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Die Erfindung betrifft ein rückspülbares Filter für Flüssigkeiten.
Aus der US-A 3, 393, 262 ist ein rückspülbares Flüssigkeitsfilter mit einem zylindrischen Gehäuse bekannt. Der Innenbereich des Gehäuses wird durch einen perforierten Hohlzylinder in einen Innenraum mit einer Einrichtung zur Zufuhr des zu filtrierenden Mediums und einen Aussenraum mit einer Einrichtung zur Abfuhr des filtrierten Mediums unterteilt. Auf dem Hohlzylinder ist am Aussenumfang ein Filtermaterial befestigt. Der Hohlzylinder weist Bohrungen auf und über diese Bohrungen und über das gehaltene Filtermaterial wird mittels Druck das zu filtrierende Medium (Flüssigkeit) geführt. Partikel, welche grösser sind als die Porosität des Filtermaterials werden beim Durchdringen des Filtermaterials zurückgehalten und verlegen das Filtermaterial, wodurch sich der Druck im Innenbereich des Hohlzylinders gegenüber dem Aussenbereich erhöht.
Der perforierte Hohlzylinder ist im Gehäuse
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Im Innenraum des Hohlzylinders befindet sich ein sogenannter Rückspülarm. Dieser stellt über eine koaxial angeordnete Hohlwelle, über radial angeordnete Verbindungsrohre, welche mit der Hohlwelle verbunden sind. einer axial angeordneten Dichtleistenhalterung und einer Dichtleiste eine Verbindung zwischen der Innenfläche des perforierten Hohlzylinders mit dem koaxial angeordneten Rohr und dem Aussenbereich des Filtermantels her. Die Dichtleiste ist dabei an der Halterung fixiert und in radialer Richtung nicht beweglich. Die Begriffe axial" und.. radial" beziehen sich dabei für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung bzw. der Patentansprüche jeweils auf den Hohlzylinder.
Durch diesen Rückspülarm werden aufgrund des Druckunterschiedes zwischen dem Aussenraum und dem Druck im Rückspülarm Partikel, die das Filtermaterial verstopfen, von
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Der Innenbereich des Hohlzylinders weist im Verhältnis zur Filterfläche ein spezifisches Volumen auf, welches nur durch die Rohrverbindung des Rückspülarmes verringert wird. Der Rückspülarm ist koaxial gelagert und kann mit Hilfe eines aussenliegenden Antriebes um seine Achse gedreht werden.
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Diese bekannte Vorrichtung weist Nachteile auf : * Der Rückspülarm kann nur durch aufwendige Schraubenkonstruktionen an die Innenseite des Hohlzylinders gedichtet gehaltet werden. Zur freien radialen Beweglichkeit des
Reinigungsarmes muss zwischen eingestellter Dichtleiste und der Innenfläche des zylindrischen Hohlkörpers ein Spalt vorgesehen werden, welcher eine zweite, jedoch unerwünschte Verbindung zwischen dem Innenraum des Hohlkörpers und den
Kanalverbindungen zum Aussenbereich des Filters herstellt. Dadurch erfolgt bei
Bewegung des Reinigungsarmes eine Förderung des Mediums durch das Filtermaterial vom Aussenraum des zylindrischen Hohlkörpers in die Kanalanordnung des
Reinigungsarmes sowie auch eine Förderung des unfiltrierten Mediums aus dem
Innenraum des zylindrischen Hohlkörpers in die Kanalanordnung des Reinigungsarmes.
* Aufgrund des hohen Volumens im Inneren des Hohlzylinders treten hohe Verweilzeiten des zu filtrierenden Materials in der Filtervorrichtung auf. Dies ist insbesondere bei einer
Verwendung der Filtervorrichtung zur Filtration hochviskoser polymerer Materialien nachteilig.
Weitere rückspülbare Filtervorrichtungen sind z. B. aus der GB-A 1, 485, 989 bekannt.
Diese Nachteile des Standes der Technik werden durch eine Filtervorrichtung gemäss Patentanspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.
Die besondere Wirkungsweise der erfindungsgemäss vorgesehenen Rückspüleinrichtung besteht darin, dass die Dichtleiste aufgrund des zwischen der Dichtleiste und der Halterung vorgesehenen Spaltes von der zu filtrierenden Flüssigkeit auf der dem Filtermaterial abgewandten Seite der Dichtleiste umspült wird. Aufgrund des höheren Druckes der Flüssigkeit im Innenraum wird dadurch die Dichtleiste an die Innenwand des Hohlzylinders angepresst und dynamisch gedichtet. Diese dynamische Dichtung weist unabhängig vom Verschleiss der Dichtleiste ständig gleichbleibende Dichtwirkung auf.
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Durch diese Anordnung wird das Volumen des Aussenraumes, in welchem sich die filtrierte Flüssigkeit befindet, reduziert. Damit kann auch die Verweilzeit der filtrierten Flüssigkeit im Aussenraum klein gehalten werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist zentrisch im Inneren des Hohlzylinders ein drehbar gelagerter zylindrischer Innenkörper angeordnet, durch welchen das freie Volumen im Inneren des Hohlzylinders verringert wird.
Dieser Innenkörper hat insbesondere die folgenden Funktionen : * eine maximale Reduktion des Volumen des Hohlzylinderinnenraumes ; * eine optimale Verteilung der unfiltrierten Flüssigkeit zur perforierten Innenfläche des
Hohlzylinders ;
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Innenkörpers axial starr und radial beweglich gehalten wird ; * er stellt die Verbindung der Dichtleiste über mehrere bewegliche Rohrkörper und über eine koaxial angeordnete Bohrung zum Aussenbereich der Filtereinheit her ; Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden durch Figuren näher erläutert. Dabei zeigt die Figur 1 einen Querschnitt der bevorzugten Ausführungsform der
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A in Figur 1. Figur 3 zeigt ein Übersichtsbild mit den erforderlichen Ein- und Auslässen.
Die Figur 4 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Filtervorrichtung ohne den bevorzugt vorgesehenen Innenkörper.
Die erfindungsgemässe Filtervorrichtung besteht aus einem Gehäuse 1, in welchem ein perforierter Hohlzylinder 2 angeordnet ist. Der Hohlzylinder 2 ist in der bevorzugten Ausführungsform exzentrisch im Gehäuse 1 gelagert (aus Figur 1 ersichtlich). Der Hohlzylinder 2 trennt den Innenbereich des Gehäuses in einen Innenraum 3 und einen Aussenraum 4. Am Aussenmantel des Hohlzylinders 2 ist ein Filtermaterial (nicht dargestellt)
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Das Gehäuse weist weiters eine Öffnung 5 für zu filtrierende Flüssigkeit sowie eine Abflussöffnung 6 für filtrierte Flüssigkeit auf.
Im Inneren des Hohlzylinders 2 befindet sich, wie aus Figur 2 ersichtlich, bevorzugt ein durch zwei Lagerungen zentrierter und zentrisch geführter Innenkörper 7. Der Innenkörper 7 erstreckt sich fast über die gesamte Länge des Hohlzylinders 2. Der Innenkörper 7 ist durch eine Bohrung 14, welche in eine Hohlwellenanordnung (nicht dargestellt) übergeht, und einen Auslass 19 mit dem Aussenbereich des Gehäuses 1 verbunden und kann unter Verwendung
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Hohlwellenanordnung (nicht dargestellt) bzw. der Auslass 19 sind gegenüber dem Gehäuse dynamisch abgedichtet.
Der Innenkörper 7 weist weiters mindestens einen Kanal 8 auf, durch welchen die zu filtrierende Flüssigkeit an die Oberseite des Innenkörpers 7 transportiert werden kann.
Der Innenkörper 7 weist eine Ausnehmung auf, in welcher über die gesamte Länge des Innenkörpers 7 eine innen hohle Dichtleiste 9 angeordnet ist. Diese Ausnehmung dient als Halterung der Dichtleiste 9. Die Dichtleiste 9 wird in axialer Richtung durch den Innenkörper 7 gehalten, ist jedoch in radialer Richtung z. B. mittels Federelementen 15 beweglich gelagert. Die Dichtleiste besitzt einen Innenraum 10 mit einer zur Innenwand des Hohlzylinders 2 gerichteten Öffnung. Der Innenraum 10 der Dichtleiste 9 ist durch mindestens einen Kanal 13, mit der Bohrung 14 des Innenkörpers verbunden. Zwischen dem Kanal 13 und dem Innenraum 10 der Dichtleiste 9 befindet sich jeweils mindestens ein beweglicher Rohrkörper 11, durch welchen eine radiale Verschiebung der Dichtleiste (z.
B. aufgrund von Materialverschleiss) ausgeglichen werden kann. Die Rohrkörper 11 sind jeweils mit dem Innenraum 10 der Dichtleiste 9 sowie den Kanälen 13, z. B. mittels O-Ringen abgedichtet.
Der Innenraum 10 der Dichtleiste 9 ist weiters über einen ebenfalls beweglichen Rohrkörper 17 und einen Kanal 18 mit einem im Inneren der Bohrung 14 angeordneten Kanal 16 verbunden. Diese Anordnung dient bei einem Stillstand der Rückspüleinrichtung zu einer Spülung des Innenraumes 10 der Dichtleiste 9 sowie der Rohrkörper 11, der Kanäle 13, und der Bohrung 14.
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Zwischen der Dichtleiste 9 und dem Innenkörper 7 befindet sich ein Spalt 12. Beim Betrieb der Filtervorrichtung dringt zu filtrierende Flüssigkeit seitlich von der Dichtleiste 9 in diesen Spalt 12 ein und umspült somit die Dichtleiste auf der dem Filtermaterial abgewandten Seite. Der Druck dieser Flüssigkeit presst die Dichtleiste zusätzlich zu den Federelementen in Richtung der Innenwand des Hohlzylinders 2, wodurch sich eine dynamische Dichtung ergibt.
Die Dichtleiste 9 ist zwar axial starr gehalten, kann sich jedoch bei höheren Temperaturen, die beim Filtrationsbetrieb auftreten, in axialer Richtung ausdehnen. Die beweglichen Rohrkörper 11 und 17 bzw. Kanäle 13 sind dementsprechend so angeordnet, dass diese axiale Ausdehnung der Dichtleiste 9 kompensiert werden kann. Dies kann z. B. dadurch erfolgen, dass die Rohrkörper 11 bzw. 17 im Bereich der Abdichtung abgerundete Erweiterungen aufweisen, welche eine gewisse Schrägstellung der Rohrkörper 11,17 bei einer axialen Ausdehnung der Dichtleiste 9 ermöglichen.
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verschiedenen Betriebszuständen beschrieben : Filtration : Die zu filtrierende Flüssigkeit wird an der Unterseite der Filtriervorrichtung bei der Öffnung 5 eingebracht. Von dort strömt ein Teil der Flüssigkeit direkt von unten in den Innenraum 3.
Ein anderer Teil strömt durch die Kanäle 8 an die Oberseite des Innenkörpers 7 und wird von dort in den Innenraum 3 verteilt. Die Flüssigkeit dringt durch den perforierten Hohlzylinder 2 und das Filtermaterial in den Aussenraum 4, wobei Partikel am Filtermaterial hängen bleiben.
Durch die Verlegung des Filtermaterials erhöht sich der Druck im Innenraum 3 sowie die Druckdifferenz zwischen Innenraum 3 und Aussenraum 4. Die filtrierte Flüssigkeit wird über die Öffnung 6 aus dem Gehäuse 1 ausgetragen.
Rückspülung :
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7 eine Drehbewegung. Die mit dem Innenkörper 7 mitrotierende Dichtleiste 9 wird aufgrund des Druckes der durch den Spalt 12 strömenden Flüssigkeit an die Innenwand des Hohlzylinders 2 angepresst. Durch den Druck im Aussenraum 4 wird filtrierte Flüssigkeit durch das Filtermaterial hindurch in die Öffnung und den Innenraum 10 der Dichtleiste 9 befördert. Dabei lösen sich am Filtermaterial hängengebliebene Partikel. Die so rückgespülte Flüssigkeit wird über die Rohrkörper 11, die Kanäle 13, und die Bohrung 14 aus der Filtervorrichtung abgeführt.
Während dieses Vorganges bleibt die Filtration an allen Stellen, die nicht von der Dichtleiste 9 überstrichen werden, aufrecht.
Spülung der Rückspüleinrichtung : Während der Stillstandszeit des drehbar gelagerten Innenkörpers 7 können der Innenraum 10 der Dichtleiste 9, die Rohrkörper 11 sowie die Kanäle 13 und die Bohrung 14 durch Lösungsmittel, welches über die Kanäle 16 und 18 dem Rohrkörper 17 zugeführt wird, von noch verbliebene Rückspülflüssigkeit gereinigt werden. Dies hat den Vorteil, dass auch dieser Teil der Flüssigkeit keine hohe Verweilzeit innerhalb der Filtervorrichtung hat und daher wieder in den Prozess zurückgeführt werden kann.
Beschreibung der Figur 4 : Die Figur 4 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Filtervorrichtung, in welcher kein Innenkörper im Hohlzylinder angeordnet ist. In dieser Figur haben gleiche Bezugszeichen die gleiche Bedeutung wie in Figur 1. 2 und 3. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäss den Figuren 1, 2 und 3 ist anstelle eines Innenkörpers eine Halterung 20 vorgesehen, welche die Dichtleiste 9 aufnimmt. In dieser Halterung 20 ist die
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14Ausführungsform als Ableitung für die rückgespülte Flüssigkeit eine Hohlwelle 21. Die Halterung 20 ist über den Verbindungskanal 13 formschlüssig mit der Hohlwelle 21 verbunden. Als Verbindung zwischen Dichtleiste 9 und Verbindungskanal 13 dient wiederum ein radial beweglicher Hohlkörper 11.
Die Hohlwelle 21 kann über einen externen Antrieb
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(nicht dargestellt) in Drehbewegung versetzt werden, wodurch auch die Halterung 20 und damit auch die Dichtleiste 9 in Rotation versetzt wird.
Die Funktionsweise dieser Vorrichtung beim Rückspülen entspricht dem bereits oben Beschriebenen.
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LEGENDE <SEP> : <SEP>
<tb> 1.............. <SEP> Gehäuse
<tb> 2.......................... <SEP> Hohlzylinder
<tb> Innenraum
<tb> 4.............. <SEP> Aussenraum
<tb> Öffnung
<tb> 6.................. <SEP> Abflussöffnung
<tb> 7................. <SEP> Innenkörper
<tb> Kanäle
<tb> 9................. <SEP> Dichtleiste
<tb> 10 <SEP> Innenraum <SEP> der <SEP> Dichtleiste
<tb> 11...................... <SEP> Rohrkörper
<tb> 12........................ <SEP> Spalt
<tb> 13.............. <SEP> Kanal
<tb> 14........................ <SEP> Bohrung
<tb> 15 <SEP> Federelemente
<tb> 16 <SEP> Kanal
<tb> 17.................. <SEP> Rohrkörper
<tb> 18 <SEP> Kanal
<tb> 19................. <SEP> Auslass
<tb> 20........................ <SEP> Halterung
<tb> 21............... <SEP> Hohlwelle
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