DE3309787A1 - Fluessigkeitsfilter - Google Patents

Fluessigkeitsfilter

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DE3309787A1
DE3309787A1 DE19833309787 DE3309787A DE3309787A1 DE 3309787 A1 DE3309787 A1 DE 3309787A1 DE 19833309787 DE19833309787 DE 19833309787 DE 3309787 A DE3309787 A DE 3309787A DE 3309787 A1 DE3309787 A1 DE 3309787A1
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Ernst Dipl.-Ing. 4630 Bochum Kühme
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Brieden & Co Maschf K
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Brieden & Co Maschf K
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D29/00Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/11Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with bag, cage, hose, tube, sleeve or like filtering elements
    • B01D29/117Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with bag, cage, hose, tube, sleeve or like filtering elements arranged for outward flow filtration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
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    • B01D29/60Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor integrally combined with devices for controlling the filtration
    • B01D29/606Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor integrally combined with devices for controlling the filtration by pressure measuring
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    • B01D29/62Regenerating the filter material in the filter
    • B01D29/66Regenerating the filter material in the filter by flushing, e.g. counter-current air-bumps
    • B01D29/68Regenerating the filter material in the filter by flushing, e.g. counter-current air-bumps with backwash arms, shoes or nozzles
    • B01D29/684Regenerating the filter material in the filter by flushing, e.g. counter-current air-bumps with backwash arms, shoes or nozzles with a translatory movement with respect to the filtering element

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Filtration Of Liquid (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsfilter gemäß
  • dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Vorzugsweise bezieht sich die Erfindung auf einen Flüssigkeitsfilter, das zum Klären einer Flüssigkeit dient, welche einen verhältnismäßig geringen Feststoffanteil bezogen auf das Volumen des Filtrates aufweist.
  • Solche Filter sind u.a. zur Klärung von Industrieabwässern vorgesehen, die mit Rückständen aus der Metallverarbeitung belastet sind. Filter dieser Art benutzen vor allem zylindrische Filterstebe, welche innen mit einem Fenster aufweisenden Stützkörper versehen sein können. Die Rückspülung des Filtersiebes beseitigt den sogenannten Filterkuchen auf der Anströmseite des Filters mit Hilfe des Druckgefälles, das zwischen dem Filter und der Atmosphäre besteht.
  • Infolgedessen findet die Rückspülung nur bei geöffnetem Absperrorgan statt, hört aber bei geschlossenem Absperrorgan auf. Dadurch besteht die Möglichkeit, das Filtersieb periodisch und bedarfsweise mit entsprechend geringem Verlust von Filtrat im Filterkuchen zu reinigen.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Filter wird die Rückspülung der gesamten Filterfläche durch die Umfangsnut des Schiebers gewährleistet, weil diese den vollen Umfang des in sich geschlossenen Filtersiebes erfaßt. Der Schieber bewegt sich während der Rückspülung über die axiale Länge des Filtersiebes, wobei die Verbindung zur Atmosphäre durch die axial längenveränderliche Rohrstrecke aufrecht erhalten wird, welche außerhalb des Schiebers gegen die Filterflüssigkeit und das Filtrat abgedichtet ist.
  • Bei solchen Filtern strebt man neben einer zuverlässigen, d.h. in den richtigen Abständen erfolgenden Rückspülung auch eine weitgehend ohne Eingriff einer menschlichen Arbeitskraft mögliche Arbeitsweise an.
  • Die Erfindung geht aus von einem vorbekannten Flüssigkeitsfilter mit den eingangs bezeichneten Merkmalen (DE-PS 14 36 267). Hierbei hat der Schieber auf einer Seite einen Hals, in dem ein im Boden des Filtergehäuses geführtes Rohr befestigt ist, das im Rohr eines Trichters.
  • geführt wird. Dieser Trichter ist in einem unter dem Filtergehäuse angeordneten Behälter befestigt, der als Klärbehälter dient und deswegen mit einem Uberlauf für die mit dem Filterkuchen abgeführten Filtratmengen versehen ist. Auf der gegenüberliegenden Seite des Schiebers ist an diesen eine Führung für eine Kolbenstange befestigt, deren Ende im Schieber an das Absperrorgan angeschlossen ist, das nach Maßgabe eines auf der Kolbenstange befestigten Arbeitskolbens den Rohrguerschnitt freigibt und schließt. Dadurch wird der Klärbehälter über den Trichter, das Rohr und die Radialkanäle mit der Umfangsnut des Schiebers verbunden, sobald die Rückspülung erfolgen soll. Die beiden Flächen des Schiebers sind mit der Filterflüssigkeit beaufschlagt und wegen der annähernd übereinstimmenden Durchmesser von Kolbenstange und Rohr gleich groß, so daß der Arbeitskolben nach Durchlaufen eines Anfangshubes, durch den das Absperrorgan geöffnet wird, mit dem Resthub den Schieber axial zur Abreinigung des Filtersiebes ziehen und nach Überlaufen einer Steuerbohrung im Arbeitszylinder und Umsteuern des Kolbens wieder zurückführen kann. Diese Bewegung des Arbeitskolbens kann durch den bei verstopftem Filtersieb ansteigenden Differenzdruck zwischen der Filterflüssigkeit und dem Filtrat gesteuert werden.
  • Nachteilig wirkt sich indessen der den Arbeitszylinder und den Arbeitskolben umfassende hydraulische Antrieb des Schiebers aus. Er erfordert meistens einen aus Pumpe und Antriebsmotor bestehenden Druckerzeuger mit entsprechendem Vorlaufdruck. Einerseits sind solche hydraulischen Kreise nicht wartungsfrei. Andererseits verlangen sie den Einsatz von Fremdenergie. Es ist zudem schwierig, mit dem Antrieb die dem Schieber vermittelte Bewegungsenergie richtig auf das Ablösen und Abführen des Filterkuchens durch den Schieber zum Klärbehälter abzustimmen, so daß einerseits in einem Hin- und Hergang des Schiebers die Abreinigung des Filtersiebes vollständig erfolgt und andererseits der Abreinigungsvorgang nicht zu langsam abläuft.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Rückspülfilter der als bekannt vorausgesetzten Art auf einfache Weise den Schieber anzutreiben, ohne daß es dazu eines hydraulischen Druckerzeugers bedarf und dabei die Schieberbewegung auf die Rückspülung abzustimmen.
  • Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen des Anspruches 1. Zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Erfindungsgemäß nutzt man für den Hingang des Schiebers, währenddessen die Rückspülung erfolgt, weil das Absperrorgan geöffnet ist, die Druckdifferenz zwischen der Filterflüssigkeit vor und hinter dem Kolben und diese Bewegung zum Aufladen eines Kraftspeichers, der bei geschlossenem Absperrorgan und demzufolge unterbrochener Rückspülung den Differenzdruckkolben in seine Ausgangsstellung zurückführt. Da infolge der Rückspülung während des Hinganges des Differenzdruckkolbens der Durchgangswiderstand des Filtersiebes vermindert und Druck in der Filterflüssigkeit abgebaut wird, benötigt man im Kraftspeicher nur eine verhältnismäßig geringe Überschußkraft, um die Differenzwirkung des Differenzdruckkolbens beim Rückgang zu überwinden.
  • Während der Rückspülung wird hinter dem vorlaufenden Differenzdruckkolben eine ständig anwachsende Filterfläche freigegeben, die im Vergleich mit der vor dem Differenzdruckkolben befindlichen Filterfläche eine größere freie Durchgangsfläche aufweist.
  • Dadurch fällt der Druck auf der Kolbenvollfläche ab, je weiter sich der Differenzdruckkolben seiner Endstellung nähert, in der der Rückspülvorgang abgebrochen wird. Man kann daher durch Wahl der Differenzfläche des Kolbens und der u.a. von der Häufigkeit der Rückspülung abhängigen Stärke und Dichte des Filterkuchens die Bewegung des Differenzkolbens optimal einstellen. Außerdem verlangsamt sich die Bewegung des Differenzdruckkolbens gegen Ende des Kolbenhinganges,und diese Verzögerung der Kolbenbewegung hängt von der Stärke des Filterkuchens ab.
  • Daraus ergibt sich eine erwünschte Abbremsung des Differenzdruckkolbens gegen Ende der Rückspülphase und eine Abhängigkeit seiner Bewegungsgeschwindigkeit von der Menge des abgeführten Filterrückstandes.
  • Die Erfindung hat den Vorteil, daß sie auf einen hydraulischen Arbeitskreis verzichten und sich auf einen Steuerkreis beschränken kann, wenn ein selbsttätiger Ablauf der Rückspülung verwirklicht werden soll. Die Erfindung führt zu einer schonenden Filterrückspülung infolge der beschriebenen Anpassung der Differenzdruckkraft des Schiebers an den Verschmutzungsgrad des Filters und sie ermöglicht eine verhältnismäßig einfache Bauform; diese beruht u.a. darauf, daß das Absperrorgan außerhalb des Filtergehäuses an einer beliebigen Stelle der Rohrstrecke angebracht werden kann und nicht in den Schieber eingebaut zu werden braucht.
  • Vorzugsweise vereinfacht man die Bauweise des neuen Flüssigkeitsfilters weiter durch die Merkmale des Anspruches 2. Dadurch erhält auch der Differenzdruckkolben die Scheibenform des vorbekannten Schiebers und wird verkantungsfrei beweglich durch die ihm zugeordnete Kolbenführung. Eine solche Führung läßt sich verhältnismäßig einfach ausführen und mit einer zweckmäßigen Ausführungsart der axial längenveränderlichen Rohrstrecke kombinieren, um eine gedrängte Bauart zu ermöglichen. Diese techische Lehre ist Inhalt des Anspruches 3.
  • Die Bewegung des Differenzdruckkolbens läßt sich ihrerseits zur Steuerung des Rückspülvorganges verwenden. Diese ausführungsform der Erfindung ist Inhalt des Anspruches 4.
  • Die Einzelheiten, weiteren Merkmale und andere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren in der Zeichnung; es zeigen Fig. 1 in schematischer Darstellung, teilweise im Längsschnitt ein Flüssigkeitsfilter gemäß der Erfindung mit einer symbolischen Wiedergabe seiner Steuerung, wobei rechts eine Draufsicht auf den Differenzdruckkolben auf der Seite der Kolbenringfläche gezeichnet ist und Fig. 2 in der Fig. 1 entsprechender Darstellung eine abgeänderte Ausführungsform des Flüssigkeitsfilters gemäß der Erfindung.
  • In einem zylindrischen Filtergehäuse 1 befindet sich unten ein radialer Rohrstutzen 2, durch den entsprechend der Richtung des Pfeiles 3 verunreinigte Filterflüssigkeit einströmt. Das Filtergehäuse 1 hat einen unteren Ringflansch 4 zur Befestigung eines Gehäusemittelteiles 5 von größerem Durchmesser. Konzentrisch zur Gehäusewand 6 des Mittelteiles 5 verläuft ein zylindrisches Sieb 8, das an den beiden Endflanschen 9 bzw. 10 des Gehäusemittelteiles befestigt ist. Das Filtergehäuse weist ferner einen Abschluß dom 11 auf, der mit Hilfe eines Ringflansches 12 mit dem oberen Ringflansch 9 des Mittelteiles 5 verbunden ist.
  • Die obere Ringfläche 14 des Domes 11 dient als Anschluß flansch für einen Rohrstutzen 15 bzw. dessen Ringflansch 16. Der Rohrstutzen 15 gehört zu einer allgemein mit 17 bezeichneten Rohrstrecke, in der stromabwärts vom Stutzen 15 ein mit einer Feder 18 vorgespanntes Absperrorgan 19 eingebaut ist. Die Strömungsrichtung gibt der Pfeil 20 an.
  • Konzentrisch zur Zylinderwand 6 und zum zylindrischen Sieb 8 ist in der Mittelachse des Gehäuses 1 eine Führungsstange 21 befestigt, die einerseits bei 22 im Boden 23 des Gehäuses 1 festgelegt ist und andererseits bei 24 im Bereich des Ringflansches 16 eingespannt wird. Die Führungsstange 21 ist wie alle vorbeschriebenen Teile stationär angeordnet und durchsetzt einen Differenzdruckkolben 25. Die Differenzfläche wird durch eine allgemein mit 26 bezeichnete Rohrstrecke geschaffen, welche axiale Längenänderungen zuläßt. Im Falle des Ausführungsbeispieles der Fig. 1 handelt es sich um einen Faltenbalg 27, der zwischen dem oberen Ringflansch 14 des Trumes 11 und dem Anschlußflansch 16 des Stutzens 15 eingespannt sowie bei 28 auf einer inneren Ringfläche 29 des Differenzdruckkolbens 25 befestigt ist.
  • Der Differenzdruckkolben ist neben dem Faltenbalg 27 mit vier Aussparungen 30-33 versehen, die bis zu Speichen 34-37 reichen und im übrigen an einer äußeren Ringfläche 38 des Differenzdruckkolbens 25 enden.
  • Auf dem Umfang des Differenzdruckkolbens 25 ist eine Nut 39 ausgespart, welche mit Hilfe von Radialkanälen 40-43, die an der Ringfläche 29 austreten, mit dem Innenraum 44 des Faltenbalges 27 eine Strömungsverbindung hat.
  • Der Mittelteil 5 des Filtergehäuses hat einen Rohrstutzen 45, durch den entsprechend der Richtung des Pfeiles 46 das Filtrat abströmt.
  • Der Druck der Filterflüssigkeit wird im Stutzen 2 bei 47 und der demgegenüber geringere Druck des Filtrates wird im Stutzen 45 bei 48 abgegriffen und auf einen Differenzdruckschalter 49 übertragen. Der Differenzdruckschalter 49 liegt in einem Steuerkreis oberhalb einer Drossel 50, die einen Bypass 51 aufweist, der mit einem Rückschlagventil 52 gesperrt ist. Hinter der Drossel 50 liegt ein Druckspeicher 53, an den sich ein federbelastetes 1/2-Wegeventil 54 anschließt.
  • Im Betrieb strömt -die Filterflüssigkeit durch den Stutzen 2 in das Gehäuse 1 und passiert die Aussparungen 30-33 im Differenzdruckkolben 25, bevor das zylindrische Filtersieb 8 durchströmt wird. Auf der Innenseite des Filtersiebes wird der Filterkuchen abgelagert, und das Filtrat strömt in den Ringraum 55 zwischen der Wand 6 des Gehäuses 5 und dem Filtersieb 8. Das Filtrat wird zentral durch den Stutzen 45 entsprechend der Richtung des Pfeiles 46 abgeführt.
  • Das Filtrat gelangt aber gleichzeitig durch die-Ringnut 39 und die Radialkanäle 40-43 in den Speichen 34-37 des Differenzdruckkolbens 25 in den Innenraum 44 des Faltenbalges 271 kann jedoch nicht weiterströmen, weil das Absperrorgan 19 geschlossen ist.
  • Sobald der Differenzdruck ansteigt, wird der Schalter 49 geöffnet und Druckmittel strömt aus dem Speicher 53 über die Drossel 50 und den Differenzdruckschalter 49 in- das gleichzeitig umgeschaltete Wegeventil 54 zur Unterseite des mit der Feder 18 belasteten Kolbens des Absperrorgans 19, so daß die Kraft der Feder 18 überwunden und das Absperrorgan 19 geöffnet wird.
  • Dadurch kann Filtrat aus dem Raum 44 des Faltenbalges 27 in die Rohrstrecke 17 abströmen. Da die mit 56 bezeichnete Unterseite des Differenzdruckkolbens der Filterflüssigkeit eine größere Fläche als die Ringfläche 38 und die neben dem Faltenbalg 27 verbleibende Restfläche der Ringfläche 29 bietet, wird der Kolben 25 nach oben, d.h. entlang der inneren Mantelfläche des Filtersiebes 8 bewegt. Infolge des Druckgefälles zwischen dem Ringraum 55 und der durch das geöffnete Absperrorgan 19 mit der Atmosphäre verbundenen Rohrstrecke 17 strömt Filtrat durch das Filtersieb 8 zurück und nimmt dabei den Filterkuchen bzw. die Filterrückstände mit. Filtrat und Filterkuchen gelangen in die Ringnut 39 und durch die Radialkanäle 40-43 in den Innenraum 44 des Faltenbalges 27 und werden durch die Rohrstrecke 17 abgeführt, wobei sich der Differenzdruckkolben 29 unter Führung durch die Stange 21 nach oben bewegt, bis er den oberen Ringflansch 9 erreicht hat. In dieser Stellung bleibt der Kolben zunächst stehen.
  • Da gleichzeitig mit der Ablösung -des Filterkuchens die freie Fläche des Filtersiebes 8 vergrößert worden ist, vermindert sich die Druckdifferenz in der Filterflüssigkeit, wodurch der Differenzdruckschalter 49 schließt. Damit wird der Druck im Wegeventil 54 abgebaut, das dadurch umschaltet. Das führt zur Entlastung des federbelasteten Kolbens des Absperrorganes 19 über eine Leitung, welche in der Rohrstrecke 17 mündet, so daß das Absperrorgan 19 schließt.
  • Mit der beschriebenen Bewegung des Differenzdruckkolbens 25 ist ein Kraftspeicher aufgeladen worden, der aus einer Spiralfeder 60 besteht, deren Windungen den Faltenbalg 27 umgeben. Die Spiralfeder 60 drückt den Differenzdruckkolben 25 in seine Ausgangslage zurück, wobei der sich vergrößernde Innenraum 44 des Faltenbalges 27 durch die über die Ringnut 39 im Differenzdruckkolben 25 einströmende Flüssigkeit aufgefüllt wird.
  • Wie ersichtlich, ist die Wirkungsweise der Ausführungsart nach Fig. 1 vollautomatisch und läßt sich auf die jeweiligen Bedürfnisse einstellen.
  • Die Ausführungsform der Fig. 2 unterscheidet sich von der Ausführungsart nach Fig. 1 durch eine andersartige Führung des Ringkolbens 25. Hierbei isot(die Stange 21 an dem Ringkolben 25 fest und mit ihrem freien Ende 61 bei 62 aus dem Krümmer 15 herausgeführt. Das andere Ende der STange 21 trägt einen Arbeitskolben 63 in einem Arbeitszylinder 64. Kolbenstirn- und Kolbenringfläche begrenzen je einen Zylinderraum 65 bzw. 66.
  • Getrennte Leitungen 67 bzw. 68 aus beiden Zylinderräumen werden mit einem 3/2-Wegeventil 69 gesteuert, das auf einer Seite bei 70 druckbelastet und auf der gegenüberliegenden Seite mit einer Feder 71 vorgespannt ist. Abströmseitig des Wegeventils 69 liegt eine Drossel 72 neben einem Bypass 73, und beide Strömungswege münden in die Leitung 74, we-lche in die Rohrstrecke 17 führt.
  • In de largestellten Situation ist das Absperrorgan 19 offen, d.h. sein Arbeitszylinder ist über das Wegeventil 54 entlüftet. Entlüftet ist auch die Leitung 67, so daß der Kolben 63 der Bewegung des Differenzdruckkolbens 25 folgen kann. Aus dem Druckspeicher 53 strömt über den geöffneten Differenzdruckschalter 49 Druckmittel durch das Wegeventil 69 in den sich vergrößernden Raum 65 des Arbeitszylinders 64. Der Weg über die Drossel 72 ist gesperrt.
  • Schaltet das Wegeventil 69 um, so wird der Weg über den Bypass 73 gesperrt und die Leitung 68, die den Kolbenflächenraum 65 des Arbeitszylinders 64 mit der Atmosphäre verbindet, auf die Drossel 72 geschaltet.
  • Gleichzeitig strömt Druckmittel über die Leitung 67 unter die Kolbenfläche66 aus dem Speicher 53, der mit dem Hingang des Differenzdruckkolbens 25 aufgeladen worden ist. Dadurch wird der Kolben zurückgeführt.
  • In beiden Fällen ist das Filtergehäuse mit seinem Boden 23 bei 75 aufgeständert.

Claims (5)

  1. Patentansprüche 1 Flüssigkeitsfilter mit einem in sich geschlossenen Filtersieb, in dem ein Schieber beweglich ist, der durch eine Umfangsnut und von dieser ausgehende Radialkanäle bei Rückspülung Filterrückstände aufnimmt und in eine axial längenveränderliche Rohrstrecke leitet, mit dem ein Absperrorgan zusammenwirkt, das das Innere der Rohrstrecke mit dem Außendruck verbindet oder gegen diesen abschließt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Schieber mit Hilfe des an ihm festen Rohres (27) als Differenzdruckkolben (25) ausgebildet ist, dessen Kolbenvollfläche (56) und Kolbenringfläche (38) mit dem Druck der Filterflüssigkeit beaufschlagt sind, und daß der Differenzdruckkolben (25) mit einem Kraftspeicher (60) zusammenwirkt, welcher bei geschlossenem Absperrorgan (19) zur Kolbenrückführung dient.
  2. 2. Flüssigkeitsfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Filtergehäuse (1, 5, 11) der axiale längenveränderliche Abschnitt (25) der Rohrstrecke (17) untergebracht ist, der konzentrisch zu einer das Filtergehäuse durchsetzenden Kolbenführung (21) angeordnet ist.
  3. 3. Flüssigkeitsfilter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h ge k e n n z e i c h n e t, daß die Kolbenführung aus einer den Scheibenkolben (25) durchsetzenden Führungsstange (21) besteht und die axial längenveränderliche Rohrstrecke von einem Faltenbalg (27) gebildet wird, der am Filtergehäuse (2, 5, 11) befestigt ist.
  4. 4. Flüssigkeitsfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstange (21) an einem scheibenförmigen Ringkolben (25) befestigt ist und die Stange eines Arbeitskolbens (63) bildet, dessen Zylinder (64) auf beiden Seiten (65, 66) des Arbeitskolbens (63) mit einem Steuerkreis (49-54) verschaltet ist, das mit dem Absperrorgan (19) zusammenwirkt.
  5. 5. Flüssigkeitsfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Steuerkreis (49-54) einen an die Filterflüssigkeit und das Filtrat angeschlossenen Differenzdruckschalter (49) und einen Druckspeicher (53) aufweist, aus dem der Arbeitskolben des Absperrorgans (19) beaufschlagbar ist.
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