DE2139767A1 - Vorrichtung zum Reinigen einer Flüssigkeit - Google Patents

Vorrichtung zum Reinigen einer Flüssigkeit

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Description

Ronald Frederick Worlidge, High Ridge, 9 Durlstön Road, Parkstone, Poole, Dorset (Großbritannien)
Vorrichtung zum Reinigen einer Flüssigkeit
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen einer Flüssigkeit in Form einer Filtrieranlage, welche ' eine Filtereinrichtung und einen Durchlaufkanal für die zu reinigende Flüssigkeit von der schmutzigen zur sauberen Filterseite aufweist, insbesondere zum Entfernen von Metallpartikeln, wie Schleifstaub und Schleifscheiben-Abrieb aus der Kühlflüssigkeit von Schleifmaschinen.
Es sind bereits für diese Zwecke eingesetzte Vorrichtungen zum Reinigen einer Flüssigkeit bekannt geworden, welche im allgemeinen Papier oder ein Gewebe als Filtermedium benutzen. Einige dieser bekannten Vorrichtungen bewegen ihr Papier- oder Gewebefilter durch die Filteranlage hindurch, um es nach dem Gebrauch bzw. nach Verschmutzung als sog. Wegwerf-Filter automatisch einem Abfallbehälter zuzuführen. Andere Vorrichtungen benutzen einen wiederverwendbaren Filtereinsatz; die Reinigung dieses wiederverwendbaren Filtereinsatzes geschieht ent-
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weder automatisch oder von Hand. Die automatische Filterreinigung in der Filtrieranlage für die Kühlflüssigkeit beschränkt sich ausschließlich auf sehr große Maschinen, die eine große Durchflußmenge aufweisen. Die Filterreinigung bei kleineren Maschinen erfolgt im allgemeinen manuell.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Reinigung einer Flüssigkeit zu s< iffen, bei der die Flüssigkeit mittels eines Dauerfilters gereinigt wird und die auch in kleinen und billigeren Maschinen einen vollautomatischen Flüssigkeitsreinigungs-Betrieb gestattet und sowohl mit einer einzelnen Maschine als auch mit einer ganzen Gruppe von Maschinen zusammenarbeiten kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Flüssigkeits-Verdrängungseinrichtung zum Rückspülen einer bestimmten Flüssigkeitsmenge durch die Filtereinrichtung hindurch in Richtung von der sauberen zur schmutzigen Filterseite, wobei zuvor ausgefilterte und in der Filtereinrichtung abgelagerte feste Schmutzstoffe aus dieser entfernt werden; durch eine unterhalb der schmutzigen Filterseite angeordnete Schmutzaufnahmekammer, deren Volumen kleiner ist als das der von der Verdrangungseinrichtung zurückgespülten bestimmten Flüssigkeitsmenge; und durch eine Ventileinrichtung zum Ablassen der unter der Einwirkung der Verdrängungseinrichtung in die Schmutzaufnahmekammer zurückspülenden Flüssigkeitsmenge gemein-
V,
sam mit dem durch diese von der se .nutzigen Filterseite abgelösten Schmutzmenge gelöst.
Nachfolgend werden einige bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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Fig. 1, 2 und 3 je eine teilweise geschnittene Seitenansicht, Draufsicht und eine teilweise geschnittene Rückansicht einer erfindungsgemäßen Flüssigkeits-Reinigungsvorrichtung in Form einer Filtrieranlage; und
Fig. 4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines anderen Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Flüssigkeits-Reinigungsvorrichtung.
.In den einzelnen Figuren sind gleiche Einzelteile mit gleichen Bezugszahlen versehen.
Eine in Fig. 1 bis 3 dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung zur Reinigung einer Flüssigkeit enthält eine Filtereinrichtung in Form eines Filterelementes, bestehend aus einem festen, zylindrischen perforierten Filtergehäuse 1, welches auf seiner zylindrischen Außehflache mit einem groben Metall- oder Kunststoffgeflecht 2 bedeckt ist, welches seinerseits mit einem fein gewebten Filtermedium 3 bedeckt ist. Dieses feine Filtermedium 3 besteht vorzugsweise aus einfädigem Nylongewebe oder einem ähnlichen geeigneten Material. Den unteren Abschluß des Filtergehäuses 1 bildet ein mit einem offenen Stutzen 5 versehener Boden 4, an dessen Stutzen 5 eine Leitung oder ein Rohr 6 angeschlossen werden kann, welches zur Ansaugseite einer Kreisel- oder einer anderen geeigneten Pumpe 7 führt. Das gegenüberliegende Ende des Filtergehäuses 1 ist mit einer flexiblen Membran 8 abgeschlossen, welche durch einen in ihrer Mitte befestigten vertikalen und pneumatisch betätigbaren Stößel 9 in der Längsrichtung dieses Stößels so hin- und herbewegbar ist, daß bei der Membranbewegung ein bestimmtes Flüssigkeitsvolumen verdrängt wird.
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-f-
In einem Abstand ist um das Filtergehäuse 1 herum ein weiterer.größerer Zylinder 10 herumgelegt, welcher an seiner Oberseite abgeschlossen und an seiner Unterseite offen ist. Das untere offene Ende dieses Zylinders 10 ist so durch ein bewegliches Rohrelement 11 abgeschlossen,. daß keine Flüssigkeit in normaler Flußrichtung das FiIternuediuin umgehen" kann, sondern nur in entqegenaesptztpH Richtung. Im Zylinder 10 befindet sich eine Öffnung 12, in die ein schräg nach unten und nach außen führendes Rohr 13 einmündet, welche an ihrem anderen Ende teilweise durch eine Scheibe 14 mit einer zentralen Bohrung 15 ab-
™ geschlossen ist.
Auf der teilweise abgeschlossenen Seite dieses Rohres befindet sich im Innern dieses Rohres eine Kugel 16 aus Gummi oder einem anderen geeigneten Material, die beispielsweise durch einen Stift 17 in ihrer Bewegung begrenzt ist und dem Verlauf des Rohres 13 nur auf einem begrenzten Stück folgen kann, so daß ein in Richtung auf das Filtermedium 3 gerichteter Flüssigkeitsstrom durch die Bohrung 15 hindurch und an der Kugel 16 vorbei fließen kann, während ein in der umgekehrten Richtung fließender Flüssigkeitsstrom durch die auf der Bohrung 15 abdichtend, aufliegende Kugel 16 blockiert wird. Diese Kugel wirkt somit als Rückschlagventil.
Die zuvor beschriebenen Bauteile bilden eine Filtrieranlage, welche in einen kleinen herkömmlichen Räumbehälter 18 eingebaut ist, also in einen Behälter, der einen Räumkettenförderer 19 und auf einer Seite eine Schrägwand 20 besitzt, damit auf dem Behälterboden abgesetzte Rückstände auf dem Behälterboden erfaßt und die Schrägwand 20 hinaufbefördert und am oberen Ende der Schrägwand 20 aus dem Behälter herausbefördert werden können.
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Quer durch den Räumbehälter 18 hindurch zieht sich eine Zwischenwand 21, welche oben oberhalb des Spiegels der im Behälter stehenden Flüssigkeit endet und deren Unterkante sich kurz über dem Tankboden befindet, jedoch eine mit Mitnehmern 23 besetzte Kette des Räumkettenförderers 19 unter sich hindurchläßt. Durch diese Zwischenwand 21 wird der Innenräum des Räumbehälters 18 praktisch in zwei Abteilungen 25 und 26 unterteilt, welche auf Grund ihrer jeweiligen Kapazität eine bestimmte Funktion erfüllen, die aus der nachfolgenden Beschreibung deutlich werden wird.
Der Räumkettenförderer, 19 wird über eine herkömmliche Antriebseinrichtung, beispielsweise durch einen kleinen elektrischen Getriebemotor 24 angetrieben. Ein dem Stößel 9 zugeordneter pneumatischer Arbeitszylinder wird durch nicht dargestellte elektrische Magnetventile so angesteuert, daß der Stößel 9 ein- und ausgefahren wird. Die Ansteuerung dieser elektrischen Magnetventile erfolgt wiederum durch einen geeigneten Zeitgeber oder Vakuumschalter (nicht dargestellt) oder durch beide Einrichtungen, wie auch der nachfolgenden Beschreibung entnommen werden kann.
Aus dem vorher Gesagten läßt sich entnehmen, daß die in den Behälter 18 eingebaute Filtrieranlage praktisch ein in das vom Behälter 18 zur Pumpe 7 führende Saugrohr 6 eingebauter Filter ist. Somit wird erreicht, daß die in die Pumpe 7 gelangende Flüssigkeit stets von festen Bestandteilen befreit ist. Das Reinigen des Filterelementes selbst geschieht folgendermaßen:
In durch ,die vorerwähnte Zeitschalteinrichtung oder durch den Vakuumschalter bestimmten Zeitabständen wird der
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Arbeitszylinder des Stößels 9 durch sein Magnetventil so angesteuert, daß die Membran 8 nach oben bewegt wird. Diese Operation wird verhältnismäßig langsam ausgeführt. Hat die Membran 8 ihre obere Endlage erreicht, so wird der Arbeitszylinder in der umgekehrten Richtung mit Druck beaufschlagt, und die Membran 8 bewegt sich jetzt schnell nach unten und verdrängt die in einer Kammer la innerhalb des Filtergehäuses 1 befindliche Flüssigkeit durch das Filtermedium 3 hindurch nach außen. Die Flüssigkeitsverdrängung läuft so schnell ab, daß davon nur ein Teil, beispielsweise 25 % zusätzlich zum normalen Durchfluß durch die Pumpe 7 hindurchgedrückt wird, weil das Rohr 6 zwischen dem Filterelement 3 und der Ansaugseite der Pumpe 7 so knapp bemessen ist, daß diese plötzliche hohe Flüssigkeitsströmung wirksam begrenzt wird, nicht jedoch der normale Durchfluß durch die Pumpe 7.
Der größte Teil der durch die Membran 8 verdrängten Flüssigkeitsmenge kann also nicht durch die Pumpe 7 hindurch abströmen und muß deshalb durch das Filtermedium 3 hindurchgedrückt werden, also in eine der normalen Ansaugströmungsrichtung entgegengesetzte Richtung. Es findet also eine Gegenströmung statt.
Da eine zwischen dem Filtermedium 3 und dem Zylinder 10 gebildete Kammer iOa ein begrenztes Aufnahmevolumen besitzt, welches kleiner ist als der Flüssigkeits-Rückstrom, muß die rückströmende Flüssigkeit sich also einen anderen Auslaß suchen. Auch das sonst als Ansaugrohr dienende Rohr 13 ist durch die als Rückschlagventil wirkende Kugel 16 in Rückstromrichtung abgeschlossen, so daß die überschüssige und die Schmutzstoffe enthaltende Flüssigkeitsmenge nur unter dem unteren Ende des Zylinders 10 hindurchtreten kann, wo das bewegliche Rohrelement 11 sitzt und
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als Ein-Weg-Veniü wirkt. Somit wird also die rückströmende und die aus dem Filtermedium 3 entfernten festen Rückstände enthaltende Flüssigkeit wirksam durch den das Filterelement umgebenden Zwischenraum ausgestoßen und daran.gehindert, in diesen Zwischenraum zurückzukehren. Ferner läßt sich leicht ersehen, daß dieses zuvor beschriebene Reinigungsspiel ohne Unterbrechung des Flüssigkeitsstromes zur Pumpe 7 oder zur durch diese Reinigungsvorrichtung versorgten Maschine stattfindet. Es ist ferner leicht einzusehen, daß man das Volumen der bei der Rückströmung verdrängten Flüssigkeit klein gegenüber dem Pumpendurchfluß · halten kann, und daß sich die zeitlichen Abstände zwischen den einzelnen Reinigungszyklen dadurch verändern lassen, daß man den zuvor angedeuteten Zeitschalter entsprechend einstellt. Dieser Zeitschalter kann entweder eine übliche Schaltuhr oder eine herkömmliche elektro-pneumatische Einrichtung sein.
Die Vorrichtung ist so ausgelegt, daß der Schmutz enthaltende und von der Maschine zurückkehrende Flüssigkeitsstrom den Räumbehälter 18 in seiner Abteilung 25 betritt, welche auf der dem Auslaß entgegengesetzten Seite gelegen ist. Einige Schmutzbestandteile setzen sich durch Schwerkrafteinwirkung auf dem Behälterboden ab und werden mit Hilfe des Räumkettenförderers 19 entfernt. Auch das Ende des Ansaugrohrs 13 mit dem Kugelventil 16 für die Filtereinrichtung führt in die Abteilung 25 hinein, während die beim Rückströmen austretende Flüssigkeit in die andere Abteilung 26 des Behälters 18 ausgelassen wird, und zwar auf der der Zwischenwand 21 entgegengesetzten Seite in der Nähe des Räumauslasses.
Da die beschriebene Rückstrom-Reinigung nur die Verdrängung einer relativ kleinen Flüssigkeitsmenge erfordert,
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und da dieses Ereignis auch nur in großen Zeitabständen erfolgt, beispielsweise alle 3 Minuten oder noch seltener, und da der Rückstrom-SpüIvorgang selbst nur eine sehr kurze Zeit erfordert, beispielsweise 1 Sekunde, ist der durchschnittliche Flüssigkeitszufluß zur Räumabteilung 26 des Behälters 18 sehr klein, und der gesamte Raumbehälter 18 ist so dimensioniert, daß in dieser Abteilung 26 zwischen der Zwischenwand 21 und der Ausgangsöffnung ständig ein Flüssigkeitsvolumen enthalten ist, welches nicht kleiner als die durchschnittliche Rückstrom-Spülflüssigkeitsmenge ^ pro Minute ist, so daß die Schmutzstoffe etwa 20 Minuten Zeit zum Absetzen auf dem Boden haben, von dem sie mit dem Räumkettenförderer 19 entfernt werden. Besitzt die Membran 8 beispielsweise ein Verdrängungsvolumen von 3 Litern, und findet der Rückstrom-Spülvorgang alle 3 Minuten statt, so beträgt die durchschnittliche Rückstrommenge 1 Liter pro Minute, und für eine Schmutzablagerungszeit von 20 Minuten wäre dann eine Flüssigkeits-Gesamtkapazität von etwa 20 Litern in der Räumabteilung 26 erforderlich.
Die andere Abteilung 25 innerhalb des Räumbehälters 18 auf der anderen Seite der Zwischenwand 21 ist so dimenfe sioniert, daß die von der Arbeitsmaschine rückkehrende Flüssigkeit eine Absetzzeit von nicht mehr als 3 Minuten hat, was ausreicht, um schwerere Partikel auf dem Behäl-• terboden abzusetzen, so daß nur die feineren Partikel zum Filter wandern. Fördert beispielsweise die Pumpe 7 80 Liter pro Minute in die Arbeitsmaschine, so müßte die Abteilung 25 ein Fassungsvermögen von 240 Litern aufweisen.
Der bereits beschriebene Räumkettenförderer kann entweder kontinuierlich oder in unterbrochenem Betrieb arbeiten, wobei er sich vorzugsweise nur für die Dauer- jedes Rück-
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strom-Vorganges bewegt; für die langsame Aufwärtsbewegung und die schnelle Abwärtsbewegung des mit dem Stößel 9 verbundenen Arbeitszylinders werden etwa 3 bis 4 Sekunden benötigt.
Ein abgewandeltes bevorzugtes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Filtrieranlage ist in Fig. 4 dargestellt. Diese Vorrichtung ist der zuvor beschriebenen weitgehend ähnlich, und sie ist ebenfalls in ähnlicher Weise in einen Räumbehälter eingebaut, um dort die gleiche Aufgabe zu erfüllen. Jedoch besitzt dieses Ausführungsbeispiel weitere vorteilhafte Merkmale.
Gemäß Fig. 4 besitzt dieses Filtergehäuse 1 seinen geschlossenen Boden 4 auf der Oberseite, während das untere Ende dieses Filtergehäuses 1 durch die flexible Membran abgeschlossen ist, welche in bereits beschriebener Weise durch den pneumatisch betätigbaren Stößel 9 so bewegt wird, daß ein Rückstrom von gefilterter Flüssigkeit durch das Filtergehäuse 1 hindurch in die Kammer 10a erfolgt, wobei die auf der Außenseite des Filtermediums 3 abgelagertenfesten Schmutzstoffe nach außen abgelöst werden. Bei dieser Ausführung wird eine umlaufende Außenkante 8a
in
der Membran 8 als Ein-Weg-Ventil, dem diese in ihrem Normalzustand gegen eine kreisförmige Unterkante 10b des Zylinder? 10 anliegt, unter dem Druck der rückströmenden Flüssigkeit jedoch in die Kammer 10a hineingedrückt wird, so daß die rückströmende Flüssigkeit mit den abgelösten Schmutzstoffen in die Räumabteilung 26 hineingelangeh kann, wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel. Normalerweise erzeugt die Pumpe 7 einen Unterdruck in der Kammer la, mit der die Kammer 10a in Verbindung steht, so daß die Außenkante 8a der Membran 8 so lange abdichtend an ihrem Sitz in Form der Unterkante 10b anliegt,
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bis dieser Zustand bei jedem Rückstrom-Vorgang durch die rückströmende Flüssigkeit aufgehoben wird. Die Membran 8 ist über Schraubenelemente 27 mit dem unteren Rand des
Filtergehauses 1 verbunden, in dem sie zwischen einem
oberen Flansch 28, der an das Filtergehäuse angeschweißt ist, und einem aufgesetzten unteren Flanschring 29 eingespannt ist.
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Claims (12)

  1. An s ρ r ü c h e
    1 ♦) Vorrichtung zum Reinigen einer Flüssigkeit in Form einer Filtrieranlage, welche eine Filtereinrichtung und einen Durchlaufkanal für die zu reinigende Flüssigkeit von der schmutzigen zur sauberen Filterseite aufweist, gekennzeichnet durch eine Flüssigkeits-Verdrängungseinr richtung (8) zum Rückspülen einer bestimmten Flüssigkeitsmenge durch die Filtereinrichtung (1 ...) hindurch in Richtung von der sauberen zur schmutzigen Filterseite, wobei zuvor ausgefilterte und in der Filtereinrichtung abgelagerte feste Schmutzstoffe aus dieser entfernt werden; durch eine nahe der schmutzigen Filterseite angeordnete Schmutzaufnahmekammer (10a), deren Volumen kleiner ist als das der von der Verdrängungseinrichtung (8) zurückgespülten bestimmten Flüssigkeitsmenge; und durch eine Ventileinrichtung (8a; 11) zum Ablassen der unter der Einwirkung der Verdrängungseinrichtung (8) in die Schmutzaufnahmekammer (10a) zurückspülenden Flüssigkeitsmenge gemeinsam mit dem durch diese von der schmutzigen Filterseite abgelösten Schmutzmenge.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängungseinrichtung aus einer Membran (8) besteht.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (8) durch einen pneumatisch betätigbaren Stößel 9 hin- und herbewegbar ist.
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  4. 4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung (1) ein zylindrisches Filterelement (2, 3) aufweist, in dessen die saubere Filterseite darstellenden zylindrischen Innenraum (la) die Membran (8) hineinbewegbar ist und dabei
    die bestimmte Rückspül-Flüssigkeitsmenge verdrängt; und daß dieser Innenraum (la) des Filtergehäuses (1) einen Abflußkanal (5, 6) besitzt, welcher die normale Filterdurchflußmenge aufnehmen kann, jedoch nicht die gesamte ψ Rückspül-Flüssigkeitsmenge, so daß die überschüssige Flüssigkeitsmenge nach außen durch das Filterelement (2,3) hindurch in die Schmutzaufnahmekammer (10a) gedrängt wird.
  5. 5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung durch eine freie Außenkante (8a) der Membran (8) und den unteren Rand (10b) der zylindrischen Wandung (10) der Schmutzaufnahmekammer (10a) gebildet wird; und daß diese Ventileinrichtung während eines normalen 'Flüssigkeitsumlaufes geschlossen ist, jedoch durch die Rückspül-Flüssigkeitsmenge geöffnet wird.
  6. 6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (8) am einen Ende des zylindrischen Filtergehäuses (1) so befestigt ist, daß ihre freie Außenkante (8a) sich radial außerhalb des zylindrischen Filterelementes (2, 3) befindet und als Teil der Ventileinrichtung gemeinsam mit der zylindrischen Wandung (10) die Schmutzaufnahmekammer (10a) in der einen Strömungsrichtung abschließt.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der innerhalb seiner Befestigung an dem Filtergehäuse (1) liegende Teil der Membran (8) nach oben in den Innen-
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    raum (la) des Filtergehäuses (1) hineinbewegbar ist.
  8. 8. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Saugpumpe (7) vorgesehen ist, welche einen normalen Flüssigkeitsstrom durch das zylindrische Filterelement (1, 2, 3) hindurch in Richtung auf den Abflußkanal (5, 6) erzeugt, unter dessen Einfluß die Ventileinrichtung (8a; 11) geschlossen ist.
  9. 9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Filterelement- (1, 2, 3) einen Zuflußkanal (13) für zu filternde Flüssigkeit besitzt, welcher durch die Schmutzaufnahmekammer (10a) hindurchgeführt ist und ein Rückschlagventil (14, 15, 16, 17) besitzt, welches für die Rückspül-Flüssigkeitsmenge gesperrt ist.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Zuflußkanal ein schräg von unten und von außen in die Schmutzaufnahmekammer (10a) eingeführtes Rohr (13) ist; und daß als Rückschlagventil eine Kugel (16) dient, welche auf einem ringförmigen Sitz (15) aufliegt und auf der Innenseite durch einen Anschlag (17) begrenzt ist.
  11. 11. Vorrichtung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Räumbehälter (18) zur Aufnahme von feste Schmutzstoffe enthaltender Flüssigkeit mit einer zumindest teilweise schrägen Wandfläche (20), mit einem auf dem Boden abgelagerte feste Schmutzstoffe erfassenden und diese die schräge Wandfläche hinauf in einen Ablaß befördernden Räumkettenförderer (19), und mit einer den Räumbehälter (18) in
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    - yn'-
    eine erste Abteilung (26) und in eine zweite Abteilung (25) aufteilenden Zwischenwand (21) vorhanden ist, von denen die erste Abteilung (26) die schräge Wandfläche (20) und die Filtrieranlage. (1 ...) enthält, deren t'.uflußkanal (13) in die zweite Abteilung (25) mündet-, wo er Flüssigkeit ansaugt, welche noch nicht durch Schwerkraft abgesetzte Schmutzstoffe enthält; und daß die Ventileinrichtung (8a; 11) so innerhalb der ersten Abteilung (26) angeordnet ist, daß die aus ihr austretende Rückspül-Flüssigkeitsmenge mit den abgelösten Schmutzstoffen in diese Abteilung gelangt und die Schmutzstoffe sich auf dem Räumkettenförderer (19) ablagern.
  12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der beiden Abteilungen (25, 26) ihrer jeweiligen Flüssigkeitszuflußmenge so angepaßt ist, daß die Absetzzeit·in der ersten Abteilung (26) wesentlich langer als die in der zweiten Abteilung (25) ist.
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