DE3628455A1 - Vorrichtung zum abscheiden fester verunreinigungen aus fluessigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden fe­ ster Verunreinigungen aus Flüssigkeiten, bestehend aus ei­ nem zylindrischen Raum, der mit einem Filtermaterial aus­ gefüllt ist.

Das Abscheiden fester Verunreinigungen aus Flüssigkeiten, beispielsweise mit Filtern im Durchflußverfahren, ist be­ kannter Stand der Technik. Vor allem bei kleineren zu fil­ ternden Mengen, beispielsweise dem Schmieröl in Verbren­ nungskraftmaschinen, wird die zu reinigende Flüssigkeit durch einen meist zylindrisch geformten Behälter gepumpt, der mit einem Filtermaterial ausgefüllt ist, das die fe­ sten Verunreinigungen zurückhält.

Das Filtermaterial, beispielsweise Spezialpapier, Geflecht aus feinem Draht oder Filze, hat aber nur eine begrenzte Speicherfähigkeit an festen Partikeln. Wenn sich die Fil­ terporen zugesetzt haben und die Grenze der Spei­ cherfähigkeit erreicht ist, steigt der Druck vor dem Fil­ ter an, der Durchfluß wird vermindert und kann bei Ver­ stopfung sogar ganz zum Stillstand kommen.

Eine solche Filterverstopfung kann, beispielsweise bei der Schmierölversorgung von Verbrennungskraftmaschinen, zu schweren Schäden in den nachfolgenden Aggregaten und Schmierstellen führen. Um das zu verhindern, ist in der Regel ein Bypassventil zur Umgehung des Filters eingebaut, das sich bei einem bestimmten Druckanstieg vor dem Filter öffnet und beispielsweise den Ölfluß aufrechterhält. Das durch das Bypassventil strömende Öl ist allerdings ungefil­ tert und evtl. Verunreinigungen können ebenso schädlich sein wie ein ausbleibender Ölfluß.

Aus der DE-OS 28 00 486 ist eine Strömungsmittel- Filtervorrichtung mit einer druckbetätigten Bypassvorrich­ tung bekannt. In einem zylinderförmigen Behälter steht ein rohrförmiges Filterelement, das von außen nach innen durchströmt wird. Dieses Filterelement ist außen mit Ab­ stand von einem feststehenden Siebelement umgeben. In dem Zwischenraum zwischen Siebelement und Filterelement sollen sich grobe Schmutzpartikel sammeln. Um das Wegschwemmen der angesammelten Sedimentstoffe zu verhindern, vor allem nach Stillstandzeiten, ist das Siebelement in seinem un­ teren Bereich undurchlässig. Das führt zu einer zwangsläu­ figen Einschränkung der Filterkapazität. Bei Verstopfung des Filterelements wird eine Bypassvorrichtung geöffnet und ermöglicht den Durchfluß des ungefilterten Strömungs­ mittels.

Die Filter der beschriebenen Gattung erfordern eine regel­ mäßige Inspektion und eine vom Verschmutzungsgrad abhängi­ gen Wechsel des Filtermaterials. Das ist vor allem bei ei­ nem Betrieb mit einer hohen Verschmutzungsgefahr des zu filternden Mediums aufwendig und kostenintensiv.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Abscheiden fester Verunreinigungen aus Flüssigkeiten anzugeben, bei der die Gefahr einer Ver­ stopfung weitestgehend vermindert und somit eine Verlänge­ rung der Inspektions- und Austauschintervalle bewirkt wird.

Die Erfindung wird mit Hilfe der kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem hori­ zontal oder vertikal angeordneten zylinderförmigen Raum, der beispielsweise durch eine Ausnehmung in einem Aggregat oder Gehäuse oder einem an diesem Aggregat oder Gehäuse befestigten Behälter gebildet werden kann, der mit einem Filtermaterial zur Ausfilterung der festen Bestandteile aus der zu reinigenden Flüssigkeit gefüllt ist. Mindestens ein Teil des Filtermaterials steht als zylinderförmiger Hohlkörper mit Abstand zur Wandung zentrisch, um seine Längsachse drehbar, in dem zylindrischen Raum. Mindestens ein Zufluß für die verunreinigte Flüssigkeit mündet tan­ gential in diesen zylindrischen Raum.

Durch den tangentialen Eintritt der Flüssigkeit wird diese in eine rotatorische Bewegung versetzt und umströmt den zylinderförmigen Hohlkörper in der Mitte des zylindrischen Raumes. Durch die Tangentialkräfte werden die gröberen Partikel der verunreinigten Flüssigkeit nach außen getra­ gen und setzen sich an der Wandung ab. Der Abfluß der ge­ reinigten Flüssigkeit erfolgt aus dem Innnenraum des zy­ linderförmigen Hohlkörpers aus Filtermaterial, so daß vor­ teilhaft nur noch Flüssigkeit mit kleinen Partikeln durch die Filterschicht des zylinderförmigen Hohlkörpers in des­ sen Innenraum hindurchtritt. Der Verschmutzungsgrad dieses zylinderförmigen Hohlkörpers ist damit wesentlich gerin­ ger, als wenn sein Filtermaterial von der gesamten zu rei­ nigenden Flüssigkeit durchströmt würde. Dadurch besteht eine weit geringere Gefahr, daß sich der Filterkörper zu­ setzt und somit der Abfluß der gereinigten Flüssigkeit verringert.

Erfindungsgemäß ist der zylinderförmige Hohlkörper aus Filtermaterial um seine Längsachse drehbar. Der Zufluß der ungereinigten Flüssigkeit in die Vorrichtung erfolgt tan­ gential, so daß die Tangentialkräfte der einströmenden Flüssigkeit den Hohlkörper aus Filtermaterial in Umdrehung versetzen können. Der rotierende Hohlkörper bewirkt, daß sich gröbere Teilchen nicht auf seine Oberfläche absetzen, sondern infolge der Tangentialkraft an die Wandung des zy­ lindrischen Raumes geschleudert werden. Damit unterstützt seine Rotation vorteilhaft die Strömungskräfte der ein­ strömenden Flüssigkeit, so daß durch die erhöhten Tangen­ tialkräfte auch Teilchen geringerer Größe, die sich bei einem stationären Betrieb des Filterelements in seinem Filtermaterial absetzen würden, gegen die Wandung ge­ schleudert werden und sich dort absetzen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin­ dung liegt ein anderer Teil des Filtermaterials in einer Schicht so an der Wandung des zylindrischen Raumes an, daß sich zwischen dem zylinderförmigen Hohlkörper und dem Fil­ termaterial an der Wandung ein ringförmiger Zwischenraum befindet. Das Filtermaterial an der Wandung nimmt alle Schmutzteilchen auf, die durch die Tangentialkraft in der Flüssigkeit nach außen geschleudert werden. Es wird ver­ hindert, daß die Schmutzteilchen bei Stillstand der Flüssigkeitsförderung an der Wandung nach unten sinken und eine Sedimentsschicht bilden, die bei Beginn der Förderung wieder aufgewirbelt wird.

Weiterhin kann sich zwischen dem Filtermaterial und der Wandung des zylindrischen Raumes ein Zwischenraum befin­ den, der über Verbindungskanäle mit dem ringförmigen Zwi­ schenraum zwischen dem Filtermaterial und dem zylinderför­ migen Hohkörper in Verbindung steht. Der Zwischenraum zwi­ schen Wandung und Filtermaterial begünstigt über die Ver­ bindungskanäle den Abfluß der Flüssigkeit, die infolge der Tangentialkraft ebenfalls in das Filtermaterial eingedrun­ gen ist. Ohne diese Abflußmöglichkeit käme es zu einem Flüssigkeitsstau in dem Filtermaterial an der Wandung.

Damit beim Zufluß der ungereinigten Flüssigkeit das Fil­ termaterial, das an der Wandung anliegt, beim Durchströmen nicht zugesetzt wird, ist an der Stelle, an der die unge­ reinigte Flüssigkeit einströmt, das Filtermaterial durch­ brochen.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann das Drehen des zylinderförmigen Hohlkörpers um seine Längs­ achse dadurch gesteigert werden, daß er auf seinem Umfang verteilt parallel oder angenähert parallel zur Längsachse angeordnete Schaufeln oder Paddeln trägt.

An Stelle von Schaufeln oder Paddeln kann aber auch das Filtermaterial des Hohlkörpers so geformt sein, daß es für die einfließende ungereinigte Flüssigkeit jeweils auf dem Umfang verteilte Angriffsflächen bietet. Die genannte Formgebung des Hohlkörpers unterstützt in erheblichem Maße die Wirkung der Tangentialkräfte in der ungereinigten Flüssigkeit, die in dem Zwischenraum zwischen der Wandung und dem zylinderförmigen Hohlkörper rotiert.

In vorteilhafter Weise kann mindestens das Filtermaterial an der Wandung des zylindrischen Raumes magnetisches Mate­ rial enthalten. Das magnetische Filtermaterial sondert in vorteilhafter Weise bevorzugt magnetisierbare metallische Verunreinigungen aus der Flüssigkeit aus. Dadurch lagern sich diese magnetisierbaren Partikel vorzugsweise in dem Filtermaterial an der Wandung der Vorrichtung ab und bela­ sten dadurch nicht das Filtermaterial des zylinderförmigen Hohlkörpers. Dadurch wird die Bemühung unterstützt, gerade das Filtermaterial des zylinderförmigen Hohlkörpers, durch welches der Abfluß der vorgereinigten Flüssigkeit erfolgt, weitestgehend vor einer Verstopfung zu bewahren, um da­ durch die lnspektions- und Austauschintervalle des Filter­ materials zu erhöhen.

Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die erfindungsge­ mäße Filter-Vorrichtung mit ihren kennzeichnenden Merkma­ len und weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen näher er­ läutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Fil­ ter-Vorrichtung,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Filter- Vorrichtung, entsprechend dem angegebenen Schnitt- Verlauf in Fig. 1.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ab­ scheiden fester Verunreinigungen aus Flüssigkeiten im Längsschnitt, wobei der zylindrische Raum in diesem Fall durch einen zylindrischen Behälter 1 gebildet wird. Dieser zylindrische Behälter 1 ist wie ein Topf ausgebildet und wird durch einen Deckel 2 verschlossen, der mit Schrauben 3 an dem Behälter 1 befestigt ist.

Mit Abstand zu der inneren Wandung 1′ des Behälters 1 liegt eine Schicht Filtermaterial 4. Mit einem ringförmi­ gen Zwischenraum 5 zum Filtermaterial 4 angeordnet ist ein zylinderförmigen Hohlkörper 6, der in dem zylindrischen Behälter 1 zentrisch, um seine Längsachse drehbar, ange­ ordnet ist.

Der zylinderförmige Hohlkörper besteht aus Filtermaterial 7, das eine rohrförmige Gestalt aufweist. Dieses Rohr aus Filtermaterial 7 wird durch zwei Deckel 9 und 10 ver­ schlossen. Diese beiden Deckel tragen jeweils Lager, und zwar der Deckel 9 ein Lager 11 und der Deckel 10 ein Lager 12, im vorliegendem Fall Kugellager. Mit diesen Lagern ist der zylinderförmige Hohlkörper 6 in dem Deckel 2 mit dem Kugellager 11 und auf dem Abfluß 13 mit dem Kugellager 12 drehbar gelagert. Bei der Reinigung von Öl beispielsweise können die Lager so wie bei diesem Ausführungsbeispiel eingebaut sein, damit eine direkte Schmierung durch das gereinigte Öl erfolgt. Durch den Abfluß 13 fließt aus dem Innenraum 15 des zylinderförmigen Hohlkörpers 6 die gerei­ nigte Flüssigkeit aus der Filter-Vorrichtung ab.

Die verunreinigte Flüssigkeit tritt durch den Zufluß 14 entsprechend der eingetragenen Pfeile in den zylindrischen Behälter 1 der Filter-Vorrichtung ein. Der Zufluß 14 bil­ det eine längliche Öffnung in der Zylinderwand und inner­ halb des an der inneren Wandung 1′ angeordneten Filterma­ terials 4.

Durch den einfachen Aufbau der hier dargestellten und be­ schriebenen Filter-Vorrichtung ist es leicht möglich, das Filtermaterial schnell zu wechseln.

Nach Lösen der Schrauben 3 läßt sich der Deckel 2 von dem zylindrischen Behälter 1 leicht abheben und das Filterma­ terial 4 sowie der zylindrische Hohlkörper 6 herausnehmen.

Das Filtermaterial 7 des zylinderförmigen Hohlkörpers 6 läßt sich wechseln, wenn beispielsweise die Schaufel 8, wie hier nicht dargestellt, mit dem Deckel 10 verschraubt sind, und diese Verschraubung gelöst wird.

In Fig. 2, die eine Ansicht der geschnittenen Filter- Vorrichtung nach Fig. 1, entsprechend dem angegebenen Schnittverlauf, darstellt, ist die Wirkungsweise der Filter-Vorrichtung besonders gut zu erkennen.

Die durch den Zufluß 14 entsprechend der angegebenen Pfeilrichtung eintretende verunreinigte Flüssigkeit, bei­ spielsweise Schmieröl einer Verbrennungskraftmaschine, wird aufgrund des ringförmigen Zwischenraums 5 in eine rotatorische Bewegung um die Achse der Filter-Vorrichtung, um die Achse des zylindrischen Behälters 1, versetzt. Durch die Tangentialkräfte werden die schwereren Partikel, entsprechend den Pfeilen 17, in das an der inneren Wandung 1′ angeordnete Filtermaterial 4 geschwemmt. Ist dieses Filtermaterial außerdem mit einem magnetischen Material versetzt, werden vor allem dort auch alle magnetisierbaren Partikel festgehalten. Damit es innerhalb des Filtermate­ rials 4 aufgrund der Tangentialkräfte in der Flüssigkeit nicht zu einem Stau kommt, befindet sich zwischen dem Fil­ termaterial 4 und der Wandung 1′ ein Zwischenraum 19, in dem sich die Flüssigkeit, befreit von den groben Verunrei­ nigungen, sammelt und über die Verbindungskanäle 20 unge­ hindert durch das Filtermaterial dem ringförmigen Zwi­ schenraum 5 zufließt, um dann durch den zylinderförmigen Hohlkörper 6 gefiltert abzufließen.

Die Wirkung der tangentialen Kräfte der Strömung innerhalb des Zwischenraums 5 wird erhöht durch die Drehung des zy­ linderförmigen Hohlkörpers 6. Durch die Schaufeln 8 wird dieser zylindrische Hohlkörper 6 in eine rotatorische Be­ wegung um die Achse des zylindrischen Behälters 1 ver­ setzt. Gröbere Partikel können sich erst gar nicht in dem Filtermaterial 7 absetzen, da sie durch die Tangential­ kräfte, entsprechend den Pfeilen 17, in das Filtermaterial 4 gefördert werden.

Somit können sich nur leichte Partikel, entsprechend den Pfeilen 18, an dem Filtermaterial 7 des zylinderförmigen Hohlkörpers 6 anlagern. Durch das Filtermaterial 7 tritt die zu reinigende Flüssigkeit in den Innenraum 15 des zy­ linderförmigen Hohlkörpers 6. Bei diesem Durchtritt durch das Filtermaterial 7 werden die letzten feinsten Schwebe­ stoffe in Abhängigkeit von der Porösität dieses Filterma­ terials aufgehalten. Diese Porösität kann entsprechend den Anforderungen an den Reinheitsgrad der Flüssigkeit vorge­ geben werden. Die gereinigte Flüssigkeit fließt, in Rich­ tung der Pfeile in Fig. 1, aus dem Abfluß 13 ab. Das ge­ reinigte Öl einer Brennkraftmaschine beispielsweise fließt von hier aus zu den zu schmierenden Lagerstellen.

Dadurch, daß sich nur leichtere Partikel in dem Filterma­ terial 7 des zylinderförmigen Hohlkörpers 6 ablagern, bleibt diese Filter-Vorrichtung wesentlich länger funk­ tionsfähig als Filter-Vorrichtungen herkömmlicher Art, wo die verunreinigte Flüssigkeit nur durch eine Schicht Fil­ termaterial hindurchwandert und sich feinere und gröbere Partikel gleichzeitig auf derselben Seite des Filtermate­ rials ablagern, so daß eine wesentlich schnellere Ver­ stopfung der Poren eintritt.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Abscheiden fester Verunreinigungen aus Flüssigkeiten, bestehend aus einem zylindrischen Raum, der mit einem Filtermaterial ausgefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des Fil­ termaterials (7) als zylinderförmiger Hohlkörper (6) mit Abstand zur Wandung (1′) des zylindrischen Raumes (1) zen­ trisch, um seine Längsachse drehbar, in dem zylindrischen Raum (1) steht und daß mindestens ein Zufluß (14) für die verunreinigte Flüssigkeit tangential in den zylindrischen Raum (1) mündet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfluß (13) für die gefil­ terte Flüssigkeit axial aus dem Innenraum (15) des zylin­ derförmigen Hohlkörpers (6) aus Filtermaterial austritt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein anderer Teil des Filterma­ terials in einer Schicht (4) an der Wandung (1′) des zy­ lindrischen Raumes (1) anliegt und sich zwischen dem zy­ linderförmigen Hohlkörper (6) und dem Filtermaterial (4) an der Wandung (1′) ein ringförmiger Zwischenraum (5) be­ findet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen dem Filtermate­ rial (4) und der Wandung (1′) des zylindrischen Raumes (1) ein Zwischenraum (19) befindet und daß dieser Zwischenraum (19) über Verbindungskanäle (20) mit dem ringförmigen Zwi­ schenraum (5) zwischen dem Filtermaterial (4) und dem zy­ linderförmigen Hohlkörper (6) in Verbindung steht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zylinderförmige Hohlkörper (6) aus Filtermaterial auf seinem Umfang verteilt parallel oder angenähert parallel zu seiner Längsachse angeordnete Schaufeln oder Paddel (8) trägt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens das Filtermaterial (4) an der Wandung (1′) des zylindrischen Raumes (1) mag­ netisches Material enthält.