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Die Erfindung betrifft ein Filtrationssystem für die Schmierölfiltration insbesondere von Schiffsaggregaten wie Schiffsmotoren, mit einem Vorratsbehälter für Schmieröl, mit einem Hauptstromfilter mit Filtergehäuse in einem Hauptstromzweig für Schmieröl zwischen Vorratsbehälter und Schiffsaggregat, und mit einem Nebenstromfilter mit Filtergehäuse in einem in den Vorratsbehälter mündenden Nebenstromkreis für Schmieröl, wobei das Filtergehäuse des Hauptstromfilters und das Filtergehäuse des Nebenstromfilters jeweils einen Einlass, einen Auslass sowie einen strömungstechnisch zwischen diesen angeordneten Aufnahmeraum für einen auswechselbaren Filtereinsatz aufweisen. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Ansteuern eines Filtrationssystems für die Schmierölfiltration insbesondere von Schiffsaggregaten wie Schiffsmotoren, wobei das Schiff mit einem Vorratsbehälter für Schmieröl, mit einem Hauptstromfilter mit Filtergehäuse in einem Hauptstromzweig für Schmieröl zwischen Vorratsbehälter und Schiffsaggregat, und mit einem Nebenstromfilter mit Filtergehäuse in einem in den Vorratsbehälter mündenden Nebenstromkreis für Schmieröl versehen ist und das Filtergehäuse des Hauptstromfilters und das Filtergehäuse des Nebenstromfilters jeweils einen Einlass, einen Auslass sowie einen strömungstechnisch zwischen diesen angeordneten Aufnahmeraum für einen auswechselbaren Filtereinsatz aufweisen.
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Filtrationssysteme auf Schiffen dienen dem Schutz des an das Filtrationssystem angeschlossenen Schiffsaggregats. Filtrationssysteme für Schmieröl kommen auf Schiffen insbesondere im Schmierölkreislauf der zum Antrieb der Schiffe eingesetzten Schiffsmotoren, wie insbesondere Großdieselmotoren, zum Einsatz. An das Filtrationssystem bestehen hierbei zahlreiche Anforderungen, da große Volumenströme filtriert werden müssen, wobei selbst hochgradige Verunreinigungen des Schmieröls zuverlässig beseitigt werden müssen, und zugleich ein störungsfreier Betrieb des Filtrationssystem über lange Zeiträume gefordert wird, selbst bei extremen oder extrem schwankenden Temperaturen und Drücken, denn Schiffe sind unter Umständen tage- oder wochenlang unterwegs, ohne in einem Hafen gewartet werden zu können. Schiffsmotoren-Hersteller definieren daher Reinheitsgrade, die mit einem solchen Filtrationssystem eingehalten werden müssen, anderenfalls keine Zertifizierung und Zulassung des Filtrationssystems für Motoren dieses Herstellers erreicht werden kann.
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Die bisher auf Schiffen eingesetzten Filtrationssysteme verwenden mehrere Fluidstromzweige, wobei im Hauptstromzweig, an den der Schiffsmotor angeschlossen ist, ein rückspülbare Automatik-Filter eingesetzt wird, der meist mit Filterkerzen zur Erzielung einer großen Filterfläche bestückt ist. Mittels einer Rückspüleinrichtung können diese Filterkerzen einzeln oder gruppenweise automatisch zurückgespült werden, während alle anderen Filterkerzen für den Filtrierbetrieb zur Verfügung stehen. Es wird nur beispielhaft auf die
WO 01/89658 A1 oder
EP 0 656 223 A1 verwiesen, in denen der grundsätzliche Aufbau entsprechender Automatik-Filter gezeigt und erläutert wird. Hierbei ist es auch bekannt, das Spülöl in der Rückspülleitung mit Feinstfiltern oder Zentrifugen aufzubereiten.
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Parallel zum Hauptstromzweig können ein Nebenstromkreis oder mehrere Nebenstromkreise vorgesehen sein. Bei manchen Filtrationssystem kommen in diesem Nebenstromkreis Nebenstromfilter zum Einsatz, die autark vom Hauptstromfilter die Flüssigkeit im Reservoir filtern, um den Verunreinigungsgrad des Schmieröls zu minimieren; der Nebenstromfilter weist dann häufig Feinfilterpatronen auf, die von dem Schmieröl extrem langsam durchströmt werden, um selbst mikrofeine Schmutzpartikel auszufiltern. Ein kurzzeitige Stilllegung des Nebenstromkreises ist dann unproblematisch. In weiteren Nebenstromkreisen können auch Separatoren, Desorber und andere Aggregate eingesetzt werden, um Partikel und Wasser abzuschneiden und den Reinheitsgrad des Schmieröls zu gewährleisten.
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Aus der
JP 2003/120794 ist ein Filtrationssystem bekannt, bei welchem ein Hauptstromkreis mit Hauptstromfilter und ein Nebenstromkreis mit Nebenstromfilter vorhanden sind, die über Schaltarmaturen derart gesteuert werden können, dass die Zufuhr von gefiltertem Schmiermittel zu einem Motor oder einem anderen Verbraucher über haupt- oder Nebenstromfilter erfolgen kann. Durch die Schaltarmaturen kann der Nebenstromzweig derart geschaltet werden, dass der Nebenstromfilter im Nebenstromkreis ein Rückspülfluid aus dem Hauptstromfilter aufbereiten kann, bevor das Rückspülfluid in das Reservoir zurückgeführt wird. Vor und hinter dem Hauptstromfilter und dem Nebenstromfilter sind relativ aufwändige und teure Schaltarmaturen erforderlich, um die Schmiermittelzufuhr wahlweise über den Hauptstromfilter oder den Nebenstromfilter zu gewährleisten.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Filtrationssystem zu schaffen, welches bei vergleichsweise einfachem Aufbau die Anforderungen an Filtrationssysteme für Schiffe, insbesondere an einen hohen Reinheitsgrad und Reinigungsgrad des Schmiermittels, erfüllt und die Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Zugleich soll ein Verfahren geschaffen werden, mit welchem ein solches Filtrationssystem vorteilhaft in der Anlaufphase eines Schiffsmotors, also in den ersten Betriebsstunden des Motors, eingesetzt werden kann
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung hinsichtlich des Filtrationssystem vorgeschlagen, dass der Aufnahmeraum des Hauptstromfilters wahlweise mit einem rückspülbaren Automatik-Filtereinsatz oder einem nicht rückspülbaren Einfach-Filtereinsatz bestückbar oder bestückt ist, dass das Filtergehäuse des Hauptstromfilters einen Rückspülauslass für Rückspülfluid einer Rückspüleinrichtung aufweist und dass der Einlass des Nebenstromfilters an den Rückspülauslass angeschlossen ist. Bei der erfindungsgemäßen Lösung kann auf Schaltarmaturen weitestgehend verzichtet werden, da im Prinzip nur der Filtereinsatz getauscht wird, und daher die Schmiermittelzufuhr zum Motor immer und ausschließlich über den Hauptstromfilter erfolgt, der allerdings durch den jeweils gewählten Filtereinsatz unterschiedliche Reinheitsgrade erzielen kann. Da bei Verwendung eines Automatik-Filtereinsatzes im Hauptstromfilter gemäß einem Detailaspekt der erfindungsgemäßen Lösung das Rückspülfluid dem Nebenstromfilter zugeführt wird, wird vermieden, dass die im Rückspülbetrieb von der Filterfläche des Automatik-Filtereinsatzes gelösten Verunreinigungen nochmals in den Schmiermittelkreislauf zurückgelangen können. Von besonderem Vorteil ist, dass insbesondere in der Anlaufphase, also den ersten Betriebsstunden, in welchen ein erhöhter Anfall insbesondere von Verunreinigungen mit Festkörpern im Schmiermittel auftritt, weil die einzelnen Komponenten des Schiffsmotors zuvor noch nicht in Betrieb waren, eine Filtrierung des Schmiermittel mit dem Einfach-Filtereinsatz vorgenommen werden kann, der meist eine bessere Filterfeinheit gewährleistet als der Automatik-Filtereinsatz. Zugleich ist der Einfach-Filtereinsatz im Regelfall erheblich kostengünstiger, weswegen ein Austausch des Einfach-Filtereinsatzes die Betriebskosten weniger belastet als ein vorzeitiger Austausch eines Automatik-Filtereinsatzes.
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Hinsichtlich des Verfahrens wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Aufnahmeraum des Hauptstromfilters während der ersten X Betriebsstunden des dem Filtrationssystem nachgeschalteten Aggregates mit einem nicht rückspülbaren Einfach-Filtereinsatz bestückt wird und der an einen Rückspülauslass am Filtergehäuse des Hauptstromfilters angeschlossene Nebenstromzweig geschlossen ist, und nach Ablauf der X Betriebsstunden der Hauptstromfilter mit einem rückspülbaren Automatik-Filtereinsatz bestückt wird und das Rückspülfluid über den Rückspülauslass dem im Nebenstromzweig angeordneten Nebenstromfilter zugeführt wird, der für die Filtration des Rückspülfluids mit einem nicht rückspülbaren Einfach-Filtereinsatz bestückt wird. Die Anlaufphase eines Motors kann beispielsweise näherungsweise X = 200 Betriebsstunden betragen. Es versteht sich, dass die Anzahl der Betriebsstunden je nach Motor, Motorhersteller, Anforderungen an den Reinheitsgrad und Verschmutzungsgrad variieren kann.
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Bei der insbesondere bevorzugten Ausgestaltung des Filtrationssystems weist der Automatik-Filtereinsatz wenigstens ein Überströmventil mit einer dem Überströmventil nachgeschalteten Filterstufe auf. Die nachgeschaltete Filterstufe gewährleistet, dass selbst dann, wenn die rückspülbare Filterfläche im Automatik-Filtereinsatz beispielsweise wegen zu starker Verschmutzung keinen ausreichenden Zustrom an gefiltertem Schmiermittel mehr zulässt, eine ausreichende Versorgung des Motors mit gefiltertem Schmiermittel gewährleistet bleibt, weil das ungefiltert das Überströmventil durchströmende Fluid (Schmiermittel) in der nachgeschalteten Filterstufe gefiltert wird, bevor es dem Schiffsmotor oder einem anderen zu schmierenden Aggregat zugeführt wird.
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Besonders vorteilhaft ist ferner, wenn das Überströmventil und die diesem nachgeschaltete Filterstufe in den Automatik-Filtereinsatz integriert sind, da dann keine Umrüstung des Hauptstromfilters erforderlich ist, sondern alle Komponenten mit Austausch des Einfach-Filtereinsatzes gegen einen Automatik-Filtereinsatz nachgerüstet werden.
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Um das Umrüsten besonders einfach zu gestalten, ist ferner vorteilhaft, wenn der Hauptstromfilter mit einem im Gehäuse des Hauptstromfilters verbauten Turbinenantrieb oder einem am Gehäuse angeflanschten Motorantrieb versehen ist, der mit einer in den auswechselbaren Automatik-Filtereinsatz integrierten Rückspüleinrichtung koppelbar ist oder bei montiertem Automatik-Filtereinsatz gekoppelt ist.
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Zwischen Rückspülauslass und Einlass des Nebenstromfilters kann ein vorzugsweise schaltbares Absperrorgan im Nebenstromkreis angeordnet sein. In der bevorzugten Ausgestaltung kommt allerdings kein Absperrorgan im Einsatz, sondern der Einfach-Filtereinsatz ist mit einem Verschlussorgan für den Rückspülauslass versehen. Alternativ kann natürlich auch der Rückspülauslass mit einem Verschluss verschlossen werden, solange im Hauptstromfilter ein Einfach-Filtereinsatz eingesetzt ist. Besonders bevorzugt ist, wenn der Einlass des Nebenstromfilters ausschließlich mit dem Rückspülauslass am Hauptstromfilter fluidisch verbunden ist.
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Das Filtergehäuse des Nebenstromfilters weist vorzugsweise keinen Rückspülauslass auf oder hat nur einen permanent verschlossenen Rückspülauslass. Der Aufnahmeraum des Nebenstromfilters ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass wahlweise in diesen Aufnahmeraum der in den Hauptstromfilter einsetzbare Automatik-Filtereinsatz oder der in den Hauptstromfilter einsetzbare Einfach-Filtereinsatz eingesetzt werden kann. Besonders vorteilhaft ist dann, wenn das Filtergehäuse für den Nebenstromfilter und den Hauptstromfilter den gleichen Grundaufbau haben, beispielsweise aus demselben Gusskörper gefertigt sind, wobei die für den Automatik-Betrieb (Rückspülbetrieb) erforderlichen Nachbearbeitung des Gusskörpers nur am Filtergehäuse des Hauptstromfilters erfolgen.
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Die dem Überströmventil oder den Überströmventilen nachgeschaltete Filterstufe kann vorzugsweise als Schutzsieb, insbesondere als zylindrisches Schutzsieb ausgeführt sein und zwischen Einlass und Auslass des Hauptstromfilters angeordnet sein. Der Automatik-Filtereinsatz kann gemäß einer insbesondere vorteilhaften Ausgestaltung mit Filterkerzen bestückt sein, die vorzugsweise zwischen Siebplatten angeordnet sind, denen jeweils ein Rückspülorgan zugeordnet ist, das mit einer zentralen, den Automatik-Filtereinsatz durchgreifend Hohlwelle gekoppelt ist, deren Hohlraum im Montagezustand des Automatik-Filtereinsatzes im Hauptstromfilter in den Rückspülauslass für Rückspülfluid mündet. Die einzelnen Filterkerzen können einseitig oder beidseitig rückgespült werden. Die Filterkerzen können in einem oder mehreren Teilkreisen um die Hohlwelle angeordnet sein, wie dies an sich für Automatik-Filtereinsätze bekannt ist. Der Automatik-Filtereinsatz kann jedoch auch einen anderen Aufbau mit beispielsweise rückspülbaren Siebeinsätzen oder Siebscheiben oder dergleichen haben. Auch der Einfach-Filtereinsatz kann je nach Anwendungszweck unterschiedlich ausgebildet sein. Es kann sich insbesondere um einen Patronenfilter, um einen zylindrischen Filter mit glattem oder plissiertem Filtermittel, um einen Filtereinsatz mit einer Vielzahl von Filterkerzen handeln, deren Filtermaterial glatt ist oder beispielsweise plissiert ist, um die Filterfläche nochmals zu erhöhen, oder um einen Filtereinsatz mit scheibenförmig aufgebauten Filterflächen. Die Filterfeinheit des Filtermaterials des Automatik-Filtereinsatzes liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 5 µm bis 25 µm und die Filterfeinheit des Filtermaterials des Einfach-Filtereinsatz liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 1 µm bis 20 µm; die Filterfeinheit kann aber auch andere Werte erhalten.
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Wie an sich bekannt kann dem Hauptstromfilter wenigstens ein Vorfilter vorgeschaltet sein und/oder es ist wenigstens eine Pumpe im Schmiermittelkreislauf vorgesehen.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines schematisch in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels. Das Ausführungsbeispiel zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung, ohne den Schutzbereich hierauf zu beschränken. In der Zeichnung zeigen:
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1 Schematisch stark vereinfacht in einem Hydraulikschaltplan das erfindungsgemäße Filtrationssystem im Normalbetrieb;
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2 schematisch stark vereinfacht in einem Hydraulikschaltplan das Filtrationssystem in der Anlaufphase eines Motors;
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3 schematisch die Umrüstung der Filtereinsätze zwischen Hauptstromfilter und Nebenstromfilter bei einer bevorzugten Ausgestaltung;
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4 in einer Schnittansicht eine vorteilhafte erfindungsgemäße Ausgestaltung von Hauptstromfilter und Nebenstromfilter und deren Bestückung mit Filtereinsätzen im Normalbetrieb;
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5 die Bestückung desselben Hauptstromfilters und Nebenstromfilters in der Anlaufphase; und
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6A–6C schematisch verschiedene Ausführungsvarianten für den Einfach-Filtereinsatz.
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In dem Hydraulikschaltbild gemäß 1 ist schematisch stark vereinfacht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Filtrationssystem 10 dargestellt. Mit Bezugszeichen 1 ist ein Vorratsbehälter für Schmieröl wie beispielsweise ein Schmieröltank bezeichnet, welchem in einem geschlossenen Schmierölkreislauf im Betrieb eines insgesamt mit Bezugszeichen 2 bezeichneten Schiffsmotors permanent Schmieröl über die Entnahmeleitung 3 entnommen wird. Im Regelfall ist in der Entnahmeleitung 3 eine geeignete Pumpe angeordnet, die jedoch zur Vereinfachung ebenso wie eine ggf. vorgesehene Absperrarmatur in der Entnahmeleitung 3 nicht dargestellt ist. Das über die Entnahmeleitung 3 aus dem Vorratsbehälter 1 entnommene Schmiermittel wird im gezeigten Ausführungsbeispiel zuerst einem Vorfilter 4 zugeführt, bei dem es sich beispielsweise um einen Patronenfilter oder Siebfilter mit einer Filterfeinheit von z.B. etwa 34 µm handeln kann. Es könnten auch mehrere Vorfilter vorgesehen sein oder der Vorfilter könnte auch entfallen. Anschließend wird das hier entsprechend im Vorfilter 4 vorgefilterte Fluid (Schmiermittel) über die Zwischenleitung 5 einem Einlass 21 an einem insgesamt mit Bezugszeichen 11 bezeichneten Hauptstromfilter zugeführt, wobei der Hauptstromfilter 11, wie noch erläutert werden wird, mit einem Filtergehäuse versehen ist, in welches ein Automatik-Filtereinsatz 20 mit rückspülbarer Filterfläche 25 eingesetzt ist. Die rückspülbare Filterfläche ist in 1 mit Bezugszeichen 25 bezeichnet und hat beispielsweise eine Filterfeinheit von 10 µm. Das mittels der rückspülbaren Filterfläche 25 gefilterte Schmiermittel tritt dann über einen Auslass 22 aus dem Filtergehäuse des Hauptstromfilters 11 aus und wird über die Zuführleitung 6 als gefiltertes Schmiermittel dem Schiffsmotor 2 zugeführt und anschließend über die Rückführleitung 7 in den Vorratsbehälter 1 zurückgeführt.
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Der Automatik-Filtereinsatz 20 des Hauptstromfilters 11 ist für die Rückspülung der Filterfläche 25 mit einer in 1 nicht gezeigten Rückspüleinrichtung versehen, deren Aufbau und Funktionsweise unter Bezugnahme auf die 4 und 5 noch erläutert werden wird. Das bei der Rückspülung, bei der die Filterfläche 25 im Gegenstrom zur eigentlichen Filtrierrichtung durchströmt wird, mit den zuvor ausgefilterten Rückständen verunreinigte Rückspülfluid wird über einen Rückspülauslass 23 aus dem Gehäuse des Hauptstromfilters 11 herausgeführt und über einen Leitungszweig 8, welchem im gezeigten Ausführungsbeispiel als zusätzliche Sicherheit ein Absperrorgan 9, wie beispielsweise ein Absperrventil, zugeordnet ist, dem Einlass 61 eines Nebenstromfilters 12 zugeführt. In das Filtergehäuse des Nebenstromfilters 12 ist, wie unter Bezugnahme auf die 3 bis 5 noch erläutert werden wird, ein Einfach-Filtereinsatz eingesetzt, der in 1 insgesamt mit Bezugszeichen 60 bezeichnet ist. Bei diesem Einfach-Filtereinsatz, der nicht rückspülbar ist, kann es sich beispielsweise um einen Patronenfilter mit einer Filterfläche 63 handeln, deren Filterfeinheit erheblich feiner ist als die Filterfläche des Automatik-Filtereinsatzes 20. Mit dem Nebenstromfilter 12 wird, wenn im Hauptstromfilter 11 ein Automatik-Filtereinsatz 20 eingesetzt und entsprechend eine regelmäßige Rückspülung und automatische Reinigung der Filterfläche 25 erfolgt, das bei der Rückspülung anfallende Rückspülfluid gefiltert, bevor es aus dem Auslass 62 am Filtergehäuses des Nebenstromfilters 12 austritt und über die Leitung 13 in den Vorratsbehälter 1 einströmt.
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Der Hauptstromfilter 11 bzw. der Automatik-Filtereinsatz 20 ist ferner mit einem Überströmventil 35 versehen, wobei diesem Überströmventil 35 eine zweite Filterstufe nachgeschaltet ist, die in 1 mit Bezugszeichen 36 angedeutet ist, die jedenfalls diejenige Filterfeinheit gewährleisten sollte, die vom Motorenhersteller für den Betrieb des Motors minimal gefordert wird. Sollte das Überströmventil 35 wegen Überlastung oder Fehlfunktion der Filterfläche 25 im Hauptstromfilter 11 öffnen, würde mithin weiterhin eine Schmiermittelversorgung des Schiffsmotors 2 mit gefiltertem Fluid, welches zuerst das Überstromventil als Bypass für die eigentliche Filterfläche 25 im Automatik-Filtereinsatz 20 nutzt und dann mit der Filterfläche 36 der zweiten Filterstufe gefiltert wird, über die Zuleitung 6 aufrechterhalten bleiben, ohne dass ein Nebenstromkreis hierfür vorgesehen werden muss. Der Hauptstromfilter 11 nebst Zuleitungen 5 und 6 sorgt mithin immer für die Schmiermittelversorgung des Schiffsmotors 2 bei dem erfindungsgemäßen Filtrationssystem 10. Der Nebenstromkreis wird von den Leitungen 8, 13 und dem Nebenstromfilter 12 gebildet, über den allerdings im gezeigten Ausführungsbeispiel keine Versorgung des Schiffsmotors 2 erfolgt.
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Die 2 zeigt die Verwendung desselben Filtrationssystems 10' während der Anlaufphase eines Schiffsmotors 2, beispielsweise während der ersten 300 Betriebsstunden dieses Motors. Soweit die einzelnen Komponenten des Filtrationssystems 10' den identischen Aufbau haben wie im Normalbetrieb gemäß 1, werden in 2 dieselben Bezugszeichen verwendet. Das Ansaugen des Schmieröls aus dem Vorratsbehälter 1 erfolgt wiederum vorzugsweise mittels einer nicht gezeigten Pumpe über die Entnahmeleitung 3 und eine Vorfilterung erfolgt in einem Vorfilter 4, von welchem aus dem Schmiermittel über die Zwischenleitung 5 dem Einlass 21 des Hauptstromfilters 11 zugeführt wird. In das Filtergehäuse des Hauptstromfilters 11 ist allerdings kein rückspülbarer Automatik-Filtereinsatz eingesetzt, sondern stattdessen ein nicht rückspülbarer Einfach-Filtereinsatz, im gezeigten Ausführungsbeispiel derjenige Filtereinsatz 60, der im Normalbetrieb, wie mit Bezug auf 1 erläutert, in den Nebenstromfilter 12 für die Aufbereitung des Rückspülfluids eingesetzt wird. Die Filtrierung des Schmieröls zwischen Einlass 21 und Auslass 22 des Hauptstromfilters 11 erfolgt in der Anlaufphase über die Filterfläche 63 des Einfach-Filtereinsatzes 60, bevor das entsprechend gefilterte Schmieröl über die Zuführleitung 6 dem Schiffsmotor 2 zugeführt und anschließend über die Rückführleitung 7 in den Vorratsbehälter 1 zurückgeführt. Der gesamte Nebenstromzweig, bestehend aus Leitung 8, Nebenstromfilter 12 und Leitung 13 ist abgesperrt, solange in den Hauptstromfilter 11 ein Einfach-Filtereinsatz 60 eingesetzt ist. Die Absperrung kann über das Absperrventil 9 erfolgen, erfolgt jedoch vorzugsweise unmittelbar im Filtergehäuse des Hauptstromfilters 11, insbesondere über ein geeignetes Absperrorgan unmittelbar am Filtereinsatz 60, wie noch erläutert werden wird. Da der Nebenstromfilter 12 während dieser Phase funktionslos ist und auch nicht von einen Fluidstrom beaufschlagt ist, kann er in der Anlaufphase zur Zwischenlagerung des Automatik-Filtereinsatzes dienen, der dann später in das Gehäuse des Hauptstromfilters 11 eingesetzt wird. Die Anordnung ließe sich allerdings alternativ auch derart treffen, dass während der Anlaufphase der Nebenstromfilter 12 mit einem Einfach-Filtereinsatz bestückt wird und mittels eines Umschaltarmatur der Einlass des Nebenstromfilters an den Vorratsbehälter angeschlossen wird, um den Nebenstromfilter 11 in der Anlaufphase zur Aufbereitung des Schmieröls im Vorratsbehälter 1 zu verwenden. Einer der in der Anlaufphase verwendeten Einfach-Filtereinsätze könnte dann nach Beendigung der Anlaufphase entsorgt werden.
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Die 3 verdeutlicht noch einmal in einer schematischen Darstellung die unterschiedliche Verwendung des Hauptstromfilters 11 und des Nebenstromfilters 12 bei einem Filtrationssystem 10' in der Anlaufphase, wie in der oberen Hälfte von 3 dargestellt, und im Normalbetrieb, wie in der unteren Hälfe mit dem Filtrationssystem 10 angedeutet. In der Anlaufphase ist im Filtrationssystem 10' in das Filtergehäuse 24 des Hauptstromfilters 11 ein Einfach-Filtereinsatz 60 eingesetzt, während das Filtergehäuse 64 des Nebenstromfilters 12 ausschließlich als Zwischenlagerposition für einen Automatik-Filtereinsatz 20 dient. Nach Beendigung der Anlaufphase brauchen nur die beiden Filtereinsätze 20, 60 getauscht zu werden und der Automatik-Filtereinsatz 20 wird in das Filtergehäuse 24 des Hauptstromfilters 11 eingebaut und der Filtereinsatz 60 wird in das Filtergehäuse 64 des Nebenstromfilters eingesetzt. In der Anlaufphase gemäß Filtrationssystem 10' wird Schmieröl dem Einlass 21 zugeführt und tritt aus dem Auslass 22 gefiltert aus. Es erfolgt kein Fluidstrom über den Leitungszweig 8 zum Nebenstromfilter 12. Im Normalbetrieb gemäß Filtrationssystem 10 erfolgt weiterhin eine Filtrierung des Schmieröls im Hauptstromfilter 11, allerdings mittels beispielsweise rückspülbarer Filterkerzen im Automatik-Filtereinsatz 20. Nur in dieser Betriebsphase ist der Leitungszweig 8 geöffnet und eine Aufbereitung des Rückspülfluids erfolgt mittels eines Einfach-Filtereinsatzes 60 innerhalb des Nebenstromfilters 11, wie mit dem Pfeil am Auslass 62 des Filtergehäuses 64 des Nebenstromfilters 12 angedeutet.
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Ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel für den Aufbau von Nebenstromfilter 11 und Hauptstromfilter 12 sowie den hiermit verwendeten Filtereinsätzen 20 und 60 ist in den 4 und 5 dargestellt, wobei 4 die Bestückung der Filtergehäuse 24, 64 im Filtrationssystem 10 gemäß Normalbetrieb und 5 die Bestückung derselben Filtergehäuse 24, 64 in der Anlaufphase gemäß Filtrationssystems 10' zeigt. Aus den 4 und 5 ist gut ersichtlich, dass der Hauptstromfilter 11 und der Nebenstromfilter 12 jeweils ein zueinander gleich aufgebautes Filtergehäuse 24 beim Hauptstromfilter 11 und Filtergehäuse 64 beim Nebenstromfilter 12 aufweisen; beide Gehäuse 24, 64 haben jeweils im Innern einen Aufnahmeraum 26 bzw. 66, in welchen wahlweise ein Automatik-Filtereinsatz 60 oder ein Einfach-Filtereinsatz 20 eingesetzt ist. Die Filtergehäuse 24, 64 weisen in einem Sockelbereich einen von einem Anschlussstutzen gebildeten Einlass 21 bzw. 61 und auf Höhe des Aufnahmebereichs 26, 66 einen radialen Filterauslass 22 bzw. 62 auf. Ausschließlich der Sockel 27 des Filtergehäuses 24 des Hauptstromfilters 11 ist mit einem zentrisch auf der Filtermittelachse M angeordneten Rückspülauslass 23 für Rückspülfluid versehen, während der Sockelbereich 67 des Filtergehäuses 64 des Nebenstromfilters 12 eine entsprechende Bohrung nicht hat. Im Sockel 27, strömungstechnisch hinter dem Einlass 21 ist ferner ausschließlich im Hauptstromfilter 11 eine Turbine 28 eines insgesamt mit Bezugszeichen 29 bezeichneten Turbinenantriebs eingebaut, deren Abtriebszahnrad 30 sich bei einer Fluidströmung immer dreht, wobei allerdings im Filtrationssystem 10' gemäß 5, bei welchem in den Hauptstromfilter 11 ein Einfach-Filtereinsatz 60 eingesetzt ist, kein Elementen des Einfach-Filtereinsatzes 60 in Zahneingriff mit dem Abtriebszahnrad 30 steht. Der Automatik-Filtereinsatz 20 hingegen hat ein Antriebszahnrad 31 für eine insgesamt mit 50 bezeichnete Rückspüleinrichtung 50, die fest mit dem Automatik-Filtereinsatz 20 verbaut ist. Wenn der Automatik-Filtereinsatz 20 in das Gehäuse 24 eingesetzt ist, wie in 4 gezeigt, kämmen Abtriebszahnrad 30 des Turbinenantriebs 29 und Antriebszahnrad 31 der Rückspüleinrichtung 50 miteinander, um diese kontinuierlich zu drehen.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel in den 4 und 5 ist der Einfach-Filtereinsatz 60 als Patronenfilter mit einer zylindrischen Filterwand 63 ausgeführt, die zwischen zwei Ringscheiben 68, 69 gehalten wird, die mittels Schrauben 70 miteinander verspannt sind. Das zu filternde Fluid strömt über die untere Ringscheibe 68 in das Innere des Einfach-Filtereinsatzes 60 ein und muss über die Filterwand 63, die das Filtermittel 63 des Einfach-Filtereinsatzes bildet, hindurchtreten, um über den Auslass 62 abströmen zu können. Die untere Ringscheibe 68 ist zentral mit einem über die Unterseite dieser Ringscheibe 68 vorspringenden Stopfen 71 versehen, der im Normalbetrieb gemäß Filtrationssystem 10, also wenn der Einfach-Filtereinsatz 60 in das Gehäuse des Nebenstromfilters 12 eingesetzt ist, keine Funktion hat, jedoch in der Anlaufphase gemäß Filtrationssystem 10', wenn der Einfach-Filtereinsatz 60 in das Gehäuse 24 des Hauptstromfilters 11 eingesetzt ist, dazu dient, einen den Turbinenantrieb 29 zentral durchgreifenden Kanal 51, der in den Rückspülauslass 23 mündet, abdichtend abzusperren.
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Ein Umrüsten des Hauptstromfilters 11 durch Entnahme des Einfach-Filtereinsatzes 60 und Einsetzen eines Automatik-Filtereinsatzes 20 erfolgt über den demontierbaren Deckel 31 am Filtergehäuse 24 des Hauptstromfilters 11. Einen im Prinzip gleich aufgebauten Deckel 71 weist auch das Filtergehäuse 64 des Nebenstromfilters 12 auf. Wird nun, wie in 4, linke Hälfte, gezeigt, in das Filtergehäuse 24 des Hauptstromfilters 11 der Automatik-Filtereinsatz 20 eingesetzt, kommt die mit dem Filtereinsatz 20 verbaute Rückspüleinrichtung 50 zur Wirkung. Diese Rückspüleinrichtung 50 weist eine Hohlwelle 52 auf, welche den Automatik-Filtereinsatz 20 zentral durchgreift und drehfest mit dem Antriebszahnrad 31 verbunden ist. Im Automatik-Filtereinsatz 20 sind, hier auf zwei Teilkreisen, eine Vielzahl von Filterkerzen 53 angeordnet, die im Filtrierbetrieb von innen nach außen durchströmt werden und ausschließlich im Rückspülbetrieb von außen nach innen durchströmt werden. Das zu filternde Schmiermittel kann im Filtrierbetrieb über beide Ende in den Innenraum der Filterkerzen 53 eintreten. Die 4 zeigt aufgrund des gewählten Schnitts ausschließlich Filterkerzen, die sich im Rückspülbetrieb befinden. Die Filterkerzen 53 sind zwischen zwei Siebplatten 54, 55 eingespannt und zu filterndes Schmieröl kann, vom Einlass 21 des Filtergehäuses 24 des Hauptstromfilters 11 kommend, entweder unten in eines der Enden der Filterkerzen 53 eintreten oder aber über einen zentralen, mittels eines Rohrabschnitts 77 abgekapselten Durchtritts durch den Filtereinsatz 20 hindurchtreten und dann vom Deckel her in die oberen Enden der im Filtrierbetrieb befindlichen Filterkerzen 53 eintreten. Um sämtliche Filterkerzen 53 herum ist zwischen den Siebplatten 54, 55 noch ein Schutzsieb 56 angeordnet, durch welches auch das zuvor mit den Filterkerzen 53 gereinigte Schmiermittel (Filtrat) hindurchtreten muss, bevor es über den Auslass 22 aus dem Hauptstromfilter 11 austritt und dem Verbraucher, im gezeigten Ausführungsbeispiel dem Schiffsmotor (2, 1) zugeführt wird.
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Am Rohrabschnitt 75 sind hier mehrere fehlerbelastete Überströmventile 57 angeordnet, die öffnen und einen Bypass bezogen auf die Filterkerzen 53 bilden, sofern der Differenzdruck zwischen Einlass 21 und Auslass 22 im Hauptstromfilter 11 einen über die Feder des Überströmventils voreingestellten Wert übersteigt. Dies kann parallel mittels eines nicht gezeigten Differenzdruckanzeigers angezeigt und als Störalarm gemeldet werden. Da allerdings das Schutzsieb 56 strömungstechnisch den Überstromventilen 57 nachgeschaltet ist, würde selbst in einem solchen Fall ausschließlich gefiltertes Schmiermittel, nämlich mit dem Schutzsieb 56 gefiltertes Schmiermittel, dem nachgeschalteten Aggregat zugeführt werden.
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Die Rückspüleinrichtung 50 arbeitet kontinuierlich und reinigt die Filterkerzen 53 wechselseitig; hierzu ist sowohl der oberen Siebplatte 54 als auch der unteren Siebplatte 55 jeweils ein Rückspülorgan 58 zugeordnet. Zur Verbesserung der Rückspülwirkung dreht mit der Hohlwelle 52 ferner noch ein Zuhalteorgan 59 mit, das jeweils um 180 Grad winkelversetzt versetzt zum Rückspülorgan die Siebplatte überstreicht. Sowohl die Rückspülorgane 58 und als auch die Zuhalteorgane 59 sind drehfest mit der Hohlwelle 52 verbunden und jeweils derart angeordnet, dass ein Zuhalteorgan 59 das eine Ende einer im Rückspülbetrieb befindlichen Filterkerze 53 verschließt, wenn das Rückspülorgan 58 das gegenüberliegende Filterkerzenende an den Hohlraum in der Hohlwelle 52 und damit an den Rückspülauslass 23 fluidisch anschließt. Die Rückspülung erfolgt durch Ausnutzung des Druckgefälles zwischen dem Druck des Schmieröls im Hauptstromfilter und dem Druck im Nebenstromkreis, der am Rückspülauslass 23 angeschlossen ist. Beim Einsetzen des Automatik-Filtereinsatzes 60 in das Gehäuse 24 des Hauptstromfilters 11 erfolgt automatisch eine Kopplung der Zahnräder 30, 31, und auch der Hohlraum der Hohlwelle 52 wird mit dem zentralen Kanal 51 innerhalb des Turbinenantriebs verbunden und hierdurch an den Rückspülauslass 23 angeschlossen.
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Entsprechend einem Teilaspekt der Einfindung strömt das Rückspülfluid vom Rückspülauslass 23 nicht ungefiltert in den Vorratsbehälter, sondern es strömt im Normalbetrieb gemäß Filtrationssystem 10 zuerst in den Einlass 61 des Nebenstromfilters 12 ein, bevor es dann dort mit dem Filtereinsatz 60 gereinigt und entsprechend gefiltert dem Vorratsbehälter (1, 1) zugeführt wird.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß den 4 und 5 ist der Filtereinsatz 60 mit einer zylindrischen Filterwand versehen. 6A zeigt in einem schematischen stark vereinfachten Horizontalschnitt einen Einfach-Filtereinsatz 160, bei welchem die Filterwand 163 zwar zylindrisch ausgebildet ist, jedoch aus einem plissierten, gefalteten Filterpapier oder dergleichen besteht. Der Einfach-Filtereinsatz könnte jedoch auch mit Filterkerzen gebildet sein, wie beispielhaft für den Einfach-Filtereinsatz 260 in 6B und den Einfach-Filtereinsatz 360 in 6C gezeigt. Im Ausführungsbeispiel 6B weist der Einfach-Filtereinsatz 260 eine Vielzahl von Filterkerzen 270 auf, die zwischen einer unteren und oberen Siebplatte 268 eingespannt sind und durch deren das Filtermittel bildende Umfangswand das Fluid zur Filtration hindurchtritt. Im Ausführungsbeispiel des Einfach-Filtereinsatzes 260 haben die einzelnen Kerzen 270 eine glatte Filterwand. Im Ausführungsbeispiel des Filtereinsatzes 360 sind wie beim Ausführungsbeispiel gemäß 6B eine Vielzahl von Filterkerzen 370 zwischen zwei Siebplatten 268 angeordnet, jede einzelne Filterkerze 370 hat jedoch eine Filterwand aus sterngefaltetem, plissiertem Papier oder dergleichen.
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Vorrangig in der Anlaufphase eines neuen Schiffsmotors wird das Filtrationssystem gemäß der in 5 dargestellten Weise betrieben. In dieser Anlaufphase wird der Aufnahmeraum 66 des Hauptstromfilters 11 mit dem nicht rückspülbaren Einfach-Filtereinsatz 60 bestückt, der mit dem Stopfen 71 das offene Ende des Kanals 51 am Turbinenantrieb 29 abdichtet. Der an den Rückspülauslass 23 am Filtergehäuse 24 des Hauptstromfilters angeschlossener Nebenstromzweig ist hierdurch geschlossen. Es erfolgt keine Fluidströmung im Nebenstromfilter. Nach Ablauf von beispielsweise mindestens 300 Betriebsstunden wird dann erstmals der Hauptstromfilter 12 mit dem rückspülbaren Automatik-Filtereinsatz 20 bestückt und das Rückspülfluid permanent über den Rückspülauslass 23 dem im Nebenstromzweig angeordneten Nebenstromfilter 12, der nun mit einem Einfach-Filtereinsatz 60 bestückt ist, zugeführt. Hierbei kann es sich anfänglich sogar um denjenigen Einfach-Filtereinsatz 60 handeln, der in der Anlaufphase im Hauptstromfilter 11 zum Einsatz gekommen ist.
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Für den Fachmann ergeben sich aus der vorhergehenden Beschreibung zahlreiche Modifikationen, die in den Schutzbereich der anhängenden Ansprüche fallen sollen. Die Verwendung eines Hauptstromfilters und eines Nebenstromfilters mit zueinander im Wesentlichen baugleichen Filtergehäusen, die eine Zwischenlagerung eines Automatik-Filtereinsatzes im Filtergehäuse des Nebenstromfilters ermöglichen, bildet nur eine bevorzugte Ausgestaltung. Die Filtergehäuse könnten auch unterschiedlich aufgebaut sein und der Automatik-Filtereinsatz müsste dann getrennt aufbewahrt werden. Der Nebenstromfilter kann, insbesondere in der Anlaufphase, auch zur zusätzlichen Reinigung des Schmiermittels im Vorratsbehälter genutzt werden, wozu nur eine relativ einfache Schaltarmatur in der Zuleitung des Nebenstromfilters vorgesehen werden müsste. Das Konstruktionsprinzip des Automatik-Filtereinsatzes kann auch anders sein. Das Filtrationssystem kann insbesondere auch zur Filtrierung von Kraftstoff oder Schmiermittel in Einspritzsystem beispielsweise von Kraftwerksmotoren eingesetzt werden. Die Einfach-Filtereinsätze, oder deren Filterelemente, sofern austauschbar vorhanden, können beispielsweise bei Erreichen eines vorgegebenen End-Differenzdrucks gegen neue Einfach-Filtereinsätze oder Elemente ausgetauscht werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 01/89658 A1 [0003]
- EP 0656223 A1 [0003]
- JP 2003/120794 [0005]
