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Die
Erfindung betrifft einen Filter zum Reinigen eines Fluids, insbesondere
einer Flüssigkeit, mit einem Filterelement, das in einem
Filterbetrieb von der Flüssigkeit durchströmt
oder umströmt wird und an dem sich im Filterbetrieb ein
Filterkuchen bildet, und mit einem Reinigungsmodul, wobei durch
das Reinigungsmodul das Filterelement in einem Reinigungsbetrieb
zumindest in einem Teilbereich reinigbar ist.
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Aus
der
WO 97/48472 ist
ein Filter bekannt, welcher ein Filterelement, bestehend aus einem Stützgewebe
und Florfäden, umfasst. Die an einem Ende mit dem Stützgewebe
verbundenen Florfäden werden von einer zu reinigenden Flüssigkeit
angeströmt und legen sich dabei gegen das Stützgewebe um,
so dass sie einen Tiefenfilter bilden. Beim Rückspülen
durch eine Rückspülströmung werden die Florfäden
wieder aufgerichtet und die Schmutzpartikel werden freigegeben.
Durch einen derartigen Filter können kleinere Partikel
und Flusen erfolgreich zurückgehalten werden, insbesondere
für Feinstpartikel ist die Filterwirkung jedoch unzureichend.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Filter bereitzustellen,
der eine Filtration von Feinstpartikeln ermöglicht, einen
geringen Raumbedarf aufweist, wirtschaftlich betrieben werden kann
und dessen Lebensdauer möglichst groß ist.
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Die
der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird mit der Merkmalskombination
gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind
Gegenstand der Unteransprüche.
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Der
Filter gemäß Anspruch 1 zeichnet sich dadurch
aus, dass das Filterelement im Filterbetrieb einen mehrlagigen Aufbau
aufweist und dass der mehrlagige Aufbau des Filterelements für
den Reinigungsbetrieb derart auflösbar ist, dass das Filterelement
vorzugsweise in Einzellagen durch das Reinigungsmodul gereinigt
werden kann. Da das zu reinigende Fluid (zum Beispiel Gas, Luft
oder eine Flüssigkeit) aufgrund des mehrlagigen Aufbaus
des Filterelements im Filterbetrieb mehrere Lagen des Filterelements
durchströmen muss, wird die Filterwirkung gegenüber
einem einlagig aufgebauten Filterelement deutlich verbessert. Die
Auflösung des mehrlagigen Aufbaus für den Reinigungsbetrieb
erlaubt eine effiziente Reinigung jeder einzelnen Schicht des Filterelements.
Im folgenden wird davon ausgegangen, dass es sich bei dem zu reinigenden
Fluid um eine Flüssigkeit handelt. Merkmale oder Bauteile,
die sich mit der Flüssigkeit in Wechselbeziehung stehen, gelten
somit analog auch für andere Fluide. Beispielsweise müsste
der Begriff „flüssigkeitsdurchlässig”,
wie er folgenden benutzt wird, bei der Filterung von Luft als „luftdurchlässig” interpretiert
werden.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Filterelement
im Filterbetrieb auf einer flüssigkeitsdurchlässigen,
einen inneren Hohlraum aufweisenden ersten Wickelvorrichtung aufgewickelt,
wird im Reinigungsbetrieb von der ersten Wickelvorrichtung abgewickelt
und durch das Reinigungsmodul geführt, und wird nach erfolgter
Reinigung auf eine zweite Wickelvorrichtung aufgewickelt. Bei der
ersten Wickelvorrichtung kann es sich beispielsweise um einen Hohlzylinder
handeln, der zumindest abschnittsweise flüssigkeitsdurchlässig
ist und auf den das Filterelement aufgewickelt wird. Im Filterbetrieb
durchströmt die zu reinigende Flüssigkeit die
mehreren Schichten des aufgewickelten Filterelements. Dabei setzen
sich von der Flüssigkeit mitgeführte Schmutzpartikel
in den einzelnen Filterelementschichten fest, während die
gereinigte Flüssigkeit in den inneren Hohlraum der Wickelvorrichtung
gelangt, aus welchem sie in geeigneter Weise abgeführt
werden kann. Im Reinigungsbetrieb wird das Filterelement nach Art
eines Tonbandes von der ersten Wickelvorrichtung abgewickelt und
vorzugsweise in Einzellagen oder in einer Anzahl von Lagen, die
deutlich reduziert zu der Anzahl der im Filterbetrieb übereinander
angeordneten Lagen ist, durch das Reinigungsmodul geführt.
Im Anschluss daran wird das gereinigte Filterelement auf eine zweite
Wickelvorrichtung aufgewickelt. Nach Beendigung des Reinigungsbetriebs
kann das gereinigte Filterelement von der zweiten Wickelvorrichtung
zurück auf die erste Wickelvorrichtung geführt
und dort aufgewickelt werden, und der Filterbetrieb kann erneut
starten.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung ist
auch die zweite Wickelvorrichtung flüssigkeitsdurchlässig
und sie weist einen inneren Hohlraum auf. Dadurch ist es möglich,
den Filterbetrieb bereits wieder zu starten, wenn sich das Filterelement
nach erfolgter Reinigung auf der zweiten Wickelvorrichtung befindet.
In einem nächsten, sich an diesen Filterbetrieb anschließenden
Reinigungsbetrieb wird das Filterelement nun von der zweiten Wickelvorrichtung
abgewickelt, durch das Reinigungsmodul geführt und nach
erfolgter Reinigung wieder auf die erste Wickelvorrichtung aufgewickelt.
Die Wahl eines solchen Betriebsmodus erspart das zeit-, energie-
und damit kostenaufwendige Rückspulen des gereinigten Filterelements
auf die erste Wickelvorrichtung.
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Alternativ
zu der oben beschriebenen Wicklung des Filterelements auf eine Wickelvorrichtung
ist es beispielsweise auch denkbar, das Filterelement in mehreren
Lagen nach Art eines Stapels anzuordnen.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst das Filterelement
eine Basisschicht und Fasern, welche jeweils an einem festen Ende
mit der Basisschicht verbunden sind. Beim Anströmen der Fasern
durch die verunreinigte Flüssigkeit legen sich die Fasern
gegen die Basisschicht um, so dass sich die in der Flüssigkeit
enthaltenen Schmutzpartikel an oder zwischen den übereinanderliegenden
Fasern verfangen, während die Flüssigkeit durch
die Fasern und die durchlässige Basisschicht hindurchgelangt. Darüber
hinaus kann die Reinigung eines solchermaßen ausgestalteten
Filterelements in besonders effizienter Weise erfolgen, indem das
Filterelement beispielsweise mittels Druckluft oder einer Saugdüse gereinigt
wird. Dadurch werden die einzelnen Fasern wieder aufgerichtet, so
dass sie nicht mehr auf der Basisschicht aufliegen, und die Schmutzpartikel,
die sich zwischen den einzelnen Fasern verfangen haben, lassen sich
längs der nunmehr parallel ausgerichteten Fasern in einfacher
Weise entfernen. Alternativ ist es denkbar, dass das Filterelement
aus einem Draht- oder Verbundgewebe besteht.
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Zur
besseren Führung des Filterelements durch das Reinigungsmodul
kann Letzteres erste und zweite Führungswalzen aufweisen.
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In
einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das Reinigungsmodul
mit Druckluft beaufschlagbar. Dadurch können die Schmutzpartikel
aus dem Filterelement entfernt und aus dem Filter abgeführt
werden, und die ursprüngliche Struktur des Filterelements
kann wieder hergestellt werden. Dabei können Mittel vorgesehen
sein, die einen durch die Druckluft verursachten Luftstrom in dem
Reinigungsmodul im Wesentlichen in einer Richtung senkrecht zu einer
Längserstreckung des Filterelements auf das Filterelement
führen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn es
sich um ein Fasern umfassendes Filterelement handelt, da die im
Filterbetrieb umgelegten Fasern sich so in optimaler Weise wieder aufrichten
lassen. Bei den Mitteln kann es sich beispielsweise um Führungsbleche
handeln, die ein seitliches Einströmen des Luftstromes
auf das Filterelement vermeiden.
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Alternativ
oder zusätzlich zu den oben genannten Mitteln können
Mittel vorgesehen sein, die den Luftstrom zumindest in Teilbereichen
des Filterelements in eine Richtung parallel zur Längserstreckung
des Filterelements über dieses führen. Hierbei kann
es sich beispielsweise um Vertiefungen am Umfang der zweiten Führungswalzen
handeln, durch welche die Druckluft in einer Richtung parallel zur Längserstreckung
des Filterelements hindurchströmen kann. Durch diese alternative
oder zusätzliche Richtungskomponente des Luftstromes kann
die Reinigungswirkung des Reinigungsmoduls weiter verbessert werden.
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Um
die Standzeit des Filters zwischen zwei Reinigungsbetrieben zu erhöhen,
können nach einer gewissen Zeit im Filterbetrieb die äußersten
Lagen des Filterelementes von der ersten Wickelvorrichtung abgewickelt
werden, wobei noch so viele Lagen des Filterelementes auf der ersten
Wickelvorrichtung verbleiben, dass eine ausreichend gute Filterung
weiterhin gewährleistet ist. Da sich in den äußeren
Lagen die meisten Schmutzpartikel befinden, kann somit das mehrlagige
Filterelement deutlich von der Schmutzfracht befreit werden. Das
Abwickeln der äußeren Lagen kann während
des Filterbetriebs in gewissen Zeitabständen mehrmals erfolgen,
solange eine genügend große Anzahl von Lagen auf
der ersten Wickelvorrichtung verbleiben.
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Die
Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 Schematisch
im Querschnitt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Filters mit Filterelement und Reinigungsmodul;
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2 Schematisch
im Querschnitt eine alternative Ausführungsform des Reinigungsmoduls aus 1.
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1 zeigt
einen Filter, der als Ganzes mit 10 bezeichnet wird. Der
Filter weist ein Gehäuse 11 mit einem Zufluss 12 für
eine ungefilterte Flüssigkeit 7 auf.
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Im
Inneren des Gehäuses 11 befindet sich ein Filterelement 1,
bestehend aus einer Basisschicht 2 sowie Fasern 3,
welche jeweils an einem festen Ende mit der Basisschicht 2 verbunden
sind. Das Filterelement 1 ist auf einen ersten Hohlzylinder 100 aufgewickelt.
Dabei ist ein in der untersten Wickelschicht liegendes erstes Ende 111 des
Filterelements 1 fest mit dem Hohlzylinder 100 verbunden. Ein
zweites Ende 112 des Filterelements 1 ist fest
mit einem zweiten Hohlzylinder 101 verbunden.
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Im
Bereich zwischen den Hohlzylindern 100, 101 ist
ein Reinigungsmodul 30 zur Reinigung des Filterelements 1 angeordnet.
Das Reinigungsmodul 30 umfasst erste Führungswalzen 32 und
zweite Führungswalzen 33 zur sicheren Führung
des Filterelements 1 durch das Reinigungsmodul 30.
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In
einem Filterbetrieb strömt die ungefilterte Flüssigkeit 7 durch
den Zufluss 12 in das Innere des Gehäuses 11 des
Filters 10 und durchströmt das auf dem Hohlzylinder 100 aufgewickelte
Filterelement 1 in einer Hauptströmungsrichtung 4.
Durch das Anströmen mit der ungefilterten Flüssigkeit 7 legen
sich die Fasern 3 des Filterelements 1 gegen die
Basisschicht 2 um, so dass sich von der Flüssigkeit 7 mitgeführte
Schmutzpartikel 5 in den Faserschichten des Filterelements 1 festsetzen
und die von Schmutzpartikeln befreite, gefilterte Flüssigkeit 6 in den
Innenraum des Hohlzylinders 100 gelangt. Der Hohlzylinder 100 weist
zu diesem Zwecke eine flüssigkeitsdurchlässige
Wandung auf. Aus dem Innenraum des Hohlzylinders 100 kann
die gereinigte Flüssigkeit 6 mittels eines geeigneten,
in 1 nicht dargestellten Abflusses aus dem Filter 10 abgeführt
werden.
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In
einem Reinigungsbetrieb des Filters 10 wird der Zufluss 12 geschlossen.
Zur Reinigung des Filterelements 1 wird selbiges nun mittels
eines geeigneten, hier nicht dargestellten Antriebs von dem Hohlzylinder 100 abgewickelt
und in einer einzelnen Lage durch das Reinigungsmodul 30 geführt.
Dabei ist das Reinigungsmodul 30 oder das gesamte Gehäuse 11 mit
Druckluft beaufschlagbar, welche bei dem in 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel dazu führt, dass ein Luftstrom 31 zunächst
durch die Basisschicht 2 und dann durch die Fasern 3 des
Filterelements 1 hindurchströmt, bevor er über
eine Auslassöffnung 8 aus dem Filter 10 abgeführt
wird. Durch einen derart auf das Filterelement 1 gerichteten
Luftstrom 31 richten sich die zuvor gegen die Basisschicht 2 umgelegten
Fasern 3 des Filterelements 1 wieder auf, so dass
sich die Schmutzpartikel 5 relativ einfach aus den Faserzwischenräumen
entfernen lassen. Die aus dem Filterelement 1 entfernten,
hier mit 5' bezeichneten Schmutzpartikel werden von dem
Luftstrom 31 ebenfalls über die Auslassöffnung 8 aus
dem Filter 10 herausbewegt.
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Das
nunmehr gereinigte Filterelement 1 wird nun auf den Hohlzylinder 101 aufgewickelt.
Der Reinigungsbetrieb ist beendet, wenn das gesamte Filterelement 1 von
dem Hohlzylinder 100 abgewickelt, durch das Reinigungsmodul 30 geführt
und auf dem Hohlzylinder 101 aufgewickelt wurde. Ebenso
wie der Hohlzylinder 100 weist auch der Hohlzylinder 101 eine
flüssigkeitsdurchlässige Wandung auf, so dass in
dem nun vorliegenden Zustand des Filters 10 sofort wieder
auf den Filterbetrieb umgestellt werden kann. Dazu wird die Druckluftzufuhr
im Bereich des Reinigungsmoduls 30 unterbrochen und der
Zufluss 12 wird erneut geöffnet, so dass ungefilterte
Flüssigkeit 7 in das Innere des Filters 10 einströmen
kann. Nun wiederholt sich der oben beschriebene Filterprozess, lediglich
mit dem Unterschied, dass die Filterung nun im Bereich des Hohlzylinders 101 erfolgt. Bei
einem darauffolgenden weiteren Reinigungsbetrieb wird das Filterelement 1 von
dem Hohlzylinder 101 abgewickelt, durch das Reinigungsmodul 30 geführt
und wieder auf den Hohlzylinder 100 aufgewickelt.
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In 2 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel des Reinigungsmoduls 30 dargestellt.
Im Unterschied zu dem in 1 dargestellten Reinigungsmodul 30 weisen
die in 2 dargestellten zweiten Führungswalzen 33 umfangseitige
Vertiefungen auf. Im Bereich dieser Vertiefungen ist der Umfang 331 der Walzen 33 daher
gegenüber dem Umfang 330 außerhalb der
Vertiefungen reduziert. Wird das Reinigungsmodul 30 im
Reinigungsbetrieb mit dem Luftstrom 31 beaufschlagt, so
kann bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel
der Luftstrom 31 nicht nur, wie oben beschrieben, von unten
durch die Basisschicht 2 und die Fasern 3, sondern
auch seitlich durch die an den Walzen 33 ausgebildeten
Vertiefungen hindurchströmen. Insbesondere festsitzende Schmutzpartikel 5 lassen
sich durch diese unterschiedlichen Richtungskomponenten des Luftstromes 31 besser
und effizienter lösen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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