DE19727625A1 - Selbstreinigende Filtervorrichtung speziell für Wasser - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fil­ tervorrichtung für Flüssigkeiten, speziell, jedoch nicht ausschließlich für Wasser.

Bekanntlich sind im Wasser, das für zivile oder indu­ strielle Verwendung bestimmt ist, häufig Partikel oder Fremdkörper enthalten, zum Beispiel in Form von Sand­ körnern. Deshalb ergibt sich das Problem, diese Parti­ kel oder Fremdkörper vor Gebrauch des Wassers zu be­ seitigen.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Fil­ tervorrichtung zur Verfügung zu stellen, die geeignet ist, eine effiziente Filterwirkung auch bei besonders verschmutztem Wasser zu garantieren.

Ein anderes Ziel ist es, eine Filtervorrichtung selbstreinigender Art zu realisieren; das heißt eine, die geeignet ist, je nach Erfordernis auf schnelle (wenige Minuten, Sekunden) und mühelose Weise mit Hil­ fe des durchfließenden Wassers gereinigt zu werden, und zwar in Abwesenheit spezialisierten Personals und mit einem beschränkten Verbrauch an filtriertem Was­ ser.

Ein weiteres Ziel ist es, eine Filtervorrichtung zur Verfügung zu stellen, die für Kontroll- oder Wartungs­ operationen, und andere Operationen leicht zugänglich ist.

Ein zusätzliches Ziel sollte es sein, eine Filtervor­ richtung zu realisieren, die eine einfache und zuver­ lässige Konstruktionsform, sowie eine beschränkte An­ zahl an Komponenten aufweist und somit auch einen be­ schränkten Kostenaufwand darstellt.

Die zuvor genannten Ziele werden durch die Erfindung auf die Weise erreicht, wie sie in den beiliegenden Patentansprüchen beschrieben wird.

Die Eigenschaften und konstruktiven Vorteile der Er­ findung werden in der folgenden detaillierten Be­ schreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Ab­ bildungen dargestellt, die allein zur Vereinfachung und nicht zur Einschränkung drei verschiedene Ausfüh­ rungsformen abbilden.

Es zeigt:

Fig. 1 die Erfindung laut einer ersten Ausführungs­ form im Achsschnitt und in der Filtrierphase;

Fig. 2 eine ganz der vorhergehenden ähnliche Perspek­ tive mit der Erfindung in der Spül- oder Rei­ nigungsphase des Filterdiaphragmas;

Fig. 3 einen Achsschnitt einer zweiten Ausführungs­ form der Erfindung in der Reinigungsphase; und

Fig. 4 einen Achsschnitt einer dritten Ausführungs­ form der Erfindung in der Filtrierphase.

In den angeführten Abbildungen zeigt sich, daß die genannte Filtervorrichtung in allen ihren vorzuziehen­ den Ausführungsformen einen Hohlkörper 1 von längli­ cher Form mit einer vertikalen Längsachse 2 umfaßt, auf der ein koaxiales, zylinderförmiges Filterdia­ phragma 3 verschiebbar montiert ist. Im besonderen setzt sich der genannte Hohlkörper 1 aus einer unteren Muffe 4 zusammen, dessen Anschnitt mit einem Außenge­ winde versehen ist, auf dem eine darüber befindliche Abschlußhaube 5 aufgebracht ist, und zwischen genann­ ter Muffe 4 und Abschlußkappe 5 befindet sich eine Dichtung 6. Es erweist sich somit als offensichtlich, daß die beschriebene Vorrichtung eine einfache Kon­ struktion aufweist mit einer beschränkten Anzahl an Komponenten, und dank der Muffe 4 verfügt sie über einen raschen und einfachen Zugang für Wartungs- und Kontrolloperationen, bzw. für den Austausch von Er­ satzteilen. Wie man deutlich sieht, hat der Boden der Muffe 4 die Form eines Kegelstumpfes und dehnt sich zu einer Ausflußdüse 7 aus, die in den Abb. 3 und 4 sichtbar ist und auf die später noch genauer eingegan­ gen werden wird.

Die Abschlußhaube 5 weist einen unteren zylindrischen Teil mit verschiedenen Querabschnitten auf, der koa­ xial mit der Muffe 4 verläuft, und einen oberen, ge­ formten, winkelkopfförmigen Teil. Innerhalb dieses oberen Teiles befindet sich ein Stutzen 8, der eine Leitung für den Durchfluß des filtrierten Wassers zu­ gänglich macht, die an einem Ende ins Innere des Dia­ phragmas 3 mündet, und am anderen Ende in einen seit­ liche Anschlußbund oder Anschlußflansch 9 einmündet.

Im besonderen teilt der genannte Stutzen 8 die Licht­ weite oder die Öffnung des Flansches 9 in zwei Teile, von denen der eine die Ausgangsöffnung des filtrierten Wassers darstellt, und der andere die Eingangsöffnung des zu filtrierenden Wassers. Es versteht sich von selbst, daß die erstere der genannten Öffnungen dazu bestimmt ist, mit einer Verbraucher- oder Benutzer­ stelle verbunden zu werden, wie mit einem Haushalts­ verbrauchernetz, während die zweite an eine geeignete Versorgungsquelle angeschlossen wird, wie an das Was­ serversorgungsnetz. Derselbe Stutzen 8 weist ein Au­ ßengewinde auf, auf das ein abfallender Mantel 10 auf­ gebracht ist, der koaxial auf dem Hohlkörper 1 posi­ tioniert ist, und der innerhalb des oberen Endes des Filterdiaphragmas 3 verschiebbar aufgenommen wird.

Der zuvor genannte Mantel 10 ist oberhalb mit einer kreislinienförmigen Serie von durchgehenden, radialen Öffnungen 11 versehen, die oben und unten mit zwei Außendichtungsringen 12 verbunden sind, die die Ab­ dichtung gegenüber der inneren Oberfläche des Dia­ phragmas 3 garantieren, und derselbe Mantel weist eine untere Außenabschlußdichtung 13 auf.

Wie ersichtlich ist, hat das Diaphragma 3 die Form einer Muffe, deren Boden blind ist, und deren Seiten­ wand einen unteren durchbohrten Teil 31, einen blinden Mittelteil 15, einen oberen durchbohrten Teil 30 und ein blindes Endstück aufweist.

Der Teil 30 ist von einem Netzmuffenstück 300 überzo­ gen, der Teil 31 ist mit einem entsprechenden Netzmuf­ fenstück verkleidet 310, und auf der Außenseite des genannten blinden Mittelteils 15 ist eine kreislinien­ förmige Verrippung vorgesehen, die mit einer Dichtung 14 versehen ist, die gegenüber der Abschlußhaube 5 abdichtet, wie später noch aufgezeigt wird. Diese Muf­ fenstücke werden von einer filtrierenden, feinmaschi­ gen Netzschicht gebildet, im speziellen handelt es sich um Maschen von 100 bis 140 Mikron für das Netz 300, und um Maschen von 20 bis 500 Mikron für das Netz 310.

Es wird an dieser Stelle präzisiert, daß zwischen dem Diaphragma 3 und dem Hohlkörper 1 eine ringförmige Kammer 33 gebildet wird, die oberhalb mit der Ein­ gangsöffnung für das Wasser verbunden ist, und unter­ halb unter den Bodenbereich des Diaphragmas 3 mündet.

Der zuvor genannte durchbohrte obere Teil 30 weist dabei eine geringere Länge als der Mantel 10 auf, und zwischen den beiden genannten Komponenten wird eine ringförmige Kammer 44 gebildet, deren Funktionen in den folgenden Erläuterungen offensichtlich erscheinen. Ferner befindet sich im Inneren des genannten blinden Mittelteils 15 ein kreislinienförmige Tragwinkel 170, der als Hubendanschlag für das Diaphragma 3 wirkt, und unter dem ein Schieber 17 angebracht ist.

Die bisher beschriebenen Elemente sind den drei darge­ stellten Ausführungsformen gemein, die sich jedoch in den Punkten unterscheiden, die im folgenden beschrie­ ben werden. Unter besonderem Hinweis auf die Abb. 1 und 2 ist zu bemerken, daß der Schieber 17 aus einem Pilzventil besteht, das mit einer Dichtung 18 versehen ist, und dessen Schaft in die Ausflußdüse 7 eingeführt ist, mit welcher er Kanäle für den Durchfluß des für das Spülen der Filtriernetze 300 und 310 verwendeten Wassers bildet, wie im folgenden noch näher ausgeführt werden wird. Im besonderen werden der Kopf des genann­ ten Pilzventils und der Boden der sich darüber befind­ lichen Muffe 4 konstant durch eine gespannte Feder 20 in Kontaktposition gehalten, die sich zwischen dem oberen Ende des Diaphragmas 3 und des Stutzens 8 be­ findet. Das Heben und Senken des Schiebers 17 werden einem Drehknopf 19 übertragen, der drehbar auf den Ausguß 7 montiert ist, und der kinematisch mit dem unteren Ende des Schiebers mittels geeigneter Mittel verbunden ist, zum Beispiel einem Schrauben-Mutter System. Im besonderen erfolgt der Hub des Schiebers im Kontrast zum von der zusammengedrückten Feder 20 gebo­ tenen Widerstand, während beim Absenken des Schiebers dieselbe Feder das Diaphragma 3 zum Absinken bringt, das dann auf dem darunter befindlichen Schieber auf­ liegt. Es ist offensichtlich, daß das Absenken des Diaphragmas 3 ohne den Einsatz von federnden Mitteln erfolgen kann, zum Beispiel indem der Schieber ent­ sprechend eines zweiseitigen Einsatzes am untersten Ende des Diaphragmas eingehakt wird.

Entsprechend der Alternativlösung, wie sie in Abb. 3 gezeigt wird, werden das Öffnen und Schließen des Schiebers 17 gesteuert, indem von oben gewirkt wird, und nicht von unten wie im vorhergehenden Fall.

Zu diesem Zweck wird vom untersten Ende des Diaphrag­ mas 3 eine Stange 21 errichtet, die vom oberen Ende des Gehäuses 1 mit Zwischenlagerung von geeigneten Dichtungen herausragt, wo er einen prismatischen Teil und einen darüber befindlichen Rückhaltekopf 22 auf­ weist. Mit diesem prismatischen Teil ist ein Ring 23 verbunden, der ein Außengewinde aufweist, welches in das Innengewinde eines Schaltknopfes 24 gewunden ist; dieser ist seinerseits drehbar montiert und axial auf einer hohlen Platte des Hohlkörpers 1 blockiert.

Es kann hierbei hervorgehoben werden, daß ein Steuer­ system wie jenes, das in Bezug auf den Drehknopf 24 beschrieben wurde, mit dem Drehknopf 19 verbunden wer­ den kann, dessen Umsetzung in den Abb. 1 und 2 gezeigt wird.

Um auf Abb. 3 zurückzukommen, so zeigt sich, daß der unterste Teil des Diaphragmas 3 unterhalb mit einem horizontalen Zentralzapfen 25 versehen ist, an dem laut einem zweiseitigen Einsatz mit Leerhub der Schie­ ber 17 eingehakt ist.

Im besonderen weist der genannte Schieber einen an­ steigenden Zylinderkopf auf, der gleitend innerhalb eines entsprechenden, auf der untersten Seite des Dia­ phragmas 3 vorhandenen Eindrucks aufgenommen wird, und der mit einem länglich verlaufenden Querloch 26 verse­ hen ist, wo der zuvor genannte Zapfen 25 aufgenommen wird.

Ferner ist der Drehknopf 24 mit einer schwingenden Verkleidungs- und Schutzabdeckung 27 verbunden.

Auch im Falle der in Abb. 4 gezeigten Umsetzung wird die Betätigung des Schiebers von oben durchgeführt. Im Unterschied zur vorausgehenden Lösung ist jedoch ein Schalthebel 28 vorgesehen, der an einem Ende in der Position 66 am Hohlkörper 1 angelenkt, und an einem dazwischen liegenden Punkt am Schaft 21 mit Hilfe ei­ nes Querzapfens 29 eingehängt ist, und der am anderen Ende als Betätigungsarm verfügbar ist, der mit einer passenden, nicht dargestellten Steuerung verbunden ist, wie einer Exzentersteuerung oder einer gleichwer­ tigen Steuervorrichtung. Schließlich ist der Hohlkör­ per 1 mit einem schwingenden Verkleidungs- und Schutz­ gehäuse 99 des Hebels 28 versehen, wenn letzterer sich in abgesenkter Position befindet, und die entsprechen­ de Steuerung ist mit einer Vorrichtung ausgestattet, die dessen Blockierung in der gewünschten Betätigungs­ phase erlaubt.

Die Erfindung funktioniert in folgender Weise.

Wenn sich diese in der Filtrierposition befindet (wie in den Abb. 1 und 4 gezeigt wird), ist das Diaphragma 3 abgesenkt, der Schieber 17 verschließt dichtend die von der Ausflußdüse 7 gebildete Abflußöffnung, die Öffnungen 11 sind von der Kammer 44 isoliert, und die Dichtung 14 ist vom Hohlkörper 1 losgelöst, so daß das Wasser den mit Pfeilen ausgewiesenen Verlauf folgt. Im besonderen dringt das Wasser in den oberen Teil der Kammer 33 ein, indem es nach unten fließt, dann durch­ fließt es das Netz 310 und mündet gefiltert in das Diaphragma 3, von wo aus es den Wasseranschluß durch die Ausgangsöffnung erreicht. Dabei wird präzisiert, daß während des beschriebenen Flusses nach unten das durchfließende Wasser das obere Netz 300 umspült, und dabei eventuelle Unreinheiten beseitigt, die sich dann entweder auf dem darunter befindlichen Netz 310 abla­ gern, oder sich am Boden des Hohlkörpers 1 ansammeln.

Wenn die Vorrichtung gereinigt werden soll, wird das Diaphragma 3 mittels Kugelgriff 19 oder 24, oder dem Hebel 28 in die hochgehobene Position gebracht, der Schieber 17 ist somit offen, die Kammer 44 ist mit den Öffnungen 11 verbunden, und die Dichtung 14 schließt dichtend gegen den Hohlkörper 1 ab, so daß das Wasser dem in den Abb. 2 und 3 mit Pfeilen ausgewiesenen Ver­ lauf folgt. Es wird darauf hingewiesen, daß der vorge­ sehene zweiseitige Einsatz mir Leerhub, der vom oben genannten Zapfen 25 und oben genannten Querloch be­ stimmt wird, den Vorteil mit sich bringt, daß der Ver­ brauch von in der Spül- oder Peinigungsphase einge­ setztem, filtriertem Wasser beschränkt wird. Wie auch Abb. 4 zeigt, befindet sich am Beginn der Hubphase der Zapfen 25 in gleicher Höhe wie das untere Ende des Querloches 26, und in der Folge berührt er das obere Ende desselben, nachdem die Dichtung 14 den Hohlkörper 1 berührt hat, oder besser gesagt, die Abschlußhaube 5.

Dasselbe gilt auch für die in den Abb. 1 und 2 gezeig­ ten Lösungen, nämlich auf Grund der Tatsache, daß der Schaft des Schiebers 17 unmittelbar unterhalb der Dichtung 18 einen perfekt zylindrischen Abschnitt auf­ weist, der entsprechend eines Gleitsitzes innerhalb des Loches der Ausflußdüse aufgenommen wird, und der einen anschließenden geriefelten, dem Wasserverlauf vorangesetzten Abschnitt überlagert. Grundlegend kann das Wasser nur frei ablaufen, wenn der oben genannte, perfekt zylindrische Abschnitt sich gänzlich von der Ausflußdüse abstreift, das heißt, wenn die Dichtung 14 den Hauptteil 1 berührt.

Im besonderen tritt das Wasser während dieser Spülpha­ se in den oberen Teil der Kammer 33 ein, dann durch­ fließt es das Netz 300 und mündet gefiltert in die Kammer 44, tritt somit in das Diaphragma 3 mittels der Öffnungen 44 ein, und vom Diaphragma 3 aus mündet es in den unteren Teil der Kammer 33, indem es vom Netz 310 die dort abgelagerten Unreinheiten beseitigt, um schließlich über die Ausflußdüse 7 nach außen abzu­ fließen.

Die Spülung erfolgt verhältnismäßig schnell, in weni­ gen Sekunden und unter nicht erheblichen Druckwerten.

Es versteht sich von selbst, daß die Erfindung nicht auf die erläuterte und beschriebene Anwendung be­ schränkt ist, sie umfaßt vielmehr alle technischen Entsprechungen der genannten Mittel.

Claims (16)

1. Selbstreinigende Filtervorrichtung speziell für Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Hohlkörper (1) von länglicher Form um­ faßt, welcher eine Eingangsöffnung für das zu fil­ ternde Wasser aufweist, eine Ausgangsöffnung für das gefilterte Wasser, und eine Abflußöffnung (7) für die Fremdkörper, letztere ausgestattet mit ei­ nem Schieber (17), und welcher ein koaxiales Fil­ terdiaphragma (3) enthält, um den durchströmenden Wasserfluß aufzuhalten, das geeignet ist, bei Be­ tätigung eines von außen zu steuernden Organs sich zwischen einer Filtrierposition, welcher die Ver­ schlußposition des genannten Schiebers entspricht und in der das zur Ausgangsöffnung gerichtete Was­ ser aufgehalten wird, und einer Reinigungspositi­ on, welcher die Öffnungsposition des Schiebers entspricht und in der das zur Abflußöffnung ge­ richtete Wasser aufgehalten wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oben genannte Hohlkörper (1) eine Muffe (4) mit vertikaler Achse (2) umfaßt, die mit einem ke­ gelstumpfförmigen Boden versehen ist, wo zentral der genannte Schieber angebracht ist, und die auf einer darüber befindlichen Abschlußhaube (5) auf­ gebracht ist, welche einen seitlichen Anschlußbund (9) aufweist, wo die genannten Eingangs und Aus­ gangsöffnungen des zu filternden bzw. des gefil­ terten Wassers münden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das oben genannte Diaphragma (3) aus einem muffen­ förmigen Element besteht, das sich im Abstand zur Innenoberfläche des Hohlkörpers (1) befindet, des­ sen Boden zum oben genannten Schieber (17) zeigend angebracht ist, dessen oberes Ende gleitend auf einer in die oben genannte Ausgangsöffnung endende Führung (10, 8) montiert ist, und dessen Seiten­ wand zwei filtrierende, übereinanderliegende Ab­ schnitte (30, 300; 31, 310) aufweist, zwischen de­ nen eine ringförmige Außendichtung (14) plaziert ist, die sich an den Hohlkörper (1) anlegen, bzw. sich von diesem lösen kann, wenn das Diaphragma sich in den oben beschriebenen Peinigungs- bzw. Filtrierpositionen befindet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem oberen Teil (10) der zuvor genannten Führung (10, 8) und dem oberen Ende des Diaphrag­ mas (3) Abdichtungselemente (12, 13) zwischengelegt sind, da der obere Teil länger ist als der obere Filtrierabschnitt, und da auf dem genannten Teil (10) zumindest eine Durchgangsöffnung (11) vorge­ sehen ist, die zwischen den genannten Dichtungse­ lementen eingeschlossen ist, und die so angeordnet ist, daß sie geschlossen oder offen ist, wenn sich das Diaphragma in dem Filtrier- bzw. in der Reini­ gungsphase befindet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die oben genannten darüber befindlichen Filtrier­ abschnitte des Diaphragmas zwei durchbohrte Ab­ schnitte (30, 31) umfassen, an die die entspre­ chenden Netzschichten (300, 310) angeschlossen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschen der oben genannten Netzschichten (300, 310) eine Größe von je 100 bis 140 und von 20 bis 500 Mikron aufweisen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Steuerorgan, das der Verschiebung des Diaphragmas zwischen den Filtrier- und Reinigungs­ positionen vorangesetzt ist, so bemessen und ge­ formt ist, daß es auch das Verschließen und das Öffnen des genannten Schiebers steuert.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das oben genannte Organ einen äußeren Steuerkugel­ griff (19) umfaßt, welcher drehbar unterhalb der oben genannten Ausflußöffnung montiert ist, und der mit einem Mechanismus versehen ist, wie einem Schrauben-Mutter System, der kinematisch mit dem Schaft des genannten Schiebers verbunden ist, ge­ gen den sich das Diaphragma abstützt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie federnde Elemente (20) umfaßt, die das Absen­ ken des Diaphragmas (3) während des Verschließens des Schiebers (17) garantieren.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Diaphragma beim Schieber entsprechend des zweiseitigen Einsatzes eingehakt ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der oben genannte Schieber so bemessen und geformt ist, daß er den ungehinderten Abfluß des Spülwas­ sers nur freigibt, wenn die genannte Außendichtung des Diaphragmas am Hohlkörper (1) dichtend an­ liegt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das oben genannte Steuerorgan an der Spitze und außerhalb des genannten Hohlkörpers (1) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das oben genannte Steuerorgan eine Schaltvorrich­ tung umfaßt, die mit dem oberen Ende einer abfal­ lenden und mit dem darunter befindlichen Diaphrag­ ma verbundenen Stange (12) vereint ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die oben genannte Schaltvorrichtung aus einem drehbaren Kugelgriff besteht, der mit einem Mecha­ nismus versehen ist, wie einem Schrauben-Mutter System, und der kinematisch mit genannter Stange verbunden ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die oben genannte Schaltvorrichtung einen Hebel (28) umfaßt, welcher am Hohlkörper (1) angelenkt ist, und an dem die oben genannte abfallende Stan­ ge eingehakt ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die oben genannte Kupplung zwischen Diaphragma und Schieber mit Leerhub funktioniert, und so ge­ staltet und bemessen ist, daß sie den freien Ab­ fluß des Spülwassers nur dann erlaubt, wenn der oben genannte Außendichtungsring des Diaphragmas dichtend am Hohlkörper (1) anliegt.