DE1611069B2

DE1611069B2 - Selbsttätiges Rückstrom-Reinigungssystem für Flüssigkeitsfilteranlagen

Info

Publication number: DE1611069B2
Application number: DE1611069A
Authority: DE
Inventors: Yoshihiko Yamaguchi Ueda (Japan)
Original assignee: Chiyoda Corp
Current assignee: Chiyoda Corp
Priority date: 1966-07-15
Filing date: 1967-07-11
Publication date: 1975-03-20
Also published as: GB1197492A; DE1611069A1; US3502212A; DE1611069C3

Description

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Die Erfindung betrifft ein selbsttätiges Rück- Siphonvorrichtungen darstellte, ausgeschaltet, und die

strom-Reinigungssystem für Flüssigkeitsfilteranlagen sichere Arbeitsweise wird durch ein verhältnismäßig

mit einer Filterkammer mit Filterbett, das durch Ab- einfaches System gewährleistet, das weder elektrische

7iehender Flüssigkeit aus der Filterkammer gereinigt Teile noch bewegte mechanische Teile verwendet, so

wird, einem außerhalb der Filterkammer angeordne- 5 daß Bedienungsfehler oder Störungen ausgeschaltet

ten Flüssigkeitssumpf, einem umgekehrten, U-förmi- sind und die Wartung besonders einfach ist.

gen Siphonrohr, das die Filterkammer und den Flüs- Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind

sigkeitssumpf miteinander verbindet, mit einem in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Ausfüh-

inneren Rohrschenkel in die Flüssigkeit der Filter- rungsbeispiele werden in den Zeichnungen darge-

kammer eintaucht und von dieser verschlossen wird i° stellt:

und mit seinem äußeren Rohrschenkel, der unter das Fig. 1 im vertikalen Längsschnitt das Grundprinzip

Ende des inneren reicht, normalerweise in die Flüssig- der Erfindung in einer diagrammartigen Darstellung

keit des Sumpfes eintaucht und von dieser verschlos- eines Rückstrom-Reinigungssystems,

sen ist, einer an den U-Bogen des Siphons angeschlos- Fig. 2a und 2b Darstellungen gemäß Fig. I zur

sene Entlüftungsvorrichtung zur Auslösung des ¹S Kennzeichnung der hydraulischen Verhältnisse im

Siphonrohres, die einen Ejektor enthält, dessen Saug- System,

rohr mit dem U-Bogen des Siphons in Verbindung Fig. 3,4 und 5 der F ig. 1 entsprechende Ansichten

steht, und mit einer die Filterkammer oberhalb des von weiteren Ausführungsbeispielen nach der Erfin-

Filterbettes mit der Ejektorzustromseite verbinden- dung, und

den Rohrleitung. ²⁰ Fig. 6 bis 9 Darstellungen von weiteren Ausfüh-

Rückstrom-Reinigungssysteme dieser Art haben rungsbeispielen der Erfindung in ähnlicher Sicht wie

den Nachteil, daß die Flüssigkeit, mit der der Ejektor Fig. 1.

versehen wird, aus einem dünnen Bypass zum Siphon- In der Fig. 1 ist schemaartig die Grundform eines rohr entnommen wird, so daß dadurch die zur Verfü- erfindungsgemäßen Rückstrom-Reinigungssystems gung stehende Energie zum Starten des Ejektors rela- ²5 mit einem Filterbehälter 1, in dem die zu filternde tiv gering ist und damit auch eine relativ geringe Flüssigkeit, durch eine Überlauföffnung 18 begrenzt, Entlüftungswirkung vorhanden ist. Außerdem über- maximal bis zum Pegel 17 stehen kann, gezeigt. Zu ragt bei der bekannten Anlage das Siphonrohr den dem Reinigungssystem gehört außerdem ein Siphonhöchstmöglichen Grenzpegel der Flüssigkeit erheb- rohr 5 mit einem umgekehrten U-Bogen 6, der unterlich, was nicht nur bauliche und ästhetische Nachteile, 3° halb des Maximalpegels 17 liegt, dessen inneres Rohrsondern auch Funktionsnachteile haben kann; man ende mit seinem offenen Ende 7 in der Flüssigkeit des denke beispielsweise an Vereisung. Filterbeckens Hegt und der mit seinem äußeren Rohr-

Demgcgenüber liegt der Erfindung die Aufgabe ende mit der unteren Öffnung 8 in einen Flüssigkeitszugrunde, ein automatisch arbeitendes Rückspülsy- sumpf 9 eintaucht.

stein für die Selbstreinigung von Filteranlagen zu 35 Vom oberen Ende des äußeren Rohres des Sischaffen, das sehr einfach aufgebaut ist und keine phons 5 verläuft ein Abzweigrohr abwärts zu einer elektrischen Elemente, bewegten Maschinenteile und Flüssigkeitsdichtung 16, die bei der Ausführungsform Meßinstrumente benötigt, sondern in dem die physi- nach Fig. 1 die Form einer Wassertasche aufweist, kaiischen Eigenschaften einer Flüssigkeit und der Luft Das äußere Ende des Entlüftungsrohres 15 ist mit dem für die Funktion ausgenutzt werden. Das System soll 40 Saugabschnitt 14 eines Ejektors 13 in Verbindung, einfach sein und sein Einsatz- und Abschaltpunkt An den Überlauf 18 des Filterbassins ist ein Ablaufmüssen sicher sein. rohr 10 angeschlossen, das überlaufende Flüssigkeit

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch ge- in ein Sammelbecken 11 leitet, von dem ein Ablauflöst, daß das U-förmige Siphonrohr zur Gänze unter- rohr 12 zur Düse des Ejektors 13 führt,
halb des oberen Grenzpegels der Flüssigkeit in der 45 Während der Filterboden 3 im Filter 1 kontinuier-Filterkammer liegt und die Zustromrohrleitung zum Hch Flüssigkeit filtert, sammeln sich die Filterrück-Ejektor an eine Wandöffnung der Filterkammer in stände im Filterboden 3, wodurch der Strömungswi-Höhe des oberen Grenzpegels angeschlossen ist und derstand fortlaufend zunimmt und dadurch der zum Ejektor stetiges Gefälle hat. Flüssigkeitsstand der Flüssigkeit 2 im Becken ansteigt.

Mit der Erfindung wurde ein automatisches Rück- 5° Mit dem Anstieg des Flüssigkeitsspiegels im Becken

spülsystem für Filteranlagen geschaffen, das mit einem wird die im Siphon 5 gesammelte-Luft gleichfalls

Siphonrohr arbeitet, in dem die Luft, die nach Eintau- komprimiert.

chen der beiden Rohrenden in die Dichtflüssigkeit Zugleich tauchen die offenen Enden 7 und 8 des

eingeschlossen ist, zunehmend mit steigendem Flüs- Siphons 5 um eine bestimmte Strecke in Flüssigkeiten

sigkeitspegel im Filterbecken komprimiert wird und 55 ein, und das Entlüftungsrohr 15 hat an seinem unteren

das Gleichgewicht zwischen der eingeschlossenen Luft Ende ebenfalls als Flüssigkeitsdichtung 16 eine Flüs-

und der Flüssigkeit im Siphonrohr so lange aufrecht- sigkeitssäule bestimmter Höhe. Alle Öffnungen des

erhalten wird, bis die Flüssigkeit im Filterbecken ihren Siphons 5 sind also mit Flüssigkeit abgedichtet, so daß

höchsten Stand, d. h. ihren Grenzpegel, erreicht und die im Siphon eingeschlossene Luft nicht entweichen

die komprimierte Luft aus dem Siphonrohr dann 60 kann, sondern immer mehr verdichtet wird,

durch Beseitigen einer Flüssigkeitsdichtung eines Erreicht nun der Spiegel der zu filternden Flüssig-

Entlüftungsrohrcs im Startaugenblick abgelassen keit im Becken den Pegel 17, so hat die im Siphon 5

wird, so daß im Siphonrohr Atmosphärendruck ein- eingeschlossene Luft die größtmögliche Kompression

tritt, wodurch das Gleichgewicht zwischen der Luft erfahren. Dabei befindet sich die Luft mit den Flüssig-

und der Flüssigkeit zerstört wird, woraufhin der Ab- 65 keitsspiegeln der Flüssigkeitsabdichtungen im Si-

saugvorgang augenblicklich beginnt. phonrohr im Gleichgewicht, so daß die Luft im Si-

Auf diese Weise ist die Unsicherheit des Einsatz- phonrohr eingeschlossen gehalten werden kann,

punktes, die bisher das Hauptproblem der bekannten Es fließt nun bei weiterem Flüssigkeitsanstieg über-

schüssige Flüssigkeit aus dem Becken durch den Überlauf 18 und durch das Ablaufrohr 10 in den Sammelbehälter 11, der dann seinerseits Flüssigkeit abgibt. Die aus dem Sammelbehälter 11 ablaufende Flüssigkeit läuft durch das Ablaufrohr 12 und erzeugt im Ejektor 13 einen Sog, wodurch die Dichtflüssigkeit aus der Entlüftungsleitung 15 abgesogen wird, so daß dadurch der Siphon 5 über die Entlüftungsleitung 15 mit der Außenluft in Verbindung steht.

Folglich entweicht die komprimierte Luft im Siphon 5 schlagartig durch die Entlüftungsleitung 15, und der Druck im Siphon sinkt auf Atmosphärendruck ab. Zugleich steigt die Flüssigkeit aus dem Filterbekken im inneren Rohr des Siphons 5 hoch, strömt mit verhältnismäßig großer Menge durch den Bogen 6. wodurch eine starke Saugwirkung im Siphon entsteht, und die im Filterbecken enthaltene Flüssigkeit strömt mit großer Durchflußmenge in den Flüssigkeitssunipf 9 aus.

Beim Ausströmen sinkt der Flüssigkeitsspiegel im Filterbecken immer weiter ab, bis er den Unterrand 7 des Siphons 5 erreicht und Luft vom offenen Ende 7 in das Siphonrohr einströmt, so daß 'damit das Absaugen und damit das Ausströmen der Flüssigkeit beendet wird.

Das Beispiel, das in der Fig. 1 dargestellt ist, zeigt das Grundprinzip der Erfindung auf, das nach verschiedenen Seiten abgewandelt werden kann. Das heißt, der Aufbau des Uberlaufbeckens 11, der Überlaufauslaß 18, die Flüssigkeitsdichtung des Entlüftungsrohres 15 und andere Einzelteile und Anordnungen können durch andere Elemente ersetzt werden. Es ist beispielsweise für die zuviel vorhandene Flüssigkeit, die aus dem Überlauf 18 des Systems nach Fig. 1 ausströmt, erforderlich, daß sie mit einer bestimmten Menge kontinuierlich fließt, damit im Ejektor die erwünschte Wirkung auftritt. Wird eine Überlauföffnung verwendet, wie sie bei der Fig. 1 gezeigt ist, so kann mit guter Arbeitsweise des Ejektors gerechnet werden, wenn ein Sammelbecken 11 verwendet wird, jedoch lassen sich auch gute Ergebnisse erzielen, wenn ein Überlauf verwendet wird, wie er in der F i g. 3 wiedergegeben ist.

Bei dem Überlauf nach Fig. 3 ist an den Boden eines Überlaufgefäßes 25, das als Schwimmerschale gebaut ist, ein'Ablaufrohr 28 angeschlossen, das in ein äußeres Überlaufrohr 10 mit einer flexiblen Verbindung 29 übergeht. Ist das Überlaufgefäß 25 leer, so schwimmt es, ist es mit Flüssigkeit angefüllt, so sinkt es unter. Eine Halterung 26 sorgt dafür, daß das Überlaufgefäß 25 nicht über den obersten Pegel 17 aufsteigt, und eine Tragvorrichtung 27 begrenzt das Einsinken des Überlaufgefäßes 25 in die Flüssigkeit. Das Überlaufgefäß 25 schwimmt normalerweise auf der Oberfläche der Flüssigkeit im Filterbecken.

Fließt in das .Überlaufgefäß 25 Flüssigkeit über den Rand hinein, wenn das Gefäß seine höchste Höhe erreicht hat, so sinkt es in die Flüssigkeit hinein, so daß eine große Menge Flüssigkeit durch das Überlaufrohr 10 ausströmen kann. Es ist deshalb das Sammelbecken nicht vonnöten.

Bei der Verwirklichung der Erfindung mit dem Siphon müssen bestimmte Punkte beachtet werden.

Bei Betrachtung der F i g. 2 a, die das Grundprinzip der Erfindung nach Fig. 1 wiedergibt, sind verschiedene Flüssigkeitsstände und damit die Druckhöhen eingetragen:

(/;) ist die Niveaudifferenz zwischen dem obersten Pegel 17 im Filterbecken und dem obersten Pegel 19 des Flüssigkeitsstandes im inneren Rohr des Siphons 5;

(Zz₁) ist die Niveaudifferenz zwischen der Überlaufhöhe 24 im Siphonrohrbogen 6 und dem Grenzpegel

(Zi₂) ist die Niveaudifferenz zwischen dem Flüssigkeitspegel 20 im äußeren Rohr des Siphons 5. das in einen mit ausgeströmter Flüssigkeit gefüllten Sumpf 9 eintaucht, und dem höchstmöglichen Flüssigkeitsstand 21 in diesem Sumpf 9;

(Zz₃) ist die größte Eintauchlänge des äußeren Rohres des Siphons 5 in den Flüssigkeitssumpf bei dessen Höchststand; und

(Zi₄) ist die Druckhöhe der Flüssigkeitsabdichtung im unteren Ende des Entlüftungsrohres 15.

Für die Wirkungsweise, die das Selbstreinigungssystem haben soll, müssen die folgenden Bedingungen vorhanden sein:

1. 2. 3. 4. 5.

h = Zj₁, h = h_x ist die Grenzbedingung;
h = h₂, Gleichgewichtsbedingung;
Zz₃^Zz₂
Zz₄ > /ι,

A₃ ä

Es wird also, um den Flüssigkeitspegel im inneren Rohr des Siphons 5 unterhalb der Überlaufgrenze 24 zu halten, die vertikale Eintauchtiefe Zz₃, mit der das Außenrohr des Siphons 5 in die Flüssigkeit des Sump-, fes eingetaucht ist, gleich oder größer als die Niveaudifferenz /z, gewählt, wie dies durch die Bedingung 5. bereits beschrieben ist, so daß die Luft, wenn sie durch den Anstieg des Flüssigkeitspegels 19 zu stark zusammengedrückt wird, durch das offene Ende 8 des äußeren Rohres des Siphons 5 und aus dem Sumpf 9 entweicht. Gleichzeitig soll die Abschlußhöhe Zj₄ des Flüssigkeitsabschlußrohres 16 am unteren Ende des Entlüftungsrohres 15 größer sein als die Eintauchtiefe h₃, wie dies durch die Bedingung 4. bereits angegeben ist, und zwar aus folgendem Grund.

Ist die Höhe Zz₄ gleich oder kleiner als die Eintauchtiefe h₃, würde bei besonders starker Komprimierung der im Siphon 5 eingeschlossenen Luft infolge des Flüssigkeitsanstiegs am Pegel 19, der sich durch das Gleichgewicht einstellt, ein Teil der Dichtflüssigkeit der Flüssigkeitsabdichtung 16 in den Ansaugbereich 14 des Ejektors 13 ausfließen, wodurch die Flüssigkeitsabdichtung augenblicklich zerstört wäre. Die Luft aus dem Siphon 5 würde in die Außenluft entweichen und der Absaugvorgang einsetzen. Folglich wäre es unter diesen Bedingungen nicht möglich, einen Gleichgewichtszustand zwischen'Luft und der Flüssigkeit zu erzeugen, und das System wäre instabil.
Ein weiteres Beispiel eines Siphonrohres mit der Erfindung ist in der Fig. 3 gezeigt. Das dort wiedergegebene Beispiel unterscheidet sich von dem Beispiel nach Fig. 1 dadurch, daß der Sammelbehälter 11 nicht benötigt wird, wie bereits in der Beschreibung dargelegt, und durch die andere Bauart der Flüssigkeitsdichtungam unteren Ende des Entlüftungsrohres 15. Bei der Anordnung der Flüssigkeitsabdichtung mit einem U-Rohr, wie sie in der Fig. 1 gezeigt ist, muß die Bedingung h₄ > Zz₃ eingehalten sein, wie bereits dargelegt, und die Flüssigkeitsabdichtung im Entlüftungsrohr 15 wird augenblicklich unterbrochen, wenn der Ejektor 13 zu arbeiten beginnt.

Die Flüssigkeitsabdichtung nach der Fig. 3 weist einen Flüssigkeitsbehälter 30 auf, der normalerweise

bis zu seinem Überlaut' 32 mit Flüssigkeit angefüllt ist und in den das untere Ende des Entlüftungsrohres 15 und das untere offene Ende eines Saugrohrcs 31 eintaucht, das mit seinem oberen Ende an die Saugseite des Ejektors 13 angeschlossen ist. Beide Rohre 15 und 31 tauchen in das Gefäß 30 bis zu einer Tiefe /j₄ ein. Diese Flüssigkeitsabdichtung braucht der Bedingung h_A > h~ nicht zu genügen.

Der Grund dafür ist darin zu sehen, daß die Luft, die im Siphonrohr 5 zusammengedrückt ist. bei besonders starkem Anstieg der Flüssigkeit im Filterbekken nicht durch das offene Ende 8 des äußeren Rohrteils des Siphons 5 entweicht, und sogar wenn Luft durch das offene untere Ende des Entlüftungsrohres 15 in den Flüssigkeitsbehälter 30 entweicht, ändert sich die Höhe des Flüssigkeitsspiegels 32 im Behälter 30 nicht, so daß sich an den Dichtverhältnissen nichts ändert. Aber auch bei einer Flüssigkeitsabdichtung des Entlüftungsrohres 15, wie sie in der Fig. ? wiedergegeben ist, müssen die Bedingungen /z₄ > /i, und /j, > /i, eingehalten werden.

Bei den Beispielen nach den Fig. 1, 2 und 3 wird die Dichtflüssigkeit im Flüssigkeitssumpf 9, in der Abdichtung 16 und im Dichtbehältcr 30 bei jedem Arbeitsspiel des Ejektors 13 ausgeworfen. Da aber ein Teil der Flüssigkeit aus dem Filterbecken zu Beginn des Arbeitsvorganges im Siphonrohr 5 abgezweigt wird und durch das Entlüftungsrohr 15 fließt, wird die Abdichtflüssigkeit immer wieder ergänzt, so daß die Flüssigkeitspegel 21 und 32 stets gehalten werden und ein neues Arbeitsspiel beginnen kann.

In einem weiteren, in der Fig. 4 wiedergegebenen Beispiel ist ein Überlauf 37 gezeigt, der senkrecht zum Flüssigkeitsspiegel 17 steht und über ein Rohr 28 und ein flexibles Verbindungsstück 29 mit dem Ablaufrohr 10 verbunden ist. Der Überlauf 37 wird durch einen absenkbaren Schwimmer 36, der am Überlauf befestigt ist und auf seiner Oberseite eine Öffnung aufweist, in senkrechter Richtung bewegt. Steigt nun der Flüssigkeilsspiegel über den Oberrand des absenkbaren Schwimmers 36, so fließt Flüssigkeit in den Schwimmer hinein, und dieser sinkt sofort unter den Flüssigkeitsspiegel ab, so daß die Flüssigkeit mit ausreichend großer Menge ständig über das Entleerungsrohr 10 in den Ejektor 13 hineinfließt, ähnlich wie bei dem System nach Fig. 3.

Der Siphon 5 bei dem System nach Fig. 4 ist auf der Oberseite seines Rohrbogens mit einer Öffnung versehen, die mit dem einen Ende eines Absaugeunterbrechers 33 in Verbindung steht, der im Filterbekken zunächst bis zu einem Bogen 38, der wesentlich höher als der oberste Spiegel 17 des Filterbeckens liegt, ansteigt und dann abwärts verläuft und mit seinem unteren offenen Ende in einen Behälter 34 mündet, der oberhalb eines Troges 41 im Filterbecken gelegen ist. Ist nun der Siphon 5 in Tätigkeit, so sinkt der Flüssigkeitsspiegel unter den Behälter 34 ab, jedoch verhindert die im Behälter 34 vorhandene Flüssigkeit, daß der Absaugunterbrecher 33 sofort in Tätigkeit tritt. An das Gefäß 34 ist ein Ablaufventil angebracht, durch das die Flüssigkeit langsam und steuerbar ausströmen kann, so daß, wenn das offene Ende des Absaugeunterbrechers im Gefäß 34 mit der Atmosphäre in Verbindung kommt, was nach einer bestimmten Zeitspanne geschieht, die Dichtflüssigkeit aus dem Unterbrecher 33 ausläuft und Luft in das Unterbrecherrohr eindringt, so daß damit die Flüssigkeit über den Siphon augenblicklich nicht mehr ausströmt.

Dadurch, daß der Rohrbogen 38 des Ausströmunterbrechers 33 höher als der oberste Pegel 17 im Filterbecken und höher als der Unterdruck während der Tätigkeit des Siphons gelegt ist, ist es möglich zu verhindern, daß Flüssigkeit aus dem zeitbestimmenden Behälter 34 herausgesaugt wird oder ausströmende Flüssigkeit abgezweigt wird und durch das Rohr 33 in den zeitbestimmenden Behälter 34 einfließt.

Auf diese Weise wird eine Steuerfähigkeit für den Einsatz und das Ausschalten des Siphons erreicht, bei welcher das Ausschalten mit einer bestimmten Zeitverzögerung erfolgt, die unabhängig davon ist, wie weit die Eintrittsöffnung 7 des Siphonrohres 5 in den

*5 Behälter eintaucht, so daß damit eine wirtschaftliche Rückspülreinigung der Anlage möglich ist, ohne daß unnötigerweise Flüssigkeit weiterhin ausgefördert wird, wie dies in einem folgenden Beispiel beschrieben wird, wenn Spülflüssigkeit aus einer weiteren Flüssigst» keitsquellc zugeführt wird.

Ein weiteres Merkmal des in der F"ig. 4 dargestellten Systems ist das, daß ein Teil der aus dem Sumpf 9 austretenden Flüssigkeit über eine Überlauflcitung 40 abgeleitet wird, so daß damit die Abdichtflüssigkeit

as im Behälter 30 wieder aufgefüllt wird, so daß keine herausgeförderte Flüssigkeit abgeteilt und über die Entlüftungsleitung 15 aus dem Siphon herausgenommen zu werden braucht.

In einem weiteren, in der Fig. 5 dargestellten Beispiel ist in die Seitenwand des Flüssigkeitssumpfes 9 ein Auslaßrohr 71 großen Durchmessers am oberen Ende eingesetzt und ein weiterer Auslaß 72 kleinen Durchmessers weiter unten vorgesehen. Das untere Ende des Außenrohres des Siphons 5 taucht in diesen Sumpf 9 ein und das zweite, innere Rohr, das mit dem Außenrohr über einen umgekehrt liegenden U-Bogen verbunden ist, taucht in die Flüssigkeit einer Abgabekammer 42 ein. Im oberen Teil des Bogenstückes zweigt am Siphon eine Unterbrecherleitung 33 ab, die ebenfalls in die Flüssigkeit der Abgabekammer eintaucht. Ihr Ende ist U-förmig gebogen mit einer nach oben offenen Öffnung 70. Eine derartige Konstruktion ist vorteilhaft, wenn das Absaugen auch noch so lange fortgesetzt werden soll, wie Spülflüssigkeit in die Abgabekammer 42 während des Ausspülens des Filters hineinfließt. Außerdem werden verschiedene Unsicherheitsfaktoren, die beim Betrieb des Siphons auftreten, ausgeschaltet.

Bei dem Siphon nach den Fig. 1, 2 und 3 ist es nötig, daß das offene Ende 7 des Siphons 5 höher liegt als der Flüssigkeitsspiegel 21 des Sumpfes 9, so daß der Absaugvorgang durch das Rückspülwasser in dem Augenblick, in dem das Absaugen beendet ist, nicht behindert wird, was zur Folge hat, daß die Eintauchtiefe des Siphonrohres in die Abgabekammer sehr gering ist. Dies wiederum kann zu Nachteilen im Betrieb führen, die im folgenden beschrieben werden.

1. Die aus dem Trog 41 in die Abgabekammer 42 strömende Flüssigkeit entwickelt Schaum, der in das Siphonrohr eingesaugt wird, wodurch der Saugvorgang unterbrochen wird.

2. Wenn beim Rückspülvorgang die Menge, die in die Abgabekammer 42 einfließt, abnimmt, zieht das offene Ende 7 Luft, und der Absaugvorgang ist unterbrochen.

3. Es ist schwierig, die in die Absaugkammer 42 einströmende Flüssigkeitsmenge und die aus ihr herausgesaugte Flüssigkeitsmenge im Gleichge-

wicht zu halten, so daß dadurch die Arbeitsweise des Siphonsystems instabil wird.

Die aufgezählten Nachteile, die sich durch die geringe Eintauchtiefe des Siphons 5 in die Abgabekammer ergeben, können dadurch überwunden werden, daß die offenen Enden 7 und 8 des Siphonrohres 5 tief in die Flüssigkeit eingetaucht werden, wie dies die Fig. 5 zeigt. Fängt nun der Siphon an zu arbeiten, so wird der Flüssigkeitsspiegel aus der Höhe A bis auf die Höhe D in der Absaugkammer 42 abgesenkt. Während dieser Zeit strömt die abgegebene Flüssigkeit in großer Menge aus der Öffnung 71, die einen großen Durchmesser hat, aus dem Sumpf 9 aus, so daß das Niveau im Sumpf etwa auf der Höhe C gehalten wird. Ist nun der Flüssigkeitsspiegel auf die Höhe D abgesunken, strömt aus der Auslaßöffnung 72 mit kleinem Durchmesser, die im Sumpf 9 weiter unten angebracht ist, nur noch eine sehr geringe Menge Flüssigkeit aus, was bedeutet, daß eine größere Zeitspanne erforderlich ist, bis der Flüssigkeitsspiegel die Höhe E erreicht hat. Ist der Spiegel nun aber auf die Höhe E abgesunken, so hört das Ausströmen der Flüssigkeit aus dem Sumpf 9 vollkommen auf, so daß das Flüssigkeitsniveau stehenbleibt, und das Niveau in der Abgabekammer bleibt auf derselben Höhe wie im Sumpf 9. Der Siphon nimmt, selbst solange er mit Flüssigkeit angefüllt ist, keine Flüssigkeit mehr auf bzw. gibt keine Flüssigkeit mehr ab. Durch die Flüssigkeitsspiegel der Höhen D und E ist die bereits genannte Verzögerungszeit bestimmt, während beim normalen Betrieb der Flüssigkeitsspiegel zwischen den Höhen B und D schwankt.

Der Absaugunterbrecher 33 arbeitet in folgender Weise: Wenn Rückspülflüssigkeit aus einem besonderen Behälter zugeführt wird, sinkt der Flüssigkeitsspiegel in der Abgabekammer unter das Niveau B, da die Menge an Spülflüssigkeit, die in die Kammer hineinfließt, so lange abnimmt, bis das Niveau D erreicht ist, woraufhin der Flüssigkeitsspiegel in dem U-förmigen Rohrstück am Ende des Unterbrechers 33 ebenfalls absinkt auf dasselbe Niveau, das auch in der Abgabekammer 42 vorhanden ist. Sinkt das Niveau bis zum Grund 74 des U-förmigen Röhrendes des Unterbrecherrohres 33 ab, so wird Luft eingesogen, und das Abpumpen durch das Siphonrohr 5 hört augenblicklich auf, d. h. es wird keine Flüssigkeit mehr ausgebracht. Gleichzeitig fließt das Wasser aus dem Siphonrohr und ein Teil des Wassers aus dem Trog 41 in die Abgabekammer 42 und hebt dadurch deren Flüssigkeitsspiegel. Da aber das Ende des Unterbrecherrohres 33 U-förmig gebogen ist, bleibt im Siphonrohr weiterhin Atmosphärendruck erhalten, wie er im Augenblick der Absaugunterbrechung vorhanden war.

Es sei hier noch bemerkt, daß das offene Ende 70 und der Boden 74 des Unterbrecherrohres 33 zwischen den Niveauebenen D und E liegen soll.

Die bisherige Beschreibung bezog sich auf Siphonsysteme nach der Erfindung mit einer selbsttätigen Start- und Stoppvorrichtung, die dafür vorgesehen ist, die Flüssigkeit aus einem Filterbecken abzuziehen. Die Erfindung soll nun an Hand von Ausführungsbeispielen beschrieben werden, die in Filteranlagen eingesetzt sind.

Die F i g. ft stellt die Anwendung der Erfindung bei einer Kombination zweier Filterbecken 45 und 46 dar, die eine Parallelanordnung von mehreren Filterzclien oder -becken mit gemeinsamem Unterwasser 4 darstellen. An die Unterwasserkammer 4 ist eine Rohrleitung 44 für die gefilterte Flüssigkeit angeschlossen, durch die das gefilterte Wasser während des Normalbetriebs abgezogen wird, während die zu filternde

s Flüssigkeit über Zuführrohre 47 in die Becken 45 und 46 eingelassen wird.

Läßt nun während des Parallelbetriebs die Durchlässigkeit eines der Filter 3 so stark nach, daß das Niveau der Flüssigkeit z. B. im Becken 45 das Grenz-

niveau 17 erreicht, so läuft Flüssigkeit in den Überlaufbehälter 25 hinein, so daß dieser unter die Oberfläche einsinkt und genügend Flüssigkeit durch den Auslaß 25 über das Entleerungsrohr 10 abfließt, so daß der Ejektor 13 in der bereits beschriebenen Weise

¹S zu arbeiten beginnt. Im Ansaugrohr 31 des Ejektors entsteht ein Sog, und die Dichtflüssigkeit im Gefäß 30 wird abgezogen. Mit abnehmender Menge an Dichtflüssigkeit wird die Dichtung am unteren Ende des Entlüftungsrohres 15 immer schwächer, bis schließlich das Entlüftungsrohr 15 mit der atmosphärischen Luft in Verbindung steht, so daß aus dem Siphonrohr 5 die Luft über das Entlüftungsrohr 15 entweichen kann und Atmosphärendruck im Siphonrohr einkehrt. In dem Augenblick fließt die Flüssigkeit aus

^Z5 dem Filterbecken in das offene Ende 7 des inneren Rohres des Siphons 5, womit der Absaugvorgang einsetzt und die Flüssigkeit aus dem Becken 45 abgezogen und durch das offene Ende 8 des Siphonrohres in den Sumpf 9 abgegeben wird.

Mit weiterem Betrieb des Siphons 5 senkt sich der Spiegel im Becken 45 stetig, so daß ein hydrostatischer Differenzdruck A₅ zwischen dem Niveau der bereits gefilterten Flüssigkeit, bestimmt durch die Trennwand 75, und letzten Endes der Oberkante des Troges 41

entsteht. Durch diesen Differenzdruck A₅ wird Flüssigkeit in der mit Pfeilen dargestellten Richtung aus der gemeinsamen Unterkammer 4 als Rückstromflüssigkeit aufwärts durch das Filterbett 3 gedrückt. Diese fließt dann in die Abgabekammer 42, in der das offene Ende 7 des Siphonrohres 5 steckt, und wird durch das Siphonrohr 5 abgeleitet.

Während dieses Vorganges arbeitet ein Siphonunterbrecher 33, der mit dem Siphon 5 in Verbindung steht, in der bereits beschriebenen Weise. Das heißt, das Unterbrecherrohr zieht die Restflüssigkeit in einem die Dauer bestimmenden Gefäß 34 an seinem unteren Ende ab und unterbricht, wenn diese Flüssigkeit abgesogen ist, den Absaugvorgang des Siphons, da dann Luft in das offene Ende des Unterbrecherrohres eindringt. In der Fig. 5 ist mit der Ziffer 44 ein gemeinsames Rohr für die gefilterte Flüssigkeit bezeichnet, während die Ziffer 47 die Zuleitungen für die zu filternde Flüssigkeit bezeichnet und bei 35 ein stellbares Ventil für die Durchflußmenge des Unter-

brechers 33 gezeigt ist.

In einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel nach der Fig. 7 ist ein Filterbecken 50 eines Schnell- oder Vorfilters gezeigt, das mit dem Becken 51 eines Langsam- oder Nachfilters in Reihe geschaltet ist, so daß dadurch ein zweistufiges Filter entsteht. Die zu filternde Flüssigkeit läuft in das Filterbecken 50 des Vorfilters über ein Zufiihrrohr 57 ein. Die Unterkammer 4 des Vorfilterbeckens 50 führt auf die Oberseite des Feinfilters über ein Rohr 48, dessen offenes Ende im Feinfilterbecken 51 mit 49 bezeichnet ist.

Erreicht nun die Flüssigkeit im Vorfilterbecken 50 den Grcnzpegel 17, so tritt eine Überlaufvorrichtung,

wie sic in der Fig. 4 gezeigt ist, in Aktion. Das heißt, der einsinkbare Schwimmer 36 sinkt unter den Flüssigkeitsspiegel 17'SO daß eine größere Menge Flüssigkeit durch den Überlauf 37 eintritt und durch das Ablaufrohr 10 in den Ejektor 13 gelangt, so daß über dessen Ansaugrohr die Abdichtflüssigkeit aus dem Behälter 30 abgezogen wird, so daß die Dichtung am Ende des Entlüftungsrohres 15 wegfällt und die komprimierte Luft aus dem Siphon 5 in die Atmosphäre entweichen kann. In dem Augenblick beginnt der Siphon, die Flüssigkeit aus dem Vorfilterbecken 50 in den Abgabesumpf 9 abzuziehen.

Wenn die Flüssigkeit aus dem Vorfilterbecken 50 abgezogen wird, hat das zur Folge, daß der Spiegel im Becken 50 absinkt, so daß ein hydrostatischer Druck Λ_ή zwischen dem Spiegel 52 im Feinfilterbekken 51 und der Oberkante des Troges 41 im Vorfilter 50 entsteht. Folglich fließt Flüssigkeit aus dem Feinfilterbecken 51 durch das Verbindungsrohr 48 in Richtung der in Fig. 7 eingezeichneten Pfeile, so daß eine Rückstromreinigung von der Unterkammer 4 im Filterbecken 50 durch das Filterbett 3 entsteht. Die durch die Rückstromreinigung verunreinigte Flüssigkeit fließt in den Trog 41, wie dies bereits im Zusammenhang mit der Fig. 6 beschrieben wurde, und von dort in die Abgabekammer 42, von wo aus sie über das Siphonrohr nach außen gefördert wird.

Währenddessen fließt die Dichtflüssigkeit im zeitbestimmenden Gefäß 34 des Siphonunterbrechers 33 über das Ventil 35 aus, und nachdem eine gewisse Zeit verstrichen und die Flüssigkeit aus dem Gefäß 34 ausgelaufen ist, unterbricht der Siphonunterbrecher 33 dadurch, daß an seinem unteren Ende Luft eintritt, das Absaugen des Siphons 5, wodurch dann der Rückspülvorgang des Filterbettes beendet wird. Es wird dann wieder zu filternde Flüssigkeit über das Zuführrohr 47 zugeleitet, und der Filtervorgang beginnt von neuem.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in der Fi g. 8 dargestellt ist, wird ein Filtersystem mit geschlossenem Filterbehälter 54 bekannter Art gezeigt. Mit zunehmender Versetzung des Filterbettes 3 nimmt der Druck in der Filterkammer zu, so daß der Flüssigkeitsspiegel 59 im Rohr 10a entsprechend ansteigt, bis er den Rohrbogen 60 des Rohres 10« erreicht, der in einer Höhe liegt, die dem zulässigen Grenzdruck beim Filtervorgang entspricht, woraufhin Flüssigkeit durch den Rohrbogen 60 ausfließt und den Ejektor 13 am unteren Ende des Rohres 10 betätigt. Dadurch wird die Dichtflüssigkeit aus dem Abdichtbehälter 30 abgesogen, so daß die Dichtung des Entlüftungsrohres 15, das vom Siphonrohr 5 abzweigt, aufgehoben wird und die Flüssigkeitsabgabe aus dem Behälter 54 über den Siphon beginnt.

Mit fortgesetzter Flüssigkeitsabgabe sinkt der Druck in der Filterkammer 54, so daß zwischen diesem und dem Druck der bereits gefilterten Flüssigkeit im darüberliegenden Tank 55 das Gleichgewicht gestört ist, woraufhin Rückspülflüssigkeit aus dem Tank 55 über das Rohr 57 in die Unterkammer des Filters und durch das Filterbett 3 fließt. Die verunreinigte Spülflüssigkeit wird dann ebenfalls über das Siphonrohr 5 abgezogen.

Sinkt der Spiegel 58 der Rückspülflüssigkeit im Tank 55 ab, so wird die Abdichtung am unteren Ende des Unterbrecherrohres 33 unterbrochen, und das Siphonrohr zieht Luft, so daß die Abgabe über das Siphonrohr unterbunden ist. Wird dann über das Zuführrohr 47 wieder Flüssigkeit, die gefiltert werden soll, zugeführt, so steigt der Druck im oberen Teil der Filterkammer 54 wieder auf seinen normalen Arbeitsdruck an, und der Filtervorgang beginnt von neuem.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel einer mit der Erfindung ausgerüsteten Anlage, wie sie in der Fig. 9 gezeigt ist, ist über einem Filterbecken 1 ein Tank 68 für Rückspülflüssigkeit eingebaut, der mit der Unterkammer 4 des Beckens 1 über ein Siphonrohr 61 in Verbindung steht.

Im Tank 68 wird Rückspülflüssigkeit 65 auf einem Niveau 66 durch ein Regelventil 67 gehalten. Das Siphonrohr 61 zur Zuführung der Rückspülflüssigkeit besteht aus einem inneren Rohrstück mit offenem Ende 64, das innerhalb des Tanks 68 nahe dem Boden liegt, einem Umkehr-U-Bogen 61a und einem äußeren Rohrstück, das mit der Unterkammer 4 des Filterbeckens 1 über eine Flüssigkeitsdichtung 69 im unteren Ende des Rohrstückes in Verbindung steht. Vom Außenrohr des Siphons 61 zweigt eine Entlüftungsleitung 62 ab, die nach abwärts führt und mit ihrem unteren offenen Ende 63 in die Flüssigkeit 2 im Filterbekken 1 eintaucht und somit eine Flüssigkeitsdichtung vorhanden ist.

Außerdem ist die Filteranlage nach Fig. 9 mit einem weiteren Siphonsystem gemäß der Erfindung ausgerüstet, über das die Flüssigkeit 2 des Filterbekkens in der Weise aus diesem abgezogen wird, wie es bereits in Zusammenhang mit der Fig. 1 erläutert wurde.

Die Arbeitsweise des Rückspülsystems der Anlage nach Fig. 9 ist die folgende. Wenn der Widerstand im Filterbett 3 im Laufe des Filtervorganges zunimmt, steigt der Flüssigkeitsspiegel im Filterbecken an, bis er das Grenzniveau 17 erreicht, woraufhin die überschüssige Flüssigkeit durch die Auslaßöffnung 18 in den Sammelbehälter 11 fließt, so daß über den Ejektor 13 die Entlüftungsleitung 15 in der bereits beschriebenen Weise geöffnet wird und der Siphon 5 zu arbeiten beginnt. Die Flüssigkeit 2 aus der Filterkammer wird dann in den Sumpf 9 ausgestoßen.

Mit Abnahme der Flüssigkeit und damit Absinken des Spiegels im Becken 1 nimmt die Dichtfähigkeit des unteren Endes 63 des Entlüftungsrohres 62 ab, das normalerweise in die Filterflüssigkeit 2 im Bekken 1 eintaucht. Es entweicht schließlich die im Siphonrohr 61 eingeschlossene Luft über das offene Ende 63 des Entlüftungsrohres 62, so daß der Druck im Siphonrohr 61 etwa Atmosphärendruck annimmt, und im gleichen Augenblick beginnt das Spülwasser aus dem Reservetank über das Siphonrohr 61 auszuströmen. Es strömt in die Unterkammer 4 am Boden des Filterbeckens 1 und fließt dann aufwärts, wie es die Pfeile andeuten, durch das Filterbett 3.

Andererseits sinkt das Niveau im Reservetank 68 mit weiterem Ausströmen des Spülwassers ab, so daß schließlich Luft in das Unterbrecherrohr 33, das im oberen Teil des Siphonrohres 61 abzweigt und an seinem unteren Ende mit einem U-Bogen offen ist, eingesogen wird, wobei das offene Ende 70 des Unterbrecherrohres geringfügig oberhalb des offenen Endes 64 des Siphonrohres 61 liegt, so daß dadurch der Absaugvorgang über das Siphonrohr 61 unterbrochen wird.

Bei dem System nach der Erfindung ist die Bedingung, unter der das Absaugsystem zu arbeiten beginnt, die folgende. Das Absaugen kann, wie in der Fig. 2 b

gezeigt ist, nicht beginnen, wenn die Flüssigkeit im Filterbecken mit ihrem Niveau unterhalb des Niveaus L₁ steht, das mit dem tiefsten Punkt der Unterseite des U-Bogens des Siphonrohres 5 gleichzusetzen ist. Liegt das freie Niveau der Flüssigkeit auf der Höhe L₂. die um den senkrechten Abstand D/3 (D ist der

Innendurchmesser des Siphonrohres 5) oberhalb deb Niveaus L_x liegt, so kann der Absaugvorgang, wie Versuche gezeigt haben, sicher beginnen.

Das Einsetzen des Siphonvorganges ist also immer dann möglich, wenn der Grenzpegel 17 im Filtcrbekken wenigstens das Niveau L. erreicht.

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Selbsttätiges Rückstrom-Reinigungssystem für Flüssigkeitsfilteranlagen mit einer Filterkammcr mit Filterbett, das durch Abziehen der Flüssigkeit aus der Filterkammer gereinigt wird, einem außerhalb der Filterkammer angeordneten Flüssigkcitssunipf, einem umgekehrten U-förmigen Siphonrohr, das die Filterkammer und den Flüssigkeitssumpf miteinander verbindet, mit einem inneren Rohrschenkel in die Flüssigkeit der Filterkammer eintaucht und von dieser verschlossen wird und mit seinem äußeren Rohrschenkel, der unter das Ende des inneren reicht, normalerweise ¹S in die Flüssigkeit des Sumpfes eintaucht und von dieser verschlossen ist, einer an den U-Bogen des Siphons angeschlossene Entlüftungsvorrichtung zur Auslösung des Siphonrohres, die einen Ejektor enthält, dessen Saugrohr mit dem U-Bogen des Siphons in Verbindung steht, und mit einer die Filterkammer oberhalb des Filterbettes mit der Ejektorzustromseite verbindenden Rohrleitung, dadurch gekennzeichnet, daß das U-förmige Siphonrohr (5) zur Gänze unterhalb des oberen Grenzpegels (17) der Flüssigkeit (2) in der Filterkainmer (1) liegt und die Zustromrohrleitung (10) zum Ejektor (13) an eine Wandöffnung (18) der Filterkammer (1) in Höhe des oberen Grenzpegels (17) angeschlossen ist und zum Ejek- 3<> tor (13) stetiges Gefälle hat.

2. Rückstrom-Reinigungssystem nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungsvorrichtung sich zusammensetzt aus: Einem Behälter (25) mit offenem Auslauf, der normalerweise auf der Oberfläche der in der Filterkammer enthaltenen Flüssigkeit (2) durch eine bis zum Grenzpegel (17) der Flüssigkeit (2) in der Filterkammer wirkende Unterstützungsvorrichtung (27) schwimmt, wodurch Flüssigkeit bei Überschreiten des Grenzpegels (17) in den Sehwimmerbehälter hineinläuft und diesen zum Sinken bringt; eine Rohrleitung (28, 29), die die freie Bewegung des Schwimmerbehälters (25) erlaubt und die Führung eines starken Flüssigkeits-Stroms ermöglicht; einen Ejektor (13,14), der mit der Rohrleitung (29,28) verbunden ist und durch den Austritt der Flüssigkeit einen Unterdruck erzeugt; ein Entlüftungsrohr (15), das mit einem Ende mit dem oberen Ende, des äußeren U-Schenkels des Siphonrohrs (5) verbunden ist; und eine Flüssigkeitsdichtvorrichtung (30), die mit dem zweiten Ende des Entlüftungsrohres (15) in Verbindung steht und zum Ablassen der komprimierten Luft im Siphonrohr (5) durch das Entlüftungsrohr (15) geöffnet wird.

3. Rückstrom-Reinigungssystem nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungsvorrichtung folgende Merkmale aufweist: Eine Vorrichtung zum Unterbrechen des Absaug-Vorgangs, wenn die in der Filterkammer (1) absinkende Flüssigkeit (2) einen unteren Pegelwert erreicht, der über dem unteren offenen Ende (7) des inneren Schenkels des Siphonrohres (5) liegt, bestehend aus einem Absaugunterbrecherrohr (33), das mit einem ersten Schenkel in den U-Bogen des Siphonrohres (5) mündet und einen im wesentlichen senkrechten zweiten Schenkel aufweist, der mit seinem offenen Ende auf der Höhe des Unterbrecherpegels liegt, wobei die beiden Schenkel an ihrem oberen Ende durch einen Bogen (38) oberhalb des oberen Grenzpegels (17) der Kammer verbunden sind; und einem zeitbestimmenden Behälter (34) mit einem Zeitstellglied (35), das das allmähliche Ausfließen von Flüssigkeit aus dem Behälter (34) ermöglicht, wobei das untere Ende des zweiten Schenkels des Ausströmunterbrecherrohres (33) normalerweise in die Flüssigkeit des zeitbestimmenden Behälters (34) eintaucht und erst dann mit der Atmosphäre in Verbindung kommt, wenn das Flüssigkeitsniveau unter diesen Unterbrecherpegel abgesunken ist, wodurch Luft unter Atmosphärendruck in den U-Bogen des Siphonrohres (5) angesaugt wird und die Rückstromreinigung beendet.

4. Rückstrom-Reinigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitssumpf (9) an seinem oberen Ende eine Seitenwand mit einem ersten Auslaß kleinen Querschnitts und einem darüber gelegenen zwei- ** ten Auslaß großen Querschnitts aufweist, so daß f» auch dann, wenn keine Rückspülflüssigkeit mehr zugeführt wird, sogar nach Beendigung des Ausströmens der Flüssigkeit aus dem Sumpf durch die große Auslaßöffnung das Absaugen über das Siphonrohr (5) solange noch nicht unterbrochen wird, bis die zugeführte Rückspülflüssigkeit vollständig aus der Austrittsöffnung kleinen Querschnitts des Sumpfes (9) ausfließt.

5. Reinigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsdichtvorrichtung, die mit dem anderen Ende des Entlüftungsrohrs (15) verbunden ist, ein U-Rohrverschluß (16) ist.

6. Reinigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsdichtvorrichtung, die mit dem anderen Ende des Entlüftungsrohrs (15) verbunden ist, einen Behälter (30) aufweist, der bis zu einem Überlaufpegel mit einer Flüssigkeit gefüllt ist und in den das andere Ende des Entlüftungsrohres mit offenem Ausgang bis zu einer bestimmten Tiefe unter den Überlaufpegel eintaucht, und daß ein Saugrohr (31) des Ejektors (13,14) bis unter den speziellen Eintauchpegel des Entlüftungsrohres (15) in die Behälterflüssigkeit eintaucht.

7. Reinigungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Siphonunterbrecher (33) an seinem äußeren Ende (74) U-förmig gebogen ist.

8. Reinigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitssumpf (9) im oberen Teil einer Seitenwand mit einer Auslaßöffnurig (71) größeren Austrittsquerschnitts und in einem tiefer gelegenen Teil der Seitenwand mit einer Auslaßöffnung (72) kleineren Austrittsquerschnitts versehen ist, wodurch auch dann, wenn keine Rückspülflüssigkeit mehr zugeführt wird und nach vollständiger Abgabe der Flüssigkeit im Sumpf aus der Austrittsöffnung (71) größeren Querschnitts das Absaugen über das Siphonrohr (5) noch nicht unterbrochen wird für die Zeit, bis Rückspülflüssigkeit zugeführt wird.