-
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.