DE10150543B4

DE10150543B4 - Automatische Filterwechselvorrichtung sowie Filterabgabevorrichtung und Filterkopplungsanordnung hierfür

Info

Publication number: DE10150543B4
Application number: DE10150543A
Authority: DE
Inventors: Gregory S. Duckett
Original assignee: Varian Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2000-10-16
Filing date: 2001-10-12
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2021-10-13
Also published as: US6490782B1; US20030024107A1; JP2011067817A; US6578259B2; JP2009000684A; JP2002200403A; DE10150543A1; JP4443082B2; JP5284337B2

Abstract

Filterabgabevorrichtung (50) für eine automatische Filterwechselvorrichtung (10) mit:
einem Rotorelement (60) mit einer Längsachse; und
einem stationären Element (80) mit einer ringförmigen Innenfläche, die in koaxialer Beziehung zu dem Rotorelement (60) angeordnet ist, einer Einlassöffnung, einer Auslassöffnung, die in einem axialen Abstand von der Einlassöffnung angeordnet ist, und einem Kanal (82), der an der Innenfläche ausgebildet ist, wobei der Kanal entlang eines im wesentlichen schraubenförmigen Weges bezüglich der Längsachse verläuft, wobei eine veränderliche Ganghöhe des Kanals (82) bezüglich einer axialen Länge der Innenfläche zunimmt, und der Kanal mit der Einlassöffnung und der Auslassöffnung in Verbindung steht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen die Filtration von Medien oder Fluiden in Verbindung mit einem Fluidherstellungs-, -probennahme-, -förder- und Prüfprozeß. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung das automatische leitungsinterne Austauschen oder "Auswechseln" von benutzten oder verbrauchten Filtern gegen unbenutzte oder neue Filter.
Filterelemente verschiedener Arten werden verwendet, um Medien oder Fluide, die durch eine Fluidleitung oder einen Fluidkreislauf strömen, der einen Teil eines Fluidverarbeitungssystems bildet, zu filtern. Das Fluidsystem kann einer beliebigen Anzahl von Prozessen dienen, die eine oder mehrere Herstellungs-, Probennahme- und analytische Aufgaben beinhalten. Einige Beispiele umfassen Flüssigkeitsprobenanalyse mit hohem Durchsatz, Hochdruckflüssigchromatographie und Auflösungsprüfung. Filterelemente sind bei solchen Systemen häufig "leitungsintern" installiert und können für diesen Zweck innerhalb einer gewissen Art Filtereinheit untergebracht werden, die mit Armaturen ausgestattet ist, die zum Koppeln mit und Abkoppeln von dem Kreislauf, in dem sich das Fluid bewegt, ausgelegt sind. Wie bei den meisten ausgeklügelten Vorrichtungen ist es gut bekannt, dass Filterelemente eine begrenzte Nutzungsdauer aufweisen. Das heißt, nach einer Betriebsdauer unterliegen Filter einer Zustandsveränderung. Diese Zustandsveränderung macht die Filter unbrauchbar oder schränkt die Durchflußleistung innerhalb der Fluidleitung ein, in der sie installiert sind. Daher müssen Filter periodisch, vorzugsweise gemäß einem vorbestimmten Wartungsplan, ausgetauscht werden. In Abhängigkeit von dem Prozeß, mit dem die Fluidbeförderung und -filterung verbunden sind, kann die Abschaltzeit und der beim Austauschen von Filtern erforderliche Aufwand ein signifikantes Kriterium sein. Es folgt, dass irgendein Mittel, durch das die Aufgabe des Austauschens von Filtern automatisiert werden kann oder durch das die Automatisierung des Filteraustauschs verbessert werden kann, von den zugehörigen Industriezweigen begrüßt wird.

Eine Methode, um sich den erkannten Problemen, die mit dem Filteraustausch verbunden sind, zuzuwenden, ist im US-Patent Nr. 5 450 982, Van Den Oever, offenbart. Die darin offenbarten Ausführungsbeispiele stellen eine automatische Filterwechselvorrichtung bereit, die aus einer zylindrischen Filterabgabevorrichtung, einer zylindrischen Filterklemmvorrichtung, einer zylindrischen Filterausgabevorrichtung und einem Mittel zum Transportieren von einzelnen Filtern zu diesen Vorrichtungen besteht. Die Vorrichtungen sind entweder in einer geradlinigen oder einer umlaufenden Anordnung angeordnet. In der geradlinigen Anordnung werden eine motorbetriebene Leitspindel und ein zugehöriges Schlittenelement verwendet, um die Filter zu transportieren. Bei der umlaufenden Anordnung ist das Schlittenelement gegen eine Drehplatte ausgetauscht.

Gemäß der vorstehend angeführten Offenbarung wird ein vertikaler Stapel von Filtern in einen hohlen Zylinder der Filterabgabevorrichtung eingelegt und der unterste Filter fällt in eine Öffnung des Transportmittels, wenn das Transportmittel die entsprechende Position erreicht. Das Transportmittel bewegt dann den Filter in eine Position unter der Klemmvorrichtung. Die Klemmvorrichtung ist ein pneumatischer Kolben, durch den ein Teil einer Fluidprobennahmeleitung verläuft. Der Kolben drückt auf den Filter und stellt eine Verbindung zwischen dem Filter und der Fluidprobennahmeleitung her, so dass durch die Probennahmeleitung strömendes Fluid durch den Filter hindurchtritt und dadurch gefiltert wird. Der Filter wird dann zur Ausgabevorrichtung transportiert, wo der Filter unter einem hohlen Zylinder und über einem zweiten pneumatischen Kolben angeordnet wird. Der zweite pneumatische Kolben drückt den Filter nach oben in den hohlen Zylinder und der Filter wird dort mit Hilfe eines Halterings festgehalten.

Es wird angenommen, dass ein Bedarf für eine praktischere und wirksamere Lösung zur Bereitstellung eines automatischen Verfahrens und einer automatischen Vorrichtung zum Austauschen von Filtern, insbesondere Filtern der Art, die in einer Leitung mit einem Fluidkreislauf arbeiten, bleibt. Es besteht ein spezieller Bedarf für die Automatisierung des Austausches von Filtern, die Einlass- und Auslassarmaturen aufweisen, die sich von ihren Gehäusen nach außen erstrecken. Solche Filter werden häufig in gestapelter oder Säulenform geliefert, in der jeder Filter im Stapel mit benachbarten Filtern verbunden ist, indem die Armaturen von benachbarten Filtern miteinander in Eingriff stehen.

Die Probenahmeeinrichtung der DE 44 40 692 A1 schlägt zur Automatisierung eines Filterwechsels an der Probenahmestelle zwei übereinander angeordnete Karusselle mit jeweils mehreren, übereinanderliegenden Filterhalterungen vor. In die obere und untere Filterhalterung können unterschiedliche Fluidfilter eingesetzt werden. Ist das Filterhalterungspaar an der Probenahmestelle angelangt, werden die Filter durch einen Stößel aus den Halterungen angehoben und dabei von unten mit einer Fluidleitung in dem Stößel verbunden. Nach Probenahme wird der Stößel eingefahren und die Filter durch Drehen des Karussells ausgetauscht.

Bei der DE 89 03 797 U1 sind in einem oberen Karussell pneumatisch betätigbare Druckzylinder angeordnet, die je nach Bedarf mit einer Druckluftleitung verbunden werden. Die Druckluftzylinder werden durch Schalten von Druckventilen betätigt. In einem unteren Karussell sind gepaart zu den Druckzylindern Spritzenaufnahmen vorgesehen, in die Spritzen einsetzbar sind. Durch Betätigen der Druckzylinder werden die Spritzen in ein Gefäß entleert. Den Spritzen ist an deren Auslass ein Membranfiltervorsatz aufgesetzt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine automatische Filterwechselvorrichtung sowie eine Filterabgabevorrichtung und eine Filterkopplungsanordnung hierfür vorzusehen, die die automatische Zufuhr einer Vielzahl von Filtern für eine Mehrfach-Filterstufe ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch eine Filterabgabevorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1, eine Filterkopplungsanordnung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 7 und eine automatische Filterwechselvorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 22 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Filterkopplungsanordnung gemäß Anspruch 7 ermöglicht es, dass benutzte Filter von einer Fluidleitung abgekoppelt werden für den anschließenden Austausch gegen unbenutzte Filter, wobei die Filterkopplungsanordnung die Klemmkraft, die zum Verbinden jedes Filters mit Einlass- und Auslassarmaturen der diesem Filter entsprechenden Fluidleitung erforderlich ist, gleichmäßig verteilen kann.

Bei der Filterkopplungsanordnung gemäß Anspruch 12 ist vorteilhaft ein zweiter Positionssensor vorgesehen, der sicherstellt, dass Filter, die von der Filterwechsel-Vorrichtung transportiert werden, in eine zweckmäßige Ausrichtung auf die Filterkopplungsanordnung gebracht werden.

Die automatische Filterwechsel-Vorrichtung gemäß Anspruch 22 ermöglicht ein Austauschen von einem oder mehreren existierenden Filtern, die innerhalb einer Fluidleitung arbeiten, gegen einen oder mehrere unbenutzte Filter durch Abgeben von einzelnen, unbenutzten Filtern an eine Filterkopplungsanordnung, Abkoppeln der existierenden Filter von der Fluidleitung, Positionieren der unbenutzten Filter an entsprechenden Kopplungsstellen der Fluidleitung und Koppeln der unbenutzten Filter mit der Fluidleitung an den Kopplungsstellen.

Vorteilhaft ist gemäß Anspruch 26 die Filterwechsel-Vorrichtung vorgesehen, die die Arbeitsvorgänge der Filterabgabevorrichtung mit der Filterkopplungsanordnung teilweise durch Zählen der Anzahl von einzelnen Filtern, die in die Kopplungsanordnung eingelegt werden, und durch Feststellen, wenn die Kopplungsanordnung einen offenen Zustand erreicht hat, in dem benutzte Filter gegen neue Filter ausgetauscht werden können, koordiniert.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Filterwechsel-Vorrichtung gemäß Anspruch 27 sind die Filter anfänglich in einer gestapelten Form vorgesehen, wobei die Armaturen jedes Filters in dem Stapel typischerweise mit den Armaturen von benachbart gelegenen Filtern in Eingriff stehen, so dass der Filterstapel auf eine Trennvorrichtung trifft, die jeden Filter von den anderen Filtern trennt, und mit dem Ergebnis, dass jeder Filter einzeln bezüglich der anderen Filter abgegeben wird.

Die vorliegende Erfindung stellt im Allgemeinen ein Filterwechsel- oder -austauschsystem mit einer Filterabgabevorrichtung und einer Filterkopplungsanordnung bereit. Jede Vorrichtung umfasst neue Eigenschaften, die die erfolgreiche Implementierung eines gesteuerten, automatischen Filterwechselprozesses ermöglichen.

Die Filterabgabevorrichtung kann gedreht werden, wie z.B. durch die Verwendung eines Motors und einer zugehörigen Welle. Die Filterabgabevorrichtung ist dazu ausgelegt, Filtermagazine (z.B. ein oder mehrere Magazine), in denen eine Vielzahl von Filtern anfänglich als verbundener Stapel aufbewahrt werden, aufzunehmen. Die Filterabgabevorrichtung umfasst ein stationäres Element und ein Motorelement, um einen oder mehrere Stapel von Filtern in einzelne Filtereinheiten zu trennen, so dass einzelne Filter nacheinander von der Filterabgabevorrichtung und vorzugsweise zu einer seitlichen Führungsschiene (Anspruch 22), an der Filterpositionierungsvorrichtungen vorgesehen sind, transportiert werden.

Die Filterkopplungsanordnung ist dazu ausgelegt, in Kombination mit der Filterabgabevorrichtung zu arbeiten und einen oder mehrere von dieser abgegebene einzelne Filtereinheiten aufzunehmen, und sieht eine oder mehrere Kopplungsstellen vor, die mit einer oder mehreren Fluidleitungen in Fluidverbindung stehen können. Die Filterkopplungsanordnung wird durch ein Mittel wie z.B. einen Motor und eine zugehörige Leitspindel angetrieben und betätigt. Eine abwechselnde oder zyklische Bewegung der Filterkopplungsanordnung koppelt benutzte Filter von zu den Fluidleitungen gehörenden Armaturen ab und koppelt unbenutzte Filter mit diesen Armaturen.

Vorzugsweise ist ein zweiter Positionssensor an der Kopplungsanordnung vorgesehen, wie z.B. durch Montieren des Sensors an der seitlichen Führungsschiene, und ein erster Positionssensor ist zusätzlich vorgesehen, um die Position eines beweglichen Teils der Kopplungsanordnung zu überwachen. Auf diese Weise kann eine elektronische Steuereinheit in elektrischer Verbindung mit den Positionssensoren und den Motoren angeordnet werden, um die jeweiligen Arbeitsvorgänge sowohl der Filterabgabevorrichtung als auch der Filterkopplungsanordnung zu überwachen und zu steuern und auch die Arbeitsvorgänge dieser Vorrichtungen zu koordinieren.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Filterwechselvorrichtung, die in zusammengesetzter Form vorgesehen ist;

2A und 2B Seitenansichten einer Filtereinheit in auseinandergezogener und zusammengesetzter Anordnung, die sich zur Verwendung in Verbindung mit der in 1 dargestellten Filterwechselvorrichtung eignet;

3 eine perspektivische Ansicht eines drehbaren Teils einer Filtereinheits-Trennanordnung, die einen Teil der in 1 dargestellten Filterwechselvorrichtung bildet;

4 eine Seitenansicht eines Filtereinheits-Aufbewahrungsmagazins, wobei ein Stapel von verbundenen Filtereinheiten darin enthalten ist, welches zur Verwendung in Verbindung mit der in 1 dargestellten Filterwechselvorrichtung ausgelegt ist;

5 eine detaillierte perspektivische Ansicht eines Abschnitts der in 1 dargestellten Filterwechselvorrichtung, wobei die Filtereinheits-Trennanordnung in teilweiser Schnittansicht dargestellt ist und bestimmte Komponenten der Filterwechselvorrichtung entfernt wurden, um einen schraubenförmigen Weg und einen anschließenden seitlichen Weg darzustellen, die während des Betriebs der Filterwechselvorrichtung von einer Reihe von Filtereinheiten durchquert werden;

6 eine perspektivische Ansicht des stationären Teils der Filtereinheits-Trennanordnung, die eine mit Innengewinde oder mit Nuten versehene Konstruktion darstellt;

7 eine perspektivische teilweise Schnittansicht des in 6 dargestellten stationären Teils;

8 eine perspektivische Ansicht einer Filtereinheits-Klemmanordnung, die einen Teil der in 1 dargestellten Filterwechselvorrichtung bildet;

9 eine detaillierte perspektivische Ansicht eines Abschnitts der in 1 dargestellten Filterwechselvorrichtung, wobei die in 8 dargestellte Filtereinheits-Klemmanordnung in der Filterwechselvorrichtung installiert wurde;

10 eine detaillierte perspektivische Ansicht eines Abschnitts der in 1 dargestellten Filterwechselvorrichtung, wobei ein Teil der Filtereinheits-Klemmanordnung entfernt wurde, um eine seitliche Schiene, die einen Teil der Filterwechselvorrichtung bildet, und Komponenten, die zum Positionieren von Filtereinheiten in der seitlichen Schiene verwendet werden, hervorzuheben;

11 eine detaillierte perspektivische Ansicht eines Abschnitts der in 1 dargestellten Filterwechselvorrichtung, wobei eine Feststellungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen wurde;

12 eine detaillierte perspektivische Ansicht eines Abschnitts der in 1 dargestellten Filterwechselvorrichtung, wobei eine weitere Feststellungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen wurde; und

13 ein vereinfachtes schematisches Diagramm einer elektronischen Steuerschaltung, die in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird.

Mit Bezug auf 1 ist eine automatische leitungsinterne Filterwechselvorrichtung, die im allgemeinen mit 10 bezeichnet ist, in zusammengesetzter Form dargestellt. Die Filterwechselvorrichtung 10 weist beispielhaft ein Strukturrahmenwerk auf, das im allgemeinen eine obere Tragfläche 12 und eine untere Tragfläche 14 umfaßt. Die obere Tragfläche 12 wird über der unteren Tragfläche 14 durch ein oder mehrere Abstandselemente 16 abgestützt. Allgemein angegeben, umfaßt die Filterwechselvorrichtung 10 eine Filtereinheits-Aufbewahrungs-, -Trenn- und -Abgabeanordnung, die im allgemeinen mit 50 bezeichnet ist (nachstehend als "Filtertrennanordnung 50" bezeichnet), eine Filtereinheits-Klemmanordnung, die im allgemeinen mit 100 bezeichnet ist, und eine elektronische Steuereinheit, die im allgemeinen mit 200 bezeichnet ist. Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Filtertrennanordnung 50 und die Filterklemmanordnung 100 auf der oberen Tragfläche 12 abgestützt. Die Filterwechselvorrichtung 10 umfaßt auch eine Filtereinheits-Positionierungsschiene, die im allgemeinen mit 130 bezeichnet ist, die auf der oberen Tragfläche 12 montiert ist. Eine Reihe von einer oder mehreren Fluidleitungsarmaturen 18 sind in einem Träger 21 installiert, der an der unteren Tragfläche 14 montiert ist, und sind dazu ausgelegt, mit den Leitungen eines Fluidkreislaufs (nicht dargestellt) gekoppelt zu werden. Die Filterwechselvorrichtung 10 umfaßt ferner einen Filtereinheits-Positionssensor, der im allgemeinen mit 23 bezeichnet ist, und einen Filtereinheits-Klemmanordnungs-Positionssensor, der im allgemeinen mit 25 bezeichnet ist, deren Einzelheiten und Funktionen nachstehend beschrieben werden. Vorzugsweise sind viele der verschiedenen Komponenten der in 1 dargestellten Filterwechselvorrichtung 10 mit der möglichen Ausnahme der oberen Teile der Filtertrennanordnung 50 innerhalb einer Gehäusestruktur mit einer abnehmbaren oberen Abdeckung, die für die Zwecke der Deutlichkeit nicht dargestellt ist, enthalten.

Bei einer bevorzugten Implementierung der vorliegenden Erfindung arbeiten die Filtertrennanordnung 50, die Filterklemmanordnung 100 und die elektronische Steuereinheit 200 in Verbindung miteinander, um den Austausch von "leitungsinternen" Filtereinheiten zu automatisieren. Solche Filtereinheiten können jene sein, die typischerweise in einem Fluidprobennahme- oder Fluidfördersystem verwendet werden. Geeignete Filtereinheiten werden von Millipore Inc. hergestellt und sind von der VanKel Technology Group als Teil Nr. 17-4220 erhältlich. Die jeweiligen Ansichten der 2A und 2B in auseinandergezogener und zusammengesetzter Anordnung stellen ein Beispiel einer geeigneten Filtereinheit dar, die im allgemeinen mit 30 bezeichnet ist. Die Filtereinheit 30 weist Armaturen vom Luer-Typ auf, die, wenn sie in biegsame Leitungen oder eine biegsame Rohrleitung eingesetzt werden, nur eine axiale Kraft benötigen, um eine angemessene Dichtung herzustellen. Die beispielhafte Filtereinheit 30 umfaßt einen oberen Mantelteil 32 mit einer hohlen Hülsenarmatur 32A, einen unteren Mantelteil 34 mit einer hohlen Steckerarmatur 34A, und ein Filterelement 36, das dazwischen untergebracht ist. Die Implementierung der Filterwechselvorrichtung 10, die in 1 dargestellt ist, ist in vielen mit der Chemie verwandten Prozessen nützlich, bei denen Filtereinheiten 30 zum Verstopfen, chemischen Verschleppen oder zu anderen Bedingungen neigen, die einen Filteraustausch erfordern, und bei denen es vorteilhaft ist, daß ein solcher Austausch mit einer Beziehung zu irgendeiner anderen Vorrichtung oder einem anderen Instrument kontrolliert und zeitlich gesteuert wird.

Mit Bezug auf die 3-7 sind verschiedene Einzelheiten der Filtertrennanordnung 50 und der zugehörigen Komponenten dargestellt. Die beispielhafte Anordnung 50, wie hierin dargestellt, erfüllt die Funktionen des Aufbewahrens eines Vorrats von unbenutzten Filtereinheiten 30, des Trennens von einzelnen Filtereinheiten 30 und des Beförderns von jeder einzelnen Filtereinheit 30 zur Filterklemmanordnung 100. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind diese Funktionen in eine einzelne Anordnung integriert, die sowohl drehende als auch stationäre Teile aufweist, aber es ist selbstverständlich, daß strukturell andere Aufbewahrungs-, Trenn- und Abgabe-Montageuntergruppen gemäß der vorliegenden Erfindung implementiert werden könnten.

Insbesondere mit Bezug auf 3 umfaßt die Filtertrennanordnung 50 eine Filtereinheitsmagazin-Halte- und -Trägervorrichtung in Form eines Filtereinheits-Magazinkarussells, das im allgemeinen mit 55 bezeichnet ist, und einen daran befestigten Rotor 60. Mit Bezug auf 4 ist das Magazinkarussell 55 dazu ausgelegt, ein oder mehrere Filtereinheitsmagazine, die im allgemeinen mit 40 bezeichnet sind, beispielsweise acht Magazine 40, die vorzugsweise in einer röhrenartigen oder zylindrischen Form vorgesehen sind, zu halten und abzustützen. Wie in 4 gezeigt, umfaßt das Filtereinheitsmagazin 40 eine Magazinwand 42 und offene obere und untere Enden 42A und 42B. Die Magazinwand 42 ist vorzugsweise aus einem durchsichtigen Material aufgebaut. Das Filtereinheitsmagazin 40 ist dazu ausgelegt, eine Vielzahl von Filtereinheiten wie z.B. die Filtereinheiten 30 in einer gestapelten Anordnung aufzunehmen und aufzubewahren, wobei jede Filtereinheit 30 durch Einsetzen einer Steckerarmatur 34A von einer oder mehreren Filtereinheiten 30 in eine Hülsenarmatur 32A einer benachbarten Filtereinheit 30 mit mindestens einer weiteren benachbarten Filtereinheit 30 verbunden ist oder in Eingriff steht. Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist jedes Magazin 40 dazu ausgelegt, einen Stapel oder eine Säule von 25 Filtereinheiten 30 aufzubewahren, so daß, wenn acht Magazine 40 verwendet werden, insgesamt 200 unbenutzte Filtereinheiten 30 in die Filtertrennanordnung 50 gefüllt werden können. Falls erwünscht, können die Magazine 40 verlängert werden, um eine zusätzliche Anzahl von Filtereinheiten 30 zu halten. Eine Abschlußkappe 44 kann am oberen Ende 42A jedes Magazins 40 befestigt werden, um das obere Ende 42A zu versperren. Eine zusätzliche Abschlußkappe (nicht dargestellt) kann am unteren Ende 42B befestigt werden, um einen Stapel von Filtereinheiten 30 innerhalb des Magazins 40 vollständig einzuschließen, wenn das Magazin 40 nicht in das Magazinkarussell 55 eingelegt ist.

Mit Rückbezug auf 3 umfaßt das Magazinkarussell 55 ein oberes Gestell 57, das durch ein oder mehrere langgestreckte Abstandselemente 59 in einem Abstand vom Rotor 60 liegt. Das obere Gestell 57 legt ausgesparte Abschnitte 57A fest, die so geformt sind, daß sie das Profil jedes Magazins 40, das im Magazinkarussell 55 installiert ist, seitlich abstützen oder zumindest aufnehmen. Ein oder mehrere Magazine 40 werden in der Filtertrennanordnung 50 durch Einfügen ihrer jeweiligen unteren Enden 42B in Bohrungen 70A eines Trommelteils 70 installiert. In Abhängigkeit von der speziellen implementierten Konstruktion kann der Trommelteil 70 als einen Teil entweder des Magazinkarussells 55 oder des Rotors 60 bildend betrachtet werden. Wie ferner in 3 gezeigt, umfaßt der Rotor 60 obere ausgesparte Abschnitte 60A, die über dem Trommelteil 70 angeordnet sind, und untere ausgesparte Abschnitte 60B, die unter dem Trommelteil 70 angeordnet sind. Die oberen ausgesparten Abschnitte 60A sind so geformt, daß sie der Form der Magazine 40 angepaßt sind, und die unteren ausgesparten Abschnitte 60B sind so geformt, daß sie der Form der Filtereinheiten 30 angepaßt sind, die sich aus dem Trommelteil 70 herausbewegen, wie nachstehend genauer beschrieben.

Mit Bezug auf 1 und die Schnittansicht von 5 umfaßt die Filtertrennanordnung 50 auch einen mit Innengewinde versehenen, ringförmigen Grundblock oder Bund 80, der auf der oberen Tragfläche 12 unter dem Trommelteil 70 montiert ist und zumindest einen unteren Teil des Rotors 60 umgibt. Das Magazinkarussell 55 und der Rotor 60 drehen sich zusammen um die Achse einer Rotorwelle 65 in der Richtung gegen den Uhrzeigersinn, die durch den Pfeil A in 5 angegeben ist, während der Grundblock 80 stationär bleibt. Mit Rückbezug auf 1 wird die Rotorwelle 65 durch einen Schrittmotor 67 angetrieben, der zwischen der oberen und der unteren Tragfläche 12 und 14 der Filtereinheits-Wechselvorrichtung 10 untergebracht ist. Der Motor 67 wird von einem Träger 67A abgestützt und ein geeignetes Getriebe oder Übersetzungsmittel (nicht speziell dargestellt), das unter der oberen Tragfläche 12 liegt, sieht eine mechanische Kopplung und Drehgeschwindigkeitseinstellung zwischen dem Motor 67 und der Rotorwelle 65 vor.

Mit Bezug auf die 6 und 7 umfaßt der Grundblock 80 eine durchgehende schraubenförmige oder spiralförmige Nut oder einen durchgehenden schraubenförmigen oder spiralförmigen Kanal 82, die oder der entlang eines im allgemeinen schraubenförmigen oder spiralförmigen Weges orientiert ist, der von einem Ausgangspunkt 8 nahe der Oberseite des Grundblocks 80 zu einem Endpunkt (nicht speziell dargestellt) nahe der Unterseite des Grundblocks 80 führt. Für einen nachstehend zu beschreibenden Zweck ist die schraubenförmige Nut 82 durch eine zunehmende Ganghöhe in axialer Richtung, die durch den Pfeil C dargestellt ist, gekennzeichnet. Die zunehmende Ganghöhe ist in 7 durch Betrachten der zunehmenden Abstände D₁, D₂, D₃ und D₄ zwischen einer unteren Oberfläche 82A der schraubenförmigen Nut 82 an axial beabstandeten Höhenpunkten E₁, E₂, E₃ und E₄, die entlang des Querschnitts des Grundblocks 80 gezeigt sind, dargestellt. Um einen Eintrittspunkt für einzelne Filtereinheiten 30 in die schraubenförmige Nut 82 und in den Grundblock 80 und einen Austrittspunkt aus diesem vorzusehen, legt der Grundblock 80 einen Filtereinheits-Eintrittsort, der im allgemeinen mit 84 bezeichnet ist, bzw. einen Filtereinheits-Austrittsort, der im allgemeinen mit 86 bezeichnet ist, fest. Der Eintrittsort 84 ist im allgemeinen zwischen dem Punkt B und einer Lippe 88 festgelegt, wobei die Lippe 88 an einer oberen Oberfläche 80A des Grundblocks 80 festgelegt ist und in Richtung der Achse der Rotorwelle 65 radial nach innen ragt. Der Austrittsort 86 ist durch eine Anzahl von Oberflächen oder Kanten wie z.B. Oberflächen 80B und 80C festgelegt, die teilweise so ausgelegt sind, daß sie dem Profil der Filtereinheiten 30, die aus diesem austreten, angepaßt sind.

Mit Bezug auf die 8-10 sind die Filtereinheits-Klemmanordnung 100 und zugehörige Komponenten der Filterwechselvorrichtung 10 genauer dargestellt. Wie nachstehend ersichtlich wird, besteht die Hauptfunktion der Filterklemmanordnung 100 darin, eine oder mehrere neue Filtereinheiten 30, die aus der Filtertrennanordnung 50 abgegeben werden, mit einem Fluidkreislauf zu koppeln, der mit der Filterklemmanordnung 100 in Verbindung steht, und dadurch einen oder mehrere Strömungswege durch diese herzustellen, sowie benutzte Filtereinheiten 30 von dem Fluidkreislauf abzukoppeln, wenn solche Filtereinheiten 30 einmal für eine vorbestimmte Zeitdauer oder Anzahl von Zyklen in Betrieb waren. Für den Zweck der Beschreibung legt die Filterklemmanordnung 100 eine oder mehrere Fluidkopplungsstellen, die im allgemeinen jeweils mit CS₁-CS₈ bezeichnet sind, fest (siehe 10). Der hierin angeführte Fluidkreislauf kann ein Teil von einer beliebigen Anzahl von verschiedenen Arten von Prozessen sein, die verschiedene Vorrichtungen beinhalten, die sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts der Filterwechselvorrichtung 10 liegen, wie z.B. Fluidpumpen, Auflösungsprüfstationen, Flüssigchromatographievorrichtungen und dergleichen.

Die Filtereinheits-Klemmanordnung 100 umfaßt einen oberen Arm 102, einen unteren Arm 104 und eine oder mehrere vertikale Schienen 106, entlang denen der obere Arm 102 bezüglich des unteren Arms 104 gleitet. Bei dem in den 1 und 9 dargestellten beispielhaften Ausführungsbeispiel ist der untere Arm 104 an der Unterseite der oberen Tragfläche 12 der Filterwechselvorrichtung 10 befestigt. Eine oder mehrere obere Steckerarmaturen 108 sind durch die Dicke des oberen Arms 102 hindurch beweglich gelagert und sind durch Lastfedern 110 vorgespannt. Ebenso sind eine oder mehrere entsprechende untere Hülsenarmaturen 112 durch die Dicke des unteren Arms 104 hindurch in koaxialer Ausrichtung auf die oberen Armaturen 108 beweglich gelagert und sind ebenfalls durch Lastfedern 114 vorgespannt. Es ist folglich ein Paar von oberen und unteren Armaturen 108 und 112 für jede Kopplungsstelle CS₁-CS₈ vorhanden, wobei die oberen Armaturen 108 im allgemeinen über der seitlichen Schiene 130 liegen und die unteren Armaturen 112 im allgemeinen unter der seitlichen Schiene 130 liegen. Die Verschiebung des oberen Arms 102 bezüglich des unteren Arms 104 wird durch einen Schrittmotor 116, der zwischen der oberen und der unteren Tragfläche 12 und 14 der Filterwechselvorrichtung 10 montiert ist, wie in 1 gezeigt, und eine zugehörige Leitspindel 118 angetrieben.

Das dargestellte Antriebsmittel ist wegen seiner Stärke, Geschwindigkeit, Zuverlässigkeit, Steuerbarkeit und Laufruhe, und da es keine kontinuierliche Kraft benötigt, um die Klemmkraft aufrechtzuerhalten, bevorzugt. Es ist jedoch selbstverständlich, daß andere bekannte Mittel wie z.B. pneumatische oder Magnetspulentyp-Betätigungsvorrichtungen anstelle des Schrittmotors 116 und der Leitspindel 118 zum Erzeugen einer Klemmwirkung mit der erforderlichen Klemmkraft vorgesehen sein könnten.

Die Lastfedern 110 und 114 stellen sicher, daß eine übermäßige Klemmkraft, die durch die Klemmanordnung 100 ausgeübt wird, die Armaturen 32A und 34A der Filtereinheiten 30 nicht beschädigt oder die Filtereinheiten 30 nicht zerquetscht und, wenn mehr als eine Filtereinheit 30 in der Filterklemmanordnung 100 in Gebrauch genommen wird, daß die Klemmkraft unter den verschiedenen Filtereinheiten 30, die in der seitlichen Schiene 130 liegen, gleichmäßig verteilt wird. Das heißt, da bei dem beispielhaften Ausführungsbeispiel alle oberen Armaturen 108 in einem einzelnen oberen Arm 102 gelagert sind und alle unteren Armaturen 112 in einem einzelnen unteren Arm 104 gelagert sind, wird ein Bruchteil der Gesamtklemmkraft, die von der Klemmanordnung 100 hervorgebracht wird, auf jede Filtereinheit 30, die sich and den Kopplungsstellen CS₁-CS₈ befindet, übertragen. Die Konstruktion der erfindungsgemäßen Klemmanordnung 100 stellt jedoch sicher, daß diese Gesamtklemmkraft im wesentlichen gleichmäßig auf jede Filtereinheit 30 verteilt wird, so daß die anteilige Klemmkraft, die einer Filtereinheit 30 erteilt wird, im wesentlichen gleich der anteiligen Klemmkräfte ist, die jeweils den anderen Filtereinheiten 30 erteilt werden.

Mit Bezug auf die 1 und 9-11 sind die Filtereinheits-Positionierungsschiene 130 und der zugehörige Filtereinheits-Positionssensor 23 dargestellt. Die Schiene 130 ist in einer seitlichen Orientierung bezüglich der Filtertrennanordnung 50 angeordnet. Vorzugsweise sind die Schiene 130, die oberen Armaturen 108 und die unteren Armaturen 112 ferner in einer geradlinigen Orientierung angeordnet, obwohl es selbstverständlich ist, daß eine gekrümmte Orientierung verwendet werden könnte, ohne die sequentielle Einlegung der Filtereinheiten 30 nebeneinander in die Filterklemmanordnung 100 zu beeinträchtigen. Die Schiene 130 umfaßt eine vordere Führungsschiene 132 und eine hintere Führungsschiene 134, die einander zugewandt sind und an der oberen Tragfläche 12 der Filterwechselvorrichtung 10 montiert sind. Die vordere und die hintere Führungsschiene 132 und 134 weisen jeweils gegenüberliegende Kanäle oder Nuten 132A und 134A auf, die in Verbindung mit dem Abstand zwischen der vorderen und der hinteren Führungsschiene 132 und 134 ein offenes Schienenvolumen mit einem Querschnitt vorsehen, der so geformt ist, daß er dem Querschnittsprofil der Filtereinheiten 30 angepaßt ist. Auf diese Weise können die Filtereinheiten 30 in einer geführten Weise seitlich durch die Schiene 130 gleiten, wobei ihre Hülsenarmaturen 32A nach oben orientiert sind. Außerdem können an jeder Kopplungsstelle CS₁-CS₈ jeweilige Hülsenarmaturen 32A der Filtereinheiten 30 auf entsprechende Steckerarmaturen 108 der Filterklemmanordnung 100 ausgerichtet werden und jeweilige Steckerarmaturen 34A der Filtereinheiten 30 können auf entsprechende Hülsenarmaturen 112 der Filterklemmanordnung 100 ausgerichtet werden. Das offene Schienenvolumen beginnt an einem Einlaßende (nicht speziell dargestellt) der seitlichen Schiene 130, das direkt oder indirekt mit dem Austrittsort 86 des Grundblocks 80 in Verbindung steht, und endet an einem Auslaßende, das im allgemeinen mit 138 bezeichnet ist. Ein Abfallbehälter (nicht dargestellt) kann vorgesehen sein, um vom Auslaßende 138 ausgestoßene Filtereinheiten 30 aufzunehmen.

Vorzugsweise umfaßt die vordere Führungsschiene 132 einen abnehmbaren oberen Teil 141 (siehe 1 und 11). Wenn der obere Teil 141 abgenommen ist, wie in den 9 und 10 gezeigt, ist zu sehen, daß die vordere Führungsschiene 132 eine Vielzahl von Aussparungen aufweist, die dazu ausgelegt sind, eine Vielzahl von Filtereinheits-Halteelementen oder -Positionierungsschlitten 160 aufzunehmen. Vorzugsweise existiert für jede Kopplungsstelle CS₁-CS₈ mindestens ein Filterpositionierungsschlitten 160. Die Positionierungsschlitten 160 bewegen sich innerhalb der Aussparungen der vorderen Führungsschiene 132 entlang einer Richtung quer zur Richtung der seitlichen Schiene 130 und werden entlang jeweiliger Bolzen 162 geführt. Jeder Positionierungsschlitten 160 weist eine im allgemeinen eingekerbte oder vertiefte Innenkante 160A auf und umfaßt eine Feder 164, die um seinen zugehörigen Bolzen 162 montiert ist, um den Schlitten 160 in Richtung der seitlichen Schiene 130 nach innen vorzuspannen. Durch diese Anordnung unterstützt jeder Positionierungsschlitten 160 die Ausrichtung der Armaturen 32A und 34A jeder Filtereinheit 30 auf entsprechend gelegene Armaturen 108 und 112 der Filterklemmanordnung 100, so daß eine oder mehrere Filtereinheiten 30 hintereinander oder nacheinander an den Kopplungsstellen CS₁-CS₈ in einer Schaltweise angeordnet werden können.

Wie am besten in 11 gezeigt, ist mindestens ein Filtereinheits-Positionierungssensor 23 in einem ausgeschnittenen Abschnitt des oberen Teils 141 der vorderen Führungsschiene 132 über dem ersten Positionierungsschlitten (hierin speziell mit 160' bezeichnet) und nahe der ersten Kopplungsstelle CS₁ der Filterklemmanordnung 100 – das heißt der ersten Kopplungsstelle, die von den Filtereinheiten 30 angetroffen wird, wenn sie aus der Filtertrennanordnung 50 in die seitliche Schiene 130 austreten – montiert. Vorzugsweise ist der Filtereinheits-Positionierungssensor 23 eine LED-Vorrichtung und umfaßt einen Strukturspalt 23A, über den ein Lichtstrahl gerichtet wird, und elektrisch leitende Anschlüsse 23B, die über Leitungen (nicht dargestellt) mit der elektronischen Steuereinheit 200 in Verbindung stehen. Der Filtereinheits-Positionierungssensor 23 wirkt in Zusammenarbeit mit einem Ausgangssensorkennzeichen 170, um die Ankunft und korrekte Ausrichtung einer Filtereinheit 30 an der ersten Kopplungsstelle CS₁ festzustellen. Das Ausgangssensorkennzeichen 170 ist im wesentlichen in Form eines langgestreckten Strukturelements vorgesehen, wie in den 9 und 10 gezeigt, und ragt vom ersten Positionierungsschlitten 160' nach oben.

Das Ausgangssensorkennzeichen 170 bewegt sich mit dem ersten Positionierungsschlitten 160'. Wenn sich eine Filtereinheit 30 entlang der seitlichen Schiene 130 in Richtung der Position an der ersten Kopplungsstelle CS₁ bewegt, schiebt die Filtereinheit 30 somit anfänglich den ersten Positionierungsschlitten 160' von der seitlichen Schiene 130 nach außen, wodurch eine gespeicherte potentielle Energie in der zugehörigen Feder 164 aufgebaut wird. Wenn die Filtereinheit 30 sich weiter der ersten Kopplungsstelle CS₁ nähert, ermöglicht die eingekerbte Kante 160A des ersten Positionierungsschlittens 160', daß sich die Feder 164 entspannt. Das heißt, die Kombination der Feder 164 und der eingekerbten Kante 160A des ersten Positionierungsschlittens 160' wirken zusammen, um die Filtereinheit 30 in die korrekt ausgerichtete Position an der ersten Kopplungsstelle CS₁ zu drücken, so daß die Armaturen 32A und 34A der Filtereinheit 30 auf die entsprechenden Armaturen 108 und 112 der Filterklemmanordnung 100 ausgerichtet werden. Die Verschiebung des ersten Positionierungsschlittens 160' bezüglich der seitlichen Schiene 130 und der vorderen Führungsschiene 132 bewirkt, daß das Ausgangssensorkennzeichen 170 den vom Filtereinheits-Positionssensor 23 erzeugten Lichtstrahl über seinem Spalt 23A unterbricht, so daß der Filtereinheits-Positionssensor 23 feststellt, wenn die Filtereinheit 30 die korrekt ausgerichtete "Ausgangs"-Position an der ersten Kopplungsstelle CS₁ erreicht hat. Wenn mehr als eine Filtereinheit 30 entlang der seitlichen Schiene 130 verwendet werden soll, werden der Filtereinheits-Positionssensor 23 und das Ausgangssensorkennzeichen 170 ebenfalls verwendet, um die Anzahl von Filtereinheiten 30 zu zählen, die entlang der seitlichen Schiene 130 in Ausrichtung auf die Kopplungsstellen CS₁-CS₈ befördert wurden. Nachdem eine vorbestimmte Anzahl von Filtereinheiten 30 in der Filterklemmanordnung 100 angeordnet wurden, kann daher durch die elektronische Steuereinheit 200 ein entsprechendes Signal erzeugt werden, um zu veranlassen, daß die Filtertrennanordnung 50 die Rotation abbricht und somit die Beförderung der Filtereinheiten 30 in die seitliche Schiene 130 abbricht.

Mit Bezug auf 12 ist ein Klemmanordnungs-Positionssensor 25 am oberen Arm 102 der Filterklemmanordnung 100 montiert und erstreckt sich über eine mit Gewinde versehene Leitspindelmutter 175, durch die die Leitspindel 118 drehbar gelagert ist. Vorzugsweise weist der Klemmanordnungs-Positionssensor 25 dieselbe Konstruktion auf wie der Filtereinheits-Positionssensor 23 und umfaßt somit einen Strukturspalt 25A, über den ein Lichtstrahl gerichtet wird, und elektrisch leitende Anschlüsse 25B, die über Leitungen (nicht dargestellt) mit der elektronischen Steuereinheit 200 in Verbindung stehen. Die Leitspindel 118 dient als Ausgangssensorkennzeichen für den Klemmanordnungs-Positionssensor 25. Wenn der obere Arm 102 seine oberste Position bezüglich des unteren Arms 104 erreicht, ist die oberste Oberfläche der Leitspindel unter dem Spalt 25A angeordnet, an welchem Punkt der Lichtstrahl nicht unterbrochen wird und der Klemmanordnungs-Positionssensor 25 feststellt, daß sich der obere Arm 102 am "Ausgangspunkt" befindet.

Mit Bezug auf 13 ist ein vereinfachtes schematisches Diagramm der elektronischen Steuereinheit 200 und ihrer zugehörigen Schaltung dargestellt. Die Hauptfunktion der elektronischen Steuereinheit 200 besteht darin, die relativen Bewegungen der Filtertrennanordnung 50 und der Klemmanordnung 100 gemäß Fachleuten bekannten Prinzipien zu steuern und zu koordinieren. Die elektronische Steuereinheit 200 kann an einer geeigneten Stelle angeordnet sein, wie z.B., daß sie in die Filterwechselvorrichtung 10, wie in 1 gezeigt, integriert ist, obwohl die elektronische Steuereinheit 200 an einem entfernten Ort bezüglich der Filterwechselvorrichtung 10 gelegen sein könnte. Die elektronische Steuereinheit 200 ist dazu ausgelegt, Signale vom Filtereinheits-Positionssensor 23 über die Leitung 202 und vom Klemmanordnungs-Positionssensor 25 über die Leitung 204 zu empfangen. Die elektronische Steuereinheit 200 ist auch dazu ausgelegt, Signale zum Motor 67, der zur Filtertrennanordnung 50 gehört, über die Leitung 206 und zum Motor 116, der zur Filterklemmanordnung 100 gehört, über die Leitung 208 zu senden. Die elektronische Steuereinheit 200 kann auch dazu ausgelegt sein, computercodierte Befehle und vorzugsweise sowohl RS232- als auch RS485-Serienbefehle von einer sekundären Steuereinheit 220 über die Leitung 210 zu empfangen. Alternativ kann die elektronische Steuereinheit 200 selbst dazu ausgelegt sein, sowohl eingegebene Befehle als auch Zustandssignale zu verarbeiten. Die sekundäre Steuereinheit 220 kann in Form einer auf einer CPU basierenden Vorrichtung, wie z.B. einer entfernten Computerstation, vorgesehen sein oder könnte eine elektronische Steuervorrichtung darstellen, die ein Teil einer zusätzlichen Vorrichtung ist, die stromaufwärts oder stromabwärts der mit der Filterwechselvorrichtung 10 in Verbindung stehenden Fluidleitungen liegt.

Beim Betrieb ist die Filterwechselvorrichtung 10 dazu ausgelegt, eine vorbestimmte Anzahl von Magazinen 40 (z.B. ein bis acht Magazine 40), die jeweils einen Stapel von Filtereinheiten 30 enthalten, zu bearbeiten. Ein oder mehr Magazine 40 werden dann in eine Bohrung oder Bohrungen 70A des Trommelteils 70 der Filtertrennanordnung 50 eingeladen. In Abhängigkeit von der Drehposition des Rotors 60 und der Magazine 40 relativ zum Grundblock 80 ist an diesem Punkt die unterste Filtereinheit 30 von einem der Stapel entweder auf der oberen Oberfläche 80A des Grundblocks 80 oder direkt am Anfangsabschnitt der Grundblocknut 82 innerhalb des Eintrittsorts 84 (siehe 6 und 7) zum Stillstand gekommen. Während der normalen Verwendung sind eine vorbestimmte Anzahl von benutzten Filtereinheiten 30 wirksam entlang der seitlichen Schiene 130 an den Kopplungsstellen CS₁-CS₈ angeordnet und die Klemmanordnung 100 ist in ihrer vollständig geschlossenen oder geklemmten Position angeordnet. Folglich stehen die Stecker- und Hülsenarmaturen 34A und 32A jeder benutzten Filtereinheit 30 mit entsprechenden Hülsen- und Steckerarmaturen 112 und 108 der Klemmanordnung 100 in Eingriff, der Fluidkreislauf, in dem die Filterwechselvorrichtung 10 arbeitet, ist geschlossen und die Fluidströmungswege sind somit wirksam.

Wenn festgestellt wird (entweder manuell oder gemäß einem programmierten Plan), daß die arbeitenden Filtereinheiten 30 gegen neue Filtereinheiten 30 ausgetauscht werden sollten, erzeugt die elektronische Steuereinheit 200 entweder einen Befehl zum Auswechseln der Filtereinheiten 30 oder empfängt den Befehl von der sekundären Steuereinheit 220. Im Anschluß an diesen Befehl zum Filteraustausch sendet die elektronische Steuereinheit 200 ein entsprechendes Steuersignal, um den Klemmanordnungsmotor 116 zu aktivieren. Der Motor 116 treibt die Leitspindel 118 an, um zu bewirken, daß sich der obere Arm 102 der Klemmanordnung 100 nach oben bewegt, wobei somit die Klemmanordnung 100 geöffnet wird, die in der seitlichen Schiene 130 befindlichen Filtereinheiten 30 von den Armaturen 108 und 112 der Klemmanordnung 100 abgekoppelt werden und folglich der Fluidkreislauf in einen Zustand eines offenen Kreislaufs umgeschaltet wird. Wenn der obere Arm 102 seine oberste "Ausgangs"-Position erreicht, die in 12 dargestellt ist, wird dieses Ereignis vom Klemmanordnungs-Positionssensor 25 wie vorstehend beschrieben erfaßt und der Klemmanordnungs- Positionssensor 25 sendet ein umgewandeltes Signal zur elektronischen Steuereinheit 200. Als Reaktion darauf sendet die elektronische Steuereinheit 200 ein entsprechendes Steuersignal zum Aktivieren des Filtertrennanordnungsmotors 67, der veranlaßt, daß der Rotor 60 die Filtertrennanordnung 50 in einer Orientierung gegen den Uhrzeigersinn um die Achse der Rotorwelle 65 dreht.

Wenn der Rotor 60 das Magazinkarussell 55 der Filtertrennanordnung 50 dreht, sinkt die unterste Filtereinheit 30 von mindestens einem Magazin 40 durch Schwerkraft aus dem Trommelteil 70 durch den Eintrittsort 84 in die Grundblocknut 82 und wird durch eine der unteren Aussparungen 60B des Rotors 60 geführt. Wie im allgemeinen in 5 dargestellt, beginnen die Filtereinheiten 30 der anderen Magazine 40, demselben Weg zu folgen. Die vorstehende Lippe 88 des Grundblocks 80 stellt sicher, daß die unterste Filtereinheit 30 beginnt, sich korrekt entlang des gekrümmten Weges der Nut 82 zu bewegen, so daß der obere Mantelteil 32 der untersten Filtereinheit unterhalb der Lippe 88 hindurchgeht. Wenn sich der Rotor 60 weiter dreht, nimmt die Ganghöhe der Nut 82 zu, wie vorstehend mit Bezug auf 7 beschrieben. Folglich veranlaßt die Rotation des Rotors 60 bezüglich der Nut 82, daß der Abstand zwischen der untersten Filtereinheit 30 und der mit der untersten Filtereinheit 30 verbundenen Filtereinheit zunimmt. An einem gewissen Punkt innerhalb des Grundblocks 80 wird die unterste Filtereinheit 30 vollständig von ihrem zugehörigen Filterstapel getrennt. Eine fortgesetzte Rotation bewirkt, daß die getrennte Filtereinheit 30 den Grundblock 80 (und somit die Filtertrennanordnung 50) durch den Austrittsort 86 verläßt und in die seitliche Schiene 130 eintritt.

Mit Bezug auf die 5, 9 und 10 und beispielhalber unter der Annahme, daß acht neue Filtereinheiten 30 acht alte Filtereinheiten 30 ersetzen sollen, werden die Filtereinheiten 30, die sich entlang der seitlichen Schiene 130 bewegen, durch das Drücken von nachfolgenden Filtereinheiten 30 in Schaltweise weiter durch die Kopplungsstellen CS₁-CS₈ befördert. Der Filtereinheits-Positionssensor 23 erfaßt die Anwesenheit jeder Filtereinheit 30, die in der ersten Kopplungsstelle CS₁ verriegelt wird und durch diese hindurchtritt, in der vorstehend beschriebenen Art und Weise. Wenn jede Filtereinheit 30 durch die erste Kopplungsstelle CS₁ hindurchtritt, sendet der Filtereinheits-Positionssensor 23 folglich ein umgewandeltes Signal zur elektronischen Steuereinheit 200, um zu ermöglichen, daß die elektronische Steuereinheit 200 die Anzahl von Filtereinheiten 30, die in die seitliche Schiene 130 eintreten (und daher die Anzahl von Filtereinheiten 30, die in die Klemmanordnung 100 eingelegt werden), zu zählen. Wenn jede Filtereinheit 30 in die nächste Rastkopplungsstelle CS₂-CS₈ fortschreitet, wird außerdem eine benutzte Filtereinheit 30 aus der Filterwechselvorrichtung 10 durch das Ausgabeende 138 der seitlichen Schiene 130 herausgeschoben und kann dann auf Wunsch in einem Abfallbehälter aufgefangen werden. Wenn acht Filtereinheiten 30 gezählt wurden, gibt die elektronische Steuereinheit 200 ein entsprechendes Steuersignal aus, um den Filtertrennanordnungsmotor 67 zu deaktivieren. Aufgrund der Wirkung der Filtereinheits-Positionierungsschlitten 160, wie vorstehend beschrieben, wird an diesem Punkt jede Filtereinheit 30, die sich in der seitlichen Schiene 130 befindet, an einer entsprechenden Kopplungsstelle CS₁-CS₈ in korrekter Ausrichtung auf die Armaturen 108 und 112 der Klemmanordnung 100 angeordnet, wie am besten in den 10–12 dargestellt. Schließlich bewirkt die elektronische Steuereinheit 200, daß die Klemmanordnung 100 die Armaturen 32A und 34A von neu eingelegten Filtereinheiten 30 mit entsprechenden Armaturen 108 und 112 der Klemmanordnung 100 in Eingriff bringt, und dadurch wird ein durchgehender Fluidkreislauf mit neuen Filtereinheiten 30, die automatisch in der Leitung installiert werden, wieder hergestellt.

Aus der vorangehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß die Filterwechselvorrichtung 10 nützlich ist, um eine oder mehrere Filtereinheiten 30 von einer gestapelten oder säulenartigen Anordnung in eine einzelne oder geschaltete, seitliche, nebeneinanderliegende Anordnung zu transportieren. Außerdem stellt die Konstruktion der Filterwechselvorrichtung 10 und jene ihrer verschiedenen Komponenten, wie vorstehend beschrieben, sowie die Wechselwirkung der verschiedenen Komponenten sicher, daß die Arbeitsvorgänge und Funktionen, die von der Filterwechselvorrichtung 10 ausgeführt werden, durch veränderliche Situationen, von denen erwartet wird, daß sie bei der Verwendung der Filterwechselvorrichtung 10 angetroffen werden, nicht nachteilig beeinflußt werden. Solche Situationen umfassen (1) eine Vielzahl von Magazinen 40, die in das Magazinkarussell 55 mit unterschiedlichen Zahlen von Filtereinheiten 30 eingelegt werden; (2) Magazine 40, die in einer oder mehreren Bohrungen 70A des Trommelteils 70 fehlen; und (3) das gelegentliche Versagen einer untersten Filtereinheit 30 eines Stapels, während der Rotation der Filtertrennanordnung 50 in den Eintrittspunkt 84 des Grundblocks 80 herabzufallen.

Claims

Filterabgabevorrichtung (50) für eine automatische Filterwechselvorrichtung (10) mit: einem Rotorelement (60) mit einer Längsachse; und einem stationären Element (80) mit einer ringförmigen Innenfläche, die in koaxialer Beziehung zu dem Rotorelement (60) angeordnet ist, einer Einlassöffnung, einer Auslassöffnung, die in einem axialen Abstand von der Einlassöffnung angeordnet ist, und einem Kanal (82), der an der Innenfläche ausgebildet ist, wobei der Kanal entlang eines im wesentlichen schraubenförmigen Weges bezüglich der Längsachse verläuft, wobei eine veränderliche Ganghöhe des Kanals (82) bezüglich einer axialen Länge der Innenfläche zunimmt, und der Kanal mit der Einlassöffnung und der Auslassöffnung in Verbindung steht.
Filterabgabevorrichtung nach Anspruch 1 mit einer Filteraufbewahrungsvorrichtung (55), die von dem Rotorelement (60) abgestützt wird und mit der Einlassöffnung in Verbindung steht.
Filterabgabevomchtung nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Trommelelement (70), das an dem Rotorelement (60) über dem stationären Element (80) montiert ist und eine Bohrung (70A) umfasst, die mit der Einlassöffnung in Verbindung steht.
Filterabgabevorrichtung nach Anspruch 3 mit einem Filtermagazin (40), das an der Trommelelementbohrung (70A) montiert ist und ein offenes Ende, das in der Bohrung angeordnet ist, umfasst.
Filterabgabevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Rotorelement (60) zumindest teilweise einen Filterweg festlegt und einen Abschnitt umfasst, der von der ringförmigen Innenfläche umgeben ist.
Filterabgabevorrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5, wobei das Trommelelement (70) zumindest teilweise einen Filterweg festlegt.
Filterkopplungsanordnung (100) für eine automatische Filterwechselvorrichtung (10) mit: einer Betätigungsvorrichtung (116, 118); einem ersten Arm (104) mit einer Vielzahl von ersten Armaturen (112), die in beweglicher Beziehung zum ersten Arm angeordnet sind; einem zweiten Arm (102), der in beweglichem Eingriff mit der Betätigungsvorrichtung angeordnet ist und eine Vielzahl von zweiten Armaturen (108) umfasst, die in beweglicher Beziehung zum zweiten Arm angeordnet ist, wobei die Betätigungsvorrichtung dazu ausgelegt ist, einen axialen Abstand zwischen dem ersten Arm (104) und dem zweiten Arm (102) einzustellen, um Ankoppeln an und Entkoppeln der Vielzahl der ersten und zweiten Armaturen an eine Vielzahl von Filtern; und einer Schiene (130), die zwischen den ersten Armaturen (112) und den zweiten Armaturen (108) zum Führen der Vielzahl von Filtern eingefügt ist.
Filterkopplungsanordnung nach Anspruch 7 mit einem Filterpositionierungsschlitten (160), der entlang einer Schlittenrichtung quer zur Schienerichtung beweglich ist.
Filterkopplungsanordnung nach Anspruch 7 oder 8 mit einem ersten Positionssensor (25), der dazu ausgelegt ist, eine axiale Position des zweiten Arms (102) festzustellen.
Filterkopplungsanordnung nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Betätigungsvorrichtung (116, 118) eine Leitspindel (118) umfasst, die von einem Motor (116) angetrieben wird und beweglich mit dem zweiten Arm (102) in Eingriff steht.
Filterkopplungsanordnung nach Anspruch 10 mit einem ersten Positionssensor (25), der dazu ausgelegt ist, eine axiale Position der Leitspindel (118) festzustellen.
Filterkopplungsanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 11 mit einem zweiten Positionssensor (23), der dazu ausgelegt ist, eine Position des Filterpositionierungsschlittens (160) entlang der Schlittenrichtung festzustellen.
Filterkopplungsanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei der Filterpositionierungsschlitten (160) mit der Schiene (130) in verschiebbarem Eingriff angeordnet ist.
Filterkopplungsanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei der Filterpositionierungsschlitten (160) eine ausgesparte Kante, die der Schiene (130) zugewandt ist, umfasst.
Filterkopplungsanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, wobei der Filterpositionierungsschlitten (160) ein Vorspannungselement umfasst, das den Filterpositionierungsschlitten in Richtung der Schiene (130) vorspannt.
Filterkopplungsanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, wobei die Schiene (130) einen oberen Teil (134, 141) und einen unteren Teil (132, 134) umfasst und der Filterpositionierungsschlitten (160) zwischen den oberen und den unteren Teil eingefügt ist.
Filterkopplungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 16, wobei die Schiene (130) eine Nut (132A, 134A) umfasst, die einen Kanal entlang der Schienenrichtung festlegt.
Filterkopplungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 17 mit: einer Vielzahl von ersten Vorspannungselementen (114), wobei jedes erste Vorspannungselement mit einer entsprechenden der ersten Armaturen (112) in Eingriff steht zum Vorspannen der Bewegung dieser ersten Armatur bezüglich des ersten Arms (104); und einer Vielzahl von zweiten Vorspannungselementen (110), wobei jedes zweite Vorspannungselement mit einer entsprechenden der zweiten Armaturen (108) in Eingriff steht zum Vorspannen der Bewegung dieser zweiten Armatur bezüglich des zweiten Arms (102).
Filterkopplungsanordnung nach Anspruch 18, wobei die ersten Armaturen (112), die zweiten Armaturen (108) und die Schiene (130) in einer im wesentlichen geradlinigen Orientierung angeordnet sind.
Filterkopplungsanordnung nach Anspruch 18 oder 19 mit einer Vielzahl von Filterpositionierungselementen (160), die verschiebbar in Richtung der Schiene vorgespannt sind, wobei jedes Filterpositionierungselement nahe einem Paar von entsprechenden ersten und zweiten Armaturen (112, 108) angeordnet ist.
Filterkopplungsanordnung nach Anspruch 20, wobei jedes Filterpositionierungselement (160) verschiebbar an der Schiene (130) montiert ist.
Automatische Filterwechselvorrichtung mit: einer Filterabgabevorrichtung (50); einer Filterpositionierungsschiene (130), die mit der Filterabgabevorrichtung (50) in Verbindung steht und eine Vielzahl von seitlich beabstandeten Filterkopplungsstellen festlegt, wobei die Filterabgabevomchtung Filter für alle Filterkopplungsstellen abgibt; und einer Filterkopplungsanordnung (100) mit einer Vielzahl von ersten Fluidarmaturen (112) und einer Vielzahl von zweiten Fluidarmaturen (108), wobei jede erste Fluidarmatur über einer der Kopplungsstellen angeordnet ist und jede zweite Fluidarmatur unter einer der Kopplungsstellen angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 22 mit einem Filtermagazin (40), das in der Filterabgabevorrichtung (50) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei das Filtermagazin (40) ein langgestrecktes Magazin ist.
Vorrichtung nach Anspruch 22, 23 oder 24 mit einem Filterpositionierungsschlitten (160), der an einer der Kopplungsstellen angeordnet ist und in Richtung der Filterpositionierungsschiene (130) beweglich ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 25 mit: einem zweiten Positionssensor (23), der in wirksamer Ausrichtung auf eine der Kopplungsstellen angeordnet ist; einem ersten Positionssensor (25), der in wirksamer Ausrichtung auf ein bewegliches Element der Filterkopplungsanordnung angeordnet ist; und einer elektronischen Steuereinheit (200), die mit dem ersten und der zweiten Positionssensor in Verbindung steht.
Vorrichtung nach Anspruch 22 mit einem Mittel zum Befördern einer Vielzahl von Filtern (30) von einer gestapelten Anordnung in einem Filtermagazin (40) der Filterabgabevorrichtung (50) in eine sequentielle, seitliche Anordnung in der Filterkopplungsanordnung (100).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 25, wobei die Filterabgabevorrichtung (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 25 oder 28, wobei die Filterkopplungsanordnung (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 21 ausgebildet ist.