DE3812040A1 - Intermittierende vakuumfiltervorrichtung mit eingebauter ventilanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine intermittierende Vakuumfiltervorrichtung mit eingebauter Ventilanordnung zur abwechselnden Verbindung des Filters mit einer Vakuumquelle und der Atmosphäre.

Eine bekannte Vorrichtungsart, wie sie in den früheren Patenten des Erfinders offenbart ist, umfaßt ein endloses Filterband oder -tuch, das so geführt ist, daß es einen im wesentlichen horizontalen oberen Lauf schafft, auf den eine zu filternde nasse Suspension aufgebracht wird. Das Band oder Tuch wird schrittweise so vorwärtsbewegt, daß es aufeinanderfolgende Partien des oberen Laufs über eine Reihe von Vakuumkästen oder -mulden führt, die dazu dienen, Flüssigkeit aus der nassen Suspension abzusaugen und aus der auf dem Band oder Tuch aufgebrachten nassen Suspension feste Körper als Filterkuchen zurückzulassen. Andere Ausstattungsarten sind jedoch auch bekannt.

In einer vom Filter einer solchen Vorrichtung, d.h. von den Vakuumkästen oder -mulden im vorbeschriebenen Beispiel, führenden Rohrleitung sind zwei Ventile angeordnet, die in entgegengesetzter Art arbeiten. Erstens ist ein Ventil mit einer Vakuumquelle verbunden, wodurch diese entweder mit dem Filter (den Vakuumkästen oder -mulden) verbunden oder davon getrennt ist. Zweitens ist ein Belüftungsventil vorgesehen, wodurch die Rohrleitung mit der Atmosphäre verbunden werden kann. Eines davon kann in einem Durchlaufrohr und das andere in einem Abzweigrohr angeordnet sein. Während der Filterung ist das Vakuumventil offen und das Lüftungsventil geschlossen, wohingegen zwischen den Filterperioden, z.B. wenn das Band in einen Bandfilter vorwärtsbewegt wird, das Lüftungsventil offen und das Vakuumventil geschlossen ist.

Einer der wichtigsten Punkte hinsichtlich der vorliegenden Erfindung ist der, daß diese Ventile sehr oft umschalten müssen, z.B. alle zehn Sekunden, d.h. 6 Takte pro Minute.

Einerseits erhöht eine langsam ansprechende Ventilanordnung die Ineffizienz, indem sie die Zeit während des Taktablaufs erhöht, wenn keine Filterung erfolgt. Andererseits ist eine äußerst zuverlässige enge Dichtung nicht wesentlich. In dieser Beziehung hat jeder Vakuumfilter eine beträchtliche Anzahl von Vakuumundichtigkeiten, z.B. durch den Filterkuchen und das Filtertuch, weil beide porös sind, so daß eine geringe zusätzliche Undichtigkeit am Ventil nicht von Bedeutung ist. Daher müssen die Ventile nicht so ausgebildet sein, daß sie eine hermetische Abdichtung gewährleisten, sondern können von etwas "grober" Konstruktion sein, insbesondere da das maximale Druckgefälle nur 1 at beträgt.

Im Handel erhältliche Ventile erfüllen die vorbeschriebenen Erfordernisse nicht und sind im allgemeinen unbrauchbar. Sie neigen dazu, hermetisch gegen relativ hohe Drucke abzudichten, wobei die Abdichtung mit der Zeit zunehmend dichter wird und folglich langsamer arbeitet. Jedenfalls sind sie für einen Taktablauf mit relativ niedriger Frequenz ausgelegt, z.B. einmal pro 10 Minuten statt pro 10 Sekunden.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ventilanordnung für eine intermittierende Filtervorrichtung zu schaffen, die die vorstehenden Erfordernisse erfüllt und die Nachteile der bekannten im Handel erhältlichen Ventile nicht aufweist.

Demzufolge schlägt die vorliegende Erfindung eine intermittierende Vakuumfiltervorrichtung mit eingebauter Ventilanordnung vor, die das Filter abwechselnd mit einer Vakuumquelle und der Atmosphäre verbindet, wobei die Anordnung einen Rohrabschnitt, der mit einer radialen Öffnung und im Innern mit einander zugewandten ringförmigen Vorsprüngen versehen ist, die jeweils seitlich von der radialen Öffnung angeordnet sind, und eine auf einem Kolben montierte Dichtungsscheibe umfaßt, die einen kleineren Durchmesser als der Rohrabschnitt aufweist und innerhalb des Rohrabschnitts hin- und herbewegbar ist, um so dichtend an den einen oder den anderen der Vorsprünge anzustoßen und dadurch die radiale Öffnung mit dem jeweiligen gegenüberliegenden Ende des Rohrabschnitts in Verbindung zu bringen, das jeweils entweder mit einer Vakuumquelle oder mit der Atmosphäre verbunden ist, wobei immer ein ringförmiger Freiraum zwischen dem Umfang der Scheibe und der Innenfläche des Rohrabschnitts verbleibt.

Um die Notwendigkeit einer komplizierten Bearbeitung des Rohrabschnittsinnern zu vermeiden und die Montage und Anpassung der Konstruktion an jeden Anbringungsort zu erleichtern, werden die einander zugewandten Vorsprünge vorzugsweise durch zylindrische Einsatzstücke gebildet.

Der Rohrabschnitt ist üblicherweise in Form eines T-Stücks ausgebildet.

Das Antriebsmittel für den Kolben sollte verständlicherweise von außerordentlicher Stärke und Zuverlässigkeit sein und mit einer Geschwindigkeit von 5 bis 20 Takten pro Minute arbeiten können. Früher verfügbare Antriebsmittel zur Verwendung bei Vakuumvorrichtungen waren nicht von diesem Typ. Sie waren für eine langsamere Arbeit ausgelegt und fielen oft nach kurzer Zeit aus, wenn sie mit der höheren Geschwindigkeit, die unter diesen Umständen erforderlich war, betrieben wurden.

Gemäß der erfindungsgemäßen Konstruktion besitzt die Dichtungsscheibe in der Ventilanordnung keine Reibflächen und wird daher mit der Zeit nicht dichter, wie es der Fall bei Kugelventilen, Absperrventilen, Drosselventilen und Steuerventilen ist. Das Antriebsmittel besteht vorzugsweise aus einem höchst zuverlässigen pneumatischen Zylinder, der nach Überwindung der Trägheit die Scheibe einfach durch einen Freiraum bewegt, nämlich in einem Abstand von der umgebenden Rohrabschnittswand. Obwohl das Dichtungsmittel in Form einer einfachen Scheibe gelegentlich ein wenig leckt, ist das nicht von Bedeutung; es hat wenig Auswirkung auf die Effizienz der Ventilanordnung. Das Wichtigste: die Kosten einer solchen Anordnung betragen weniger als 25% der billigsten im Handel erhältlichen Alternativkonstruktionen. Ein Grund dafür ist die Verwendung von billigen, leicht erhältlichen Teilen für die Herstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Ein weiterer Grund ist, daß eine Abdichtung des Antriebsmittels im Verhältnis zum Ventil nicht erforderlich ist.

Die Erfindung wird als Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnittsseitenriß einer ersten praktischen Ausführungsform einer Doppelventilanordnung, die in der erfindungsgemäßen Vakuumfiltervorrichtung eingebaut sein kann;

Fig. 2 eine ähnliche Sicht einer geänderten Ausführungsform;

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht in stark verkleinertem Maßstab einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit eingebauter Ventilanordnung, wie sie in den Fig. 1 oder 2 dargestellt ist;

Fig. 4 eine schematischere Seitenansicht einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit eingebauter Ventilanordnung, wie sie in den Fig. 1 oder 2 dargestellt ist.

In dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel einer Doppelventilanordnung ist der mit einer radialen Öffnung versehene Rohrabschnitt durch ein T-Stück 10 gebildet, in das entsprechende zylindrische Einsatzstücke 11, 12 eingebaut sind, um einander zugewandte ringförmige Vorsprünge 13, 14 zu beiden Seiten des Abzweigrohrs 15 des T-Stücks 10 zu schaffen. In dieser Beziehung wird die Innenfläche des T-Stücks 10 in einem Abstand von jedem Ende mit einem flachen, nach außen gerichteten Vorsprung 16, 17 ausgebildet, der eine Anschlagfläche für das Ende des jeweiligen Einsatzstücks 11, 12 schafft. Die Einsatzstücke 11, 12 werden in Position geschweißt oder geschraubt, und die dadurch gebildeten ringförmigen Vorsprünge 13, 14 verlaufen im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des T-Stücks 10.

Eine auf jeder Seite mit Dichtungsmaterial 21 versehene Scheibe 20 ist mit einer Kolbenstange 22 verbunden, die sich axial zum T-Stück 10 erstreckt. Die Kolbenstange 22 erstreckt sich von einem pneumatischen Zylinder 23, der oberhalb des Einsatzstücks montiert ist. Der Durchmesser der Scheibe 20 ist kleiner als der Innendurchmesser des T-Stücks 10, so daß dazwischen ein Freiraum verbleibt. Der Durchmesser der Scheibe 20 reicht jedoch aus, um einen Kontakt zwischen dem Dichtungsmaterial 21 und den jeweiligen Vorsprüngen 13, 14 zu gewährleisten.

Das Einsatzstück 11 weist die Form eines gelochten Rohres oder einer Hülse auf, die mit einer Anzahl von Öffnungen 18 versehen ist.

Die Anordnung wird zwischen Platten 24, 25 durch vier Zuganker 26 gehalten, obwohl in Fig. 1 nur einer dargestellt ist.

Beim Einsatz wird das Abzweigrohr 15 des T-Stücks 10 mit einem Rohr 27 z.B. durch Schweißen, wie dargestellt, verbunden oder durch eine Flanschverbindung, die zu einem Filter oder einer Vakuummulde führt, die unter einem Filterband angeordnet ist, während das Einsatzstück 12 mit einer Vakuumquelle verbunden ist. Die Öffnungen 18 im Einsatzstück 11 stehen einfach mit der Atmosphäre in Verbindung. Der pneumatische Zylinder 23 bewegt die Kolbenstange 22 auf und ab und drückt somit die Scheibe 20 abwechselnd dicht gegen den unteren Vorsprung 14 und den oberen Vorsprung 13. Wenn die Scheibe 20 gegen den oberen Vorsprung 13 stoßt, steht das Abzweigrohr 15 mit dem Einsatzstück 12 in Verbindung. Das Filter ist somit mit der Vakuumquelle verbunden, und das Filtrat wird durch die Ventilanordnung in Richtung der Vakuumquelle gesaugt. Wenn die Scheibe 20 wieder nach unten gedrückt wird, wird anschließend das Vakuum reduziert und die Filtratstrecke belüftet, wobei das Anschlagen der Scheibe 20 gegen den unteren Vorsprung 14 das Vakuum gänzlich abschließt. Die Auf- und Abbewegung der Scheibe 20 innerhalb des T-Stücks 10 resultiert daher in der abwechselnden Evakuierung und Entlüftung des Filters.

Wenn der Zylinder 23 ein Signal zum Umschalten erhält und die Scheibe 20 in ihrer tiefsten Stelle ist, baut sich ein Druck im Zylinder auf, bis dieser die Saugwirkung des Vakuums auf die Scheibe 20 überwindet. Sobald die Scheibe 20 von ihrem Sitz 14 abhebt, wird die Saugwirkung unterbrochen und der volle Druck des Zylinders 23 zieht die Scheibe 20 frei hoch, bis sie gegen den gegenüberliegenden Vorsprung 13 ansitzt. Die Bewegung der Scheibe 20 zwischen den beiden Vorsprüngen 13, 14 ist tatsächlich sehr schnell und dauert nur den Bruchteil einer Sekunde. Eine Umschaltung kann z.B. alle 10 Sekunden erfolgen.

Die erfindungsgemäße Anordnung stellt eine kompakte und vielseitig einsetzbare Einheit einfacherer Konstruktion dar als bekannte, in denen zwei oder sogar drei Ventile eingebaut sind, die eine Koordinierung ihrer Arbeit erfordern. Durch die Scheibe 20 mit reduziertem Durchmesser und die bevorzugten senkrechten Anschlagvorsprünge 13, 14 muß die Scheibe 20 während des Arbeitsgangs überdies nicht über die Innenseite des T-Stücks 10 gleiten und daran vorbeischleifen. Daher ist der Verschleiß minimal, und viele Tausende von Arbeitstakten können erfolgen, bevor die Wirksamkeit der Abdichtung nachläßt und die Scheibe 20 ersetzt werden muß. In jedem Fall ist die Scheibe 20 viel einfacher und billiger herzustellen als bekannte Kegel- oder Kugelventile.

Eine etwas geänderte Konstruktion ist in Fig. 2 dargestellt. In diesem Beispiel sind jeweils zylindrische Einsatzstücke 111, 112 wieder in entgegengesetzte Enden eines T-Stücks 110 eingepaßt, um einander zugewandte Vorsprünge 113, 114 zu beiden Seiten des Abzweigrohrs 115 des T-Stücks 110 zu bilden. In diesem Fall ist die Stellung der Einsatzstücke 111, 112 jedoch nicht durch das Vorhandensein von im Innern des T-Stücks gebildeten Vorsprüngen bestimmt, da die letzteren fehlen. Das obere Einsatzstück 111 in Form einer perforierten Hülse mit Öffnungen 118 ist auf seiner Außenseite mit einem rechtwinkligen Flansch 124 verschweißt, der oben auf dem T-Stück 110 mit einer dazwischen angeordneten Dichtung 128 ruht. Das untere Einsatzstück 112 ist gleichfalls mit einem Flansch 125 verbunden, der gegen das untere Ende des T-Stücks 110 mit einer dazwischen angeordneten Dichtung 129 anliegt. Die jeweiligen Flansche sind wieder durch vier Zuganker 126, von denen nur einer dargestellt ist, verbunden.

Innerhalb des T-Stücks 110 ist eine Stahlscheibe 120 angeordnet, die auf beiden Seiten mit Gummi 121 bedeckt und mit einem Kolben 122 eines oberhalb des Einsatzstücks 111 angeordneten pneumatischen Zylinders 123 über ein Gewinde verbunden ist.

Genau wie in der Ausführungsform der Fig. 1 ist im Einsatz das Abzweigrohr 115 des T-Stücks 110 mit einer Vakuummulde verbunden, die einen Teil des Filtermittels bildet, während das Einsatzsstück 112 mit einer Vakuumquelle verbunden ist. Der Zylinder 123 bewegt die Scheibe 120 mit den Gummidichtungen 121 zwischen dem Dichtungsanschlag gegen die jeweiligen Vorsprünge 113, 144 auf und ab und verbindet so abwechselnd die Filtratstrecke mit der Vakuumquelle und der Atmosphäre.

Hierbei gelten die gleiche Arbeitsweise und die gleichen Vorteile wie für die Ausführungsform gemäß Fig. 1.

Zum besseren Verständnis der Positionierung und des Zwecks der Doppelventilanordnung, wie sie in Fig. 1 und 2 dargestellt ist, sind zwei Versionen der Vakuumfiltervorrichtung, in denen eine solche Anordnung vorteilhaft eingesetzt werden kann, in Fig. 3 und 4 dargestellt.

In der ersten Version, dargestellt in Fig. 3, ist ein endloses Filterband 30 um verschiedene Walzen 31 bis 37 geführt, die auf einer Rahmenkonstruktion 40 gelagert sind, um einen im wesentlichen horizontalen oberen Lauf 38 und einen unteren Rucklauf für das Filterband 30 zu schaffen. Der obere Lauf 38 wird schrittweise in der durch den Pfeil angezeigten Richtung durch die Hin- und Herbewegung der Walze 31 stromabwärts durch einen Zylinder 42 bewegt. Wenn die Walze 31 nach vorne in die in gestrichelter Linie dargestellte Position gedrückt ist, fährt der obere Lauf um eine bestimmte Strecke weiter. Die Rücklaufbewegung des unteren Laufs wird durch eine Einwegvorrichtung verhindert, z.B. ein einsinniger Antrieb oder eine Zahnsperrenanordnung, die auf dem Walzenpaar 33, 34 angeordnet ist.

Eine Spannwalze 36 bewegt sich bei der vorgenannten Vorwärtsbewegung der Walze 31 in ihrem Führungsschlitz nach rechts. Wenn die Walze 31 wieder zurückgezogen ist, wird der Durchhang durch die Bewegung der Spannwalze 36 nach links unter Einfluß eines Gewichts 44 aufgenommen.

Jedesmal, nachdem der obere Lauf 38 sich vorwärtsbewegt hat, wird eine zu filternde nasse Suspension darauf am Ende stromabwärts durch Beschickungsmittel 46 aufgebracht. Während der Progression des oberen Laufs 38 werden das Band und die darauf aufgebrachte nasse Suspension durch Sprüheinrichtungen 47 gewaschen und über aufeinanderfolgende Abschnitte einer Vakuummulde 48 bewegt. Die Abschnitte sind jeweils über Rohre 50 mit einem Sammelrohr 52 verbunden, das mit einer Vakuumquelle, z.B. einer Vakuumpumpe 54, verbunden ist. Die Doppelventilanordnung sowohl der Fig. 1 als auch der Fig. 2 ist in der Rohrleitung eingebaut, die von dem Sammelrohr 52 zur Pumpe 54 führt, wie im allgemeinen bei 60 dargestellt. Die Vakuummulde 48 und folglich die nasse Suspension wird dem Vakuum ausgesetzt, während das Band 30 stillsteht. Jedesmal wenn das Band 30 vorwärtsbewegt werden soll, wird das Vakuum abgeschlossen - durch Bewegung der Scheibe 20 oder 120 vom Vorsprung 13 bzw. 113 zum Vorsprung 14 bzw. 114 - und die Verbindungsrohrleitung an die Atmosphäre belüftet und verbleibt so, während die Bewegung des Bandes 30 stattfindet. Wenn das Band 30 wieder gestoppt hat, d.h. wenn die Walze 31 ihre äußerste Vorwärtsposition erreicht, wird durch die Bewegung der Scheibe 20 zurück zum Anschlag gegen den Vorsprung 13 bzw. 113 das Vakuum wieder in der Vorrichtung 60 angelegt.

Am Ende des oberen Laufs 38 ist aus der nassen Suspension Flüssigkeit entfernt worden, und ein fester Filterkuchen verbleibt auf dem Band 30, der durch einen Abstreifer 56 entfernt wird, bevor das Band 30 bei 58 gespült wird.

Die zweite Version der Filtervorrichtung, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist, ist schematischer dargestellt. Sie arbeitet in ähnlicher Weise wie die Vorrichtung gemäß Fig. 3, so daß sie nicht im einzelnen beschrieben wird. Die dargestellten Teile sind mit den in Fig. 3 verwendeten, jedoch zusätzlich mit einem Strich (′) ergänzten Bezugszahlen versehen.

Claims (7)

1. Intermittierende Vakuumfilteranordnung mit eingebauter Ventilanordnung zur abwechselnden Verbindung des Filters mit einer Vakuumquelle und der Atmosphäre, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung einen Rohrabschnitt (10; 110), der mit einer radialen Öffnung (15; 115) und im Innern mit einander zugewandten ringförmigen Vorsprüngen (13, 14; 113, 114) versehen ist, die jeweils seitlich von der radialen Öffnung angeordnet sind, und eine auf einem Kolben montierte Dichtungsscheibe (20; 120) umfaßt, die einen kleineren Durchmesser als der des Rohrabschnitts aufweist und innerhalb des Rohrabschnitts hin- und herbewegbar ist, um so dichtend gegen den einen oder anderen der Vorsprünge anzustoßen und dadurch die radiale Öffnung mit dem jeweiligen entgegengesetzten Ende des Rohrabschnitts in Verbindung zu bringen, das jeweils entweder mit einer Vakuumquelle oder der Atmosphäre verbunden ist, wobei immer ein ringförmiger Spalt zwischen dem Umfang der Scheibe und der Innenfläche des Rohrabschnitts verbleibt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugewandten Vorsprünge (13, 14; 113, 114) durch zylindrische Einsatzstücke (11, 12; 111, 112) gebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugewandten Vorsprünge (13, 14; 113, 114) aus der Innenfläche des Rohrabschnitts (10; 110) im wesentlichen senkrecht zu dessen Längsachse vorstehen.

4. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrabschnitt (10; 110) die Form eines T-Stücks aufweist.

5. Vorrichtung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des Rohrabschnitts (10; 110) über ein gelochtes rohrförmiges Element (11; 11) mit der Atmosphäre verbunden ist.

6. Vorrichtung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsscheibe (20; 120) auf der Kolbenstange (22; 122) einer pneumatischen Zylinder-Kolben-Einheit (23; 123) angebracht ist.

7. Vorrichtung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb des Kolbens für eine Geschwindigkeit von 5 bis 20 Takten pro Minute ausgelegt ist.