DD288755A5 - Steuereinrichtung fuer rueckspuelbare filter - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steuer- und Umschalteinrichtung fuer rueckspuelbare Ein- oder Mehrkammerfilter, vorzugsweise Schmieroelfilter- bzw. Schweroelfilterautomat. Bekannt sind Ein- und Mehrkammerfilter, bei denen die Umsteuerung durch Dreh- und Laengsschieber erfolgt. Diese sind auf Grund der unterschiedlich zu realisierenden Funktionsablaeufe bauaufwendig und bei Groszfiltern stark verschleiszbehaftet. Zur UEberwindung dieser Nachteile wird eine Umschalteinrichtung vorgeschlagen, bei der fuer die Ansteuerung der einzelnen Filterkammern in Abhaengigkeit der Reinigungs- und Rueckspuelzyklen kolbengesteuerte Abdichtelemente, insbesondere Flach- und/oder Kegelsitzventile eingesetzt werden, deren kolbenseitiger Schaft in Verbindung mit einem freibeweglichen Ringkolben auf dem Ventilschaft des Einlaszventiles ueber Wegeventile (Steuer-, Spuelluft- und Entlueftungsventile) mit einer differenzdruckgesteuerten Zentralsteuerung wirkungsverbunden sind. Diese Loesung ist im Maschinen-, Anlagen- und insbesondere Verbrennungskraftmaschinenbau vorzugsweise fuer Kraftstoff- und Schmieroelfilterautomaten mit Rueckspuelung einsetzbar.{Filter; Filterautomat; Rueckspuelfilter; Schweroelfilter; Schmieroelfilter; Einkammerfilter; Baukasten-Filtersystem; Steuereinrichtung; Umschalteinrichtung; Ventilsteuerung; Flachsitzventil; Kegelsitzventil; Differenzdrucksteuerung}

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für rückspülbare Filter (nachfolgend Rückspülfilter genannt', mit deren Hilfe Durchströmquerschnitte von Ein- oder Mehrkammer-Rückspülfiltern, insbesondere die Zuströmöffnung zu jeder Filterkammer und die Abströmöffnung hinter jeder Filterkammer durch entsprechende Abdichtelemente in Abhängigkeit der Funkticnszyklen Filtern und Rückspulen automatisch freigegeben oder abgesperrt werden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bekannt sind automatisch-gesteuerte Rückspülfilter mit mehreren mit einem Gehäuse verbundenen, die Filterelemente („Filterkerzen") enthaltenen Fiiterkammern. Die Filterkerzen werden von außen nach innen durchströmt. Das Rückspulen - unter der Einwirkuno von Druckluft - erfolgt in der Gegenrichtung, wobei der außen an die Filterkerzen anhaftende Filterkuchen entfernt und zusammen mit dem Spülö! abgeleitet bzw. einar Spülölaufbereitung zugeführt wird.

Wenn mit zunehmender Sättigung der am Filter anstehende Differenzdruck einen vorgegebenen Grenzwert erreicht, wird der Rückspülvorgang in der am längsten auf „Filtern" stehenden Filterkammer eingeleitet. Nach dem Spülen erfolgt - mit dem Wiederauffüllen der Filterkammer über eine Drosselstelle-das Entlüften. Die gespülte und entlüftete Filterkammer steht dann in Bereitschaft zum Filtern. Von η Filterkammern wirkt η - 1 aktiv, während die eine in Bereitschaft gehalten wird. Diese wird gleichzeitig mit dem Umschalten der nächsten Kammer zum Spülen auf „Filtern" geschaltet. Für die Freigabe bzw. Absperrung der Durchströmöffnungen zu den Filterkammern werden zentral angeordnete Absperrelemente, vorzugsweise Drehschieber, aber auch Längsschieber verwendet. Diese sind allgemein so beschaffen, daß ihre Fertigung technologisch aufwendig ist und insbesondere bei großen Filtern erfahrungsgemäß oft Schwierigkeiten, z. B. bezüglich Verzug der komplizierten Gußstücke, Schwergängigkeit und Dichtigkeit bereitet. Sie benötigen zu ihrer Bewegung Antriebsorgane. Hier sind z. B. Getriebemotoren üblich. Für unterschiedliche Durchsatzmengen und Anzahl der Filterkammern ist jeweils ein

angepaßtes zentrales Absperrelement erforderlich. Mit DD-WP146552 wird eine Ausführung beschrieben, die einen Rückspülfilter mit mehreren parallel geschalteten Filterkammern beschreibt. Mit dieser Lösung sollen die Nachteile der Ausführung mit zentral angeordnetem Absperrelement beseitigt werden. Das wird mittels eines Baukaustensystems in Abhängigkeit unterschiedlicher Durchflußmengen durch den Einsatz einer unterschiedlichen Anzahl von Filterkammern ermöglicht. Als Absperrelement werden vorzugsweise Längsschieber eingesetzt, die jeder Filterkammer separat zugeordnet sind und über ein übergeordnetes Steuerorgan betätigt werden. Aus der vorliegenden Erfindungsbeschreibung kann jedoch keine konstruktive Lösung für die Ausgestaltung dieses Längsschiebers entnommen werden. Ausgehend von der funktionellun Aufgabe dieses Absperrelementes mit der Zuordnung von wenigstens 3 Stufenfunktionen muß die Realisierbarkeit mittels dieses Lösungselementes als nicht gegeben angesehen werden. Ein v/eiterer Nachteil bei der Verwendung dieser Schieber muß darin gesehen werden, daß auf Grund seiner Funktionslänge eine vollständige Abdichtung (in diesem Fall der Filterkammer und der Reinölkammer) nicht erreicht werden kann. Darüber hinaus ist dieses System durch die unterschiedlichen Schmiermedien stark verschloißbehaftet.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Beschaffung einer einfachen funktionssicheren Steuereinrichtung für Rückspülfilter in Einkammer· oder Mehrkammerausführung, die sowohl in kreis- wie auch reihenförmigJr Anordnung ausgeführt werden können. Insbesondere soll hierzu ein Absperrorgan einschließlich seiner Steuerung für die Durchströmquerschnitte geschaffen werden, die fertigungstechnisch einfach herstellbar sind, sich leicht montieren und warten lassen. Darüber hinaus muß unabhängig von dem einzusetzenden Schmiermedium eine sichere Abdichtung und ein geringer Verschleiß erreicht werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Steuereinrichtung für Rückspülfilter zu entwickeln, bei dem die Zuströmöffnung

zu jeder Filterkammer und die Abströmöffnung hinter jeder Filterkammer einschließlich der für die Steuerung erforderlichen

Funktionsquerschnitte einzeln, jedoch in gegenseitiger Abhängigkeit durch hydraulische und/oder pneumatische Kopplung

unter Verwendung einzelner Absperrelemente erfolgt.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die Steuereinheit kolbongosteuerte Abdichtelemente, vorzugsweise Flachsitz-

und/oder Kegelsitzventile, umfaßt, die die Öffnungen zur Filterkammer sowie kolbenseitig die für die Ventilsteuerung erforderlichen Funktionsquerschnitte (-durchtritte) in gegenseitiger Abhängigkeit freigeben bzw. abschließen und daß diese

Ventilelemente dazu über Steuerwegeventile und einer zentralen Steuereinheit mit Differenzdurchmesser wirkungsverbundon Insbesondere ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Einlaß- und Auslaßventile steuorsoitig parallel mit einem pneumatisch

oder hydraulisch betätigbarem Steuerwegeventil wirkungsverbundan sind. Gleichzeitig ist dem Einlaßventil ein auf dessen

Ventilschaft frei beweglicher Ringkolben zugeordnet, der in Wechselwirkung zu den parallel angesteuerten Ventilen mit dem Steuerwegeventil einerseits und auf seiner Gegenseite mit dem Auslaßventil sowie mit einem Spülluftventil wirkungsverbunden Des weiteren weist der Ringkolben querliegende Steuerbohrungen auf, die in dessen unter Totpunktlage bei gleichzeitig

geschlossener Filterkammer durch das Einlaßventil eine Steuerbohrung im Ventilschaft des Einlaßventils sowie eine

Ablaßbohrung im Filtergehäuse für die Ableitung des Spülgutes freigibt. Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß

zwischen der Eintrittsöffnung sowie der Austrittsöffnung ein Differenzdruckmesser angeordnet ist, der mit einer zentralen

Steuereinheit in Wirkverbindung steht und daß diese Steuereinheit pneumatisch oder hydraulisch mit dem Steuer-, dem Spülluft- und einem Entlüftungswegeventil wirkungsverbunden ist. Das Entlüftungswegeventil steuert hierbei eine Querverbindung zwischen der Filterkammer und der Austrittsöffnung, wobei der Anschluß an diese Austrittsöffnung über eine Drosselbohrung erfolgt. Zur Sicherung der Funktionsfähigkeit der vorstehend dargestellten Steuereinheit sieht die Erfindung vor, daß zwischen dem Steuerwegeventil einerseits um! dem Spülluftwegeventil andererseits eine durch ein Rückschlagventil in Richtung des Steuerwegeventiles absperrbar j Querverbindung vorgesehen ist. Die vorstehend besch; iebene Steuereinrichtung zeichnet sich durch ihre Kompaktheit sowie einfache Konstruktion aus. Damit

reduziert sich gegenüber bisherigen Umschalteinrichtungen der Materialeinsatz und Fertigungsaufwand. Gleichzeitig vermindert sich der körperliche Verschleiß und somit der Wartungsaufwand. Die vorgeschlagene Steuereinrichtung kann sowohl bei Einzel- wie auch bei Mehrkammerfiltern beliebiger Baukastenausführung eingesetzt werden. Damit wird eine große

Variabilität und somit eine optimale Voraussetzung für eine Serienfertigung, Lagerhaltung und Service erreicht. Ausführungsbeispiel

Nachfolgend soll die erfindungsgemäße Lösung an einem Ausführungsbeispiel nochmals verdeutlicht werden. Es zeigen

Fig. 1: eine Filtereinheit in der Stellung „Filtern" Fig. 2: eine Filtereinheit in der Stellung „Spülen" Fig. 3: eine Filtereinheit in der Stellung „Füllen/Entlüften"

Bei der Stellung „Bereitschaft" steht das Spülluftwegeventil 9 in der Stellung II. Gleichzeitig steht das Steuerventil 8 sowie das Entlüftungsventil 10 in der Position II. In dieser Stellung ist gleichzeitig die Filterkammer 2 für den Filtorvorgang frei. Alle nachfolgenden Schaltvorgänge entsprechend dem Arbeitszyklus des Filters werden dann in Verbindung mit dem Differenzdruckschalter 14 vom übergeordneten Steuerorgan 13 pneumatisch oder hydraulisch über die Steuerleitung 18 ausgelöst.

- Stellung „Filtern" (vgl. Flg.1):

Das verunreinigte Filtermedium gelangt durch die Eintrittsöffni'ng 1.1 in das Filtergehäuse 1, strömt durch die Filterkammer 2 mit der Filterkerze 2.1 und verläßt diese durch den Kanal 3 sowie die Austrittsöffnung 1.2. Die kolbengesteuerten Ein- und Auslaßventile 4 und 5 sowie der Ringkolben β sind hierbei auf ihrer Unterseite druckentlastet. Das erfolgt über die Bohrungen 1.8,1.10,1.11 sowie dem Steuerwegeventil 8 in der Position II.

Das austrittsseitige Filtermodium drückt das Auslaßventil 5 in die Untenstellung, d. h. in die untere Totpunktlago. Das eintrittsseitige Filtermedium drückt das Einlaßventil 4 ebenfalls in die Untenstellung und somit gleichfalls in die untere Totpunktlage. Eine gleiche Funktion wird von dem Ringkolben 6, der auf dem Ventilschaft 4.2 des Einlaßventils 4 frei beweglich gelagert ist, eingenommen. Er wird durch das austrittsseitige Filtermedium über die Bohrung 5.1,1.3, Rückschlagventil 7 und Kanal 1.4 auf seiner Oberseite druckbelastet. Die Steuerbohrungen 4.1 im Einlaßventil 4 sind durch den Ringkolben 6 abgesperrt. Zwischen dem Filtergehäuse 1 und dem Ventilschaft 4.2 des Einlaßventils 4 durchtretendes eintrittsseitiges Filtermedium wird über die Bohrung 1.7 als Leckflüssigkeit in die Ablaßbohrung 1.6 drucklos abgeführt.

- Stellung „Spülen" (vgl. Fig.2)

Das Steuerwegeventil 8 befindet sich in Stellung 0. Das für die Steuerung verwendete Fluid gelangt auf der Unterseite der Steuerkolben der Ein- und Auslaßventile 4 und 5. Die Oberseite beider Steuerkolben und die Unterseite des Ringkolbens 6 sind druckentlastet. Die Ein- und Auslaßventile 4 und 5 werden somit nach oben bewegt und dichten die Filterkammer 2 und den Kanal 3 gegon das Filtergehäuse 1 ab. Das Spülluftwegeventil 9 steht in Stellung I. Spülluft gelangt durch den Kanal 1.4 auf die Oberseite des Ringkolbens 6 und hält diesen in der unteren Totpunktlage. Gleichzeitig strömt Spülluft über den Kanal 1.4, die Umgehungsnut 1.5, Ringnut 5.2 und Bohrung 5.1 in den Kanal 3 und über diesen in die Filterkammer 2. Sie verdrängt hierbei das Filtermedium und bewirkt dabei die Ablösung des Filterkuchens vonder Filterkerze 2.1. Das Spülgut (Filtermedium/Filterkuchen/ Luft) wird durch die Ventilkammer 4.3 im Ventilschaft 4.2 und die Steuerbohrung 4.1 über die Querbohrungen 6.1 des Ringkolbens 6 in die Ablauf bohrung 1.6 abgeleitet und von hier einem Sammelbehälter oder einer Spülgutaufbereitung zugeführt.

Bei Mehrkammerfiltern sind die eintrittsseitigen Räume in den Filtergehäusen 1 dor einzelnen Filtereinheiten unmittelbar miteinander verbunden. Das gieichetrifft fürdie austrittsseitigen Räume zu. Die Durchleitung des am Spülvorgang unbeteiligten Filtermediums wird dabei nicht beeinflußt. Bei der Einkammerausführung ist, wenn der Durchfluß des Filtermediums nicht zeitlich unterbrochen werden soll, eine Bypaßschaltung mit passivem Filterelement vorgesehen. Dieser Bypaß ermöglicht ein kontinuierliches Weiterfließen des Filtermediums während des Spül- und Entlüftungsvorganges.

- Stellung „Füllen/Entlüften" (vgl. Fig.3)

Das Steuerwegeventil 8 steht in der Stellung I. Das für die Steuerung verwendete Fluid belastet die Unterseite des Steuerkolbens der Ein- und Auslaßventile 4 und 5 sowie des Ringkolbens 6 über die Bohrungen 1.10,1.11 und 1.8. Über die Bohrungen 1.3,1.9 und Kanal 1.4 werden die Oberseiten beider Steuerkolben 4 und 5 entlastet, ebenso die Oberseite des Ringkolbens 6. Das Spülluftventil 9 befindet sich in der Stellung 0. Die verdrängte Luft aus der Filterkammer 2 und dem Kanal 3 strömt ohne Gegendruck über die Bohrung 5.1 und den Kanal 1.4 ab. Das Ein- und Auslaßventil 4 und 5 bleibt in der gleichen Stellung wie beim Spülvorgang. Der Ringkolben 6 schließt in seiner oberen Totpunkt die Steuerbohrung 4.1 im Ventilschaft 4.2 des Einlaßventiles 4 ab. Die Filterkammer 2 und der Kanal 3 sind über das Spülluftwegeventil 9 druckentlastet. Das Entlüftungsventil 10 steht in der Stellung I. Austrittsseitiges Filtermedium strömt durch die Drosselbohrung 11, Entlüftungsventil 10 und die Füllbohrung 12 in die Filterkammer 2 und verdrängt die Spülluft aus dieser sowie dem Kanal 3 über die Entlüftungsbohrung 20.

- Stellung „Bereitschaft" (vgl. Fig.1)

Nach erfolgter Füllung und Entlüftung entsprechend der vorstehend beschriebenen Abläufe wird das Spülluftwegeventil 9 und

das Entlüftungsventil 10 durch die zentrale Steuereinheit 13 in die Stellung Il geschaltet. Das Ein-und Auslaßventil 4 und 5 sowie der Ringkolben 6 verbleiben in ihrer Position wie bei der Stellung „Füllen/Entlüften" gemäß Fig.3. Gleichzeitig mit dem Schalten der nächsten Filterkammer 2 auf „Spülen" wird die Stellung „Bereitschaft" aufgehoben und durch das Schalten des

Steuerwegeventils 8 in die Stellung Il auf Stellung „Filtern" umgeschaltet, womit ein kompletter Umschaltzyklus abgeschlossen Zum Wechseln oder zur Kontrolle der Filterkerzen 2.1 muß die Filterkammer 2 drucklos sein und darf nicht mit Filtermedium

gefüllt sein. Dazu wird die Spülautomatik abgeschaltet und von Hand ein Spülvorgang ausgelöst. Nach dem Spülen wird das

Spülluftwegeventil 9 in die Stellung 0 gebracht. Die Luft entspannt sich. Das Steuerwegeventil 8 bleibt hierbei in der Stellung 0,

der Steuerdruck bleibt damit erhalten. Das Entlüftungsventil 10 verbleibt ebenfalls in der Stellung II. Damit kann kein

Filtermedium in die Filterkammer 2 einströmen. Jetzt kann der Deckel 19 der Filterkammer 2 vom Filtergehäuse 1 gelöst und die Filterkerze 2.1 kontrolliert oder gewechselt

werden.

Claims (6)

1. Steuereinrichtung für rückspülbare Filter in Ein- oder Mehrkammeranordnung, die individuell in Abhängigkeit des Filter- und Rückspülzyklusses ansteuerbar öind, gekennzeichnet dadurch, daß der Filterkammer (2) ein kolbengesteuertes Ein- und Auslaßventil (4; 5), vorzugsweise Flach- und/oder KegelsitTventil, zugeordnet ist und daß das Einlaßventil (4) einen frei beweglichen Ringkolben (6) trägt, der einen Ablaß für das Rückspülmedium aus der Filterkammer (2) ansteuert und daß das Ein- und Auslaßventil (4; 5) sowie der Ringkolben (6) hydraulisch oder pneumatisch funktionsgesteuert mit einem Steuerwegeventil (8) und einem Spülwegeventil (9) wirkungsverbunden ist und daß diese Wegeventile ihrerseits mit einer differenzdruckgesteuerten Steuereinheit (13) wirkungsverbunden sind und daß zwischen dem Auslaß (Auslaßöffnung [1.2]) und den Filterinnenräumen (Filterkammer [2] und Kanal [3]) eine von einem Entlüftungswegeventil (10) gesteuerte Füll-Bohrung (12) und eine Entlüftungsbohrung (2) vorgesehen ist und daß dieses Entlüftungswegeventil (10) gleichermaßen mit der zentralen Steuereinheit (13) wirkungsverbunden ist.

2. Steuereinheit nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Ventilschaft (4.2) des Einlaßventils (4) eine zur Filterkammer (2) hin offene Ventilkammer (4.3) und eine Steuerbohrung (4.1) aufweist und daß die Steuerbohrung (4.1) im Arbeitsbereich des Ringkolbens (6) liegt und daß gleichzeitig im gleichen Arbeitsbereich des Ringkolbens (6) im Filtergehäuse (1) eine Ablaß..,ohrung (1.6) vorgesehen ist.

3. Steuereinheit nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Auslaßventil (5) eine Steuerbohrung (5.1) aufweist, die im geöffneten Zustand des Auslaßventils (5) die Filterkammer (2) und den Kanal (3) mit dem Steuerwegeventil (8) und bei geschlossenem Auslaßventil (5) die Filterkammer (2) und den Kanal (3) mit dem Spülwegeventil (9) im Wirkungsvorbund steht.

4. Steuereinheit nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Kanal (1.4) zwischen Ringkolben (6) und Spülwegeventil (9) im Bereich des Auslaßventiles (5) als eine den Ventilschaft umschließende Umgehungsnut (1.5) und/oder einen Ringkanal (5.2) als Austrittsbereich c'ar Steuerbohrung (5.1) im Schaft des Auslaßventils (5) aufweist.

5. Steuereinheit nach Anspruch 1 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen der Anschlußleitung zum Kanal (1.4) sowie der Leitung zwischen dem Steuerwegeventil (8) und der Bohrung (1.3) der Auslaßventilsteuerung ein in Richtung Steuerwegeventil (8) wirkendes Rückschlagventil (7) angeordnet ist.

6. Steuereinheit nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß im Filtergehäuse (1) eine von der Einlaßventilführung zur Ablaßbohrung (1.6) reichende Leckagebohrung (1.7' vorgesehen ist.