Flüssigkeitsfiltrier-Einrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsfiltrier-Einrichtung mit einem Gehäuse zur Aufnahme der zu filtrierenden Flüssigkeit und mit wenigstens einem Filterelement, das als scheibenförmiger Hohlkörper mit Sieböffnungen an wenigstens einer seiner Flachseiten ausgebildet ist und auf einem koaxial durch das Filterelement hindurchgehenden rohrförmigen Träger angeordnet ist, welcher mindestens eine radiale, mit dem Innenraum des Filterelementes in Verbindung stehende Öffnung aufweist und zum Ableiten des Filtrates dient.
Filtriereinrichtungen dieser Art sind bekannt und werden insbesondere in der Getränkeindustrie verwendet. Der zu filtrierenden Flüssigkeit wird ein körniges, neutrales Filtermittel, wie z. B. Kieselgur, beigegeben, das an der mit den Sieböffnungen versehenen Aussenseite des Filterelementes einen Filterkuchen bildet, in welchem die Trübstoffe der Flüssigkeit zurückgehalten werden. Die Reinigung der Filterelemente solcher Einrichtungen kann, ohne dass die Einrichtung zerlegt werden muss, auf zwei Arten erfolgen.
Entweder wird eine Reinigungsflüssigkeit in umgekehrter Richtung durch die Einrichtung gepresst, wobei man eine Rückspülung zum Entfernen der Filtrierrückstände erzielt, oder es wird der rohrförmige Träger mit den darauf angeordneten Filterelementen in Rotation versetzt, so dass die Filtrierrückstände durch Zentrifugalwirkung abgeschleudert werden. Auch können beide Reinigungsarten zugleich Anwendung finden.
Es hat sich nun gezeigt, dass namentlich bei Beginn jeder Filtration, wenn der Filterkuchen erst in Bildung begriffen ist, einige Schmutzteile durch die Sieb öffnungen in den Innenraum der Filterelemente eindringen können und in demselben verbleiben.
Weder durch die oben erwähnte Rückspülung noch durch die Rotation der Filterelemente lassen sich die in den Innenraum der Filterelemente eingedrungenen Trübstoffe restlos entfernen. Durch die bei der Rotation auftretende Zentrifugalwirkung werden die eingeschlossenen Trübstoffe an den Umfangsrand des Innenraumes der Filterelemente gedrückt, wo sich dann schliesslich ein kompakter Ring aus den Trübstoffen bildet.
Zweck der Erfindung ist die Beseitigung der geschilderten Übelstände. Dieses Ziel wird durch die Filtriereinrichtung gemäss der Erfindung erreicht, welche sich dadurch auszeichnet, dass das Filterelement ausser den Sieb öffnungen mindestens eine zusätzliche grössere Öffnung mit einem zugehörigen, durch den Flüssigkeitsdruck beweglichen Abschliessorgan aufweist, das sich beim Filtriervorgang infolge des ausserhalb des Filterelementes herrschenden höheren Druckes automatisch schliessen und bei der Reinigung des Filterelementes öffnen lässt.
Weitere Merkmale der Filtriereinrichtung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung, in welcher rein beispielsweise mehrere Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht sind.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Filtriereinrichtung der hier betrachteten Art, teils im senkrechten Schnitt und teils in Seitenansicht;
Fig. 2 stellt in grösserem Massstab und im senkrechten Axialschnitt einen Teil eines rohrförmigen Trägers und eines einzelnen Filterelementes der Filtriereinrichtung gemäss einer ersten Ausführungsform dar;
Fig. 3 zeigt in noch grösserem Massstab eine Einzelheit einer zweiten Ausbildungsform eines einzelnen Filterelementes;
Fig. 4 ist eine zu Fig. 3 analoge Darstellung eines dritten Ausführungsbeispieles ;
Fig. 5 veranschaulicht ein viertes Ausführungs beispiel in zu Fig. 3 analoger Darstellung.
Gemäss Fig. 1, welche für alle gezeigten Ausführungsformen Gültigkeit hat, weist die Filtriereinrichtung ein mit einem abnehmbaren Deckel 11 versehenes
Gehäuse 12 auf, in das die zu filtrierende Flüssigkeit mittels einer Rohrleitung 13 unter Druck eingepresst werden kann. Die Mittel zum lösbaren und flüssigkeitsdichten Befestigen des Deckels 11 auf dem Gehäuse 12 werden als bekannt vorausgesetzt und sind daher nicht dargestellt. Im Boden des Gehäuses 12 ist ein senkrecht verlaufender rohrförmiger Träger 14 drehbar gelagert, der bis auf die Höhe des Deckels 11 hinaufragt und zum Ableiten des Filtrates dient. Auf dem Träger 14 sind mehrere kreisscheibenförmige Filterelemente 16 gleichachsig übereinander angeordnet, von denen in Fig. 1 nicht alle dargestellt sind.
Sämtliche Filterelemente 16 sind einander gleich ausgebildet und weisen zwei einander gleichachsig gegenüberliegende Durchbrechungen auf, durch welche der Träger 14 koaxial hindurchgeht.
In Fig. 2 ist die Ausbildung eines einzelnen Filterelementes 16 deutlicher veranschaulicht. Der Träger 14 ist von einer aus drei ringförmigen Teilen 17, 18 und 19 bestehenden Nabe umgeben. Alle drei Nabenteile 17, 18 und 19 sind in bezug aufeinander gleichachsig ausgerichtet und durch mehrere Schrauben 20 miteinander verbunden, von denen in Fig. 2 nur die eine mit gestrichelten Linien angedeutet ist. Während die beiden ausseren Nabenteile 17 und 19 dicht an die Aussenseite des Trägers 14 anliegen, weist der mittlere Nabenteil 18 einen grösseren Innendurchmesser auf, so dass an der Nabe eine nach innen, d. h. gegen den Träger 14 offene Umfangsnut 21 gebildet ist, in welche mindestens eine Radialöffnung 22 in der Wand des rohrförmigen Trägers 14 einmündet.
Der untere Nabenteil 19 ist mit einer tellerförmigen Partie 23 versehen, auf der eine kreisförmige Platte 24 abgestützt ist. Diese weist eine zentrale Durchbrechung auf, deren Umfangsrand zwischen dem unteren Nabenteil 19 und dem mittleren Nabenteil 18 festgeklemmt ist.
Eine zweite Platte 25, die im Abstand über der Platte 24 verläuft, weist ebenfalls eine zentrale Durchbrechung auf, deren Umfangsrand zwischen dem mittleren Nabenteil 18 und dem oberen Nabenteil 17 festgeklemmt ist. Beide Platten 24 und 25 sind mit der Nabe 17, 18, 19 flüssigkeitsdicht verbunden. Der äussere Umfangsrand der oberen Platte 25 ist z. B. durch Nieten, Schweissen oder Löten mit einer ringförmigen Versteifungsleiste 26 verbunden. Mit Hilfe mehrerer Schrauben 27, von denen in Fig. 2 nur die eine sichtbar ist, und zugehöriger Kappenmuttern 28 ist die Leiste 26 mit der unteren Platte 24 verbunden, wobei jede der Schrauben 27 durch eine ringförmige Unterlegscheibe 29 hindurchgesteckt ist, die sich zwischen der Versteifungsleiste 26 und der unteren Platte 24 befindet.
Aus diesem Grunde weist das Filterelement an seinem Umfang schlitzförmige, in Umfangsrichtung verlaufende Öffnungen auf. Ausserdem ist die obere Platte 25 mit einer grossen Anzahl feiner Sieböffnungen 30 versehen.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, dass jedes Filterelement 16 ein scheibenförmiger Hohlkörper ist. Der Innenraum des Filterelementes ist durch mindestens eine radiale Nut 31 im mittleren Nabenteil 18 mit der Umfangsnut 21 verbunden und enthält einen flüssigkeitsdurchlässigen Stützkörper 32, der im vorliegenden Beispiel aus einem grobmaschigen Drahtgeflecht besteht.
Den längs des Umfanges des Filterelementes 16 verlaufenden schlitzförmigen Öffnungen zwischen der Versteifungsleiste 26 und der unteren Platte 24 ist ein Abschliessorgan 35 zugeordnet, das eine gummielastische endlose Schnur mit runder Querschnittsform ist. Unter dem Einfluss seiner eigenen Elastizität liegt das Abschliessorgan 35 mit leichter Pressung im wesentlichen radial von aussen gegen die nach aussen gekehrte Fläche eines konischen Randes 36 an der unteren Platte 24 und gegen die Unterseite der Versteifungsleiste 26 an, d. h. gegen zwei V-förmig zueinander angeordnete Sitzflächen, zwischen denen die schlitzförmigen Öffnungen vorhanden sind. Das Abschliessorgan 35 kann vorzugsweise aus einem hohlen Gummirohr und einer in dasselbe eingelegten Schraubenfeder bestehen, die beide endlos sind.
Das Tragorgan 14 ist oben mit einem Gewindeteil 38 versehen, auf den eine Kappenmutter 39 lösbar aufgeschraubt ist, mit deren Hilfe sämtliche Filterelemente 16 auf dem Tragorgan 14 festgeklemmt sind. Die Kappenmutter 39 weist mehrere radial nach aussen abstehende Arme 40 auf, an deren äusserem Ende je eine Turbinenradschaufel 41 befestigt ist. Innerhalb des Gehäuses 12 ist eine vertikal verlaufende Rohrleitung 42 angeordnet, die über einen Hahn 43 mit einer Druckwasserquelle in Verbindung steht. Die Rohrleitung 42 ist oben verschlossen und weist eine Reihe von Düsenöffnungen 44 auf. Die oberste Düsen öffnung ist tangential zum Kranz der Schaufeln 41 angeordnet, wogegen die übrigen Düsenöffnungen schräg gegen die Oberseite der Filterelemente 16 gerichtet sind. Am Boden des Gehäuses 12 ist eine Schlammablass-Öffnung 45 vorhanden, die durch einen Deckel 46 lösbar verschlossen ist.
Die Gebrauchs- und Wirkungsweise der beschriebenen Filtriereinrichtung ist wie folgt:
Eine zu filtrierende Flüssigkeit, der auch ein Filterhilfsmittel in Form von z. B. Kieselgur-Körnern beigemischt ist, wird durch die Rohrleitung 13 in das Gehäuse 12 hineingedrückt, während die Deckel 11 und 46 und der Hahn 43 geschlossen sind. Durch den ausserhalb der Filterelemente herrschenden höheren Druck wird das Abschl iessorgan 35 jedes Filterelementes fest an die zugeordneten Sitzflächen angepresst, so dass ein flüssigkeitsdichter Abschluss gewährleistet ist.
Mangels eines anderen Abflussweges dringt die Flüssigkeit durch die feinen Sieböffnungen 30 in der oberen Platte 25 der Filterelemente 16 hindurch in den freien Innenraum der Filterelemente, um dann durch die Nuten 31 und 21 sowie durch die Öffnungen 22 in den Hohlraum des Trägers 14 einzudringen, von wo das Filtrat an die gewünschte Stelle abgeleitet wird.
Gröbere Verunreinigungen der Flüssigkeit und die Körner des Filterhilfsmittels können nicht durch die Sieböffnungen 30 hindurchtreten und werden somit an der Oberseite der Platte 25 eines jeden Filterelementes 16 zurückgehalten, so dass sich dort ein Filterkuchen ablagert, der dann den eigentlichen Filter bildet und auch verhältnismässig kleine Fremdkörper in der zu filtrierenden Flüssigkeit zurückzuhalten vermag. Nur bei Beginn des Filtriervorganges gelangen einige kleine Trübstoffe durch die Sieböffnungen 30 in den Innenraum der Filterelemente, wo diese Trübstoffe zum Teil hängenbleiben.
Wenn nach längerer Betriebszeit die Filtriereinrichtung verstopft wird, müssen die Filterelemente 16 gereinigt werden. Zu diesem Zweck wird der Zufluss von Flüssigkeit durch die Leitung 13 abgestellt, der Deckel 46 der Schalmmablass-Öffnung 45 geöffnet und dann durch Öffnen des Hahns 43 Druckwasser in die Rohrleitung 42 eingelassen. Aus den Düsenöffnungen 44 der Rohrleitung 42 treten nun Wasserstrahlen aus, welche mittels der Schaufeln 41 das Tragorgan 14 mitsamt den Filterelementen 16 in rasche Rotation versetzen und zugleich die auf den Filterelementen 16 abgelagerten Filterkuchen bespritzen. Dadurch lösen sich die Filterkuchen verhältnismässig rasch von den Filterelementen 16 ab, wobei das angeschwemmte Material durch die Zentrifugalwirkung der rotierenden Filterelemente 16 nach aussen geschleudert und mittels des Reinigungswassers durch die Öffnung 45 hinausgespült wird.
Unter dem Einfluss der Zentrifugalwirkung hebt sich das Abschliessorgan 35 ein wenig von seinen Sitzflächen am Umfang eines jeden Filterelementes 16 ab, so dass die in den Innenraum der Filterelemente eingedrungenen Trüb stoffe durch die schlitzförmigen Öffnungen zwischen der Leiste 26 und der unteren Platte 24 hinausgeschleudert werden können. Dieses Ausschleudern der Trübstoffe wird durch das bei der Reinigung durch die Sieböffnungen 30 in den Innenraum der Filterelemente eindringende Wasser unterstützt, das ebenfalls nach aussen geschleudert wird.
Infolge der Zentrifugalwirkung herrscht in der Umfangszone des Innenraumes der Filterelemente ein höherer Druck als ausserhalb der Filterelemente.
Dieser Druckunterschied würde ebenfalls ausreichen, das Abschlussorgan 35 jedes Filterelementes von seinen Sitzflächen abzuheben und dadurch die schlitzförmigen Öffnungen am äussersten Umfang der Filterelemente zu öffnen.
Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der beschriebenen einmal dadurch, dass im Innenraum des gezeigten Filterelementes anstelle eines Drahtgeflechtes 32 eine Einlageplatte 132 vorhanden ist, die sowohl an ihrer oberen Seite als auch an ihrer unteren Seite mit Erhebungen versehen ist, die als Stützmittel für die Platten 24 und 25 dienen.
Die Einlegeplatte 132 kann z. B. aus Gummi oder dergleichen bestehen. Ein anderer Unterschied liegt in der Anordnung des endlosen Abschliessorganes 35, das sich gemäss Fig. 3 unter dem Einfluss seiner eigenen Elastizität und des beim Filtriervorgang ausserhalb der Filterelemente herrschenden höheren Druckes gegen eine konische Sitzfläche 126a des Versteifungsringes 126 und gegen die Oberseite der unteren Platte 24 anlegt. Damit beim Reinigen der Filtriereinrichtung, was in der oben beschriebenen Weise erfolgt, das Abschlussorgan 35 sich unter keinen Umständen völlig von dem betreffenden Filterelement abheben kann, sind mit Hilfe der Schrauben 27 am Umfang des Filterelementes mehrere Winkelstücke 48 befestigt, welche das Organ 35 mit einigem Abstand aussen übergreifen.
Derartige Winkelstücke könnten selbstverständlich auch beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 vorhanden sein.
In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei welchem anstelle einer endlosen Schnur 35 ein anderes Abschliessorgan 135 vorhanden ist, das eine bewegliche Lippe aufweist, welche von aussen her lose an den konischen Rand 36 der unteren Platte 24 anliegt. Das Abschliessorgan 135, das aus Gummi oder dergleichen besteht, ist mit Hilfe der Schrauben 127 an der Versteifungsleiste 226 festgehalten. Während des Filtriervorganges presst der ausserhalb der Filterelemente vorhandene höhere Flüssigkeitsdruck die Lippe des Organs 135 flüssigkeitsdicht an den Rand 36, wogegen beim Reinigen der Filtriereinrichtung die gummielastische Lippe des Organs 135 infolge Zentrifugalwirkung und unter dem Einfluss des im Innenraum der Filterelemente herrschenden höheren Druckes vom Rand 36 abgehoben wird, so dass die in die Filterelemente eingedrungenen Trübstoffe ausgeschleudert werden können.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist die Umfangspartie der unteren Platte 24 mit Hilfe der Schrauben 27 und der Kappenmuttern 28 unmittelbar an die Unterseite der Versteifungsleiste 326 angepresst. Auf der radial inneren Seite der Versteifungsleiste 326 weist die untere Platte 24 mehrere in Umfangsrichtung verteilte Öffnungen 50 auf, denen ein gummielastisches Abschliessorgan 235 zugeordnet ist. Letzteres hat die Form einer Ringscheibe, deren innerer Umfangsrand mit Hilfe von Nieten 52 oder dergleichen an der Platte 24 befestigt ist. Der äussere Umfangsrand der Ringscheibe 235 bildet eine die Öffnungen 50 überdeckende Lippe, die von unten her lose gegen die Platte 24 anliegt. Beim Filtriervorgang wird die Ringscheibe 235 unter dem Einfluss des ausserhalb der Filterelemente herrschenden höheren Flüssigkeitsdruckes dicht vor die Öffnungen 50 gedrückt, so dass diese abgesperrt sind.
Beim Reinigen der Filtriereinrichtung hingegen kann sich die äussere Umfangspartie der Ringscheibe 235 unter dem Einfluss des nunmehr im Innenraum der Filterelemente herrschenden höheren Flüssigkeitsdruckes von der Platte 24 wegbiegen und dadurch die Öffnungen 50 freilegen.
Bei den beschriebenen Beispielen wurde angenommen, dass die Reinigung der Filtriereinrichtung durch Rotation und Bespritzen der Filterelemente erfolgt.
Bei den gleichen Ausbildungen der Filterelemente ist es aber ebensogut möglich, die Reinigung durch Rückspülen vorzunehmen, indem man Druckwasser durch den- rohrförmigen Träger 14 einströmen lässt, wobei wieder die Schmutzteile und das Spülwasser durch die Öffnung 45 abgelassen werden. Gewünschtenfalls lassen sich auch beide Reinigungsarten miteinander kombinieren.
Die Flüssigkeits-Filtrier-Einrichtung gemäss der Erfindung ist nicht an horizontal verlaufende, auf einem vertikalen Träger angeordnete Filterelemente gebunden. Die scheibenförmigen Filterelemente könnten nämlich ebensogut auf einem waagrecht verlaufenden Träger angeordnet sein.
Bei einer Ausführungsvariante zur Einrichtung nach Fig. 1 können getrennte Rohrleitungen 42 mit wenigstens einer Düsenöffnung zum Antrieb des Turbinenrades 39, 40, 41 bzw. mit Düsenöffnungen 44 zum Bespülen der Filterelemente 16 vorhanden sein.