Geometrie der Filterplatten übereinstimmen. Im Filtrationsbetrieb liegen dann entweder diese Aussparungen nicht mehr exakt über den Verankerungsstellen der Füllschuhe oder das Filtertuch wirft zwischen den Verankerungsstellen Falten. Beides führt an den entsprechenden Stellen jeweils zu Undichtigkeiten der bekannten Filtervorrichtungen und andererseits zu erhöhten mechanischen Belastungen und baldigem Versagen der Filtertücher.

DE 103 03 817 Al offenbart ein solches Verfahren, bei dem der Füllschuh beim öffnen der Filtervorrichtung durch sein eigenes Gewicht und das der Membran herausgedrückt wird.

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Beweglichkeit des Filtertuchs zu gewährleisten und die Demontage des Filtertuchs zu vereinfachen.

Lösung

Ausgehend von den bekannten Verfahren wird nach der Erfindung vorgeschlagen, dass beim öffnen der Filtervorrichtung der Füllschuh selbsttätig von der Filterplatte abhebt und die Klemmung des Filtertuchs aufhebt. Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet so den manuellen Aufwand der Montage und Demontage der Füllschuhe jeweils zum Einsetzen und Entnehmen des Filtertuchs. Weiterhin ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine Beweglichkeit des Filtertuchs relativ zur Filterplatte.

Vorzugsweise wird der Füllschuh beim öffnen der Filtervorrichtung durch eine Federkraft von der Filterplatte abgehoben und beim Schließen führt die Gegenplatte den Füllschuh gegen die Federkraft auf die Filterplatte. Die Verwendung eines Federelements stellt eine besonders einfache Möglichkeit dar, das selbsttätige Abheben des Füllschuhs zu realisieren. Alternativ kann der Füllschuh auch selbsttätig durch Schwerkraft oder durch Magnetkraft abheben oder mittels eines mechanischen oder fluiddynamischen Antriebs von der Filterplatte abgehoben werden.

Ausgehend von den bekannten Filtervorrichtungen wird nach der Erfindung vorgeschlagen, dass der mindestens eine Füllschuh in der Filterplatte beweglich verankert ist und beim öffnen der Filtervorrichtung der Füllschuh von der Filterplatte selbständig abgehoben und die Klemmung des Filtertuchs aufgehoben wird. Die erfindungsgemäße Filtervorrichtung ermöglicht die Ausführung eines der vorstehend erläuterten Verfahren und zeichnet sich durch die dort aufgeführten Vorteile aus.

Besonders bevorzugt ist der mindestens eine Füllschuh einer erfϊndungsgemäßen Filtervorrichtung in der Filterplatte um eine zu dem Filtertuch parallele Achse kippbar verankert. So kann der Klemmbereich des Füllschuhs, der im geschlossenen Zustand der Filtervorrichtung das Filtertuch mit der Filterplatte einklemmt, beim öffnen gezielt von der Filterplatte abgehoben werden, während der in der Filterplatte verankerte Verankerungsbereich im Wesentlichen an derselben Stelle der Filterplatte verbleibt.

Die Kippbarkeit des Füllschuhs kann beispielsweise durch in der Achse angeordnete Lagerbuchsen und -zapfen oder auch ohne spezifische Lagerelemente durch gezieltes Verkanten in einem Aufnahmebereich der Filterplatte realisiert werden. Alternativ kann der Füllschuh als Ganzes senkrecht zu dem Filtertuch verschiebbar verankert werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung ist der mindestens eine Füllschuh außerhalb einer von dem Filtertuch überdeckten rechteckigen Fläche in der Filterplatte verankert. Der äußere Rand der von dem Filtertuch überdeckten Fläche, in dem das Filtertuch zwischen den Filterplatten die Filterkammer abdichtend eingeklemmt ist, wird auch als Dichtfläche [Bezeichnet. An der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung weist die von dem Filtertuch überdeckte Fläche Dund damit auch diese Dichtfläche D Deine rechteckige Form auf.

Der außerhalb dieser Fläche verankerte Füllschuh durchdringt die Dichtfläche derart, dass er lediglich zum durchleitenden Element wird und erfordert daher keine spezifische Aussparungen oder speziell abdichtende Einbauten in das Filtertuch. Die erfindungsgemäße Filtervorrichtung erlaubt dann den Einsatz von Filtertuch als Meterware ohne spezifische Aussparungen für die Füllschuhe. Einerseits werden so die Kosten des Filtertuchs erheblich reduziert, andererseits sind die von den bekannten Filtervorrichtungen beschriebenen Probleme durch Längen des Filtertuchs im Betrieb wirksam vermieden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Filterplatte einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung,

Fig. 2 einen Füllschuh der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung,

Fig. 3 einen Detailschnitt der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung und

Fig. 4 einen weiteren Detailschnitt der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung.

Die in Figur 1 gezeigte Filterplatte 1 aus PP einer nicht weiter dargestellten erfindungsgemäßen Filtervorrichtung weist eine im Wesentlichen quadratische Grundform, oben zwei tragende Ansatzstücke 2, 3 und unten zwei nicht tragende an diese Grundform angesetzte Ansatzstücke 4, 5 auf. Durch die Ansatzstücke 2, 3, 4, 5 verläuft jeweils ein Filtratkanal 6. Durch das Ansatzstück 2 oben links und durch das Ansatzstück 4 unten rechts verläuft außerdem jeweils ein Suspensionskanal 7 und durch das Ansatzstück 3 oben rechts ein Pressmittelkanal 8. Die Filtratkanäle 6, die Suspensionskanäle 7 und der Pressmittelkanal 8 verlaufen jeweils quer zu der Filterplatte 1 durch die Filtervorrichtung.

Die Filterplatte 1 weist eine Kammerseite 9 und ihr gegenüber liegend eine (in den Figuren 3 und 4 dargestellte) Membranseite 10 mit jeweils einer linsenförmigen Vertiefung 11 auf. Auf der Kammerseite 9 sind zwei identische, seitlich an der Vertiefung 11 diagonal gegenüberliegend angeordnete Füllschuhe 12 aus PP verankert, durch die aus dem jeweils zugeordneten Suspensionskanal 7 die Suspension in die Filtervorrichtung einleitbar ist.

Jeder Füllschuh 12 weist D wie in Figur 2 dargestellt Deine Suspensionsbohrung 13 auf. In einem Verankerungsbereich 14 weist der Füllschuh 12 eine durch zwei Lagerzapfen 15 festgelegte Lagerachse 16 auf. Gegenüber dem Verankerungsbereich 14 weist der Füllschuh 12 einen mit einem Dichtelement 17 aus Gummi versehenen Klemmbereich 18 auf, zu dem ausgehend von der Suspensionsbohrung 13 sechs Einlaufkanäle führen.

Im montierten Zustand bildet die Suspensionsbohrung 13 des Füllschuhs 12 D wie in Figur 3 dargestellt Deinen Abschnitt des zugeordneten Suspensionskanals 7 der Filterplatte 1. Die Lagerzapfen 15 greifen in nicht dargestellten Lagerbuchsen der Filterplatte 1 ein, so dass der Füllschuh 12 in der Filterplatte 1 verankert und in dieser um die Lagerachse 16 kippbar gelagert ist. Gegenüber der Filterplatte 1 und der (in Figur 3 nicht dargestellten) Gegenplatte ist die Suspensionsbohrung 13 des Füllschuhs 12 mittels kreisringförmiger Dichtelemente 20 abgedichtet.

Im Betrieb der erfϊndungsgemäßen Filtervorrichtung, einer so genannten Hembranfϊlterpresse Erhit senkrecht stehenden Filterplatten 1 , sind die Filterplatten 1 in einem nicht dargestellten stählernen Rahmen eines Pressengestells zu einem in Figur 4 ausschnittsweise dargestellten Plattenpaket 21 zusammen gepresst. Im Plattenpaket 21 bilden die Vertiefungen 11 benachbarter Filterplatten 1, wobei jeweils eine Filterplatte 1 mit ihrer Kammerseite 9 mit der Membranseite 10 einer weiteren Filterplatte 1 als Gegenplatte [kombiniert ist, jeweils eine Filterkammer 22 aus. In der Trennebene zwischen Filterplatte 1 und Gegenplatte liegen in der Filterkammer 22 jeweils eine Membran 23 aus Gummi und zwei Filtertücher 24.

Zur Montage der Filtervorrichtung werden die Filterplatten 1 mit den oberen Ansatzstücken 2, 3 auf dem Rahmen abgestützt. Das Ansatzstück 4 unten rechts wird erst nach dem Einhängen der Filterplatten 1 in das Traggestell an diese jeweils angeschraubt, die übrigen Ansatzstücke 2, 3, 5 sind an die Filterplatten 1 angeformt. Beim Schließen der Filterkammern 22 wird das zwischen Filterkammer 22 und dem Klemmbereich 18 des Füllschuhs 12 angeordnete Filtertuch 24 zwischen diesen eingeklemmt.

Im Filtrationsbetrieb der Filtervorrichtung wird eine mit einer Feststofffracht belastete Suspension über die Füllschuhe 12 jeweils zwischen die aufeinander liegenden Kuchenseiten der Filtertücher 24 in die Filterkammern 22 eingeleitet. Bei der Filtration durchdringt die Suspension zunächst die Filtertücher 24 zu deren Filtratseiten und fließt gereinigt als FJltratD im Wesentlichen drucklos aus den Filterkammern 22 in nicht dargestellten Ausläufen ab. Die Feststofffracht der Suspension lagert sich hierbei als nicht dargestellter EϊlterkuchenHuf de n Kuchenseiten der Filtertücher 24 ab.

Zum Austragen des Filterkuchens werden die Filterkammern 22 der Filtervorrichtung nacheinander derart geöffnet, dass sie einen Abstand 25 aufweisen, durch den der Filterkuchen austragbar ist. Beim öffnen der Filterkammer 22 bewirkt das Dichtelement 20 zwischen Filterplatte 1 und Füllschuh 12 als Federelement ein Aufkippen des Füllschuhs 12. Die Klemmung des Filtertuchs 24 wird so selbsttätig aufgehoben und dieses kann ohne Weiteres D insbesondere ohne Demontage des Füllschuhs 12 D entnommen werden.

Figuren sind

Filterplatte

Ansatzstück

Ansatzstück

Ansatzstück

Ansatzstück

Filtratkanal

Suspensionskanal

Pressmittelkanal

Kammerseite

Membranseite

Vertiefung

Füllschuh

Suspensionsbohrung

Verankerungsbereich

Lagerzapfen

Lagerachse

Dichtelement

Klemmbereich

Einlaufkanal

Dichtelement

Plattenpaket

Filterkammer

Membran

Filtertuch

Abstand