Die Erfindung betrifft ein Trommelzellenfilter mit einer rotierenden
Filtertrommel, die in Filtersegmente abgeteilt und mit einem Filtermedium bespannt ist und
die teilweise in einen Filtertrog eintaucht, mit einem von einer feststehenden Stirnwand
und einem mit der Filtertrommel drehenden Teil gebildeten, außerhalb einer
Stirnwand der Filtertrommel angebrachten zylindrischen Steuerkopf, wobei die Stirnwand
mit mindestens einem Vakuum- und einem Druckluftanschluß
versehen ist und in den drehenden Teil Filtratrohre aus den einzelnen
Filtersegmenten einmünden.
Trommelzellenfilter sind wegen ihrer guten Anpassungsmöglichkeit als
kontinuierlich arbeitende Vakuumdrehfilter weit verbreitet. Sie eignen sich für die
Filtration von Suspensionen mineralischer Rohstoffe, für Schlämme aus dem Bereich
der chemischen Industrie und anderer Industriezweige, sofern die Feststoffe durch
das im Filtertrog eingebaute Rührwerk in Schwebe gehalten werden können. Das
Ansaugen der Feststoffe erfolgt entgegen der Schwerkraft.
Die mit einem Filtermedium bespannte Filtertrommel rotiert in der Suspension des
Troges. Bei der in Segmente unterteilten Trommel erfolgt die Steuerung der
einzelnen Zonen der Filtration (Ansaugen, Trockensaugen, Waschen, Abnahme des
Filterkuchens, Reinigen der Filterbespannung) durch einen Steuerkopf. Das unter
Vakuum abgesaugte Filtrat gelangt über den Steuerkopf in den Filtratabscheider.
Der Steuerkopf legt die Zonen bei der Filtration fest. Er kann als Plan- oder
Ringsteuerkopf ausgeführt sein. Beim Ringsteuerkopf umschließt der feststehende
Steuerring den rotierenden Steuerkern, in dem die Filtratsammelrohre münden.
Der Plansteuerkopf, der überwiegend zur Anwendung kommt, wird durch
auswechselbare Steuer- und Stirnscheiben gebildet, beispielsweise wie in der US-Z:
Taggart "Handbook of Mineral Dressing" 1953, Seiten 16-04 bis 16-05
beschrieben. Bei diesem bekannten Steuerkopf münden die Filtratsammelrohre axial in
Löcher einer mit dem Trommelfilter drehbaren Scheibe (Stirnscheibe), die von
einer mit Schlitzen und Löchern versehenen feststehenden Steuerscheibe zyklisch
verschlossen oder geöffnet werden, wodurch die Filtersegmente zyklisch mit einer
Vakuumpumpe oder einer Druckluftleitung in Verbindung stehen, vgl. auch A.G. Kassatkin "Chemische Verfahrenstechnik", Band 1, 1961.
Aus der DE-OS 27 41 254 ist es bekannt, die
Steueröffnung des Steuerschuhes an einen Flächenabschnitt
in der Hohlwelle gleitbar anzudrücken.
In der Praxis wird meistens eine größtmögliche Zellenunterteilung am
Trommelumfang und eine hohe Eintauchtiefe der Filtertrommel in die Trogsuspension
(ohne Stoffbuchsabdichtung in den Trogseitenwänden) gefordert. Hohe
Filterleistungen bedingen damit große Luftmengen und ergeben einen großen Filtratanteil.
Je mehr diesen Forderungen entsprochen wird und je größer die gesamte
Filterfläche wird, umso deutlicher tritt als Engpaß durch die axiale Leitungsführung der
Filtratrohre im Bereich der Trommelachse zur axialen Einmündung der
Filtratrohre in den Steuerkopf die begrenzte Dimensionierungsmöglichkeit des
Steuerkopfes, durch den die gesamte Filtrat- und Luftmenge abgeführt werden muß, und die
der Filtratrohre hervor und umso aufwendiger und größer wird die
Trommellagerung auf der Steuerkopfseite.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein leistungsfähiges
Trommelzellenfilter zu entwickeln mit einem Steuerkopf, der ohne Beeinflussung der Lagerung des
Trommelzellenfilters hohe Filtrat- und Luftmengen gestattet und der auch die bei
unterschiedlicher Kuchenabnahme erforderliche unterschiedliche zyklische
Drucklufteinleitung ermöglicht.
Die gestellte Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale
des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen angegeben.
Der entscheidende Vorteil des erfindungsgemäßen Trommelzellenfilters ist, daß
auch bei einem sehr großen Trommelzellenfilter der konstruktiv bedingte Engpaß
des großen schweren Lagerhalses, und damit teuere Stehlager, in sehr
vorteilhafter Weise durch die radiale Einmündung der Filtratrohre in den Steuerkopf
entfällt. Der Steuerkopf ist außerhalb der Trommelstirnwände jedoch innerhalb der
Trommel. Die Größe des Steuerkopfes in Durchmesser und Breite wird bestimmt
von den Filtratrohren, die in Anzahl und Durchmesser rein verfahrensmäßig
ausgelegt werden. Für den Trommelantrieb kann das Stirnradpaar entfallen, da
Aufsteckgetriebe immer möglich sind. Es sind große Querschnitte für die Filtratrohre
und direkte gerade Verbindungen möglich und mehrmalige zusätzliche
Umlenkungen (2 beim Plansteuerkopf, 3 beim Ringsteuerkopf) entfallen, wodurch die
Leitungswiderstände beträchtlich reduziert werden. Filter, die bisher wegen ihrer
Größe mit zwei Steuerköpfen auf beiden Stirnseiten ausgerüstet waren, kommen
in der Regel mit einem erfindungsgemäßen Steuerkopf aus. Die maximal mögliche
Filterfläche pro Einheit wird durch den erfindungsgemaßen Steuerkopf
beträchtlich nach oben erweitert. Sehr vorteilhaft ist die viel einfachere Lagerkonstruktion
der Trommel.
Wegen der günstigen Leitungsführung, den großen Querschnitten und der dadurch
bedingten Abnahme des Widerstandes, tritt auch eine Verminderung der
Rohrleitungsverluste und des Verschleißes ein, weil die Sauggeschwindigkeit niedriger
sein kann. Die Zugängigkeit des Steuerkopfes im Trommelinneren mag bei einem
Filter mit zwei Steuerköpfen etwas erschwert sein, bei einem Steuerkopf, der in
den meisten Fällen ausreicht, ist die Innenlage nicht als Nachteil anzusehen, man
kann von der Rückseite des Filters einsteigen und die Herstellung und Wartung
des Steuerkopfes ist zumindest nicht aufwendiger wie bei den bisher bekannten.
Eine vorteilhafte Ausführungsform des Trommelzellenfilters sieht eine
Filtratabführung im feststehenden Teil des Steuerkopfes vor. Nur bei diesem Filter kann
der bei anderen Vakuumfiltern erforderliche Filtratabscheidekessel entfallen.
Eine andere vorteilhafte Ausführungsform des Trommelzellenfilters sieht eine
Druckausgleichsleitung zur Ausgleichskammer am feststehenden Teil des
Steuerkopfes vor. Mit einer solchen Leitung kann die Ausgleichskammer belüftet oder
mit Überdruck beaufschlagt werden.
Eine besondere Ausführungsform des Trommelzellenfilters ist dadurch
gekennzeichnet, daß am feststehenden Teil des Steuerkopfes zusätzlich eine
Auffangwanne, Leitbleche und eine separate Abführung für Waschwasser vorhanden sind.
Damit kann Waschwasser und Filtrat bereits im Steuerkopf des
Trommelzellenfilters auf einfache Weise getrennt werden.
Eine andere Ausführungsform des Trommelzellenfilters ist dadurch
gekennzeichnet, daß die kreisförmige Bodenfläche des feststehenden Teiles des Steuerkopfes
oder der drehende Teil des Steuerkopfes oder beide Teile geteilt ausgeführt sind.
Durch diese Maßnahme wird die Wartung und das Auswechseln verschlissener
Teile erheblich vereinfacht.
Eine Ausführungsform des Trommelzellenfilters ist dadurch abgewandelt, daß
anstelle der Filtratrohre Kammern, vorzugsweise tortenstückartige Kanäle, vom
Filtersegment zur Zylinderaußenfläche des Steuerkopfes vorhanden sind. Durch
diese Maßnahme wird der maximal mögliche Leitungsquerschnitt ausgenutzt und
bei Bedarf in einfacher Weise die Stabilität des Trommelzellenfilters erhöht.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielhaft dargestellt und weiter
beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Steuerkopf für Band-, Schnüren- oder Kettenabnahme, Schnitt
A-B nach Fig. 2;
Fig. 2 einen Steuerkopf für Band-, Schnüren- oder Kettenabnahme, Schnitt
C-D nach Fig. 1;
Fig. 3 einen Steuerkopf für Schaber- oder Walzenabnahme, Schnitt E-F
nach Fig. 4;
Fig. 4 einen Steuerkopf für Schaber- oder Walzenabnahme, Schnitt G-H
nach Fig. 3;
Fig. 5 einen Steuerkopf mit zweitem Filtratabfluß, Schnitt K-I nach Fig. 6;
Fig. 6 einen Steuerkopf mit zweitem Filtratabfluß, Schnitt L-M nach Fig. 5.
In drei Beispielen sind jeweils ein Steuerkopf 1 an einer Trommelstirnwand 27
einer Filtertrommel 2 innerhalb der Trommellagerung jeweils im Längs- und
Querschnitt dargestellt. Gleichwirkende Teile tragen bei allen Ausführungen die
gleichen Bezugszeichen.
Durch eine direkte Verbindung, hier in Form gerader Filtratrohre 3, sind die
Zellen 4 (Filtersegmente) unter dem Filtermedium 5 mit der sich mit der Trommel
1 gleich schnell drehenden Zylindermantelfläche 6 des Steuerkopfes 1 verbunden.
Da in dem Bereich der Kuchenabnahme die Zellen nicht mit Vakuum beaufschlagt
sein dürfen, werden die Filtratrohröffnungen 28 dort von einer an einer Konsole 7
befestigten belüftbaren Ausgleichskammer 8 abgedeckt. Dadurch bricht in dem
zugehörigen Filtersegment 4 das Vakuum zusammen. Die Ausgleichskammer in
dem Beispiel in den Fig. 1 und 2 ist typisch für Band-, Schnüren- oder
Kettenabnahmen; bei einer Schaber- oder Walzenabnahme ist eine Ausgleichskammer 18
wie in den Fig. 3 oder 4 ausreichend.
Filtertrommel 2 und Steuerkopf 1 sind getrennt auf der Achse 9 zentrisch
verlagert. Ein Mitnehmer 10 zwischen Trommelstirnwand 27 und Steuerkopf 1 sichert
die stets erforderliche gleiche Winkelgeschwindigkeit und Lage zueinander. Die
feststehende Steuerkopfstirnwand 11 nimmt in der Konsole 7 einen Druckrahmen
als Ausgleichskammer 8 auf. Die zentrische Lagerung erfolgt im
Steuerkopfgehäuse mit Stopfbuchsabdichtung 12. Am äußeren Umfang nehmen zwei Gleitringe
13 den Druck auf, der sich aus dem im Steuergehäuse herrschenden Vakuum und
dem hier nicht gezeichneten leichten Federdruck für das Anliegen der Steuerwand
im Anfahrzustand ergibt.
Mittels der Luftkissen 14 als Vorspannelemente kann der Dichtrahmen 15 gegen
die bearbeitete Zylindermantelfläche 6 des drehbaren Steuergehäuseteiles gedrückt
werden. Eine etwas andere Art der Abdichtung ist in den Fig. 5 und 6
dargestellt.
Zur Verbesserung der Wartungsfreundlichkeit können die feststehende
Steuerkopfstirnwand 11 ebenso wie auch der drehende Teil des Steuerkopfes zweigeteilt
16, 17 ausgeführt sein. Der Aus- und Einbau der Verschleißteile kann dann ohne
ein Anheben der Filtertrommel 2 und Abziehen der nur bei dieser Konstruktion
möglichen Wälzlager vorgenommen werden.
Da der zylindrische Steuerkopf 1 als mit der Filtertrommel 2 drehender
Hohlkörper ausgebildet ist, kann sich das von den Filtratrohren 3 einströmende Filtrat im
tiefsten Bereich des Steuerkopfes sammeln und über das in der feststehenden
Steuerkopfstirnwand 11 unten angeordnete Filtratabflußrohr 19 bereits getrennt
vom oberhalb in die Steuerkopfstirnwand 11 einmündenden Vakuumanschluß 20
abgeführt werden. Dieser Steuerkopf übernimmt somit auch gleichzeitig eine
Trennungsfunktion, was bei den bekannten Steuerköpfen für andere Vakuumfilter
nicht möglich ist; der Vakuumanschluß ist direkt zu einer Wasserringpumpe, der
Filtratabfluß direkt zum Filtratsammelbehälter geführt. Eine Verbindungsleitung
21 von der Ausgleichskammer zur Atmosphäre ist nicht unbedingt erforderlich;
bei Bedarf kann über die Verbindungsleitung 21 die Ausgleichskammer 8 auch mit
Überdruck beaufschlagt werden.
Eine modifizierte Form der Ausgleichskammer 8 ist in den Fig. 3 und 4
dargestellt, die besonders bei der Schaber- und Walzenabnahme zur Anwendung
kommt. Über Druckluftanschlüsse können die Druckluftkammern 22 und 23
beaufschlagt werden. Anstelle einer langen Kammer 8 ist hier nur eine schlitzartige
Kammer 22 für die Kuchenabnahme erforderlich, eine ähnliche zweite Kammer
23 dient der Gewebespülung und -reinigung.
In dem Steuerkopf in Fig. 5 und 6 ist zusätzlich eine Auffangwanne 24 für das
über den Stutzen 25 nach außen abzuführende Waschfiltrat vorhanden. Das
Urfiltrat bei der Waschung kann auch über die Filtratableitung 19 abgeführt werden;
die Einstellung erfolgt über ein Leitblech 26.
Anstelle der Filtratrohre 3 kann für jedes Segment der gesamte abgeteilte
sektorartige Raum zwischen der äußeren zylindrischen Wand 6 des Steuerkopfes und der
Zylinderinnenwand der Filtertrommel 2 benutzt werden.
Durchmesser und Breite des Steuerkopfes werden bestimmt durch die Anzahl und
den Durchmesser der Filtratrohre. Wegen der günstigen Querschnitte reicht für
ein Filter mit 120 m2 Filterfläche noch ein Steuerkopf aus. Das Stirnrad kann
grundsätzlich entfallen, da Aufsteckgetriebe immer möglich sind. Man erspart
schwere und teure Lagerböcke und Stehlager, Stirnräder und den Vakuumkessel
als Filtratabscheider.