DE2802794A1

DE2802794A1 - Selbstreinigende fluessigkeitsfilter- vorrichtung

Info

Publication number: DE2802794A1
Application number: DE19782802794
Authority: DE
Inventors: George Alvah Blandford; George Orloff; Richard Rathbone; Peter Laurence Watts
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1977-01-27
Filing date: 1978-01-23
Publication date: 1978-08-03
Also published as: IT1092091B; GB1591631A; FR2378554A1; JPS5393477A; US4155850A; IT7819554A0

Description

Lucas Industries Limited
Great King Street
Birmingham BI9 2XF₃ England

SeIbstreinigende Flüssigkeitsfilter-Vorrichtung

Die Erfindung betrifft eine selbstreinigende Flüssigkeitsfilter-Vorrichtung solcher Art, bei der die Flüssigkeitsströmung durch ein Filterelement zwecks Reinigens des Elementes periodisch umgekehrt wird.

Es sind Filtervorrichtungen dieser Art bekannt, bei denen die Strömungsumkehrung durch ein Verstopfen eines der Filterelemente eingeleitet wird. Bei diesen Vorrichtungen tritt unmittelbar vor der Stromumkehrung zwangsläufig eine wesentliche Verminderung der Strömung der gefilterten Flüssigkeit ein. Es ist daher wünschenswert, die Strömung häufig genug umzukehren, um eine merkbare Verstopfung der Filterelemente zu verhindern.

Es kann auch erforderlich sein, daß gefilterte Flüssigkeit abgetrennt wird von einem Hauptstrom, für den die Anforderung an Filtrierung weniger zwingend ist und der deswegen nicht durch die Filterelemente geführt zu werden braucht. Unter solchen Umständen kann zugelassen werden, daß Partikel, die während der Umkehrströmung von einem Filter gelöst werden, in den Hauptstrom wieder eingelassen werden, vorausgesetzt, daß die Stromumkehrungen so häufig erfolgen, daß vermieden wird, daß große Mengen solcher Partikel gleich-

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zeitig in den Hauptstrom eingebracht werden.

Ferner ist es erwünscht, sicherzustellen, daß die Druckdifferenz zwischen den Filterelementen während der Stromumkehrung hoch genug ist, um eine genügende Anzahl von Partikeln, die sich in dem Filterelement angesetzt haben können, zu entfernen.

Gemäß der Erfindung enthält die Flüssigkeitsfilter-Vorrichtung einen Flüssigkeitsoszillator, dessen Einlaß zu einem ersten und einem zweiten Kanal führt, ein Paar von Hilfsauslässen, die mit dem ersten bzw. dem zweiten Kanal verbunden sind, ein Paar Filterelemente, durch die Flüssigkeit von den genannten Kanälen zu den jeweiligen Hilfsauslässen führen, die durch einen weiteren Kanal miteinander verbunden sind, der mit einem Auslaß für gefilterte Flüssigkeit verbunden ist, ferner einen Hauptauslaß, durch den Flüssigkeit von den erstgenannten Kanälen von dem genannten Einlaß von den Filterelementen ungehindert strömen kann, vnd zwischen den erstgenannten Kanälen und dem genannten Hauptauslaß angeordnete Steuervorrichtungen, die einen höheren Strömungswiderstand bewirken-für die Strömung von dem Hauptauslaß zu den erstgenannten Kanälen als für die Strömung von diesen Kanälen zum Hauptauslaß.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nach folgenden Beschreibung.

Die Zeichnungen zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung.

Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch eine Vorrichtung

gemäß der Erfindung;

Fig. 2 und 3 sind Querschnitte nach den Linien 2-2

bzw. 3~3 der Fig. 1;

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Fig. 4 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Schnitt

nach Linie 4-4 der Pig. I;

Fig. 5 zeigt einen Teil der Vorrichtung, gesehen

in Richtung des Pfeiles 5 der Fig. 4;

Fig. 6 zeigt einen der Fig. 4 entsprechenden Schnitt

durch eine andere Ausfuhrungsform;

Fig..7 zeigt einen Schnitt nach Linie 7-7 der Fig. 6;

Fig. 8 zeigt einen der Fig. 4 entsprechenden Schnitt

durch eine weitere Ausführungsform dieses Teils;

Fig. 9 zeigt einen Schnitt nach Linie 9~9 der

Fig. 8;

Fig. 10 bis 13 zeigen schematisch vier weitere Formen der

Vorrichtung.

Die Fig. 1 bis 5 zeigen eine seIbstreinigende Filter-Vorrichtung, die einen Flüssigkeitsoszillator 10 aufweist, der eine bistabile Coanda-Effekt-Vorrichtung ist, mit einem Einlaß 11, einer Düse 12 und zwei gegeneinander geneigte Kanäle 13, 14, deren Verbindungsstelle an der Düse 12 liegt. Steueröffnungen 15» 16 sind miteinander durch einen Labyrinthkanal 17 verbunden. Eine solche Vorrichtung stellt einen Flüssigkeitsoszillator dar, in dem die Strömung von der Düse 12 zwischen den Kanälen 13 und 14 in einem Takt geschaltet wird, der durch den Durchsatz bestimmt wird. Die Kanäle 13, 14 sind mit Filterkammern 18 bzw. 19 verbunden. Durch die Filterkammern 18 und 19 erstrecken sich zylindrische Filterelemente 20 bzw. 21,

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durch deren zentrale Durchlässe Flüssigkeit ungehindert durchströmen kann. Flüssigkeit kann aber durch Hilfsauslässe 22, 23 abgezogen werden, und diese Flüssigkeit muß durch das entsprechende Filterelement 20, 21 strömen.

Zwei gleiche Drosseln 24, 25 sind in Reihe mit den Hilfsauslässen 22, 23 geschaltet. Die Verbindung der Drosseln 24 und 25 ist über eine Kammer 27 und eine weitere Drossel 28 verbunden mit einem Auslaß 26 für die gefilterte Flüssigkeit.

Die Filterkammern 18, 19 stehen in Verbindung mit entsprechenden zylindrischen Auslaßkanälen 30 bzw. 31, die ihrerseits mit einem zylindrischen Auslaß 32 in Verbindung stehen. In jedem Kanal 30, 31 sitzt ein Einsatz 33, durch den die Flüssigkeit zu dem Hauptauslaß 32 strömt (Fig. 4 und 5)· Jeder Einsatz 33 hat eine axiale, zum Auslaß hin sich verkleinernde Einlaßöffnung 34 und einen Auslaß 35, dessen Durchmesser wesentlich größer ist als der kleinste Durchmesser der Einlaßöffnung 34. Der Querschnitt des Strömungsweges vergrößert sich plötzlich bis zu einer Wand, die in Strömungsrichtung blickt und rechtwinklig zur Strömungsrichtung liegt. Die Einsätze 33 weisen Arme 36 auf, durch die sie in den Auslaßöffnungen 30, 31 gehalten werden.

Bei Anwendung der Vorrichtung wird die Strömung zwischen den Kanälen 13 und 14 in einem Takt hin- und hergeschaltet, der durch das Volumen der Strömung bestimmt wird. In dem einen Zustand des Oszillators 10 fließt der größte Teil der durch den Kanal 13 strömenden Flüssigkeit durch die Bohrung des Filterelements 20 zu dem Hauptauslaß 32, jedoch ein Teil dieser Flüssigkeit nach außen durch das Element und die Drossel 24. Etwas von dieser gefilterten Flüssigkeit kann durch den Auslaß 26 abgezogen werden, jedoch wird ein proportionaler Teil durch die Drossel 25 nach innen und durch das Filterelement 21 strömen, wobei Partikel, die sich in der Innenfläche des Elements 21 während der vorherigen Schaltperiode angesetzt haben, entfernt werden. 809831/0725

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Die Vorrichtung arbeitet in gleicher Weise während der nächsten Schaltperiode der Vorrichtung, wobei dann Teilchen von der Innenseite des Filterelements 20 entfernt und zum Auslaß 32 gebracht werden.

Die Strömung zwischen den Elementen 20 und 21 ist abhängig von der Differenz der Drücke innerhalb dieser Elemente. Es ist daher erwünscht, daß die Flüssigkeit daran gehindert wird, vom Auslaß 32 in eines der Elemente 20 und 21 zurückzuströmen,das .jeweils nicht die Hauptströmung führt. Die Drosseln 33 wirken derart, daß sie der Strömung vom Hauptauslaß 32 zu den Kammern 18, 19 einen höheren Widerstand bieten als von diesen Kammern zum Hauptauslaß 32; sie wirken daher als Flüssigkeits-Dioden. Die Wirkung dieser Einsätze 33 besteht somit darin, die Druckdifferenz zwischen den Kammern 18 und 19 zu erhöhen und die Strömung zwischen den Filtern 20 und 21 zu verbessern.

Die Fig. 6 und 7 zeigen Einsätze 40, deren Form von den Einsätzen 33 verschieden ist. Jeder der Einsätze 40 hat eine axiale Durchströmöffnung ¹Il, durch die Flüssigkeit in eine größere zylindrische Bohrung 42 strömen kann. In der Wand des Einsatzes 40 befindet sich eine zur Bohrung 42 tangentiale Öffnung 43, die in den Hauptauslaß 32 mündet. In jeder Schaltstellung der Vorrichtung erzeugt die Öffnung 43 in dem Auslaß 32 eine Wirbelbewegung in Uhrzeigerrichtung (Fig. 6). Die Strömung durch jede der Öffnungen 43 erzeugt somit in der Bohrung 42 einen Wirbel. Der kombinierte Effekt dieser Wirbel im Auslaß 32 und in einer der Bohrungen 42, die nicht die Hauptströmung führt, erzeugt eine Zone niedrigeren Drucks am Auslaß der Öffnung 43, durch die der Hauptstrom nicht geführt wird. Diese Zone niedrigen Drucks bewirkt ein Abziehen der Flüssigkeit von derjenigen Kammer 20, 21, durch die die Hauptströmung nicht geführt wird und maximiert die Druckdifferenz zwischen den Kammern 18 und 19.

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Die Pig. 8 und 9 zeigen einen Einsatz 45» der eine noch andere Form hat. Jeder der Einsätze 45 hat einen sich in axialer Richtung verkleinernden Einlaß in Form einer Venturi-Düse 46, der in Verbindung mit einer zylindrischen Bohrung 47 und einer ungehinderten öffnung 48, die der Bohrung 42 und der öffnung 43 der Fig. 6 und 7 entsprechen. Die Wirkung der Einsätze 45 ist die gleiche wie die der Kombination der Effekte der Einsätze 33 und 40 der Fig. 6 und 7.

Fig. 10 zeigt schematisch das Hauptauslaßende einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung. In diesem Fall wirken die Auslaßkanäle 30, 31> die über eine Vorrichtung 51 mit einem Hauptauslaß 50 verbunden sind, als eine Zweiweg-Ejektor-Pumpe. Eine innere Düse 52 steht mit dem Kanal 30 in Verbindung und ist gegen den Auslaß 50 gerichtet, während eine die Düse 52 ringförmig umgebende öffnung einerseits mit dem Kanal 31 und andererseits mit dem Auslaß verbunden ist. Die Teile haben eine solche Größe, daß in der einen Schaltstellung der Vorrichtung der Hauptstrom durch die Düse 52 verläuft und auch dazu dient, aus dem Kanal 31 Flüssigkeit abzuziehen. In der anderen Schaltstellung der Vorrichtung dient die öffnung 53 dazu, Flüssigkeit aus dem Kanal 30 durch die Düse 52 abzuziehen. Die Vorrichtung 51 bewirkt somit ein Drosseln des Flüssigkeitsstromes vom Auslaß 50 zu irgendeinem der Kanäle 30, 31.

Fig. 11 zeigt Auslaßkanäle 30, 31, die miteinander eine Flüssigkeitsverbindung 55 bilden, die symmetrisch zur Normalebene der Zeichnung liegt. Die Verbindung 55 steht in Verbindung mit einem Hauptauslaß 56. Eine Verbindung der bei 55 dargestellten Art ist beschrieben in einem Aufsatz von J.R. Tippetts "Amplifying Properties of Specially Designed Junctions", veröffentlicht auf einem Symposium in Sheffield im September 1975, erhältlich bei "The Institute of Measurements and Control" Peel Street, London W8. Eine solche Anordnung wirkt als ein Paar von

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Flüssigkeits-Dioden zwischen Kanal 30 und Auslaß 56 bzw. Kanal 31 und Auslaß 56 und drosselt die Flüssigkeitsrückströmung vom Auslaß 56 zu irgendeiner der Kammern 18 und 19, die jeweils nicht die Hauptströmung führt.

Fig. 12 zeigt in einem Schnitt entsprechend den Schnitten der Fig. 4, 6 und 8 eine andere Form der Vorrichtung; dabei sind die Merkmale des Einsatzes 45 (Fig. 9) kombiniert mit der Auslaßanordnung 51 der Fig. 10. Der Einsatz 45a liegt dabei in einer dem Einsatz 45 entgegengesetzten Richtung.

Fig. 13 zeigt einen Schnitt, ähnlich Fig. 12, einer anderen Form der Vorrichtung, bei der die Merkmale der Einsätze und 45a mit einer Anordnung 55 der Fig. 11 verbunden ist.

Bei Anordnungen nach den Fig. 12 und 13 können natürlich die Einsätze 45, 45a ersetzt werden durch entsprechend angeordnete Einsätze 40.

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Claims

COHAUSZ & FLORACK PATENTANWALTSBÜRO £. Q U 2. /94 SCHUMANNSTR. 97 . D-4OOO DÜSSELDORF Telefon: (0211) 683346 Telex: 08586513 cop d PATENTANWÄLTE: Dipl.-Ing. W. COHAUSZ - Dipl.-Ing. R. KNAUF · Dr.-Ing., Dipl.-Wirlsch.-Ing. A. GERBER · Dipl.-Ing. H. B. COHAUSZ 20.1.1978 Ansprüche:

1.)Selbstreinigende Flüssigkeits-Filter-Vorrichtung, gekennzeichnet durch einen Flüssxgkeitsoszillator (10), dessen Einlaß (11) zu einem ersten und einem zweiten Kanal (13, 14) führt, einem Paar von Hilfsauslässen (22, 23), die mit dem ersten bzw. dem zweiten Kanal (13, 14) verbunden sind, ein Paar Filterelemente (20, 21), durch die Flüssigkeit von den genannten Kanälen (13, 14) zu den jeweiligen Hilfsauslassen führen, die durch einen weiteren Kanal (27) miteinander verbunden sind, der mit einem Auslaß (26) für gefilterte Flüssigkeit verbunden ist, ferner durch einen Hauptauslaß (32),durch den Flüssigkeit von den erstgenannten Kanälen (13, 14) von dem genannten Einlaß (11) von den Filterelementen (20, 21) ungehindert strömen kann, und durch zwischen den erstgenannten Kanälen (13, 14) und dem genannten Hauptauslaß (32) angeordnete Steuervorrichtungen (30, 31), die einen höheren Strömungswiderstand bewirken für die Strömung von dem Hauptauslaß (32) zu den erstgenannten Kanälen (13, 14) als für die Strömung von diesen Kanälen (13, 14) zum Hauptauslaß (32).

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtungen (30, 31) ein Paar Strömungssteuerungsvorrichtungen (30, 31) umfassen, die zwischen dem Hauptauslaß (32) und dem jeweiligen Kanal (13, I¹O liegen.

3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (30, 31) einen verengten Durchlaß aufweist, der in Strömungsrichtung in einen Kanal (30) von wesentlich größerem Querschnitt mündet, und somit eine Fläche bildet, die quer zur Strömungsrichtung liegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der genannten Strömungssteuerungsvorrichtungen (30, 3D eine zylindrische Kammer (33, 42) aufweist, die mit einem der genannten Kanäle (13j I¹O verbunden ist und eine tangentiale Öffnung (43, 48) aufweist, die mit dem Hauptauslaß (32) in Verbindung steht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptauslaß (32) eine zylindrische Kammer aufweist, in die die tangentialen Öffnungen (43, 48) münden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß in die zylindrische Kammer (33> 42) die Form einer Venturi-Düse (46) besitzt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskontrollvorrichtung zwei konzentrische Düsen (31, 32) für die Strömungen umfaßt, die von dem ersten und zweiten Kanal (13, 14) stammen.

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8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der genannten Kanäle (13, 14) in einen Auslaßkanal (30 bzw. 3D mündet, und diese Auslaßkanäle (30, 31) in eine solche Verbindung (55» 56) münden, daß durch die Strömung in einem dieser Kanäle (30, 31) eine Strömung in dem anderen dieser Kanäle erzeugt wird.