AT526990B1 - Ventilvorrichtung für einen Scheibenfilter - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Scheibenfilter mit einer Ventilvorrichtung und eine Ventilvorrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Scheibenfilters. Die Ventilvorrichtung weist ein Ventilgehäuse (21) auf. In dem Ventilgehäuse (21) ist ein Unterdruckventil (23) für die Bereitstellung einer Unterdruckzone angeordnet, wobei das Ventilgehäuse eine Öffnung für einen Zulauf von Filtrat aus Kanälen (15) einer Hohlwelle (13) des Scheibenfilters (1) aufweist. Für ein Abblenden der Kanäle (15) sind für einen Übertritt in oder aus der Unterdruckzone Filtratbrücken (31, 32) vorgesehen. Eine der Filtratbrücken (31) ist für ein Abblenden mit Unterdeckung (41) ausgebildet.

Description

Beschreibung

VENTILVORRICHTUNG FÜR EINEN SCHEIBENFILTER

[0001] Die Erfindung betrifft eine Ventilvorrichtung für einen Scheibenfilter. Scheibenfilter werden zur Abtrennung von Flüssigkeiten aus einer Suspension, insbesondere einer Faserstoffsuspension, mit einem Behälter zur Aufnahme der Suspension, einer sich horizontal im Behälter erstreckenden und rotierbar gelagerten Hohlwelle und mehreren auf der Hohlwelle befestigten und axial voneinander beabstandeten Filterscheiben. Die Filterscheiben bestehen aus mehreren separaten, kreissektorförmigen Filterscheibensektoren. Die Hohlwelle besitzt mehrere separate Kanäle, wobei die Kanäle mit verschiedenen Filterscheibensektoren in Verbindung stehen und ein Teil der Kanäle mit einer Unterdruckquelle verbunden ist. Die mit der Hohlwelle rotierenden Kanäle münden an wenigstens einem Wellenende in ein Ventilgehäuse. In dem Ventilgehäuse befindet sich zumindest ein nicht-rotierendes Unterdruckventil, welches einerseits mit einer Unterdruckquelle in Verbindung steht und anderseits wenigstens eine, während der Rotation der Hohlwelle wechselnde Kanalmündung überdeckt.

[0002] Derartige Scheibenfilter, wie sie in DE102010039512 und US 3452874 beschrieben sind, werden zur Eindickung der Suspension und in der Papierindustrie insbesondere zur Faserstoffrückgewinnung eingesetzt. Hierzu ist die Hohlwelle in der Regel mittels einer Ventilvorrichtung mit einer Unterdruckquelle verbunden. Auf den Filterscheiben bildet sich infolge des Druckunterschieds zwischen der Faserstoffsuspension und dem Innenraum der Filterscheiben eine Vliesschicht. In Abhängigkeit von der Eintauchposition gelangt Filtrat in unterschiedlichen Qualitäten in den Innenraum der Filterscheiben und damit in die Hohlwelle. Zur getrennten Abführung von unterschiedlichen Filtratqualitäten ist die Ventilvorrichtung vorgesehen. Durch die Ventilvorrichtung wird zwischen einer Abführung des Filtrats bei Atmosphärendruck und bei Unterdruck, auch als Vakuum bezeichnet, geschaltet. Damit keine Falschluft in die als Vakuumzone bezeichnete Unterdruckzone eindringen kann, wird für den Eintritt in und den Austritt aus der Vakuumzone die einem Sektor zugeordneter Kanal/Kanäle der Hohlwelle durch eine als Filtratbrücke bezeichnete Abdeckung vollständig abgeblendet. Dabei wird durch die Filtratbrücke beim Schalten von Atmosphäre zu Vakuum und auch von Vakuum zu Atmosphäre der Filtratabfluss unterbrochen.

[0003] Aus der WO 99/25456 und der EP 400 787 ist es bekannt eine einstellbare Filtratbrücke vorzusehen, durch die die Sektoren von Atmosphäre und Vakuum einstellbar sind. Dadurch kann eine Optimierung der Abführung von verschiedenen Filtratqualitäten an unterschiedlichen Pulp Eigenschaften oder Betriebssituationen angepasst werden.

[0004] Aus der DE22 03 657 A1 ist ein Steuerkopf für Vakuum-Drehfilter für eine Hohlwelle bekannt. Die Hohlwelle ist mit Filtersektoren verbunden und die Filtersektoren stehen mit in der Hohlwelle verlaufenden Kanälen in Verbindung. Am Ende der Hohlwelle ist eine Steuerplatte vorgesehen, über die die Kanäle in der Hohlwelle mit Druckluft oder Vakuum beaufschlagt werden. Über die Kanäle werden die Filtersektoren entsprechend beaufschlagt, so dass eine Ausbildung einer Schlammschlicht durch das anliegende Vakuum oder die Abstoßung des Filterkuchens von dem Filtersegment möglich ist. Durch eine Regelung des anliegenden Druckes kann die Stärke des sich ausbildenden Filterkuchens gesteuert werden. Ein weiteres Ventil für einen Scheibenfilter ist aus der GB 736 815 bekannt.

[0005] Es ist Aufgabe der Erfindung die Effizienz des Scheibenfilters zu verbessern.

[0006] Die heutige Ventilvorrichtung für einen Scheibenfilter hat eine atmosphärische Zone und eine Unterdruckzone, die auch als Vakuumzone bezeichnet wird. In der Ventilvorrichtung ist ein Unterdruckventil für die Bereitstellung einer Unterdruckzone angeordnet. Das Ventilgehäuse weist eine Öffnung für einen Zulauf von Filtrat aus Kanälen einer Hohlwelle des Scheibenfilters auf, Damit keine Falschluft in die Unterdruckzone gelangen kann, sind für ein Abblenden der Kanäle für einen Ubertritt in oder aus der Unterdruckzone Filtratbrücken vorgesehen. Bei einem vollständigen Abblenden eines Kanals oder den einem Filterscheibensektor zugeordneten Kanälen wird der Filtratfluss gestoppt. Dadurch können ein Rückstau und auch eine Rückströmung

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von Filtrat in den Kanal/die Kanäle und zurück in die Sektoren der Filterscheiben auftreten. Dieser Rückstau kann einen negativen Effekt auf die bereits auf dem jeweiligen Filterscheibensektor ausgebildete Schicht aus Fasermaterial haben. Ein teilweises Ablösen dieser Schicht kann auftreten. Darüber hinaus muss der abgebremste Filtratfluss wieder beschleunigt werden, was sich negativ auf die Effizienz des Scheibenfilters auswirkt.

[0007] Zur Verbesserung der Effizienz des Scheibenfilters ist nun vorgesehen, die Unterbrechung des Filtratflusses abzumildern. Durch Einsatz dieser Ventilvorrichtung kann ein Rückstau in einem Scheibenfilter minimiert werden und ein Aufbau des Filtratflusses wird begünstigt. Die Aufgabe wird durch die Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 und das Verfahren nach Anspruch 14 gelöst.

[0008] Es ist vorgesehen, dass mindestens eine der Filtratbrücken mit einer Unterdeckung ausgebildet ist. Das heißt, dass durch diese Filtratbrücke ein zugeordneter Kanal des Scheibenfilters nicht vollständig abgeblendet wird. Dadurch wird erreicht, dass der Filtratfluss in keinen Zeitpunkt beim Passieren dieser mit Unterdeckung ausgebildeten Filtratbrücke vollständig unterbrochen wird. Ein Rückstau des anfallenden Filtrates wird zumindestens vermindert. Dadurch trägt der Einsatz dieser Ventilvorrichtung zu einer Leistungsoptimierung eines Scheibenfilters bei.

[0009] In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die mit einer Unterdeckung ausgebildete Filtratbrücke mit einem Reservoir versehen ist. Das Reservoir ist für Flüssigkeit vorgesehen. Für ein vollständiges Abblenden der Kanäle/ des Kanals bei einem Wechseln von der Atmosphärenzone in die Unterdruckzone und umgekehrt ist nicht mehr allein die Filtratbrücke vorgesehen. Durch das Reservoir kann anstelle einer vollständigen Abblendung eine Abblendung durch Flüssigkeit bereitgestellt werden. Durch den Strömungswiderstand der aus dem Reservoir nachströmenden Flüssigkeit, kann der Unterdruck in der Unterdruckzone aufrechterhalten werden. Dadurch, dass keine vollständige Abblendung aufgrund der verkürzten Brücke erfolgt, wird der Filtratstrom zwar verringert, aber nicht vollständig gestoppt. Durch den Druck in der Unterdruckzone wird die Filtratströmung vorzeitig beschleunigt. Ein Einströmen von gasförmigen Volumina ist durch das Reservoir unabhängig von der Filtratströmung aus den Kanälen verhindert. Dadurch kann die Zeit eines wirkenden Unterdruckes verlängert werden, was sich vorteilhaft auf die Bildung der Faserschicht auswirkt. Außerdem kann durch ein besseres Anliegen der Faserschicht auf dem Filterscheibensektor ein sanfteres Aufsteuern des Unterdruckes erreicht werden. Die Faserschicht selbst wirkt als Strömungswiderstand. Aus der anliegenden Faserschicht kann eine Verbesserung der Filtratqualität erreicht werden. Das vorzeitige Aussteuern kann einen vorteilhaften Effekt auf die Ausbildung der Faserschicht, insbesondere die Ausbildung einer dichteren Faserschicht, haben.

[0010] Durch die durch das Reservoir bereitgestellte Flüssigkeit kann eine Anströmung des Unterdeckungsbereiches mit Flüssigkeit gewährleistet werden. Dadurch ist verhindert, dass Gasvolumen direkt in die Unterdruckzone über den Unterdeckungsbereich gelangen kann. Das Reservoir kann durch eine Zuleitung mit Flüssigkeit oder gemäß einer bevorzugten Ausführungsform direkt durch Filtrat gefüllt werden.

[0011] In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Reservoir eine Zulauföffnung für ein Befüllen mit Filtrat umfasst. Das Reservoir wird somit durch das anfallende Filtrat während des Betriebs automatisch befüllt. Eine gesonderte Flüssigkeitszuführung für ein Befüllen des Reservoirs ist damit nicht erforderlich, was sich vorteilhaft auf den konstruktiven Aufwand auswirkt.

[0012] Ist insbesondere eine Befüllung mit Trübfiltrat vorgesehen, so kann sichergestellt werden, dass das Reservoir immer ausreichend gefüllt ist. Auch bei Inbetriebnahme fällt direkt bei Inbetriebnahme Trübfiltrat an, wenn ein Filterscheibensektor in die Suspension eintaucht. Dadurch kann eine automatische Befüllung des Reservoirs auch bei Inbetriebnahme gewährleistet werden.

[0013] In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, das Reservoir eine Zulauföffnung für eine Befüllung mit Klarfiltrat, vorzugsweise mit Superklarfiltrat, aufweist. Diese Befüllung kann bevorzugt zusätzlich zu einem Zulauf und Auffüllen des Reservoirs mit Trübfiltrat vorgesehen

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sein. Durch bevorzugte Auffüllung mit Klarfiltrat wird eine Verschlechterung des in der Unterdruckzone abgeführten Filtrates durch die Verwendung des Reservoirs vermieden werden. Die bevorzugte Zuführung von Klarfiltrat, insbesondere Superklarfiltrat, kann zum Beispiel mittels eines Ventils oder einer Leitungsführung oder Filtratführung in der Ventilvorrichtung realisiert sein.

[0014] Insbesondere das Superklarfiltrat strömt in der Regel mit einem höheren Strömungsdruck in die Ventilvorrichtung, so dass sich eine derartige bevorzugte Auffüllung mit einem geringen technischen Aufwand realisieren lässt.

[0015] In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Reservoir durch außerhalb der Unterdruckzone der Ventilvorrichtung aus den Kanälen der Ventilvorrichtung zugeführtem Filtrat gefüllt wird. Dadurch kann durch die Führung der Zuläufe von Filtrat in der Atmosphärenzone eine Füllung des Reservoirs gewährleitet werden. Eine Pumpe oder ein Ventil für die Gewährleitung der Füllung des Reservoirs ist nicht erforderlich. Somit ist der erforderliche konstruktive Aufwand gering.

[0016] In einem Ausführungsbeispiel ist das Reservoir an der eingangsseitig zur Unterdruckzone vorgesehenen Filtratbrücke vorgesehen. Dadurch kann die eingangsseitig zur Unterdruckzone vorgesehene Filtratbrücke verkürzt werden. Dadurch wird die Abblendzeit für den Eintritt in die Unterdruckzone verkürzt. Dadurch wird der Abfluss von Filtrat schneller wieder ermöglicht. Das hat auch zur Folge, dass die Aufnahme des Abflusses an Filtrat eine geringere Wiederbeschleunigung erfordert und nur ein verringerter Rückstau an Filtrat erfolgt. Gerade bei Eintritt in die Unterdruckzone ist das Volumen an Filtrat groß. Daher ist es besonders wichtig einen Rückstau von Filtrat beim Eintritt in die Unterdruckzone zu vermeiden.

[0017] Dahingegen ist beim Verlassen der Unterdruckzone der Filtratfluss deutlich geringer, da sich bereits eine dichte Faserschicht auf dem Filterscheibensektor ausgebildet hat. Eine Unterbrechung durch eine Filtratbrücke stoppt damit kurzzeitig den deutlich geringeren Filtratfluss. Die dadurch bedingten Effekte wie ein Rückstau sind deutlich geringer. Genau genommen sind die Scheiben beim Absteuern des Vakuums nicht mehr eingetaucht. Es wird also nur noch das in den Sektoren und den Kanälen vorhandene Restfiltrat abgeführt. Die Faserschicht dichtet gegenüber der Atmosphäre nicht vollständig ab, stellt aber einen Strömungswiderstand dar. Diese Leckageluft macht es erst möglich, dass sich das System entleeren kann. Je nach Faserstoff ist die Leckageluftmenge unterschiedlich. Das abfließende Filtrat stellt aber sicher, dass keine Luft in die Unterdruckzone eindringen kann. Das System entleert sich im Trocknungsbereich mit zumindestens teilweise aufgetauchten Scheiben in unterschiedlichem Maße.

[0018] Bevorzugt ist das Reservoir fest mit dieser Filtratbrücke verbunden. Dann ist sichergestellt, dass der Bereich der verkürzten Filtratbrücke gleichbleibend gut durch die in dem Reservoir befindliche Flüssigkeit abgedeckt ist. Ist die Filtratbrücke in Umfangsrichtung einstellbar, bewegt sich das Reservoir bei einer Verstellung der Filtratbrücke gleich mit.

[0019] Eine alternative Lösung ist es das Reservoir ortsfest gelagert anzuordnen. Vorzugsweise ist das Reservoir auf dem Gehäuse des Unterdruckventils gelagert, vorzugsweise sogar fest mit diesem Gehäuse verbunden. Dann wird zwar bei einer verstellbaren Filtratbrücke das Reservoir nicht automatisch mitbewegt, jedoch kann durch eine entsprechende Auslegung des Reservoirs der gesamte Verstellbereich der Filtratbrücke mit abgedeckt werden. Das Reservoir ist damit ortsfest gelagert und eine Veränderung der Filtratbrücke, abgesehen von einer verkürzten Ausbildung, ist nicht erforderlich. Der konstruktive Aufwand ist damit besonders gering.

[0020] In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Erstreckung der mindestens einen mit einem Reservoir versehenen Filtratbrücke in Umfangsrichtung kürzer ist als die Erstreckung des/der mit einem Filterscheibensektor verbunden Kanals/Kanäle. Es hat sich herausgestellt, dass eine Unterdeckung um 2° schon eine merkliche Verbesserung bei der Aufrechterhaltung des Filtratflusses mit sich bringt. Als Unterdeckung wird der minimale Bereich bezeichnet, der bei einem Abblenden durch die Filtratbrücke nicht abgedeckt ist. Erstecken sich also die einem Filterscheibensektor zugeordneten Kanäle über 20° und die Filtratbrücke erstreckt sich über ein Umfangsektor von 18°, so beträgt die Unterdeckung 2°. Es wird hier davon ausgegan-

gen, dass die Filtratbrücke in radialer Richtung die Kanäle vollständig abdeckt. Es hat sich insbesondere gezeigt, dass eine Verkürzung der Filtratbrücke bis zu 4° und einer Abdeckung dieses Bereiches durch Flüssigkeit aus dem Reservoir den Unterdruck der Unterdruckzone vernachlässigbar beeinflusst. Bei einer Erstreckung der Filtratbrücke von 20° sind die 4° Kürzung eine Kürzung um 20%. Es hat sich insbesondere eine Unterdeckung von bis zu 30%, insbesondere von bis zu 40% als besonders vorteilhaft herausgestellt. Durch den aufrecht erhaltenen Filtratfluss kann eine Rückströmung in die Filterscheibensektoren verhindert werden. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt eine Unterdeckung von mindestens 10 % vorzusehen, um eine Filtratströmung aufrecht zu erhalten.

[0021] Für eine Abblendung durch das Reservoir ist vorgesehen, dass das Reservoir eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Höhe aufweist und diese Höhe in Umfangsrichtung zusammen mit der Erstreckung der mit dem Reservoir verbundenen Filtratbrücke mindestens so groß ist wie die Erstreckung der mit einem Filterscheibensektor verbunden Kanäle in Umfangsrichtung. Auf der den Kanälen zugewandten Seite weist das Reservoir eine Offnung auf. Durch diese Öffnung liegt die in dem Reservoir befindliche Flüssigkeit an. Diese Flüssigkeit wird durch den wirkenden Druck der Unterdruckzone in die Unterdruckzone hineingesaugt. Dadurch ist ein Eindringen von gasförmigen Volumina verhindert.

[0022] Bei einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Reservoir in Bezug auf die Begrenzungskanten der Filtratbrücke angeordnet ist. Jede Filtratbrücke hat in Umfangsrichtung eine Begrenzungskante in Richtung Unterdruckzone und eine Begrenzungskante in der Atmosphärenzone. Es hat sich als bevorzugt herausgestellt, das Reservoir an der der Unterdruckzone abgewandten Seite gelegene Begrenzungskante der Filtratbrücke vorzusehen. Das Reservoir schließt sich mit seiner Öffnung an diese Begrenzungskante in Umfangsrichtung an.

[0023] In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Bereich der verkürzten Filtratbrücke durch die Öffnung des Reservoirs abgedeckt wird. Das Reservoir selbst kann sich über die radiale Erstreckung der Filtratbrücke hinaus erstrecken. Durch einen Zulauf in Richtung Öffnung kann eine andauernde Beaufschlagung mit Flüssigkeit gewährleistet werden. Dadurch wird ein Eindringen von gasförmigen Volumina in die Unterdruckzone verhindert. Durch die Möglichkeit auch Volumina seitlich versetzt zu der Filtratbrücke anordnen zu können, kann vorhandener Bauraum flexibel genutzt werden. Auch die Zulauföffnung des Reservoirs für eine Befüllung des Reservoirs kann dadurch räumlich an zu erwartende Filtratströmungsverläufe innerhalb der Ventilvorrichtung angepasst sein.

[0024] In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Reservoir ein Fassungsvermögen von maximal 100 Litern aufweist. Durch dieses Fassungsvermögen ist sichergestellt, dass ein Leerlaufen nicht auftritt. Darüber hinaus kann ein Reservoir mit diesem Fassungsvermögen räumlich gut angeordnet werden, ohne dass es die Abströmung von Filtrat stört.

[0025] In einigen Anwendungsfällen hat sich ein Vorsehen von einem Reservoir mit einem Fassungsvermögen von 100 Litern, bevorzugt von 50 Litern und besonders bevorzugt von mindestens 30 Litern vorzusehen, als vorteilhaft herausgestellt. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt ein Reservoir mit einem Volumen von mindestens 10 Litern vorzusehen. Ist der durch das aus den Kanälen anströmende Filtrat groß, so wird dementsprechend weniger Flüssigkeit aus dem Reservoir eingesaugt und das Volumen des Reservoirs kann entsprechend geringer ausgelegt werden, was sich vorteilhaft auf den erforderlichen Bauraum auswirkt. So kann es insbesondere vorteilhaft sein, im Anschluss an die der Unterdruckzone zugewandten Begrenzungskante die Öffnung des Reservoirs vorzusehen.

[0026] Ist eine große Unterdeckung vorgesehen, so muss auch dementsprechend ein größeres Reservoir vorgesehen werden, um sicherzustellen, dass kein Gasvolumen über die Unterdeckung in die Unterdruckzone gelangen kann.

[0027] Diese Ventilvorrichtung kann sowohl im Austausch als auch bei Neuinstallation bei einem Scheibenfilter eingesetzt werden. Scheibenfilter werden zur Abtrennung von Flüssigkeiten aus einer Suspension eingesetzt. Der Scheibenfilter weist einen Trog zur Aufnahme einer Suspension

auf und eine sich horizontal im Behälter erstreckenden und rotierbar gelagerten Hohlwelle auf. Auf der Hohlwelle sind axial voneinander beabstandeten Filterscheiben befestigt. Die Filterscheiben bestehen aus mehreren separaten, kreissektorförmigen Filterscheibensektoren. Die Hohlwelle besitzt mehrere separate Kanäle und die Kanäle stehen mit verschiedenen Filterscheibensektoren in Verbindung. Zumindestens ein Teil der Kanäle ist mit einer Unterdruckquelle verbunden. Die Kanäle rotieren mit der Hohlwelle und münden an wenigstens einem Wellenende in ein Ventilgehäuse einer Ventilvorrichtung nach einer zuvor beschriebenen Ausführung.

[0028] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Unterbrechung des Filtratflusses für einen Übergang in oder aus einer Unterdruckzone verkürzt. Dafür erfolgt eine Abblendung nur teilweise durch eine Filtratbrücke. Ein Einströmen von Gas in die Unterdruckzone ist durch ein Fluten des Unterdeckungsbereiches mit Flüssigkeit verhindert.

[0029] Vorzugsweise kann die Flutung des Unterdeckungsbereiches durch ein mit Flüssigkeit befüllbares Reservoir gewährleistet werden. Dadurch ist eine zeitliche Steuerung einer Anströmung des Unterdeckungsbereiches mit Flüssigkeit nicht erforderlich, das sich vorteilhaft auf die Konstruktion auswirkt.

[0030] Weitere vorteilhafte Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen genannt.

[0031] Anhand von Ausführungsbeispielen werden weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung erläutert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.

[0032] Fig. 1 Schematische Darstellung einer Hohlwelle mit Ventilvorrichtung [0033] Fig. 2 Schematische Darstellung eines Scheibenfilters

[0034] Fig. 3 Schematische Darstellung der Ventilvorrichtung des Scheibenfilters und der Filtratströme

[0035] Fig. 4 Vergrößerte Ausschnittsdarstellung einer Filtratbrücke mit Reservoir

[0036] Anhand von Figur 1 und Figur 2 wird zunächst die prinzipielle Funktionsweise eines Scheibenfilters 1 beschrieben. Der Schiebenfilter 1 weist Filterscheiben 9 auf. Die Filterscheiben 9 sind auf einer zentralen, horizontal liegenden Hohlwelle 13 mit konischen Kanälen 15 montiert. Auf einer Auslaufseite der Hohlwelle 13 befindet sich eine Ventilvorrichtung 20, auch als Filtratventil bezeichnet. Das Filtratventil 20 kann Stege zum Trennen von verschiedenen Filterzonen bzw. Filtratqualitäten aufweisen. Auf der Außenseite des Filtratventils 20 ist ein barometrisches Fallrohr zur Erzeugung eines Unterdruckes für eine Unterdruckzone angeschlossen. Das Filtratventil 20 weist eine Atmosphärenzone und eine Unterdruckzone eines Unterdruckventils 23 auf. Das Unterdruckventil 23 ist durch ein Gehäuse 25 des Unterdruckventils von der Atmosphärenzone abgetrennt. Für einen Ubergang von der Atmosphärenzone in die Unterdruckzone und umgekehrt sind Filtratbrücken 31, 32, wie in Fig. 3 zu ersehen, vorgesehen.

[0037] Eine Suspension 7 wird in einen Suspensionszulauf 5 gefördert. Von dem Suspensionszulauf 5 wird die Suspension gleichmäßig verteilt einem Trog 3 des Scheibenfilters 1 zugeführt. Die Hohlwelle 13 mit den Filterscheiben 9 ist in dem Trog 3 eingebaut. Die Filterscheiben werden durch eine Haube 4 abgedeckt. Die Filterscheiben 9 sind in Filterscheibensektoren 11 unterteilt. Die Filterscheiben 9 rotieren langsam und ein Filterscheibensektor 11 nach dem anderen taucht in die Suspension 7 ein. Unter hydrostatischem Druck bildet sich eine Faserschicht, auch als Fasermatte bezeichnet, auf dem jeweiligen Filterscheibensektor 11 und ein Trübfiltrat, auch mit FF (foul filtrate) bezeichnet, wird abgeschieden. Diese gebildete Faserschicht stellt einen Strömungswiderstand und ein Filtermedium bei der weiteren Entwässerung dar. Die Hauptentwässerung erfolgt in einer Unterdruckzone 24. In der Unterdruckzone 24 wird eine hohe Kapazität und ein reines Filtrat, auch als Klarfiltrat CF (clear filtrate) bezeichnet, erreicht.

[0038] Verlassen die Filterscheibensektoren 11 die Suspension 7, wird das in den Sektoren befindliche restliche Filtrat durch den Unterdruck in die Hohlwelle gesaugt. Dabei strömt eine geringe Menge Luft durch die Fasermatte. Die Faserschicht, auch als Stoffschicht bezeichnet, wird dadurch getrocknet. Der jeweilige Scheibenfiltersektor 11 verlässt die Unterdruckzone und die Faserschicht wird mit Hilfe von Abschlagspritzdüsen von dem Filterscheibensektor 11 entfernt.

Die Faserschicht fällt nach unten durch zwischen den Filterscheiben 9 angeordnete Schächte in einen Stoffauslauf 19. Nach Ablösung der Faserschicht wird der Scheibenfiltersektor 11 der Filterscheibe 9 durch oszillierende Reinigungsspritzdüsen gereinigt.

[0039] In der gezeigten Ausführungsform in Figur 2 ist die Hohlwelle 13 in sechzehn getrennte Kanäle 15, entsprechend der Anzahl der Filterscheibensektoren 11 der Filterscheibe 9, aufgeteilt. Jedem Filterscheibensektor ist durch eine Ausnehmung 17 in der Hohlwelle mit einem zugeordneten Kanal in der Hohlwelle für einen Abfluss des Filtrates verbunden. Der Querschnitt der Kanäle 15 erweitert sich zum Auslaufende, Figur 1, hin.

[0040] Die Ventilvorrichtung 20 ist auf der Hohlwelle 13 montiert. Zwischen dem Gehäuse 21 der Ventilvorrichtung 20 und der Hohlwelle 13 befindet sich eine Verschleißscheibe mit zwei Justierbaren Filtratbrücken 31, 32. Durch die Verschleißscheibe wird das ortsfest angeordnete Gehäuse 21 der Ventilvorrichtung 20 gegenüber der sich drehenden Hohlwelle 13 abgedichtet. Die Rotationsrichtung der Hohlwelle 13 ist mit 45 bezeichnet. Die Kanäle 15 der Hohlwelle 13 münden in das Gehäuse 21 der Ventilvorrichtung 20. Die erste Filtratbrücke 31, in Figur 3 und 4 gezeigt, ist für den Ubergang von der Atmosphärenzone 22 in die Unterdruckzone 24 vorgesehen. Hier ist im Bereich der ersten Filtratbücke 31 ein Reservoir 61 ausgebildet. Die zweite Filtratbrücke 32 justiert ein Ende der Unterdruckzone 24 ab dem wieder atmosphärische Bedingungen herrschen. Die Positionen der Filtratbrücken 31, 32 kann an die jeweilige Aufgabenstellung, wie z.B. Suspensionsqualität, angepasst werden.

[0041] Bei Ausführungen mit in mehrere Filtratzonen aufgeteilte Fitratströme, z.B. zusätzlich ein Superklarfiltrat, kann eine feste Teilung zwischen der Atmosphärenzone 22 und der Unterdruckzone 24 vorgesehen sein. In Figur 1 ist eine Ventilvorrichtung 20 gezeigt, bei der Abfluss für ein Trübfiltrat 51 und ein Abfluss 53 für ein in der Unterdruckzone 24 gewonnenes Trübfitrat vorgesehen ist. Es sind darüber hinaus ein Abfluss 55 für ein Klarfiltrat und ein Abfluss 57 für ein Superklarfiltrat vorgesehen. Bei der in Figur 3 gezeigten Darstellung ist dahingegen nur zwischen einem Filtrat der Atmosphärenzone 22 und der Unterdruckzone 24 unterschieden. In dieser Darstellung wird das Filtrat der Atmosphärenzone 22 als Trübfiltrat FF und das Filtrat der Unterdruckzone 24 als Klarfiltrat CF bezeichnet. In dem in der Figur 3 enthaltenen Grafen sind die anfallenden Filtratqualitäten in Abhängigkeit von der Winkelposition des Filterscheibensektors 11 dargestellt.

[0042] Die Konstruktion der Ventilvorrichtung 20 verhindert die Bildung von großen Luftblasen im oberen Ventilteil und stellt so einen kontinuierlichen Transport kleiner Luftblasen in das Fallrohr sicher. Dadurch ist ein stabiler und hoher Unterdruck und demzufolge eine hohe Kapazität und Auslaufstoffdichte gewährleistet. Die in der Unterdruckzone herrschenden Drücke liegen im Bereich von 0,1 bis 0,6 bar.

[0043] In Figur 4 ist eine Ausführung einer Filtratbrücke 31 mit Reservoir 61 gezeigt. Bei bisherigen Ventilvorrichtungen 20 von Scheibenfiltern 1 wird ein Kanal 15 der Hohlwelle 13 durch eine Filtratbrücke 31, 32 vollständig abgeblendet, so dass bei einem Übergang zwischen den beiden Druckzonen 22, 24 keine Falschluft in die Unterdruckzone 24 gelangen kann. Dadurch wird bei Eintritt in die Unterdruckzone 24 der im atmosphärischen Teil aus dem Kanal 15 der Hohlwelle 13 herausströmende Filtratfluss gestoppt. Durch die Drehung der Hohlwelle 13 öffnet der Kanal 15 wieder zur Unterdruckzone 24 hin und der Filtratfluss setzt wieder ein. Dieses Abstoppen hat einen Einfluss auf den Durchsatz und die Filtratqualität des Scheibenfilters 1. Es kann zu einem Aufstauen von Filtrat und sogar zu einer Rückströmung von Filtrat kommen. Als Folge kann ein verminderter Kraftschluss oder auch ein leichtes Abheben zwischen der schon ausgebildeten Faserschicht und Filterscheibensektor 11 auftreten. Es kann Suspension zwischen Faserschicht und Filterscheibensektor 11 einströmen, was die Filtratqualität verschlechtert. Auch kann ein leichtes Abheben oder auch resuspendieren der in der Atmosphärezone 22 gebildeten Fasermatte auftreten. Für einen besonders sanften Aufbau des Filtratflusses sind auch schon Blenden mit Lochmuster im Unterdruckbereich im Anschluss an die Filtratbrücke vorgesehen worden. Jedoch wird dadurch zwar ein stetiger Aufbau und damit sanfter Aufbau des Filtratflusses erreicht, jedoch wird dadurch der Aufbau des vollen Unterdruckes weiter verzögert und die Zeit bei vollem

Unterdruck verkürzt.

[0044] In Figur 4 ist eine Filtratbrücke 31 mit einem Reservoir 61 für eine Verkürzung der Abblendzeit gezeigt. Die Fitratbrücke 31 deckt einen Winkelbereich in Umfangsrichtung ab. Dieser Winkelbereich wird mit Erstreckung der Filtratbrücke in Umfangsrichtung 39 bezeichnet. Die Filtratbrücke 31 weist in Umfangsrichtung eine der Unterdruckzone 24 zugewandte Begrenzungskante 35 und eine der Unterdruckzone 24 abgewandte Begrenzungskante 33 auf. In radialer Richtung weist die Filtratbrücke 31 eine Erstreckung in radialer Richtung 37 für eine Abdeckung bezüglich der radialen Erstreckung der Kanäle 15 auf. Das hier gezeigte Reservoir 61 ist tassenförmig und weist eine Zulauföffnung 63 für Flüssigkeit auf. Das Reservoir 61 ist mit einer Höhe 69 und einer radiale Erstreckung 67 ausgebildet. Das Reservoir 61 schließt sich an die Filtratbrücke 31 an der der Unterdruckzone abgewandten Begrenzungskante 35 an. Dabei weist das Reservoir 61 eine Offnung 65 auf der den Kanälen 15 zugewandten Seite auf. Zur Veranschaulichung ist in Figur 4 der Verkürzungsbereich 41 der Filtratbrücke 31 eingezeichnet. Dieser Verkürzungsbereich 41 kennzeichnet den Bereich einer Unterdeckung. Die eingezeichnete Begrenzungskante 33' kennzeichnet die ursprüngliche Begrenzungskante ohne Unterdeckung. Der diese Filtratbrücke 31 passierender Kanal 15 der Hohlwelle 13 ist in keinem Zeitpunkt vollständig durch die Filtratbrücke 31 abgeblendet. Im Bereich der Verkürzung 41 ist eine Offnung 65 des Reservoirs 61 ausgebildet, so dass der Verkürzungsbereich 41 immer durch die Öffnung 65 des Reservoirs 61 vollständig mit Flüssigkeit beaufschlagt ist. In der gezeigten Darstellung ist die Filtratbrücke 31 über die gesamte radiale Erstreckung 37 der Kanäle vollständig gekürzt. Die Erstreckung des Reservoirs in Umfangsrichtung geht über den Kürzungsbereich 41 hinaus, so dass ausreichend Flüssigkeitsvolumen für die Abblendung mittels Flüssigkeit zur Verfügung steht. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Reservoir 61 ein Füllvolumen im Bereich von 10 bis 100 Litern auf. Das erforderliche Füllvolumen des Reservoirs kann auf den Unterdeckungsbereich und auf die Suspension abgestimmt werden. Das Reservoir ist so auszulegen, dass gewährleistet ist, dass kein Gasvolumen über die Unterdeckung 41 in die Unterdruckzone 24 eindringt. Mit Gasvolumen sind nicht die in dem Filtrat enthaltenen und vom Filtrat eingeschlossenen Luftblasen gemeint. Das Reservoir 61 ist auf dem Gehäuse 25 des Unterdruckventils 23 befestigt und deckt mit seiner Öffnung 65 den gesamten Verstellbereich der Filtratbrücke 31 ab.

[0045] Alternativ könnte das Reservoir 61 auch an der Filtratbrücke 31 selbst befestigt sein. Die Öffnung 65 kann dann auf den Kürzungsbereich 41 der Filtratbrücke 31 abgestimmt ausgebildet sein. Bei einer Verstellung der Position der Filtratbrücke 31 wird dann auch die Öffnung 65 des Reservoirs 61 mit verstellt.

"1 Filterscheibensektor 13 Hohlwelle

20 Ventilvorrichtung /Filtratventil

21 Ventilgehäuse

25 Gehäuse Unterdruckventil SE ‚31 Filtratbrücke ‚32 Filtratbrücke

37 Radiale Erstreckung der Filtratbrücke

41 Höhe des Verkürzungsbereich der Ventilbrücke / Höhe der Unterdeckung

53 Abfluss Trübfiltrat - Vakuum 55 Abfluss Klarfiltrat 57 Abfluss Superklarfiltrat

15 Kanal/Kanäle 78 Ausnehmung Hohlwelle

‚39 Erstreckung der Filtratbrücke in Umfangsrichtung

Claims (14)

Patentansprüche

1. Ventilvorrichtung (20) für einen Scheibenfilter (1) mit mindestens einem Ventilgehäuse (21), in dem ein Unterdruckventil (23) für die Bereitstellung einer Unterdruckzone angeordnet ist, wobei das Ventilgehäuse eine Öffnung für einen Zulauf von Filtrat aus Kanälen (15) einer Hohlwelle (13) des Scheibenfilters (1) aufweist, wobei für ein Abblenden der Kanäle (15) für einen Übertritt in oder aus der Unterdruckzone (24) Filtratbrücken (31, 32) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Filtratbrücken (31) für ein Abblenden mit Unterdeckung ausgebildet ist, wobei der mit Unterdeckung ausgebildeten Filtratbrücke (31) ein Reservoir (61) für Flüssigkeit zugeordnet ist.

2, Ventilvorrichtung (20) für einen Scheibenfilter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reservoir (61) eine Zulauföffnung (63) für eine Befüllung mit Filtrat aufweist.

3. Ventilvorrichtung (20) für einen Scheibenfilter (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reservoir (61) eine Zulauföffnung (63) für eine Befüllung mit Superklarfiltrat aufweist.

4. Ventilvorrichtung (20) für einen Scheibenfilter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reservoir (61) eine außerhalb der Unterdruckzone (24) der Ventilvorrichtung (20) angeordnete Zulauföffnung (63) aufweist.

5. Ventilvorrichtung (20) für einen Scheibenfilter (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reservoir (61) der eingangsseitig zur Unterdruckzone (24) vorgesehenen Filtratbrücke (31) zugeordnet ist.

6. Ventilvorrichtung (20) für einen Scheibenfilter (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reservoir (61) auf einem Gehäuse des Unterdruckventils (25) gelagert ist.

7. Ventilvorrichtung (20) für einen Scheibenfilter (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nur die eingangsseitig zur Unterdruckzone (24) vorgesehene Filtratbrücke (31) mit einer Unterdeckung ausgebildet ist und diese eingangsseitige Filtratbrücke (31) zusammen mit der Erstreckung der Öffnung des Reservoirs (61) mindestens die Fläche und Form der anderen Filtratbrücke (32) überdeckt.

8. Ventilvorrichtung für einen Scheibenfilter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit einem Reservoir (61) versehene Filtratbrücke (31) eine Begrenzungskante (33) in Umfangsrichtung auf der der Unterdruckzone (24) abgewandten Seite aufweist und dass sich die Offnung (65) des Reservoirs (61) an diese Begrenzungskante (33) mit einer Erstreckung in Umfangsrichtung anschließt.

9. Ventilvorrichtung (20) für einen Scheibenfilter (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit einem Reservoir (61) versehene Filtratbrücke (31) eine Begrenzungskante in Umfangsrichtung auf der der Unterdruckzone (24) zugewandten Seite (35) aufweist und dass sich die Offnung (65) des Reservoirs (61) an diese Begrenzungskante (35) mit einer Erstreckung in Umfangsrichtung in Richtung Unterdruckzone (24) anschließt.

10. Ventilvorrichtung (20) für einen Scheibenfilter (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, ” dass die sich an die Filtratbrücke (31) anschließende Öffnung (65) des Reservoirs (61) in

radialer Richtung so groß ist, wie die Erstreckung der Filtratbrücke (31) in radialer Richtung (37).

11. Ventilvorrichtung für einen Scheibenfilter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das das Reservoir (61) ein Fassungsvermögen von 10 bis 100 Litern aufweist.

12. Scheibenfilter (1) zur Abtrennung von Flüssigkeiten aus einer Suspension (7) mit einem Trog (3) zur Aufnahme der Suspension (7), einer sich horizontal im Behälter erstreckenden und rotierbar gelagerten Hohlwelle (13) und auf der Hohlwelle (13) befestigten und axial voneinander beabstandeten Filterscheiben (9), wobei die Filterscheiben (9) aus mehreren separaten, kreissektorförmigen Filterscheibensektoren (11) besteht, die Hohlwelle (13) mehrere einem Kreissektor zugordnete separate Kanäle (15) für ein Abführen von Filtrat aus den jeweiligen Filterscheinsektoren (11) besitzt , wobei die mit der Hohlwelle (13) rotierenden Kanäle (15) an wenigstens einem Wellenende in ein Ventilgehäuse (21) einer Ventilvorrichtung (20) münden und in dem Ventilgehäuse (21) ein Unterdruckventil vorgesehen ist, wobei für einen Ubertritt in die Unterdruckzone (24) und aus der Unterdruckzone (24) heraus jeweils eine Filtratbrücke (31, 32) für ein Abblenden des dem Kreissektor zugeordneten Kanals (15) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ventilvorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche vorgesehen ist.

13. Scheibenfilter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, ” dass das Reservoir (61) eine Offnung (65) aufweist und diese Offnung (65) den rotierenden Kanälen (15) der Hohlwelle zugewandt ist und sich mindestens über den Bereich der Unterdeckung erstreckt, so dass durch die Flüssigkeit des Reservoirs (61) ein Eindringen von Gas in die Unterdruckzone (24) verhindert ist.

14. Verfahren zur Abtrennung von Flüssigkeiten und Feststoffen aus einer Suspension (7) mit einem Scheibenfilter (1) mit einer Atmosphärenzone und einer Unterdruckzone nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Übergang von der Atmosphärenzone (22) in die Unterdruckzone (24) nur teilweise eine Abblendung durch die mindestens eine Filtratbrücke (31) aufgrund einer Unterdeckung erfolgt und der Bereich der Unterdeckung (41) mit einer Flüssigkeit geflutet wird solange eine Verbindung von Unterdruckzone (24) zur Atmosphärenzone (22) aufgrund der Unterdeckung (41) der Filtratbrücke (31) besteht.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen