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Die Erfindung betrifft eine Filterkerze
für Rückspülfilter
zum Filtern eines Fluids, mit einem langgestreckten Stützkörper und
einem mit dem Stützkörper abgestützten, einen
Filterelementinnenraum umgebenden und im Filtrierbetrieb die durchströmte Filterwand
bildenden Filtermittel, wobei die Filterkerze an beiden Enden offen
ist und von beiden Enden her im Rückspülbetrieb mit einem zu- oder
abströmenden
Fluidstrom als Reinigungsimpuls beaufschlagbar ist.
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Das beidseitige, gegensinnige Rückspülen von
Filterkerzen in Rückspülfiltern
ist beispielsweise aus der
DE
100 24 401 A2 oder der
DE 100 24 402 C2 bekannt. Bei beiden bekannten
Rückspülfiltern wird
wechselweise an den an beiden Enden offenen Filterkerzen ein rotierbares
Spülglied
angeschlossen, über
das der Filterelementinnenraum kurzfristig via Schmutzabzugsleitung
und mittels eines schaltbaren Schlammablaßventils mit Umgebungsdruck
beaufschlagt wird, um eine Rückspülung der
Filterwand entgegengesetzt zur Filtrierrichtung zu bewirken. Das
dem eine Ende der Filterkerze zugeordnete Spülglied ist umfangsversetzt
zu dem Spülglied
am anderen Filterkerzenende angeordnet, um die Filterwand bzw. Filteroberfläche der
Filterkerze wechselweise und gegensinnig zu reinigen und hierbei
den Reinigungsimpuls im wesentlichen auf die halbe Filterkerzenlänge zu konzentrieren.
Bei den Rückspülfiltern
der beiden vorgenannten Patentanmeldungen kommen bisher Filterkerzen
zum Einsatz, deren Stützkörper aus
zueinander parallelen Stützkanten besteht
oder deren Stützkörper einen
Aufbau hat, wie er in der
DE
43 45 412 C2 beschrieben ist. Auf den Inhalt dieser Druckschriften
wird Bezug genommen.
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Durch das zeitversetzte, gegensinnige
Rückspülen der
Filterkerzen kann gegenüber
nur einseitig rückgespülten Filterkerzen
eine deutliche Verbesserung der Reinigungswirkung der Filteroberfläche und damit
eine erheblich längere,
wartungsfreie Lebensdauer der Filterkerzen und der Rückspülfilter
erzielt werden. Da entsprechende Rückspülfilter insbesondere in der
Wasserfilterung oder der Schmierölfilterung
von beispielsweise Schiffsmotoren eingesetzt werden und permanent
in Betrieb sind, besteht im Markt grundsätzlich ein Bedarf an einer
verbesserten Reinigungswirkung und -leistung der Filterwand der Filterkerzen
im Rückspülbetrieb.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Filterkerze zu schaffen,
bei der die Reinigungswirkung im Rückspülbetrieb weiter verbessert
ist und deren wartungsfreie Lebensdauer damit verlängert werden
kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß im
Filterelementinnenraum ein zwischen beiden Enden durch den Reinigungsimpulsfluidstrom
hin- und herbewegbarer Reinigungskörper angeordnet ist. Mit dem
Reinigungskörper
wird, zusätzlich
zu der fluidischen Rückspülung, eine
mechanische Reinigung der Filterwand der Filterkerze bewirkt, wodurch
an der Filterwand anhaftende Schmutzpartikel auch mechanisch an-
oder abgelöst werden
und dann fluidisch abtransportiert werden. Aufgrund der ohnehin
zeitversetzten, gegensinnigen Rückspülung wird
dabei der Reinigungskörper
bei jedem Rückspülvorgang
vom einen Filterkerzenende zum anderen Filterkerzenende bewegt und
reinigt hierbei die Filteroberfläche
entlang der Länge
der Filterwand.
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Für
die Ausgestaltung des Reinigungskörpers bieten sich unterschiedliche
Ausführungsformen an.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Reinigungskörper
kugelförmig
oder als Kugel ausgebildet. Bei einer alternativen Ausführungsform
ist der Reinigungskörper
zylinderförmig
oder als Rotationsellipsoid ausgebildet. Hierbei kann der Reinigungskörper insbesondere
einen zylindrischen Mittelteil aufweisen und die den Enden zugewandten
Stirnseiten sind nach außen
gewölbt
oder vorzugsweise nach innen gemuldet ausgebildet, um mit dem zylindrischen
Teil die gesamte Filteroberfläche
erreichen zu können.
Der Reinigungskörper
kann aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Grundsätzlich ist es
möglich,
den Reinigungskörper
aus einem vergleichsweise harten und/oder inkompressiblen Medium
zu bilden, wobei der maximale Außendurchmesser des Reinigungskörpers geringfügig kleiner
ausfällt
als der freie Innendurchmesser bzw. freie Querschnitt im Filterelementinnenraum.
Alternativ kann der Reinigungskörper
aus einem elastischen und/oder kompressiblen Material bestehen,
so daß er
mit geringer Vorspannung im Filterelementinnenraum angeordnet ist
und wenigstens auf einer konzentrischen Ringfläche mit Spannung auf die Filterwand
einwirkt, um die An- oder Ablösung
der Schmutzpartikel zu bewirken. Die Elastizität bzw. Kompressibilität des Reinigungskörpers kann
hierbei vorteilhafterweise eventuell auftretenden Verschleiß an der
Oberfläche
des Reinigungskörpers
ausgleichen.
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Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform
weist der Reinigungskörper
einen hohlzylindrischen Hülsenteil
auf, der insbesondere aus vergleichsweise hartem und unelastischem
Material bestehen kann. Bei sämtlichen
Ausgestaltungen des Reinigungskörpers
ist besonders zweckmäßig, wenn die
Kugeloberfläche
oder die der Filterwand zugewandte zylindrische oder elliptische
Oberfläche
des Reinigungskörpers
mit vorzugsweise weichen Reinigungsmitteln wie Borsten, Bürsten, Streifen,
Ab streifern, Lippen, Kanten, Kratzern od.dgl. versehen ist. Die
Reinigungsmittel sorgen dann für
das notwendige Übermaß des Reinigungskörpers zum
Filterkerzeninnendurchmesser und sie bewirken die mechanische Reinigung
der Filterwand. Da bei dieser Ausgestaltung im wesentlichen keine
Reibung zwischen dem Reinigungsgrundkörper und der Filterwand auftritt,
kann der Reinigungskörper
bereits bei geringen Druckunterschieden zwischen den Filterenden
hin- und herbewegt werden. Dies hat u.a. auch den Vorteil, daß sich der
Reinigungskörper
bereits im Filtrierbetrieb zur Mitte der Filterkerze bewegen kann,
so daß zu
Beginn des Rückspülprozesses
die strömungsbedingte
Reinigungswirkung der fluidischen Rückspülung im wesentlichen auf die
halbe Kerzenlänge
begrenzt und konzentriert ist.
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Um die Reinigungswirkung des Reinigungskörpers weiter
zu erhöhen,
kann der Reinigungskörper
mit drallerzeugenden Mitteln versehen sein, die den Reinigungskörper bei
der Axialbewegung durch den Reinigungsimpulsstrom zusätzlich in
Rotation um seinen Mittelpunkt oder seine Längsachse versetzen. Die drallerzeugenden
Mittel können
insbesondere aus spiralförmigen
Nuten in der Oberfläche, aus
einer unsymmetrischen, insbesondere spiralförmigen Anordnung der Reinigungsmittel
an der Oberfläche
des Reinigungskörpers,
einer wendel- oder spiralförmigen
Drosselbohrung und/oder aus turbinenartigen Leitschaufeln oder Leitflächen an
den Stirnseiten des Reinigungskörpers
bestehen. Die Ausgestaltung des Reinigungskörpers als hohlzylindrische
Hülse bietet
hier den besonderen Vorteil, daß im
Innenraum der Hülse
eine Turbine oder Leitschaufel od.dgl. ausgebildet sein kann, welche
den Reinigungsimpulsstrom sowohl in eine Axialbewegung des Reinigungskörpers als
auch in eine Rotation des Reinigungskörpers umsetzt. Durch den Drall
bzw. die Rotation des Reinigungskörpers kann auch gewährleistet
werden, daß sich
an der Oberfläche
des Reinigungskörpers
eine im wesentlichen gleichmäßige Abnutzung
der Reinigungsmittel einstellt bzw. daß selbst bei ungleichmäßigem Verschleiß der Reinigungsmittel
gleichwohl eine gleichmäßige mechanische
Abreinigung der Filterfläche
im Dauerbetrieb gewährleistet
ist.
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Der Reinigungskörper hat eine besonders intensive
Reinigungswirkung, wenn das Filtermittel innen an dem Stützkörper anliegt.
Bei einem außen
am Stützkörper anliegenden
oder bei einem an dem Filtermittel angespritzten Stützkörper sollte
dieser ausschließlich
aus Stützkanten
oder -streben bestehen, die vorzugsweise spiralförmig zwischen beiden Enden
verlaufen, um bei dieser Ausgestaltung dann den Reinigungskörper auch über die
Stützkanten
in Rotation zu versetzen. Schließlich ist insbesondere bei Filterkerzen
mit den kugelförmigen
und zylindrischen Reinigungskörpern
von Vorteil, wenn an beiden Enden der Filterkerze ein Hinderungsmittel,
vorzugsweise ein Quersteg oder Querriegel oder ein Kreuz od.dgl.
ausgebildet ist, welches die Axialbewegung des Reinigungskörpers begrenzt.
Das Hinderungsmittel kann, insbesondere bei einem hülsenförmigen Reinigungskörper, auch
von den an den Stirnenden ausgebildeten Kopfringen oder Anschlußmuffen
gebildet werden.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen
der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von
in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung
zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
durch eine Filterkerze mit einem Reinigungskörper gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
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2 einen
Längsschnitt
durch eine Filterkerze mit einem Reinigungskörper gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
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3 in
Draufsicht die Filterkerze aus 2; und
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4 eine
Detailansicht der im Reinigungskörper
nach
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2 integrierten
Turbine.
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1 zeigt
eine insgesamt mit 10 bezeichnete Filterkerze mit einem Stützkörper 1,
an dessen Innenseite sich ein beispielsweise von einem Gewebeschlauch
oder einem zylindrisch gewalzten Filterblech gebildetes, geeignetes,
feinmaschiges Filtermittel 2 abstützt. An beiden Enden des Stützkörpers 1 sind
Kopfringe 3, 4 ausgebildet, welche als zentrale,
kreisrunde Durchbrüche
oder Bohrungen die Filterelementöffnungen 5 bzw. 6 aufweisen, über welche
ein mit der Filterkerze 10 zu reinigendes Fluid in den
Filterkerzeninnenraum 7 einströmen kann. Im Filtrierbetrieb
strömt
das Schmutzfluid, beispielsweise ein Öl, ein Treibstoff oder Wasser,
durch beide Filterelementöffnungen 5, 6 in
den Filterelementinnenraum 7 ein und tritt, unter Ablagerung
der Verunreinigungen an der Innenseite 8 des Filtermittels 2 durch dieses
hindurch, wie mit den Pfeilen in 1 angedeutet.
Das durch die Filterwand im Filtrierbetrieb hindurchgetretene Fluid
kann dann als Filtrat z.B. einem Schiffsmotor od.dgl. zugeführt werden.
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Die in
1 gezeigte
Filterkerze
10 ist für
die Verwendung mit Rückspülfiltern
bestimmt, wie sie beispielsweise in der
DE 100 24 401 A1 oder der
DE 100 24 402 C2 der
Anmelderin beschrieben sind, auf die hierzu ausdrücklich Bezug
genommen wird. Die entsprechenden Rückspülfilter sind mit einem Rückspülmechanismus
mit rotierenden Rückspülgliedern versehen,
der bei einem gewissen Grad von Verschmutzung der Innenseite
8 des
Filtermittels
2, oder in regelmäßigen Intervallen, die Filterkerze
10 rückspült, indem
die Filterelementöffnung
5 oder
6 mittels der
Rückspülglieder,
einer Schlammabzugsleitung und einem schaltbaren Schlammablaßventil
mit Umgebungsdruck beauf schlagt werden. Hierdurch entsteht kurzfristig
ein Druckgefälle
im Filterelementinnenraum
7 zu der momentan mit dem Rückspülglied verbundenen
Filterelementöffnung
5 oder
6 hin, durch
welchen zugleich Filtrat in entgegengesetzter Richtung zu den dargestellten
Pfeilen durch das Filtermittel
2 hindurchtritt und so Verunreinigungen
an der Innenseite
8 des Filtermittels
2 an bzw.
ablöst (fluidische
Rückspülung).
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Zusätzlich zu dieser fluidischen
Rückspülung der
Innenseite 8 des Filtermittels 2 ist bei der Filterkerze 10 erfindungsgemäß im Filterelementinnenraum 7 ein
im ersten Ausführungsbeispiel
kugelförmiger
Reinigungskörper 20 angeordnet,
dessen Kugeldurchmesser K hier geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser
D des zylindrisch angeordneten und den Filterelementinnenraum 7 umschließemdnen
Filtermittels 2. Der kugelförmige Reinigungskörper 20 ist
an seiner Oberfläche 21 mit
nicht dargestellten, geeigneten Reinigungsmitteln wie beispielsweise
feinen Borsten, Bürsten,
flexiblen Lippen oder flexiblen Kratzern versehen, deren Länge derart
gewählt
ist, daß der
Gesamtdurchmesser des Reinigungskörpers 20 breiter ausfällt als
der vom Filtermittel 2 aufgespannt, innere Filtermitteldurchmesser
D. Die an der Oberfläche 21 des
Reinigungskörpers 20 ausgebildeten
Borsten liegen mit geringer Vorspannung an der Innenseite 8 des
Filtermittels 2 an, so daß der Reinigungskörper 20 mit
geringem Kraftaufwand zwischen der einen Filterelementöffnung 5 und der
anderen Filterelementöffnung 6 hin-
und herbewegbar ist. Das Gewicht des Reinigungskörpers 20 und die Vorspannung,
mit welcher die z.B. Borsten an der Innenseite 8 des Filtermittels 2 anliegen,
sind derart gewählt,
daß der
Reinigungskörper 20 im
Rückspülbetrieb,
bei welchem z.B. an der unteren Filterelementöffnung 5 Umgebungsdruck
anliegt und ein Rückspülstrom zu
dieser Filterelementöffnung 5 im Filterelementinnenraum 7 hinfließt, durch
das entstehende Druckgefälle
zu der entsprechenden Filterelementöffnung 5 hinbewegt
bzw.
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hingezogen wird. Bei der Bewegung
des Reinigungskörpers 20 zwischen
den Filterelementöffnungen 5, 6 reinigen
die über
die Oberfläche 21 hinausragenden
Borsten die Innenseite 8 des Filtermittels 2 mechanisch
ab, so daß die
rein fluidische Reinigung entgegengesetzt zur Filtrierrichtung durch
die mechanische Abreinigung der Innenwand 8 des Filtermittels 2 unterstützt wird.
Da wechselseitig und zeitversetzt über die entgegengesetzten Filterelementöffnungen 5, 6 rückgespült wird,
bewegt sich der Reinigungskörper 20 von
der einen Filterelementöffnung 5 zur
anderen Filterelementöffnung 6 und
wieder zurück.
Im Filtrierbetrieb, in welchem beide Filterelementöffnungen 5, 6 mit
dem Fluidstrom des zu reinigenden Fluids beaufschlagt sind und ein
geringes Druckgefälle
vom Filterelementinnenraum 7 zur Filtratseite besteht,
findet vorteilhafterweise bereits eine Wanderung des Reinigungskörpers 20 zur
Filterelementmitte hin statt. Dies hat den weiteren zusätzlichen
Vorteil, daß die
Reinigungswirkung des fluidischen Rückspülstromes aufgrund des einen
bewegbaren Sperrkörper
im Filterelementinnenraum 7 bildenden Reinigungskörpers 20 wesentlich
auf die eine, momentan rückgespülte Filterelementhälfte konzentriert
ist und dadurch auch die Intensität der fluidischen Reinigung
erhöht
wird.
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Um zu verhindern, daß der Reinigungskörper 20 die
Filterelementöffnungen 5, 6 verschließt, in diesen
eingeklemmt wird oder aus dem Filterelementinnenraum 7 austritt,
kann in den Kopfringen 3, 4 jeweils ein demontierbarer,
beispielsweise von einem Stift gebildeter Querriegel 11, 12 montiert
sein.
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2 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel eines
Filterelementes 110, dessen Aufbau mit Stützkörper 101,
Filtermittel 102, Filterelementöffnungen 105, 106 und
Filterelementinnenraum 107 im wesentlichen dem Aufbau des
Filterelementes nach 1 entspricht.
Das Filtermittel 102 stützt
sich hier außen am
Stützkörper 101 mit
einem konzentrischen Innendurchmesser F ab. Der Stützkörper 101 besteht aus
Stützlängsstreben,
die sich ohne Querstege oder Querversteifungen parallel zur Längsachse
L der Filterkerze erstrecken. Die Filterkerze 110 weist
im Filterelementinnenraum 107 einen insgesamt mit 120 bezeichneten
Reinigungskörper
auf, der einen Hülsenteil 122 umfaßt, dessen
Außendurchmesser
A geringfügig
kleiner ist als der freie Innendurchmesser D zwischen den Stützstreben
des Stützkörpers 101, so
daß sich
der Hülsenteil 122 selbst
ungehindert zwischen den Filterelementöffnungen 105, 106 hin- und
herbewegen könnte.
An der Außenwand 121 des Hülsenteils 122 sind
wiederum Borsten, Bürstenelemente
oder Abstreifer od.dgl, befestigt, die mit ausreichender Länge über die
Außenwand 121 des
Hülsenteils
und den Stützkörper 101 hinausragen
und mit denen die Innenseite 108 des Filtermittels 102 mechanisch
abreinigbar ist. Der Hülsenteil 122 weist eine
zentrale Innenbohrung 123 auf, in welcher eine mehrere
Leitschaufeln 124 aufweisende Turbine 125 angeordnet
und starr mit dem Hülsenteil 122 befestigt
ist. Im Rückspülbetrieb
bewirkt die im Hülsenteil 122 stationär angeordnete
Turbine 125 aufgrund des dem Reinigungsimpulsstrom entgegegenwirkenden Widerstandes
nicht nur eine Axialbewegung des Reinigungskörpers, sondern sie bewirkt
auch, daß sich der
hülsenförmige Reinigungskörper 120 in
Rotation um seine Längsachse
L versetzt. Die Reinigungsborsten (nicht gezeigt) an der Außenwand
werden im Dauerbetrieb der Filterkerzen in unterschiedlichen Bewegungszyklen
zwischen den Filterelementöffnungen 105, 106 hin-
und herbewegt, so daß die
gesamte Innenseite 108 der Filterwand gleichmäßig mechanisch
gereinigt wird.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel hat die Turbine 125,
wie die 3 und 4 zeigen, insgesamt acht
Leitschaufeln 124, die zwischen den unteren Enden 126 und
den oberen Enden 127 mit vergleichsweise hoher Steigung
verlaufen, wobei die Anzahl der Leitschaufeln und deren Steigung
variieren kann. Der Hülsenteil 122 und
die Turbine 125 bestehen vorzugsweise aus einem leichtgewichtigen
Material wie insbesondere einem Kunststoffmaterial, um den hülsenförmigen Reinigungskörper 120 mit
geringem Druckunterschied zwischen den Filterelementöffnungen 105, 106 hin-
und herbewegen zu können.
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Für
den Fachmann ist aus der vorhergehenden Beschreibung ersichtlich,
daß die
Figuren nur zwei geeignete Ausführungsvarianten
für Reinigungskörper zeigen.
Der Reinigungskörper
könnte auch
aus einem länglichen
Vollkörper
bestehen, der sich nur parallel zur Längsachse der Filterkerze bewegen
und/oder um seine Längsachse
rotieren kann, und nicht, wie eine Kugel, um seinen Mittelpunkt
rotieren kann. Die Kugel könnte
mit einer geeigneten, drallerzeugenden Oberfläche, beispielsweise mit spiralförmigen Nuten
oder mit spiralförmig
angeordneten Reinigungsborsten versehen sein. Bei zylindrischen
Reinigungskörpern
könnten
die Reinigungsmittel dessen Stirnseiten zugeordnet sein und aus Lippen
oder Kratzern bestehen. Für
die Drall- oder Rotationserzeugung
des Reinigungskörpers
sind auch andere Oberflächengestaltungen
als z.B. mit Nuten möglich.
Die Filterkerzen und der Reinigungskörper könnten jeweils auch aufeinander
abgestimmt einen polygonen Querschnitt aufweisen. Der Reinigungsimpuls
könnte
auch mit einem dem Filterelementinnenraum zugeführten Fluid- oder Druckgasstrom
aufgebracht werden. Mit dem Reinigungskörper könnte bei einer im Filtrierbetrieb
von außen
nach innen durchströmten
Filterkerze auch die Sauberseite des Filters abgereinigt werden,
falls z.B. das Fluid bzw. die Schmutzablagerungen Tendenzen zur
Kulturenbildung haben. Ferner könnte
der Reinigungskörper
auch aus einem elastischen, kompressiblen Material bestehen und
mit Übermaß zum Innendurchmesser
im Filterelementinnraum angeordnet sein. Solche und andere Modifikationen
sollen in den Schutzbereich der anhängenden Ansprüche fallen.