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Vorrichtung zur Sättigungsanzeige von Druchlauffiltern.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Sättigungsanzeige von
Durchlauffiltern, insbesondere mochanischmagnetischen Filtern, die aus einem von
der su filternden Flüssigkeit beaufschlagten Stellkolben besteht, dessen druckabhängige
Hubbewegung bei Sättigung des Filters eine optische und/oder akustische Anzeige
bewirkt.
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Der Sättigungsgrad von Durchlauffiltern, wie sie z. B. zur Filterung
von 01 oder Kühlflüssigkeit verwendet werden, kann in verhältnismäBig einfacher
Weise dadurch bestimmt werden, daß vor und hinter dem Filter jeweils ein Zeigermanometer
an die Rohrleitung angeschlossen wird. Da aber jedem Manometer ein Anzeigefehler
anhaftet und zudem bei der Bestimmung des Filter-S§ttigungagrades relativ geringe
Differenzdrücke in Vergleich zu setzen sind, ist die Feststellung der Filtersättigung
mit diesen Meßgeräten sehr ungenau und unzuverlässig.
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Eine exakte Differenzdruckmessung läßt sich zwar mit Hilfe der sogenannten
Differentialmanometer durchfUhren ; diese Geräte sind aber so kostenaufwendig, daB
sie für die Sättigungsanzeige bei Durchlauffiltern nicht in Betracht kommen. Es
werden daher für diese Zwecke in der Praxis überwiegend sogenannte Differenzdruckmelder
verwendet, die im wesentlichen aus einem Druckzylinder mit einem darin beweglichen
Kolben bestehen, der von dem Druck der zu filternden Plüssigkeit beaufachlagt wird
und dessen Ansprechgrenze von einer Gegendruckfeder bestimmt wird. Die Kolbenbewegung
wird hierbei mittels mechanischer Ubertragungsglieder in eine optische Anzeige oder
in ein akustisches Signal umgeformt.
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Allen Anseigevorrichtungen, die nach dem Differenzdruckprinzip arbeiten,
haften jedoch schwerwiegende Mängel an.
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Vor allemwirkt sich nachteilig aus, daB der Differenzdruck eines Filtersysteme
bei einem bestimmten gleichblei-sbenden Sättigungagrad desselben mit zunehmendem
Durchfluß quadratisch anwächst. Wenn also beispielsweise ein Filter bei einer 50
% igen Dauerbelastung zum Einsatz kommt, wobei die Skttigung bei 5ooo mm WS angezeigt
werden soll, so muS der Differenzdruckmelder mit einer auf 5ooo mm WS geeichten
Gegendruckfeder ausgerüstet werden. Bei einer spUteren betriebsbedingten Erhöhung
der Durchflußleistung auf beispielsweise 80 % Durchfluß, würde bei unverändertem
Sättigungszustand allein aufgrund dieser Durchflußzunahme ein Anstieg des Druckabfalls
im Filtersystem auf 13 25o mm WS zu verzeichnen sein. Dies bedeutet, daB der fUr
50 % Durchfluß ausgelegte Sättigungsanzeiger bei späterer Änderung des Durchflusses
eine falsche Anzeige liefert, sofern er nicht mit einer anderen, auf den geänderten
Gegendruck abgestimmten Feder versehen wird, was jedoch vielfach aufgrund der Unkenntnis
oder Nachlässigkeit des Bedienungspersonals unterbleibt.
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Ein weiterer Nachteil der bekannten Differenzdruck-Sättigungsanzeiger
beeteht
darin, daß nicht selten Undichtheiten an den Verschraubungen sowie den die Anzeige
bewirkenden mechanischen Übertragungsgliedern auftreten, die den tatsachlichen Differenzdruck
fälschen und damit eine ungenaue Anzeige geben.
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Schließlich besteht ein schwerwiegender Nachteil der bekannten Anzeigevorrichtungen
darin, daß sie für kombinierte Magnet-Siebfilter, bei denen die Sättigung bereits
bei einem sehr niedrigen Differenzdruckanstieg angezeigt werden muß, wegen ihrer
geringen Ansprechempfindlichkeit nicht verwendet werden können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die genannten Nachteile
der bekannten Anzeigevorrichtungen zu vermeiden und inebesondere eine kleinbauende
Anzeigevorrichtung von vergleichsweise einfacher und billiger sowie betrieblich
zuverlässiger Bauart zu schaffen, mit der eine den betrieblichen Erfordernissen
entsprechende genaue Anzeige erhalten wird und mit der im Bedarfsfall ohne die Verwendung
geeichter Gegendruckfedern jeder beliebige Sättigungsgrad eingestellt werden kann.
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Gem§B der Erfindung sind die zu beiden Seiten des Stellkolbens
liegenden
Druckräume, von denen der eine von dem vor dem Filter und der andere von dem hinter
dem Filter herrschenden Druck der su filternden bzw. gefilterten FlUssigkeit beaufschlagt
wird, über eine Nebenschlußleitung kursgeschlossen, über die ein Teilstrom der dem
Filter sufließenden, getrennt von dem Hauptatrom gefilterten Flüssigkeit unmittelbar
dem mit der AuslaBseite des Filters verbundenen Stellkolbendurckraum zufließt. In
baulich einfacher Weise ist die Nebenschlußleitung vorzugsveine im Stellkolben selbst
angeordnet. Ferner ist es zweckmäßig, die Nebeschlußleitung so auszbuilden, daß
sie in ihrem Durchlaßquerechnitt auf möglichst einfache Weise verindert werden kann.
Dies kann in baulich vorteilhafter Weise dadurch erreicht werden, daß der mit mindestens
einer Offnung, vorzugsweise jedoch mit mehreren, auf einem Teilkreis liegenden Öffnungen
versehene Stellkolben eine Scheibe trägt, die mit einer bzw. mehreren, die Stellkolbenoffnung
bzw. -öffnungen zumindest teilweise überdeckenden Öffnungen versehen ist, wobei
die Saheibe zur Verstellung der Überdeckung der Öffnungen gegenüber dem Stellkolben
drehbar ist.
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Um den Telstrom, unabhängig von dem den Filter durchfließenden hauptstrom,
su filtern, ist in der Nebenschlußleitung
zweckmäßig ein besonderer
Filtereineatz angeordnet. Vorteilhaft ist dabei insbesondere eine anordnung, bei
der ein Siebfilter am Stellkolben bzw. an dessen Durchflußöffnungen angeordnet ist,
wobei ein weiterer Siebfilter und/oder ein oder mehrere Filtermagnete dem Stellkolben
vorgeschaltet sein konnen.
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Darder hinaus sieht die Erfindung eine Anzeigevorrichtung vor, bei
der die Hubbewegung des Stellkolbens auf magnetischem Wege auf ein Anzeigeorgan
Ubertragen wird.
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Diese Anordnung hat den Vorteil, daß keine mechanischen Übertragungselemente
erforderlich sind, die mit dem Stellkolben verbunden und aus dem Stellkolbenzylinder,
gegenüber diesem abgedichtet, herausgeführt werden musse. Zur Verwirklichung dieses
an sich unabhängigen Erfindungsgedankens trEgt der Stellkolben erfindungsgemäß einen
Magneten, der auf ein außerhalb des Stellkolbenzylinders angeordnetes, die Sättigungsanzeige
bewirkendes und magnetisch beeinflußtes Anzeigeorgan wirkt. Das genannte Anzeigeorgan
kann dabei aus einem Anzeigemagneten fbestehen, der mit seinem jainen Pol dem gleichnamigen
Pol des mit dem Stellkolben verbundenen Stellmagneten zugewandt ist. Der Anzeigemagnet
ist vorzugsweise in einer FUhrung magnetisch verstellbar, die zweckmäßig su mindest
teilweise aus
durchsichtigem Material, z. B. Plexiglas besteht,
um die Stellung des Anzeigemagneten von außen beobachten au können.
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In baulicher Hinsi¢ht ist es vorteilhaft, wenn erfindungsgemäß die
anziegevorrichtung in dem vorzugsweise zylindrischen Gehäuse des Filters untergebracht
wird. Zweckmäßig ist dabei die Anzeigevorrichtung oberhalb des Filtereinsatzes in
dem Filtergehäuse angeordnet, so daß bei der Reinigung des Piltereinsatzes zwangsläufig
die Anzeigevorrichtung ausgebaut werden muß. Damit ist Sorge getragen, daB auch
die Anzeigevorrichtung in gewissen zeitlichen Abständen gewartet wird.
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Der Stellkolben der Anzeigevorrichtung liegt vorzugsweise oberhalb
einer Abdeckplatte des Filtereinsatzes, die mit einer oder mehreren Offnungen für
den DurchfluB des Flüssigkeitsteilstromes zu dem auf der Unterseite des Stellkolbens
liegenden Druckraum versehen ist. Der Zylinderraum auf der Oberseite des Stellkolbens
ist dabei über einen Kanal mit der Auslaßseite des Filters verbunden, der z. B.
in der Wandung des Filters angeordnet ist oder aus einem im Filtergehäuse angeordneten
Rohr besteht, das von unten durch den Stellkolben hindurchfUhrt. Die genannte Abdeckplatte
kann
auf ihrer Oberseite mit einem oder mehreren Permanentmagneten bestUckt sein, die
einerseits der magnetischen Filterung des Teilstromes, andererseits zum Herausheben
des Filtereinsatzes aus dem Filtergehäuse dienen.
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Die erfindungsgemaße Anzeigevorrichtung ist von einfacher und vergleichsweise
billiger Bauweise ; sie läßt sich mit verhältnismäßig kleinen Abmessungen herstellen.
Es können daher auch kleinere Filter ohne nennenswerten Mehraufwand mit einer Sättigungsanzeige
ausgerüstet werden. Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung hat außerdem den Vorteil,
daB innerhalb weiter Grenzen jeder beliebige Sättigungsgrad eingestellt werden kann,
ohne da9 jeweils besonders geeichte Federn ausgewechselt werden mussent Der Zusammenbau
der Anzeigevorrichtung ist dabei so vorgesehen, daß bei der Filterreinigung zwangsläufig
auch der Stellkolben abgenommen und gewartet wird. Da für den Teiletrom ein besonderer
Filter vorgesehen ist, werden Verstopfungen der differnzdruckleitungen vermieden.
Außerdem zeichnet sich die Anzeigevorrichtung durch eine absolute Dichtheit aus,
da keine aus dem Differenzdruckzylinder herausgefuhrten, die Stellbewegung Ubertragenden
Teile benötigt werden.
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Die Zeichnung zeigt ein vorteilhaftes Ausfkhrungsbeispiel der Erfindung.
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Es seigt s Fig. 1 im Vertikalschnitt durch einen Druchlauffilter die
Sättigungs-Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung ; Fig. 2 die Anzeigevorrichtung
gem§ß Fig. 1 in einem vertikalen Teilschnitt, wobei die Stellung der Anzeigevorrichtung
bei gesättigtem Filterzustand dargestellt ist ; Fig. 3 einen Schnitt nach Linie
I-I der Fig. 2 ; Fig. 4 die Anordnung gemEß Fig. 3, wobei der Siebdurchlaß durch
den Stellkolben im DurchlaBquerschnitt vermindert ist ; Fig. 5 einen Schnitt nach
Linie II-II der Fig. 2.
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In einem zylindrischen Gehäuse 1 mit einem verschraubbaren Verschlußdeckel
2 und beispieleweise diametral gegenUberliegenden,
am Zylindermantel
des Filtergehäuses angeordnetem Einlauf 3 und Auslauf 4 befindet Sich ein Filtereineatz
5, der auf einer Bodenplatte 6 montiert ist, und eine Abdeckplatte 7 mit einer Segmentdffnung
8 trigt, die auf der Einlaßseite des Filtergehäuses liegt (Fig. 5).
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Auf der Abdeckplatte 7 sind MagnetfilterplEttehen 9 befestigt. Eine
Schraube 1o dient zur Befestigung der Abdeckplatte 7 auf dem Filtereinsatz und zugleich
ale Distanzsteak fEr einen Druckdifferenz-bzw. Stellkolben 11e Der Filtereinsatz
5 kann an dem Kopf der Schraube 10 aus dem FiltergehEuse herausgehoben werden.
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Auf dem Stellkolben 11 ist zentrisch ein zylindrischer Magnetatab
12, ein sogenannter Stellmagnet befestigt, dessen Pole mit N und S bezeichnet sind.
Der Stellkolben, der mittels einer Dichtung 13 gegenEber der Wand des Filtergehäuses
abgedichtet ist, weist auf einem Teilkreis vier Bohrungen 14 auf, die in gleicher
GrdBe auch in einer Lochscheibe 15 vorhanden sind, die in einer Aussparung an der
Kolbenunterseite liegt. Zwischen dem Stellkolben 11 und der lochscheibe 15 befindet
sich eine Siebscheibe 16.
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Die Lochscheibe 15 und die Siebscheibe 16 sind mittels einer sentralen
Schraube 17 ldebar mit dem Kolben 11 verbunden.
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Der auf der Kolbenoberseite angeordnete Stellmagnet 12 ragt su. mindest
teilweise in eine unmagnetische FUhrungsbuchse 18 hinein, die sentrisch in den Deckel
2 eingesetzt, bsw. eingeschraubt ist. Eine Trennwand 19 in der Führungsbuchese 18
sperrt den auf der Kolbenoberseite liegenden Druckraum 26 nach außen ab. Auf der
Trennwand 19 kann sich ein innerhalb der Führungsbuchse 18 lose verscpiebbarer zylindrischer
Stab-bzw. Anzeigemagnet 2o abstützen, der in gleichpoliger Anordnung zu dem Stellmagnet
12 liegt. Ein Plexiglaszylinder 21 dient der Führung des losen Anzeigemagneten 2o
und zugleich als Schauglas.
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Der Plexiglassylinder weist als oberen Abschluß eine Eisenbuchee 22
auf, in der ein unmagnetisches Sthbehen 23 von außen verechiebbar gehalten ist.
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Der Raum 26 liber dem Stellkolben 11 steht mit dem Auslauf 4 über
einen Kanal 24 in der Wandung des Filtergehkuees in Verbindung, so daß tuber dem
Kolben der Druck an der Auslaßseite des Filters herrscht. Der Zylinderraum 27 auf
der Unterseite des Stellkolbens ist dagegen über die Segmentöffnung 8 mit dem Filtereinlauf
3 verbunden. Aufgrund des Druckabfalles der Flüssigkeit innerhalb des Filters ist
daher der Druck, der von unten
auf den Stellkolben wirkt, gruger
als der Druck auf die Oberseite des Stellkolbens. Im Augenblick der Inbetriebnahme
des Filters ist, solange ein Druckauegleich in den Zylinderräumen 26 und 27 noch
nicht erfolgt ist, die Druckdifferenz so groß, daß der Kolben sofort nach oben in
die Stellung gemäß Fig. 2 gedrückt wird. Eine auf die Kolbenoberseite wirkende Gegendruckfeder
25 dient lediglich dazu, den Stellkolben nach erfolgtem Druckauegleich wieder in
seine Ausgangslage gemäß Fig. 1 zurückzubringen.
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Die Anderung der Ansprechempfindlichkeit des Stellkolbens 11 wird
dadurch ermöglicht, daß die Große der Durchlaßöffnungen 14 im Kolben durch Verdrehen
der Lochscheibe 15 gegenüber dem Kolben verändert werden kann. In Fige 3 ist die
Lochscheibe 15 so eingestellt, daß der voll Querschnitt der Offnungen 14 fü den
Durchfluß der Flassigkeit zur Verfugung steht, während gemdb Fig. 4 die Offnungen
14 teilweise durch die Lochscheibe abgedeckt werden. Durch die Offnungen 14 wird
daher im Betrieb ein mehr oder weniger großer Flüssigkeitsteilstrom vom Druckraum
27 durch die Kolbenöffnungen 14 hindurch in den Druckraum 26 abgeleitet, wobei die
Größe dieses Teilstromes wiederum abhängig ist von dem Durchflußwiderstand, den
der Filtereinsatz dem Hauptflüssigkeitsstrom
entgegensetzt. Bei
geringem Sättigungegrad des Filters ist der Durchflußwiderstand verhältnismäßig
gering, so daß nur ein vergleichsweiee kleiner Teilstrom über die Nebenschlußleitung,
d. h. über die Kolbenoffnungen 14 zu dem Druckraum 26 fließt, während andererseits
bei stärkerem Sättigungsgrad des Filters über die Nebenschlußleitung fließende Teilstrom
entsprechend dem größeren Durchflußwiderstand des Filters größer ist. Nähert sich
der Filter seinem Sättigungsgrad, so entsteht auf der Zuflußseite des Filters ein
Staudruck, der von unten auf den Stellkolben 11 wird und der aufgrund des im Verhältnis
zu dem Gesamtöffnungequerschnitt des Filtereinsatzes 5 (in gereinigtem Zustand)
geringen Durchgangsquerschnitt der offnungen 14, d. h. aufgrund der Drosselwirkung
der Offnungen 14, ein Anheben des Stellkolbens und damit ein Ansprechen der Anzeigevorrichtung
herbeiführt. Die Ansprechempfindlichkeit ist dabei ersichtlich umso größer, je kleiner
der Durchflußquerschnitt der Offnungen 14 eingestellt ist. Durch Verdrehen der Lochscheibe
14 lUt sich somit die Ansprechgrenze des Stellkolbens von der kleinsten bis zur
größten praktisch verwertbaren Druckdifferenz stufenlos verändern. Die Einstellung
auf relativ niedrige DifferensdrUcke ist besonders wichtig fUr die magnetische Filtrierung,
weil hier vermieden werden
muß, daß bei zu großem Differenzdruck-mikrofeine
Ablagerungen durch das Siebsystem hindurchgepreßt werden.
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Um zu vermeiden, daß durch den NebenschluB-Teilstrom Verunreinigungen
ungefiltert hindurchgelangen, ist zwischen dem Kolben 11 und der Lochscheibe 15
die Siebscheibe 16 vorgesehen. Die Magnetfilterplättchen 9 dienen zugleich der Ausfilterung
magnetische Verunreinigungen, die über die Abdeckplatte 7 gelangen.
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Die Durchlaßöffnungen 14 sind unter Berücksichtigung des Siebwiderstandes
16 so groß gewählt, daß erst beim Erreichen eines maximal zulässigen Differenzdruckes,
also bei zunehmender Filtersättigung, der Stellkolben 11 allmählich angehoben wird.
Unabhängig vom maximal zulässigen Differenzdruck erfolgt aber auch dann ein Anheben
des Stellkolbens, wenn bei Ubersättigung des Filteraystems die Teilstromsiebe 16
mehr und mehr von Verunreinigungen zugesetzt werden.
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Mit dem langsamen Anheben des Stellkolbens 11 wandert der Stellmagnet
12 in der Führungsbuchse 18 nach oben, so daß durch die Trennwand 19 hindurch der
Anzeigemagnet 2o aufgrund
der abstoßenden MagnetkrEfte angehoben
und in Schwebeetellung in seiner FUhrung gehalten wird. Der Anzeigemagnet 2o ist
mit einer leuchtend roten Farbe versehen, so daB durch den Plexiglaszylinder 21
die beginnende Filtersättigung sichtbar wird. Bei voller Filtersättigung nimmt der
Kolben die oberste Stellung gemäß Fig. 2 ein.
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Der Anzeigemagnet 2o wird jetzt im Schauzylinder 21 voll sichtbar
und zeigt so die Sättigung des Filters deutlich an.
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Durch die Eisenbuchse 22 wird einerseits das Anheben des Anzeigemagneten
2o bei zunehmender Filtersättigung durch magnetische anzugskräfte unterstützt, andererseits
bleibt hierdurch der Sättigungszustand des Filters auch dann noch sichtbar, wenn
bei Stillegung der Anlage durch den Druckausgleich im Filter der Stellkolben in
seine Ausgangslage gemäß Fig. 1 zurückfällt.
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Beim Anheben des Anzeigemagneten 2o in seine oberste Signallage wird
das unmagnetische Stäbchen 23 mit angehoben, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist. Dieses
Stdbehen hat den Zweck, den Anzeigemagneten nach erfolgter Reinigung des Filters
und Wiederinbetriebnahme desselben von der Bisenbuchee
22 su lösen,
so daß er nach unten in die Stellung gamay Fig. 1 fallut.
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Es versteht sich, daß die beschriebene Anzeigevorrichtung zusätzlich
noch mit einer elektrischen Signal-oder ? ernmeldeeinrichtung versehen werden kann,
indem der Anzeigemagnet bei seiner Hubbewegung einen elektrischen Kontakt schließt.
Ferner beeteht die Möglichkeit, die auf Differenzdruckwirkung beruhende filtersättigungs-Anzeigevorrichtung
in einem von dem Filtergehäuse getrennten Gehäuse unterzubringen, das dann mit zwei
differenzdruckleitunggen an den Durchlauffilter angeschlossen wird.