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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Filtern einer Flüssigkeit
mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung
ein Verfahren zum Filtern einer Flüssigkeit gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 17.
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Vorrichtungen
der hier angesprochenen Art dienen zum Filtern von Flüssigkeiten,
wie insbesondere Wasser. Aufgrund ihrer Bauform eignen sie sich insbesondere
für Einsatzzwecke,
bei denen ein großer
Durchsatz der von Schwebeteilchen zu befreienden Flüssigkeit
erforderlich ist. Dies gilt beispielsweise für Zu- und Abwässer von
Industrieanlagen, großen
Kühlanlagen
und Ähnlichem.
Entscheidend dabei ist, dass große Volumina der zu filternden
und dementsprechend von Schwebeteilchen zu befreienden Flüssigkeit
die Vorrichtung zum Filtern durchlaufen können und gereinigt wieder verlassen.
Dazu weisen die bekannten Filtervorrichtungen siebartige Filterelemente
auf, deren Maschengröße kleiner
als die jeweiligen Abmessungen der herauszufilternden Schwebeteilchen
gewählt
ist. Die Schwebeteilchen können
somit die Filterelemente nicht durchtreten und werden als Filterkuchen
auf einer Filterwand des Filterelements abgeschieden.
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Nachteilig
an den bekannten Filtervorrichtungen ist, dass eine regelmäßige Wartung
bzw. eine Reinigung der Filterelemente notwendig ist, welche mit
einer zeit- und kostenintensiven Unterbrechung der Filtration verbunden
ist.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Filtern
einer Flüssigkeit
bereitzustellen, die die Nachteile des Standes der Technik beseitigt
und insbesondere eine Reinigung der Filterelemente ohne Unterbrechen
der Filtration ermöglicht.
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Eine
Vorrichtung zur Lösung
dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Anspruchs
1. Dabei ist der Filterkammer wenigstens eine Spülöffnung derart zugeordnet, dass
der Filterkuchen zumindest teilweise durch die Spülöffnung ableitbar
ist, insbesondere zusammen mit einem Teil der Flüssigkeit. Dies wird dadurch
erreicht, dass die Spülöffnung auf
der Schmutzseite der Filterwand angeordnet ist, also derjenigen
Seite, auf der sich die ungefilterte Flüssigkeit befindet und auf der
sich die Schwebeteilchen als Filterkuchen bei Durchströmung der
Filterwand ablagern. Insbesondere ist jedem Filterelement eine separate
Spülöffnung zugeordnet.
Als Schwebeteilchen werden alle möglichen durch Filtration herausfilterbaren
Partikel bezeichnet. Die vorzugsweise durch die Eintrittsöffnung in
die Filterkammer eintretende Flüssigkeit
kann somit von der Eintrittsöffnung
ohne Durchtreten der Filterwand des Filterelements die Filterkammer
durch die Spülöffnung wieder
verlassen. Dabei kann sie auf der Filterwand abgelagerte Schwebeteilchen
des Filterkuchens mitreißen
und direkt aus der Spülöffnung heraustransportieren.
Demzufolge wird ermöglicht,
dass in Vorrichtungen mit mehreren Filterelementen die Abreinigung
eines oder mehrerer der Filterelemente durch Öffnen der Spülöffnung möglich ist,
ohne den Filtrationsbetrieb in en übrigen Filterelementen unterbrechen
zu müssen.
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Die
Spülöffnung ist
vorzugsweise reversibel verschließbar. Besonders bevorzugt ist
der Spülöffnung wenigstens
ein Mittel zum Öffnen
bzw. Verschließen
zugeordnet. Dies kann insbesondere ein vorzugsweise motorisch betätigbares
Ventilmittel sein. Somit kann auf einfache Weise der Durchfluss von
Flüssigkeit
durch die Spülöffnung ermöglicht bzw.
unterbunden werden. Auch ist vorzugsweise eine Regulierung der Durchflussmenge
durch Verwendung eines geeigneten einstellbaren Ventilmittels möglich. Indem
ein motorisch betätigbares
Ventilmittel verwendet wird, ist auch eine Fernbedienung und/oder
auch automatische Steuerung des Öffnens bzw.
Verschließens
der Spülöffnung möglich. Als
motorischer Antrieb des Ventilmittels kommen beispielsweise elektrische,
elektromechanische, mechanische, hydraulische, pneumatische und ähnliche
geeignete Antriebe in Betracht.
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Die
Spülöffnung weist
vorzugsweise eine konische Verengung auf. Die Verengung ist vorzugsweise
im Bereich der Öffnung
der Spülöffnung zur
Filterkammer hin angeordnet. Besonders bevorzugt ist die Verengung
als Venturiblende bzw. Venturidüse ausgebildet. Vorteilhaft
wird dadurch zum einen die Bildung von Geräuschen durch herausströmende Flüssigkeit
reduziert und zum anderen ein Schutz vor Abrasion erreicht.
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Der
Druck im Bereich der Spülöffnung ist
bei geöffneter
Spülöffnung vorzugsweise
niedriger als der Druck im Bereich der Eintrittsöffnung und/oder der Austrittsöffnung und/oder
der Filterkammer. Dadurch ist gewährleistet, dass die Flüssigkeit
als Spülflüssigkeit
zumindest teilweise aus der Spülöffnung herausströmt zum Abtransportieren
von Schwebeteilchen.
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Besonders
bevorzugt weist das Filterelement einen zumindest abschnittweise
konstanten, bevorzugt symmetrischen, besonders bevorzugt runden
Querschnitt auf. Insbesondere ist das Filterelement hohlkörperartig,
vorzugsweise rohrförmig,
insbesondere zylinderförmig
ausgebildet. Weiter bevorzugt weist das Filterelement zwei offene
Endbereiche an den Stirnflächen
auf. Die Seitenwand des Filterelements dient vorzugsweise als Filterwand.
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Dem
Filterelement ist insbesondere ein Spülkörper zugeordnet. Dieser Spülkörper ist
mit dem Filterelement in Kontakt bringbar und dient insbesondere
zur wenigstens teilweisen Umlenkung der Flüssigkeit. Das Umlenken der
Flüssigkeit
geschieht vorzugsweise derart, dass sich die Durchtrittsrichtung der
Flüssigkeit
durch die Filterwand wenigstens abschnittsweise umkehrt. Die Umkehrung
der Strömungsrichtung
der Flüssigkeit
durch die Filterwand erfolgt gegenüber der Strömung ohne Spülkörper im Bereich
des Filterelements, wenn die Flüssigkeit
bei der Filtration von der Eintrittsöffnung zu der Austrittsöffnung der
Filterkammer strömt.
Insbesondere trägt die
Flüssigkeit
bei der Strömungsumkehrung
an der Filterwand anhaftende Schwebeteilchen zumindest teilweise
ab, da die Flüssigkeit
entgegen der Filtrationsrichtung durch die Filterwand strömend gegen
die abgelagerten Schwebeteilchen drückt. Somit sorgt der Spülkörper für eine verbesserte
Abreinigung der Filterelemente.
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Besonders
bevorzugt ist der Spülkörper zu dem
Filterelement korrespondierend ausgebildet. Insbesondere ist der
Spülkörper derart
ausgebildet, dass der Umfang des Spülkörpers zumindest im Wesentlichen
vollständig
mit der Filterwand des Filterelements in Anlage bringbar ist. Besonders
bevorzugt ist der Spülkörper in
das Innere des Filterelements einführbar. Weiter bevorzugt füllt der
Spülkörper das Innere
bzw. den Innenraum des Filterelements zumindest nahezu vollständig aus.
Durch diese Ausbildung ist gewährleistet,
dass die Strömung
der Flüssigkeit
in der Umgebung des Spülkörpers zuverlässig umgekehrt
wird, um damit das Abreinigen der Filterwand zu ermöglichen.
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Insbesondere
ist der Spülkörper relativ
zu dem Filterelement bewegbar, bevorzugt verschiebbar, vorzugsweise
linear, insbesondere axial zur Längserstreckung
des Filterelements. Somit kann der Spülkörper an dem gesamten Filterelement
entlangbewegt werden, um alle Bereiche der Filterwand zu reinigen.
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Der
Spülkörper weist
vorzugsweise eine symmetrische, insbesondere eine kreisförmige Grundform
auf. Insbesondere ist der Spülkörper im Wesentlichen
scheibenförmig
und/oder kreisförmig ausgebildet.
Besonders bevorzugt ist der Spülkörper als
flache Scheibe oder pilzkopfartig ausgebildet. Hierdurch werden
die Strömungseigenschaften
des Spülkörpers optimiert.
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Dem
Spülkörper ist
vorzugsweise ein Betätigungsmittel
zugeordnet. Dabei ist der Spülkörper insbesondere
mit dem Betätigungsmittel
verbunden. Das Betätigungsmittel
ist weiter bevorzugt lang gestreckt, vorzugsweise stabförmig und/oder
stangenförmig
ausgebildet, wobei der Spülkörper bevorzugt senkrecht
zu dem Betätigungsmittel
angeordnet ist und insbesondere im Wesentlichen mittig mit einem Endbereich
des Betätigungsmittels
verbunden ist. Das Betätigungsmittel
dient dazu, den Spülkörper gegenüber dem
Filterelement zu verschieben.
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Insbesondere
ist dem Betätigungsmittel
ein Antrieb zugeordnet. Der Antrieb ist vorzugsweise lösbar mit
dem Betätigungsmittel
und/oder der Filterkammer wirkverbunden, vorzugsweise derart, dass das
Betätigungsmittel
gegenüber
der Filterkammer bzw. gegenüber
dem Filterelement durch den Antrieb bewegbar ist. Als motorischer
Antrieb kommen elektrische, hydraulische, pneumatische und ähnliche Antriebsarten
in Frage. Als zusätzlich
oder alternativ kann auch ein Handbetrieb vorgesehen sein. Durch ein
antreibbares Betätigungsmittel
ist es möglich, den
Spülkörper in
die jeweils gewünschte
Position zu verfahren und somit einen Spülvorgang einzuleiten oder auch
zu beenden.
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Weiter
bevorzugt ist der Filterkammer wenigstens eine Druckmessöffnung zugeordnet.
Die wenigstens eine Druckmessöffnung
ist insbesondere im Bereich der Filterkammer und/oder der Eintrittsöffnung und/oder
der Austrittsöffnung
und/oder der Spülöffnung angeordnet.
Im Bereich der Filterkammer können
vorzugsweise auch mehrere voneinander beabstandete Druckmessöffnungen
vorgesehen sein, um so den Druck an verschiedenen Stellen der Filterkammer
bestimmen zu können.
Den Druckmessöffnungen
sind vorzugsweise Druckmessgeräte
zugeordnet, mit dem die Druckmessung vorgenommen werden kann.
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Die
Filterkammer weist vorzugsweise im Wesentlichen einen symmetrischen,
insbesondere runden Querschnitt auf. Weiter bevorzugt weist die
Filterkammer eine langgestreckte, bevorzugt rohrartige oder rohrförmige, weiter
bevorzugt zylinderförmige Grundform
auf. Diese Form ermöglicht
einen großen Strömungsquerschnitt
für die
Flüssigkeit
durch die Filterwand.
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Insbesondere
ist eine Steuerungseinheit zum Öffnen
bzw. Schließen
der Spülöffnung und/oder
zur Betätigung
des Antriebs vorgesehen. Die Steuerungseinheit arbeitet insbesondere
in Abhängigkeit
von Druckmessungen. Somit kann der Betrieb und die Reinigung der
Filterelemente automatisiert durchgeführt werden.
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Vorzugsweise öffnet die
Steuerungseinheit ein bei einem über
einem ersten vorherbestimmten Schwellwert liegenden Druckverhältnis zwischen dem
der Eintrittsöffnung
zugeordneten Bereich der Filterkammer und dem der Austrittsöffnung zugeordneten
Bereich der Filterkammer die Spülöffnung und/oder
betätigt
den Antrieb zum Abreinigen des Filterelements. Mit zunehmender Verschmutzung,
also Ablagerung von Schwebeteilchen auf der Filterwand sinkt der
freie Strömungsquerschnitt
durch die Filterwand, sodass der eingangsseitige Druck gegenüber dem
ausgangsseitigen Druck in der Filterkammer ansteigt. Folglich ist
eine Abreinigung des Filterelements bzw. der Filterelemente durch Öffnen der
Spülöffnung bzw.
Verfahren des Spülkörpers gegenüber dem
Filterelement durchzuführen.
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Besonders
bevorzugt schließt
die Steuerungseinheit bei einen unter einem zweiten vorherbestimmten
Schwellwert liegenden Druckverhältnis
zwischen dem der Eintrittsöffnung
zugeordneten Bereich der Filterkammer und dem der Austrittsöffnung zugeordneten
Bereich der Filterkammer die Spülöffnung und/oder
betätigt
den Antrieb zum Beenden des Abreinigens des Filterelements. Sobald
die Durchlässigkeit
der Filterwand durch Entfernen von Schwebeteilchen ausreichend erhöht worden
ist, kann das Abreinigen beendet werden, sodass die Steuerungseinheit
die Spülöffnung schließt und gegebenenfalls
mit dem Antrieb den Spülkörper in
die Ausgangsposition zurückfährt, sodass
das Abreinigen beendet wird.
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Ein
Verfahren zur Lösung
der eingangs genannten Aufgabe weist die Merkmale des Anspruchs 17
auf. Demnach ist vorgesehen, dass zur Abreinigung der Vorrichtung
zumindest ein Teil der Flüssigkeit
als Spülflüssigkeit
derart durch die Filterwand und/oder an der Filterwand vorbeigeleitet
wird, dass wenigstens ein Teil der Schwebeteilchen von der Filterwand
entfernt wird. Durch diesen als Abreinigen oder auch Gegenspülen der
Filterelemente bezeichneten Vorgang wird wenigstens ein Teil der
als Filterkuchen auf der Filterwand abgelagerten Schwebeteilchen
von der Filterwand abgelöst,
um so die bei der Filtration zunehmende Verschmutzung der Filterwand
zu beseitigen.
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Vorzugsweise
wird die Spülflüssigkeit
zusammen mit den beim Abreinigen der Vorrichtung von der Filterwand
entfernten Schwebeteilchen getrennt von der gefilterten Flüssigkeit
aus der Vorrichtung abgeleitet. Das Ableiten wird vorzugsweise durch
eine gesonderte, vorzugsweise verschließbare Spülöffnung vorgenommen. Die Spülöffnung weist insbesondere
ein Ventilmittel zum Öffnen
und Verschließen
auf, das besonders bevorzugt motorisch betätigbar ist. Somit wird sichergestellt,
dass die bereits aus der Flüssigkeit
herausgefilterten Schwebeteilchen aus der Vorrichtung entfernt werden
und somit weder die Filterwand noch die zu filternde bzw. bereits
gefilterte Flüssigkeit
erneut verschmutzen können.
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Besonders
bevorzugt wird ein Spülkörper aus
einer Ruheposition entfernt vom Filterelement zur Filtration der
Flüssigkeit
in einen Arbeitsbereich im Bereich des Filterelements zur Abreinigung
des Filterelements bewegt, um das Filterelement abzureinigen. Der
Spülkörper wird
in seinem Arbeitsbereich vorzugsweise derart mit dem Filterelement
in Kontakt gebracht, dass die Strömungsrichtung der Flüssigkeit durch
die Filterwand zumindest in der Umgebung des Kontaktbereichs des
Filterelements mit dem Spülkörper wenigstens
abschnittweise umgekehrt wird. Somit strömt die Flüssigkeit statt wie bei der
Filtration von der Seite der ungefilterten Flüssigkeit, der Schmutzseite
des Filterelements, auf dessen Filterwand sich die herauszufilternden
Schwebeteilchen ablagern, auf die Seite der gefilterten Flüssigkeit,
in entgegengesetzter Richtung durch die Filterwand. Dadurch ist
es möglich,
bereits abgelagerte Schwebeteilchen von der Filterwand durch diese
Gegenspülung
zu lösen
und aus der Vorrichtung herauszutransportieren. Zur Umkehrung der
Strömungsrichtung
mit Hilfe des Spülkörpers wird
dieser mit dem Filterelement in Kontakt gebracht. Somit ändert sich die
Strömungsrichtung
wenigstens in der Umgebung des Spülkörpers.
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Besonders
zum gleichmäßigen Abreinigen des
Filterelements wird der Spülkörper vorzugsweise an
einer Längserstreckung
des Filterelements entlang bewegt. Vorzugsweise erfolgt diese Bewegung nahezu
gleichförmig.
Weiter bevorzugt kann die Bewegung durch einen insbesondere motorischen
Antrieb hervorgerufen werden. Als motorische Antriebe kommen hydraulische,
elektrische, pneumatische und ähnliche
geeignete Antriebe in Frage. Diese Vorgehensweise bewirkt ein gleichmäßiges Abreinigen der
Filterwand durch das Gegenspülen
und durch mechanisches Abtragen von Schmutzpartikeln durch den Spülkörper. Insbesondere
ist auch eine ferngesteuerte Abreinigung möglich.
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Im
Bereich der Filterkammer und/oder der Eintrittsöffnung und/oder der Austrittsöffnung und/oder
der Spülöffnung wird
wenigstens eine Druckmessung durchgeführt. Die Position und/oder Bewegung
des Spülkörpers und/oder
der Öffnungszustand
der Spülöffnung wird
in Abhängigkeit
von wenigstens einer Druckmessung gesteuert. Vorzugsweise wird die
Steuerung durch eine Steuerungseinheit vorgenommen. Zur Bestimmung
des Verschmutzungsgrades der Filterelemente eignen sich Druckmessungen.
Hierzu wird das Druckverhältnis
zwischen dem Bereich vor dem Filterelement zu dem Bereich hinter
dem Filterelement bestimmt. Bei zunehmender Verschmutzung der Filterwand
des Filterelements erhöht
sich dieses Verhältnis,
da der Strömungsquerschnitt
durch die Filterwand sinkt. Durch Abreinigen der Filterwand von
den anhaftenden Schwebeteilchen kann das Druckverhältnis wieder gesenkt
werden, da der freie Strömungsquerschnitt durch
die Filterwand wieder erhöht
wird. Die Steuerungseinheit führt
Druckmessungen durch und steuert die Position und/oder Bewegung
des Spülkörpers und/oder
den Öffnungszustand
der Spülöffnung in Abhängigkeit
von wenigstens einer Druckmessung.
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Insbesondere
wird die Spülöffnung bei Überschreiten
eines frei bestimmten Schwellwerts des Druckverhältnisses zwischen der Eintrittsöffnung und der
Austrittsöffnung
geöffnet.
Hiermit wird sichergestellt, dass eine Abreinigung bei Erreichen
eines Schwellwerts der Verschmutzung vorgenommen wird. Weiter bevorzugt
wird die Spülöffnung bei
Unterschreiten eines vorherbestimmten Schwellwerts des Druckverhältnisses
zwischen der Eintrittsöffnung und
der Austrittsöffnung
geschlossen. Somit wird das Abreinigen beendet und die Filtration
fortgesetzt, sobald das Filterelement ausreichend abgereinigt ist.
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Vorzugsweise
wird der Spülkörper bei Überschreiten
eines vorher bestimmten Schwellwerts des Druckverhältnisses
zwischen der Eintrittsöffnung
und der Austrittsöffnung
in den Arbeitsbereich zur Abreinigung des Filterelements bewegt.
Durch die Bewegung des Spülkörpers in
den Arbeitsbereich erfolgt eine mechanische Reinigung durch den
Spülkörper und/oder
ein zumindest abschnittsweises Gegenspülen des Filterelements, indem
die Strömungsrichtung durch
die Filterwand abschnittsweise umgekehrt wird. Damit wird die Abreinigung
des Filterelements verbessert. Weiter bevorzugt wird der Spülkörper bei Unterschreiten
eines vorherbestimmten Schwellwerts des Druckverhältnisses
zwischen der Eintrittsöffnung
und der Austrittsöffnung
in die Ruheposition zur Durchführung
der Filtration bewegt. Dies ist der Fall, wenn das Filterelement
ausreichend sauber bzw. gereinigt ist. In der Ruheposition des Spülkörpers wird
die Filtration der zu filternden Flüssigkeit ungestört durchgeführt. Ein
Gegenspülen
findet dann vorzugsweise nicht statt.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In
dieser zeigen:
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1 Ein
erstes Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung zum Filtern einer Flüssigkeit gemäß der Erfindung
in einer seitlichen Ansicht,
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2 das
Ausführungsbeispiel
der 1 in einer Ansicht schräg von oben,
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3 eine
detailliertere und um zusätzliche Merkmale
erweiterte seitliche Ansicht des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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4 eine
seitliche Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
und
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5 eine
Ansicht von oben des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung
analog der 4.
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Die 1 bis 3 zeigen
ein erste Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum
Filtern einer Flüssigkeit,
wie z. B. Wasser. Es handelt sich bei diesem Ausführungsbeispiel
um eine sogenannte L-förmige
Anordnung.
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Die
Vorrichtung verfügt über eine
Filterkammer 10, in die durch eine Eintrittsöffnung 12 eine
zu filternde Flüssigkeit
eingeleitet wird. Durch eine Austrittsöffnung 14 verlässt die
gefilterte Flüssigkeit
die Filterkammer 10 wieder. In dieser Ausführungsform ist
die Filterkammer 10 rohrförmig ausgebildet mit einem
kreisförmigen
Querschnitt, wobei die Eintrittsöffnung 12 an
einem unteren Endbereich 80 der Filterkammer 10 angeordnet
ist. Die Austrittsöffnung 14 ist seitlich
an der Filterkammer 10 und damit rechtwinklig zur Eintrittsöffnung 12 angeordnet,
so dass sich die L-förmige
Anordnung ergibt. Die Eintrittsöffnung 12 und
die Austrittsöffnung 14 weisen
jeweils einen kreisrunden und im Wesentlichen identischen Querschnitt
auf. Dieser Querschnitt ist etwas kleiner als der Querschnitt der
Filterkammer 10.
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Im
Inneren der Filterkammer 10 sind mehrere Filterelemente 16 angeordnet,
die eine zylindrische Form aufweisen. In der vorliegenden Ausführungsform
weist die Filterkammer 10 fünf Filterelemente 16 auf.
Die Filterelemente 16 erstrecken sich im Wesentlichen parallel
zur Längserstreckung
der Filterkammer 10. Die zylinderförmigen Filterelemente 16 sind
jeweils als Hohlkörper
ausgebildet mit einer gebogenen Seitenwand 28 und zwei
offenen Endbereichen 24 und 26. Dabei ist der
Querschnitt der Seitenwand 28 entsprechend kreisförmig. Die
als Filterwand 29 dienenden Seitenwände 28 der Filterelemente 16 bestehen
aus einem siebförmigen
Drahtmaterial, das eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, die kleinere
Querschnitte aufweisen als die herauszufilternden Schmutzpartikel
in der Flüssigkeit.
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Mit
ihren offenen Endbereichen 24 durchtreten die Filterelemente 16 eine
im Wesentlichen senkrecht zu der Längserstreckung der Filterkammer 10 angeordnete
Trennwand 18. Die Trennwand 18 ist im der Eintrittsöffnung 12 zugewandten
unteren Bereich der Filterkammer 10 angeordnet und unterteilt
die Filterkammer 10 im Wesentlichen in zwei Teilkammern 20 und 22.
Die jeweils gegenüberliegend
angeordneten Endbereiche 26 der Filterelemente 16 durchtreten
eine zweite Trennwand 30, die in einem oberen Endbereich
der Filterkammer 10 der Eintrittsöffnung 12 gegenüberliegend
angeordnet ist. Die Trennwand 30 ist im Wesentlichen senkrecht
zur Längserstreckung
der Filterkammer 10 ausgerichtet. Die Trennwand 30 begrenzt
die Teilkammer 22 am von der Eintrittsöffnung 12 gegenüberliegenden
Ende der Filterkammer 10 und trennt oberhalb eine dritte
Teilkammer 32 der Filterkammer 10 ab.
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Die
dritte Teilkammer 32 wird durch mehrere Filterelementtrennwände 34 in
mehrere separate und jeweils einem Filterelement 16 zugeordnete
Filterelementkammern 36 unterteilt. Seitlich an der Filterkammer 10 sind
in jede der Filterelementkammern 36 Durchbrüche als
Spülöffnungen 38 angeordnet.
Zum einen befinden sich die Filterelementkammern 36 in Strömungskommunikation
mit dem Inneren des jeweiligen Filterelements 16 und zum
anderen mit der jeweiligen Spülöffnung 38.
In direkter Strömungskommunikation
bedeutet hier, dass die Flüssigkeit zwischen
zwei Bereichen ohne Durchtreten einer der Filterwände 29 strömen kann.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel
unterteilen vier, nämlich
eine geschwungene und drei weitere gerade verlaufende, Filterelementtrennwände 34 die
Teilkammer 32 in fünf
Filterelementkammern 36 für je ein Filterelement 16.
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Die
Eintrittsöffnung 12 befindet
sich in direkter Strömungskommunikation
mit der Teilkammer 20 und damit mit dem Inneren der Filterelemente 16, ebenso
wie mit dem Inneren der Filterelementkammern 36. Die Austrittsöffnung 14 befindet
sich in direkter Strömungskommunikation
mit dem Inneren der Teilkammer 32 und damit mit der Umgebung
der Filterelemente 16 außerhalb der Seitenwände 28 im Bereich
zwischen den beiden Trennwänden 18 und 30.
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Die
Eintrittsöffnung 12,
die Austrittsöffnung 14 und
die Spülöffnungen 38 weisen
jeweils einen Rohrabschnitt 40, 42, 44 auf,
der mit einem Flansch 46, 48, 50 an seinem
Endbereich endet. An diesem Flansch 46, 48, 50 kann
jeweils ein hier nicht gezeigter Rohrabschnitt, ein Ventil oder ähnliche
Zu- bzw. Ableitungen der Flüssigkeit
lösbar
oder auch dauerhaft befestigt werden. Am oberen, von der Eintrittsöffnung 12 abgewandten
Endbereich der Filterkammer 10 ist ein Flansch 52 angeordnet,
auf dem ein in den 1 und 2 nicht
gezeigter Deckel 58 zum flüssigkeitsdichten Verschließen der
oberen Teilkammer 32 bzw. der Filterelementkammern 36 angeordnet werden
kann.
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An
dem obenseitigen Ende der Filterkammer 10 sind mehrere
Spülkörper 54 angeordnet,
mit denen jeweils ein stabförmiges
Betätigungsmittel 56 zum
linearen Verschieben der Spülkörper 54 verbunden
ist. Jedem Filterelement 16 ist ein Spülkörper 54 zugeordnet.
Dabei weisen die Spülkörper 54 eine
flache, scheibenförmige
Form auf, deren kreisförmige Umfangsgestalt
im Wesentlichen dem Innendurchmesser des jeweiligen Filterelements 16 entspricht. So
lässt sich
der Spülkörper 54 mit
seinem Umfang an er inneren Filterwand 29 des Filterelements 16 anliegend
durch das Filterelement 16 hindurchbewegen. Das Betätigungsmittel 56 ist
jeweils mittig senkrecht zu dem Spülkörper 54 mit diesem
fest verbunden. Das Betätigungsmittel 56 ist
weiterhin ausreichend lang ausgebildet, um den Spülkörper 54 durch Verschieben
des Betätigungsmittels 56 vollständig in das
Filterelement 16 einführen
und wieder herausziehen zu können.
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In
der 3 sind für
das Ausführungsbeispiel
der 1 und 2 zusätzliche Details der Erfindung
gezeigt. Der in den 1 und 2 nicht dargestellte
Deckel 58 zum Verschließen des Flansches 52 der
Filterkammer 10 ist hier abgebildet. Auf dem Deckel 58 sind
außerdem
Schächte 60 angeordnet,
die zum Führen
der Betätigungsmittel 56 und
zur Verankerung der nicht dargestellten Antriebe für die Betätigungsmittel 56 dienen.
In dem Deckel 58 der Filterkammer 10 sind Durchbrüche 61 zur
Durchführung
der Betätigungsmittel 56 angeordnet,
um die Spülkörper 54 mit
Hilfe der Betätigungsmittel 56 von außerhalb
in die Filterelemente 16 ein- und ausführen zu können.
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Seitlich
im Bereich der Rohrabschnitte 40 und 42 der Eintrittsöffnung 12 und
der Austrittsöffnung 14 wie
auch im Bereich der Rohrabschnitte 44 der Spülöffnungen 38 sind
Druckmessöffnungen 62, 64 und 66 angeordnet.
Im seitlichen Bereich der Filterkammer 10 sind ebenfalls
an unterschiedlichen Stellen entlang der Längserstreckung der Filterkammer
vier Druckmessöffnungen 68 angeordnet.
Alle Druckmessöffnungen 62, 64, 66, 68 sind
jeweils mit Rohrabschnitten 70, 72, 74 bzw. 76 versehen.
Die Druckmessöffnungen 62, 64, 66, 68 dienen
zur Messung des jeweiligen Innendrucks in der Eintrittsöffnung 12,
der Austrittsöffnung 14,
der Spülöffnung 38 bzw.
der Filterkammer 10. Die an unterschiedlichen Stellen in
einer Linie entlang der Längserstreckung der
Filterkammer 10 angeordneten Druckmessöffnungen 68 dienen
zur Bestimmung des jeweiligen Druckes in unterschiedlichen Abschnitten
der Teilkammer 32, in der sie enden.
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In
der Darstellung der 3 ist außerdem zusätzlich in einer der Spülöffnungen 38 im Öffnungsbereich
zur Filterelementkammer 36 eine Venturiblende 78 gezeigt.
Diese Venturiblende 78 verjüngt sich in Richtung der Filterelementkammer 36 zeigend.
Die Venturiblende 78 dient als Abrasionsschutz und zur
Verminderung der Geräuschentwicklung
beim Durchfluss der Flüssigkeit
durch die Spülöffnung 38.
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Das
in den 4 und 5 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel
der Erfindung stellt eine sogenannte T-förmige Anordnung dar. Die Eintrittsöffnung 12 und
die Austrittsöffnung 14 sind
dabei einander axial gegenüberliegend
jeweils seitlich an der Filterkammer 10 in deren unterem
Bereich angeordnet. Dementsprechend ist die Filterkammer 10 an
dem dem Flansch 52 gegenüberliegenden Endbereich 80 mit
einer Bodenplatte 82 verschlossen. Der obere Abschnitt
der Filterkammer 10 mit der Trennwand 30, der
Anordnung der Filterelementtrennwände 34 und der Filterelementkammern 36 wie
auch der Spülöffnungen 38 einschließlich des
Deckels 58, der Schächte 60 und
im Wesentlichen der Spülkörper 54 und
der Betätigungsmittel 56 ist
wie in der vorher beschriebenen Ausführungsform ausgebildet. Die
untere Trennwand 18 verläuft in diesem Fall allerdings nicht
senkrecht zur Längserstreckung
der Filterkammer 10, sondern schräg von oberhalb der Eintrittsöffnung 12 bis
unterhalb der Austrittsöffnung 14.
Hier verläuft
die Trennwand 18 unter einem Winkel von etwa 45°. Die schräge Anordnung
erfolgt derart, dass die Eintrittsöffnung 12 in direkter
Strömungskommunikation
mit dem Inneren der die Trennwand 18 durchtretenden Filterelemente 16 steht,
während
die Austrittsöffnung 14 in
direkter Strömungskommunikation
mit der Umgebung der Filterelemente 16 und der Teilkammer 22 steht.
Die schräg
verlaufende Trennwand 18 führt zu unterschiedlich langen
Filterelementen 16, die entsprechend schräg in der
Trennwand 18 enden. Folglich sind die Längen der Betätigungsmittel 56 ebenfalls
unterschiedlich.
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Bei
einer nicht axialen Anordnung der Eintrittsöffnung 12 zu der Austrittsöffnung 14,
also beispielsweise einer Anordnung übereinander, kann die Trennwand 18 auch
im Wesentlichen senkrecht zur Längserstreckung
der Filterkammer 10 verlaufen, wenngleich eine schräge Anordnung
zur Optimierung der Strömung
innerhalb der Filterkammer 10 sinnvoll erscheint.
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Nachfolgend
wird die Funktionsweise der Erfindung anhand des ersten Ausführungsbeispiels
erläutert.
Die Ausführungen
sind aber analog auf andere erfindungsgemäße Ausführungen übertragbar.
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Die
zu filternde Flüssigkeit
tritt zur Filtration durch die Eintrittsöffnung 12 in die Teilkammer 20 der Filterkammer 10 ein.
Zunächst
wird davon ausgegangen, dass die Spülkörper 54 vollständig aus
den Filterelementen 16 herausgezogen sind und damit im Wesentlichen
am Deckel 58 anliegen. Da die Teilkammer 20 durch
die Trennwand 18 begrenzt ist, strömt die Flüssigkeit weiter in das Innere
der Filterelemente 16 hinein. Die Flüssigkeit durchtritt die als Filterwände 29 fungierenden
siebartigen Seitenwände 28 der
Filterelemente 16 und gelangt so in die Teilkammer 22.
Schmutzpartikel und Schwebeteilchen, die größere Querschnitte aufweisen
als die Querschnitte der Sieböffnungen
der Seitenwände 28 der Filterelemente 16,
bleiben dabei auf der Innenseite der Seitenwände 28 der Filterelemente 16 zurück. Die
so gefilterte Flüssigkeit
verlässt
die Teilkammer 22 wieder durch die Austrittsöffnung 14.
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Zur
Abreinigung der Seitenwand 28 eines der Filterelemente 16 wird
die mit der Filterelementkammer 36 des Filterelements 16 korrespondierende Spülöffnung 38 geöffnet und
auf einen gegenüber dem
Druck in der Eintrittsöffnung 12 und
der Austrittsöffnung 14 niedrigeren
Druck, beispielsweise auf Umgebungsdruck, gebracht. Die durch die
Eintrittsöffnung 12 einströmende Flüssigkeit
strömt
nun durch das Innere des Filterelements 16 an dessen Seitenwand 28 entlang
und gelangt in die Filterelementkammer 36. Die Filterelementkammer 36 verlässt die
Flüssigkeit
wieder durch die Spülöffnung 38. Beim
Entlangströmen
der Flüssigkeit
an dem Inneren der Seitenwand 28 reißt die Flüssigkeit bei vorherige Filtration
als Filterkuchen abgelagerte Schmutzpartikel und Schwebeteilchen
von der Seitenwand 28 mit und transportiert diese aus der
Spülöffnung 38 heraus.
Sobald das Filterelement 16 ausreichend abgereinigt ist,
wird die Spülöffnung 38 wieder
verschlossen, und die oben beschriebene Filtration findet wieder
statt. Diese Vorgehensweise kann zur Abreinigung jedes der Filterelemente 16 einzeln
oder gleichzeitig durchgeführt
werden.
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Zur
Verbesserung der Abreinigung können zusätzlich die
Spülkörper 54 mit
Hilfe der Betätigungsmittel 56 in
das Innere der Filterelemente 16 eingeführt und hindurchgeschoben werden.
Die Flüssigkeit
strömt
dann unterhalb des Spülkörpers 54 von Seiten
der Eintrittsöffnung 12 einmal
durch die Seitenwand 28 des Filterelements 16 in
die Teilkammer 22. Oberhalb des Spülkörpers 54 strömt die Flüssigkeit
durch die Seitenwand 28 wieder zurück in das Innere des Filterelements 16,
wobei am Inneren der Seitenwand 28 anhaftende Schmutzpartikel
und Schwebeteilchen von der Seitenwand 28 gelöst werden
und durch das Innere des Filterelements 16 und aus der
geöffneten
zugeordneten Spülöffnung 38 hinaustransportiert
werden. Zusätzlich
sorgt der mit dem Inneren der Seitenwand 28 des Filterelements 16 in
Kontakt stehende Spülkörper 54 beim
Hindurchbewegen durch das Filterelement 16 für eine mechanische
Abreinigung der Seitenwand 28, da der Spülkörper 54 an
der Seitenwand 28 anliegt. Bei einer vollständigen Bewegung
des Spülkörpers 54 vom oberen
Endbereich 26 zum unteren Endbereich 24 eines
der Filterelemente 16 wird die gesamte Innenfläche der
Seitenwand 28 abgereinigt. Durch Wiederverschließen der
Spülöffnung 38 und
Herausziehen des Spülkörpers 54 aus
dem Inneren des Filterelements 16 wird der Reinigungsvorgang
beendet.
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Das
Verschieben des Spülkörpers 54 mit
Hilfe des Betätigungsmittels 56 in
das Innere des Filterelements 16 kann manuell oder auch
maschinell erfolgen. Insbesondere eine motorische, wie pneumatische,
hydraulische oder auch elektrische Vorschubseinrichtung kann dazu
verwendet werden.
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Zur
Automatisierung der Abreinigung und des Betriebs der Erfindung wird
eine hier nicht gezeigte Steuerungseinheit verwendet. Die Steuerungseinheit
misst dazu primär
den Druck in der Eintrittsöffnung 12 an
der Druckmessöffnung 62 und
vergleicht diesen mit dem Druck in der Austrittsöffnung 14 durch die
Druckmessöffnung 64.
Zusätzliche Druckmessungen
können
im Bereich der Druckmessöffnungen 68 in
das Innere der Filterkammer 10 vorgenommen werden. Durch
den Vergleich der Druckmessungen in der Eintrittsöffnung 12 mit
dem der Austrittsöffnung 14 kann
festgestellt werden, ob der Druck in der Eintrittsöffnung 12 im
Laufe der Zeit gegenüber
dem Druck der Austrittsöffnung 14 ansteigt. Ein
Anstieg deutet auf eine zunehmende Verschmutzung der Seitenwände 28 der
Filterelemente 16 hin. Die Steuerungseinheit kann dann
eine Abreinigung durch Öffnen
der Spülöffnung 38,
beispielsweise mit Hilfe eines fernbetätigbaren Ventils, einleiten.
Des weiteren können
auch zusätzlich
Spülkörper 54 in
die Filterelemente 16 eingefahren werden. Vorzugsweise
wird die Abreinigung der Filterelemente 16 abwechselnd
nacheinander vorgenommen, um so gleichzeitig den Filterbetrieb in
den anderen Filterelementen 16 weiterführen zu können. Somit ist die Vorrichtung
im Dauerbetrieb einsetzbar, ohne Wartungsintervalle zum Abreinigen
vorsehen zu müssen.
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Um
zu gewährleisten,
dass der Druck in der jeweiligen Spülöffnung 38 geringer
ist als der Druck in der Eintrittsöffnung 12 bzw. der
Austrittsöffnung 14, um
ein Herausströmen
der Flüssigkeit
aus der Spülöffnung 38 zu
gewährleisten,
wird der Druck mit Hilfe der Druckmessöffnungen 66 an den
Spülöffnungen 38 gemessen.
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Die
Druckmessungen an den Druckmessöffnungen 62, 64, 66, 68 können auf übliche Weise
erfolgen. Insbesondere werden Druckmessgeräte eingesetzt, die ein von
der Steuerungseinheit auswertbares elektrisches Signal liefern.
-
Zur
automatisierten Abreinigung werden in der Steuerungseinheit verschiedene
Schwellwerte für
die Druckverhältnisse
zwischen Eintrittsöffnung 12 und
Austrittsöffnung 14 hinterlegt.
Bei Überschreiten
eines ersten Schwellwerts wird beispielsweise die Abreinigung gestartet,
bei Unterschreiten eines zweiten wieder beendet. Des weiteren können verschiedene
Programme für
unterschiedlich schnelle Bewegungen der Spülkörper 54 mit Hilfe
der Betätigungsmittel 56 vorgesehen
werden, ebenso wie die Öffnung
einzelner oder auch mehrerer Spülöffnungen
zur einzelnen oder gleichzeitigen Abreinigung mehrerer Filterelemente
vorgesehen werden können.
Dies kann abhängig
von den Druckverhältnissen
gemacht werden. Insbesondere lassen sich auch weitere Schwellwerte
programmieren, wobei denen abhängig
vom Grad der Verschmutzung unterschiedlich viele Filterelemente 16 gleichzeitig
gereinigt werden.
-
- 10
- Filterkammer
- 12
- Eintrittsöffnung
- 14
- Austrittsöffnung
- 16
- Filterelement
- 18
- Trennwand
- 20
- Teilkammer
- 22
- Teilkammer
- 24
- Endbereich
- 26
- Endbereich
- 28
- Seitenwand
- 29
- Filterwand
- 30
- Trennwand
- 32
- Teilkammer
- 34
- Filterelementtrennwand
- 36
- Filterelementkammer
- 38
- Spülöffnung
- 40
- Rohrabschnitt
- 42
- Rohrabschnitt
- 44
- Rohrabschnitt
- 46
- Flansch
- 48
- Flansch
- 50
- Flansch
- 52
- Flansch
- 54
- Spülkörper
- 56
- Betätigungsmittel
- 58
- Deckel
- 60
- Schacht
- 61
- Durchbruch
- 62
- Druckmessöffnung
- 64
- Druckmessöffnung
- 66
- Druckmessöffnung
- 68
- Druckmessöffnung
- 70
- Rohrabschnitt
- 72
- Rohrabschnitt
- 74
- Rohrabschnitt
- 76
- Rohrabschnitt
- 78
- Venturiblende
- 80
- Endbereich
- 82
- Bodenplatte