JP5681296B2 - フィルター装置 - Google Patents

Description

本発明は、フィルターハウジング内において浄化側を未処理側から分離する少なくとも１つのフィルター要素が配置された、少なくとも１つのフィルターハウジングを有するフィルター装置に関する。

この種類のフィルター装置は、様々な流体のフィルタリングと共に、様々な用途で多く使用されており、装置の様々な構成が用途の領域によって可能である。好適な用途の中には、流体、潤滑剤又は燃料の浄化がある。同様に、こうした装置は、水の浄化、又は、様々な種類の工程又は作動流体に関連して使用され得る。

様々な構成及び大きく変化する用途に関係なく、共通の要求として、全てのこれらのフィルター装置は、フィルタリングした液体を供給される接続されたシステムの動作が、遮断されないことを確実としなければならない。

この課題を考慮し、これらの要求を満たすのに特に適した、操作可能な特性を備えたフィルター装置を提供する本発明の目的がある。

本発明によれば、この目的は、請求項１において説明される全ての特徴を備えたフィルター装置によって実現される。

関連して、本発明に係る本質的に特別な態様は、少なくとも１つの貯蔵ユニットが、分離要素を有するそれぞれのフィルターハウジングの浄化側に接続され、２つの作用チャンバー及び圧力チャンバー間で可動である態様を提供する。従って、フィルターハウジング内の、浄化側の圧力レベルに影響する圧力制御によって、装置の、それぞれの操作状態の調整の、容易な支持及び操作が可能である。例えば、通常のフィルタリング作用中、フィルターハウジングに接続された貯蔵ユニットの空間における体積変化による圧力変化を、フィルタリングして吐出された体積流れの変動が回避されるように補償すること（脈動減衰）が可能である。同様に、必要に応じ、フィルタリング工程は、逆洗浄手段を有するフィルター装置内の貯蔵ユニットの吸込効果によって支持されることができ、好適には、逆洗浄工程の開始において逆洗浄体積流体の二次流れによって生じ得る、貯蔵ユニットによる体積補償のため、フィルタリングの体積流量の減少を回避することが可能であり、且つ／又は、装置の浄化側に圧力を付与することによって、逆洗浄手段を支持することが可能である。

独国特許出願公開第１９９５６８５９号明細書は、逆洗浄の間、フィルターハウジングから逆洗浄体積流体を吐出し、負圧手段へと接続され得る逆洗浄フィルター装置を開示しており、その負圧手段は、逆洗浄されるそれぞれのフィルター要素において負圧を生じさせるべく駆動され得る。負圧手段は、機械的駆動によってポンプ動作のために偏向され得るダイヤフラムを有する、ダイヤフラムアキュムレータの方法で構成された吸引ポンプを有する。逆洗浄作用の強度を増加させるための公知の解決法が可能だが、しかしながら、吸引動作によって生じる逆洗浄体積流量の増加は、二次流れによってフィルタリングの体積流量の減少量を増加させる。

本発明に係る特に好適な実施形態において、構成は、分離要素によってフィルターハウジングの浄化側から接続された、流体チャンバーから分離された貯蔵ユニットの空間のようであり、圧力媒体のための源に接続され得る作用チャンバーを構成する。作用チャンバーへの圧力の、同様の用途によって、貯蔵ユニットの操作状態、ひいては、フィルタリング又は逆洗浄操作においてその影響を制御することが可能である。特に好適なことに、油空圧アキュムレータを、圧力源、特に圧縮空気源に接続され得る作用チャンバーを有する貯蔵ユニットとして、設けることが可能である。

特に好的な実施形態において、圧力アキュムレータは、ピストンアキュムレータの形式で設けられる。

本発明に係るフィルター装置が、逆洗浄装置として構成された場合、構成は、フィルターハウジングがフィルタリング又は逆洗浄操作のために両方向において通過流れを収容できるフィルターカートリッジを有する円筒状の内部チャンバーを構成するように特に好適に設計され、少なくとも１つのフィルター要素は、有効フィルター表面を洗浄するために逆洗浄装置によって逆洗浄される一方で、同時に、他のフィルター要素は、フィルタリングの目的のために外側から内側へと通過する流れを、フィルター要素を覆うフィルターハウジングの内部チャンバーが圧力アキュムレータの流体チャンバーに接続された浄化側を構成するように収容する。

この種類の逆洗浄フィルター装置において、フィルターハウジングの内部チャンバーを圧力アキュムレータとして提供されるピストンアキュムレータの円筒状のチャンバーへと移行するその上端部において開放させることが可能であり、フィルターハウジングにおける鉛直軸線に対して同軸線上に配置され、流体側を構成する。特にコンパクトな構造の利点とは別に、更なる利点は、フィルターハウジングが、圧力アキュムレータの流体チャンバーへと即座に移行するため、貯蔵ユニットの操作が、流れにおけるいかなる損失とも関連しないという点である。

特に好適な実施形態において、フィルターハウジングの内部チャンバーの上端部の開放部は、その全内径に亘り延在し、近傍でつながるピストンアキュムレータの円筒状のチャンバーの径は、少なくともフィルターハウジングの内部チャンバーの径の寸法を有する。従って、フィルターハウジングのピストンアキュムレータへの移行部は、実際には無段である。

特に、フィルターハウジングの上端部を横断するピストンアキュムレータの円筒状のジャケットが、めねじを有し、フィルターハウジングのおねじと共にねじ込まれるように構成が設けられると好適である。関連して、ハウジング及びピストンアキュムレータは、特にコンパクトな構造ユニットを形成する。

作用動作についは、特に、逆洗浄操作中、圧力アキュムレータの流体側の体積の最大値は、好適にはフィルター要素を覆うフィルターハウジングの内部チャンバーの体積以上である。従って、フィルタリングされた流体の十分に大きな体積は、逆洗浄工程の間、吐出フィルタリングのそれによって一定体積流量を維持するべく、逆洗浄の流量の体積流量を補償するための貯蔵ユニットにおいて可能である。

逆洗浄手段に関する構成は、逆洗浄ラインにおいて、同等品が逆洗浄バルブを含むように選択されることができ、逆洗浄されるフィルター要素の未処理側に接続され、逆洗浄工程のために解放されることができ、バルブ手段は、圧縮された空気を作用チャンバー又は作用チャンバーからの吐出圧縮空気へと供給するため、逆洗浄バルブの時間及び振動に応じて駆動されることができる圧力アキュムレータの作用チャンバーに接続される。

フィルター装置の構成の好適な実施形態において、フィルター要素は、鉛直軸線周りを枢動する機能を有して順次的に配置されるが、これは、それらのフィルタリング位置から逆洗浄ラインと共に配列された逆洗浄位置へ、且つ、フィルタリング位置へと戻る回転駆動部を有する枢動手段によって実現される。

フィルター要素は、テーパー状の穴があるスクリーン管要素の形式で提供され得る。

以下で、本発明は、図示された実施形態に基づいてより詳細に説明される。

逆洗浄フィルター装置の形式における本発明に係るフィルター装置の実施形態のハイドロリック回路の記号的概略図である。 実施形態のフィルターハウジング及び関連した貯蔵ユニットの長手方向断面図である。

本発明に係るフィルター装置は、逆洗浄フィルター装置の例示を用いて更に詳細に説明される。装置は、全体が図２で符号１によって示されたフィルターハウジングと、示された実施形態におけるピストンアキュムレータ３と、を有する。フィルターハウジング１は、２つの部分に設計され、シールを形成して共にねじ込まれたハウジング底部５及びハウジング上部７を有する。中空円筒状のハウジング上部７は、ハウジング底部５と協働して、その上端部１１において開放された中空円筒形状の内部ハウジングチャンバー９を画成する。

ハウジング底部５及びそこに固定された枢動手段２３は、概して、それらの構成に関しては、独国特許出願公開第１０２００４００４７５６号明細書に記載された逆洗浄装置において関連する構成要素に関連し、つまり、ハウジング底部５及び枢動手段２３の構成の詳細の全体的な説明はここでは必要ではない。先行技術によって提供されたこの解決法におけるように、底部５は、フィルタリングされる流体のための流入口１３及びフィルタリングされた流体のための流出口１５を有する。流入口１３に対して鉛直軸線１７の正反対に配置され、逆洗浄流出口１９は、逆洗浄液量が装置から吐出され得るハウジング底部５内に配置される。

テーパー状のフィルター要素２１は、フィルターハウジング１の内側に挿入され、テーパー状のフィルター要素２１の代わりに、少なくとも部分的に円筒状のフィルター要素（図示せず）の使用が可能となる。上述されたテーパー状のフィルター要素２１は、フィルターハウジング１内の円環状に沿って互いに関連した距離で鉛直軸線１７周りにグループで配置された穴の開いたスクリーン管とされ得る。更に詳細には示されない、１つの実施形態化された例示において、更にフィルター要素２１は、フィルター要素２１の複合型円筒状円環に沿ってグループで分離して配置されることができる。しかしながら、図２に示されるように、実施形態化された例示において、全体で４つのフィルター要素２１は、断面で見ると鉛直軸線１７に対して互いに正反対に配置される。図２の断面で見ると、右側に示されるフィルター要素２１は、その逆洗浄位置で示される一方で、他のフィルター要素２１は、フィルタリング位置にある。

前述された公知の解決法（独国特許出願公開第１０２００４００４７５６号明細書）のように、ローラーキャリアフィルター要素２１は、全体として符号２３で示された枢動手段によってそのフィルタリング位置から逆洗浄位置へ、且つ、フィルタリング位置へと戻されて順次的に動かされ、ローラーキャリアフィルター要素２１のための回転運動は、時計回り又は反時計回りとすることができる。枢動手段２３は、フィルター支持部３１に接続された駆動部２９によって駆動されるシャフト２７の、制御された段階的回転運動を生じさせる駆動モーター２５（ハイドロリック式又は電気式）を有する。そのフィルター支持部は、回転式に案内され、シール機構３３により、その環状の外周近傍及びハウジング５の底部の内壁に沿ってシールされる。

フィルター要素２１は、フィルター支持部３１においてこうして配置されるため、内部フィルター空洞部がフィルター支持部３１において開放部３５と共に配列される。フィルター支持部３１のこれらの開放部３５の１つは、逆洗浄位置にある右側に示されるフィルター要素２１によって、例示的方法で図２に説明されるように、逆洗浄開放部３７と共にそれぞれ配列されることができる。残りのフィルター要素２１は、フィルタリング作用のためにこれらのフィルター要素２１の内部空洞部へと流体が流れ得るように、フィルター支持部３１の開放部３５によって流入口１３と連通し、浄化側、つまりフィルターハウジング１の内部チャンバー９に到達し、そこからフィルターが、フィルター流出口１５から吐出することを可能とする。フィルターカバー３９は、フィルター支持部３１に配置されたフィルター要素２１のための保持手段として提供され、その保持手段は、駆動シャフト２７の上端部４１へとねじ込まれる。

本実施形態においてピストンアキュムレータ３として構成された貯蔵ユニットは、同一の構造ユニットを形成するため、フィルターハウジング１と共にここで示された実施形態に結合される。図２に示されたように、ピストンアキュムレータ３は、図において底部に示されたその底端部４５で開放され、ピストンアキュムレータ３の円筒状のジャケットは、その開放端４５近傍を、それがシールを形成してねじ込まれるフィルターハウジング１の上部ハウジング部７の開放端１１を越えて横断する。関連して、浄化側を構成するフィルターハウジング１の内部チャンバー９は、実際には、無段方式で貯蔵ユニットの流体側を形成するピストンアキュムレータ３の円筒状のチャンバー４３へと移行する。可動な分離要素として機能するピストン４７の対向する側部に配置されたピストンアキュムレータ３の作用チャンバー４９は、圧力手段接続部５１以外で閉止される。図１に示されるように、バルブ手段５３は、圧力手段接続部５１によって作用チャンバー４９に接続される。バルブ手段５３を用いると、本例示において圧縮空気が圧縮空気ライン５５によって供給されたように、作用チャンバー４９に作用ガスを供給することが可能となり、図１に示されるように、圧力手段接続部５１をロックすることが可能となり、或いは、接続部５１によって、作用チャンバー４９を、フィルター／絞り手段５７を用いて環境へと接続することが可能となる。

通常のフィルタリング作用中に作用チャンバー４９がフィルター装置のシステム圧力に調整された作用ガス（圧縮空気）を供給されたとき、ピストンアキュムレータ３が脈動減衰器の方式で機能することが可能となる。この作用状態において、逆洗浄流出口１９に接続された逆洗浄ライン５９は、逆洗浄バルブ６１によって閉止される。

逆洗浄工程を開始するため、逆洗浄バルブ６１は開放され、ピストンアキュムレータ３の圧力手段接続部５１は、作用チャンバー４９内で調整されたシステム圧力を維持するため、バルブ手段５３によって圧縮空気ライン５５に接続される。逆洗浄バルブ６１の開放は、逆洗浄する体積流体をフィルターハウジング１から吐出させ、実際には、流出口１５から吐出されるフィルタリングされた流体の体積流体を分散させる（collapse）。ピストンアキュムレータ３の作用チャンバー４９内に存在するシステム圧力により、そのピストンアキュムレータ３は、この状況においてポンプのように駆動するプッシュ動作の形式を提供し、体積流体を円筒状のチャンバー４３から浄化側９（内部チャンバー９）へと押すことにより、逆洗浄作用中のいかなる体積流量の減少も回避される。

逆洗浄の完了後に逆洗浄バルブ６１が閉止されたとき、バルブ手段５３は、図２に示されるように位置４７が上方距離へと動かされるまで、圧縮空気を手段５７（図１）を介して絞り方式で逃がすように、作用チャンバー４９を環境に接続し、円筒状のチャンバー４３の体積は、再度所望する体積を有し、それによって、続く、バルブ手段５３を閉止したいかなるフィルタリング作用も、再度脈動を減衰させ、或いは、続く、作用チャンバー４９に圧縮空気が供給されたいかなる逆洗浄工程も、所望する体積の再供給が可能となる。

ピストンアキュムレータ３の円筒状のチャンバー４３へのフィルターハウジング１の無段移行部を有して示された組立体において、一方で、内部チャンバー９と円筒状のチャンバー４３との間の流体抵抗によって損失がなくなり、更に、他方で、具現化するピストンアキュムレータのチャンバー４３及び４９のための十分に大きな体積を有するコンパクトな構成が可能となり、流体側を構成する円筒状のチャンバー４３の体積の最大値は、フィルター要素２１を覆うフィルターハウジング１の内部チャンバー９の体積より概して大きくなり得る。

逆洗浄工程中のピストンアキュムレータ３の押圧効果又はポンプ効果は、フィルタリングされた流体の体積流量の分散を防ぐのみならず、逆洗浄工程中のフィルター洗浄作用の効率の利便性も有する。

当然のことながら、貯蔵ユニットの他の形式、例えば、ブラッダー（bladder）、ダイヤフラム又はベローズアキュムレータといった、他の油空圧式アキュムレータも、想定されるピストンアキュムレータ３の代わりに使用されることができる。油空圧式アキュムレータの代わりに、空圧式の代わりに機械的に、例えば、機械的駆動部、電気的駆動部又は油圧的駆動部を備えた機械的に結合されたアキュムレータピストンによって、或いは、分離要素において駆動する油圧によって分離要素を移動させる手段を使用することも可能である。

アキュムレータのガス充填システムを用いることによって、ガスチャンバーの迅速な充填動作が可能となり、関連して調整可能な絞り回路の使用によって、アキュムレータをフィルターユニットの流体に関連した圧力レベルへと緩やかに充填することが可能となる。更に、本発明に係る解決法は、ガスシステム又はガス充填システムが、圧力変動のいかなる圧力分散も補償するため、流体フィルターの圧力レベルによって予備設定されるレベル以外の様々な圧力レベルにおいて操作され得ることを特徴とする。更に、上述されたアキュムレータは、全体として、システムにおける圧力変動を滑らかにするために、減衰器の方法で使用され得る。

前述の穴の開いたスクリーン管要素２１の代わりとしての、関連して構成されたワイヤー係合要素の使用も可能であり、例えば、全ての４つの要素の逆洗浄回路の完了後、又は、１つの要素の逆洗浄後、アキュムレータの供給が、選択として可能である。

Claims (10)

1. フィルター装置であって、フィルターハウジング（１）の内側において、浄化側（９）を未処理側（１３）から分離する少なくとも１つのフィルター要素（２１）が配置された少なくとも１つの前記フィルターハウジング（１）を具備するフィルター装置において、
   少なくとも１つの可動な分離要素（４７）を有する少なくとも１つの貯蔵ユニット（３）が、前記フィルターハウジング（１）の各々の前記浄化側（９）に接続され、前記貯蔵ユニット（３）を、作用チャンバー（４９）及び圧力チャンバー（４３）へと分離しており、
   前記貯蔵ユニットとして、圧力アキュムレータが、ピストンアキュムレータ（３）の形式で備えられており、
   前記フィルターハウジング（１）の上端部（１１）を横断する前記ピストンアキュムレータ（３）の円筒状のジャケットが、めねじを有し、前記フィルターハウジング（１）のおねじをねじ込まれていることを特徴とするフィルター装置。
2. 前記貯蔵ユニット（３）の前記チャンバーが、前記分離要素（４７）によって前記フィルターハウジング（１）の前記浄化側（９）に接続された前記流体チャンバー（４３）から分離され、圧力媒体のための源（５５）に接続され得る作用チャンバー（４９）を構成することを特徴とする請求項１に記載のフィルター装置。
3. 油空圧アキュムレータ（３）が、圧縮空気源（５５）に接続され得る作用チャンバー（４９）を備える貯蔵ユニットとして提供されたことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１つに記載のフィルター装置。
4. 前記フィルターハウジング（１）が、該フィルターハウジング（１）の鉛直軸線（１７）周りにグループで配置されたフィルターカートリッジの形式のフィルター要素（２１）を有する円筒状の内部チャンバー（９）を形成し、両方向へと通る流れがフィルタリングされ又は逆洗浄されることを可能とし、少なくとも１つのフィルター要素（２１）が、該フィルター要素（２１）の有効な前記フィルターの表面を洗浄するための逆洗浄手段（３７、５９、６１）によって逆洗浄される一方で、同時に、他の前記フィルター要素（２１）は、フィルタリングのため、前記フィルター要素（２１）を覆う前記フィルターハウジング（１）の前記内部チャンバー（９）が前記圧力アキュムレータ（３）の前記流体チャンバー（４３）に接続された前記浄化側を構成するように内側から外側への流れを受容することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のフィルター装置。
5. 前記内部チャンバー（９）は、該内部チャンバー（９）の前記上端部（１１）、及び、圧力アキュムレータとして設けられ、且つ、前記フィルターハウジング（１）における前記鉛直軸線（１７）に対して同軸線上に配置された、前記ピストンアキュムレータ（３）の前記流体側を構成する前記円筒状のチャンバー（４３）への移行部において開放されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１つに記載のフィルター装置。
6. 前記フィルターハウジング（１）の前記内部チャンバー（９）の前記上端部（１１）の開放部が、その全内側径に亘り延在し、後方において近傍でつながる前記ピストンアキュムレータ（３）の前記円筒状のチャンバー（４３）の径は、少なくとも前記フィルターハウジング（１）の前記内部チャンバー（９）の径の寸法を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１つに記載のフィルター装置。
7. 前記圧力アキュムレータの前記流体側（４３）の体積の最大値が、前記フィルター要素（２１）を覆う前記フィルターハウジング（１）の前記内部チャンバー（９）の体積以上であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１つに記載のフィルター装置。
8. 前記逆洗浄手段（３７、５９、６１）が、逆洗浄される前記フィルター要素（２１）の前記未処理側に接続された逆洗浄ライン（５９）の内側の逆洗浄バルブ（６１）であって、前記逆洗浄工程のために開放され得る逆洗浄バルブ（６１）を有し、バルブ手段（５３）が、前記圧力アキュムレータ（３）の前記作用チャンバー（４９）に接続され、圧縮された空気を前記圧力アキュムレータ（３）の当該作用チャンバー（４９）へと供給するため、又は圧縮された空気を前記作用チャンバー（４９）から吐出するため、前記逆洗浄バルブ（６１）の作動との関係において駆動されることができる請求項１から請求項７のいずれか１つに記載のフィルター装置。
9. 前記フィルター要素（２１）が、前記鉛直軸線（１７）周りに枢動可能であるように配置され、回転駆動部（２５、２９）を有する枢動手段（２３）によって前記鉛直軸線（１７）周りに、フィルタリングポジションから、逆洗浄ラインに配置される逆洗浄ポジションへと順に枢動されることができ、次いで、前記鉛直軸線周りでフィルタリングポジションへと後方に枢動されることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１つに記載のフィルター装置。
10. フィルター要素がテーパー状の穴があるスクリーン管（２１）である請求項１から請求項９のいずれか１つに記載のフィルター装置。

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