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Flüssigkeitsfilter mit in einer Kammer angeordneten Filterkörpern
Die Erfindung bezieht sich auf Flüssigkeitsfiltei bei denen insbesondere senkrecht
angeordnete Filterkörper mit oder ohne einer für die Filterung besonders geeigneten
Filterhilfsschicht verwendet werden.
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Bei der Filterung von Flüssigkeiten enthalten die bisher üblichen
Filter jeweils am Ende eines Verwendungszeitraumes eine beträchtliche Menge ungefilterter
Flüssigkeit, die, bezogen auf die Filterfläche, etwa 0,4 1/du2 oder mehr je nach
dem Abstand der einzelnen Filterkörper voneinander beträgt. Dieser Restbestand an
ungefilterter Flüssigkeit wirkt sich insbesondere bei der Filterung kostspieliger
Flüssigkeiten nachteilig aus, und zwar vor allem dann, wenn die ungefilterten Restbestände
nicht ohne weiteres bis zur nächsten Filterung gleicher Flüssigkeit gelagert werden
können, z. B. wenn es sich um die Filterung einer bestimmten Whiskysorte oder bestimmten
Sorte von Rum oder Wein handelt, oder aber auch, wenn eine aus einer bestimmten
Mischung bestehende chemische Lösung, ein bestimmter Firnis, Lack od. dgl. in Betracht
kommt.
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Zur Behebung dieses Übelstandes sind schon Filter hekanntgeworden,
bei denen die gefilterte Flüssigkeit am Boden des Filtergehäuses abgeführt wurde.
Bei dieser Ausführung ist jedoch nachteilig, daß das Filter zu seiner Reinigung
ausgebaut werden muß. Bei anderen bekannten Filtern wird der Inhalt des Filtergehäuses
am Ende einer Filterung bis auf einen zu vernachlässigenden Rest durch ein besonderes
kleineres Filter für sich gefiltert, was jedoch einen erhehlichen konstruktiven
Aufwand und Platzbedarf erfordert, und schließlich sind auch bereits nach dem Syphonprinzip
und in der Durchströmungsrichtung umkehrbare Filter beschrieben worden, die das
eingangs genannte Problem lösen sollen. Bei nahezu allen bereits erwähnten bekannten
Filtern besteht jedoch die Gefahr des Lufteintrittes zu der im Gehäuse hefindlichen
Rohflüssigkeit, wodurch erhebliche Störungen der Filterung auftreten und das Filtrat
am Ende einer Filterung bereits verunreinigt und getrübt wird, naclldem das erste
Drittel oder höchstens die Hälfte des Inhaltes des Filtergehäuses entleert wurde.
Dieser Nachteil tritt besonders bei der Filterung zäher Flüssigkeiten auf.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Filter zu schaffen,
das das eingangs genannte Problem der Vermeidung ungefilterter Restbestände in einfacher
Weise und möglichst vollkommen löst.
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Bei einem FliissigkeitsfiIter, das aus einer Filterkammer mit einem
oder mehreren hohlen Filterkörpern besteht, die an ihrem einen Ende mit einem Hauptauslaßsammelraum
verbunden sind, sind erfindungsgemäß mit einem oder mehreren hohlen Zusatzfilterkörpern,
die sich in derselben Filterkammer
in einer unterhalb der Hauptfilterkörper gelegenen
Höhe befinden und von ihrem einen Ende aus mit einem Nebenauslaßsammelraum verbunden,
wobei außerdem an jeden der beiden genannten Sammelräume eine für sich absperrbare
Auslaßleitung angeschlossen ist, so daß sowohl die Hauptfilterkörper als auch die
Zusatzfilterkörper je für sich für unterschiedliche Zwecke verwendbar sind.
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Mit einem erfindungsgemäßen Filter wird der größte Teil des am Ende
einer Filterung im Filtergehäuse vorhandenen Restbestandes innerhalb des Filters
selbst z. B. in der Weise gefiltert, daß am unteren Ende eines oder mehrerer Hauptfilterkörper
ein von diesem Hauptfilterkörper getrennter Zusatzfilterkörper zur Filterung des
Restbestandes verwendet wird, wonach unterhalb dieser Zusatzfilterkörper schließlich
nur ein kleiner, nicht mehr filtrierbarer Rest übrigbleibt.
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In der Zeichnung ist die Erfindung durch einige Ausführungsbeispiele
veranschaulicht; es zeigt Fig. 1 ein erfindungsgemäß ausgeführtes Filter in einem
Längsschnitt, Fig. 2 einen Teillängsschnitt durch einen an seinem unteren Ende mit
einem Zusatzfilterkörper verbundenen Hauptfilterkörper (in vergrößertem Maßstab),
Fig. 3 eine an sich bekannte, die Filterkörper tragende Querwand des Filtergehäuses
in einer schematisch dargestellten Aufsicht (in gegenüber Fig. 1 verkleinertem Maßstab),
Fig. 4 einen aus mehreren Filterabschnitten zusammengesetzten und durch ein axiales
Verbindungsrohr
zusammengehaltenen Filterkörper in einem Teillängsschnitt
(in stark vergrößertem Maßstab), Fig. 5 den Filterkörper gemäß Fig. 4, jedoch an
seinem unteren Ende mit einem Zusatzfilterkörper versehen, in einem gleichen Teillängsschnitt
und im gleichen Maßstab wie Fig. 4.
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Gemäß Fig. 1 ist eine Gruppe von in üblicher bekannter Weise ausgebildeten
hohlen Hauptfilterkörpern 11 in bekannter Weise an einer Quertrennwand 12 aufgehängt,
die eine darunter anschließende Filterkammer 13 von einem darüber befindlichen Hauptauslaßsammelraum
14 für die gefilterte Flüssigkeit trennt. Die Quertrenuwand 12 ist zwischen entsprechenden
Flanschen 17, 18 des Filtergehäuses mittels Schraubenbolzen 16 und zwischengelegten
Dichtungen 15 festgehalten und abgedichtet, so daß keine unmittelbare Verbindung
zwischen dem Sammelraum 14 und der Filterkammer 13 besteht.
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Von den Hauptfilterkörper 11 sind einige ausgewählte Filterkörper
11a mit durchbohrten unteren Abschlußböden 19 versehen, damit am oberen Ende von
Zusatzfilterkörpern 21 herausragende Rohre 20 durch die Abschlußböden 19 hindurch
in die Hauptfilterkörper eingeführt werden können. Die Rohre 20 ragen innerhalb
der Zusatzfilterkörper 21 bis dicht oberhalb von deren unteren Abschlußkappen 22
(Fig. 2), wo lediglich eine kleine Offnung 23 zum Eintritt des Filtrates in die
Rohre 20 verbleibt. Jedes in einen Hauptfilterkörper 11£t eingeführte Rohr 20 durchsetzt
diesen und auch den oberhalb der Quertrennwand 12 befindlichen Sammelraum 14 bis
in eine darüber befindliche weitere Quertrennwand 24, wo es mittels einer Stopfbuchse
25 und eines Stopfbuchsenringes 26 abgedichtet ist. Dabei steht der innerhalb der
Hauptfilterkörper 11, 110 befindliche, gegebenenfalls von einem Rohr 20 durchsetzte
Filterraum mit dem Sammelraum 14 und das Innere der Rohre 20 mit einem oberhalb
der Quertrennwand 24 befindlichen kleineren Nebenauslaßsammelraum 27 des Filtergehäuses
in Verbindung. Ähnlich der Quertreunwand 12 ist auch die Quertrennwand 24 zwischen
Flanschen 28 des Filtergehäuses mittels Dichtungen 29 und Schraubenbolzen 30 abgedichtet,
so daß auch zwischen dem Sammelraum 14 und dem kleineren Sammelraum 27 keine unmittelbare
Verbindung besteht.
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Während einer Filterung tritt die ungefilterte Flüssigkeit durch
ein Eintrittsventil 31 und eine Zuführungsleitung 32 in das Filtergehäuse ein, wobei
der ersten zugeführten Flüssigkeit noch eine Schlämme aus Diatomeenerde entweder
von einem vorgeschalteten Zusatzbehälter aus oder vom Grunde des Filtergehäuses
selbst aus zugesetzt werden kann.
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Die durch die Filterflächen der einzelnen Filterkörper 11, 11a, 21
durchtretende Flüssigkeit hinterläßt dann auf den Filterflächen noch einer besondere
Deckschicht, welche die Verunreinigungen der Flüssigkeit festhält und besonders
günstig zur Filterung der Rohflüssigkeit beiträgt.
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Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß die gesamte
Oberfläche der Hauptfilterkörper 11, Ila und der Zusatzfilterkörper 21 mit der Deckschicht
versehen ist und die gefilterte Flüssigkeit von den Hauptfilterkörpern 11, 11a in
den Sammelraum 14 und von den Zusatzfilterkörpern 21 durch die Rohre 20 in den Sammelraum
27 strömt und daß die Flüssigkeit schließlich von den Sammelräumen 14, 27 aus durch
Rohrleitungen 33 bzw. 34 und Ventile 35 bzw. 36 sowie nach einer anschließenden
Zusammenführung gemeinsam durch ein Schauglas 37 und ein weiteres Ventil 38 abgeführt
wird.
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Haben sich die einzelnen Filterkörper im Laufe der Filterung zugesetzt
und ist dadurch der Flüssigkeitsdruck vor den Filtern auf einen z. B. durch ein
Manometer angezeigten bestimmten Druck angestiegen, so wird zunächst das Ventil
35 gedrosselt. Dadurch steigt der im Sammelraum 14 befindliche Druck um einen geringen
Betrag weiterhin an, wobei die in diesem Sammelraum oberhalb der Flüssigkeit verbliebene
Luft komprimiert wird. Zugleich wird ein in einer zum Sammelraum 14 führenden Luftleitung
befindliches Ventil 39 um einen geringen Betrag geöffnet und das in der Zuführungsleitung
32 befindliche Ventil 31 geschlossen und damit eine weitere Zuführung von Flüssigkeit
zum Filter unterbrochen. Durch das Ventil 39 wird dabei dem Sammelraum 14 weitere
Luft in einer zunächst kleinen NIenge zugeführt. Anschließend wird das Ventil 35
ganz geschlossen und durch das nunmehr weiter geöffnete Ventil 39 erneut Luft zugeführt,
welche die Flüssigkeit ganz aus dem Sammelraum 14 verdrängt. Daraufhin wird auch
ein in einer zur Filterkammer 13 führenden Luftleitung befindliches Ventil 40 geöffnet,
so daß nun im Sammelraum 14 und in der Filterkammer 13 der gleiche Druck herrscht
und die Flüssigkeit im wesentlichen ohne Beeinträchtigung der Ablagerungen an den
Hauptfilterkörpern 11 110 auch in der Filterkammer 13 nach unten verdrängt wird,
wo sie durch die Zusatzfilterkörper 21 und die Rohre 20 durch den kleinen Sammelraum
27 abgeführt wird. Dabei kann lediglich ein kleiner, am unteren Ende der Hauptfilterkörper
11, 11a befindlicher Teil der Ablagerungen von diesen Filterkörpern abgeschwemmt
werden, der jedoch beim Eintritt der Flüssigkeit in die Zusatzfilterkörper 21 wieder
zurückgehalten wird. Die in die Zusatzfilterkörper 21 eintretende Flüssigkeit gelangt
in die Rohre 20 durch die genannten unteren Öffnungen 23 und verläßt den Sammelraum
27 durch die Abführungsleitung 34 und das Ventil 36 in die gemeinsame Abführungsleitung
hinein.
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Die vorbeschriebene Abführung und zugleich Filterung der im Filtergehäuse
beiindlichen Flüssigkeit erfolgt so lange, bis die Luft durch die Zusatzfilterkörper
21 in die Rohre 20, den Sammelraum 27 und die Abführungsleitung 34 gelangen kann.
Sobald ein solcher Luftdurchsatz an dem Schauglas 37 in Form von Luftblasen innerhalb
der vorher allein durchgesetzten Flüssigkeit festgestellt wird, werden das Ventil
36 und auch die beiden Ventile 39 und 40 geschlossen und der kleine, im Filtergehäuse
verbliebene Flüssigkeitsrest durch das nunmehr zu öffnende Ventil 41 abgeführt.
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Das Filter kann nunmehr gereinigt werden, wozu zunächst die an das
Ventil 38 anschließende Abf ührungsleitung von diesem Ventil getrennt wird. Dann
werden die Ventile 35, 36 und 38 geöffnet und Wasser oder ein anderes zur Reinigung
dienendes Lösungsmittel durch das Ventil 31 zugeführt, bis es durch das Ventil 38
austritt. Daraufhin wird das Ventil 38 geschlossen und weiteres Wasser oder Lösungsmittel
unter Druck so lange zugeführt, bis ein bestimmter Druck erreicht ist, bei welchem
die in der Filterkammer 13 verbliebene Luft sich oberhalb der Stelle Bl, die im
Sammelraum 14 verbliebene Luft sich oberhalb der Stelle A1 und die im kleinen Sammelraum
27 verbliebene Luft sich oberhalb der Stelle C1 befindet. Dann wird das Ventil 31
geschlossen. Nunmehr wird ein an einer weiteren, unmittelbar unter der Quertrennwand
12 aus der Filterkammer 13 herausführenden Rohrleitung42 befindliches Schnellschlußventil
43 schlagartig geöffnet und dadurch die
Filterkammer 13 plötzlich
entlüftet, wodurch der in der Filterkammer 13 befindliche Luftdruck plötzlich absinkt
und die in den Sammelräumen 14 und 27 vorher komprimierte I,uft die Reinigungsflüssigkeit
nun von der Innenseite der Hauptfilterkörper 11, 11a her bzw. durch die Rohre 20
ebenfalls von der Innenseite der Zusatzfilterkörper 21 her mit hoher Geschwindigkeit
durch die Filterflächen treibt, wodurch der Filterbelag an den einzelnen Filterkörpern
mit außerordentlicher Wucht abgespült wird.
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Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß das Reinigungsverfahren
mit einem Luftstoß in beiden Filterabschnitten gleichzeitig erfolgt, wobei das Rückspülen
unter Verwendung der in den Behältern während des Filtrierens angesammelten und
komprimierten Gase als an sich bekannt vorausgesetzt wird. Die im Filter noch befindliche
Reinigungsflüssigkeit wird nunmehr durch das Ventil 41 mitsamt den Rückständen und
Ablagerungen abgeführt, wonach das Filter - gewünschtenfalls nach einem weiteren
Durchspülen mit Wasser oder einem Lösungsmittel - zur weiteren Verwendung bereit
ist.
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Wie aus Fig. 2 hervorgellt, ist das Rohr 20 in einer Buchse 44, die
zugleich den oberen Abschluß dieses Filterkörpers 21 bildet, gehalten und erstreckt
sich in den Filterkörper 21 hinein bis dicht über dessen untere Abschlußkappe 22,
wobei zwischen der Abschlußkappe 22 und dem Rohr 20 lediglich eine kleine Öffnung
23 für den Flüssigkeitsdurchtritt verbleibt. Beim Betrieb des Filters tritt die
Flüssigkeit durch die Filterfläche des Zusatzfilterkörpers zunächst in den um das
Rohr 20 herum befindlichen inneren Filterraum ein, strömt in diesem nach unten und
gelangt so durch die untere Öffnung 23 in das Rohr 20. Während der Luftzuführung
zur Verdrängung der in der Filterkammer 13 befindlichen Restflüssigkeit wird damit
die Flüssigkeit so lange durch die Zusatzfilterkörper 21 abgeführt, bis der Flüssigkeitsspiegel
innerhalb der Zusatzfilterkörper 21 bis an die Stelle der unteren Öffnungen 23 gesunken
ist. Obgleich der Zeitpunkt des Lufteintrittes in die Rohre 20 theoretisch erreicht
sein könnte, wenn der außerhalb der Zusatzkörper 21 befindliche Flüssigkeitsspiegel
noch nicht bis an das untere Ende der Filterfläche dieser Filterkörper abgesunken
ist, hat sich in der Praxis ergeben, daß ein Lufteintritt in die Rohre 20 praktisch
erst erfolgt, wenn der Flüssigkeitsspiegel mindestens bis zur halben Höhe der Zusatzfilterkörper
21 abgesunken ist.
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Durch eine geeignete Konstruktion des Filters können die Zusatzfilterkörper
21 außerdem unmittelbar oberhalb des Bodens des Filtergehäuses angeordnet werden,
so daß nur eine sehr kleine Restmenge ungefilterter Flüssigkeit im Filter verbleibt.
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Fig. 3 läßt mit der Aufsicht auf die Quertreunwand 12 ein bekanntes
Beispiel der praktischen Zusammenfassung mehrerer mit gleichen Abständen voneinander
angeordneter FilterkörDer 11. lla erkennen. Entsprechend dem Ausführungsbeispiel
sind an der Quertrennwand 12 einunddreißig Hauptfilterkörper 11, 110 befestigt,
von denen eine innere Gruppe von sieben Filterkörpern 110 Zusatzfilterkörper 21
trägt, von denen aus die Rohre 20 zu dem kleinen Sammelraum 27 fiihren.
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Fig. 4 zeigt Einzelheiten eines etwas abgewandelt ausgeführten Hauptfilterkörpers,
der aus einer Anzahl kurzer Filterabschnitte51 zusammengesetzt ist, die mittels
einer hohlen Verbindungsstange 52 zusammengehalten werden. Dabei erstreckt sich
die hohle Verbindungsstange in beiden Richtungen aus dem Hauptfilterkörper heraus,
und zwar nach oben
bis in den kleinen Sammelraum 27 und nach unten bis in einen dort
anschließenden Zusatzfilterkörper 53.
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Dabei ist die Verbindungsstange 52 an ihrem unteren Ende mit Gewinde
versehen, an welcl1em der Zusatzfilterkörper mittels einer Mutter 54 gehalten ist.
Der Flüssigkeitseintritt von dem Zusatzfilterkörper 53 in das Rohr 52 erfolgt durch
zwei Querbohrungen 55 der Verbindungsstange 52, die ihrerseits unterhalb des Zusatzfilterkörpers
53 durch eine Abschlußkappe 56 verschlossen ist.
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Fig. 5 zeigt Einzelheiten eines ebenfalls aus Filterabschnitten 51
zusammengesetzten Hauptfilterkörpers, an welchem ein Zusatzfilterkörper 53 abnehmbar
befestigt ist. Eine solche abnehmbare Befestigung kann für verschiedene Zwecke vorteilhaft
sein, z. B. wenn das Filter mit einer seitlichen Tür zur Herausnahme von Rückständen
versehen ist, durch welche die Zusatzfilterkörper zugleich dicht über den Boden
des Filters eingebracht werden können. Dabei können die Zusatzfilterkörper zum Zwecke
der Reinigung des Filters im Bereich seines Bodens auch aus der Tür herausgenommen
werden.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in Verbindung mit üblichen metallischen
Filterkörpern zylindrischer Form gezeigt, deren Filterflächen aus Drahtwindungen,
Drahtgewebe, Tuch oder anderen durchlässigen Filterwerkstoffen bestehen. Die Erfindung
ist jedoch nicht an die Verwendung solcher Filterkörper gebunden und kann z. B.
auch in Verbindung mit Filterkörpern aus porösen Gesteinen, gesintertem Metall,
porösen Kunststoffen od. dgl. angewendet werden.
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Gemäß dem vorbeschriebenen Beispiel nehmen die Zusatzfilterkörper
auch an der normalen Filterung teil. Statt dessen könnte es in einzelnen Fällen
auch zweckmäßig sein, die Zusatzfilterkörper erst am Ende einer Filterung zu verwenden
und sie erforderlichenfalls getrennt von den Hauptfilterkörpern mit der Deckschicht
aus Diatomeenerde zu versehen, indem dieses Hilfsmittel der Flüssigkeit erst unmittelbar
vor der Verwendung der Zusatzfilterkörper zugesetzt wird.
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Die Zusatzfilterkörper brauchen nicht als eine untere Verlängerung
der Hauptfilterkörper ausgebildet zu sein, sondern könnten auch getrennt von den
letzteren jeweils lediglich an ihren Flüssigkeitsabführungsrohren 20 gehalten sein,
die zu einem im Hauptfilter befindlichen oder von dem Hauptfilter getrennten Nebensammel
raum führen, der mit eigenen Ventilen zur Durchflußregelung versehen ist, damit
das gesamte Filter in gleicher Weise wie das vorbeschriebene Ausführungsbeispiel
verwendet werden kann.
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Es wird schließlich darauf hingewiesen, daß das gleiche Prinzip auch
bei Filtern, die um 1800 um ihre Längsachse schwenkbar sind, oder auch bei solchen
Filtern verwendet werden kann, bei denen der Abfluß am Boden des Filters erfolgt,
wenn dabei ein Abschnitt des nach dem Auslaß des Filters zu gelegenen Endes eines
oder aller Filterkörper von dem übrigen Filterkörper getrennt und mit einem besonderen
Abführungsraum verbunden wird.