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Filterkerze Die Erfindung bezieht sich auf eine Filterkerze. deren
Stützkörper mit zahlreichen Durchlaßöffnungen versehen ist, die außen von einem
Filtergewebe abgedeckt sind, mit einer Absperrmöglichkeit zum Rückspülen für den
zentralen Kanal im zylindrischen Kopf.
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Bekannt sind Filterapparate, die aus einer Anzahl von in einem sie
umgebenden Kessel angeordneten keramischen Filterkerzen bestehen. Hier tritt das
zu filtrierende Wasser durch eine Ventilanordnung in das Innere der Filterkerzen
ein, durchdringt diese, wobei es gefiltert wird, und sammelt sich im Kessel, von
dem aus es abgeführt wird. In gleichmäßigen Zeitabständen wird, je nach dem Grad
der Verschmutzung der Filterkerzen, mit Druckfiltrat rückgespült, wobei die vorgesehene
Ventilanordnung, außerhalb der Filterkerzen liegend, den Zutritt des zu filtrierenden
Wassers abschließt und die andere Seite des Filterkerzeninneren öffnet, so daß das
zur Rückspülung verwendete und die Filterrückstände mitführende Druckfiltrat nach
der anderen Seite abfließen kann. Üblicherweise wird diese Rückspülung mit Druckfiltrat
ungefähr alle 5 bis 15 Minuten mit einer Zeitdauer von 3 bis 5 Sekunden und unter
Umständen mehr Sekunden vorgenommen.
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Bekannt sind auch Filterkerzen mit einem Filtergewebe, an dem sich
außen die abgefilterten Partikeln ansammeln und zu einem Filterkuchen anwachsen.
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Auch hier muß in gewissen Zeitabständen der Filterkuchen losgelöst
werden, um das Filter wieder brauchbar zu machen. Um das Ablösen des Filterkuchens
zu erleichtern, wurde schon vorgeschlagen, das Filtergewebe beweglich anzuordnen
in der Weise, daß beim Rückspülen ein Zurückschlagen des zuvor an einer Seite eingebeutelten
Filtergewebes erfolgte und dadurch der Kuchen abgesprengt wurde. Das Loslösen des
Filterkuchens erfordert dabei eine vergleichsweise lange Zeit, und eine restlose
Entfernung des Filtrats vom Gewebe ist nicht gewährleistet. Die Umschaltventile
sind ebenfalls außerhalb der Filterkerze angeordnet.
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Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, die Nachteile bisheriger
Filterkerzen mit einem Filtergewebe dadurch zu beseitigen, daß die Filtration und
das Rückspülen mit gleicher Pumpenleistung erfolgen soll. wobei beim Rückspülen
jedoch ein größerer Druck bzw. eine größere Strömungsgeschwindigkeit vorhanden sein
soll, um damit eine bessere Absprengung des Filterkuchens vom Filtergewebe zu erreichen.
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Zur Lösung dieser Aufgaben ist erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß
der Stützkörper zwei im wesentlichen koaxial verlaufende Kanäle aufweist, die über
Öffnungen
vom Filtergewebe her beaufschlagbar sind, und das Rückspülmedium ausschließlich
über den koaxialen Kanal durch die Öffnungen gegen das Filtergewebe fließen kann.
Durch diesen Vorschlag wird erreicht, daß die Filtration über zwei Kanäle erfolgt,
das Rückspülen jedoch über nur einen Kanal, so daß beim Rückspülen ein höherer Druck
bzw. eine höhere Strömungsgeschwindigkeit vorhanden ist, die den Filterkuchen besser
als mit den bisher bekannten Mitteln absprengt.
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Wenn auch zur Erläuterung der Erfindung von zwei in der Filterkerze
vorhandenen Kanälen gesprochen ist, so ist darunter auch zu verstehen, daß jeder
Kanal aus einer Gruppe von einzelnen Kanälen bestehen kann oder ein Kanal aus einer
Gruppe von vielen Einzelkanälen, während der andere Kanal als Einfachkanal einen
entsprechend großen Querschnitt hat.
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Nachfolgend wird zur Erläuterung der Erfindung ein Kanal als Filtratkanal
bezeichnet und der andere als Rückspülkanal, obwohl auch der Rückspülkanal als Filtratkanal
verwendet wird.
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Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal wird vorgeschlagen,
daß beide Kanäle im Bereich des Kopfendes der Filterkerze in eine gemeinsame Kammer
münden und die Absperrung des mittleren Kanals beim Riickspülen durch ein Rückschlagventil
erfolgt, das durch den Druck des Rückspülmediums in Schließstellung verharrt.
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Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal wird vorgeschl,agen,
daß der Gesamtquerschnitt des Rückspülkanals und auch der zugeordneten Öffnungen
geringer ist als der Gesamtquerschnitt des absperrbaren Filtratkanals und der zugeordneten
Öffnungen.
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Dadurch wird der erzielbare Druck der Strömung zum Rückspülen und
Absprengen des Filterkuchens vom Filtergewebe weiterhin erhöht. Durch den weitergehenden
Vorschlag, daß der Gesamtquerschnitt aller Öffnungen zum Rückspülen in der Wandung
des Zylinders kleiner ist als der Querschnitt des Rückspülkanals, wird eine weitere
Druckerhöhung erreicht.
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Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform besteht bei einer
im wesentlichen zylindrischen Filterkerze der Rückspülkanal aus mehreren, nebeneinander
auf einer Kreislinie angeordneten Einzelkanälen, wobei die Einzelkanäle in verschiedenen
Höhenlagen mit nach außen gerichteten Öffnungen versehen sind und durch die Zwischenwände
in verschiedenen Höhen für den Filterkanal angeordnet sind.
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Die erfindungsgemäße Lösung ist besonders vorteilhaft mit einer profilierten
Außenmantelfläche, die in Höhe der Öffnungen für den Rückspülkanal mit flachen Ausnehmungen
versehen ist und diese Öffnungen in der Mitte dieser Ausnehmungen angeordnet sind,
während die Öffnungen für den Filtratkanal den vorgenannten Öffnungen des Rückspülkanals
zur Höhenlage versetzt angeordnet in der Kuppe von ringsumlaufenden Erhöhungen vorhanden
sind, wobei diese Erhöhungen mit stark abgerundeten Übergängen die Auflageflächen
des Filtergewebes geben. Durch diesen Vorschlag wird erreicht, daß über den Rückspülkanal
in Verbindung mit den Öffnungen geringen Querschnitts ein Rückbiegen des Filtergewebes
nach außen erfolgt und dadurch der am Filtergewebe haftende Filterkuchen abgesprengt
wird. Die in verschiedenen Höhenlagen ringsumlaufenden Erhöhungen mit stark abgerundeten
Übergängen als Auflageflächen des Filters sichern dem Filtertuch eine gewisse Abstandhaltung
von einem überwiegenden Teil der Mantelfläche, und für die Wirkung sowohl bei der
Filtration als auch beim Rückspülen ist es wesentlich, daß in der Außenmantelfläche
Vertiefungen und Erhebungen gleichmäßig abwechseln, wobei die Öffnungen für den
Rückspülkanal an der tiefsten Stelle der Vertiefungen und die Öffnungen für den
Filterkanal an den höchsten Stellen der Erhebungen angeordnet sind. Weiterhin wechseln
Vertiefungen und Erhebungen, in axialer Richtung der Kerze gesehen, einander ab
und sind zueinander seitlich versetzt, so daß die Öffnungen des Filterkanals und
auch die Öffnungen des Rückspülkanals nicht nur in unterschiedlichen radialen Ebenen,
sondern auch auf Axiallinien angeordnet sind, die einander versetzt sind, und zwar
zu beiden Seiten mit gleichem Abstand.
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Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal wird vorgeschlagen,
daß die Filterkerze aus einem Mittelstück besteht, an das ein Kopf angeschraubt
ist und in der Wandung des Kopfes angeordnete Kanäle die Fortsetzungen der Rückspülkanäle
des Mittelstückes sind, und der Kopf weiterhin den Ventilsitz für das Rückschlagventil
aufweist.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, daß der Kopf mit einer Kappe versehen
ist, die einen den Hub des Rückschlagventils begrenzenden Anschlag aufweist.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine erfindungsgemäße Filterkerze in Seitenansicht
und überwiegend im Schnitt durch die Mitte der Kerze und F i g. 2 einen Schnitt
durch die Kerze nach F i g. 1 entsprechend der Linie II-II.
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Die Kerze aus einem Kunststoff, wobei sie aber auch aus keramischem
Werkstoff bestehen kann, hat einen Rückspülkanal 10 und einen Filtratkanal 11, wobei
der Filtratkanal 11 in der Mitte der Kerze einstöckig angeordnet eine große Querschnittsfläche
hat, während der Rückspülkanal 10 sich, wie aus F i g. 2 hervorgeht, aus mehreren
Einzelkanälen 10 a, 10 b,
10c zusammensetzt, die auf einer Kreislinie in der Zylinderwandung
angeordnet sind, so daß zwischen den Kanälen durchgehende Stege 13 verbleiben.
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Die Filterkerze ist umgeben von einem in gestrichelter Linie dargestellten
Filtergewebe 14. Bei der Filtration wandert die zu filtrierende Lösung (Trübe) in
angegebener Pfeilrichtung 15 von außen nach innen und gelangt durch das Filtergewebe
als Filtrat durch die Öffnungen 16 in die zugeordneten Kanäle 10 und durch die Öffnungen
17, wie insbesondere aus F i g. 2 hervorgeht, wo die Öffnungen 17 in gestrichelter
Linie dargestellt sind, in den Filtratkanal 11. Wenn auch zur besseren Veranschaulichung
der Erfindung von einem Rückspülkanal 10 und einem Filtratkanal 11 gesprochen wird,
so ist darunter dennoch zu verstehen, daß auch der Rückspülkanal 10 mit den zugeordneten
Öffnungen verwendet wird.
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Die Filterkerze besteht aus einem vorbeschriebenen Mittelstück 18,
das an seinem oberen Ende mit einem Schraubgewinde 19 als Innengewinde und an seinem
unteren Ende mit einem Schraubgewinde 20 als Außengewinde versehen ist. An das Mittelstück
18 ist oben angeschraubt der Kopf 21, der einen zylindrischen Teil22 mit einem Außengewinde
aufweist und eine Sitzfläche 23 hat, die an der Stirnseite des Mittelstückes 18
aufliegt.
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Weiterhin ist ein nach außen ragender zylindrischer Teil 24 vorhanden,
der mit einem Außengewinde 25 versehen ist.
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Im Kopf 21 sind ebenfalls Kanäle 10 angebracht, die den Kanälen 10
im Mittelstück 18 entsprechend ausgebildet sind und die bei aufgeschraubtem Kopf
mit diesen fluchten. Im Kopf 21 ist auch der Ventilsitz 26 für das Rückschlagventil
27 angeordnet, wobei das Rückschlagventil mit vier im rechten Winkel zueinander
stehenden Führungsflächen 28 versehen ist, die an der sich an den Ventilsitz anschließenden
zylindrischen Wandung geführt sind.
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An den Kopf 21 ist eine Kappe 29 mit einem Innengewinde 30 angeschraubt.
Diese Kappe weist zunächst einen Anschlag 49 mit Rippen 48 auf, ferner einen radial
abstehenden Flansch 31, an dessen Unterseite ein Dichtring32 eingelegt ist. Weiterhin
hat der Kopf einen nach unten abstehenden zylindrischen Teil 33 mit einem Außengewinde
34, der mit einem mit abstehendem Flansch 35 versehenen Schraubring 36 dazu dient,
die gesamte Kerze an einer diese umgebenden Platte 37 zu befestigen. Der Flansch
31 der Kappe hat eine weitere radial abstehende Fläche 38, die, gegebenenfalls unter
Zwischenschaltung einer Dichtscheibe 39, den oberen ringsumlaufenden Rand 41 des
Filtergewebes 14 gegen eine Schulter 40 des Kopfes andrückt. Eine im Prinzip gleiche
Befestigung des unteren umlaufenden Randes des schlauchförmigen Filtergewebes erfolgt
im unteren Teil des Mittelstücks, weil eine als Schraubkappe ausgebildete Bodenkappe
42 mit einer radial abstehenden Fläche 43 unter Zwischenschaltung einer Dichtscheibe44
den unteren umlaufenden Rand 45 des Filtergewebes gegen die untere Stirnfläche des
Mittelstücks, die der Stirnfläche 23 im oberen Teil entspricht, andrückt.
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Es ist ferner möglich, die Kappe 29 unter Weglassung des Schraubringes
36 unmittelbar mit der Platte 37, die dann mit einem Gewinde versehen ist, zu verbinden.
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Die Kanäle 10 im Mittelstück 18 münden in einen Ringspalt 10 a, 10b,
10c, wobei ein solcher Ringspalt
auch am Kopf angebracht ist, damit
unabhängig von der Winkeidrehung der ineinandergeschraubten Teile ein ungehinderter
Durchfluß möglich ist.
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Die Außenmantelfläche des Stützkörpers ist uneben. Vorhanden sind
flache Ausnehmungen 46 ovaler Grundfläche, in deren Mitte die vorgenannten Öffnungen
16 zur Verbindung mit einem zugeordneten Kanal 10 a, 10 b, 10 c besteht. Über die
Umfangsfläche in gleichmäßigem Abstand verteilt sind nebeneinander mehrere vorgenannte
Ausnehmungen vorhanden.
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Oberhalb und unterhalb dieser Ausnehmungen sind ringsumlaufende Erhebungen
47 vorhanden, von denen aus die Durchlaßöffnungen 17 ausgehen, die in den Filtratkanal
11 münden. Die Ausnehmungen 46 und Erhebungen 47 wechseln in axialer Richtung einander
ab, und die Öffnungen 16 sind den Öffnungen 17 gegenüber versetzt angeordnet, wie
insbesondere aus F i g. 1 hervorgeht.
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Die Druckfilterkerze besteht aus Kunststoff. Durch die gegenseitige
Verschraubung der Teile sind sonstige, aus anderen Werkstoffen, insbesondere aus
Metall bestehende Halteelemente nicht notwendig.
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Weiterhin ist es möglich, daß an das erste Mittelstück 18 ein weiteres
unten angeschraubt werden kann, so daß die Kerze wahlweise lang oder kurz ausgebildet
werden kann.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Zur Filtration gelangt die Flüssigkeit
durch das Filtergewebe und die Öffnungen 16 und 17 in die Kanäle 10 und 11 und steigt
innerhalb dieser Kanäle hoch. Durch das Hochsteigen wird das Ventil 27 angehoben,
und die Ströme aus den Kanälen 10 und 11 münden ineinander.
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Beim Rückspülen wird jedoch das Ventil 27 geschlossen, so daß keine
Flüssigkeit durch den Filtratkanal 11 und die Öffnungen 17, sondern nur durch die
Kanäle 10 und die Öffnungen 16 aus der Kerze herausgelangen kann. Bei gleichbleibender
Pumpenleistung für die Filtration und das Rückspülen ist dann die Strömungsgeschwindigkeit
und entsprechend der Druck in den Öffnungen 16 größer, so daß das Filtergewebe nach
außen stark und mit kräftigem Druck ausgebeult und dadurch der Filterkuchen abgesprengt
wird.
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Um eine stets sichere Anlage des Ventils 27 am Ventilsitz 26 zu erreichen,
ist die Oberfläche des Ventils größer als die Querschnittsfläche der Öffnungen 16.