DE1486818C3 - Hochdruckfiltervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Hochdruckfilter mit einem Gehäuse, das eine Kammer aufweist, die mit einem Einlaß und mit einem Auslaß an ihren entgegengesetzten Enden ausgestattet ist, und in der ein Filterelement von verhältnismäßig kurzer Länge mit Hilfe eines abnehmbaren Gehäuses festgelegt ist, wobei das Filterelement mit einem faltenbildenden Material versehen ist, und der Einlaßteil der Kammer ein größeres Volumen als das Auslaßteil aufweist.

Derartige Hochdruckfilter werden beispielsweise in Hochdruck-Wasserstrahlreinigungseinrichtungen in Stahl- und Walzwerken benutzt, wo sie die Verstopfung der Strahlaustrittsdüsen verhindern sollen. Es ist bekannt, in den Leitungsrohren vor den Düsen Siebfilter anzuordnen und mit Anzeigevorrichtungen zu versehen, welche die Verschmutzung des Siebfilters anzeigen, so daß dieser ausgewechselt werden kann.

Bei Hochdruckwasserstrahlanlagen war es bisher nicht möglich, ohne Vergrößerung des Gehäuses ein besseres Verhältnis als 1:1 zwischen dem Leitungsquerschnitt und der Filterfläche zu erhalten. Dies beruhte auf der Tatsache, daß eine Vergrößerung der Durchflußkapazität eines zylindrischen Filterelementes es nicht nur notwendig macht, den Innendurchgang in dem Element zu vergrößern, sondern daß auch der Abstand zwischen der Außenfläche des Elements und der Innenwand des Gehäuses um den gleichen Betrag vergrößert werden muß.

Aus der US-PS 2 332 188 ist auch eine Filtereinrichtung mit einer Kammer bekanntgeworden, in welcher ein Filterelement untergebracht ist, das die Filterkammer in einen Eingangsteil und einen Ausgangsteil aufteilt und in eine Reihe von Falten gelegt ist, die Strömungskanäle bilden. Das Filterelement ist nicht genügend steif, weil die Kanalwände sich mehr oder weniger frei gegenüberstehen. Die aus den Filterfalten gebildeten Kanäle erzeugen eine Wirbelströmung, welche die auf dem Filtermaterial sich absetzenden Feststoffpartikel lösen soll. Die Wirbelströmung erzeugt aber auf dem Ausgang einen Druckabfall, so daß diese Einrichtung für Hochdruckfiltersysteme nicht geeignet ist. Weiterhin ist aus der US-PS 2 540 300 eine Filtervorrichtung bekannt, bei welcher die Filterelemente in Gestalt perforierter Zylinder rotierbar angeordnet und

ίο mit einem Flüssigkeitsstrahl gedreht wird, so daß während der Arbeit Filtrationsphasen und Rückspül- bzw. Reinigungsphasen sich laufend abwechseln.

Und schließlich ist noch aus der FR-PS 1 371 063 eine Filtervorrichtung bekannt, die zur Umgehung des Filterelementes mit einer Bypassleitung und mit einer Anzeigevorrichtung für den Verschmutzungsgrad ausgestattet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochdurckfiltervorrichtung der eingangs erwähnten

ao Gattung verfügbar zu machen, die bei einer relativ zur Gehäusegröße vergrößerten Filterfläche einen konstanten Hochdruck auf der Auslaßseite gewährleistet.

Diese Aufgabe soll erfindungsgemäß dadurch gelöst werden, daß das Filterelement einen Zylinder aus

as einem oberen und einem unteren perforierten Deckel un d einem perforierten Zylindermantel umfaßt, in dem das Filtermaterial mit parallel zueinander verlaufend gebildeten Falten angeordnet ist.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Filterelementes und die dadurch erforderliche innere Ausgestaltung des Gehäuses wird eine verhältnismäßig große Kammer auf der Einlaßseite des Filters verfügbar gemacht, die es ermöglicht, die Filterfläche wesentlich zu vergrößern. Die Filterfläche soll nach den bekannten Verfahren allgemein mit der Querschnittsfläche der Zuleitung übereinstimmen, wenn eine bestimmte Durchflußgeschwindigkeit durch das Filterelement erzielt werden soll. Es stehen sich hier zwei Forderungen entgegen, von denen die eine verlangt, daß die Durchflußgeschwindigkeit keinesfalls so weit erhöht werden darf, daß die Reinigungswirkung des Filterelementes beeinträchtigt wird, während die zweite Forderung eine bestimmte Druckgröße auf dem Ausgang verlangt. Die erfindungsgemäße Ausbildung der Hochdruckfiltervorrichtung macht es möglich, in vorteilhafter Weise ein Filterelement zu verwenden, dessen Filterfläche nicht nur dem Querschnitt der Leitungen entspricht, sondern sogar einige Male größer sein kann, wobei die Vergrößerung der Filterfläche keine oder nur eine unwesentliehe Ausweitung des Filtergehäuses nach sich zieht.

Die Erfindung ist an Hand der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen
F i g. 1 eine Ansicht des Hochdruckfiltersystems, F i g. 2 den vergrößerten Schnitt des Hochdruckfiltersystems nach F i g. 1 entlang der Linie 2-2, F i g. 3 den Schnitt der F i g. 2 entlang der Linie 3-3, F i g. 4 den Schnitt der F i g. 3 entlang der Linie 4-4. In F i g. 1 ist ein Flüssigkeitssystem mit einer Filtervorrichtung 10 dargestellt, das eine Hochdruckpumpe 12 umfaßt, die an ihrer Auslaßseite durch eine Leitung 14 über ein Ventil 16 mit einem Einlaß 18 an der Filtervorrichtung 10 verbunden ist. Die Filtervorrichtung 10 besitzt einen Auslaß 20, der durch eine Leitung 22 über ein Ventil 24 mit den Düsen 26 verbunden ist, sowie einen Abfluß 28, der durch die Leitung 30 über das Ventil 32 mit einem nicht dargestellten Abwasserkanal verbunden ist. Zwischen der Pumpe 12 und dem Ventil

16 ist in die Leitung 14 die Leitung 34 eingesetzt, deren anderes Ende über das Ventil 36 und eine Hilfsfiltervorrichtung 38 an den Rückflußkanal 40 der Filtervorrichtung 10 angeschlossen ist.

Die Filtervorrichtung 10 besitzt ein Gehäuse 42, das eine innere Kammer 44 aufweist. Der Einlaß 18 ist mit einem Ende der Kammer 44 durch einen radial verlaufenden Durchgang 46 und der Auslaß 20 mit dem entgegengesetzten Ende der Kammer 44 durch eine Reihe von Durchgängen 48 und einer Auslaßkammer 50, wie in F i g. 2 gezeigt, verbunden.

Das Ende der Kammer 44 ist offen und wird vorzugsweise mit einem abnehmbaren Deckel 52 verschlossen, der auf dem Gehäuse 42 mit mehreren Schrauben 54 befestigt ist. Der Deckel 52 ist mit einem Handgriff in Form einer öse 53 zum Abnehmen ausgestattet. Die Kammer 44 ist wenigstens an ihrem oberen an den Deckel angrenzenden Teil zylindrisch, und das Gehäuse 42 ist mit einer radial sich nach innen erstrekkenden Ausnehmung 55 ausgestattet, die einen Sitz für das flache zylindrische Filterelement 56 bildet, wie den F i g. 2 bis 4 zu entnehmen ist. Der Deckel 52 besteht aus einem äußeren zylindrischen Teil 58, der sich in die Kammer 44 erstreckt und mit dieser und mit dem Filterelement 56 axial fluchtet, ähnlich wie sein mittle- a$ res zylindrisches Teil 60. Die zylindrischen Teile 58 und 60 sind so bemessen, daß sie das Filterelement 56 in seiner Lage in Ausnehmung 55 halten und eine Stütze für dasselbe bilden, wenn Hochdruckflüssigkeit durch die Filtervorrichtung fließt. Die Zwischenräume 62 zwisehen den zylindrischen Teilen 58 und 60 erlauben der Flüssigkeit von der Auslaßseite des Filterelementes 56 zu den Durchgängen 48 zu fließen. Um die Wirkung aller Öffnungen 62 sicherzustellen, ist der zylindrische Teil 58 an der Innenseite des Gehäuses 42 mit einer ringförmigen Ausnehmung 64 versehen, so daß ein ringförmiger Durchgang 66 gebildet wird, der die Öffnungen 62 mit den Durchgängen 48 verbindet.

Die Kammer 44 ist verhältnismäßig groß, und das Filterelement 56 ist nahe an der Auslaßseite angeordnet, so daß eine große offene Fläche an der Einlaßseite frei bleibt. Wie die F i g. 2 und 3 zeigen, ist in dem Gehäuse 42 in Deckung mit der Kammer 44 auf der Einlaßseite des Filterelementes 46 ein Bypassdurchgang 68 ausgebildet, der über die Bypasskammer 70 mit der Auslaßkammer 50 verbunden ist (Fig.4). In dem Gehäuse 42 ist zwischen dem Bypassdurchgang 68 und der Bypasskammer 70 der ringförmige Ventilsitz 72 ausgebildet, auf dem der Ventilteller 74 mit der Ventilfeder 84 gehalten wird.

Der Ventilteller 74 stützt sich auf den Ventilsitz ab, der in einem offenen Vorsprung 76 des Gehäuses 42 ausgebildet ist, und der sich radial zur Bypasskammer 70 und axial ausgefluchtet mit dem Bypassdurchgang 68 erstreckt. Das offene Ende des Vorsprungs 76 ist mit der Kappe 78 verschlossen, die auf dem Gehäuse 42 mit Schrauben 80 befestigt ist. Die Kappe 78 trägt die Ventilstange 82, auf welcher der Ventilteller 74 axial verschiebbar gelagert und mit der Mutter 83 befestigt ist. Die Ventilfeder 84 stützt sich mit einem Ende an der ringförmigen Ausnehmung 86 der Kappe 78 ab und drückt mit dem entgegengesetzten Ende den Ventilteller 74 gegen den Sitz 72, so daß normalerweise der Durchfluß der Flüssigkeit durch den Bypassdurchgang 68 geschlossen ist.

Der Ventilteller 74 wird von einer länglichen Buchse 88. auf der Stange 82 geführt, die an dem auf die Kappe 78 gerichteten Ende einen radial nach außen sich erstreckenden Flansch 90 besitzt. In dem Flansch 90 sind gegenüberliegend Öffnungen oder Ausschnitte angebracht (nicht dargestellt), in welchen Führungsstifte 92 gleiten, die in die Kappe 78 eingesetzt sind, um eine genaue axiale Verschiebung des Ventiltellers 74 zu gewährleisten und um zu verhindern, daß der Ventilteller sich auf der Stange 82 festklemmt. Die eine Ausnehmung ist vorzugsweise von rechteckiger Gestalt und nimmt ein Betätigungselement 94 auf, das vorzugsweise aus einem flachen Metallstreifen besteht, der gleichförmig von einem Ende zum anderen um seine Längsachse verdrillt ist. Der Schraubengang des Metallstreifens wird axial von einem rechteckigen Schlitz aufgenommen und geführt, der wie bereits erwähnt, in dem Flansch 90 ausgebildet ist, so daß durch die axiale Bewegung das Betätigungselement 94 in direkter Beziehung zu der axialen Bewegung des Ventiltellers 74 gedreht wird. Das andere Ende des Betätigungselementes 94 ist als Welle ausgebildet oder mit einer axialen Welle 96 verbunden, die drehbar in der Kappe 78 gelagert ist, wobei die Welle durch die Kappe 78 hindurchgel'ührt ist und auf der Außenseite der Kappe einen Zeiger 98 trägt. Der Zeiger 98 wird von dem Betätigungselement 94 und der Welle 96 über geeigneten nicht dargestellten Anzeigemarken gedreht, die auf der Außenseite der Kappe 78 angebracht sind.

Die F i g. 3 und 4 zeigen auch die Abflußöffnung 28, welche mit einer entfernbaren Platte 100 verschlossen ist. Aus F i g. 3 ist zu entnehmen, daß der Abfluß 28 auf der Einlaßseite des Filterelementes 56 mit der Kammer 44 verbunden ist; aus Fig.2 wiederum ist zu entnehmen, daß der Spüleinsatz 40 mit der Auslaßkammer 50 verbunden ist.

Das Filterelement 56 kann auf verschiedene Weise hergestellt sein. Vorzugsweise umfaßt es einen oberen und unteren kreisrunden Deckel und eine Filterkammer aus den perforierten Ringscheiben 102 und 104 sowie einen zylindrischen Mantel 106 von verhältnismäßig kurzer Länge. Das Innere der Filterkammer 56 ist mit flachem Filtermaterial 108 gefüllt, das gefaltet an der inneren Wand des äußeren Mantels 106 gelagert ist und eine Vielzahl von eng beieinanderliegenden parallelen Falten bildet. Die obere Ringscheibe 102 ist mit einem Griff 109 zum Entfernen des Filterelements aus dem Gehäuse 42 versehen.

Bei normalem Betrieb wird die Flüssigkeit, im vorliegenden Fall Wasser, mit einem verhältnismäßig hohen Druck mit der Pumpe 12 über die Leitung 14 in die Kammer 44 durch den Einlaß 18 der Filtervorrichtung 10 gepumpt. Das Wasser fließt dann axial durch das Filterelement 56 in die Auslaßkammer 50 und gelangt über den Auslaß 20, die Leitung 22 und das Ventil 24 zu den Düsen 26. Sobald sich auf dem Filterelement 56 Schmutz zu sammeln beginnt, steigt der Druck über dem Filterelement 56 an. Die Druckdifferenz zwischen der Einlaßseite und der Auslaßseite des Filterelementes 56 bewirkt, daß der Ventilteller 74 axial von dem Ventilsitz 72 abgestoßen wird. Diese Bewegung wird auf den Zeiger 98 übertragen, und an den entsprechenden Markierungen auf der Außenseite der Kappe 78 kann der Grad der Verschmutzung des Filterelementes 56 auf dessen vollen Bereich genau abgelesen werden. Dadurch wird in dem System zu jedem Zeitpunkt der augenblickliche Verschmutzungsgrad des Filterelementes angegeben, wodurch es möglich ist, das Filterelement rechtzeitig zu säubern oder zu erneuern.

Bei Wasserstrahlreinigungsanlagen ist es erforderlich, an den Düsen stets hohen Druck aufrechtzuerhal-

ten. Hierzu trägt die Bypassleitung 34 bei, die der Ventilteller 74 vor dem Einlaß 18 öffnet, und die eine Verbindung zu dem Auslaß 20 herstellt. Dadurch wird der auf dem Filterausgang bestehende Druckabfall ausgeglichen. Den zulässigen Druckabfall bestimmt die Feder 84, die, wie bereits aufgezeigt, sich mit einem Ende an dem Ventilteller 74 und mit dem anderen an der Innenwand des Deckels 78 abstützt. Der Ventilsitz 72 ist axial etwas verlängert und gestattet dem Ventilteller 74 eine bestimmte Bewegung, die auch eine Bewegung des Zeigers 98 erzeugt, bevor die Bypassleitung 34 geöffnet wird. Die Bypassleitung wird in Abhängigkeit von der Verschiebung des Ventiltellers, d. h. proportional zum Verschmutzungsgrad geöffnet, wodurch stets gleicher Druck an den Düsen 26 aufrechterhalten wird.

Die Säuberung des Filterelements 56 wird durchgeführt, indem man die Kappe 54 entfernt und das Filterelement 56 aus der Kammer herausnimmt. Es kann natürlich auch eine Durchspülung des Filterelementes auf seinem Einsatzort in der Kammer erfolgen. Hierzu ao werden die normalerweise geöffneten Ventile 16 und 24 geschlossen und die normalerweise geschlossenen Ventile 32 und 36 geöffnet. Durch das öffnen des Ventils 36 wird Hochdruckwasser von der Pumpe 12 durch den Spüleinlaß 40 in die Auslaßkammer 50 geleitet. Der in F i g. 1 gezeigte Hilfsfilter 38 kann dazu vorgesehen werden, das zum Säubern des Elementes 56 benutzte Wasser zu reinigen. Das Wasser fließt dabei von der Auslaßkammer 50 durch das Filterelement 56 in umgekehrter Richtung und wird auf der Einlaßseite des Filterelements durch den Auslaß in einen entsprechenden Abflußkanal abgeleitet.

Der wichtigste Vorteil der Filtervorrichtung ergibt sich aus der inneren Ausgestaltung des Gehäuses 42 im Zusammenhang mit der besonderen Konstruktion des Filterelementes 56. Durch Verzicht auf die herkömmlichen zylindrischen Filterelemente, bei denen die Flüssigkeit radial durch das Element strömt, und durch die Verfügbarmachung einer verhältnismäßig großen Kammer auf der Einlaßseite des Filterelementes ist es möglich, die Filterfläche gegenüber der Zuleitung wesentlich zu vergrößern, ohne eine wesentliche Vergrößerung des Gehäuses in Kauf nehmen zu müssen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Hochdruckfilter mit einem Gehäuse, das eine Kammer aufweist, die mit einem Einlaß und mit einem Auslaß an ihren entgegengesetzten Enden ausgestattet ist, und in der ein Filterelement von verhältnismäßig kurzer axialer Länge mit Hilfe eines abnehmbaren Gehäusedeckels festgelegt ist, wobei das Filterelement mit einem faltenbildenden Material versehen ist, und der Einlaßteil der Kammer ein größeres Volumen als der Auslaßteil aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (56) einen Zylinder aus einem oberen und einem unteren perforierten Deckel (102 bzw. 104) und einem perforierten Zylindermantel (106) umfaßt, in dem das Filtermaterial (108) mit parallel zueinander verlaufend gebildeten Falten angeordnet ist.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (56) in einer Ausnehmung (55) im Gehäuse (42) ruht.

3. Filter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusedeckel (52) mit axial verlaufenden, das Filterelement (56) abstützenden Vorsprüngen (58,60) versehen ist.

4. Filter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (42) auf der Auslaßseite (50) mit einem Rückspülungseinlaß (40) versehen ist.