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Dokumentenidentifikation DE3544352C2 10.02.1994
Titel Trommelzellenfilter
Anmelder Klöckner-Humboldt-Deutz AG, 51063 Köln, DE
Erfinder Otte, Wilhelm, 4630 Bochum, DE
Vertreter Beisner, K., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 53797 Lohmar
DE-Anmeldedatum 14.12.1985
DE-Aktenzeichen 3544352
Offenlegungstag 19.06.1987
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 10.02.1994
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.02.1994
IPC-Hauptklasse B01D 33/82
IPC-Nebenklasse B01D 33/09   

Beschreibung[de]

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.


Anspruch[de]
  1. 1. 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 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, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. a) der gesamte Steuerkopf (1) innerhalb des Mantelbereichs der Filtertrommel (2) angebracht ist;
    2. b) der drehenden Teil eine Zylindermantelfläche (6) ist, in die die Filtratrohre (3) radial einmünden;
    3. c) die Zylindermantelfläche (6) und die Stirnwand (11) einen evakuierbaren zylinderartigen Raum bilden, durch den mittig die Trommelachse (9) führt;
    4. d) innerhalb dieses Raumes eine - an der Steuerkopfstirnwand - (11) an der inneren Zylindermantelfläche (6) gleitende, zu ihr hin offene, belüftbare Ausgleichskammer (8) - befestigt ist, die einen Teil der Filtratrohröffnungen (28) abdeckt.
  2. 2. Trommelzellenfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der feststehenden Steuerkopfstirnwand (11) des Steuerkopfes (1) eine Filtratabführung (19) vorhanden ist.
  3. 3. Trommelzellenfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der feststehenden Steuerkopfstirnwand (11) des Steuerkopfes (1) eine Druckausgleichsleitung (21) zur Ausgleichskammer (8) vorhanden ist.
  4. 4. Trommelzellenfilter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der feststehenden Steuerkopfstirnwand (11) des Steuerkopfes (1) zusätzlich eine Auffangwanne (24), Leitbleche (26) und eine separate Abführung (19) für Waschwasser vorhanden sind.
  5. 5. Trommelzellenfilter nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisförmige Steuerkopfstirnwand (11) des feststehenden Teiles des Steuerkopfes (1) oder der drehende Teil des Steuerkopfes oder beide Teile geteilt (16, 17) ausgeführt sind.
  6. 6. Trommelzellenfilter nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Filtratrohre (6) Kammern, vorzugsweise tortenstückartige Kanäle, vom Filtersegment (4) zur Zylindermantelfläche (6) des Steuerkopfes (1) vorhanden sind.






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