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Title:
LEAKAGE INDICATOR FOR A FILTER ELEMENT OF A FILTER PRESS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/101104
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a leakage indicator (1) for a filter element of a filter press in which the filter element comprises at least one membrane that can be impinged upon by a pressurizing means. In order to create a leakage indicator that is designed in a particularly simple manner, an indicating member (19) is provided which is disposed in a freely movable fashion in a flow chamber (2). Any displacement of said indicating member (19), which is caused by the influent or effluent pressurizing means, can be monitored visually or by means of sensors.

Inventors:
KIESSLING HOLGER (DE)
HERMANN MANFRED (DE)
Application Number:
PCT/EP2003/009423
Publication Date:
November 25, 2004
Filing Date:
August 26, 2003
Export Citation:
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Assignee:
JVK FILTRATION SYSTEMS GMBH (DE)
KIESSLING HOLGER (DE)
HERMANN MANFRED (DE)
International Classes:
B01D25/00; B01D35/143; (IPC1-7): B01D25/12; B01D35/143; G01F1/20; G01F1/28
Domestic Patent References:
WO2002041777A12002-05-30
Foreign References:
EP1084742A12001-03-21
GB1525382A1978-09-20
DE3635098A11988-04-21
DE2214701A11973-10-04
GB900340A1962-07-04
DE3833145A11990-04-05
EP0692701A21996-01-17
FR2818372A12002-06-21
CH345778A1960-04-15
Attorney, Agent or Firm:
TERGAU & POHL (Nürnberg, DE)
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Claims:
Ansprüche
1. Leckageanzeiger (1) für ein Filterelement einer Filterpresse, bei der das Fil terelement mit wenigstens einer durch ein Druckmittel beaufschlagbaren Mem bran versehen ist, gekennzeichnet durch einen in einem Strömungsraum (2) frei bewegbar angeordneten Anzeigekörper (19), dessen von dem zuoder abströmenden Druckmittel verursachte Lageän derung visuell oder durch Sensoren überwacht werden kann.
2. Leckanzeiger (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen kanalförmigen Strömungsraum (2).
3. Leckageanzeiger (1) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch jeweils eine endseitig im Strömungsraum (2) angeordnete Einbzw. Auslassöff nung (7,8).
4. Leckageanzeiger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsraum (2) endseitige Abschnitte (5,6) aufweist, deren Quer schnitte größer sind als der Querschnitt eines die endseitigen Abschnitte (5,6) verbindenden Mittelteils (12) des Strömungsraumes (2).
5. Leckageanzeiger (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anzeigekörper (19) derart dimensioniert ist, dass bei einer Positionie rung des Anzeigekörpers (19) in einem endseitigen Abschnitt (5,6) des Strö mungsraums (2) ein ausreichend großer Querschnitt für ein ungehindertes Be füllen bzw. Entleeren des Filterelements offen bleibt.
6. Leckageanzeiger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsraum (2) bogenförmig ausgebildet ist.
7. Leckageanzeiger (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsraum (2) derart ausgebildet ist, dass sich der Anzeigekörper (19) ohne eine Strömung des Druckmittels selbsttätig in seine Ruhelage in den Mittelteil (12) des Strömungsraumes (2) bewegt.
8. Leckageanzeiger (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Anzeigekörper (19) derart dimensioniert ist, dass er den Strömungs raum (2) im Bereich seines Mittelteils (12) nahezu vollständig verschließt.
9. Leckageanzeiger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen zylindrischen Anzeigekörper (19).
10. Leckageanzeiger (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 9, gekennzeichnet durch endseitig im Strömungsraum (2) angeordnete Sperrelemente (20,21), die ein Blockieren der Einbzw. Auslassöffnung (7,8) durch den Anzeigekörper (19) verhindern.
11. Leckageanzeiger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine den Strömungsraum (2) nach außen hin abschließende Abdeckung (18), die eine Sichtscheibe aufweist.
12. Leckageanzeiger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch elektrische Sensoren zur Erfassung der Position und/oder der Lageänderung des Anzeigekörpers (19).
13. Leckageanzeiger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch Montageelemente (22) zur Anordnung in der Druckmittelzuleitung des Filterelements oder zur direkten Anordnung am Filterelement.
Description:
Beschreibung Leckageanzeige für ein Filterelement einer Filterpresse Die Erfindung betrifft einen Leckageanzeiger für ein Filterelement einer Filterpresse, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Filterpressen mit Membran-Filterelementen werden auch als Membranfilterpressen be- zeichnet und sind aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der deutschen Pa- tentschrift DE 44 15 274 C2, bekannt. Bei derartigen Filterpressen findet im Anschluss an die übliche Druckfiltration ein Nachpressen, die sogenannte Pressfiltration statt. Da- bei wird der in der Filterkammer aufgebaute Filterkuchen von der noch vorhandenen Restflüssigkeit befreit. Hierzu weist das zumeist plattenförmige Filterelement wenig- stens eine Membran auf, so dass zwischen Filterplatte und Membran ein druckdichter Pressraum entsteht. Zum Auspressen wird dieser Druckraum mit einem Druckmittel beaufschlagt und somit die Membran aufgebläht. Das Druckmittel wird dabei zumeist durch eine im Rand des Filterelementes befindliche Bohrung zu-bzw. abgeführt.

Tritt an einer Membran oder an deren Befestigung ein Defekt auf, gelangt das Druck- mittel in den Filterkuchenraum, der auch als Filterkammer bezeichnet wird, und verlässt die Filterpresse zusammen mit dem Filtrat unbemerkt. Bei größeren Leckagen wird zwar ein Druckmittelverlust festgestellt. Jedoch ist die Ermittlung der defekten Mem- branplatte im Plattenpaket immer dann sehr schwierig und zeitaufwendig, wenn die Filterpresse eine große Anzahl von Filterelementen aufweist.

Aus der europäischen Patentanmeldung EP 1 084 742 A1 ist ein Leckagemelder für Filterelemente einer Filterpresse bekannt, bei dem zur Lokalisierung derartiger Lecka- gen ein Strömungssensor mit einem Laufrad in eine entsprechende Anschlussbohrung eingesetzt wird, wobei das Laufrad durch das zu-bzw. abströmende Druckmittel in eine Drehbewegung versetzt wird, welche visuell überwacht werden kann. Nachteilig bei die- ser Lösung ist, dass an die Anordnung der erforderlichen Strömungsöffnungen und de- ren Winkelstellungen besondere Anforderungen gestellt werden, um Stauungen des Druckmittels zu vermeiden und einen ausreichenden Antrieb des Laufrades zu ge- währleisten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Leckageanzeiger zu schaffen, der besonders einfach aufgebaut ist. Diese Aufgabe wird durch einen Leckageanzeiger mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Danach weist der Leckageanzeiger einen An- zeigekörper auf, der in einem Strömungsraum frei bewegbar angeordnet ist. Die von dem zu-oder abströmenden Druckmittel verursachte Lageänderung des Anzeigekör- pers kann wiederum visuell oder durch Sensoren überwacht werden.

Die Erfindung basiert im Wesentlichen darauf, dass beim Auspressen in einem intakten Pressmembran-Filterelements der Drcukmittelstrom beim Erreichen des maximalen Auspressdruckes zum Stillstand kommt, da sich die Pressmembran am Filterkuchen anlegt und sich der Pressraum nicht mehr vergrößert. Während es also beim Befüllen bzw. Entleeren des Pressraumes zu einer Lageänderung des Anzeigekörpers durch das strömende Druckmittel kommt, verbleibt der Anzeigekörper ohne eine solche Strö- mung in einer Ruheposition. Tritt nun an der Membran eine Leckage auf, so fließt das Druckmittel in die Filterkammer und verlässt diese gemeinsam mit dem Filtrat. Der so entstehende Druckmittelstrom lenkt den Anzeigekörper aus seiner Ruheposition aus.

Diese Lageänderung kann überwacht werden und dient damit sowohl der Anzeige ei- nes Druckmittelverlustes, als auch der Lokalisierung des defekten Membran- Filterelementes. Insbesondere der letzte Punkt ist dann von großer Bedeutung, wenn die Filterpresse eine Vielzahl von Filterelementen aufweist.

Durch die Verwendung eines im Strömungsraum frei bewegbar angeordneten Anzeige- körpers erfolgt eine wesentliche konstruktive Vereinfachung im Hinblick auf die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen. Zum einen entfallen nämlich sämtliche <BR> <BR> Bauteile, die zur Befestigung des Leckagemelders (Laufrad etc. ) dienen. Zum anderen kann der Strömungsraum sehr klein dimensioniert sein, da er nun lediglich den frei be- wegbaren Anzeigekörper aufnehmen muss. Hierdurch wird der zur Montage des Leckageanzeigers benötigte Bauraum verringert.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Leckageanzeigers ergeben sich aus den Unteran- sprüchen.

Als für die vorliegende Aufgabe besonders gut geeignet hat sich ein kanalförmiger, also langgestreckter und verhältnismäßig eng begrenzter Strömungsraum erwiesen (An- spruch 2) der vorteilhafterweise jeweils endseitig eine Ein-bzw. Auslassöffnung für das Druckmittel aufweist (Anspruch 3). Mit anderen Worten tritt das Druckmittel während des Befüllens des Pressraumes durch die Einlassöffnung an dem einen Ende des Strömungsraumes ein, durchströmt durch den Strömungsraum vollständig und tritt am gegenüberliegenden Ende des Strömungsraumes durch die Auslassöffnung in das Fil- terelement ein, um dort die Pressmembran zu beaufschlagen. Als Druckmittel wird vor- zugsweise Druckluft oder, insbesondere zur Erzielung hoher Drücke oberhalb 6 bar, Wasser verwendet.

Um einen sehr großen Volumenstrom des Druckmittels bewältigen zu können, ist der Querschnitt der endseitigen Abschnitte des Strömungsraumes größer als der Quer- schnitt des dazwischenliegenden Mittelteils des Strömungsraumes (Anspruch 4). Der Mittelteil weist dabei vorteilhafterweise einen Querschnitt auf, der dem Zuflussquer- schnitt entspricht. Ist zudem der Anzeigekörper entsprechend dimensioniert (Anspruch 5), so ist ein störungsfreies Befüllen bzw. Entleeren des Pressraumes möglich. Stauun- gen des Druckmittels können somit wirksam vermieden werden.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung gemäß Anspruch 6 ist der Strömungsraum bogenförmig ausgebildet. Vorzugsweise beschreibt der Strö- mungsraum einen fast vollständigen Kreis, insbesondere derart, dass sich Ein-und Auslassöffnung auf gleicher Höhe befinden. Bewegt sich der Anzeigekörper selbsttätig in eine Ruhelage, sobald keine Strömung des Druckmittels erfolgt (Anspruch 7), so wird durch diese Ruhelage eine Ausgangs-bzw. Nullposition definiert. Jedes Abweichen von dieser Ruhelage zeigt somit das Auftreten einer Druckmittelströmung, also einer Leckage im Fall eines bereits befüllten Filterelementes. Ist der Strömungsraum derart angeordnet, dass sich Ein-und Auslassöffnung oberhalb des Mittelteils befinden, fällt der Anzeigekörper quasi in den Mittelteil hinab und findet dort seine Ruheposition.

Verschließt der Anzeigekörper den Strömungsraum im Bereich seines Mittelteils, also in seiner Ruhelage, nahezu vollständig, erfolgt auch bei kleinsten Volumenströmungen

des Druckmittels eine Lageänderung des Anzeigekörpers, so dass eine sehr hohe Empfindlichkeit des Leckageanzeigers erreicht werden kann.

Gleichzeitig ist für die Art und Weise der Anzeige die Biegung des Strömungsraumes von großer Bedeutung. Wird der Anzeigekörper aus seiner Ruhelage im Mittelteil des Strömungsraumes ausgelenkt, so muss zunächst seine Trägheit überwunden werden.

Gleichzeitig wird bei einer Strömung des Druckmittels wegen der bogenförmigen Aus- gestaltung des Strömungsraumes und insbesondere des Mittelteils der Anzeigekörper angehoben. Dieses Anheben erfolgt aufgrund der Zwangsführung im gebogenen Mit- telteil auf einer Kreisbogenbahn, so dass die zur Auslenkung des Anzeigekörpers er- forderliche Kraft des strömenden Druckmittels durch eine Komponente ergänzt wird, die durch eine Sinus-Funktion entsprechend des Kreisbogens charakterisiert ist. Hierdurch wird es möglich, sowohl sehr kleine, als auch sehr große Druckmittelströmungen auch mengenmäßig zu erfassen, im Gegensatz zu einem beispielsweise waagerecht ver- laufenden, geraden Mittelteil, bei dem ein Anzeigekörper unter dem Einfluss des Druckmittels mit einem Mal vollständig in Richtung der Auslass-oder Einlassöffnung ausgelenkt würde und eine quantitative Auswertung der Auslenkung des Anzeigekör- pers nicht möglich wäre.

Der Anzeigekörper ist vorzugsweise zylindrisch ausgebildet (Anspruch 9) und liegt vor- zugsweise mit seinen Zylinderendflächen an den Seitenflächen des Strömungsraumes nahezu an, so dass der Strömungsraum eine Art Führung für den Anzeigekörper bildet.

Beim Durchströmen des Druckmittels dient der Anzeigekörper sozusagen als Schwe- bekörper, während er sich beim Wegfall der Druckmittelströmung nach Art eines Roll- körpers im Strömungsraum bewegt. Die Anzeigeempfindlichkeit des Anzeigekörpers kann dadurch variiert werden, dass der Anzeigekörper als Hohlzylinder und/oder aus Materialien unterschiedlicher Dichte, beispielsweise aus Metall, Kunststoff oder andere Werkstoffe, gefertigt ist. Anstelle eines zylindrischen Anzeigekörpers kann natürlich auch ein kugelförmiger Anzeigekörper oder ein Anzeigekörper mit einer anderen geo- metrischen Form verwendet werden.

Besonders vorteilhaft ist die Anordnung von Sperrelementen vor den Ein-bzw. Auslas- söffnungen im Strömungsraum, die ein Blockieren dieser Öffnungen durch den Anzei- gekörper verhindern (Anspruch 10).

Ist eine entsprechende Sichtscheibe als Abdeckung des Strömungsraumes vorgesehen (Anspruch 11), so kann das Auslenken des Anzeigekörpers aus einer Ruhelage von außen beobachtet werden. Die Erfassung der Lageänderung des Anzeigekörpers bzw. die Erfassung der Anzeigekörperposition kann selbstverständlich auch durch elektri- sche oder andere Sensoren erfolgen (Anspruch 12). Zugleich kann in diesem Fall eine auftretende Leckage durch entsprechende Anzeigehilfsmittel, beispielsweise optische Signalgeber, angezeigt werden.

Die im Strömungsraum angeordneten Ein-und Auslassöffnungen sind außerhalb des Strömungsraumes mit entsprechenden Zu-bzw. Ableitungen verbunden. Die Anord- nung dieser Zu-bzw. Ableitungen am Leckageanzeiger ist frei und variabel wählbar, so dass der Leckageanzeiger sowohl vom Filterelement getrennt in der Druckmittelzulei- tung, als auch direkt am Filterelement angebracht sein kann, wofür der Leckageanzei- ger entsprechend ausgebildete Montageelemente aufweist (Anspruch 13).

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, welches anhand der Zeichnungen beschrieben wird. Hierbei zeigen : Fig. 1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Leckageanzeiger, Fig. 2 eine Schnittdarstellung des Leckageanzeigers entlang der Linie AA in Fi- gur 1.

Fig. 1 zeigt den erfindungsgemäßen Leckageanzeiger 1 in Frontansicht. Der Leckage- anzeiger 1 weist einen Strömungskanal 2 auf, der zwischen einer oberhalb des Strö- mungskanals 2 angeordneten Druckmittelzuleitung 3 und einer unterhalb des Strö- mungskanals 2 angeordneten Druckmittelableitung 4 angeordnet ist. Der Strömungs- kanal 2 ist bogenförmig ausgebildet, wobei in seinen endseitigen Abschnitten 5,6 je- weils eine Öffnung angeordnet ist, die als Einlass-bzw. Auslassöffnung 7,8 für das den Strömungskanal 2 durchströmende Druckmittel dient. Einlass-und Auslassöffnung 7,8

sind mit der Druckmittelzuleitung 3 bzw. der Druckmittelableitung 4 jeweils durch Ver- bindungskanäle 9,10 verbunden. Selbstverständlich ist es ebenfalls möglich, die Ein- lass-und Auslassöffnungen 7,8 ohne Verbindungskanäle direkt mit der Druckmittelzu- leitung 3 bzw. der Druckmittelableitung 4 zu verbinden, so dass der benötigte Einbau- bzw. Montageraum für den Leckageanzeiger 1 weiter verringert wird.

Der Strömungskanal 2 ist derart ausgebildet, dass er kreisbogenförmig in einer Run- döffnung 11 des Leckageanzeigers 1 ausgeformt ist. Dabei weisen die endseitigen Ab- schnitte 5,6 des Strömungskanals 2 einen größeren Querschnitt auf als das zwischen diesen endseitigen Abschnitten 5,6 liegende Mittelteil 12 des Strömungskanals 2. Das Mittelteil 12 wird zum einen durch die Stirnfläche 13 eines kreissegmentförmigen Tren- elementes 14 und zum anderen durch den dieser Stirnfläche 13 gegenüberliegenden Rand 15 der Rundöffnung 11 begrenzt. Das Trennelement 14 ist in der Rundöffnung 11 in etwa mittig angeordnet und über einen Verbindungssteg 16 mit dem Rand 15 der Rundöffnung 11 verbunden. Es unterteilt die Rundöffnung 11 in zwei spiegelsymme- trisch zueinander angeordnete Strömungskanalhälften.

Zwischen dem Basisteil 17 des Leckageanzeigers 1, in dem die Rundöffnung 11 einge- bracht ist und der die Rundöffnung 11 und damit den Strömungskanal 2 abschließen- den vorderen Abdeckung 18 wird ein zylindrischer Anzeigekörper 19 geführt. Der An- zeigekörper 19 schließt den Strömungskanal 2 im Bereich seines Mittelteils 12 fast voll- ständig ab. Befindet sich der Anzeigekörper 19 im Bereich der endseitigen Abschnitte 5,6 des Strömungskanals 2, so verhindern nockenförmige Sperrelemente 20,21, die vor der Ein-bzw. Auslassöffnung 7,8 angebracht sind, dass der Anzeigekörper 19 beim Befüllen bzw. Entleeren die Auslassöffnung 8 bzw. die Einlassöffnung 7 blockiert.

In allen vier Ecken des Basisteils 17 sind Bohrlöcher 22 zur Ausbildung von Schraub- verbindungen od. dgl. vorgesehen, die der Befestigung des Leckageanzeigers 1 am Filterelement (nicht abgebildet) dienen.

Die den Strömungskanal 2 nach vorn abschließende Abdeckung 18 ist vollständig als transparente Sichtscheibe ausgebildet, so dass eine Beobachtung der Lageänderung des Anzeigekörpers von außen möglich ist. Selbstverständlich ist es auch möglich, eine Abdeckung zu verwenden, die lediglich teilweise, nämlich im Bereich des Strömungs-

kanals 2 transparent ist. Die Abdeckung 18 ist mit Schrauben 23 fest am Basisteil 17 des Leckageanzeigers 1 befestigt.

Fig. 2 zeigt eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Leckageanzeigers 1 ent- lang der Linie AA in Figur 1. Der Übersichtlichkeit halber ist der Anzeigekörper nicht abgebildet. Das Basisteil 17 ist vorzugsweise aus einem Metallwerkstoff oder aus ei- nem Kunststoff gefertigt. Die Rundöffnung 11 ebenso wie die besondere Ausgestaltung des Strömungskanals 2 mit dem Trennelement 14 und den Ein-und Auslassöffnungen 7,8 sowie die Verbindungskanäle 9,10 sind in das Basisteil 17 durch herkömmliche Bearbeitungsverfahren, beispielsweise Fräsen, eingebracht.

Die Druckmittelableitung 4 ist derart ausgestaltet, dass sie direkt am Druckmittelan- schluss des Filterelements, beispielsweise einer Filterplatte (nicht abgebildet), ange- schlossen werden kann. Hierfür ist die Rückseite 24 des Leckageanzeigers 1 entspre- chend eben ausgebildet. Druckmittelzuleitung 3 und-ableitung 4 sind mit Dichtungs- elemente 25, beispielsweise Dichtungsringen, abgedichtet, wobei in die Druckmittelzu- leitung 3 ein spezieller Anschlussstutzen 28 eingebracht ist, der entsprechend der in diesem Fall verwendete Dimensionierung des Druckmittelanschlusses (nicht abgebil- det) angepasst ist.

Die transparente Abdeckung 18 weist an ihren den Strömungskanal 2 zugewandten Außenkanten Ausnehmungen 26 auf. Sie stützt sich zum einen auf zu beiden Seiten der Rundöffnung 11 ausgebildeten und in die Ausnehmungen 26 eingreifenden Schul- tern 27 des Basisteils 17 und zum anderen auf dem Trennelement 14 ab. Die Abdek- kung 18 ist gegenüber Schultern 27 und Trennelement 14 ebenfalls mit Dichtungsele- menten 25 versehen.

Bezugszeichenliste 1 Leckageanzeiger 2 Strömungskanal 3 Druckmittelzuleitung 4 Druckmittelableitung 5 Endseitiger Abschnitt 6 Endseitiger Abschnitt 7 Einlassöffnung 8 Auslassöffnung 9 Verbindungskanal 10 Verbindungskanal 11 Rundöffnung 12 Mittelteil 13 Stirnfläche 14 Trennelement 15 Rand 16 Verbindungssteg 17 Basisteil 18 Abdeckung 19 Anzeigekörper 20 Sperrelement 21 Sperrelement 22 Bohrloch 23 Schraube 24 Rückseite 25 Dichtungsring 26 Ausnehmung 27 Schulter 28 Anschlussstutzen