CH693607A5 - Filtermedium für die Fest/Flüssig -Trennung. - Google Patents

Description

  



   Die Erfindung betrifft ein Filtermedium für die Fest/Flüssig-Trennung, vorzugsweise als An-schwemm-unterlage für ein Anschwemmfilter und bei der Kuchen bildenden Filtration der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung. 



  Beim Arbeitsprinzip von Anschwemmfiltern wird zunächst eine Filterschicht angeschwemmt, die sich über die \ffnungen einer Anschwemmunterlage erstreckt. Hierzu wird zunächst eine Grundanschwemmung als erste Voranschwemmung aufgebracht, und zwar dadurch, dass das Anschwemmmaterial in einem schnellen Kreislauf durch das Filter geschwemmt wird und auf diese Weise eine dünne Schicht von Partikeln auf den Filterflächen bildet. Da das Anschwemmmaterial, in vielen Fällen Kieselgur, ein Teilespektrum von 0,3 mm bis ca. 50  mu m aufweist und die Anschwemmunterlage normalerweise \ffnungen in der Grössenordnung von 60  mu m bis 100  mu m besitzt, kann die Anschwemmschicht nur dadurch gebildet werden, dass sich mehrere Partikel vor der \ffnung verkeilen, eine Brücke bilden und sich dadurch gegenseitig am Durchtritt durch die \ffnung hindern.

   Mit der zweiten Voranschwemmung wird ein Kuchen bis zu einer Schichtdicke von 0,5 mm bis 1 mm aufgebaut. 



  Beim Arbeitsprinzip der Kuchen bildenden Filtra-tion wird auf fremde Filterhilfsstoffe, welche auf das Filtermedium ange schwemmt werden, völlig verzichtet. Die in der zu filtrierenden Suspension enthaltenen Feststoffe wachsen direkt auf der Oberfläche des Filtermediums zu einem Haufwerk oder Filterkuchen heran, während das Filtrat durch das Filtermedium abgeführt wird. 



  Je nach Einsatzgebiet des betreffenden Filters kommen unterschiedliche Filtermedien zum Einsatz. Bei Anschwemmfiltern sind Anschwemmunterlagen aus einem Kunststoffgewebe oder einem Metallgewebe sowie Spaltsiebe die am häufigsten eingesetzten Ausführungsformen. Bei Filtern wie Einschichtenfilter bzw. Filternutschen oder Prozesseinschichtenfilter bzw. Filtertrockner werden auch Sintermaterialien wie beispielsweise mehrlagige Sintergewebe, Sintervliese oder Pulversinterbleche eingesetzt. Bei den bekannten Gewebeausführungen stellt eine \ffnungsgrösse von ca. 55 mm die untere Grenze der praktikablen, einsetzbaren Struktur dar, da für eine geringere Maschenweite die Fäden derart dünn sein müssten, dass die Reissfestigkeit nicht mehr ausreicht. Im Übrigen ist das Verhältnis der \ffnungsfläche zur Gesamtfläche festgelegt und nicht variabel. 



  Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Filtermedium für die Fest/Flüssig-Trennung zu schaffen, das selbst bei niedrigen Partikelgrössen bzw. feiner Korngrössenverteilung des Filterhilfsmittels rasch und zuverlässig einen stabilen, gleichmässigen Aufbau der Filterschicht über die gesamte Filterfläche gestattet. 



  Diese Aufgabe wird durch ein Filtermedium mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. 



  Die wesentlichen Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, dass auf Grund des geringen Masses der \ffnungen wesent lich rascher ein Filterkuchen gebildet oder die notwendige Filterschicht angeschwemmt werden kann, wobei in letzterem Fall lediglich eine einzige Voranschwemmung notwendig ist. Dies führt zu einer deutlichen Verringerung der Kosten auf Grund der Zeitersparnis und dem geringeren Materialeinsatz für das benötigte Filterhilfsmittel. Das erfindungsgemässe Filtermedium ist robust und besitzt eine hohe Lebensdauer, ferner lässt es sich wegen der glatten Oberfläche leicht reinigen. Die Rückspülbarkeit zum Zwecke der Reinigung ist auf Grund der Formstabilität des Materials gegeben. Das Filtermedium aus einer dünnen Platte bzw.

   Folie ist kostengünstig als Streckgitter herzustellen und hat gegenüber Metallgeweben wesentlich bessere Filtrationseigenschaften, da die Gefahr, dass die Anschwemmschicht im Bereich einer oder mehrerer \ffnungen durchbricht und dadurch die Filterwirkung reduziert wird, deutlich verringert ist. Streckgitter an sich sind bekannt, sie werden jedoch üblicherweise mit einer grossen Maschenweite hergestellt, das heisst, der Anteil der \ffnungen an der Gesamtfläche ist gross (vergl. DIN 791). 



  Da eine einzige Voranschwemmung ausreicht und hierfür ein Filterhilfsstoff mittlerer bis feiner Korngrössenverteilung genügt, eignet sich dieses Filtermedium auch für den Einsatz von regenerierter Kieselgur und anderen regenerierbaren Filtermitteln sowie verschiedener Adsorptionsstoffe. 



  Das Filtermedium besitzt eine bestimmte Formstabilität, die selbstverständlich von der Dicke der Platte und der Art des Materials abhängt, ebenso wie von der Anzahl und der Grösse der \ffnungen in der Platte. Da somit eine Vielzahl von Einflussgrössen gegeben ist, können Formteile in beliebiger Form und für den jeweiligen Einsatzzweck angepasst hergestellt werden, beispielsweise als Hohlzylinder, als wannenförmige oder scheibenförmige Gebilde oder dergleichen. 



  Da die einzelnen \ffnungen in der das Filtermedium bildenden Platte nicht untereinander verbunden sind, kann innerhalb der Platte kein Querfluss auftreten, so dass das Filtermedium in seinem Randbereich auf einfache Weise abgedichtet werden kann. Die Platte kann auf allen Scheibenfilterelementen, die bisher mit einem herkömmlichen Gewebe bespannt sind, ohne Änderungen der Befestigungseinrichtung verwendet werden. Dies ermöglicht nicht nur, dass alle neuen Filterelemente unverzüglich ohne Systemwechsel mit dem erfindungsgemässen Filtermedium ausgerüstet werden können, sondern es ist ebenso problemlos eine Nachrüstung der bereits im Betrieb befindlichen Filter möglich. 



  Das erfindungsgemässe Filtermedium bietet die Möglichkeit, die freie \ffnungsfläche, bezogen auf die Gesamtfläche des Filtermediums, über einen grösseren Bereich zu variieren, wobei dies über die Lochgrösse und die Lochanzahl möglich ist. Dabei kann die Lochgrösse über das Fertigungswerkzeug bestimmt werden. Ein besonderer Vorteil liegt dabei darin, dass durch die Erfindung eine freie \ffnungsfläche erreicht werden kann, die beispielsweise im Bereich von 0,5% bis 15% der Gesamtfläche des Filtermediums eingestellt werden kann. Die Höhenverteilung des Filterkuchens kann dadurch vergleichmässigt werden. Dieser Effekt ist besonders in der ersten Phase der Filtration extrem wichtig.

   Eine weitere Einflussnahme auf die Lochgrösse ist deren Bestimmung über das Mass der Rückverformung, sodass den jeweils gestellten Anforderungen bezüglich der freien \ffnungsfläche und der Lochgrössen Rechnung getragen werden kann. 



   Die Materialstärke der dünnen Platte bzw. der Folie beträgt vorzugsweise 0,1 mm bis 1,5 mm, wobei die Materialstärke in Abhängigkeit von den mechanischen Eigenschaften des jeweiligen Materials und der geforderten Steifigkeit des Filtermediums bestimmt werden kann. Als Material für das Filtermedium kommen insbesondere Edelstahl bzw. Edelstahllegierungen, Nichteisenmetalle bzw. Aluminiumlegierungen oder andere korrosionsfeste Werkstoffe, insbesondere Kunststoffe in Betracht, wobei auch hier die Auswahl nach den jeweiligen mechanischen und/oder chemischen Anforderungen getroffen werden sollte. 



  Auf Grund der glatten Oberfläche der Platte ergibt sich ein sehr guter Kuchenabwurf bei Horizontalscheibenfiltern, die zu diesem Zweck vorzugsweise in eine Drehbewegung versetzt werden und den Filterkuchen nach aussen schleudern. Ausserdem besitzt das Material keine Vorzugsrichtung, was insbesondere bei Verwendung auf rotierenden Filterelementen mit rotationssymmetrischer Beanspruchung von Bedeutung ist. In Abhängigkeit vom jeweils verwendeten Metall ist auch eine Schweissbarkeit des Filtermediums gegeben, was von Vorteil sein kann, wenn ein Filtermedium aus mehreren Teilen zusammengesetzt wird oder diese mit einem tragenden Element verbunden werden soll. 



  Die Erfindung ermöglicht die Erzeugung von Schlitzbreiten bis zu einem Minimum von ca. 5 um, wobei je nach benutzten Filterhilfsstoffen sowie der Konsistenz der zu filternden Flüssigkeit Schlitzbreiten zwischen 5  mu m und 300  mu m als bevorzugte Breitenmasse der Schlitze angesehen werden. Die Länge der Schlitze liegt vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 15 mm. 



   Die Rückverformung des Streckgitters erfolgt vorzugsweise durch Walzen, da hierbei das gewünschte Endmass sehr präzise erreicht werden kann und auf diese Weise eine hohe Fertigungspräzision mit einer gleich bleibenden Produktqualität gegeben ist. Die \ffnungen verlaufen in dem Filtermedium im Wesentlichen orthogonal zur Oberfläche des Filtermediums, wodurch die \ffnungen leicht zu reinigen sind, da die Durchgänge leicht konisch und klar definiert sind. Die Oberfläche des Filtermediums kann zur Erzeugung spezieller Oberflächeneigenschaften elektrochemisch behandelt oder mechanisch geschliffen werden. Zur Ausrüstung für den Einsatz unter extremen chemischen Bedingungen ist es zweckmässig, die Oberfläche des Filtermediums mit einer Schicht aus einem chemisch resistenten Material zu überziehen.

   Dabei handelt es sich vorzugsweise um das gleiche Material, das auch zur Beschichtung der Innenwand des Behälters verwendet wird. 



  Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt: 
 
   Fig. 1 den Ausschnitt eines Längsschnitts durch das Filtermedium, 
   Fig. 2 eine Draufsicht auf das Filtermedium gemäss Pfeil II in Fig. 1 in gegenüber Fig. 1 verkleinertem Massstab, 
   Fig. 3 eine Darstellung des Filtermediums wie in Fig. 1 in der Verwendung als Anschwemmunterlage mit angeschwemmtem Filterkuchen. 
 



  In Fig. 1 ist unmassstäblich in vielfacher Vergrösserung ein Ausschnitt eines Filtermediums 1 gezeigt, das beispielswei se aus einem Feinblech 2 mit einer Dicke D von etwa 0,5 mm gebildet ist. In dieses Feinblech 2 sind durch ein Verfahren zur Bildung eines Streckgitters mit einem entsprechenden Werkzeug eine Vielzahl von \ffnungen 3 eingebracht, die in regelmässigen Abständen nebeneinander liegen. Durch Walzen des Streckgitters erfolgt eine Rückverformung des Feinblechs 2, sodass dieses im Wesentlichen auf das Ursprungsmass D gebracht wird. Es verbleiben neben den \ffnungen 3 jeweils nach oben über die eigentliche Blechebene hinausragende Erhebungen, wobei an der Oberseite des Feinblechs die Erhebungen mit dem Bezugszeichen 4 und an der Unterseite mit 4¾ bezeichnet sind.

   Nach diesem Walzvorgang sind die \ffnungen 3 zu schmalen Schlitzen 5 zusammengeschoben, wobei die Schlitzbreite B zwischen 5  mu m und 300  mu m betragen soll, vorzugsweise liegt die Schlitzbreite B bei etwa 35  mu m. Die Schlitze 5 sind leicht konisch geformt mit nach unten gerichteter Erweiterung, dabei beträgt der Konuswinkel  alpha  mindestens 1 DEG , vorzugsweise 5 DEG  bis 60 DEG . 



  In Fig. 2 ist die Draufsicht auf das Feinblech 2 des Filtermediums 1 gemäss Pfeil I in Fig. 1 gezeigt, woraus ersichtlich ist, dass in dem Feinblech 2 in regelmässiger Anordnung eine Vielzahl von Schlitzen 5 vorgesehen ist. Diese Schlitze 5 befinden sich in zueinander ausgerichteten Reihen, wobei zwei aufei-nander folgende Reihen versetzt zueinander liegen. Während die Schlitzbreite B - wie bereits erwähnt - mit mindestens 5 m äusserst gering ist und bevorzugterweise im Bereich von etwa 35  mu m liegt, kann die Schlitzlänge L im Bereich von 0,5 mm bis 20 mm liegen. Die freie \ffnungsfläche, bezogen auf die Gesamtfläche des Filtermediums 1, liegt vorzugsweise im Bereich von 0,5% bis 15%, wobei diese freie \ffnungsfläche sowohl über die Anzahl als auch die Grösse der \ffnungen bestimmbar ist. 



   Die Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch das Filtermedium 1 am Beispiel einer Anschwemmunterlage aus einem Feinblech 2, wie es bereits zu Fig. 1 beschrieben wurde. Auf dieser Anschwemmunterlage befindet sich eine Anschwemmschicht 6, die Teil eines Filterkuchens ist, der sich auf dem als Anschwemmunterlage dienenden Feinblech 2 abgesetzt hat. Da die Schlitzbreite B der Schlitze 5 äusserst gering ist, werden die Partikel der Suspension daran gehindert, durch die Schlitze 5 zu treten. Da die Länge L der Schlitze 5 in der Regel jedoch wesentlich grösser ist als die Schlitzbreite und auch die Grösse der Partikel, kann die Flüssigkeit selbst durch die \ffnungen 3 treten, wie dies durch die Pfeile 7, welche die Durchtrittsöffnung angeben, dargestellt ist. Auf diese Weise tritt abströmseitig der Anschwemmunterlage ein Filtrat mit äusserst hohem Reinheitsgrad aus.

   Wie aus Fig. 1 und 3 ersichtlich ist, sind die \ffnungen 3 etwa orthogonal zur Blech-ebene verlaufend angeordnet. Diese \ffnungen 3 erweitern sich in Durchflussrichtung konisch und weisen annähernd glatte Flächen auf. Dadurch ist die Anschwemmunterlage leicht reinigbar. 



  Obwohl im Ausführungsbeispiel das Filtermedium aus einem Feinblech gebildet ist, ist die Erfindung auch mit anderen geeigneten Materialien zu realisieren, wobei insbesondere Kunststoffe in Betracht zu ziehen sind. Als Beispiele können hier PVC, PE, PP oder PVDF genannt werden.

Claims (14)

1. Filtermedium (1) für die Fest/Flüssig-Trennung, vorzugsweise als Anschwemmunterlage für ein Anschwemmfilter oder bei Kuchen bildender Filtration, wobei das Filtermedium (1), aus einem metallischen Werkstoff oder Kunststoff besteht und eine Vielzahl feiner \ffnungen (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermedium (1) aus einer dünnen Platte (2) bzw. einer Folie gebildet ist, in der durch Erzeugung eines Streckgitters \ffnungen (3) eingebracht und als Schlitze (5) mit einer vorbestimmten Schlitzbreite (B) geformt sind, die Schlitze (5)) durch plastisches Rückverformen des Streckgitters infolge mechanischer Einwirkung auf das Streckgitter gebildet sind.

2. Filtermedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Streckgitter durch Walzen rückverformt ist.

3.

Filtermedium nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die freie \ffnungsfläche, bezogen auf die Gesamtfläche des Filtermediums (1) im Bereich von 0,5% bis 15% liegt.

4. Filtermedium nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die \ffnungen (3) in Durchflussrichtung konisch erweitert sind, wobei der Konuswinkel ( alpha ) mindestens 1 DEG , vorzugsweise 5 DEG bis 60 DEG beträgt.

5. Filtermedium nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialstärke (D) der dünnen Platte (2) bzw. der Folie 0,1 mm bis 1,5 mm beträgt.

6. Filtermedium nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Material für das Filtermedium (1) ein Edelstahlblech oder eine Nickellegierung vorgesehen ist.

7.

Filtermedium nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Material für das Filtermedium ein Nichteisenmetall, vorzugsweise eine Aluminiumlegierung vorgesehen ist.

8. Filtermedium nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Material für das Filtermedium (1) ein Kunststoff, insbesondere PVC, PE, PP oder PVDF vorgesehen ist.

9. Filtermedium nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (5) eine Schlitzbreite (B) zwischen 5 mu m und 300 mu m aufweisen.

10. Filtermedium nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (5) eine Länge (L) zwischen 0,5 mm und 20 mm aufweisen.

11.

Filtermedium nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die \ffnungen (3) in dem Filtermedium (1) im Wesentlichen orthogonal zur Oberfläche des Filtermediums (1) verlaufen.

12. Filtermedium nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (5) in ausgerichteten Reihen angeordnet sind und vorzugsweise jeweils zwei benachbarte Reihen versetzt zueinander liegen.

13. Filtermedium nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Filtermediums (1) elektrochemisch behandelt ist.

14. Filtermedium nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Filtermediums (1) mit einer Schicht aus einem chemisch resistenten Material überzogen ist oder die Oberfläche des Filtermediums (1) mechanisch geschliffen ist.