DE3888348T2 - Verfahren und mittel zum filtrieren und homogenieren von flüssigen substanzen. - Google Patents

Verfahren und mittel zum filtrieren und homogenieren von flüssigen substanzen.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und einen Filter gemäß dein Oberbegriff der Ansprüche 1 und 9.
  • Solch ein Verfahren und ein Filter sind in der WO-A-79/00884 offenbart.
  • Das bekannte Verfahren und der Filter basieren auf der Verwendung von Filterelementen und Ultraschalloszillatoren und -generatoren.
  • Bei einem Flüssigkeitsfiltervorgang, in welchem die Flüssigkeit durch ein Filterelement hindurchdringt, werden die Elemente verschmutzt und müssen ausgetauscht oder gereinigt werden. Weil ein Filterelementaustausch viele Nachteile mit sich bringt, wie z.B. die Notwendigkeit solche Elemente auf Lager zu haben und die Arbeit, die durch den Austauschvorgang eingeschlossen ist und möglicherweise den Filtervorgang unterbricht, werden Anstrengungen im wesentlichen an der Durchführung unternommen, um die Reinigung möglichst während des Betriebes vorzunehmen.
  • Im Falle von Ölen zum Beispiel, wird die Reinigung während des Betriebes normalerweise durch Leiten eines Teils des Flüssigkeitsstromes, welcher zurückgefilteft wird, in umgekehrte Richtung durchgeführt, in der Anstrengung zu erreichen, daß das gewebte Netz, welches von der Art ist, wie am meisten eingesetzt, sauber gespült wird durch die gefilterte Flüssigkeit selbst.
  • Im vorhergehenden wurden solche naturgemäßen Nachteile bereits beschrieben, welche durch das Ersetzen des Filterelements entstehen. Das oben erwähnte Reinigungsverfahren bringt während des Betriebs, basierend auf den rückwärtigen Flüssigkeitsstrom, ebenfalls eine Anzahl von Nachteilen: Das Filternetz wird nicht vollständig gereinigt in solch einem Verfahren. Zweitens kann das Netz von den Druckspitzen beschädigt werden, die durch die Betriebsstoffzuführpumpen verursacht werden. Drittens zeiht die große Flüssigkeitsmenge, die zum Rückspülen erforderlich ist, einen Zeitverlust mit sich, und unnötigerweise ein zweifaches Überreinigen der entsprechenden Flüssigkeitsmenge.
  • Mit der Hilfe des Verfahrens und des Filters gemäß der Erfindung wird eine ziemlich nennenswefte Verbesserung bezüglich der genannten Nachteile und anderer erzielt. Um dies auszuführen, sind das Verfahren und der Filter dieser Erfindung entsprechend gekennzeichnet durch das, was in den kennzeichnenden Teilen von Anspruch 1 oder Anspruch 8 erwähnt ist.
  • Die wichtigsten Vorteile der Erfindung gegenüber anderen Reinigungsverfahren, welche während des Betriebs stattfinden, sind darin zu sehen, daß durch das Verfahren der Erfindung die Filterelemente besser vollständig gereinigt werden, das Beschädigungsrisiko des Filternetzes beseitigt ist und ein Hin- und Herfließen der Flüssigkeit verhindert ist.
  • Die erreichten Vorteile bezüglich des Ersetzens der Filterelemente sind offensichtlich dieselben wie die der Reinigung während des Betriebs, welche schon beschrieben wurden.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben, welche ein Ausfünrungsbeispiel der Erfindung darstellen. Die Erfindung ist in keiner Weise so eng beschränkt, wie die Einzelheiten des Beispiels.
  • Wie in Figur 1 veranschaulicht, umfaßt die Einrichtung zwei identische Filtereinheiten 1 und 2, wobei von diesen Einheiten abwechselnd eine in Gebrauch und die andere in ihrem Reinigungszyklus ist oder nach Beendigung des Zyklusses in Bereitschaft zur Verwendung steht und eine Umschaltvorrichtung 3 mit Betätigungsinechanisinus und einen Ultraschallgenerator 4.
  • Eine Filtereinheit setzt sich zusammen aus einem Filterkörper 1.1, einem Filterelement 1.2, welches austauschbar ist entsprechend der Betriebsnotwendigkeit, einem Filterrückstandsbeseitigungsventil 1.3, ein einfach wirkendes, pneumatisches Betätigungselement 1.4, ein Pilotventil 1.5, eine Schwimmerkammer 1.6 zur Entlüftung, ein schwimmbetriebener Schalter 1.7, ein Ventil 1.8, ein Füllventi1 1.9, eine Drosselstelle 1.10, ein Ultraschalloszillator 1.11, ein Druckluftspülventil 1.12, ein Differenzdruckschalter oder Differenzdruckgeber 1.13 und eine Kontrolleinheit 5.
  • Gleichartige Einzelteile der Filtereinheit 2 können in ähnlicher Weise als identische Einzelteile bezeichnet werden, wobei Bezugszeichen 2.1 bis 2.13 verwendet werden und wobei Einzelteil 2.1 äquivalent zu Einzelteil 1.1 in der Filtereinheit 1 ist, usw.
  • Die Umschaltventilvorrichtung besteht aus einem Umschaltventil 2.1 für reine Flüssigkeit, ein Umschaltventil 3.2 für unsaubere Flüssigkeit, eine pneumatische Betätigungseinrichtung 3.3, die gemeinsam für die vorangegangenen Einzelteilen 3.1 und 3.2 zugeordnet ist, und ein Pilotventil 3.4 zum Überwachen des Elements 3.3.
  • Es wird in dem Beispiel angenommen, daß der Betrieb der Einrichtung zeigt, daß die Filtereinheit 1 in Betrieb ist, während Einheit 2 bereitsteht.
  • Der Reinigungsgrad der Filterelemente wird mit einem Differenzdruckschalter oder -geber 1.13 überwacht, der guer zur Eintritts- und Austrittsleitung installiert ist und an welchem ebenfalls eine Differenzdruckanzeigeeinrichtung angebracht sein kann. Wenn der Differenzdruck einen gegebenen, vorher festgesetzten Grenzwert erreicht, bringt das Ventil 3.4 mit der Hilfe der Betätigungseinrichtung 3.3 die Umschaltventile 3.1 und 3.2 dazu, so positioniert zu werden, daß die Flüssigkeit, die gefiltert wird, durch die Filtereinheit 2 hindurchtritt, welche zuvor in Bereitschaftsstellung war.
  • Während des normalen Filterns wird der Ultraschallkopf 1.11 (2.11) mit geringer Leistung betrieben, um eine schwache Kavitätserscheinung in der Flüssigkeit zu erzeugen, um die Flüssigkeit, die gefiltert wird, zu homogenisieren.
  • Wenn der Begrenzungsschalter an dem Betätigungselement des Umschaltventilbetätigungselements anzeigt, daß die Flüssigkeit durch Einheit 2 hindurchtritt, wird Einheit 1 zu dem Reinigungszyklus umgeschaltet, der Ultraschallkopf 1.11 nun umgeschaltet, um Leistung auf einem höheren Betrag zu empfangen als die homogenisierte Leistung. Das Druckluftventil 1.12 öffnet und das Pilotventil 1.5 bringt das Filterrückstandbeseitigungsventil 1.3 zum Öffnen, wobei die Größe dieses Ventils mit Hinblick zum Erreichen einer ausreichenden Drosselung wählbar ist, wobei als ein Ergebnis desselben die Filterkammer innerhalb der gewunschten Zeit geleert wird. Wenn die Kammer bis zur Kapazität gefüllt ist und dann geleert wird, bringt die innere Kavität, die in der Flüssigkeit durch den Ultraschall verursacht wird, eine effiziente Reinigung der Filterelemente 1.2 mit sich.
  • Nach einer vorher festgesetzten Einstellzeit wird der Ultraschallgenerator zu einer niedrigen Leistung geschaltet und das Filterrückstandbeseitigungsventi1 1.3 und das Druckluftventil 1.12 sind geschlossen, wonach Ventil 1.9 und Ventil 1.8 öffenen. Flüssigkeitsauffüllung von der Hauptfließleitung strömt durch die Drosselstelle 1.10 in die Filtereinheit 1. Abrupte Störungen, die durch gesenkten Hauptfließdruck entstehen, können mit dem eingeschränkten Flüssigkeitsstrom beseitigt werden.
  • Füllen der Filterkammer bis zur Kapazität wird durch automatische Elemente überwacht, die die Ventile 1.9 und 1.8 mit Hilfe des schwimmerbetriebenen Schalters in der Schwimmerkammer 1.6 schließen.
  • Zum Abschluß der gerade beschriebenen Abfolge verbleibt die Filtereinheit in Bereitschaft.
  • Wenn der Differenzdruck in Filtereinheit 2 zu dem vorher festgelegten Wert steigt (aufgrund von Verschmutzung), wird die obige Abfolge nun in dieser zweiten Einheit wiederholt. Das Flüssigkeitsfilter- und Homogenisierverfahren wird hauptsächlich gekennzeichnet dadurch, daß der Leistungsausgang des Ultraschallgenerators mit einem Signal von dem Differenzdruckschalter oder -geber 1.13 kontrollieft wird, der quer über die Filtereinheit angebracht ist. Dieses Signal kann ein grenzwert-betätigtes Anschaltsignal sein, das die oben beschriebene Filterreinigungsfunktion startet, oder es kann ein kontinuierliches Differenzdrucksignal von dem Differenzdruckschalter 1.13 sein.
  • Weil, wie bestens bekannt ist, weist Ultraschall aufgrund der Kavitation, welche er verursacht, eine Abnutzungswirkung auf Werkstoffe auf, wobei seine Leistung optimiert werden muß im Verhältnis zu der Wechselwirkung von Ultraschall, der die Filterung unterstützt und Flüssigkeitshomogenisiertätigkeit. Die Wirksamkeit des Ultraschalls beim Unterstützen der Flüssigkeitsfilterung und -homogenisierung ist weiterhin abhängig von einer Anzahl von Faktoren, z.B. Druck, Temperatur, Viskosität und Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeit, der Filternetzgröße und der Freguenz/Freguenzbereichs des Ultraschalls. Deshalb ist das Verfahren der Erfindung zum Filtern und Homogenisieren von Flüssigkeiten ebenfalls hauptsächlich gekennzeichnet dadurch, daß nicht nur die Leistung, sondern ebenso die Frequenz des Ultraschalls nicht nur durch den Differenzdruckschalter- oder geber 1.13, sonderen ebenso durch einen Flüssigkeitsdruckgeber 1.14, einem Temperaturgeber 1.15 oder Flüssigkeitsströmungsgeschwindigkeitsmesser oder -geber 1.16, der den Flüssigkeitsstrom durch die Filtereinheiten bestimmt, kontrolliert ist.
  • Das Verfahren zum Filtern und Homogenisieren von Flüssigkeiten ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß Anstrengungen unternommen werden, um die Filterfläche, z.B. wie in dem Bereich A-B in Figur 1 gezeigt zu maximieren, z.B. durch Anordnen von zylindrischen Filterkassetten in konzentrischer kreisförmiger Anordnung in dem Filterkörper 1.1 und auf dem Außenkreis, so daß Ultraschallreinigung, die in dem Filterverfahren angewendet wird, zu Intervallen so selten wie möglich benötigt werden können.
  • Wenn notwendig, können verschiedene Hilfselemente, die die Arbeit der gerade beschriebenen Erfindung unterstützen, hinzugefügt werden, z.B. ein Heizsystem, um mit den Ummantelungen der Filterkammern verbunden zu sein, wenn durch spezielle Flüssigkeiten erfordert, die gefiltert werden und durch die Filterverhältnisse.

Claims (14)

1. Ein Verfahren zum automatischen Reinigen von Filtereinheiten wahrend des Filterns von flüssigen Substanzen und zum Filtern von flüssigen Substanzen durch Verwenden von Ultraschalloszillatoren (1.11; 2.11) und einem Ultraschallgenerator (4), in welchem jede der Fiitereinheiten einen angegliederten Ultraschalloszillator umfaßt, wobei der Ultraschalloszillator von einem Ultraschallgeneratcr (4) betrieben wird, wobei der Ultraschalloszillator (1.11; 2.11) und -generator (4) in Betrieb genommen werden, nachdem sie ein Signal von einer vorgewählten Leistungshöhe empfangen haben, die beim Reinigen der Filtereinheit (1; 2) erforderlich ist, und wobei ein Ablaßventil (1.3; 2.3), das an die zu reinigende Filtereinheit (1; 2) angegliedert ist, geöffnet wird,
gekennzeichnet dadurch,
daß während des Filterns der Ultraschallozillator (1.11; 2.11) auf einer niedrigen Leistungshöhe betrieben wird, um die Flüssigkeit, welche gefiltert wird, zu homogenisieren,
daß ein Druckluftspülventil (1.12; 2.12), das an die Filtereinheit angegliedert ist, zur selben Zeit geöffnet wird wie der Ultraschalloszillator und -generator bei einer hohen Leistungshöhe betrieben werden,
daß das Ablaßventil (1.3; 2.3) durch ein Hilfssteuerventil (1.5; 2.5) geöffnet wird,
daß die Größe und der Grad der Drosselung des Ablaßventils (1.3; 2.3) eingestellt werden, um eine Filtereinheitentleerungszeit einzustellen, so daß eine gewünschte Reinigungszeit für das Ultraschallreinigungsverfahren verwirklicht ist,
daß nach einer einstellbaren, vorherbestimmten Zeit der Ultraschallgenerator auf eine niedrige Leistungshöhe geschaltet wird, die zum Homogenisieren der Substanz, welche gefiltert wird, erforderlich ist, und wobei das Ablaßventil (1.3; 2.3) und das Druckluftspülventil (1.12; 2.12) geschlossen werden, worauf ein Ventil (1.8; 2.8), welches die Filtereinheit (1; 2) mit der Atmosphäre verbindet, und ein Füllventil (1.9; 2.9) geöffnet werden, um die Filtereinheit (1; 2) mit der flüssigen Substanz wieder aufzufüllen, welche von einer Hauptflüssigkeitsfließführung durch eine Drosselstelle (1.10; 2.10) abgeleitet wird, und
daß Automaten das Füllen bis zum Aufnahmevermögen der Filterkammer (1; 2) überwachen und das Füllventil (1.9; 2.9) und das Ventil (1.8; 2.8), welches die Filtereinheit (1; 2) mit der Atmosphäre verbindet, durch einen schwimmer-betriebenen Schalter in einer Schwimmerkammer (1.6; 2.6) verschließen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung des Ultraschalloszillators (1.11; 2.11) auf der Basis des Differentialdrucks, der quer über die Filtereinheit (1; 2) vorhanden ist, geregelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung des Ultraschalloszillators (1.11; 2.11) auf der Basis der Fließgeschwindigkeit der Substanz, die durch die Filtereinheit (1; 2) fließt, geregelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung des Ultraschalloszillators (1.11; 2.11) auf der Basis des Flüssigkeitsdrucks, der in der Filtereinheit (1; 2) wirkt, geregelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung des Ultraschalloszillators (1.11; 2.11) auf der Basis der Temperatur der Flüssigkeit, die durch die Filtereinheit (1; 2) fließt, geregelt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung der Ultraschallreinigung durch das Variieren des Drucks, der in der Filtereinheit (1; 2) wirkt, gesteigert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungswirkung von dem Filter und die Homogenisierwirkung von der Flüssigkeit, die durch die Filtereinheit (1; 2) fließt durch Variieren der Frequenz und des Frequenzspektrums von dem Ultraschalloszillator (1.11; 2.11) gesteigert wird.
8. Filter, geeignet, um durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 gereinigt zu werden, mit Filtereinheiten (1; 2), wobei jede Filtereinheit einen wirkungsverbundenen Ultraschalloszillator (1. 11; 2.11), einen Ultraschallgenerator (4) zum Betreiben des Ultraschalloszillators (1.11; 2.11), Einrichtungen, welche nachdem sie ein Signal empfangen, den Oszillator (1.11; 2.11) zu einer höheren Leistungshöhe umschalten, die zum Reinigen der angegliederten Filtereinheit (1; 2) erforderlich ist, ein Abschlußventil (1.3; 2.3) und ein Füllventil (1.9), das an die Filtereinheit angegliedert ist, umfaßt, gekennzeichnet durch den Ultraschallgenerator (4), der angeordnet ist, um den Oszillator (1.11; 2.11) in einer niedrigen Leistungshöhe während des Filterns zu betreiben, Druckluftspülventile (1.12; 2.12), die an jede Filtereinheit angegliedert sind und zur selben Zeit geöffnet werden, wenn die Einrichtung den Oszillator (1.11; 2.11) zu der höheren Leistungshöhe umschaltet, ein Hilfsteuerventil (1.5; 2.5) zum Öffnen des Abflußventils (1.3; 2.3), wobei die Größe und der Grad der Drosselung von dem Abflußventil (1.3; 2.3) einstellbar ist, um die Filtereinheitentleerungszeit zu regulieren, so daß eine gewünschte Reinigungszeit für das Ultraschallreinigungsverfahren verwirklicht ist, durch die Einrichtung, die angeordnet ist, um den Oszillator nach einer einstellbaren, vorherbestimmten Zeit zu einer niedrigen Leistungshöhe umzuschalten, die zum Homogenisieren der Substanz, welche gefiltert wird, erforderlich ist, durch eine Drosselstelle (1.10; 2.10), die an die Hauptflüssigkeitsfließführung angegliedert ist zum Drosseln des Flüssigkeitsflusses, wenn die Filtereinheit (1; 2) nach dem Reinigungsverfahren wieder aufgefüllt wird, und durch Automaten zum Schließen des Füllventils (1.9) und eines Ventils (1.8; 2.8), welches die Filtereinheit (1; 2) mit der Atmosphäre verbindet, durch einen schwimmer-betriebenen Schalter, der in einer Schwimmerkammer (1.6; 2.6) angeordnet ist, wenn das Aufnahmevermögen der Filtereinheit (1; 2) erreicht ist.
9. Filter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung des Ultraschalloszillators (1.11; 2.11) auf der Basis des Differentialdrucks, der guer über die Filtereinheit (1; 2) vorhanden ist, geregelt wird.
10. Filter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung des Ultraschalloszillators (1.11; 2.11) auf der Basis der Fließgeschwindigkeit der Substanz, die durch die Filtereinheit fließt, geregelt wird.
11. Filter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung des Ultraschalloszillators (1.11; 2.11) auf der Basis des Flüssigkeitsdrucks, der in der Filtereinheit (1; 2) wirkt, geregelt wird.
12. Filter nach Einspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung des Ultraschalloszillators (1.11; 2.11) auf der Basis der Temperatur von der Flüssigkeit, die durch die Filtereinheit (1; 2) fließt, geregelt wird.
13. Filter nach einem der Ansprüche 8 bis 12, gekennzeichnet durch ein oder mehrere Ultraschallelemente mit verschiedenen Frequenzen oder Leistungen.
14. Filter nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in der Filtereinheit (1; 2) ein oder mehrere zylindrische Filterelemente (1.2; 2.2) parallel zur Längsachse der Filtereinheit (1; 2) angeordnet sind.
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