Filterpresse mit Filterelementen
Die Erfindung betrifft eine Filterpresse mit Filterelementen, die aneinlanldergereiht deren Filterpaket bilden, das zum Aufnehmen einer zu filtrierenden Substanz dienende Filterkammern, Filtertücher zum Durchtritt des Filtrates und Abflusseinrichtungen für das Filtrat sowie bewegliche auf die Filterkammern abstützbare Wände aufweist, die auf den den Filterkammern abgewandten Seiten von einer ausserhalb des Filterpaketes liegende Kraftquelle unter Druck setzbar sind, wobei zumindest zwei Arten von abwechselnd zum aneinander Anliegen bestimmte Filterelementen vorhanden sind.
Die ein solches Filterpaket aufweisenden Filterpressen sind infolge der beweglichen auf die Filterkammern abstützbaren Wände geeignet, nach der Filtration auch noch die Feststoffmasse auszupressen.
Es sind die das Filterpaket bildenden Filterelemente verschiedenster Bauarten bekannt. Es sollen im folgen- den verschiedene Nachteile bekannter Filterelemente erwähnt werden. Bei manchen Konstruktionen sind die Filtertücher mit verhältnismässig grossen Durchbrechungen versehen, die zum Durchtritt einer zu filtrierenden Substanz und auch zum Austritt des Filtrates nötig sind. Da die Filtertücher in irgendeiner Weise an den aneinandergereihten Filterelementen befestigt, z. B. eingeklemmt sein müssen, kommt es oft vor, dass die beim Filtrieren oder nachfolgendem Auspressen unter Zugspannung stehenden Filtertücher an den geschwächten Stellen, also an diesen erwähnten Durchbrechungen einreissen.
Da diese Durchbrechungen der Filtertücher weiterhin mit entsprechenden Kanälen starker Bauteile der Filterelemente zur Deckung kommen müssen, um einen einwandfreien Durchfluss zu gewährleisten, macht dieses Justieren bekannter Filtertücher oftmals Schwierigkeiten. Um diese beiden erwähnten Schwierigkeiten zu meistern, muss bei den bekannten Filterelementen dafür gesorgt werden, dass die Zugspannung am Filtertuch nicht an den Durchbrechungen auftritt, dass also die Filtertücher an einer anderen ungeschwächten Stelle fest eingespannt sind. Des weiteren erfordert die Montage der einzelnen Filterlemente wegen der genauen Justierung der miteinander zur Deckung kommenden Durchbrüche und Kanäle eine fachmännische Arbeitsweise.
Es sind weiterhin Filterelemente von sehr kompliziertem und daher teuerem Aufwand bekanntgeworden.
Allein schon die Herstellung der einzelnen Filterelemente ist hier aufwendig und auch die Montage zum Filterpaket nur umständlich zu bewerkstelligen.
Es wird die Schaffung einer Filterpresse mit Filterelementen bezweckt, mit der die erwähnten Nachteile vermieden werden können, wobei auch die Filterelemente einfach im Aufbau und in der Montage bzw. Demontage sind.
Die erfindungsgemässe Filterpresse ist dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement der einen Art plattenförmig und das der anderen Art rahmenförmig ist, dass das plattenförmige Filterelement einen Rahmen aufweist, in dem als Rahmenfüllung eine Platte mit zwei zu beiden Seiten dieser Platte liegenden filtratundurchlässigen Membranen befestigt ist, als weitere Rahmenfüllung zwei zu beiden Aussenseiten dieser Membranen liegende in ihrer Ebene mit Filtratabläufen versehene Matten liegen, und dass die gesamte Rahmenfüllung dieses plattenförmigen Filterelementes auf beiden Seiten von einem Filterruch bedeckt ist, und dass das rahmenförmige Filterelement in Rahmenebene verlaufende Einlassöffnungen in zumindest einem seiner den Rahmen bildenden Balken für die zu filtrierende Substanz aufweist,
und dass die beiden Rahmen der Filterelemente beider Arten zumindest annähernd gleiche Flächen einschliessen.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die mit Fil tratabläufen versehenen Matten in sich porös sind, so dass also das Filtrat innerhalb der Mattenstruktur ablaufen kann. Bei einer bekannten Filterpresse sind die filtratundurchlässigen Membranen mit vertikalen Längsrippen versehen, mit denen die Membranen am Filtertuch anliegen. Da die Rippen etwa die gleiche Breite wie die zwischen diesen Rippen liegenden Zwischen räume aufweisen, kann etwa nur die halbe Fläche des jeweiligen Filtertuches als Nutzfläche, also als wirkliche Filtrierfläche benutzt werden. Liegt dagegen ge mäss einer vorteilhaften Ausbildungsform der Erfindung zwischen dem Filtertuch und der filtratundurchlässigen Membrane eine in sich poröse Matte, so liegt letztere praktisch nur mit Punktauflage am Filtertuch an bzw.
sind die Auflagestellen von den Durchtrittsstellen nur unbedeutend entfernt, so dass zumindest nahezu die gesamte Fläche des jeweiligen Filtertuches einen Durchtritt und Ablauf des Filtrates erlaubt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Filterelemente der erfindungsgemässen Filterpresse dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 zwei Filterelemente der beiden verschiedenen Arten in schaubildlicher Darstellung und
Fig. 2 einen Teil eines aus mehreren Filterelementen der beiden Arten bestehenden Filterpaketes.
Das in Fig. 2 teilweise dargestellte Filterpacket w#ist zwei Arten von Filterelementen auf. Die eine Art sind die rahmenförmigen Filterelemente 1 und die andere Art sind die plattenförmigen Filterelemente 2. Im folgenden soll zuerst der Aufbau der rahmenförmigen Filterelemente 1 beschrieben werden. Jedes Filterelement 1 stellt einen aus dem Balken 3 bis 6 bestehenden Rahmen dar, an dem seitlich zwei Handgriffe 7 und am oberen Balken 3 ein im Querschnitt ovales Verteilerrohr 8 angebracht sind. Am Rohr 8 schliesst sich noch ein im Durchmesser kleinerer Rohrstutzen 9 an.
Der obere Balken 3 ist über seine Länge mit mehreren in der Rahmenebene liegenden Einlassöffnungen 10 versehen. Letztere stehen alle mit dem Inneren des Rohres 8 in Verbindung. Die Länge jeder Einlassöffnung 10 übersteigt ihren Durchmesser um ein Vielfaches, das soll bedeuten, dass jede Öffnung 10 bedeutend länger als ihr Durchmesser ist. Befindet sich das Filterelement 1 im Betriebszustand, so liegt das Speise- oder Verteilerrohr 8 oben. Die im Abstand voneinander stehenden Filterelemente 1 können dann mit ihren Rohrstutzen 9 in entsprechende Rohrstutzen 11 einer Sammelleitung 12. z.B. mittels nicht dargestellten 0Rinnen abdichtend eingeschoben werden. Durch die Sammelleitung 12 fliesst bei Betrieb der Filterpresse eine zu filtrierende Substanz, die aus einer Flüssigkeit und Feststoffen besteht.
Die plattenförmigen Filterelemente 2 werden im folgenden beschrieben. Jedes Filterelement 2 weist einen aus den Balken 14 bis 17 bestehenden Rahmen auf. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind diese letztgenannten Rahmenbalken im Querschnitt U-förmig profiliert. Von diesen U-förmigen Rahmenbalken ist eine mittlere starre Platte 18 als Rahmenfüllung gehalten.
Diese Platte 18 wird also beim Zusammensetzen der Balken 14 bis 17 zu einem Rahmen, zusammen mit zwei zu beiden Seiten der Platte 18 liegenden Gummimembranen 19 eingespannt und im konischen Rahmenprofil festgeklemmt. Die beiden Seiten der Gummimembranen 19 sind glatt. Im Rahmenbalken 16 wird bei eingespannter Platte 18 mit Membrane 19 ein längs des Balkens 16 verlaufender Kanal 20 gebildet, in den eine Vielzahl von Bohrungen 21 münden. Die Bohrungen 21 münden anderseits zu beiden Seiten der Platte 18 in Rinnen 22 des Balkens 16. Die anderen Balken 14, 15 und 17 sind auch mit Rinnen 22 aber ohne Bohrungen 21 versehen. Als weitere Rahmenfüllung liegt je eine Matte 23 bei einer Membrane 19. Diese Matten 23 sind mit irgendwelchen Filterabläufen versehen, die gestatten, dass ein Filtrat innerhalb der Mattenebene nach unten in die Rinnen 22 fliessen kann.
Als besonders zweckmässig hat sich erwiesen, wenn die Matten 23 in sich porös sind, wenn also z. B. irgendwie geflochtene Matten z. B. aus Sisal verwendet werden. Diese Matten 23 werden an den Rändern an den Rahmenbalken 1 > 17 angenäht. Hierzu sind Stifte 39 vorhanden, die die Rinnen 22 überbrücken. An diesen Stiften 39 werden die Matten 23 angenäht. Dadurch wird verhindert, dass die Matten 23 beim Zusammenpressen der Elemente 1 und 2 zu einem Filterpaket, an den Kanten der Blaken 14-17 gequetscht werden. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Rahmenbalken 17 mit einer Anschlussstelle 24 für eine pneumatische oder hydraulische nicht darge- stellte Kraftquelle versehen.
Innerhalb der Platte 18 befindet sich ein nicht dargestellter, parallel zur Platte 18 liegender Verteilerkanal und ein hierzu quer liegender Kanal 26, der auf den beiden Rahmenfüllungsseiten der Platte 18 liegende Ausmündungen aufweist. Die beiden Rahmenfüllungsseiten der Platte 18 sind mit nicht dargestellten strahlenförmigen Vertiefungen (Rinnen) versehen, die alle zu den Mündungen des Kanals 26 führen, damit beim Ablassen eines Druckmediums alles abströmen kann. Beim Anschluss von z. B. Druckluft an den Stutzen 24 tritt die Druckluft zwischen Platte 18 und den beiden Gummimembranen 19 ein und entfernt letztere von der zwischenliegenden Platte 18.
Der gesamte Rahmen 14 bis 17 ist nur von einem einzigen Filtertuch 27 umgeben, dessen beiden Enden miteinander verbunden sind und das mittels einer Tuchspannvorrichtung 28 gespannt und entspannt werden kann. Dieses einzige Filtertuch 27 führt also vom unteren Rahmenbalken 16 nach oben über den oberen Rahmenbalken 14 und dann wieder nach unten zum Rahmenbalken 16. Das Filtertuch 27 bildet also zwei Nutzflächen, die an den beiden Aussenseiten der Sisalmatten 23 liegen. Da die Aussenseite jeder Matte 23 etwa bündig mit den Aussenseiten des Rahmens 14-17 ist, bildet das Filterelement 2 eine kompakte, vom Filtertuch 27 begrenzte Baueinheit. Bei der Darstellung des Filterelementes 2 in Fig. 1 ist das Filtertuch und zumindest eine Sisalmatte 23 entfernt. Am unteren Rahmenbalken 16 ist noch ein mit dem Kanal 20 in Verbindung stehendes Abflussrohr 29 für das Filtrat vorhanden.
Alle Abflussrohre 29 werden mittels Rohrstutzen 30 an eine gemeinsame Sammelleitung 31 angeschlossen, die das Filtrat in Richtung des Pfeiles 32 wegführen. Am plattenförmigen Filterelement 2 sind noch zwei Handgriffe 33 angebracht.
Werden die Filterelemente der beiden Arten 1 und 2 zu einem Filterpacket nach Fig. 2 zusammengesetzt, so werden in diesem Zustand erst eigentliche Filterkammern 34 gebildet, die von den Balken 3 bis 6 des rahmenförmigen Filterelementes 1 und von den beiden Filtertüchern 27 zweier benachbarter Filterelemente 2 begrenzt sind. Die zu filtrierende Substanz fliesst somit in Richtung des Pfeiles 13 durch das Verteilerrohr 12 über die Abzweigrohre 11 zum Speiserohr 8 und von hier durch die Einlassöffnungen 10 in die Filterkammern 34. Die Feststoffe der zu filtrierenden Substanz lagern sich in diesen Filterkammern 34 ab und die filtrierte Flüssigkeit tritt durch die zu beiben Seiten jeder Filterkammer 34 liegenden Filtertücher 27 und von hier in die zu beiden Seiten jeder Filterkammer 34 liegenden Sisalmatten 23.
Das Filtrat fliesst dann in beiden Matten 23 nach unten über die Rinnen 22 und Kanäle 21, 20 zum Ablaufrohr 29 und von hier über die Rohrstutzen 30 zum Sammelrohr 31. Nach dem Filtrieren wird der sich in jeder Kammer 34 gebildete Filterkuchen von den zu beiden Seiten einer Filterkammer 34 liegenden Membranen 19 gepresst. Durch Einströmen der Druckluft durch die Leitungen 24 zweier benachbarter Filterelemente 2 werden die zu beiden Seiten einer Filterkammer 34 liegenden Membranen einander genähert, wobei diese Membranen mittels der Matten 23 und der zu beiden Seiten je eine Filterkammer 34 begrenzen - den Filgertücher 27 auf den in der Kammer 34 befindlichen Filterkuchen drükken. Das hierbei ausgepresste Filtrat fliesst hierbei den gleichen Weg wie beim vorerwähnten Filtriervorgang.
Es hat sich nunmehr als sehr vorteilhaft erwiesen, wenn die dem Rahmeninnern zugewandten Innenseiten der Balken 4 bis 6 der Filterelemente 1 mit gummielastischen Profilstreifen 35 versehen werden (Fig. 2), die von ihrem jeweiligen Rahmenbalken weg ins Rahmeninnere ragende Schenkel aufweisen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist dieser Profilstreifen 35 U-förmig. Diese Profilstreifen halten den sich zwischen den Rahmenbalken 3 bis 6 ausbildenden Filterkuchen am Rand fest, so dass das Filterelement 1 leicht, ohne Zerbröckeln des Filterkuchens, demontiert werden kann.
Die zu reinigenden Filterelemente 1 können somit in einfacher Weise in ihrer vertikalen Lage von der Filterpresse entnommen werden, so dass dann der Filterkuchen erst beim Neigen des Elementes 1 zur Horizontalen zu, aus dem Rahmen 3 bis 6 fällt. Infolge der Profilstreifen 35 wird der Filterkuchen auch am Rand ausgepresst, welcher Kuchenrand ohne die Quetschung des Profils 35 in einer toten Ecke unausgepresst als dreikantprofilierter Streifen bei jedem Rahmenbalken liegen bleiben würde. Die Profilstreifen 35 verhindern auch, dass sich mit der Zeit am Rand der Rahmenbalken 3 bis 6 sehr harte Krusten von Filterkuchen bilden, die schliesslich nach mehreren Pressungen bei einem vollmechanisierten Betrieb zu Störungen bezüglich der Abdichtung zwischen den aneinanderliegenden Filterelementen 1 und 2 führen können.
Bei jedem Filterelemente 2 sind zwei Gummimembranen über ihren gesamten Randbereich im Rahmen 14 bis 17 eingespannt, und die Membranen 19 sind nicht durch irgendwelche Durchbrechungen für Befestigungsmittel geschwächt. Das über das gesamte Filterelement 2 reichende Filtertuch 27 weist ebenfalls keine Durehberechungen für Zufluss- und Abflusskanäle für die zu filtrierende Substanz bzw. für das Filtrat auf.
Das somit haltbarere Filtertuch 27 kann mittels einer Tichspannvorrichtung 28 auf einfache Weise gespannt und entspannt werden, wobei also beide an den beiden Matten 23 eines Elementes 2 angrenzenden Filtertuchbahnen gleichzeitig gespannt werden. Die beiden Tuchenden sind je zu einzelnen Schlaufen geformt. Die Schlaufen des einen Tuchendes wechseln mit den Schlaufen des anderen Tuchendes ab und diese Schlaufen sitzen auf einer Stange 36. Die somit aneinander befestigten Tuchenden hängen im Abstand zum unteren Rahmenbalken 16 frei durch, so dass eine Schlaufe gebildet wird. In letzterer liegen zwei voneinander distanzierte Kniegelenke, durch deren Gelenkstellen eine Gewindestange 37 geht. Der Abstand dieser Gelenkstellen kann mittels der Gewindestange 37 verstellt werden, wodurch die Schenkel 38, 40 jedes Gelenkes mehr oder weniger gestreckt werden.
Beim Spannen des Tuches 27 werden die Kniegelenke 38, 40 mehr gestreckt und der Abstand der Schiene 41 zum Balken 16 vergrössert.
Der Zuführkanal 12 für die zu filtrierende Substanz und der Sammelkanal 31 für das Filtrat reichen im montierten Zustand der Filterelemente 1 und 2 über das gesamte von diesen Filterelementen gebildete Filterpaket. Diese Kanäle 12 und 31 liegen ausserhalb dieses Filterpaketes. Da auch die Anschlussstellen 9 und 11 sowie 29 und 30 dieser Filterelemente 1 und 2 ausserhalb des Filterpaketes liegen, wird vermieden, dass beim Öffnen des Filterpaketes entweder zu filtrierende Substanz oder Filtrat zum ausgepressten Filterkuchen tropfen kann. Die Filterelemente 1 und 2 in ihrer dargestellten Ausführungsform, sind besonders für eine zu filtrierende Substanz geeignet, bei der die Flüssigkeit und die Feststoffe chemisch gleich oder ähnlich sind und sich nur durch den Aggregatzustand un terscheiden, womit ein Ausblasen unnötig wird.
Die dargestellten Filterelemente 1 und 2 sind nicht zum Nachwaschen und Nachblasen eingerichtet, was man aber ohne weiteres wirksam vorsehen kann, besonders dann, wenn das Filterelement 1 als dickerer Rahmen ausgebildet wird, wenn also ein Filterkuchen grösserer Dicke innerhalb des Rahmens 1 gebildet wird. Die dargestellte dünne Ausbildungsform des Rahmens 1, zum Herstellen eines dünnen Filterkuchens, ist dagegen wieder sehr geeignet, für schwierig zu filtrierende Substanzen, die schwer zu pressende Feststoffe enthalten. Der in Längsrichtung eines Filterpaketes gesehen dünne Rahmen des Elementes 1, also zum Bilden einer dünnen Kammer 34, ht den Vorteil, dass die Gummimembranen 19 beim Auspressen des Filterkuchens nicht sehr weit von ihrer benachbarten Platte 18 entfernt werden, wodurch die Membranen 19 geschont werden.
Bei dünnen Kammern 34, zum Ausbilden von dünnen Filterkuchen, ist auch noch der Vorteil vorhanden, dass beim Auspressen des Filterkuchens die Kuchenoberfläche nicht wesentlich trockener und damit fester wird als das Innere des Filterkuchens, so dass also der Filterkuchen über seine gesamte Dicke gleichmässig gut ausgepresst werden kann. Die Ausbildung der Einlassöffnungen 10 im oberen Rahmenbalken 3 des Filterelementes 1, als lange, dünne Bohrungen ist besonders beim Filtrieren einer zähflüssigen Substanz geeignet, da sich während des Auspressens vom Filterkuchen an dem der Kammer 34 zugewandten Ende der Öffnung 10 festere Zapfen ausbilden, also die Öffnungen 10 etwas verstopfen, so dass beim Öffnen des Filterpaketes und beim Herausnehmen der Filterelemente 1 zum Entfernen des Filterkuchens vermieden wird, dass die noch im Speiserohr 8 liegende Substanz auslaufen kann.
Aus diesem Grunde muss am Einlassrohr 9 des Filterelementes 1 auch kein gesondertes Abschlussorgan vorgesehen werden. Während der Austragung des Filterkuchens bleiben die Rohre 8 und 9 gefüllt. Nur bei Sortenwechsel der zu filtrierenden Substanz werden die Rohre 8 und 9 entleert.
Ist die zu filtrierende Substanz dünnflüssig, so können in den Rohrstutzen 11 und 9 Verschlussorgane vorgesehen werden. Es ist jedoch auch möglich, die Stutzen 9 und 11 mittels Schläuchen miteinander zu verbinden, so dass bei der Austragung des Filterkuchens die Leitungsverbindung zwischen den Teilen 9 und 11 nicht unterbrochen wird. In gleicher Weise können auch die für den Filtratabschluss dienenden Rohrstutzen 29 und 30 mittels Schläuchen miteinander verbunden werden.