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Dokumentenidentifikation DE4418633A1 02.11.1995
Titel Verfahren zur Abtrennung von Feststoffen aus Fluidsuspensionen und Filterapparat zur Durchführung dieses Verfahrens
Anmelder BHS-Bayerische Berg-, Hütten- und Salzwerke AG, 80339 München, DE
Erfinder Tichy, Josef W., Dipl.-Ing., 87509 Sonthofen, DE
Vertreter H. Weickmann und Kollegen, 81679 München
DE-Anmeldedatum 27.05.1994
DE-Aktenzeichen 4418633
Offenlegungstag 02.11.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.11.1995
IPC-Hauptklasse B01D 29/15
Zusammenfassung In einem Filterapparat ist der Klarraum (30) innerhalb eines flexiblen Filtermittels (32) von starren Stützmitteln soweit freigehalten, daß in der Filtrationsphase das flexible Filtermittel (32) über einen Großteil seiner klarraumseitigen Oberfläche eine Doppellage (32''') bildet und die in das flexible Filtermittel (32) eindringende Klarflüssigkeit innerhalb der die Doppellage (32''') bildenden Einzellagen (32' und 32'') des Filtermittels (32) oder/und in einer Zwischenfläche (35) zwischen den Einzellagen (32', 32'') zu den Drainagemitteln (26) migriert, während in einer Reinigungsphase das Filtermittel (32) im wesentlichen unbehindert aufblähbar ist. Der Filterapparat ist auch zur Abtrennung von Teilchen aus Gasen verwendbar.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abrennen von Feststoffen (im folgenden auch genannt: Trübstoffen) aus Suspensionen unter Verwendung eines einen Suspensionsraum (Trübraum) begrenzenden Suspensionsbehälters und mindestens eines von dem Suspensionsraum (Trübraum) aufgenommenen Filterelements mit einem von einem flexiblen Filtermittel gegenüber dem Suspensionsraum (Trübraum) abgegrenzten Reinfluidraum (Klarraum) und in diesem Reinfluidraum (Klarraum) aufgenommenen Drainagemitteln, wobei in einer Filtrationsphase eine Druckdifferenz zwischen einem höheren Druck in dem Suspensionsraum (Trübraum) und einem geringeren Druck in dem Reinfluidraum (Klarraum) aufrechterhalten wird, so daß einerseits unter Einengung des flexiblen Filtermittels Reinfluid (Filtrat) aus dem Suspensionsraum (Trübraum) durch das flexible Filtermittel hindurch zu dem Reinfluidraum (Klarraum) und weiter zu den Drainagemitteln gelangt und aus diesen abgeleitet wird und andererseits suspendierte Anteile (Trübstoffanteile) der Suspension sich auf der Suspensionsraumseite (Trübraumseite) des Filtermittels ansammeln, und wobei in einer Reinigungsphase eine Druckdifferenz zwischen einem höheren Druck innerhalb des Reinfluidraums (Klarraums) und einem kleineren Druck in dem Suspensionsraum (Trübraum) aufgebaut wird, so daß das flexible Filtermittel eine Blähverformung erfährt und auf der Außenseite des flexiblen Filtermittels liegende Ansammlungen ehedem suspendierter Anteile (Trübstoffansammlungen) gelockert oder/und abgeworfen werden.

Ein solches Verfahren ist z. B. aus der US-A-4,604,201 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren umgibt ein schlauchförmiges Filterelement ein Tauchrohr. Auf dem Tauchrohr sind in gleichmäßiger Verteilung um dessen Achse Stützelemente angeordnet. Das Filterelement liegt in der Filtrationsphase an diesen Stützelementen an und bildet zwischen aufeinander folgenden Stützelementen jeweils einen Durchhang. Wenn die Reinigungsphase eingeleitet wird, so wird das Filterelement aufgebläht, und die vorher gebildeten Durchhänge bilden in Umfangsrichtung um die Achse des Tauchrohrs aneinander an schließende Abschnitte einer Einhüllenden, welche an den Stützelementen noch anliegend eine zylindrische Schlauchform des Filterelements ergibt. Dies bedeutet, daß die einzelnen Abschnitte des Filterelements zwar eine gewisse Bewegung ausführen, wenn von einem Zustand: großer Druck im Trübraum - kleinerer Druck im Klarraum - zu einem Zustand: größerer Druck im Klarraum - kleinerer Druck im Filtratraum - übergegangen wird. Die bei einem solchen Wechsel der Druckdifferenzrichtung eintretenden Bewegungen der zwischen aufeinander folgenden Stützelementen liegenden Umfangsabschnitte des Filterelementenschlauchs sind jedoch verhältnismäßig geringfügig, so daß mit einem intensiven Lockern und einem zuverlässigen Abwerfen von Trübstoffansammlungen von der Trübraumseite des Filterelements nicht immer gerechnet werden kann.

Aus US-A-4,968,424 ist ein Filterelement bekannt, welches um ein Tauchrohr herum ein perforiertes Drainagerohr aufweist. Das Drainagerohr ist in einem Endbereich zylindrisch und im wesentlichen koaxial zu dem Tauchrohr angeordnet und dort mit einer an dem Tauchrohr dichtend angeschlossenen Tragscheibe verbunden. Anschließend an diese Tragscheibe zu dem anderen Ende des perforierten Drainagerohrs hin ist dieses ebenso wie das Tauchrohr selbst zu einer flachen, aber immer noch starren Ellipse verformt. Auf der Trübraumseite des Drainagerohrs liegt ein Filtersack an, der im Bereich der Tragscheibe dicht an das Drainagerohr angeschlossen ist und an dem tragscheibenfernen Ende des Drainagerohrs geschlossen ist. Der Umfang des Filtersacks ist dabei annähernd so bemessen, daß er im elliptischen Bereich des Drainagerohrs im wesentlichen faltenfrei an dem Drainagerohr anliegt. Das Drainagerohr ist mit einer Vielzahl von Perforationen versehen. In der Filtrationsphase tritt Klarflüssigkeit der Suspension durch den Filtersack und das perforierte Drainageelement hindurch und kann durch das an den Innenraum des Filtersacks angeschlossene Tauchrohr abgezogen werden. Die Möglichkeit größerer Bewegungen des Filtersacks bei einem etwaigen Umpolen der Druckdifferenzrichtung zwischen Klarraum und Trübraum besteht hierbei jedoch nicht, weil wegen der Umfangsanpassung des Filtersacks an den elliptischen Querschnitt des Drainagerohrs eine wesentliche Aufblähung des Filtersacks auch im Bereich der kurzen Ellipsenachse verhindert ist.

Aus einer Veröffentlichung der Firma Fritz Scheibler in 56 Wuppertal-E., gegründet 1871 (mit dem Titel "Das pat. Scheibler-Filter für Feinfiltration als Gewebe- und Anschwemmfilter") ist weiterhin ein Filtrationsverfahren bekannt, bei dem ein beutelförmiger Sack von rechteckigem Umriß im Bereich einer Ecke eine Einschlupföffnung aufweist. In diese Einschlupföffnung wird ein als rechteckiges Rahmenelement ausgebildetes Drainagemittel eingeführt, welches durch Gelenke in den Eckpunkten des Rechtecks zu einem langgestreckten Gebilde deformierbar ist und in langgestrecktem Zustand durch die Einschlupföffnung des Filterbeutels in diesen eingeführt werden kann. Nach Einführung des langgestreckten Gebildes in den Filterbeutel wird die Rechteckform des rahmenförmigen Drainageelements wieder hergestellt. Zwei einander gegenüberliegende Rahmenschenkel des rahmenförmigen Drainageelements liegen dann an zwei gegenüberliegenden Kanten des Filterbeutels an, wobei der Abstand der Kanten des Filterbeutels annähernd dem Maximalabstand zwischen den genannten Rahmenelementen entspricht. Der Filterbeutel ist demzufolge zwischen den genannten Schenkeln des rahmenförmigen Drainageelements annähernd aufgespannt, allerdings nur so weit aufgespannt, daß der Filterbeutel in Längsrichtung der genannten Rahmenelemente auf diesen nach Art eines Vorhangs zu einem Faltengebilde gerafft werden kann. Die Raffung ist dabei schon wegen der Einführungsmethode unvermeidlich, denn nur bei einem Übermaß des Filterbeutels in Längsrichtung der genannten Rahmenschenkel ist es überhaupt möglich, das rahmenförmige Drainageelement durch die Einschlupföffnung des Filterbeutels in das Innere des Filterbeutels einzuführen. Zwischen den beiden genannten Rahmenelementen sind orthogonal zu diesen Ketten oder Federn gespannt, welche als Drainagemittel dienen können. Die Faltung des Filterbeutels führt zu einer großen Oberfläche desselben. In der Filtrationsphase wird an der Außenseite des Filterbeutels wiederum Überdruck angelegt im Vergleich zu dem im Klarraum innerhalb des Filterbeutels herrschenden Druck. Eine Reinigung durch Aufblähen ist hier nicht vorgesehen und grundsätzlich auch nicht durchführbar. Zum einen ist nämlich einem Aufblähen dadurch eine enge Grenze gesetzt, daß der Abstand der obengenannten beiden Rahmenschenkel annähernd dem Beutelmaß in Richtung dieses Abstands entspricht. Zum anderen ist es nicht denkbar, die Falten bei einem Aufblähen über das Ende des rahmenförmigen Drainageelements unter Glättung der Falten auszudehnen, da keine Möglichkeit bestünde, bei einer nachfolgenden erneuten Filtrationsphase die Faltenbildung erneut herbeizuführen. Eine Aufblähung im gefalteten Zustand des Beutels würde andererseits nicht zu dem gewünschten Lockerungs- oder/und Abwerfvorgang von angeschwemmten Trübstoffansammlungen führen, da diese zwischen aufeinanderfolgenden Falten der Einklemmung unterliegen würden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren der eingangs bezeichneten, gattungsgemäßen Art dafür zu sorgen, daß in weit größerem Maße als bisher Bewegungen des Filterelements auftreten, wenn ein Richtungswechsel der Druckdifferenz zwischen Suspensionsraum (Trübraum) und Reinfluidraum (Klarraum) herbeigeführt wird, so daß bei einem im Reinfluidraum (Klarraum) einsetzenden Überdruck durch das große Ausmaß der Verformung eine intensive Lockerungswirkung auf Ansammlungen ehedem suspendierter Anteile (Trübstoffe) eintritt und diese mit hoher Wahrscheinlichkeit auch unter ungünstigen Bedingungen abgeworfen werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Reinfluidraum (Klarraum) innerhalb des flexiblen Filtermittels von starren Stützmitteln soweit freigehalten wird, daß in der Filtrationsphase das Filtermittel über einen Großteil seiner reinfluidraumseitigen (klarraumseitigen) Oberfläche eine Doppellage bildet und das in das Filtermittel eindringende Reinfluid (Klarflüssigkeit) innerhalb der die Doppellage bildenden Einzellagen des Filtermittels oder/und in einer Zwischenfläche zwischen den Einzellagen zu den Drainagemitteln migriert.

Durch das Fehlen von starren Stützmitteln, wie sie in den US-Patentschriften 4-604 201 und 4 968 424 vorgesehen sind, wird bei einem Übergang von der Filtrationsphase zu der Reinigungsphase eine sehr große Blähverformung des Filtermittels mit entsprechender Lockerungs- und Abwurftendenz bezüglich des angesammelten ehedem suspendierten Anteils (Trübstoff) erreicht. Bevorzugt ist die Geometrie der Dreinagemittel und etwa vorhandener nicht starrer Stützmittel so gewählt, daß sich das flexible Filterelement bei Aufbau eines inneren Überdrucks in dem Suspensionsraum (Trübraum) entsprechend den geometrischen Bedingungen des Filterelements frei aufblähen kann. Dies führt zu einer maximalen Lockerungs- und Abwerfbewegung beim Anlegen von Überdruck innerhalb des Reinfluidraums (Klarraums).

Das Verfahren ist bei Filtrierung von Suspension auf Flüssigkeitsbasis und auch bei solchen auf Gasbasis anwendbar.

Die Erfindung betrifft in Ansehung der weiter oben formulierten Aufgabe weiterhin einen Filterapparat, der insbesondere zur Durchführung des vorstehend definierten Verfahrens geeignet ist. Dieser Filterapparat umfaßt einen einen Suspensionsraum (Trübraum) begrenzenden Suspensionsbehälter, ferner mindestens ein Filterelement innerhalb des Suspensionsraums (Trübraum) mit einem von flexiblem Filtermittel begrenzten und gegen den Suspensionsraum (Trübraum) abgegrenzten Reinfluidraum (Klarraum) und Drainagemitteln innerhalb des Reinfluidraums (Klarraums); ferner sind Suspensionszuflußmittel zu dem Suspensionsraum (Trübraum) und Reinfluidabflußmittel (Filtratabflußmittel) von den Drainagemitteln vorgesehen. Weiterhin sind Drucksteuerungsmittel vorgesehen und so ausgebildet, daß ein Überdruck in dem Suspensionsraum (Trübraum) gegenüber dem Reinfluidraum (Klarraum) während einer Filtrationsphase aufrechterhalten werden kann, d. h. während einer Betriebsphase, in welcher der Reinfluidraum (Klarraum) eingeengt wird, Reinfluidanteile (Klarflüssigkeitsanteile) der Suspension in den Reinfluidraum (Klarraum) gelangen und ehedem suspendierte Anteile (Trübstoffanteile) der Suspension sich an der Suspensionsraumseite (Trübraumseite) des flexiblen Filtriermittels ansammeln. Darüberhinaus sind diese Drucksteuerungsmittel so ausgebildet, daß auch ein Überdruck in dem Reinfluidraum (Klarraum) gegenüber dem Suspensionsraum (Trübraum) aufgebaut werden kann, nämlich während einer Reinigungsphase, d. h. während einer weiteren Betriebsphase, in welcher durch die Blähverformung des flexiblen Filtermittels Ansammlungen ehedem suspendierter Anteile (Trübstoffansammlungen) an dem Filtermittel gelockert und ggf. von diesem abgeworfen werden. Weiterhin sind Entnahmemittel vorgesehen, um die Ansammlungen ehedem suspendierter Anteile (Trübstoffansammlungen) aus dem Suspensionsraum (Trübraum) abführen zu können.

Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, daß der Reinfluidraum (Klarraum) innerhalb des flexiblen Filtermittels von starren Stützmitteln soweit freigehalten ist, daß in der Filtrationsphase das Filtermittel über einen Großteil seiner reinfluidraumseitigen (klarraumseitigen) Oberseite eine Doppellage bildet. Weiterhin ist das flexible Filtermittel in seiner Struktur derart ausgeführt, daß in oder/und zwischen den die Doppellage bildenden Einzellagen Migrationspfade für die Reinfluidanteile (Klarflüssigkeitsanteile) der Suspension bestehen, welche zu den Drainagemitteln hinführen.

Das flexible Filtermittel kann grundsätzlich einschichtig ausgebildet sein, beispielsweise aus einem Gewebe, dessen Gewebestruktur bei Doppellagenbildung eine Reinfluidmigration (Klarflüssigkeitsmigration) entweder in den Einzellagen oder zwischen den Einzellagen zu den Drainagemitteln hin gestattet.

Sind die die eigentliche Trennung zwischen Reinfluid (Klarflüssigkeit) und suspendierten Anteile (Trübstoffe) bildenden Filtermittel von Haus aus weniger geeignet, um solche Migrationspfade zu ergeben, so ist vorgesehen, daß das flexible Filtermittel mehrschichtig ausgebildet ist mit einer reinfluidraumseitigen (klarraumseitigen), formstabilisierenden und/oder migrationsfördernden Schicht und mit einer weiteren, die eigentliche Trennungsaufgabe erfüllenden Schicht, wobei diese Schichten durch Differenzdruckveränderungen bedingte Bewegungen im wesentlichen gemeinsam ausführen. Die stabilisierende bzw. migrationsfördernde Schicht kann dabei z. B. von einem Grobgewebe gebildet sein. Wichtig ist dabei, daß diese Schicht die Bewegungen mitmacht, welche durch Differenzdruckveränderungen der eigentlichen Trennschicht auferlegt werden. Dies ist ein entscheidender Unterschied zu einer Vorrichtung etwa nach der US-A-4 968 424, bei welcher das elliptisch verformte Drainagerohr stets seine Form beibehält und deshalb einer durch Druckdifferenzwechsel bedingten Verformung der eigentlichen Trennschicht enge Grenzen setzt.

Das Freihalten des Reinfluidraums (Klarraums) von starren Stützmitteln soll nicht ausschließen, daß dennoch Orientierungsmittel vorhanden sein können, welche die Faltenlage bei der Doppellagenbildung vorausbestimmen. Wesentlich ist aber, daß diese Orientierungsmittel die Doppellagenbildung einerseits und die Blähverformung andererseits nicht wesentlich behindern, sondern nur zu der Orientierung der Doppellagenbildung beitragen.

Eine Orientierungsbeeinflussung für die Doppellagenbildung kann beispielsweise allein schon dadurch erreicht werden, daß das flexible Filtermittel Nähte oder/und Dauerfaltlinien (vergleichbar der Bügelfalte einer Hose) aufweist, welche eine bestimmte Orientierung einer sich bei entsprechender Einstellung der Druckdifferenz einstellenden Doppellagenbildung begünstigen.

Andererseits können die Orientierungsmittel auch von elastisch deformierbaren Aufspannmitteln für das flexible Filtermittel gebildet sein, z. B. elastisch verformbaren Aufspannfedern. Diese Aufspannmittel können beispielsweise an Drainagemitteln abgestützt sein, die ihrerseits an dem Suspensionsbehälter oder an einem Tauchrohr betriebsmäßig fest angeordnet sein können.

Für eine Filtrationseinrichtung ist es aus Kosten- und aus Betriebsgründen von wesentlicher Bedeutung, daß das Gesamtvolumen, im wesentlichen bestimmt durch die Abmessungen des Suspensionsbehälters, klein gehalten werden kann im Verhältnis zu der jeweils beabsichtigten Filterleistung. Dieser Forderung kann bei der erfindungsgemäßen Apparatekonstruktion dadurch Rechnung getragen werden, daß bei Unterbringung einer Mehrzahl von Filterelementen innerhalb des Suspensionsraums (Trübraum) die Orientierungsmittel derart angeordnet sind, daß sich die flexiblen Filtermittel einzelner Filterelemente bezüglich Doppellagenbildung oder/und Blähverformung minimal, wenn überhaupt, gegenseitig beeinflussen.

Grundsätzlich kann festgestellt werden, daß die Anordnung einer Mehrzahl von Filterelementen in dem Suspensionsraum (Trübraum) so getroffen sein sollte, daß die einzelnen Filterelemente bei maximaler Belegung des Suspensionsraums (Trübraum) mit Filterelementen sich weder in der Filtrationsphase noch in der Reinigungsphase, also weder im doppellagenbildenden Zustand noch im Aufblähzustand wesentlich tangieren. Die Bedingung "maximale Belegung des Trübraums mit Filterelementen" kann anders ausgedrückt auch lauten: "maximale Filterfläche innerhalb des Suspensionsraums (Trübraums)".

Das Filtermittel eines Filterelements kann bevorzugt schlauchförmig ausgebildet sein. Dabei können die Drainagemittel mit einem Tauchrohr ausgeführt sein, welches annähernd im Zentrum des schlauchförmigen Filtermittels verläuft. Bei einer solchen Ausbildung ist bevorzugt an eine vertikale Orientierung des Tauchrohrs und des schlauchförmigen Filtermittels gedacht, weil diese vertikale Orientierung zu optimalen Abwerfvoraussetzungen in der Reinigungsphase führt. Dabei ist es grundsätzlich möglich, den Reinfluidabzug (Filtratabzug) entweder nach oben oder nach unten stattfinden zu lassen. Findet der Reinfluidabzug (Filtratabzug) nach oben statt, so empfiehlt es sich, das Tauchrohr und die vorzugsweise am Tauchrohr befestigten Komponenten, also Drainagemittel und Filterelement, am oberen Ende des Tauchrohrs festzulegen, dort, wo das Tauchrohr oder ein zugehöriger Sammler aus dem jeweiligen Suspensionsbehälter herausgeführt wird. Das gleiche gilt umgekehrtermaßen, wenn der Reinfluidabzug (Filtratabzug) nach unten erfolgt; dann wird man das Tauchrohr bevorzugt am unteren Ende gegenüber dem Suspensionsbehälter festmachen dort, wo es aus dem Suspensionsbehälter herausführt, und man wird weiterhin bevorzugt die zugehörigen Komponenten, sprich Drainagemittel und Filterelement, auch am unteren Ende des Tauchrohrs festmachen. Weitere Befestigungsstellen fernab von dem jeweiligen Durchführungsende des Tauchrohrs sind sowohl für das Drainagemittel als auch für das Filterelement denkbar.

Die Fluidmigration (Flüssigkeitsmigration) zu dem Tauchrohr kann dabei unterstützt werden, wenn das Tauchrohr von einem Drainagegitterrohr umgeben ist. Unter Gitterrohr wird dabei ungeachtet seiner geometrischen Struktur ein starres Rohr hoher Flüssigkeitsdurchlässigkeit verstanden, welches den Kräften standhält, die in der Filtrationsphase durch den Überdruck im Suspensionsraum (Trübraum) auf dieses Gitterrohr ausgeübt werden.

Die Starrheit des Gitterrohrs kann dabei durch die Rohrstruktur selbst oder durch Abstützung am Tauchrohr bedingt sein. Wenn ein Gitterrohr angewandt wird, so gilt auch für dieses die Bedingung, daß es einerseits die Doppellagenbildung nicht wesentlich beeinflußt, andererseits aber auch die Blähverformung des Filterelements nicht wesentlich behindert. Angewandt auf den Fall eines schlauchförmigen Filterelements, welches ein Tauchrohr umgibt, bedeutet dies, daß der Durchmesser des Gitterrohrs wesentlich kleiner ist als der Umfang des sackförmigen Filterelements. Da, wie angedeutet, das Gitterrohr erheblichen Belastungen während der Filtrationsphase durch den dann in dem Suspensionsraum (Trübraum) herrschenden Überdruck ausgesetzt ist, kann man auch andere Maßnahmen ergreifen, um die Migrationsbedingungen von den zur Doppellage gefalteten Teilen des Filterelements zu dem Tauchrohr zu verbessern. Man kann beispielsweise lokale Gitterelemente dort vorsehen, wo Öffnungen des Tauchrohrs den Fluidenzutritt (Flüssigkeitszutritt) zu dem Tauchrohrinneren ermöglichen. Man kann aber auch an dem Tauchrohraußenumfang und in Nachbarschaft zumindest einer Öffnung ein Drainagerohr oder einen Drainagestab parallel zur Tauchrohrachse anordnen. Dieses Drainagerohr bzw. dieser Drainagestab kann dann in seinem Durchmesser wesentlich geringer gehalten werden als das Tauchrohr selbst, so daß die Forderungen nach Nichtbehinderung der Doppellagenbildung und nach Nichtbehinderung der Blähverformung ohne weiteres erfüllbar sind. Der Drainagestab bzw. das Drainagerohr müssen auch hier wieder nur die Bedingung eines relativ geringen Durchflußwiderstands für das Reinfluid (Filtrat) erfüllen und können von beliebiger geometrischer Struktur und beliebiger Porenstruktur sein. Die längliche Form solcher Drainagerohre oder Drainagestäbe, die sich beispielsweise im wesentlichen über die Gesamtlänge des Tauchrohrs erstrecken können, sorgt dann dafür, daß auch eine Migration des Reinfluids (Klarflüssigkeit) in Längsrichtung des Tauchrohrs bis zu der jeweiligen Öffnung des Tauchrohrs möglich ist, an welcher das Reinfluid (Flüssigkeit) dann in das Tauchrohrinnere eintreten kann, unterstützt durch - in der Filtrationsphase - innerhalb des Tauchrohrs aufrechterhaltenen geringen Druck. Besonders günstig wird die Anordnung solcher Drainagerohre oder Drainagestäbe an der Außenseite des Tauchrohrs dann, wenn das Tauchrohr eine Mehrzahl von Öffnungen über eine achsparallele Mantellinie verteilt aufweist. Das Tauchrohr kann insbesondere an einem Ende an eine Reinfluidabzugsleitung (Filtratabzugsleitung) angeschlossen sein. In diesem Fall kann am anderen Ende oder/und an mindestens einer Stelle seiner Längenerstreckung eine Öffnung vorgesehen sein, durch welche der Innenraum des Tauchrohrs mit dem innerhalb des schlauchförmigen Filtermittels gebildeten Teil des Reinfluidraums (Klarraums) verbunden ist.

Handelt es sich, wie bisher vorausgesetzt, um ein schlauchförmiges Filtermittel, so kann dieses an mindestens einem Ende an dem Tauchrohr befestigt sein, und zwar bevorzugt an demjenigen Ende, an welchem das Tauchrohr in den Suspensionsbehälter eingeführt ist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist daran gedacht, das schlauchförmige Filtermittel an mindestens einem Ende an eine Anschlußscheibe anzuschließen, d. h. an die Umfangsfläche dieser Anschlußscheibe, welche ihrerseits an dem Tauchrohr in zu dessen Achse im wesentlichen orthogonaler Ebene befestigt sein kann. Dabei ist insbesondere an Anschlußscheiben mit kreisförmigem oder auch elliptischem Umriß gedacht, die im wesentlichen konzentrisch zu dem Tauchrohr sind.

Liegt eine solche Anschlußscheibe vor, so wird man den Umfang der Anschlußscheibe im wesentlichen an den Umfang des schlauchförmigen Filtermittels anpassen. Angewandt auf den Fall einer kreisförmigen Anschlußscheibe bedeutet dies, daß deren Durchmesser im wesentlichen dem Durchmesser des zylindrisch aufgeblähten, schlauchformigen Filtermittels entsprechen sollte.

Man erhält dann anschließend an die Anschlußscheibe zumindest auf einem wesentlichen Teil der Länge des schlauchförmigen Filtermittels eine im wesentlichen faltenfreie Form des Filtermittels bei dessen Aufblähung durch inneren Überdruck, was für die Abnahme von Ansammlungen ehedem suspendierter Anteile (Trübstoffansammlungen) besonders günstig ist.

Es ist denkbar, daß schlauchförmige Filtermittel nur an einem Ende an eine solche Anschlußscheibe dicht anhaften und am anderen Ende des schlauchförmigen Filtermittels dieses sackartig geschlossen ist. Man nimmt dann am sackartig geschlossenen Ende des schlauchförmigen Filtermittels Abweichungen von der Zylinderform im aufgeblähten Zustand in Kauf. Man hat aber dafür den Vorteil, daß durch dieses sackartige Ende gleichzeitig ein Orientierungsmittel geschaffen ist, welches die Orientierung der Doppellagenbildung beeinflußt, und zwar beeinflußt in dem Sinne, daß innerhalb eines Suspensionsbehälters in Mehrzahl vorhandene Filtermittel von entsprechenden Filterelementen sich gegenseitig weder in der Filtrationsphase noch in der Reinigungsphase tangieren. Wenn hier von tangieren die Rede ist, so ist eine Tangierung im Sinne einer Behinderung der Filtration bzw. der Reinigung gemeint. Das sackartig geschlossene Ende des schlauchförmigen Filtermittels kann beispielsweise durch eine Naht oder auch durch eine Dauerfaltlinie mit Orientierungsfunktion für die Doppellagenbildung ausgeführt sein. Die Naht braucht nicht unbedingt geradlinig und quer zur Schlauchachse verlaufen; sie kann beispielsweise auch dachartig nach unten zugespitzt sein.

Die Orientierung der Doppellagenbildung im Sinne optimaler Raumausnutzung des Suspensionsraums (Trübraum) kann auch durch an dem Tauchrohr angebrachte elastische Aufspannklammern bewirkt werden, welche bei Druckdifferenz zwischen einem höheren Druck im Suspensionsraum (Trübraum) und einem geringeren Druck im Reinfluidraum (Klarraum) das Filtermittel aufzuspannen versuchen und damit den entstehenden Doppellagen, z. B. entstehenden "Butterfly-Doppellagen", eine ungewünschte Tangierung mit Nachbarfilterelementen ganz oder weitgehend verhindernde Orientierung zu verleihen.

Es ist nach einer besonders einfachen Ausführungsform auch denkbar, daß das schlauchförmige Filtermittel an mindestens einem Ende des Tauchrohrs bis auf den Tauchrohrdurchmesser unter Raffung seiner Umfangslänge eingeengt ist.

Das flexible Filtermittel kann auch flachbeutelartig ausgebildet sein, so daß es sich in der Reinigungsphase zu einem kissenförmigen Gebilde aufbläht. Dabei kann der Flachbeutel polygonalen, insbesondere annähernd rechteckigen oder quadratischen Umriß besitzen; denkbar ist aber auch ein kreisförmiger Umriß. Bei solcher flachbeutelartiger Ausführungsform des Filtermittels kann ein Tauchrohr als Drainagemittel parallel zu den Flachbeutelwänden in das innere des Flachbeutels eingeführt sein, also von einem Rand des Flachbeutels her. An dieser Einführungsstelle wird dann wieder eine Verbindung zwischen dem Tauchrohr und dem Flachbeutelmaterial hergestellt, so daß der innerhalb des Flachbeutels eingeschlossene Reinfluidraum (Klarraum) von dem Suspensionsraum (Trübraum) abgegrenzt ist. Grundsätzlich ist es auch denkbar, ein Tauchrohr an zwei gegenüberliegenden Stellen des Flachbeutelrands durch den Flachbeutel hindurchzuführen und ggf. mehrere Flachbeutel auf dem Tauchrohr aufzureihen, wobei das Tauchrohr dann durch jeweils eine Öffnung oder eine Gruppe von Öffnungen mit den innenräumen der einzelnen Flachbeutel verbunden ist und außerhalb der Flachbeutel von Öffnungen frei ist.

Weiterhin ist es denkbar, als Drainagemittel ein Anschlußrohr an eine Beutelwand heranzuführen, insbesondere im wesentlichen orthogonal zu dieser Beutelwand. Auch hier könnte man mehrere Flachbeutel längs eines Tauchrohrs anordnen.

Alle hier beschriebenen Ausführungsformen zeichnen sich durch einen extrem leichten Aufbau aus. Allein durch Gewichtsreduzierung entsteht eine drastische Verbilligung der Herstellung.

Das Verhältnis zwischen Bauvolumen und Filterfläche ist erheblich günstiger als bei bekannten Einrichtungen mit sogenannten Filterkerzen.

Die Herstellung ist besonders einfach.

Werden die Filtermittel an Tauchrohren und diese wieder an Filtratsammelrohren befestigt, so sind die Halterungen weniger beansprucht; sie können deshalb leichter und billiger gebaut werden.

Auch die Reinfluidräume (Klarräume) innerhalb der Filterelemente sind relativ leicht zugänglich, so daß einfache Reinigung auch hier möglich ist.

Die Filterelemente oder deren Filtermittel können nach Wunsch auch für "EINMAL"-Verwendung vorgesehen sein.

Die Doppellagen können im wesentlichen planparallel sein. Es sind aber auch wellige Doppellagenbildungen möglich und unschädlich.

Die Doppellagenbildungen führen zu einer Herabsetzung mechanischer Belastungen auf Konstruktionsteile des Apparats, so daß auch deshalb leichter und deshalb billiger gebaut werden kann.

Dies führt auch zu langen Standzeiten (Filterzyklen). Faltenbildungen können weitgehend vermieden werden; soweit dennoch Faltenbildung eintritt, wird die Lebensdauer des Filtermaterials möglicherweise, aber nicht notwendigerweise, verkürzt. Verkürzungen der Lebensdauer des Filtermaterials können u. U. hingenommen werden, wenn auch andere sensible Teile des Filtermaterials einen gelegentlichen Austausch erheischen. Die eigentliche Trennfunktion kann beispielsweise von Geweben, aber auch von Filzen abgeleitet werden. Werden Filze verwendet, so ist die Fluidendruckbelastbarkeit relativ gering. Wenn aber die Filze mit einem grobmaschigen Untergewebe kombiniert werden, so läßt sich durchaus eine Fluidendruckbelastbarkeit in der Größenordnung bisher eingesetzter Filterkerzen erreichen.

Wenn von einem Tauchrohr gesprochen wird, so soll dieser Begriff auch Schläuche, ggf. verzweigte Schläuche, mitumfassen.

Wird ein schlauchförmiges Filtermittel an seinen beiden Enden mit einer Anschlußscheibe versehen, so kann das Tauchrohr in der Reinigungsphase auch als Zuganker zwischen den beiden Anschlußscheiben dienen. Ersatzweise können als Zuganker zwischen den beiden Anschlußscheiben auch Stangen oder Seile verwendet werden.

Das Durchmesserverhältnis von Tauchrohr und Anschlußscheiben ist bevorzugt 1 : 2 bis 1 : 5.

Als Filtermittel kommen insbesondere textile Materialien aus Naturfasern oder/und Kunststoffasern oder/und Metallfasern in Frage; daneben können auch andere poröse Materialien als Filtermittel dienen.

Im Fall einer Schlauchform des Filtermittels wird ein nahtlos gefertigter Schlauch vorgeschlagen. Ist dieser an einem Ende frei, so kann er durch Nähen oder Schweißen verschlossen sein.

Wenn der Schlauch an einem Ende nicht mit dem Tauchrohr oder sonstigen Drainageelementen verbunden ist, so spricht man von einem "Strumpf". Im Falle eines strumpfartigen Schlauchs kann eine Anschlußscheibe entfallen, was zu einer weiteren Vereinfachung führt.

Ist das Filtermittel mehrschichtig, so können die einzelnen Schichten getrennt oder zusammen montiert werden.

Von der Struktur her kann das Filtermittel als Gewebe, als Gewirke oder als Filz ausgebildet sein.

Im Falle der Mehrschichtigkeit des flexiblen Filtermittels können die einzelnen Schichten durch Verweben, Verschweißen, Verkleben oder Vernähen miteinander verbunden sein.

Das Tauchrohr kann an seiner Außenseite glatt sein, es kann aber auch durch Kerben- oder Kanalbildung auf verbesserte Drainagewirkung gebracht werden.

Die beiliegenden Figuren erläutern die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen. Es stellen dar:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Filterapparat;

Fig. 1a einen Schnitt durch mehrere Filterelemente nach Linien Ia-Ia der Fig. 1;

Fig. 2 im vergrößerten Maßstab ein Filterelement teilweise aufgebrochen;

Fig. 2a einen Schnitt nach Linie IIa-IIa der Fig. 2;

Fig. 2b einen vergrößerten Schnitt an der Stelle IIb der Fig. 2a;

Fig. 2c einen Schnitt entsprechend Fig. 2b bei einer mehrschichtigen Ausführungsform des Filtermittels;

Fig. 2d einen Schnitt nach Linie IIa-IIa in der Reinigungsphase;

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines Filterelements mit durch Faltennähte gebildeten Orientierungsmitteln;

Fig. 3a einen Schnitt nach Linie IIIa-IIIa der Fig. 3;

Fig. 3b einen Schnitt nach Linie IIIa-IIIa in der Reinigungsphase;

Fig. 4 eine Abwandlung zu Fig. 2 mit einer besonders einfachen Ausgestaltung einer Bodenöffnung des Tauchrohrs;

Fig. 5 eine Abwandlung zu Fig. 3 mit am Tauchrohr fest installierten Orientierungsmitteln;

Fig. 5a einen Schnitt nach Linie Va-Va der Fig. 5;

Fig. 6 eine Abwandlung zu Fig. 2 mit einem das Tauchrohr umschließenden Drainagerohr;

Fig. 6a einen Schnitt bei einer Ausführungsform mit Drainagestäben;

Fig. 7 eine Ausführungsform mit unmittelbar an dem Tauchrohr festgezurrten Enden des schlauchförmigen Filtermittels;

Fig. 8 ein flachbeutelförmiges Filtermittel mit zugehörigem Tauchrohr;

Fig. 8a einen Schnitt nach Linie VIIIa-VIIIa der Fig. 8;

Fig. 9 eine Abwandlung des flachbeutelförmigen Filtermittels mit kreisförmigem Umriß des Beutels;

Fig. 9a einen Schnitt nach Linie IXa-IXa der Fig. 9;

Fig. 10 eine weitere Ausführungsform eines flachbeutelförmigen Filtermittels, bei dem ein Abzugsrohr durch eine Öffnung einer Seitenwand eingeführt ist;

Fig. 10a einen Schnitt nach Linie Xa-Xa der Fig. 10;

Fig. 11 eine Abwandlung zu Fig. 9 mit verzweigtem Abzugsrohr innerhalb des flachbeutelförmigen Filtermittels;

Fig. 11a einen Schnitt nach Linie XIa-XIa der Fig. 11;

Fig. 11b einen Schnitt nach Linie XIb-XIb der Fig. 11 und

Fig. 12 eine besonders raumsparende Anordnung von Filterelementen in einem Apparat gemäß Fig. 1.

In Fig. 1 ist ein Suspensionsbehälter mit 10 bezeichnet. In dem Suspensionsbehälter 10 befindet sich im oberen Bereich ein horizontal verlaufendes Sammelrohr 12 für die Filtratabfuhr, d. h. für die Abfuhr von Klarflüssigkeit. An dieses Sammelrohr 12 schließen ein Ventil 14 und eine Pumpe 16 an, die zu einem Filtratbehälter führen. In dem Suspensionsbehälter 10 sind eine Vielzahl von Filterelementen 15 hängend angeordnet. Sie hängen durchwegs an dem Sammelrohr 12. Auf die Ausbildung der Filterelemente im einzelnen wird noch eingegangen. Das untere Ende des Suspensionsbehälters 10 ist durch einen Klappdeckel 17 verschlossen, der bei 18 durch ein Scharnier an dem Suspensionsbehälter 10 angelenkt ist und durch einen Verschluß 19 in Verschlußstellung fixiert werden kann. Im Bodenbereich des Suspensionsbehälters 10 erkennt man eine Suspensionseinführungsleitung 20, die über ein Ventil 21 und eine Pumpe 22 an einen Suspensionsvorrat angeschlossen ist. Im oberen Dom des Suspensionsbehälters 10 erkennt man weiter eine Zuleitung 23, die über ein Ventil 24 an eine Pumpe 25 angeschlossen ist. Mittels dieser Pumpe 25 kann Reinigungsgas, insbesondere Reinigungsluft, den Filterelementen zugeführt werden.

In Fig. 2 erkennt man ein Filterelement 15 im einzelnen. Dieses Filterelement 15 umfaßt ein Tauchrohr 26, welches mit seinem oberen Ende an dem Sammelrohr 12 mechanisch befestigt und an dieses angeschlossen wird. An dem Tauchrohr 26 sind eine obere Anschlußscheibe 27 und eine untere Anschluß scheibe 28 befestigt. Das Tauchrohr 26 kann ein Metallrohr, Kunststoffrohr oder Keramikrohr sein, möglicherweise auch ein Schlauch, insbesondere ein Kunststoffschlauch. An die Anschlußscheiben 27 und 28 ist ein schlauchförmiges Filtermittel 32 dicht angeschlossen, so daß ein Klarraum 30 eingeschlossen wird. Das Tauchrohr 26 weist an seinem unteren Ende angrenzend an die Anschlußscheibe 28 eine Öffnung 31 auf. Das Filtermittel 32 besteht beispielsweise gemäß Fig. 2b aus einem Gewebe 32, welches engmaschig genug ist, um einerseits die Flüssigkeit einer Suspension durchzulassen und andererseits in der Flüssigkeit suspendierte Feststoffe oder Trübstoffe zurückzuhalten.

Die Betriebsweise des soweit beschrieben Filterapparats ist wie folgt:

In einer Filtrationsphase ist das Ventil 24 geschlossen, während die Ventile 14 und 21 offen sind. Der Deckel 17 ist ebenfalls geschlossen. Durch die Pumpe 22 wird Suspension, beispielsweise eine Suspension von Feststoffen, in einer Flüssigkeit in den Suspensionsbehälter 10, und zwar in dessen Trübraum 9, eingepumpt. Gleichzeitig wird durch die Pumpe 16 in den Tauchrohren 26 und damit auch in den Klarräumen 30 ein gegenüber dem Druck der Suspension geringerer Druck aufrechterhalten. Dieser geringe Druck kann durch den Druckabfall der Flüssigkeit beim Durchströmen des Filtermittels 32 entstehen, so daß die Pumpe 16 entfallen kann. Durch den Überdruck in dem Trübraum 9 wird das Filtermittel 32 zu einer Doppellage gequetscht, wie in Fig. 2 und 2b dargestellt. Das Filtermittel 32 ist durchlässig für die Flüssigkeit der Suspension, jedoch undurchlässig für die darin suspendierten Fest- oder Trübstoffe. Die Flüssigkeit kann deshalb durch das Filtermittel 32 hindurchtreten und in Pfeilrichtung 34 zu dem Tauchrohr 26 hin migrieren in einer Zwischenfläche 35 zwischen den beiden Lagen 32&min; und 32&min;&min; des Filtermittels 32, die zusammen eine Doppellage 32&min;&min;&min; bilden. Die durch die Einzellagen 32&min; und 32&min;&min; hindurchgetretene Flüssigkeit kann dabei auch eine Fließkomponente in Achsrichtung des Tauchrohrs 26 annehmen, so daß sie letztlich zu dem Schlitz 31 gelangt und durch das Tauchrohr 26 mittels der Pumpe 22 abgesaugt werden kann. Zu beachten ist dabei, daß das innere des Filtermittels 32 von starren Stützkonstruktionen im wesentlichen frei ist, wenn man von dem Tauchrohr 26 einmal absieht. Die Doppellagigkeit 32&min;&min;&min; liegt außerhalb des Tauchrohrs 26 im wesentlichen auf der ganzen Höhe des Tauchrohrs innerhalb des Klarraums 30 vor, so daß sich im Schnitt betrachtet ein butterfly-förmiges Gebilde ergibt, wie in Fig. 2a dargestellt. Nur in unmittelbarer Nähe der Anschlußscheiben 27 und 28 bilden sich in dieser Betriebsphase Falten.

Auf den Einzellagen 32&min; und 32&min;&min; der Doppellage 32&min;&min;&min; sammeln sich, wie in Fig. 2a dargestellt, Trüb- oder Feststoffe in Schichten 36 an. Die Schichten 36 können die Filtrationswirkung noch unterstützen. Es ist denkbar, daß man, um diese gesteigerte Filtrationswirkung auszunützen, während des Beginns eines Filtrationszyklus die Suspension im Kreislauf führt, bis sich eine für die Filtrationsförderung ausreichende Schicht 36 auf den Einzellagen 32&min; und 32&min;&min; gebildet hat.

Im späteren Verlauf findet dann ein kontinuierlicher Durchlauf durch den Suspensionsbehälter 10 statt, in dem Suspension laufend durch die Pumpe 22 dem Trübraum 9 zugeleitet wird und Filtrat, d. h. Klarflüssigkeit durch die Pumpe 16 laufend abgezogen wird. Damit nehmen die Trübstoff- oder Feststoffschichten 36 laufend an Schichtstärke zu. Von einer gewissen Schichtstärke an mag der Durchflußwiderstand durch die Schichten 36 zu groß werden, so daß es gewünscht sein mag, eine Reinigungsphase einzuleiten. Hierzu wird zunächst die Pumpe 22 abgestellt und das Ventil 21 geschlossen. Die in den Klarräumen 30 noch enthaltene Klarflüssigkeit (= Filtrat) wird durch die Pumpe 16 abgezogen. Dann wird auch die Pumpe 16 abgestellt und das Ventil 14 geschlossen. Nunmehr wird das Ventil 37 geöffnet und die Restsuspension aus dem. Trübraum 9 durch die Pumpe 38 abgepumpt, bis der Trübraum frei von Suspension ist. In einer vergleichbaren erfindungsgemäßen Funktionsweise eines Filters können die Klarräume 30 mittels Druckluft leergedrückt werden, die in den Trübraum 9 des Suspensionsbehälters 10 eingespeist wird und die Feststoffschicht 36 durchdringt. Damit kann die Pumpe 16 in diesem Schritt entfallen. Mit dieser Drucklufteinspeisung kann auch der Trübraum 9 des Suspensionsbehälters 10 leergedrückt werden, was vorzugsweise über das Ventil 37 geschieht, wobei die Pumpe 38 entfallen kann. Dann wird das Ventil 24 geöffnet, und durch die Pumpe 25, etwa einen Kompressor, wird bei weiterhin geöffnetem Ventil 37 Druckluft in die Tauchrohre 26 eingepumpt. Dies führt trotz der Luftdurchlässigkeit der Filtermittel 32 zu einem Aufblähen der Filtermittel 32 zu zylinderschlauchförmigen Gebilden, wie in Fig. 2d dargestellt. Die durch die Filtermittel 32 hindurchtretende Luft kann bei 37 entweichen. Das Aufblähen der Filtermittel 32 zu zylindrischen Schläuchen gemäß Fig. 2d führt, wie ein Vergleich der Fig. 2a und 2d zeigt, zu einer sehr starken Verformung der Filtermittel 32 aus der Butterfly-Form gemäß Fig. 2a zu der Zylinderschlauchform gemäß Fig. 2d. Dies hat zur Folge, daß sich die Feststoffschichten 36 von den Einzellagen 32&min; und 32&min;&min; lockern und auf den Deckel 17 herabfallen. Der Deckel 17 kann dann, wenn er nicht schon vorher geöffnet worden ist, geöffnet werden, so daß die Feststoffe aus dem Trübraum 9 nach unten herausfallen und abtransportiert werden können. Der Abwurf der Trübstoffschichten 36 kann, wenn notig, noch durch Rüttelbewegungen oder durch Abstreifer (nicht dargestellt) unterstützt werden.

Sobald die Trübstoffschichten 36 vollständig abgeworfen und abtransportiert sind, kann die nächste Filtrationsphase beginnen.

In Fig. 1a erkennt man ein Beispiel für eine Anordnung der Filterelemente 15 mit den Tauchrohren 26 und den Filtermitteln 32. Die Anordnung ist so gewählt, daß der Raum innerhalb des Suspensionsbehälters 10 möglichst vollständig ausgenützt ist, die Filterelemente 15 sich aber im wesentlichen nicht tangieren, weder im Zustand gemäß Fig. 2a (Filtrationsphase) noch im Zustand gemäß Fig. 2d (Reinigungsphase).

In Fig. 2c ist dargestellt, daß die Einzellagen 32&min;a und 32&min;&min;a einer Doppellage 32&min;&min;&min;a auch doppelschichtig ausgeführt sein können, nämlich aus je einer eigentlichen Filtrierschicht 39b und einer Grobgewebeschicht 40a, welche dann zusammen jeweils eine Einzellage des Filtermittels 32a bilden. Auf diese Weise kann die Migrationsfähigkeit der Flüssigkeit erhöht werden und gleichzeitig die mechanische Stabilität des Filtermittels 32a. Die Filtrierschicht 39a und die Grobgewebeschicht 40a können über die Fläche verteilt punktuell verklebt, verschweißt oder vernäht sein, so daß sie sich gemeinsam von dem Butterfly-Zustand gemäß Fig. 2a entsprechend der Filtrationsphase in den aufgeblähten Zustand gemäß Fig. 2d der Reinigungsphase bewegen, wenn Blähluft durch die Tauchrohre 26 zugeführt wird.

In Fig. 2 kann man bei A die Grobgewebeschicht 40 erkennen.

Die Ausführungsform nach Fig. 3 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 2 dadurch, daß nur eine einzige Anschlußscheibe 27b vorhanden ist. Das Filtermittel 32b ist an seinem unteren Ende durch Faltungsnähte 41b sackartig geschlossen, unterhalb des unteren Endes 26&min;b des Tauchrohrs 26b. Durch diese Faltungsnähte 41b ist dem schlauchförmigen Filtermittel 32b ein Gedächtnis eingeprägt. Dies bedeutet, daß das Filtermittel immer wieder, wenn von einer Reinigungsphase in eine Filtrationsphase übergegangen wird, d. h. also die Richtung der Druckdifferenz zwischen dem Trübraum 9 und dem Klarraum 30 wechselt, aus der Zylinderform gemäß Fig. 3b in die Butterfly-Form gemäß Fig. 3a mit der dort dargestellten Orientierung übergeht. Auf diese Weise sind unbeabsichtigte Berührungen der Filtermittel 32b in der Butterfly-Stellung gemäß Fig. 3a auch dann unterbunden, wenn gemäß Fig. 1 eine enge Beabstandung der Filterelemente 15 vorgesehen ist.

Gemäß Fig. 4 ist die Anschlußscheibe 28c durch Laschen 42c mittels Schweißnähten 43c und 44c an dem Tauchrohr 26c festgeschweißt, so daß am unteren Ende des Tauchrohrs 26c eine Öffnung 31c gebildet ist, durch welche die Klarflüssigkeit in das Tauchrohr 26c gelangen kann. Im übrigen entspricht die Ausführungsform nach Fig. 4 derjenigen nach Fig. 2.

In Fig. 5 sind an dem Tauchrohr 26d elastische Spannelemente 45d befestigt. Diese Spannelemente 45d sind kräftig genug, um dem Filtermittel 32d wieder ein Gedächtnis aufzuerlegen, so daß in der Filtrationsphase die Doppellagenbildung immer wieder in die Orientierung gemäß Fig. 5a eintritt.

In der rechten Hälfte der Fig. 5 sind anders geformte elastische Spannelemente 45e mit der gleichen Zweckbestimmung vorgesehen. Die Spannelemente 45d und 45e sind jedoch in ihrer Rückstellkraft so schwach bemessen, daß sie die Ausbildung zylindrischer Schläuche gemäß Fig. 2d in der Reinigungsphase nicht oder nur unwesentlich behindern. Im übrigen entspricht die Ausführungsform nach Fig. 5 derjenigen nach Fig. 2. Zu erwähnen ist noch, daß nach Fig. 5 eine größere Anzahl von Öffnungen 31d in dem Tauchrohr 26d vorgesehen ist.

Die Ausführungsform nach Fig. 6 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 2 dadurch, daß das Tauchrohr 26f von einem gitterförmigen Drainagerohr 46f umschlossen ist. Das Drainagerohr 46f ist an der Anschlußscheibe 28f durch eine Nabe 47f zentriert, während das Tauchrohr 26f durch eine weitere Nabe 48f zentriert ist. Jede der Naben bewirkt auch eine Abdichtung. Man erkennt weiterhin in Fig. 6, daß das Filtermittel 32f an den Anschlußscheiben 27f und 28f durch Spannringe oder Spannbänder 49f dicht befestigt ist. Der Durchmesser des Drainagerohrs 46f ist etwas größer als der Durchmesser des Tauchrohrs 26f, jedoch wesentlich kleiner als der Durchmesser der Anschlußscheiben 27f und 28f und damit auch wesentlich kleiner als der Durchmesser des schlauchförmigen Filtermittels 32f im zylindrisch aufgeblähten Zustand. Es tritt deshalb auch hier in der Filtrationsphase eine Doppellagebildung, wie in Fig. 2a dargestellt, auf. Der Abflußwiderstand ist jedoch durch die Drainagewirkung des Drainagerohrs 46f verringert. Es können wieder mehrere Öffnungen 31f in dem Tauchrohr 26f vorgesehen sein.

Da das Drainagerohr 46f erheblichen Kräften ausgesetzt sein kann und deshalb u. U. der Stabilisierung auch an mittleren Stellen seiner Länge bedarf, wird auch eine Ausführungsform nach Fig. 6a in Betracht gezogen. Hier sind an der Mantelfläche des Tauchrohrs 26g im Bereich der Öffnungen 31g Drainagestäbe 50g oder Drainageröhrchen 51g vorgesehen in Überdeckung mit den Öffnungen 31g. Auch dadurch wird der Abflußwiderstand wesentlich verringert. Die Drainageröhrchen 51g können mit Öffnungen versehen sein, die mit den Öffnungen 31g fluchten. Die Drainagestäbe 50g können porös und flüssigkeitsführend ausgebildet sein.

Nach der Ausführungsform gemäß Fig. 7 ist wiederum ein schlauchförmiges Filtermittel 32h vorgesehen. Das schlauchförmige Filtermittel 32h ist an seinen Enden durch Raffung eingeengt und durch Klammern oder Spannringe 49h an dem Tauchrohr 26h dichtend befestigt. Das untere Ende des Tauchrohrs 26h ist hier bei 52h abgeschlossen. Elastische Spannelemente 45h dienen auch hier wieder der Orientierung der Doppellagenbildung so, wie in in Fig. 2a dargestellt.

In Fig. 8 erkennt man an einem Tauchrohr 26i ein flachbeutelförmiges Filtermittel 32i, welches durch zwei einander gegenüberliegende Faltnähte 41i geschlossen ist und nur einen Durchtritt für das Tauchrohr 26i im Bereich der Faltnaht 41i aufweist. Der Durchtritt zwischen dem Tauchrohr 26i und der Faltnaht 41i ist auch hier abgedichtet. Das Tauchrohr 26i weist an seinem unteren Ende eine Öffnung 31i in den Innenraum des Flachbeutels 32i auf. Auch bei dieser Ausführungsform ist durch die Faltnähte 41i eine Orientierung des flachbeutelförmigen Filtermittels in der Butterfly-Form gemäß Fig. 8a vorgezeichnet.

Die Ausführungsform der Fig. 9 und 9a unterscheidet sich von derjenigen gemäß Fig. 8 und 8a dadurch, daß an dem Tauchrohr 26k ein flachbeutelförmiges Filtermittel 32k angebracht ist, dessen Umriß kreisförmig ist.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 10 ist an dem Ende eines Tauchrohrs 26l ein Flachbeutel 32l mit einer Rundum-Naht 53l angebracht. Das Tauchrohr 26l ist an seinem unteren Ende zu einer Dose 54l mit Öffnungen 31l erweitert. Die obere Wand 55l ist gegenüber der Dose 54l bei 56l abgedichtet. Die untere Beutelwand 57l liegt in der Filtrationsphase an der Unterseite der Dose 54l an. In der Reinigungsphase kann sich das flachbeutelförmige Filtermittel 32l wieder kissenartig aufblähen.

Die Ausführungsform nach Fig. 11 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 9 nur dadurch, daß das Tauchrohr 26m innerhalb des flachbeutelförmigen Filtermittels 32m mehrfach verzweigt ist.

Schließlich ist in Fig. 12 eine bevorzugte Anordnung der Filterelemente 15n gemäß Fig. 1 dargestellt. Man erkennt die Filtermittel 32n sowohl im Butterfly-Zustand entsprechend der Filtrationsphase als auch im schlauchförmig aufgeblähten Zustand entsprechend der Reinigungsphase. Man erkennt eine Packung der einzelnen Filterelemente 15n von maximaler Dichte. Man erkennt aber auch, daß trotzdem weder im Butterfly-Zustand noch im aufgeblähten Zustand eine Berührung zu erwarten ist, welche die Filtration bzw. das Abwerfen angesammelter Feststoffschichten behindern könnte.

Die Filterelemente 15 (Fig. 1) können stehend oder hängend angeordnet sein. Auch gegen die Vertikale geneigte, insbesondere horizontale Orientierung ist möglich.

Die Sammelrohre 12 können auch als plattenförmige Kästen ausgebildet sein, so daß ein zweidimensionales Feld von Filterelementen angeschlossen werden kann.

In allen Ausführungsformen mit Anschlußplatten (27 in Fig. 1, 27b in Fig. 3, 27c in Fig. 4, 27d in Fig. 5, 27f in Fig. 6) können die schlauchförmigen Filterelemente durch Spannbänder an der jeweiligen Anschlußplatte befestigt sein, so wie dies in Fig. 6 bei 49f angedeutet ist.

Bei langen Filterelementen ist es jedenfalls dann, wenn kein Drainage-Gitterrohr 46f gemäß Fig. 6 vorgesehen ist, vorteilhaft, eine Mehrzahl von Öffnungen (31h) über die Tauchrohrlänge verteilt vorzusehen, damit eine gute Filtratableitung möglich wird.

Wie in Fig. 3 dargestellt, ist es bei hängenden Filterelementen vorteilhaft, zumindest im oberen Bereich des jeweiligen Filterelements eine Anschlußscheibe 27b vorzusehen. Bei stehenden Filterelementen wird man bevorzugt am unteren Ende des Tauchrohrs eine Anschlußscheibe vorsehen. Während bei hängenden Filterelementen gemäß Fig. 2 das Tauchrohr 26 als Steigrohr wirkt, ist bei stehenden Filterelemente (nicht dargestellt) das Tauchrohr ein Fallrohr, aus welchem das Filtrat nach unten ausfließt.

In der Ausführungsform nach Fig. 3 können die Faltnähte 41b auch durch Schweißnähte, Klebenähte oder durch Schnürung ersetzt sein.

Durch den Einbau des Grobgewebes 40a gemäß Fig. 2c können auch dann gute Drainageeigenschaften in der jeweiligen Doppellage erzielt werden, wenn die eigentlichen Filterbahnen 39a so dicht aneinander zu liegen kommen, daß in der zwischen ihnen gebildeten Zwischenfläche ausreichende Filtratmigration nicht mehr gewährleistet ist. Das Grobgewebe ist vorzugsweise weitmaschiger als das eigentliche Filtergewebe.

Das Lockern und Abwerfen der Trübstoffansammlungen kann noch weiter dadurch begünstigt werden, daß die Aufblähung durch einen kräftigen Druckimpuls eingeleitet wird.

Anstelle des Rundbeutels gemäß Fig. 10 können auch ovale oder anders geformte Beutel aus flexiblem Material verwendet werden.

Man beachte in der Ausführungsform nach Fig. 11, daß dort die Verzweigungen des Tauchrohrs 26m in ihrer Länge derart bemessen sind, daß sie den Blähvorgang nicht wesentlich behindern. Die Enden sämtlicher Verzweigungen sind dabei so erweitert und ggf. abgerundet, daß sie nicht zur Beschädigung des Filtermaterials führen.

Die in Fig. 5 dargestellten Spannelemente 45d können gleichzeitig als Drainagemittel ausgebildet sein, indem sie etwa unter Erhaltung der Elastizität röhrenförmig oder schlauchförmig ausgebildet und an das Tauchrohr 26d flüssigkeitsführend angeschlossen sind. Denkbar ist auch, daß die Spannelemente 45d an ihrer Außenseite in Längsrichtung verlaufende Nuten oder Riefen aufweisen.

In der Ausführungsform nach Fig. 11 können die Verzweigungen des Anschlußrohrs 26m gleichzeitig als Spannelemente dienen. Sie sind dann elastisch deformierbar ausgebildet und können auch bis an den Rand des flachbeutelförmigen Filtermittels heranreichen.

Die soweit beschriebenen Anlagen sind auch bei entsprechender Anpassung der Filterelemente zur Abtrennung von suspendierten Teilchen, insbesondere Feststoffteilchen, aus Gasen geeignet, die diese Teilchen in suspendierter oder aufgewirbelter Form enthalten. Die Filtrations-, Reinigungs-, Lockerungs-, Abwerf- und Austragsvorgänge sind dabei analog zu den vorstehend beschriebenen Vorgängen. Beispielsweise können die Anlagen zur Abgasreinigung oder Staubabscheidung verwendet werden.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Abtrennung von Feststoffen aus Fluidsuspensionen unter Verwendung eines einen Suspensionsraum (Trübraum 9) begrenzenden Suspensionsbehälters (10) und mindestens eines von dem Suspensionsraum (Trübraum 9) aufgenommenen Filterelements (15) mit einem von flexiblem Filtermittel (32) begrenzten Reinfluidraum (Klarraum 30) und in diesem Reinfluidraum (Klarraum 30) aufgenommenen Drainagemitteln (26), wobei in einer Filtrationsphase eine Druckdifferenz zwischen einem höheren Druck in dem Suspensionsraum (Trübraum 9) und einem geringeren Druck in dem Reinfluidraum (Klarraum 30) aufrechterhalten wird, so daß unter Einengung des flexiblen Filtermittels (32) Reinfluid (Filtrat) aus dem Suspensionsraum (Trübraum 9) durch das flexible Filtermittel (32) zu dem Reinfluidraum (Klarraum 30) und weiter zu den Drainagemitteln (26) gelangt und aus diesen abgeleitet wird und suspendierte Anteile (Trübstoffanteile) der Suspension sich auf der Suspensionsseite (Trübraumseite) des flexiblen Filtermittels (32) ansammeln, und wobei in einer Reinigungsphase eine Druckdifferenz zwischen einem höheren Druck innerhalb des Reinfluidraums (Klarraum 30) und einem kleineren Druck in dem Suspensionsraum (Trübraum 9) aufgebaut wird, so daß das flexible Filtermittel (32) eine Blähverformung erfährt und auf der Außenseite des flexiblen Filtermittels (32) liegende Ansammlungen ehedem suspendierter Anteile (Trübstoffansammlungen 36) gelockert oder/und abgeworfen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Reinfluidraum (Klarraum 30) innerhalb der flexiblen Filtermittel (32) von starren Stützmitteln soweit freigehalten wird, daß in der Filtrationsphase das flexible Filtermittel (32) über einen Großteil seiner reinfluidseitigen (klarraumseitigen) Oberfläche eine Doppellage (32&min;&min;&min;) bildet, und das in das flexible Filtermittel (32) eindringende Reinfluid (Klarflüssigkeit) innerhalb der die Doppellage (32&min;&min;&min;) bildenden Einzellagen (32&min; und 32&min;&min;) des Filtermittels (32) oder/und in einer Zwischenfläche (35) zwischen den Einzellagen (32&min;, 32&min;&min;) zu den Drainagemitteln (26) migriert.
  2. 2. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 bei Suspensionen auf Flüssigkeitsbasis.
  3. 3. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 bei Suspensionen auf Gasbasis.
  4. 4. Filterapparat, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend einen einen Suspensionsraum (Trübraum 9) begrenzenden Suspensionsbehälter (10), mindestens ein Filterelement (15) innerhalb des Suspensionsraums (Trübraum 9) mit einem von flexiblem Filtermittel (32) begrenzten und gegen den Suspensionsraum (Trübraum 9) abgegrenzten Reinfluidraum (Klarraum 30) und Drainagemitteln (26) innerhalb des Reinfluidraums (Klarraum 30), Suspensionszuflußmitteln (22, 21, 20) zu dem Suspensionsraum (Trübraum 9), Reinfluidabflußmittel (Filtratabflußmittel 12, 14, 16) von den Drainagemitteln (26), Drucksteuerungsmittel (14, 16, 24, 25, 21, 22, 37, 38) geeignet zur Einstellung eines Überdrucks in dem Suspensionsraum (Trübraum 9) gegenüber dem Reinfluidraum (Klarraum 30) während einer Filtrationsphase, d. h. einer Betriebsphase, in welcher der Reinfluidraum (Klarraum 30) eingeengt wird, Reinfluidanteile (Klarflüssigkeitsanteile) der Suspension in den Reinfluidraum (Klarraum 30) gelangen und ehedem suspendierte Anteile (Trübstoffanteile 36) der Suspension sich an der Suspensionsraumseite (Trübraumseite) des flexiblen Filtermittels (32) ansammeln, diese Drucksteuerungsmittel (14, 15, 21, 22, 24, 25, 37, 38) weiterhin geeignet zur Einstellung eines Überdrucks in dem Reinfluidraum (Klarraum 30) gegenüber dem Suspensionsraum (Trübraum 9) während einer Reinigungsphase, d. h. während einer Betriebsphase, in welcher durch Blähverformung des flexiblen Filtermittels (32) Ansammlungen ehedem suspendierter Anteile (Trübstoffansammlung 36) an diesem flexiblen Filtermittel (32) gelockert und/oder von diesem abgeworfen werden, und Entnahmemittel (17) zum Entnehmen von Ansammlungen ehedem suspendierter Anteile (Trübstoffansammlungen 36) aus dem Suspensionsraum (Trübraum 9), dadurch gekennzeichnet, daß der Reinfluidraum (Klarraum 30) innerhalb des flexiblen Filtermittels (32) von starren Stützmitteln soweit freigehalten ist, daß das flexible Filtermittel (32) in der Filtrationsphase über einen Großteil seiner reinfluidraumseitigen (klarraumseitigen) Oberfläche eine Doppellage (32&min;&min;&min;) bildet und daß das flexible Filtermittel (32) eine derartige Struktur besitzt, daß in oder/und zwischen die Doppellage (32&min;&min;&min;) bildenden Einzellagen (32&min;, 32&min;&min;) Migrationspfade (34) für die Reinfluidanteile (Klarflüssigkeitsanteile) der Suspension bestehen.
  5. 5. Anwendung des Filterapparats nach Anspruch 4 zur Behandlung von Suspensionen auf Flüssigkeitsbasis.
  6. 6. Anwendung des Filterapparats nach Anspruch 4 zur Behandlung von Suspensionen auf Gasbasis.
  7. 7. Filterapparat nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Filtermittel (32) einschichtig ausgebildet ist.
  8. 8. Filterapparat nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Filtermittel (32a) mehrschichtig ausgebildet ist mit einer reinfluidraumseitigen (klarraumseitigen), stabilisierenden oder/und migrationsfördernden Schicht (40a) und einer eigentlichen Filterschicht (39a), welche durch Differenzdruckveränderungen bedingte Bewegungen im wesentlichen gemeinsam ausführen.
  9. 9. Filterapparat nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Orientierungsmittel (41b) für die Doppellagenbildung vorgesehen sind, welche die Doppellagenbildung einerseits und die Blähverformung andererseits nicht wesentlich behindern.
  10. 10. Filterapparat nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Orientierungsmittel (41b) durch mindestens eine Naht (41b) oder/und eine Dauerfaltlinie (41b) des flexiblen Filtermittels (32b) gebildet sind.
  11. 11. Filterapparat nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Orientierungsmittel (45d) von elastisch deformierbaren Aufspannmitteln (45d) für das flexible Filtermittel (32d) gebildet sind.
  12. 12. Filterapparat nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufspannmittel (45d) an den Drainagemitteln (26d) abgestützt sind.
  13. 13. Filterapparat nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Drainagemittel (26) an dem Suspensionsbehälter (10) betriebsmäßig fest angeordnet sind.
  14. 14. Filterapparat nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei Unterbringung einer Mehrzahl von Filterelementen (15) innerhalb des Suspensionsraums (Trübraum 9) die Orientierungsmittel (41b, 45d) derart angeordnet sind, daß sich die flexiblen Filtermittel (32, 32d) der einzelnen Filterelemente (15) bei Doppellagenbildung oder/und Blähverformung gegenseitig minimal, wenn überhaupt, beeinflussen.
  15. 15. Filterapparat nach einem der Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung der Mehrzahl von Filterelementen (15) in dem Suspensionsraum (Trübraum 9) so getroffen ist, daß die einzelnen Filterelemente (15) bei maximaler Belegung des Suspensionsraums (Trübraum 9) mit Filterelementen (15) sich weder in der Filtrationsphase noch in der Reinigungsphase wesentlich tangieren.
  16. 16. Filterapparat nach einem der Ansprüche 4 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Filtermittel (32) schlauchförmig ausgebildet ist.
  17. 17. Filterapparat nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Drainagemittel ein Tauchrohr (26) annähernd im Zentrum des schlauchförmigen Filtermitteis (32) umfassen.
  18. 18. Filterapparat nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Tauchrohr (26) an einem Ende an eine Filtratabzugsleitung (12) angeschlossen ist und an seinem anderen Ende oder/und an mindestens einer Stelle seiner Längserstreckung durch eine Öffnung (31) mit dem innerhalb des schlauchförmigen Filtermittels (32) gebildeten Teils des Reinfluidraums (Klarraum 30) verbunden ist.
  19. 19. Filterapparat nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Tauchrohr (26f) von einem Drainage-Gitterrohr (46f) umgeben ist.
  20. 20. Filterapparat nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Außenumfang des Tauchrohrs (26g) anliegend und in Nachbarschaft zu mindestens einer Öffnung (31g) ein Drainagerohr (51g) oder ein Drainagestab (50g) parallel zur Tauchrohrachse verläuft.
  21. 21. Filterapparat nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das schlauchförmige Filtermittel (32) an mindestens einem Ende an dem Tauchrohr (26) befestigt ist.
  22. 22. Filterapparat nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das schlauchförmige Filtermittel (32) an mindestens einem Ende an eine Anschlußscheibe (27, 28) angeschlossen ist, welche an dem Tauchrohr (26) in zu dessen Achse im wesentlichen orthogonaler Ebene befestigt ist.
  23. 23. Filterapparat nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußscheibe (27, 28) einen kreisförmigen Umriß besitzt und im wesentlichen konzentrisch zu dem Tauchrohr (26) ist.
  24. 24. Filterapparat nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Anschlußscheibe (27, 28) im wesentlichen dem Durchmesser des schlauchförmigen Filtermittels (32) entspricht.
  25. 25. Filterapparat nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das schlauchförmige Filtermittel (32b) an einem Ende an einer Anschlußscheibe (27, 28) dicht angeschlossen ist und am anderen Ende sackartig geschlossen ist (bei 41b).
  26. 26. Filterapparat nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das sackartig geschlossene Ende des schlauchförmigen Filtermittels (32b) als Naht oder Dauerfalte (41b) mit Orientierungsfunktion für die Doppellagenbildung ausgeführt ist.
  27. 27. Filterapparat nach einem der Ansprüche 17 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Tauchrohr (26d) elastische Aufspannklammern (45d) für die Aufspannung des schlauchförmigen Filtermittels (32d) in Richtung auf die Doppellagenbildung angebracht sind.
  28. 28. Filterapparat nach einem der Ansprüche 17-21, 26 und 27, dadurch gekennzeichnet, daß das schlauchförmige Filtermittel (32h) an mindestens einem Ende des Tauchrohrs (26h) bis auf den Tauchrohrdurchmesser durch Umfangsraffung eingeengt ist.
  29. 29. Filterapparat nach einem der Ansprüche 4 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Filtermittel (32i) flachbeutelartig ausgebildet ist.
  30. 30. Filterapparat nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß das flachbeutelartige Filtermittel (32i) annähernd rechteckigen Umriß besitzt.
  31. 31. Filterapparat nach Anspruch 29 und 30, dadurch gekennzeichnet, daß das flachbeutelartige Filtermittel (32k) annähernd kreisförmigen Umriß besitzt.
  32. 32. Filterapparat nach einem der Ansprüche 29 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß als Drainagemittel ein Tauchrohr (26i) parallel zu den Flachbeutelwänden in dem Flachbeutel (32i) ausgeführt ist.
  33. 33. Filterapparat nach einem der Ansprüche 29 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß als Drainagemittel ein Anschlußrohr (26l) durch eine Beutelwand (45l) hindurchgeführt und an diese nicht angeschlossen ist.
  34. 34. Filterapparat nach einem der Ansprüche 11 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische deformierbare Aufspannmittel (45d) gleichzeitig als Drainagemittel ausgebildet sind.






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