DE3811706A1 - Verfahren zur filterreinigung und apparat zur ausuebung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Filterreini­ gung sowie einen Flüssigkeitsfiltrierapparat, worin eine in einem primären Kreislauf zirkulierende Flüs­ sigkeit in einer verhältnismäßig flachen und brei­ ten Kammer über ein im Wesentlichen ebenes Filter­ element in einem sogenannten Kreuzstrom (cross flow) strömt, und ein Bruchteil der Flüssigkeitsmenge durch das Filterelement gepreßt wird, wobei ein mit sei­ ner Vibrationsfläche parallel zu und gegenüber einer der Oberflächen des Filterelements angeordneter Ul­ traschalltransducer mindestens während periodischer filterreinigender Rückspülung von Flüssigkeit durch das Filterelement tätig ist.

Das Verfahren und der Apparat gemäß der Erfindung sind Weiterentwicklungen derjenigen Verfahren und Filter, die zur Filtrierung von Brennstofföl für Motoren verwendet werden, und worin das Filter peri­ odisch gereinigt wird durch Herstellung eines Druck­ abfalls im primären Ölkreislauf und die davon verur­ sachte Rückströmung des Öls durch das Filterelement, welches gleichzeitig mit Ultraschall beeinflußt wird, wodurch sich im Filter abgesetzte Unreinheiten sich lösen und vom Öl im primären Kreislauf wegge­ spült werden.

Es hat sich indessen gezeigt, daß die Ultraschall­ wellen, die der Bildung eines Filterkuchens an der Oberfläche des Filterelements entgegenwirkt, u.a. wegen der Kavitation des Öls einen so schweren Ver­ schleiß an das Filterelement ausüben, daß dies sehr schnell zerstört wird, wenn die Effektivität der Filterreinigung so ziemlich zufriedenstellend sein soll. Der Verschleiß ist während des Rückspülvor­ gangs, der einen kräftigen Transducer erfordert damit die Unreinheiten aus dem Filtertuch "ausgeschüttelt" und vom Öl im Primärkreislauf mitgenommen werden kön­ nen, besonders groß.

Zweck der Erfindung ist ein Verfahren zur Filterreini­ gung sowie einen Apparat zur Ausübung des Verfahrens vorzuschlagen, die es ermöglichen, eine viel schonen­ dere Reinigung des Filterelements durch Rückspülung zu erreichen als bisher möglich gewesen ist, sodaß die Lebensdauer des Filterelements wesentlich verlän­ gert werden kann.

Dies ist gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der Abstand zwischen der Vibrationsfläche des Ultra­ schalltransducers und der Oberfläche des Filterele­ ments während der Rückspülung, wenn der Transducer tätig ist, reduziert oder eliminiert wird.

Wenn man während der Rückspülung den Transducer und das Filterelement dicht gegeneinander einführen, er­ reicht man, daß das Öl während der Rückspülung mit großer Geschwindigkeit von der Primärseite des Fil­ ters wegströmt und effektiv Unreinheiten mit sich reißt, die vom ganz dicht am Filter befindlichen Transducer gelöst werden. Es kann ein verhältnismä­ ßig schwacher Ultraschalltransducer mit einer kurzen Einwirkung auf das Filter verwendet werden. Es hat sich gezeigt, daß die Lebensdauer des Filters viel länger wird als bisher möglich.

Sogar in Fällen wo der Ultraschalltransducer bei normaler Filtrierung in einem maximalen Abstand vom Filterelement kontinuierlich arbeitet (wo er also nicht nur während der Rückspülung aktiviert wird), kann diese Verlängerung der Lebensdauer dann er­ reicht werden, wenn der maximale Abstand und der Ef­ fekt des Transducers aneinander angepaßt werden um das Filterelement in möglichst weitem Umfang zu schonen.

Das Verfahren kann in einem verhältnismäßig einfachen Flüssigkeitsfiltrierapparat mit einer verhältnismäßig flachen und breiten Durchströmungskammer, deren eine Seitenfläche von einer im Wesentlichen ebenen Ober­ fläche eines flachen Filterelements gebildet wird, und mit einem Ultraschalltransducer, dessen Vibra­ tionsfläche parallel zu und gegenüber der einen der Oberflächen des Filterelements angeordnet ist, ausge­ übt werden, welcher Apparat gemäß der Erfindung da­ durch eigentümlich ist, daß der Ultraschalltrans­ ducer und/oder das Filterelement derart verschiebbar gelagert sind/ist, daß der Abstand zwischen der Vi­ brationsfläche des Transducers und der Oberfläche des Filterelements variiert werden kann, und daß Steuerorgane zur Herstellung der Verschiebung derart eingerichtet sind, daß während der Rückspülung von Flüssigkeit durch das Filterelement in Richtung gegen die Durchströmungskammer der genannte Abstand auf ein Minimum oder Null reduziert wird gleichzeitig damit, daß der Ultraschalltransducer wirksam ist und so, daß der maximale Abstand wieder eingestellt wird, wenn die Rückspülung aufhört.

Die Erfindung wird im Folgenden in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, worauf

Fig. 1 ein vereinfachtes Diagramm über einen Teil des Brennstoffsystems eines Motors zeigt, worin der Flüs­ sigkeitsfiltrierapparat gemäß der Erfindung Verwen­ dung finden kann,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Ausführungsform für das Filter gemäß der Erfindung, in Normalstellung gezeigt,

Fig. 3 das Filter gemäß Fig. 2, während der Rück­ spülung zur Reinigung des Filterelements gezeigt, und

Fig. 4 ein Diagramm, welches die Abhängigkeit des Rei­ nigungseffekts vom Abstand zwischen Filtertuch und Ultraschalltransducer während der Rückspülung illu­ striert.

In dem in Fig. 1 gezeigten Diagramm ist eine Pumpe P gezeigt, die Öl aus einem nicht gezeigten Lagertank durch eine Saugleitung 10 saugt und es durch einen Wärmeaustauscher H zu einem Filtrierapparat F weiter­ leitet. Der größte Teil des Öls strömt in einem pri­ mären Kreislauf in Kreuzstrom über ein Filterelement 7 - d.h. in einem flachen Strom parallel zum Filter­ tuch - und durch einen primären Auslauf 5 hinaus und zur Pumpe P zurück. Ein geringer Teil des Öls strömt durch das Filterelement 7 zu einem sekundären Auslauf 6 und weiter durch einen Puffertank B zum nicht ge­ zeigten Motor.

Das Filterelement des Apparats F wird periodisch durch Rückspülung gereinigt, wobei ein Ventil 1 mit regel­ mäßigen Zeitintervallen - oder vom Druckabfall über dem Filterelement gesteuert - eine Pumpenumlauflei­ tung 11 öffnet, sodaß der Druck des primären Kreis­ laufs fällt, und sich im Filter abgesetzte Unreinhei­ ten sich lösen und vom Öl im primären Kreislauf wegge­ spült werden, wenn das Ventil 1 wieder geschlossen wird. Ein (in Fig. 1 nicht gezeigter) Ultraschall­ transducer, dessen Vibrationsfläche eine Begren­ zungsfläche für den flachen Kreuzstrom vom Öl längs des Filterelements 7 bildet, trägt dazu bei, die Bil­ dung eines Filterkuchens an der Oberfläche des Filter­ elements 7 zu verhindern. Wenn die Menge von Unrein­ heiten im Primärkreislauf zur Folge hat, daß die Intervalle zwischen notwendigen Rückspülungen uner­ wünscht klein werden, wird ein Dränventil 2 im Primär­ kreislauf geöffnet, und Öl wird entweder zum Lagertank zurückgeführt oder abgezapft um gereinigt zu werden. Öl kann auch während einer Rückspülung weggeleitet werden, wobei die Ventile 1 und 2 dann gleichzeitig offen sind. Wenn die Pumpe P so reines Öl (z.B. Die­ selöl) saugt, daß eine Filtrierung nicht notwendig ist, wird ein Ventil 3 in einer Filterumlaufleitung 8 offengehalten. Das Filter kann dann überholt oder ausgewechselt werden, wobei es durch nicht gezeigte Absperrventile vom übrigen Brennstoffsystem abge­ sperrt werden kann. Häufig werden mehrere parallelge­ kuppelte Filter verwendet.

Es ist mit dem beschriebenen Verfahren die Schwierig­ keit verbunden gewesen, daß das verwendete Filter­ element ziemlich schnell zerstört wurde, welches ver­ mutlich insbesondere auf eine Kavitationsbildung an der gegen den Ultraschalltransducer wendenden Seite des Filterelements und verhältnismäßig dauernde Be­ einflussungen mit Hinblick darauf, die Unreinheiten im Filter zu lösen, zurückzuführen ist.

Es hat sich jetzt gezeigt, daß es mit dem Flüssig­ keitsfiltrierapparat gemäß der Erfindung, z.B. in der in Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsform, mög­ lich geworden ist, eine effektive Reinigung sowie eine wesentliche Verlängerung der Lebensdauer des Filter­ elements 7 dadurch zu erreichen, daß man während der periodischen Rückspülungen, wo der Flüssigkeits­ druck an der Primärseite des Elements kleiner als an der Sekundärseite ist, den Abstand zwischen der Ober­ fläche des Filterelements 7 und dem Ultraschalltrans­ ducer T reduziert oder ganz aufhebt, während der Trans­ ducer tätig ist.

Zu diesem Zweck ist das Filterelement 7 im Gehäuse 8 durch Führungen 9 so gelagert, daß es zwischen den in Fig. 2 und 3 gezeigten Stellungen verschiebbar ist. In Fig. 2 steht das Filter in seiner normalen Arbeits­ stellung, wo das Öl im Primärkreislauf - wie durch Pfeile angedeutet - vom Einlauf 4 zum Auslauf 5 in Kreuzstrom über das Filterelement 7 strömt. Wie eben­ falls durch Pfeile angedeutet strömt ein Bruchteil des Öls durch das Filterelement 7 zum sekundären Auslauf 6.

Fig. 3 zeigt den Filtrierapparat während Reinigung des Filterelements 7 durch eine von einem Druckabfall im Primärkreislauf oder eine Drucksteigerung an der Sekundärseite des Filterelements 7 verursachte Rück­ spülung. Wie durch Pfeile gezeigt strömt jetzt Öl durch das Filterelement 7 von dessen Sekundärseite zur Pri­ märseite zurück und in Richtung gegen die Einläufe 4 und die Ausläufe 5. Wie ersichtlich ist das Filterele­ ment 7 durch die Führungen 9 dicht gegen die Vibra­ tionsfläche des Ultraschalltransducers T hin verscho­ ben, sodaß die Strömungsgeschwindigkeit von der Pri­ märseite des Filterelements ab hoch ist gleichzeitig damit, daß die Vibrationen vom Transducer T zum Fil­ terelement 7 sehr effektiv sind.

Es hat sich überraschend gezeigt, daß das Filter­ element 7 die dadurch hervorgerufene starke Vibra­ tionsbeeinflussung sehr gut verträgt, welche in Verbindung mit der erhöhten Abströmungsgeschwindig­ keit an der Primärseite des Filters bewirkt, daß innerhalb sehr kurzer Zeit eine effektive Reinigung erreicht werden kann. Die Abhängigkeit des Reini­ gungseffekts vom Abstand zwischen Filterelement und Ultraschalltransducer ist in dem in Fig. 4 gezeigten Diagramm veranschaulicht, welches auf einer Reihe von Versuchen mit variierendem Abstand und Ultra­ schalleffekt basiert.

Obwohl die in Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsfor­ men für den Filtrierapparat gemäß der Erfindung einen stationären Ultraschalltransducer T an der Primär­ seite des Filterelements aufweisen, ist verständlich, daß der Transducer auch an der Sekundärseite (Ab­ strömungsseite) des Filters angeordnet sein kann. Weiterhin kann die relative Verschiebung zwischen dem Filterelement 7 und dem Transducer T auch dadurch hergestellt sein, daß der Transducer T gegen das Fil­ terelement 7 ein und davon ab verschiebbar ist oder dadurch, daß sowohl der Transducer T als das Filter­ element 7 verschiebbar sind. Die Verschiebung kann von Steuersignalen vom Steuerkreislauf der Pumpe P oder des Transducers T oder eventuell nur rein mecha­ nisch infolge des Druckabfalls im Primärkreislauf her­ vorgerufen werden.

Claims (3)

1. Verfahren zur Filterreinigung, worin eine in einem primären Kreislauf zirkulierende Flüssigkeit in einer verhältnismäßig flachen und breiten Kammer über ein im Wesentlichen ebenes Filterelement in einem soge­ nannten Kreuzstrom (cross flow) strömt, und ein Bruch­ teil der Flüssigkeitsmenge durch das Filterelement gepreßt wird, wobei ein mit seiner Vibrationsfläche parallel zu und gegenüber einer der Oberflächen des Filterelements angeordneter Ultraschalltransducer min­ destens während periodischer filterreinigender Rück­ spülung von Flüssigkeit durch das Filterelement tätig ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Vibrationsfläche des Ultraschall­ transducers und der Oberfläche des Filterelements während der Rückspülung, wenn der Transducer tätig ist, reduziert oder eliminiert wird.

2. Flüssigkeitsfiltrierapparat mit einer verhältnis­ mäßig flachen und breiten Durchströmungskammer, deren eine Seitenfläche von einer im Wesentlichen ebenen Oberfläche eines flachen Filterelements gebildet wird, und mit einem Ultraschalltransducer, dessen Vibrations­ fläche parallel zu und gegenüber der einen der Ober­ flächen des Filterelements angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschall­ transducer (T) und/oder das Filterelement (7) derart verschiebbar gelagert sind/ist, daß der Abstand zwischen der Vibrationsfläche des Transducers (T) und der Oberfläche des Filterelements (7) variiert werden kann, und daß Steuerorgane zur Herstellung der Ver­ schiebung derart eingerichtet sind, daß während der Rückspülung von Flüssigkeit durch das Filterelement (7) in Richtung gegen die Durchströmungskammer der ge­ nannte Abstand auf ein Minimum oder Null reduziert wird gleichzeitig damit, daß der Ultraschalltransducer (T) wirksam ist und so, daß der maximale Abstand wieder eingestellt wird, wenn die Rückspülung aufhört.

3. Flüssigkeitsfiltrierapparat gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vibra­ tionsfläche des Transducers (T) ein Areal derselben Größenordnung wie das der gegenüberliegenden Ober­ fläche des Filterelements (7) aufweist.