DE10020974A1 - Process for filtering liquids comprises pressing the unfiltered liquid inside a pressure container through a filter with several filter candles such that the filtrate remains in the container and is removed at periodic intervals - Google Patents
Process for filtering liquids comprises pressing the unfiltered liquid inside a pressure container through a filter with several filter candles such that the filtrate remains in the container and is removed at periodic intervalsInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft das Filtrieren von Flüs sigkeiten. Insbesondere Maschinen für das Schleifen, funken erosive Erodieren und andere Arten der Metallbearbeitung, bei denen der Abtragsprozess mit Öl oder Emulsion gekühlt werden muss, sind gewöhnlich mit einer Kühlmittelaufbereitungsanlage ausgerüstet, welche die Aufgabe hat, das aus dem Arbeitsraum konimende Kühlmittel von Feststoffpartikeln, z. B. Metallspänen und Schleifscheibenabrieb, zu reinigen und anschliessend dem Prozess wieder zuzuführen. Bei Prozessen mit hoher Abtragsra te werden bis zu 200 Litern/min gereinigten Kühlmittels unter hohem Druck in die Maschine geleitet. Aber auch bei anderen Prozessen stellt sich häufig die Aufgabe, mit hoher Effizi enz, Qualität und Verfügbarkeit Feststoffpartikel aus Flüs sigkeiten auszuscheiden, wobei ein möglichst trockenes Fil trat und eine hohe Lebensdauer des Filters angestrebt werden.The present invention relates to the filtration of rivers candy. In particular machines for grinding, spark erosive erosion and other types of metalworking, at which the removal process can be cooled with oil or emulsion are usually with a coolant treatment system equipped, which has the task that from the work room concomitant coolant of solid particles, e.g. B. metal chips and grinding wheel abrasion, to be cleaned and then the Process again. For processes with a high removal rate up to 200 liters / min of cleaned coolant high pressure into the machine. But also with others Processes often face the task with high efficiency enz, quality and availability Solid particles from rivers liquid, whereby a fil as dry as possible stepped and a long service life of the filter should be aimed for.
Auf dem hier vorzugsweise betrachteten Gebiet des Filtrierens von Kühlmitteln für spanabhebende Werkzeugmaschinen werden zur Reinigung des Kühlmittels von Spänen und anderen im Pro zess verursachten Verunreinigungen zumeist Zentrifugen oder Filteranlagen mit Band- oder Spaltfiltern oder andersartigen Filterelementen eingesetzt.In the field of filtration that is preferably considered here of coolants for cutting machine tools for cleaning the coolant from chips and others in the Pro mostly caused by centrifuges or Filter systems with band or gap filters or other types Filter elements used.
Die bekannten Zentrifugen haben den Vorteil, kein Filter zu benötigen und Dank des Schleuderns einen niedrigeren Rest flüssigkeitsgehalt des Austrags als die bekannten Filterag gregate zu ermöglichen. Ihre Filterleistung ist jedoch wegen der begrenzten Beherrschbarkeit von Zentrifugengrösse und -drehzahl bei hohen Reinheitsanforderungen auf Durchsatzmengen beschränkt, die für Prozesse mit hoher Literleistung nicht mehr ausreichen.The known centrifuges have the advantage of not having a filter need and thanks to the slingshot a lower rest liquid content of the discharge than the known filterag to enable gregates. However, your filter performance is due the limited controllability of centrifuge size and -speed at high purity requirements on throughput quantities limited, which is not for processes with high liter output suffice more.
Die Grenzen der bekannten Bandfilteranlagen für hohe Liter leistung und Filtrierqualität liegen in ihrem hohen Platzbe darf, der Beherrschbarkeit von Flüssigkeiten mit Feststoff partikeln unterschiedlicher Konsistenz und Grösse hinsicht lich Filterverstopfung und dem hohen Restflüssigkeitsgehalt, der bei diesbezüglich höhen Anforderungen ein anschliessendes separates Trocknen des Filtrats erforderlich macht.The limits of the well-known belt filter systems for high liters performance and filtration quality are in their high space the controllability of liquids with solids particles of different consistency and size filter clogging and the high residual liquid content, a subsequent one when there are high requirements separate drying of the filtrate is required.
Bei den bekannten Filteraggregaten mit kerzenförmigen Fil terelementen kann auch bei geringem Platzbedarf und hohem Reinheitsanspruch eine hohe Literleistung erzielt werden, wo bei die Filterkerzen eine hohe Lebensdauer aufweisen. Je nach Art und Konsistenz des Filtrats entstehen jedoch während der Regenerierung des Filters Probleme bei der Ablösung des Fil trats von der Filteroberfläche und dem Austrag des Filtrats aus dem Druckbehälter. Zudem hat auch hier das Filtrat einen zu hohen Restflüssigkeitsgehalt und muss vor der Entsorgung in einem zusätzlichen Prozessschritt getrocknet werden.In the known filter units with candle-shaped fil terelemente can also take up little space and high A high liter performance can be achieved where the filter cartridges have a long service life. Depending on However, the type and consistency of the filtrate arise during the Regeneration of the filter Problems with the removal of the fil occurs from the filter surface and the discharge of the filtrate from the pressure vessel. In addition, the filtrate also has one here too high residual liquid content and must be disposed of be dried in an additional process step.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, bei welcher bei
geringem Raumbedarf und hoher Literleistung die Flüssigkeit
effizient gereinigt werden und das Filtrat getrocknet werden
kann. Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination der
Ansprüche gelöst. Erfindungsgemäss sind die Funktionen
The present invention is therefore based on the object of specifying a method and a device in which the liquid can be cleaned efficiently and the filtrate can be dried with little space requirement and high liter output. This object is achieved by the combination of features of the claims. The functions are according to the invention
- - Filtrieren- filter
- - Regenerierung des Filters und- regeneration of the filter and
- - Trocknung des Filtrats- drying of the filtrate
in einem einzigen Aggregat erfüllt, wobei die filtrierte Flüssigkeit, die verunreinigte Restflüssigkeit des Filtrats und das getrocknete Filtrat die Anlage voneinander getrennt durch separate Ausgangsöffnungen verlassen. Die erfindungsge mässe Lösung wird nachfolgend an zwei Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Darin zeigen:met in a single aggregate, the filtered Liquid, the contaminated residual liquid of the filtrate and the dried filtrate separated the plant from one another leave through separate exit openings. The fiction moderate solution is described below using two exemplary embodiments described in more detail with reference to the drawings. In it show:
Fig. 1 einen Schnitt durch das Filteraggregat nach Varian te A, Fig. 1 shows a section through the filter unit according to te Varian A,
Fig. 2 den Schnitt durch ein Filterelement, Fig. 2 is a section through a filter element,
Fig. 3 einen Schnitt durch den Auslassring von Variante A, Fig. 3 a section through the outlet ring of variant A,
Fig. 4 einen Schnitt durch das Filteraggregat nach Varian te B mit der Filtertrommel in oberster Stellung, und Fig. 4 shows a section through the filter unit according to Varian te B with the filter drum in the top position, and
Fig. 5 einen Schnitt durch das Filteraggregat nach Varian te B mit der Filtertrommel in unterster Stellung. Fig. 5 shows a section through the filter unit according to Varian te B with the filter drum in the lowest position.
Im Gehäuse 1 des in Fig. 1 schematisch dargestellten Filte raggregats 2 ist die Hohlwelle 3 drehbar um die Achse 4 durch den Motor 5 antreibbar gelagert. Im Inneren des Gehäuses 1 befindet sich die als Druckbehälter ausgebildete Filtertrom mel 6, die mit der Hohlwelle 3 fest verbunden ist. Zwischen der Aussenwand der Filtertrommel 6 und deren Boden 8 befindet sich der Auslassring 7, mittels dessen die Filtertrommel 6 zum Austrag des Filtrats geöffnet werden kann. Sternförmig auf der Hohlwelle 3, in mehreren übereinander liegenden Ebe nen montiert, befinden sich im Inneren der Filtertrommel 6 die Filterkerzen 9, die durch Bohrungen 10 in der Wand der Welle 3 mit deren unterem Hohlraum 21 verbunden sind.In the housing 1 of the filter unit 2 shown schematically in FIG. 1, the hollow shaft 3 is rotatably mounted to be driven by the motor 5 about the axis 4 . Inside the housing 1 is the Filtertrom mel 6 designed as a pressure vessel, which is firmly connected to the hollow shaft 3 . Between the outer wall of the filter drum 6 and its bottom 8 there is the outlet ring 7 , by means of which the filter drum 6 can be opened for the discharge of the filtrate. Star-shaped on the hollow shaft 3 , mounted in several superimposed levels, are located inside the filter drum 6, the filter candles 9 , which are connected by holes 10 in the wall of the shaft 3 with the lower cavity 21 .
Die Filterkerzen 9 in Fig. 2 bestehen im hier dargestellten Ausführungsbeispiel aus Paketen aufeinandergeschichteter zu sammengepresster und auf längs geschlitzte oder mit Löchern versehene Rohre 14 aufgefädelter Papierrondellen 15. Anstelle dieser Spaltfilter sind auch andere kerzenförmige rückspühl bare Filterelemente denkbar. Die an einem Ende verschlossenen Rohre 14 sind am anderen Ende mit einem Gewinde 16 versehen, über das sie mit der Hohlwelle 3 verschraubt sind.The filter cartridges 9 in Fig. 2 consist in the embodiment shown here, of packets of stacked to sammengepresster and threaded Make up on longitudinally slotted or apertured paper tubes 14 washers 15 °. Instead of these gap filters, other candle-shaped backwashable filter elements are also conceivable. The tubes 14 which are closed at one end are provided with a thread 16 at the other end, by means of which they are screwed to the hollow shaft 3 .
Während des Filtrierens wird über den Schlauch 17, den Zu führring 18, den oberen Hohlraum 19, die Wandbohrungen 20 der Hohlwelle 3 und die Rohre 33 unfiltrierte Flüssigkeit in die stillstehende geschlossene Filtertrommel 6 gepumpt, die nach Passieren der Filterkerzen 9 und des unteren Hohlraums 21 der Welle 3 das Filteraggregat über den Abflussring 12 und den Schlauch 13 als filtrierte Flüssigkeit verlässt.During the filtration, unfiltered liquid is pumped into the stationary closed filter drum 6 via the hose 17 , the guide ring 18 , the upper cavity 19 , the wall bores 20 of the hollow shaft 3 and the tubes 33 , which after passing through the filter candles 9 and the lower cavity 21 the shaft 3 leaves the filter unit via the drain ring 12 and the hose 13 as a filtered liquid.
In periodischen Zeitabständen wird der Filtrierprozess zur Reinigung der Filterkerzen 9 und zum Trocknen und Austragen des Filtrats unterbrochen. Mittels Druckluftzufuhr am Ein lassstutzen 11 durch den Zuführring 18 und den oberen Hohl raum 19 der Welle 3 in die Filtertrommel 6 wird die Flüssig keit durch die Filterkerzen 9 aus der Filtertrommel 6 ge presst. Nach Entleeren der Filtertrommel 6 wird der als Ven tilschieber ausgebildete Pneumatikringkolben 22 des in Fig. 3 detailliert dargestellten Auslassrings 7 entlastet, so dass er mittels der Federn 31 um einige Hundertstel Millimeter von der Bodenplatte 8 abgehoben wird, und die Filtertrommel 6 wird in Rotation versetzt. Durch die so entstehende Flieh kraft wird an den Filterkerzen 9 haftendes Filtrat abgelöst und mittels aus den Düsen 38 austretender Druckluft oder Reinöl oder über die Bohrungen 20 und Rohre 33 eingeleiteter Flüssigkeit zum Boden 8 der Filtertrommel 6 befördert, wo es trockengeschleudert wird, wobei die in der Filtertrommel 6 noch vorhandene Restflüssigkeit durch den Ringspalt zwischen dem Ringkolben 22 und dem Trommelboden 8 aus der Filtertrom mel 6 entweicht und über die Bohrung 23 und das Auffangblech 24 zu der unfiltrierten Flüssigkeit zurückgeführt wird. Die Regenerierung des Filters wird unterstützt durch über die Zu führung 34 in den unteren. Hohlraum 21 der Welle 3 geleitete Druckluft oder Reinöl, welche die Filterkerzen 9 von innen nach aussen durchströmen.The filtering process for cleaning the filter candles 9 and for drying and discharging the filtrate is interrupted at periodic intervals. By means of compressed air supply on a inlet nozzle 11 through the feed ring 18 and the upper cavity 19 of the shaft 3 in the filter drum 6 , the liquid speed is pressed through the filter cartridges 9 from the filter drum 6 ge. After emptying the filter drum 6 , the pneumatic ring piston 22 designed as a valve slide is relieved of the discharge ring 7 shown in detail in FIG. 3, so that it is lifted by the springs 31 by a few hundredths of a millimeter from the base plate 8 , and the filter drum 6 is set in rotation . Due to the resulting centrifugal force adhering to the filter cartridges 9, the filtrate is released and conveyed to the bottom 8 of the filter drum 6 by means of compressed air or pure oil emerging from the nozzles 38 or through the bores 20 and tubes 33 , where it is spun dry, the in the filter drum 6 still remaining liquid escapes through the annular gap between the ring piston 22 and the drum base 8 from the Filtertrom mel 6 and is returned via the bore 23 and the collecting plate 24 to the unfiltered liquid. The regeneration of the filter is supported by the guide 34 in the lower. Cavity 21 of the shaft 3 conducted compressed air or pure oil, which flow through the filter cartridges 9 from the inside to the outside.
Nach dem Trocknen des Filtrats wird mittels Druckbeaufschla gung des Ringkolbens 25 (Fig. 3) durch die Druckluftleitung 32 der Sperrring 26 samt Ringkolben 22 gegen den Druck der Feder 27 angehoben und dadurch die Austrittsöffnung für das trocke ne Filtrat freigegeben, das bei Filterwänden der Filtertrom mel 6 durch die Öffnungen 28 in der Bodenplatte 29 des Gehäu ses 1 in den Filtratbehälter 30 fällt.After drying the filtrate by means of pressurization of the annular piston 25 ( FIG. 3) through the compressed air line 32, the locking ring 26 together with the annular piston 22 is raised against the pressure of the spring 27 and thereby the outlet opening for the dry ne filtrate is released, which in the filter walls of the filter stream mel 6 through the openings 28 in the bottom plate 29 of the hous ses 1 falls into the filtrate container 30 .
Das Ausführungsbeispiel nach Variante B des erfindungsgemä ssen Filteraggregats in Fig. 4 besteht aus einem Gehäuse (41) mit einer in ihm drehbar und axial verschiebbar gelager ten Welle (42) und einer mit ihr fest verbundenen Filtertrom mel 43. Der im Inneren der Filtertrommel 43 auf der Welle 42 axial verschiebbar und drehbar gelagerte Filterträger 44 trägt an seinem äusseren Umfang die sternförmig in übereinan derliegenden Ebenen angeordneten, fest mit ihm verschraubten Filterkerzen 45 und die Druckluftdüsen 69, 70, die mit der inneren Ringkammer 46 in Verbindung stehen, welche beim Rei nigen der Filtertrommel 43 über die Rohrleitung 71, den Zu führring 47 und die Bohrungen 48 in der Welle 42 mit Druck luft versorgt wird. Die äussere Ringkammer 49 des Filterträ gers 44 ist mittels der Querbohrungen 50, der axialen Bohrung 51 der Welle 42 und des Abflussrings 52 mit dem Abflussrohr 53 verbunden.The embodiment according to variant B of the filter unit according to the invention in FIG. 4 consists of a housing ( 41 ) with a shaft ( 42 ) rotatably and axially displaceably mounted therein and a filter drum 43 firmly connected to it. The axially displaceable in the interior of the filter drum 43 on the shaft 42 and rotatably mounted filter carrier 44 carries the radially arranged in übereinan derliegenden levels, tightly bolted to him filter cartridges 45 and the compressed air nozzles 69, 70 at its outer circumference, which with the inner annular chamber 46 in Are connected, which is supplied with compressed air when cleaning the filter drum 43 via the pipeline 71 , the guide ring 47 and the holes 48 in the shaft 42 . The outer annular chamber 49 of the filter carrier 44 is connected by means of the transverse bores 50 , the axial bore 51 of the shaft 42 and the drain ring 52 to the drain pipe 53 .
Zum Filtrieren der Flüssigkeit wird die Filtertrommel 43 mit tels des Stellzylinders 54 und des Hebels 55 in die oberste Stellung gebracht, in der sie am oberen Bund des Gehäuses 41 dichtend anliegt und über das Zuflussrohr 56 mit zu filtrie render Flüssigkeit beschickt wird. In dieser Stellung ruht der Filterträger 44 mit seinem Flansch 57 auf dem Innenkonus 58 der Filtertrommel 43 und verschliesst deren Austrittsöff nungen 59, so dass die Flüssigkeit die stehende Filtertrommel 43 nur über die Filterkerzen 45 verlassen kann, wobei das Filtrat in der Filtertrommel 43 verbleibt.To filter the liquid, the filter drum 43 is brought into the uppermost position by means of the actuating cylinder 54 and the lever 55 , in which it lies sealingly against the upper collar of the housing 41 and is supplied with liquid to be filtered via the inflow tube 56 . In this position, the filter carrier 44 rests with its flange 57 on the inner cone 58 of the filter drum 43 and closes the outlet openings 59 thereof, so that the liquid can only leave the standing filter drum 43 via the filter candles 45 , the filtrate remaining in the filter drum 43 .
Die Reinigung des Filters und Entsorgung des Filtrats beginnt mit der Sperrung der Flüssigkeitszufuhr und dem Abpressen der in der Filtertrommel 43 befindlichen Flüssigkeit mittels über die Druckluftleitung 60 in die Filtertrommel 43 geleiteter Druckluft, wobei die Flüssigkeit bis auf einen Flüssigkeits rest über dem Flansch 57 durch die Filterkerzen entweicht. Nach Entleerung der Filtertrommel 43 wird diese mittels Stellzylinder 54 und Hebel 55 um ca. 1,5 Millimeter so weit abgesenkt, dass sie das Gehäuse 41 nicht mehr berührt, und mittels des Motors 61 in Rotation versetzt, wobei infolge der Fliehkraft das an den Filterkerzen 45 haftende Filtrat abge schleudert wird und die Restflüssigkeit die Filtertrommel 43 durch die mittels Fliehkraft geöffneten Austrittsbohrungen 62 verlässt und über die Rinne 63 und den Abfluss 64 der unfil trierten Flüssigkeit zugeführt wird. Auch hier wird die Rege nerierung des Filters mittels aus der äusseren Ringkammer 49 von innen nach aussen durch die Filterkerzen 45 gepresste Druckluft oder Reinöl unterstützt.The cleaning of the filter and disposal of the filtrate begins with the blocking of the liquid supply and the squeezing of the liquid in the filter drum 43 by means of compressed air passed through the compressed air line 60 into the filter drum 43 , the liquid except for a liquid rest on the flange 57 through the Filter candles escape. After the filter drum 43 has been emptied, it is lowered by about 1.5 millimeters by means of the actuating cylinder 54 and lever 55 to such an extent that it no longer touches the housing 41 , and is set in rotation by the motor 61 , the centrifugal force causing this to occur on the filter candles 45 adhering filtrate is thrown out and the residual liquid leaves the filter drum 43 through the outlet holes 62 opened by centrifugal force and is fed via the channel 63 and the drain 64 to the unfiltered liquid. Here, too, the regeneration of the filter is supported by means of compressed air or pure oil, which is pressed from the outer annular chamber 49 from the inside to the outside by the filter candles 45 .
Nach dem Abschleudern des Filtrats von den Filterkerzen 45 und der Beseitigung der Restflüssigkeit aus der Filtertrommel 43 wird diese mittels des Stellzylinders 54 und Hebels 55 um einige weitere Millimeter so tief abgesenkt, dass die Verbin dung zwischen dem Innenkonus 58 der Filtertrommel 43 und dem Flansch 57 des Filterträgers 44 einen Spalt weit geöffnet ist und der Filterträger 44 mit der Kegelfläche seines unteren Hohlschaftendes 65 auf dem als Kupplung ausgebildeten Stütz kegel 66 des Gehäuses 41 aufliegt und von diesem gegen Rota tion gebremst und getragen wird. In dieser Stellung wird die Filtertrommel 43 bei stehendem Filterträger 44 auf eine er höhte Rotationsgeschwindigkeit gebracht und das in ihr be findliche Filtrat trockenzentrifugiert.After the filtrate is spun off from the filter candles 45 and the residual liquid is removed from the filter drum 43 , the latter is lowered by a few more millimeters by means of the actuating cylinder 54 and lever 55 so that the connection between the inner cone 58 of the filter drum 43 and the flange 57 the filter support 44 is a gap wide open and the filter support 44 rests with the conical surface of its lower hollow shaft end 65 on the support cone 66 designed as a coupling 66 of the housing 41 and is braked and supported by this against rotation. In this position, the filter drum 43 is brought to a heightened rotational speed while the filter carrier 44 is stationary and the filtrate that is sensitive to it is dry centrifuged.
Nach dem Zentrifugieren des Filtrats wird die Filtertrommel 43 mittels des Stellzylinders 54 und des Hebels 55 in die in Fig. 5 dargestellte unterste Stellung abgesenkt, in welcher der Durchtritt zwischen dem Flansch 57 des Filterträgers 44 und dem Innenkonus 58 der Filtertrommel 43 maximal geöffnet ist und das getrocknete Filtrat mittels aus den Druckluftdü sen 69 ausströmender Druckluft bei langsamer Rotation der Filtertrommel 43 von deren Wand gelöst und durch die Öffnun gen 59 und 67 in der Filtertrommel 43 bzw. dem Gehäuse 41 in den Filtratbehälter 68 befördert wird. Die Druckluftdüse 70 dient zum Reinigen der Austrittsöffnungen 62 der Filtertrom mel 43 von allfälligen Filtratrückständen.After centrifuging the filtrate, the filter drum 43 is lowered by means of the actuating cylinder 54 and the lever 55 into the lowest position shown in FIG. 5, in which the passage between the flange 57 of the filter carrier 44 and the inner cone 58 of the filter drum 43 is opened to the maximum and the dried filtrate is released from the Druckluftdü sen 69 flowing compressed air with slow rotation of the filter drum 43 from its wall and is conveyed through the openings 59 and 67 in the filter drum 43 and the housing 41 into the filtrate container 68 . The compressed air nozzle 70 is used to clean the outlet openings 62 of the Filtertrom mel 43 of any filtrate residues.
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8141 | Disposal/no request for examination |