DE9306206U1

DE9306206U1 - Heizungsfilter

Info

Publication number: DE9306206U1
Application number: DE9306206U
Authority: DE
Original assignee: Ehrbar Manfred Dipl-Ing (fh) 8039 Puchheim De
Current assignee: Ehrbar Manfred Dipl-Ing (fh) 8039 Puchheim De
Priority date: 1993-04-23
Filing date: 1993-04-23
Publication date: 1993-07-08
Anticipated expiration: 2003-04-24

Description

B E S CHIREI BUNG

Die Erfindung betrifft gemäß Anspruchsoberbegriff einen Filter zum Zurückhalten von Fremdkörpern aus Fluiden, insbesondere einen Heizungsfilter, wie er in Pumpen-Warmwasserheizungsanlagen Verwendung findet.

Derartige Anlagen beinhalten einen Heizkessel, eine Umwälzpumpe, die Heizkörper sowie einen Filter. Die Rohrstrecke zwischen Heizkessel und Heizkörper wird als Vorlauf bezeichnet, während man die Rohrstrecke zwischen Heizkörper und Heizkessel Rücklauf nennt. Im Vorlauf befindet sich die Umwälzpumpe und im Rücklauf ist der Filter zur Filterung des Heizungswassers angeordnet. Ein so eingebauter Filter hat die Aufgabe, das dem Heizkessel wieder zuzuführende Heizungswasser von Fremdkörpern, insbesondere von schädlichen Rostschlammablagerungen, zu befreien. Dadurch wird die Lebensdauer der Heizkesselanlage erheblich verlängert.

Es sind Heizungsfilter bekannt, die direkt frei hängend zwischen zwei Rohrleitungsenden angeflanscht werden und eine seitlich herausnehmbare Siebpatrone besitzen. Der Einfachheit solcher Konstruktionen sowie den geringen Druckverlusten aufgrund von Strömungsumlenkungen steht der Nachteil gegenüber, daß die Strömungsquerschnitte innerhalb der Filtereinheit von etwa gleicher Größenordnung sind wie die Strömungsquerschnitte in den Zufluß- bzw. Abflußleitungen, wodurch die Durchflußgeschwindigkeiten im Filter das gleiche Niveau erreichen wie in den zuführenden bzw. abführenden Leitungen. Aufgrund der mit den Strömungsgeschwindigkeiten in den Rohrleitungen vergleichbaren hohen Strömungsgeschwindigkeiten im Filter wird die Filterwirkung dadurch gemindert, daß immer wieder Schmutzpartikel mitgerissen werden und somit in den Heizkessel gelangen.

Weiterhin sind Ausführungsformen von Heizungsfiltern bekannt, die insgesamt von größerer Ausdehnung als die oben

erwähnte Bauform sind und einen Fuß besitzen, also nicht frei hängend in das Rohrleitungssystem integriert werden. Derartige Filter enthalten ein Korbsieb, das durch eine verschließbare Öffnung im Filtergehäuse entnommen und gesäubert wird.

Die Längsachse des Korbsiebes, in deren Richtung es auch vom Heizungswasser durchströmt wird, steht senkrecht zur Strömungsrichtung in den Zufluß- bzw. Abflußrohrleitungen. Deshalb sind mehrfache Stromungsumlenkungen innerhalb des Filters erforderlich, wodurch erhebliche Druckverluste auftreten. Zur Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Korbsiebes weist es einen größeren Innendurchmesser auf als die zuführenden bzw. abführenden Rohrleitungen. Die Querschnittsfläche des ringförmigen Spaltraumes, der zwischen dem zylindrisch geformten Korbsieb und dem zylindrisch ausgestalteten Gehäuse entsteht und ebenso vom Heizungswasser durchströmt wird, ist hier jedoch kleiner als die Querschnittsfläche der zu- bzw. abführenden Rohrleitungen, so daß an der äußeren Seite des Korbsiebes größere Strömungsgeschwindigkeiten vorherrschen als im Inneren des Korbsiebes. Dadurch besteht die Gefahr, daß von innen durch das Korbsieb gedrückte Schmutzpartikel mitgerissen werden und in die Heizkesselanlage gelangen.

Bei allen bekannten gattungsgemäßen Heizungsfiltern besteht der Siebeinsatz entweder aus einem grobmaschigen Einfachsieb oder aus einem Einfachsieb mit zusätzlichem feinmaschigem Innensieb. Bei letzterer Ausführungsform dient das äußere Sieb als Tragsieb für das innere Sieb. Während des Filterbetriebs werden die Siebeinsätze von innen nach außen von dem zu filterndem Heizungswasser durchsetzt. Dabei birgt die zweiteilige Ausführungsform des Siebeinsatzes den Nachteil in sich, daß ein aufgrund einer Fehlbedienung der Heizungsanlage von außen nach innen wirkender Druck auftritt und somit das auf Beulbeanspruchung empfindliche innere Feinsieb beschädigt oder sogar zerstört wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Filter zu schaffen, dessen Wirkung sich dadurch auszeichnet, daß möglichst alle Fremdkörperpartikel, die größer sind als die kleinste vorkommende Maschenweite, im Filter zurückgehalten werden und gleichzeitig ein geringer Druckverlust aufgrund von Strömungsumlenkungen und Verwirbelungen im Filter auftritt. Außerdem soll die Konstruktion des Filtereinsatzes garantieren, daß eine Zerstörung der Siebe aufgrund einer Fehlbedienung der Heizungsanlage ausgeschlossen ist. Weiterhin sollen eine gute Montier- und Bedienbarkeit sowie geringe Herstellungskosten gegeben sein.

Die Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff mittels der kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Die Unteransprüche kennzeichnen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Neben dem Vorteil geringerer Druckverluste sowie dem Fehlbedienungsschutz ist insbesondere der Effekt aufgrund der verbesserten Filterwirkung zu erwähnen. Letzterer vermeidet Schlammablagerungen in dem tiefstgelegenen Teil der Heizungsanlage, nämlich dem Heizkessel. Dadurch werden wasserseitige Zirkulationsstörungen und örtliche Überhitzungen im Kessel verhindert, wodurch der Wirkungsgrad des Kessels gesteigert wird. Somit wird weniger Energie bei gleicher Heizleistung verbraucht.

Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung beispielhaft mit Hilfe der Figuren beschrieben. Dabei kennzeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den gesamten Heizungsfilter,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Heizungsfilter gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht des Filtereinsatzes 5 von oben.

Der Heizungsfilter 1 beinhaltet das Gehäuse 2, den Zuflußstutzen 3, den Abflußstutzen 4, die Ablaßrohrleitung 12 sowie den Filtereinsatz 5. Zum Anschluß des Zuflußstutzens 3 an das Gehäuse 2 sind der zuflußseitige Flansch 13 und der filterseitige Flansch 14 vorgesehen. Zur Verbindung des Heizungsfilters mit dem Heizungssystem sind die Flansche 15 bzw. 16 am Zufluß- 3 bzw. Abflußstutzen 4 angebracht. Zum Aufstellen des Heizungsfilters dient der Fuß 17 an der Bodenwand 10 des Gehäuses 2. Das Gehäuse 2 sowie der Filtereinsatz 5 sind, wie insbesondere in Fig. 2 zu erkennen ist, drehzylindrisch geformt. Das Gehäuse 2 ist aus einem stählernen nahtlosen schwarzen Siederohr gefertigt.

Der Filtereinsatz 5 wird im Gehäuse 2 an seinem unteren und seinem oberen Ende fixiert. Dazu ist an der Bodenwand 10 des Gehäuses 2 ein Führungsring 18 vorgesehen, dessen Innendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Filtereinsatzes 5. An seinem oberen Ende wird der Filtereinsatz 5 horizontal direkt von dem verjüngten Gehäusebereich 19 fixiert. Das vertikale Sichern des Filtereinsatzes 5 erfolgt an seinem unteren Ende durch die Bodenwand 10 und an seinem oberen Ende durch den zuflußseitigen Flansch 13. Beide Stirnseiten des drehzylindrischen Filtereinsatzes 5 sind offen.

Das bei A dem Zuflußstutzen 3 zufließende Heizungswasser tritt mit bezüglich der Längsachse des Filtereinsatzes 5 koaxialer Strömungsrichtung am oberen Ende direkt in den Filtereinsatz 5 ein. Nach anschließendem Durchströmen der effektiven freien Filterfläche (die von den Maschendrähten der Lochbleche 7 und 8 bzw. des Feinsiebes 9 gemäß Fig. 3 nicht blockierte Fläche) befindet sich das dann bereits gefilterte Heizungswasser in dem ringförmigen Spaltraum 6, um schließlich durch den seitlich angebrachten Abflußstutzen 4 den Heizungsfilter bei B zu verlassen. Für die Strömungsquerschnittsflächen innerhalb des Filters 1 sind dabei die folgenden geometrischen Bedingungen zu beachten:

Wenn D_n den Nenndurchmesser des Zuflußstutzens 3, Dp den Innendurchmesser des Filtereinsatzes 5 und D_G den Innendurchmesser des Gehäuses 2 bezeichnen, dann muß

1. D_F > D_n
2. D_G ² - Dp² > D_n ²

gelten.

Betragen bei einer Ausführungsform der Erfindung der Nenndurchmesser des Zu- bzw. Abflußstutzens 3 bzw. 4 D_n = 100 mm, der Innendurchmesser des Filtereinsatzes 5 Dp = 310 mm sowie der Innendurchmessers des Gehäuses 2 D_G = 500 mm und ist in dem Zuflußstutzen 3 eine für Pumpen-Warmwasserheizungsanlagen typische laminare Strömungsgeschwindigkeit von ca. 0,84 m/s gegeben, so beträgt die mittlere Strömungsgeschwindigkeit im Filtereinsatz 5 ca. 0,089 m/s und die mittlere Strömungsgeschwindigkeit im ringförmigen Spaltraum 6 ca. 0,055 m/s. Die Strömungsgeschwindigkeiten innerhalb des Filtereinsatzes 5 sowie innerhalb des ringförmigen Spaltraumes 6 betragen also nur ca. 1/10 des Betrages der Strömungsgeschwindigkeit im Zuflußstutzen 3.

In der muldenförmig ausgestalteten Bodenwand 10 des Gehäuses 2 ist an der tiefsten Stelle die Ablaßöffnung 11 angeordnet, an die sich die Ablaßrohrleitung 12 anschließt. Dadurch wird gewährleistet, daß sich die an der Bodenwand 10 ansammelnden Schlammablagerungen möglichst vollständig über den Entleerungsanschluß E entnehmen lassen.

An dem Zuflußstutzen 3 bzw. dem Abflußstutzen 4 sind die Anschlußmuffen 20 bzw. 21 zum Anschluß eines Differenzdruckmanometers vorgesehen. Die Differenzdruckanzeige dient als Maß dafür, wann die nächste Filterreinigung durchgeführt werden muß. An der Anschlußmuffe 22 wird ein Absperrorgan zur Probewasserentnahme angeordnet.

Die Konstruktion des Filtereinsatzes 5 ist in Fig. 3 dargestellt. Er besteht aus dem koaxial angeordneten äußeren Lochblech 7, dem Feinsieb 9 und dem inneren Lochblech 8. Am oberen Ende des inneren Lochbleches 8 ist ein Rohrbügel 23 angebracht, mit dessen Hilfe der Filtereinsatz 5 zur Reinigung nach oben aus dem Gehäuse 2 herausgezogen wird. Die Lochbleche 7 und 8 sowie der Rohrbügel 23 sind aus V4A-Stahl gefertigt. Das Feinsieb 9 besteht aus Phosphorbronze, besitzt eine lichte Maschenweite von ca. 60 &mgr;&idiagr;&eegr; und wird ohne Zwischenraum, d.h. formschlüssig, zwischen den Lochblechen eingelegt. Damit der gesamte Filtereinsatz 5 mit Hilfe des Rohrbügels 23 entnommen werden kann, sind die beiden Lochbleche am oberen und unteren Ende miteinander verbunden.

Die Filterkapazität stellt ein Maß für die Menge der vom Filtereinsatz 5 aufnehmbaren Schmutzpartikel dar. Sie hängt ab von der Größe des Filtereinsatzes, von der Konstruktion des Filtereinsatzes sowie der lichten Maschenweite der Siebe. Aus diesen drei Einflußfaktoren wird die effektive freie Filterfläche berechnet, die derjenigen Fläche entspricht, die dem Wasser zum Durchströmen des Filtereinsatzes 5 zur Verfügung steht. Es handelt sich also um die Fläche, die man erhält, wenn man von der gesamten drehzylindrischen Oberfläche des Filtereinsatzes 5 die durch den Maschendraht für den Wasserdurchsatz blockierte Fläche abzieht. Die so definierte effektive freie Filterfläche ist dann ein der Filterkapazität proportionales Maß. Je größer die effektive freie Filterfläche ist, desto größer ist auch die Filterkapazität. Wird die effektive freie Filterfläche auf die gesamte drehzylindrische Oberfläche des Filtereinsatzes 5 bezogen, so spricht man von der relativen effektiven freien Filterfläche. Zur Bestimmung der Filterkapazität von Heizungsfiltern verschiedener Baugrößen, jedoch gleicher Filtereinsatzkonstruktion, ist die Kenntnis der relativen effektiven freien Filterfäche zweckmäßig, die im folgenden kurz als relative Filterfläche bezeichnet wird.

In der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung betragen die relativen Filterflächen der beiden Lochbleche 7 und 8 jeweils 63% und die relative Filterfläche des Feinsiebes 9 37%. Aufgrund des etwas geringeren Durchmessers des inneren Lochsiebes 8 sind die beiden hinsichtlich ihrer relativen Filterflächen gleichartigen Lochbleche nicht exakt deckungsgleich (gleiche Maschendrahtdicke). Deshalb wird bei der Berechnung der resultierenden relativen Filterfläche des gesamten Filtereinsatzes 5 eine etwa 5%-ige Einschnürung in Form des Einschnürungsfaktors von 0,95 berücksichtigt. Die resultierende relative Filterfläche beträgt somit 0,63 &khgr; 0,95 &khgr; 0,37 = 0,2214, also ca. 22% der gesamten drehzylindrischen Oberfläche des Filtereinsatzes 5.

Claims

40374 Mü/z HE I Z UNGS F-1LTER SCHUTZANSPRÜCHE

1. Heizungsfilter für Pumpen-Warmwasserheizungen bestehend aus einem Gehäuse mit Zu- und Abflußstutzen sowie einem aus äußerem und innerem Lochblech bestehendem hohlzylindrisch geformtem und von innen nach außen durchströmtem Filtereinsatz

dadurch gekennzeichnet, daß

- der Zuflußstutzen (3) koaxial in den Filtereinsatz (5) mündet,

die Strömungsquerschnittsflächen innerhalb des Filters (1) größer sind als die Strömungsquerschnittsflächen des Zu-(3) bzw. des Abflußstutzens (4),

- zwischen dem äußeren (7) und dem inneren Lochblech (8) ein Feinsieb (9) angeordnet ist.

2. Heizungsfilter nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet, daß

sich zwischen dem Gehäuse (2) und dem Filtereinsatz (5) ein ringförmiger Spaltraum (6) befindet.

3. Heizungsfilter nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß

die Lochbleche (7,8) am oberen und unteren Ende miteinander verbunden sind.

4. Heizungsfilter nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß

das Feinsieb (9) formschlüssig an den Lochblechen (7, 8) anliegt.

5. Heizungsfilter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Filtereinsatz (5) am oberen und unteren Ende offen ist.

6. Heizungsfilter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Bodenwand (10) des Gehäuses (2) eine Ablaßöffnung (11) befindet.