Vorrichtung zum Reinigen und/oder Absaugen von Polfasern für die Polstofffiltration

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen und/oder Absaugen von Polfasern für die Polstofffiltration, wobei die Vorrichtung in Fluidverbindung mit einer Absaugquelle bringbar ist und mindestens einen Absaugschlitz aufweist.

Bei der Fluidverbindung mit einer Absaugquelle kann es sich in diesem Zusammenhang sowohl um eine Flüssigkeitsverbindung als auch um eine Gasverbindung, insbesondere Luftverbindung, oder eine Kombination aus Flüssigkeits- und Gasverbindung handeln, wobei ersteres bevorzugt wird.

Sie bezieht sich allgemein auf Vorrichtungen zur Wasser- und Abwasserbehandlung und/oder Gas-/Dampfbehandlung. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die stationäre Filtration mit Tuchmedien, die eine Tuchmedienträgerstruktur aufweisen, die das Abflussplenum für die Ableitung des gefilterten Zuflusses bildet (Tuchfiltration).

Für die Wasser- und Abwasseraufbereitung gibt es eine Vielzahl von Filtersystemen mit Gewebe. Diese Systeme verfügen jedoch über rotierende Rahmen, die das Filtermedium tragen, und/oder erfordern separate Abflusskanäle für die Ableitung des Abwassers. Bekannte Scheibenfiltrationssysteme, beispielsweise das aus der US 4,639,315 A, haben in der Regel einen Tank mit einem Einlass und einem Auslass sowie eine drehbare Filterrahmenbaugruppe, die zwischen Einlass und Auslass angeordnet ist. Das Filtermedium aus Stoff ist über scheibenförmige Rahmenabschnitte gespannt, die mit einer drehbaren Stützstruktur, z.B. einem Rohr, verbunden sind. Während der Filtration strömt der Zulauf in den Tank und fließt durch das Gewebefiltermedium, durch den hohlen Scheibenrahmenabschnitt und in das zentrale Abflussrohr zur Entleerung durch den Tankauslass. Das Gewebefiltermedium wird, wie aus US 5,374,360 A, US 5,876,612 A und US 6,090,298 A in regelmäßigen Abständen durch verschiedene Verfahren gereinigt, z.B. durch Rückspülung und/oder Hochdruckspritzen, während sich die Scheiben drehen.

Ein anderes Filtersystem, wie es aus der US 4,090,965 A bekannt ist, wird allgemein als Trommelfiltration bezeichnet. Bei Trommelfiltrationssystemen wird das Filtermedium aus Stoff über Stützrahmen gespannt, die eine große Trommelform bilden, im Gegensatz zu Scheiben. Die Trommeln sind an einer zentralen Rohrstruktur befestigt und bilden zusammen eine drehbare Filterrahmenanordnung. Während der Filtration strömt der Zulauf in den Tank und passiert das Gewebefiltermedium, wobei sich die suspendierten Feststoffe auf dem Gewebe ablagern. Der gefilterte Zufluss fließt durch das mittlere Rohr des Filterrahmens und wird durch den Tankauslass abgeleitet. Wie bei der Scheibenfiltration wird das Gewebefiltermedium während der Rotation regelmäßig durch Rückspülung und dergleichen gereinigt.

Bei der Polstofffiltration besteht das mehrdimensionale Filtermedium aus einem nicht-filteraktiven Trägergewebe und einen Flor aus Florfäden, der sogenannten Polfaserschicht, welche eine große Oberfläche darstellen. Es wird zyklisch eine Absaugvorrichtung eingesetzt, um den Polstoff von zurückgehaltenen Feststoffen zu reinigen und die Filterkapazität aufrechtzuerhalten. Mit zunehmender Feststoffablagerung im Filtergewebe steigt nämlich der hydraulische Widerstand der Filteranlage.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Reinigungsvorrichtung für die Polstofffiltration zu schaffen.

Diese Aufgabe wird im Rahmen der Erfindung bei einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff dadurch gelöst, dass auf oder als separates Element von der Vorrichtung zum Reinigen und/oder Absaugen strukturierte Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und/oder Profilieren der Polfasern vorgesehen sind, wobei die Polfasern durch die strukturierten Mittel so ausgerichtet werden können, wie es dem ursprünglichen Zustand der Polfaserschicht entspricht. Während bekannte Vorrichtungen zum Reinigen und/oder Absaugen im Wesentlichen glatt ausgebildet sind, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Reinigen und/oder Absaugen strukturierte, d.h. aus von der Fläche der Absauglippe wegragende, Mittel auf, die den Reinigungseffekt erhöhen und gleichzeitig die Polfasern wieder ausrichten, ab-reinigen und somit die Polfaserschicht wiederherstellen. Die strukturierten Mittel bilden Vor- und/oder Rücksprünge auf der Vorrichtung zum Reinigen und/oder Absaugen aus und erhöhen somit den Reinigungseffekt und das Wiederherstellen der Polfaserschicht, d.h. das Ausrichten der Polfasern, wie es dem ursprünglichen Zustand der Polfaserschicht entspricht. Dieses Ausrichten/Strukturieren/Formen der Polfasern verbessert den Filtrationsprozess. Alternativ können die strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern auch als von der Vorrichtung zum Reinigen und/oder Absaugen separate(s) Element(e) ausgestaltet sein. Dabei können die strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern unabhängig von der Vorrichtung zum Reinigen und/oder Absaugen verfahren werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und/oder Profilieren der Polfasern im Bereich einer Absauglippe der Vorrichtung zum Reinigen und/oder Absaugen angeordnet sind.

Die Absauglippen befinden sich in der Regel in der Umgebung des Absaugschlitzes. Es kann eine Absauglippe vorliegen, in der Regel sind jedoch mindestens zwei oder in manchen Fällen auch mehr als zwei Absauglippen um den Absaugschlitz angeordnet.

Die Absauglippe weist somit strukturierte Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern auf, die in der Lage sind, vor und/oder nach und/oder während der Fluidisierung der Polfaserschicht

(a) die Polfasern mechanisch zu reinigen, d.h. Rückstände auf den Polfasern und/oder der Polfaseroberfläche zu entfernen, die nicht oder nur unzureichend bei der konventionellen Absaugung der Polfaserschicht entfernt werden, (b) die Polfasern zu parallelisieren bzw. zu strukturieren, um die Polfaserschicht in Bezug auf deren optimale Filterwirkung wiederherzustellen,

(c) die Polfaserschicht entweder zu dekomprimieren oder zu komprimieren, und somit die Filterleistung der Polfaserschicht durch das Vermeiden der Verfilzung von Polfasern aufrechtzuerhalten. Die Absauglippe kann ganz oder in Teilbereichen mit den strukturierten Mitteln zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfaserschicht versehen sein. Die strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und/oder Profilieren der Polfasern im Bereich können auch ganz oder in Teilbereichen innerhalb des Absaugschlitzes angeordnet sein.

Die strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern können zur gezielten Reinigung sowohl ohne gleichzeitige Absaugung als auch in Kombination mit der Absaugung von Polfasern zur Reduzierung/Minimierung des filtratseitigen Spikes infolge der Florfäden- ZPolstoffreinigung und/oder dem Abtrag von einem ausgeprägten Filterkuchen innerhalb und/oder oberhalb der Polfaserschicht verwendet werden.

Der vorgelagerte und/oder nachgelagerte und/oder integrierte Einsatz der strukturierten Mittel zum Reinigen, Wiederherstellen und/oder Profilieren der Polfasern kann die Entfernung der Verschmutzung unterstützen und/oder einen definierten Abstand zwischen Polfaserschicht und Absaugung schaffen. Der Abstand unterstützt die Entfernung der auf der Polfaserschicht gebildeten Deckschicht und erhöht somit den Feststoffgehalt im Spülabwasser.

Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern mit der Absaugung zur Fluidisierung und Reinigung verknüpft sind, sodass die strukturierten Mittel zum Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern integraler Bestandteil der Vorrichtung zum Reinigen und/oder Absaugen sind. Alternativ können die strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern auch als separate(s), mit der Vorrichtung zum Reinigen und/oder Absaugen verbindbare(s) Element(e) ausgestaltet sein. Dabei können die strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern unabhängig von der Vorrichtung zum Reinigen und/oder Absaugen bewegbar sein. Die strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern sind unabhängig von der Vorrichtung zum Reinigen und/oder Absaugen verwendbar. Die strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern können um ihre x-, y- und/oder z-Achse drehbar sein. Die strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern können federgelagert sein. Vorteilhaft ist, dass dabei der Anpressdruck auf die Polfaserschicht variabel einstellbar ist.

Der Gegenstand der Erfindung ermöglicht es, unabhängig von den eingesetzten Polstoffen die Filterperformance über einen längeren Zeitraum aufrecht zu erhalten, die hydraulische und/oder stoffliche Belastung zu erhöhen und den Energiebedarf zu reduzieren, ohne die bestehende Filtermaschine und/oder die Polfaserschicht zu verändern.

Hierdurch wird es möglich, die Kosten neuer oder bestehender Filtrationsanlagen durch Verringerung der Größe oder Anzahl der erforderlichen Filtrationseinheiten zu reduzieren.

Der Querschnitt der strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern nimmt dabei in Richtung der Polfaserschicht nicht zu. Der Querschnitt der strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern ist an dem der Polfaserschicht zugewandten Ende nicht größer als an dem der Polfaserschicht abgewandten Ende. Es kommt in Richtung der Polfaserschicht nicht zu einer Querschnittsvergrößerung der strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern. Vorteilhaft können die strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern einen ausgeprägten Filterkuchen auch innerhalb der Polfaserschicht abtragen.

Es ist zur Erfindung gehörig, dass die strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern einen äquivalenten Durchmesser von 1 bis 4000 pm, vorzugsweise von 100 bis 1000 pm, besonders bevorzugt von 100 bis 400 pm aufweisen.

Vorteilhaft ermöglicht ein solcher äquivalenter Durchmesser eine Einzelfaserbehandlung der Polfaserschicht, wobei über die gesamte Polfaserschicht und/oder einzelne Schichten der Polfaserlage im funktionsfähigen Zustand behandelt werden können.

Die Polfasern können dabei einen Durchmesser von 0,2 bis 200 pm, vorzugsweise von 1 bis 50 pm, besonders bevorzugt von 3 bis 30 pm aufweisen.

Bevorzugt hängt der äquivalente Durchmesser der strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern von dem äquivalenten Durchmesser der Polfasern ab. Beispielsweise kann das Verhältnis des äquivalenten Durchmessers der Polfasern zu dem äquivalenten Durchmesser der strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern 1 :1 bis 1 :100, vorzugsweise 1 :5 bis 1 :50, besonders bevorzugt 1 :25 bis 1 :40 betragen.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern als Fasern, Polstoff, Borsten, Zähne, Hornzähne, Noppen oder als Kombination derselben ausgestaltet.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern flexibel ausgebildet sind.

Alternativ ist es auch möglich, dass die strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern starr und/oder fest ausgebildet sind.

Es ist selbstverständlich auch möglich, Mischformen vorzusehen, bei denen ein Teil der strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern flexibel und ein anderer Teil der strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern starr und/oder fest ausgebildet sind. Es können auch starre, bzw. feste strukturierte Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern vorgesehen sein, die bewegbar sind, beispielsweise durch Zwischenschaltung eines Gelenks oder eines flexiblen Bereichs.

Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern im Wesentlichen vertikal und/oder tangential von der Ebene der Vorrichtung zum Reinigen und/oder Absaugen weggerichtet und/oder schräg zu ihr ausgebildet sind.

Bei einer schrägen Ausrichtung ist es sowohl möglich, dass die strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern zu den Florfäden der Polfaserschicht hingeneigt oder von diesen weggerichtet angeordnet sind.

Auch hier ist es möglich, Mischformen vorzusehen, bei denen ein Teil der strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern zu den Florfäden hingeneigt und ein anderer Teil der strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern von den Florfäden weggerichtet ausgebildet sind.

Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern homogen verteilt angeordnet sind.

Alternativ ist es auch möglich, dass die strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern inhomogen verteilt sind.

Beispielsweise können die strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen,

Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern als Muster, insbesondere Kreise, Zacken, Linien, insbesondere parallele Linien lotrecht zum Absaugschlitz, Schlangenlinien oder Mischformen hiervon, angeordnet sein.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern aus Kunststoffen, wie beispielsweise Polyethylenterephtalat, Polypropylen, Polyamid und/oder aus Metallen, insbesondere Stahl, vorzugsweise Edelstahl und/oder aus Naturmaterialien, insbesondere pflanzlichen- oder/und tierischen Fasern, Holz oder aus Kombinationen hiervon bestehen.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern auf einer Halterung, die mit der Vorrichtung zum Reinigen und/oder Absaugen lösbar befestigbar ist, angeordnet sind. In diesem Zusammenhang ist es sowohl möglich, dass nur die strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern auf der lösbar befestigbaren Halterung angeordnet sind als auch, dass zusätzlich zu diesen Mitteln die Absauglippe bzw. die Absauglippen auf dieser Halterung angeordnet sind.

Da aufgrund der Reibung zwischen den Polfäden und den strukturierten Mitteln zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern letztere sich im Laufe der Zeit abnutzen, ist es sinnvoll, dass diese auf einer Halterung angeordnet sind, die an der Vorrichtung zum Reinigen und/oder Absaugen im Bereich der Absauglippe bzw. der Absauglippen lösbar befestigbar ist. Da auch die Absauglippe dem Verschleiß unterworfen ist, kann es vorteilhaft sein, neben den strukturierten Mitteln zum Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern auch die Absauglippe auf der auswechselbaren Halterung anzuordnen und somit diese beiden Verschleißteile gleichzeitig auszuwechseln.

Besonders bevorzugt ist die Halterung durch eine Rastverbindung auf der Vorrichtung zum Reinigen und/oder Absaugen lösbar befestigbar. Alternativ ist es auch möglich, dass die strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern nicht lösbar und/oder bewegbar befestigbar ist.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1a bis 1d verschiedene Ausgestaltungen der strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern

Fig. 2a bis 2y verschiedene Anordnungen und Profile der strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern,

Fig. 3a bis 3n verschiedene Anordnungen der strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen auf der Absaugvorrichtung respektive in Kombination mit der Absaugvorrichtung.

Die Fig. 1a bis 1d zeigen verschiedene Ausgestaltungen der strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern. Diese können als Borsten (Fig. 1a), Zähne (Fig. 1 b), Hornzähne (Fig. 1c) oder als Noppen (Fig. 1d) ausgebildet sein. Die strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern können flexibel oder starr ausgebildet sein, wobei auch Mischformen möglich sind.

Die strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern aus Kunststoffen, wie beispielsweise Polyethylenterephthalat, Polypropylen, Polyamid und/oder aus Metallen wie beispielsweise Stahl, insbesondere aus Edelstahl und/oder aus Naturmaterialien, wie beispielsweise pflanzlichen- oder/und tierischen Fasern, Holz oder aus Kombinationen hiervon bestehen.

Die Fig. 2a bis 2g zeigen verschiedene Anordnungen und Profile der strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern. Diese können nicht nur homogen über die gesamte Absauglippe verteilt sein, sondern auch inhomogen verteilt oder nur in Teilbereichen der Absauglippe oder senkrecht zur Absauglippe vorliegen. Sie können sowohl zu den Florfäden hingeneigt oder von diesen weggerichtet angeordnet sein als auch in Mischformen hiervon vorliegen.

Insbesondere können die strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern auch in Mustern angeordnet sein, beispielsweise kreisförmig (Fig. 2a), in Form einer Rechteckwelle (Fig. 2b) oder wellen- bzw. schlangenlinienförmig (Fig. 2c). Die strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen können auch zackenförmig angeordnet sein, wobei die Zacken im Querschnitt trapezförmig (Fig. 2d) oder dreieckig (Fig. 2e) ausgebildet sein können. Es sind auch beliebige andere Muster möglich, beispielsweise die Anordnung in parallelen Reihen (Fig. 2s und Fig. 2t). Alle diese Muster können auch in Mischformen vorliegen, d.h. verschiedene Muster können miteinander in Kombination vorliegen.

In Fig. 2h bis Fig. 2q wird das Profil der strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern in einer Seitenansicht aus der Bewegungsrichtung der Absaugvorrichtung dargestellt. In der jeweils dargestellten Fläche sind die strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern entsprechend in verschiedenen Längen angeordnet. Beispielsweise ist in Fig. 2q die Länge der Polfasern in der Mitte kürzer als an den beiden Seiten.

Die Fig. 2r bis 2y wird das Anordnungsmuster der strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern in der Untersicht auf die Absaugvorrichtung bzw. auf die strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern dargestellt. In der jeweils dargestellten Fläche sind die strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen, Wiederherstellen und Profilieren der Polfasern entsprechend angeordnet.

Die Fig. 3a bis 3n zeigen verschiedene Anordnungen der strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen auf der Absaugvorrichtung.

In Fig. 3a wird die Bewegungsrichtung der Absaugvorrichtung durch einen Pfeil angegeben. Diese Absaugrichtung gilt auch für die Fig. 3b bis 3d. Die Bewegungsrichtung kann auch umgekehrt sein.

Die Fig. 3e bis 3k zeigen weitere Anordnungen der strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen auf der Absaugvorrichtung.

Die Fig. 3I bis 3n zeigen verschiedene Anordnungen der strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen räumlich getrennt von der Absaugvorrichtung. Die strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen können dabei unabhängig von der Absaugvorrichtung bewegt werden.

In den Fig. 3g bis 3j sind die strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen innerhalb des Absaugschlitzes angeordnet.

In den Fig. 3e bis 3n wird die Bewegungsrichtung der Absaugvorrichtung und/oder der strukturierten Mittel zum mechanischen Reinigen durch einen Pfeil dargestellt. Die Bewegungsrichtung kann auch umgekehrt sein. Die Fließrichtung des Fluids während des Absaugvorgangs bei der Filterreinigung ist durch einen Doppelpfeil angegeben.

Fig. 3c zeigt eine Absaugvorrichtung mit vorgelagerten und nachgelagerten Borsten. Die vorgelagerten Borsten lösen die Verschmutzungen von den Polfasern, welche von der Absaugvorrichtung aufgenommen werden und die nachgelagerten Borsten stellen die Polfaserschicht wieder her.