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Die Erfindung betrifft einen Wasserfilter nach dem Anspruch 1, eine Drucklufterzeugungsvorrichtung und ein Verfahren zum Betrieb der Drucklufterzeugungsvorrichtung.
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Aus der Druckschrift
WO 2006/073704 A1 ist ein Wasserfilter bekannt. Der Wasserfilter weist ein Gehäuse mit einem Einlass sowie einem Auslass auf. In dem Gehäuse ist ein Filterelement angeordnet. Zu filterndes Wasser kann über den Einlass zu dem Filterelement befördert werden, wo das Wasser gefiltert wird. Nach der Filterung verlässt das Wasser den Wasserfilter durch den Auslass. Ein solcher Wasserfilter wird an den betreffenden Stellen in die Wasserleitungen integriert. Bei mehreren Wasserleitungen ist jeweils ein eigener Wasserfilter notwendig, der mit entsprechendem Aufwand in die Wasserleitungen eingebunden werden muss. Durch die vielen Leitungen und Verbindungsstellen kann es leicht zu einer Leckage und einem damit verbundenen Wasserverlust kommen.
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Des Weiteren ist aus der Druckschrift
DE 38 36 643 A1 eine Drucklufterzeugungsvorrichtung mit einem ölfreien Kompressor bekannt. Zur Schmierung des ölfreien Kompressors ist eine Pumpe vorgesehen, die ein Schmiermittel zu den geschmierten Abschnitten des Kompressors transportiert.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wasserfilter und eine Drucklufterzeugungsvorrichtung zu schaffen, die einen weitgehend leckagefreien Betrieb, eine einfache Montage und einen platzsparenden Aufbau ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch einen Wasserfilter nach dem Anspruch 1 und eine Drucklufterzeugungsvorrichtung nach Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Der erfindungsgemäße Wasserfilter zeichnet sich durch zwei innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses angeordnete Filterelemente aus, wobei das Gehäuse einen dem ersten Filterelement zugeordneten Pumpenanschluss, einen dem zweiten Filterelement zugeordneten Kompressorrücklaufanschluss sowie mindestens einen gemeinsamen Kompressorzulaufanschluss aufweist. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass zu filterndes Wasser unterschiedlichen Ursprungs und unabhängig voneinander zu den Filterelementen geführt und gefiltert werden kann. Hiermit wird die Anzahl der benötigten Leitungen auf ein Minimum reduziert und damit der Montageaufwand gesenkt sowie ein leckagefreier Betrieb ermöglicht.
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Der mindestens ein gemeinsame Kompressorzulaufanschluss kann in einer vorteilhaften Ausführungsform Wasser sowohl von dem ersten Filterelement als auch von dem zweiten Filterelement verbunden sein. Durch den gemeinsamen Kompressorzulaufanschluss kann die Anzahl an Leitungen weiter reduziert werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann innerhalb des Gehäuses ein Rückschlagventil zur Verhinderung eines Durchtritts von Wasser von dem ersten Filterelement zu dem zweiten Filterelement angeordnet sein. Auf diese einfache Weise kann der Durchfluss des Wassers durch den Wasserfilter derart gesteuert werden, dass das gefilterte Wasser von dem ersten Filterelement nicht zu dem zweiten Filterelement gelangen kann.
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Das Rückschlagventil kann koaxial zu einer Auslassöffnung des zweiten Filterelements angeordnet sein. Durch diese geradlinige Anordnung kann der Durchfluss von Wasser besonders reibungs- und damit verlustfrei erfolgen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann ein weiteres Rückschlagventil an dem Gehäuse zur Verhinderung eines Durchtritts von Wasser von dem zweiten Filterelement zu dem ersten Filterelement angeordnet sein. Auf diese einfache Weise kann der Durchfluss des Wassers durch den Wasserfilter derart gesteuert werden, dass das gefilterte Wasser von dem zweiten Filterelement nicht zu dem ersten Filterelement gelangen kann.
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Zweckmäßigerweise kann das weitere Rückschlagventil in einer Startphase des Wasserfilters offen und in einer Betriebsphase des Wasserfilters geschlossen sein. Hierdurch wird auf eine einfache Weise der Durchfluss von Wasser während der Startphase des Wasserfilters gesteuert.
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An dem Gehäuse kann ein Kompressorzulaufanschluss angeordnet sein, aus dem Wasser von dem ersten Filterelement und dem zweiten Filterelement aus dem Gehäuse austreten kann.
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Hierdurch wird die Anzahl an Abflussleitungen verringert, was den Montageaufwand sowie das Risiko einer Leckage reduziert.
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In einer zweckmäßigen Ausführungsform kann an dem Gehäuse eine Ablassöffnung zum Ablass von Wasser aus dem Wasserfilter vorgesehen sein. Dies ermöglicht es, überschüssiges Wasser aus dem Wasserfilter abzulassen.
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Um den Ablass von Wasser aus dem Wasserfilter auf einfache Weise steuern zu können, kann ein elektromagnetisches Ventil vorgesehen sein, mit dem die Ablassöffnung geschlossen werden kann.
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In einer vorteilhaften Ausführung kann das elektromagnetische Ventil in Durchflussrichtung des Wassers durch das Gehäuse nach dem zweiten Filterelement angeordnet sein. Hierdurch befindet sich das elektromagnetische Ventil in gereinigtem Wasser und wird somit zuverlässig vor Verschmutzung geschützt.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Drucklufterzeugungsvorrichtung mit einem ölfreien Kompressor, einer Pumpe und mit dem beschriebenen Wasserfilter. Zur Kühlung, Schmierung und Abdichtung des Kompressors kann Wasser verwendet werden, welches durch die Pumpe angetrieben und mittels des Wasserfilters gefiltert wird. Eine solche Drucklufterzeugungsvorrichtung ist besonders verschleiß- und wartungsarm und liefert Druckluft von besonders hoher Reinheit.
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Des Weiteren wird ein Verfahren zum Betrieb der erfindungsgemäßen Drucklufterzeugungsvorrichtung beansprucht. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Startphase der Drucklufterzeugungsvorrichtung zunächst Wasser mit Hilfe der Pumpe durch das erste Filterelement des Wasserfilters zu dem Kompressor gefördert wird. Anschließend wird Wasser durch einen sich aufbauenden Druck innerhalb des Kompressors durch das zweite Filterelement in einem Kreislauf wieder zum Kompressor gefördert, wobei bei Erreichen eines ausreichenden Drucks in dem Kompressor die Pumpe abgeschaltet und damit die Förderung von Wasser mittels der Pumpe durch das erste Filterelement gestoppt wird. Im anschließenden Dauerbetrieb des Kompressors wird das Wasser durch den Druck innerhalb des Kompressors durch das zweite Filterelement des Wasserfilters zu dem Kompressor in einem Kreislauf gefördert. Hierdurch ergeben sich eine besonders effiziente Filterung des Wassers und eine schonende Startphase für die Drucklufterzeugungsvorrichtung.
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Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen. Es zeigt:
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1 eine Schnittansicht durch einen erfindungsgemäßen Wasserfilter und
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2 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Drucklufterzeugungsvorrichtung.
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In 1 ist eine Schnittansicht in Längsrichtung durch den erfindungsgemäßen Wasserfilter 1 gezeigt. Der Wasserfilter 1 weist ein längliches, zylinderförmiges Gehäuse 2 auf, das aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt ist. An der Vorderseite des Gehäuses 2 ist ein Vorderteil 3 mit einem ersten Filterelement 4 angeordnet. An das Vorderteil 3 schließt sich ein Mittelteil 5 an, wobei Vorderteil 3 und Mittelteil 5 über Schrauben oder andere Befestigungsmittel fest miteinander verbunden sind. In dem Mittelteil 5 ist das zweite Filterelement 6 angeordnet. An den Mittelteil 5 schließt sich ein Verteilerkopf 7 an, wobei Mittelteil 5 und Verteilerkopf 7 ebenfalls über Befestigungsmittel fest verbunden sind.
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Das erste Filterelement 4 und das zweite Filterelement 6 sind hohlzylindrisch ausgebildet, wobei ein zu filternde Wasser von außen auf die hohlzylindrischen Filterelemente 4 und 6 geführt wird und beim Durchtritt durch die rohrförmige Wandung nach innen gefiltert wird. Ein Durchtritt des Wassers von außen nach innen ist bei dem hohlzylindrischen Filterelement günstiger, da die Filterfläche am Außenmantel größer ist.
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An dem Vorderteil 3 des Gehäuses 2 sind zwei Öffnungen angeordnet. Eine erste Öffnung bildet einen Pumpenanschluss 8, der seitlich an dem zylindrischen Vorderteil 3 angeordnet ist. Mittig an der Stirnseite des Vorderteils 3 ist zudem eine Abflussöffnung 9 angeordnet. Über den Pumpenanschluss 8 kann zu filterndes Wasser, gefördert von einer Pumpe oder dergleichen, in einen ersten Ringraum 10 strömen. Der Ringraum 10 wird innen durch das erste Filterelement 4 begrenzt. Innerhalb des ersten Filterelements 4 ist ein erster zylindrischer Hohlraum 11 angeordnet, in den das gefilterte Wasser nach dem Durchtritt durch das erste Filterelement 4 strömt. Durch die Abflussöffnung 9 kann das Wasser anschließend aus dem Gehäuse austreten.
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Der Mittelteil 5 des Gehäuses 2 weist einen Kompressorrücklaufanschluss 12 auf, durch den zu filterndes Wasser aus einem Kompressor oder dergleichen in den zweiten Ringraum 13 strömen kann. Der zweite Ringraum 13 wird innen durch das zweite Filterelement 6 begrenzt, so dass das Wasser durch das Filterelement 6 strömt und in einem innerhalb des zweiten Filterelements 6 angeordneten zweiten zylindrischen Hohlraum 14 gesammelt wird.
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Zwischen dem Mittelteil 5 und dem Verteilerkopf 7 ist eine erste Zwischenscheibe 15 angeordnet. Die erste Zwischenscheibe 15 weist mittig eine Auslassöffnung 16 auf, durch die das von dem zweiten Filterelement 6 gefilterte Wasser in eine Vorkammer 17 innerhalb des Verteilerkopfs 7 strömen kann.
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Zwischen dem Vorderteil 3 und dem Mittelteil 5 ist eine zweite Zwischenscheibe 18 angeordnet. Die Zwischenscheiben 15 und 18 weisen ringförmige Nuten auf, in die die Filterelemente 4 und 6 eingesetzt werden. Durch diese Nuten werden die Filterelemente 4 und 6 innerhalb dem Gehäuse 2 gehalten und zentriert. In dem Vorderteil 3 des Gehäuses 2 ist zudem eine weitere ringförmige Nut angeordnet, in die das erste Filterelement 4 eingesetzt ist. Durch die Zwischenscheiben 15 und 18 wird eine einfache Montage der Filterelemente 4 und 6 in das Vorderteil 3 bzw. das Mittelteil 5 ermöglicht. Gegenüber dem Gehäuse 2 sind die Zwischenscheiben 15 und 18 mittels mehrerer Dichtringe 19a bis 19d abgedichtet, so dass kein Wasser ungewollt aus dem Gehäuse 2 austreten kann.
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An dem Verteilerkopf 7 ist eine seitliche Ablassöffnung 20 angeordnet, durch die Wasser aus der Vorkammer 17 abgelassen werden kann. Die Ablassöffnung 20 ist durch ein nicht dargestelltes elektromagnetisches Ventil verschlossen und kann bei Bedarf geöffnet werden. Das elektromagnetische Ventil ist dabei in vorteilhafter Weise in der Vorkammer 17 angeordnet, durch welche Wasser nach der Filterung durch das zweite Filterelement 6 strömt. Damit ist gewährleistet, dass keine Schmutzpartikel an das elektromagnetische Ventil gelangen und dieses somit eine lange Lebensdauer aufweist.
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An die Vorkammer 17 schließt sich in dem Verteilerkopf 7 eine Verteilerkammer 21 an. Die Vorkammer 17 und die Verteilerkammer 21 sind durch ein Rückschlagventil 22 getrennt, wobei das Rückschlagventil 22 so ausgerichtet ist, dass es den Durchgang von gefiltertem Wasser von dem zweiten Filterelement 6 aus der Vorkammer 17 in die Verteilerkammer 21 ermöglicht, einen Durchtritt von Wasser von der Verteilerkammer 21 in die Vorkammer 17 aber verhindert.
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In der Verteilerkammer 21 ist ein weiteres Rückschlagventil 23 angeordnet, wobei durch das Rückschlagventil 23 Wasser von außerhalb des Gehäuses 2 in die Verteilerkammer 21 fließen kann, aber ein Durchfluss aus der Verteilerkammer 21 durch das Rückschlagventil 23 nach außen verhindert wird. Das Rückschlagventil 23 ist über eine nicht dargestellte Leitung mit der Abflussöffnung 9 verbunden, so dass gefiltertes Wasser von dem ersten Filterelement 4 über das Rückschlagventil 23 in die Verteilerkammer 21 strömen kann. Diese Leitung kann als getrennte Wasserleitung, aber auch als eine in das Gehäuse 2 des Wasserfilters 1 integrierte Leitung ausgeführt sein.
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Auf dem Umfang des Verteilerkopfs 7 sind zudem mehrere Kompressorzulaufanschlüsse 24 angeordnet, durch die das gefilterte Wasser des ersten Filterelements 4 und des zweiten Filterelements 6 von der Verteilerkammer 21 nach außen fließen kann. An diesen Kompressorzulaufanschlüssen 24 kann eine Leitung zu den Lagerstellen eines Kompressors angeschlossen werden.
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In 2 ist eine Drucklufterzeugungsvorrichtung 25 in einer seitlichen Ansicht gezeigt. Die Drucklufterzeugungsvorrichtung 25 besteht aus einem Traggestell 26 in dem ein ölfreier Kompressor 27, eine Pumpe 28 und der oben beschriebene Wasserfilter 1 angeordnet sind. Der Kompressor 27 wird von einem Elektromotor 29 angetrieben und ist als Rotationsverdichter mit mehreren schraubenförmigen Verdichtern ausgebildet.
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Der Kompressor 27 weist Lagerstellen sowie Verdichter auf, die mittels Wasser geschmiert, gekühlt und abgedichtet werden. Dieses Wasser befindet sich im Betrieb in einem geschlossen Wasserkreislauf, wobei der Wasserkreislauf durch Drücke innerhalb des Kompressors 27 angetrieben wird. Um einen Verschleiß an den Lagerstellung und den Verdichtern so gering wie möglich zu halten und einen reibungsfreien Lauf des Kompressors 27 zu gewährleisten, wird der Wasserfilter 1 zum Filtern des Wassers verwendet, so dass nur gefiltertes Wasser zu dem Kompressor 27 gelangt. Dies erhöht nicht nur die Lebensdauer des Kompressors 27, sondern ermöglicht auch die Erzeugung besonders reiner Druckluft, da auch durch das Wasser keine Verunreinigungen in die Druckluft gelangen können.
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Während der Startphase des Kompressors 27 sind die Drücke in dem Kompressor 27 zum Betrieb des Wasserkreislaufs noch zu klein, so dass die Lagerstellen und die Verdichter nicht ausreichend mit Wasser versorgt würden. Aus diesem Grund wird in einer Startphase des Kompressors 27 die Pumpe 28 verwendet, die Wasser zu dem Kompressor 27 pumpt. Zur Filterung dieses Wassers während der Startphase des Kompressors 27 ist das erste Filterelement 4 des Wasserfilters 29 vorgesehen. Dazu ist eine Wasserleitung von der Pumpe 28 an den Pumpenanschluss 8 des Wasserfilters 1 angeschlossen und der Kompressorzulaufanschluss 24 ist über Leitungen mit dem Kompressor 27 verbunden.
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In der Startphase des Kompressors 27 pumpt die Pumpe 28 Wasser aus einem Vorratsbehälter, beispielsweise einem Wasserabscheider 30, zu dem Wasserfilter 1 und dort durch das erste Filterelement 4. Anschließend fließt das Wasser von der Abflussöffnung 9 über die Verbindung mit dem weiteren Rückschlagventil 23 in die Verteilerkammer 21 des Verteilerkopfs 7. Durch die Sperrwirkung des Rückschlagventils 22 kann das Wasser nicht in die Vorkammer 17 fließen, sondern muss über den Kompressorzulaufanschluss 24 abfließen. An diesen Kompressorzulaufanschluss 24 sind Leitungen zu den Lagerstellen und den Verdichtern des Kompressors 27 angeschlossen, so dass das Wasser dorthin geleitet wird.
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Während der Startphase des Kompressors 27 steigt der Druck in dem Kompressor 27, so dass zunehmend auch Wasser aufgrund dieses Drucks von dem Kompressor 27 zu dem Wasserfilter 1 gefördert wird. Dabei vermischen sich das Wasser von dem ersten Filterelement 4 und das Wasser aus dem Kreislauf von dem zweiten Filterelement 6 in der Verteilerkammer 21. Sobald der Druck in dem Kompressor 27 zum Antrieb des Wasserkreislaufs ausreicht und die Startphase abgeschlossen ist, wird die Pumpe abgestellt und damit der Durchfluss von Wasser durch das erste Filterelement 4 gestoppt. Die Filterung des Wassers für die Lagerstellen und die Verdichter des Kompressors 27 erfolgt in der anschließenden Betriebsphase des der Drucklufterzeugungsvorrichtung 25 ausschließlich durch das zweite Filterelement 6. Das Wasser aus dem Kompressor 27 wird dabei durch den Druck in dem Kompressor 27 in dem Kreislauf zu dem Kompressorrücklaufanschluss 12 und damit zu dem Mittelteil 5 des Gehäuses 2 und anschließend durch das zweite Filterelement 6 gefördert. Anschließend fließt das Wasser durch die Vorkammer 17 und das Rückschlagventil 22 in die Verteilerkammer 21 und von dort über den Kompressorzulaufanschluss 24 zu dem Kompressor 27. Aufgrund der koaxialen Anordnung des Rückschlagventils 22 zu der Auslassöffnung 16 des zweiten Filterelements 6 folgt ein geradliniger und damit besonders verlustarmer Durchfluss des Wassers von dem zweiten Filterelement 6 durch die Auslassöffnung 16 in die Vorkammer 17 und anschließend durch das Rückschlagventil 22 in die Verteilerkammer 21. Ein Ablauf dieses Wassers aus dem Kreislauf durch das weitere Rückschlagventil 23 wird durch dessen Sperrwirkung verhindert.
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Das Wasser, welches während der Startphase über die Pumpe 28 durch das erste Filterelement 4 zu dem Kompressors 27 gepumpt wurde, hat den Füllstand des Wasserkreislaufs erhöht. Wenn es erforderlich ist, kann über das elektromagnetische Ventil in der Vorkammer 17 des Wasserfilters 1 die seitliche Ablassöffnung 20 geöffnet werden, so dass Wasser aus dem Wasserkreislauf entweichen kann und der Füllstand abgesenkt wird.
