DE4232490A1 - Düsen-Rückspülfilter - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Düsen-Rückspülfilter nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bekannte Düsen-Rückspülfilter haben in einem zylindrischen Filtergehäuse einen weitgehend zylindrischen Filtereinsatz, der, von innen nach außen mit der zu filtrierenden Flüssig­ keit durchströmt wird. Dabei lagern sich auf der Innen­ seite des Filtereinsatzes Verunreinigungen ab und fällt im Ringraum zwischen Filtereinsatz und Filtergehäuse das Fil­ trat an. Das Entfernen der Verunreinigungen aus dem Filter erfolgt mittels einer konzentrisch gelagerten, drehbaren Düse, die eine verschließbare Abflußleitung zu einem Schlammmtank hat. Über eine Intervallsteuerung oder über einen die Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten des Filtereinsatz erfassenden Druckschalter wird die Reini­ gung des Filtereinsatzes ausgelöst. Dabei wird die Düse in Drehung versetzt und gleichzeitig die Abflußleitung geöff­ net. Durch den Innendruck im Filtratraum und den niedri­ geren Druck an der Abgabeöffnung zum Tank entsteht ein Flüssigkeitsstrom vom Filtratraum durch den Filtereinsatz in den Spülspalt der Düse und von dort in die Abflußlei­ tung. Durch diesen Flüssigkeitsstrom werden Verunreinigun­ gen aus dem Filtereinsatz herausgerissen und nach außen gespült. Durch Entlangführen des Rückspüldüsenkopfes über die gesamte Innenwand des Filtereinsatzes werden sämtli­ che Verunreinigungen entfernt.

Bei anderen bekannten Düsen-Rückspülfiltern durchströmt die zu filtrierende Flüssigkeit den Filtereinsatz von außen nach innen. Dabei lagern sich die Verunreinigungen an der Außenseite des Filtereinsatzes ab. Die Rückspüldüse kann in diesem Falle außerhalb des Filtereinsatzes ange­ ordnet sein.

Unabhängig davon, ob die Rückspüldüse außerhalb oder in­ nerhalb des Filtereinsatzes angeordnet ist, kann der Fil­ tereinsatz drehbar gelagert sein. Es kommt nur darauf an, daß durch Relativbewegung von Filtereinsatz und Rückspül­ düse eine Reinigung des gesamten Filtereinsatzes erfolgen kann. Die Erfindung bezieht sämtliche vorgenannten Varian­ ten ein.

Um auch relativ festhaftende Verunreinigungen vom Filter­ einsatz zu lösen, ist eine starke Flüssigkeitsströmung erforderlich, die insbesondere von der Druckdifferenz zwi­ schen Filtratraum und geöffneter Spülleitung (Umgebungs­ druck) abhängig sein kann. Eine Erhöhung der Druckdiffe­ renz, beispielsweise durch Steigerung des Spüldruckes, ist jedoch mit erhöhtem Energieaufwand verbunden und nur ein­ geschränkt möglich. Überdies neigt der Filtratdruck dazu, beim Rückspülen abzufallen, wodurch sich eine unzurei­ chende Reinigungswirkung insbesondere in den von der Rück­ spüldüse zuletzt überstrichenen Bereichen des Filtermate­ rials ergeben kann.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Düsen-Rückspülfilter der eingangs genann­ ten Art zu schaffen, das eine bessere Reinigungswirkung hat und energetisch günstiger arbeitet.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.

Bei einem erfindungsgemäßen Düsen-Rückspülfilter ist ein Flüssigkeitsverdränger an der Filtratseite angeschlossen. Außerdem weist die Abflußleitung den Filtratdruck haltende Mittel (Druckhaltemittel) auf. Für einen Rückspülvorgang wird der Flüssigkeitsverdränger betätigt, wodurch eine Flüssigkeitsverschiebung erreicht wird, die vom Verdränger in den Filtratraum, durch das Filtermittel in die Rück­ spüldüse und von dort in die Abflußleitung gerichtet ist. Dabei wird der Filtratdruck in der Abflußleitung gehalten, so daß mit dem Rückspülvorgang keine Druckminderung im Filtergehäuse verbunden ist. Mittels des Flüssigkeitsver­ drängers wird lediglich ausgehend von einem überall im Filtergehäuse vorhandenen Druckniveau eine Flüssigkeits­ verschiebung vorgenommen.

Das erfindungsgemäße Rückspülfilter hat somit den Vorteil, daß die Rückspülwirkung unabhängig vom Spüldruck ist, so daß das Filter auf einem energetisch günstigen Druckniveau betrieben werden kann. Außerdem tritt während der Rück­ spülung kein Druckabfall ein, der eine unzulängliche oder ungleichmäßige Rückspülwirkung verursachen könnte.

Die Verdrängereinrichtung kann vielmehr das Filtermittel mit einer fest vorgegebenen Spülmenge gleichmäßig beauf­ schlagen, wodurch überall die gewünschte Reinigungswirkung erzielt wird. Für eine hervorragende Reinigung muß ledig­ lich die Rückspülmenge des Flüssigkeitsverdrängers festge­ legt werden. Die erfindungsgemäße Technik ist bei sämt­ lichen Rückspülfiltern der eingangs genannten Art einsetz­ bar, wozu diese von vornherein mit entsprechenden Einrich­ tungen ausgestattet oder mit geringem Aufwand nachgerüstet werden können.

Die Druckhaltemittel der Abflußleitung können verschieden ausgeführt sein. So ist vorstellbar, die Abflußleitung selbst als Druckhaltemittel auszugestalten, die den Fil­ tratdruck aufgrund einer bestimmten Überlaufhöhe hält. Bevorzugt aber sind zusätzliche Druckhaltemittel über eine Dreiwege-Schalteinrichtung mit der Abflußleitung verbunden, wobei die Dreiwege-Schalteinrichtung in einer ersten Schaltstellung eine Verbindung zwischen Rückspüldüse und Druckhaltemittel und in einer zweiten Schaltstellung eine Verbindung zwischen Druckhaltemittel und Tank bewirkt. Bei einem Rückspülvorgang wird die erste Schaltstellung ge­ wählt, so daß das Druckhaltemittel an der Abströmseite den Filtratdruck des Rückspülfilters hält. Nach Abschluß des Rückspülvorganges wird die zweite Schaltstellung einge­ stellt, so daß der im Druckhaltemittel vorhandene Filtrat­ druck die zwischen Druckhaltemittel und Tank enthaltene Flüssigkeit der Abströmöffnung der Abflußleitung austreibt. Bevorzugt ist für einen automatisierten Betrieb eine Steuerung mit einem Verdrängerantrieb und der Dreiwege­ Schalteinrichtung gekoppelt, die bei Betätigen des Ver­ drängerantriebs die erste Schaltstellung und bei ruhendem Verdrängerantrieb die zweite Schaltstellung bewirkt.

Der Flüssigkeitsverdränger kann auf verschiedene Weisen ausgeführt sein. Bevorzugt ist er jedoch ein Zylinder mit einem darin verschieblichen Kolben.

Auch für ein angeschlossenes Druckhaltemittel sind ver­ schiedene Ausgestaltungen denkbar. So kann es sich um einen aus der Hydraulik bekannten Druckspeicher handeln. Bevorzugt ist das Druckhaltemittel jedoch ebenfalls ein Zylinder mit einem darin verschieblichen weiteren Kolben, der mit dem Kolben des Flüssigkeitsverdrängers gekoppelt ist. Dann kann das vom Flüssigkeitsverdränger verdrängte Flüssigkeitsvolumen genau dem vom Druckhalteelement auf­ genommenen Flüssigkeitsvolumen entsprechen, wobei die Kopplung der beiden Kolben dafür sorgt, daß der Filtrat­ druck im Druckhaltemittel erhalten bleibt. Durch die Be­ wegung der Kolben wird lediglich eine überlagerte Flüssig­ keitsverdrängung von der Verdränger- zur Druckhalteseite erreicht. Durch die Kolben-/Zylinderanordnung ist die Flüssigkeitsverdrängung genau festgelegt. Nach Beendigung des Rückspülvorganges und Verbinden des Druckhaltemittels mit dem Tank wird der im Flüssigkeitsverdränger anstehende Filtratdruck über die Kopplung der Kolben auf das Druck­ haltemittel übertragen und sorgt dort für den Flüssigkeits­ ausstoß. Dies hat mit einer gewissen Drosselung zu erfol­ gen, damit der Filtratdruck praktisch unverändert erhalten bleibt. Dafür kann insbesondere eine vorzugsweise ein­ stellbare Drossel in der Verbindung von Druckhaltemittel und Tank vorgesehen sein.

Bevorzugt ist nur ein einziger Zylinder vorgesehen, in dem die Kolben von Flüssigkeitsverdrängung und Druckhaltemit­ tel als Doppelkolben enthalten sind.

Für die Bewegung des Kolbens bei der Flüssigkeitsverdrän­ gung kann eine Kolbenstange eine Zahnung tragen, die mit einem Zahnrad des Verdrängerantriebes kämmt. Die Kolben­ stange mit Zahnung kann zwischen den Kolben des Doppel­ kolbens angeordnet sein. Beim Ausdrücken der Flüssigkeit in den Schlammtank kann die erforderliche Verzögerung auch durch den vom Verdrängerantrieb ausgeübten Widerstand er­ zeugt werden.

Für eine automatisierte Betriebsweise kann der Verdränger­ antrieb eine Endabschaltung haben, die mit der Steuerung gekoppelt ist, die bei Auslösen der Endabschaltung die zweite Schaltstellung der Dreiwege-Schalteinrichtung be­ wirkt.

Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung ist der Verdrängerantrieb mit einem Rückspüldüsenantrieb gekoppelt, wodurch ein Antriebsmotor eingespart und der Automatisie­ rung entgegengekommen werden kann. Dabei kann der Zylinder senkrecht zur Antriebswelle des Rückspüldüsenantriebs ge­ richtet sein und die Antriebswelle das mit der Zahnung kämmende Ritzel tragen. Insbesondere bei einem Doppelkol­ ben kann die Antriebswelle durch den Zylinder geführt sein. Dabei ist eine Lagerung und ggf. Abdichtung der An­ triebswelle in Buchsen der Zylinderwand möglich.

Für eine erfindungsgemäße Ausstattung vorhandener Rück­ spülfilter-Konstruktionen kann der Zylinder mantelseitig auf einer Antriebsaufnahme des Filtergehäuses fixiert sein und an der entgegengesetzten Mantelseite eine eigene An­ triebsaufnahme für den Rückspüldüsenantrieb haben. Dann braucht der Zylinder nur zwischen Rückspülfilter und Rück­ spüldüsenantrieb angeordnet zu werden, wobei ggf. eine Verlängerung der Antriebswelle vorzunehmen ist. Dafür hat der Zylinder bevorzugt mantelseitig komplementäre Befesti­ gungsflansche zum Fixieren an einer Antriebsaufnahme einerseits und als eigene Antriebsaufnahme andererseits.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen, die eine bevorzugte Ausgestaltung zeigen.

Darin zeigen:

Fig. 1 Doppelkolben-Zylinder mit Dreiwege-Schalteinrich­ tung und Drossel im Querschnitt;

Fig. 2 Düsen-Rückspülfilter mit Doppelkolben-Zylinder in verkleinertem Querschnitt.

Gemäß Fig. 1 hat der Doppelkolben-Zylinder oder Kompensator 1 einen liegenden Zylinder 2, der an beiden Stirnseiten mit einem Deckel 3, 4 geschlossen ist. An der Mantelunter­ seite des Zylinders 2 befindet sich ein Befestigungs­ flansch 5 für eine Befestigung an einer Motoraufnahme und an der Manteloberseite ist ein komplementärer Befesti­ gungsflansch 6 als Motoraufnahme vorgesehen.

Im Zylinder 2 befindet sich ein Doppelkolben 7 mit einem Verdrängerkolben 8 und einem Druckhaltekolben 9. Verdrän­ gerkolben 8 und Druckhaltekolben 9 sind durch eine Zahn­ stange 10 fest miteinander verbunden.

Senkrecht zur Zahnstange 10 ist durch den Zylinder 2 eine Welle 11 geführt, die unten und oben im Mantel des Zylin­ ders in Buchsen 12, 13 gelagert ist. Die Welle 11 ist drehfest mit einem Zahnrad 14 verbunden, das in Eingriff mit der Zahnstange 7 ist. In der dem Verdrängungskolben 8 zugeordneten Deckel 3 des Zylinders 2 mündet eine Rohrlei­ tung 15, die mit einem Filtratvolumen eines Filters ver­ bindbar ist.

In den dem Druckhaltekolben 9 zugeordneten Deckel 4 mündet ein Anschluß eines Drei-Wege-Ventils 16, das elektrisch oder pneumatisch betätigbar ist. Mit den beiden weiteren Anschlüssen ist das Drei-Wege-Ventil 16 in eine Abflußlei­ tung 17 für den Anschluß einer Rückspüldüse eingesetzt. Zwischen Drei-Wege-Ventil 16 und einer Ablauföffnung 18 für einen Schlammtank der Ablaufleitung 17 ist eine ein­ stellbare Drossel 19 geschaltet.

Gemäß Fig. 2 hat das Düsen-Rückspülfilter ein Filterge­ häuse 20 mit einem aufgeflanschten Gehäusedeckel 21, worin sich ein zylindrischer Filtereinsatz 22 befindet. Unten hat das Filtergehäuse 20 eine Einströmöffnung 23 für eine zu filtrierende Flüssigkeit in Strömungsrichtung E. Der zwischen Filtereinsatz 22 und zylindrischem Filtergehäuse 20 als Ringraum ausgebildete Filtratraum 24 hat eine Aus­ strömöffnung 25 für einen Filtratstrom in Pfeilrichtung A. Somit durchströmt die zu reinigende Flüssigkeit das Fil­ termittel des Filtereinsatzes 22 von innen nach außen und lagern sich Verunreinigungen an der Innenseite des Filter­ einsatzes ab.

Im Filtereinsatz 22 ist eine Rückspüldüse 26 angeordnet, die auf der Filtereinsatz-Mittelachse im Boden 27 und Deckel 21 des Filtergehäuses 20 drehbar gelagert ist. Die Rückspüldüse 26 liegt mit einer längsspaltförmigen Düsen­ öffnung bei 28 am Innenmantel des Filtereinsatzes 22 an, wobei sie bei einer Drehung den gesamten Innenmantel über­ streicht. Die Düsenöffnung 28 ist kommunizierend mit einem Flüssigkeitsaustritt 29 im bodenseitigen Düsenlager verbunden.

Unten ist das Filtergehäuse 20 mittels eines Stellfußes 30 am Boden fixierbar. Oben ist am Gehäusedeckel im Bereich eines durch eine Abdichtung herausragenden Antriebsende 31 der Rückspüldüse 26 im Gehäusedeckel 21 eine Motoraufnahme 32 ausgebildet. Insoweit ist das Rückspülfilter in her­ kömmlicher Weise ausgebildet.

An der Motoraufnahme 32 ist der Kompensator 1 mittels sei­ nes unteren Befestigungsflansches 5 fixiert. Der obere Befestigungsflansch 6 des Kompensators 1 hält den An­ triebsmotor 33. Eine Antriebswelle 34 des Antriebsmotors 33 ist mit der Welle 11 des Kompensators gekoppelt, die unten mit dem Antriebsende 31 der Rückspüldüse 26 verbun­ den ist. Überdies ist der Kompensator 1 hydraulisch über die Rohrleitung 15 an der Verdrängerkolbenseite mit dem Filtratraum 24 im Filtergehäuse 20 verbunden. Schließlich ist der Kompensator mit der Abflußleitung 17 an die Aus­ laßöffnung 29 des Filtergehäuses 20 angeschlossen.

Durch Einsatz des Kompensators 1 soll der Druckabfall ver­ mieden werden, der bei herkömmlichen Rückspülfiltern durch die aus der Abflußleitung abgeführte Spülmenge verursacht wird. Der Kompensator 1 bewirkt, daß die während des Spül­ vorganges abgeführte Menge zeitgleich dem System wieder zugeführt wird.

Bei der Funktionsbeschreibung wird davon ausgegangen, daß sich der Doppelkolben 7 in der gezeichneten, linken End­ lage befindet. Das dem Verdrängerkolben 8 zugeordnete Ver­ drängungsvolumen ist mit filtriertem Medium gefüllt. Über den Drei-Wege-Kugelhahn 16 ist das dem Druckhaltekolben 9 zugeordnete Verdrängungsvolumen über die Drossel 19 und die Abflußöffnung 18 mit einem Schlammtank verbunden. Beim Rückspülen des Filters läuft folgender Vorgang ab:

Das Drei-Wege-Ventil 16 schaltet um. Damit ist das dem Druckhaltekolben 9 zugeordnete Zylindervolumen über die Abflußleitung 17 mit der Rückspüldüse 26 verbunden. Danach läuft der Getriebemotor 33 an und die Rückspüldüse 26 wird in Drehung versetzt. Gleichzeitig wird über das Zahnrad 14 und die Zahnstange 10 der Doppelkolben 7 nach rechts be­ wegt. Das Übersetzungsverhältnis ist so gewählt, daß wäh­ rend eines Hubs des Doppelkolbens 7 die Rückspüldüse 26 1,00 Umdrehungen macht. Das rechts im Zylinder befindliche Filtrat wird dabei zum Filtratraum 24 des Filtergehäuses 20 hin gedrückt. Gleichzeitig nimmt der Zylinder links die anfallende Spülmenge auf. Dabei entsteht kein Druckabfall, da die abgeführte Menge durch die zugeführte Menge ersetzt wird.

Beim Erreichen der rechten Endlage des Doppelkolbens 7 wird der Motor 33 über einen Endabschalter abgeschaltet. Dies löst ein Umschalten des Drei-Wege-Ventils 16 aus, wo­ durch das dem Druckhaltekolben 9 zugeordnete Verdrängungs­ volumen wieder über 18 mit dem Schlammtank verbunden wird. Durch das Druckgefälle zwischen Flüssigkeitsvolumen im rechten Zylinderbereich (Betriebsdruck des Filters) und linken Zylinderbereich (druckloser Schlammtank) wird der Druckkolben 7 nach links gedrückt. Der rechte Zylinder­ bereich füllt sich dabei mit Filtrat (beispielsweise ge­ reinigtem Öl) aus dem Rückspülfilter. Die im linken Zylin­ derbereich befindliche, verschmutzte Flüssigkeit wird in den Schlammtank gedrückt. Damit während dieses Vorganges kein Druckabfall entsteht (Medium wird aus dem Kreislauf abgeführt), wird der Mediumstrom vom linken Zylinderbe­ reich in den Schlammtank durch eine einstellbare Drossel 19 gebremst, die auf das betriebstechnische Optimum ein­ stellbar ist. Diese Einstellung kann so vorgenommen werden, daß kein Druckabfall erfolgt.

Wenn sich der Doppelkolben in der linken Endlage befindet, ist die Anlage für die nächste Spülung bereit.

Claims (16)

1. Düsen-Rückspülfilter mit einem Filtergehäuse (20), einem in dem Filtergehäuse angeordneten Filtereinsatz (22) mit einem Filtermittel zur Filtration, mindestens einer Rückspüldüse (26) an der Einlaufseite des Filterein­ satzes zur Entfernung daran haftender Verunreinigungen und einer Abflußleitung (17) von der Rückspüldüse zu einem Tank, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flüssig­ keitsverdränger (1) mit dem Filtervolumen (24) an der Filtratseite des Filtereinsatzes (22) verbunden ist und die Abflußleitung (17) von der Rückspüldüse (26) zum Tank den Filtratdruck haltende Mittel (1) aufweist.

2. Rückspülfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckhaltemittel (1) über eine Dreiwege-Schalt­ einrichtung (16) mit der Abflußleitung (17) verbunden sind, wobei die Dreiwege-Schalteinrichtung in einer ersten Schaltstellung eine Strömungsverbindung zwischen Rückspüldüse (26) und Druckhaltemittel (1) und in einer zweiten Schaltstellung eine Strömungsverbindung zwi­ schen Druckhaltemittel und Tank bewirkt.

3. Rückspülfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerung mit einem Verdrängerantrieb (33) und der Dreiwege-Schalteinrichtung (16) gekoppelt ist, die bei Betätigen des Verdrängerantriebs die erste Schalt­ stellung und bei ruhendem Verdrängerantrieb die zweite Schaltstellung bewirkt.

4. Rückspüldüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsverdränger (1) ein Zylinder (2) mit darin verschieblichem Kolben (8) ist.

5. Rückspülfilter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckhaltemittel (1) ein Zylinder (2) mit darin verschieblichem weiterem Kolben (9) ist, der mit dem Kolben (8) des Flüssigkeitsverdrängers gekoppelt ist.

6. Rückspülfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß in der Verbindungsleitung von Druckhaltemittel (1) und Tank eine vorzugsweise ein­ stellbare Drossel (19) angeordnet ist.

7. Rückspülfilter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein einziger Zylinder (2) beide Kolben (8, 9) als Doppelkolben (7) enthält.

8. Rückspülfilter nach einem der Ansprüche 4 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Kolbenstange eine Zah­ nung (10) trägt, die mit einem Zahnrad (14) des Ver­ drängerantriebes (33) kämmt.

9. Rückspülfilter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange mit Zahnung (10) zwischen den Kolben (8, 9) des Doppelkolbens (7) angeordnet ist.

10. Rückspülfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß der Verdrängerantrieb (33) eine Endabschaltung hat, die mit der Steuerung gekop­ pelt ist und bei Auslösung der Endabschaltung die zweite Schaltstellung der Drei-Wege-Schalteinrichtung (16) bewirkt.

11. Rückspülfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß der Verdrängerantrieb mit einem Rückspüldüsenantrieb (33) gekoppelt ist.

12. Rückspüldüse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (2) senkrecht zur Antriebswelle (34, 11) des Rückspüldüsenantriebs (33) gerichtet ist und die Antriebswelle (11) das mit der Zahnung (10) käm­ mende Ritzel (14) trägt.

13. Rückspülfilter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Antriebswelle (11) durch den Zylinder (2) geführt ist.

14. Rückspülfilter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß die Antriebswelle (11) in Buchsen (12, 13) der Zylinderwand gelagert ist.

15. Rückspülfilter nach einem der Ansprüche 12 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß der Zylinder (2) mantelsei­ tig auf einer Antriebsaufnahme (32) des Filtergehäuses (20) fixiert ist und an der entgegengesetzten Mantel­ seite eine eigene Antriebsaufnahme (6) für den Rück­ spüldüsenantrieb (33) hat.

16. Rückspülfilter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich­ net, daß der Zylinder (2) mantelseitig komplementäre Befestigungsflansche (5, 6) zum Fixieren an einer An­ triebsaufnahme (32) und als eigene Antriebsaufnahme hat.