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Zweistufige mechanische Filtervorrichtung zum Reinigen von verschmutztem Wasser, insbesondere für Teichanlagen und Fischzuchtanlagen mit hohem Anspruch auf Wasserreinheit. Filtervorrichtung mit zwei nacheinander geschalteten kommunizierenden Filterbereichen, mit entsprechend auf die Schmutzbeladung (Partikelgröße) abgestimmten Abscheideeinheiten, bestehend aus einem Vorfilterband mit nachgeschalteter Feinfiltertrommel, in einem Gehäuse verbaut, gesteuert und angetrieben.
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Stand der Technik
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Existierende Filteranlagen, wie Trommel und Bandfilter reinigen das Eingangsmedium (z. B. Wasser) einstufig, in einem mit Filtergaze bespannten Filtersystem Die Oberflächengröße und Maschenweite der Gaze bestimmt dabei das Reinigungsergebnis. Große Filteroberflächen werden durch lange Trommelgeometrien realisiert, daraus ergibt sich eine Vielzahl von benötigten Spüldüsen und entsprechend langen Spülrinnen.
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In der Praxis ist die Schmutzbeladung des Eingangsmediums sehr unterschiedlich. D. h. die Partikelgrößen reichen von sehr grob wie Blätter, Algen, Tannennadeln und Steine, bis hin zu sehr feinen Partikeln wie Staub, Sediment und Eiweißverbindungen. Das gesamte Spektrum der Schmutzfracht zufriedenstellend zu separieren, ist mit nur einer Filtereinheit, in einer Dimensionierung, schwer umsetzbar.
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Problematik
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Demzufolge sind handelsübliche Filteranlagen bei einer zu klein gewählten Maschenweite der Filtergaze schnell überfordert. Bei zu grob gewählter Maschenweite ist die Qualität des Endprodukts nicht ausreichend. Im Durchmesser kleine Trommeln lassen nur wenig Niveauunterschied im Wasser zu, die geringe Druckdifferenz erschwert ein Anhaften der Schmutzpartikel am Filtergewebe. Lange Trommeln erzeugen erhebliche Hebelkräfte auf Gehäuse und Antriebsachsen. In lange Spülrinnen bleibt Schmutz liegen Es kommt zu Fehlfunktionen, wie Nichtaustrag der Schmutzfracht, Fehlsteuerungen und Dauerspülung oder Trockenlaufen der eingebauten Pumpen.
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Darstellung der Erfindung
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Die Erfindung beruht auf dem hohen Anspruch auf die Qualität (Partikelfreiheit) des zu reinigenden Eingangsmediums (z. B. Wasser) und diese effizienter und störungsfreier zu ermöglichen. Hierzu ist eine zweistufige mechanische Filterung notwendig, die hier in einer Filtervorrichtung mit einer Vorfilterstufe in Form eines mit Drahtmaschengewebe bespannten Förderbandes und einer nachgeschalteten Feinfilterstufe in Form einer mit Filtergaze bespannten Trommel aufgezeigt wird. Ziel ist es, beide auf die jeweilige Partikelgröße des anfallenden Schmutzes abgestimmten Reinigungsstufen, in zwei in sich offenen Bereichen, in einem geschlossenen Gehäuse zu realisieren.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe in den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben
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Unter Berücksichtigung der Kosten ist die geschlossene Gehäusekonstruktion in zwei kommunizierendes Bereiche aufgeteilt, somit kann eine Sensorsteuerung den Betrieb beider Reinigungsstufen einleiten. Der damit angesteuerte Antriebsmotor ist so angebracht, das die Kraftübertragung über eine Antriebswelle, gleichzeitig an beide Filtereinheiten weitergeleitet werden kann. Gleiches gilt auch für das Abreinigungssystem, in Form einer handelsüblichen Düsenspülung. Die Verrohrung zum Düsenstock der jeweiligen Filtereinheit, ist so angebracht, das über eine Druckpumpe, beide Düsenstöcke mit Spülwasser beaufschlagt werden können.
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Das rollengelagerte, mit Drahtmaschengewebe bespannte Förderband, dient der Vorreinigung. Die Triebgeometrie ist so ausgelegt, das möglichst wenig Umlenkrollen verbaut sind und somit des Band kurz gehalten werden kann. Um Schlupfverhalten des Bandes zu verringern, ist eine Umlenkwelle als Spannwelle ausgelegt. Grobe Schmutzpartikel werden außerhalb des wasserbeaufschlagten Bereiches, durch ein aufliegendes Abstreifpaneel abgeschabt und mittels üblicher Düsenspülung abgereinigt. Um die Zugänglichkeit der Spüldüsen zu gewährleisten, sind diese auf der Schmutzseite des Bandes angebracht. Um angelagerten Schmutz zu lockern und ein Durchspülen des Schmutzes zu verhindern, ist auf der gegenüberliegenden Seite der Düsen, auf der Sauberseite des Bandes, eine mitlaufende Walzenbürste angebracht.
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Um Ablagerungen im Vorfilter zu vermeiden, ist der Feinfilterbereich zum Vorfilterbereich abgesenkt, was die Einströmung des vorgereinigten Wassers in die Trommel verbessert.
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Der Trommeldurchmesser ist gegenüber handelsüblicher Trommeldimensionen vergrößert (> 80 cm), somit kann bei gleicher Filteroberfläche die Trommel verkürzt werden. Daraus ergeben sich die Vorteile, das Hebelkräfte auf die Mittellagerung (Nabe) verringert werden und die Anzahl der Spüldüsen reduziert werden kann. Auch die Spülrinne kann entsprechend verkürzt werden, was das Ausschwemmen des abgespülten Schmutzes erleichtert
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Der vergrößerte Trommeldurchmesser lässt gegenüber herkömmlichen Trommelfiltern, eine größere Niveaudifferenz zwischen Trommelinnenraum und dem danach liegendem Klarwasserbereich zu, ohne die Funktion des Gesamtsystems zu beeinträchtigen. Daraus resultiert ein höherer Gegendruck des Wassers im Trommelinneren und ermöglicht ein besseres Anhaften der Schmutzpartikel an der Filtergaze, somit ist der Transport zur Abreinigungsstelle verbessert. Das Ausschwemmen von Schmutzpartikeln aus der Spülrinne erfolgt über ein intern verlegtes Abwasserrohr in den für beide Filtersysteme vorgesehenen Ablassschacht.
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Um einem Verstopfen nachfolgenden Kanäle zu vermeiden, ist ein entnehmbarer Fangkorb vorgesehen. Zur Inspektion des Trommelinnenraumes ist eine leicht entnehmbare Einschubwand vorgesehen.
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Beschreibung der Zeichnungen
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1 Eine perspektivische Ansicht der Filtervorrichtung mit ihren wesentlichen Bauteilen. Schnittlinienführung A-B, C-D, der in 2/3 gezeigten Schnittdarstellung.
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2 Schnittdarstellung A-B des Vorfilterbereiches, mit eingebautem Förderband, dessen Triebgeometrie und Abreinigungseinheit sowie den Abwasserbereich
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3 Schnittdarstellung C-D des Feinfilterbereiches mit eingebauter Trommel dessen Antrieb und Abreinigungseinheit sowie Motor, Sensor und Spülpumpe
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 1a
- Vorfilterbereich
- 1b
- Feinfilterbereich
- 1c
- Gehäusemittelwand
- 2
- Einlassöffnungen
- 3
- Durchtrittöffnung
- 4
- Revisionsöffnung
- 5
- Einschubwand
- 6
- Abwasserbereich
- 7
- Rohranschluß
- 8
- Fangkorb
- 9
- Auslassöffungen
- 10
- Förderband
- 11
- Förderwelle
- 12, 14
- Umlenkwelle
- 13
- Spannwelle
- 15
- Feder
- 16
- Bürstenwalze
- 17
- Dichtungsformteil
- 18
- Stützgeometrie
- 19
- Abstreifpaneel
- 20
- Trommel
- 21
- Laufrollen
- 22
- Mittellager
- 23
- Spülrinne
- 24
- Ablauf
- 25
- Elektromotor
- 26
- Antriebswelle
- 27
- Kette, Zahnriemen
- 28
- Sensor
- 29
- Spülpumpe
- 30
- Druckleitung
- 30a, 30b
- Düsenstock
- 31
- Klarwasserbereich
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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Die Filtervorrichtung besteht aus einem Gehäuse 1, das in die Bereiche 1a und 1b aufgeteilt ist. Die Verbindung beider Bereiche stellt die Durchtrittsöffnung 3 da. Der Abwasserbereiche 6, außerhalb der wasserbeaufschlagten Gehäuseteile, stellt den Schmutzablass da und ist mit einem Rohranschluß 7, für die Einleitung in einen Kanal versehen. In den Abwasserbereich 6 ist der Schmutzfangkorb 8 eingesetzt. Dieser kann zur Entsorgung grober Schmutzpartikel einfach entnommen werden. In der Gehäusemittelwand 1c befindet sich eine Revisionsöffnung 4, die mit der Einschubwand 5 verschlossen wird. Diese kann zur Inspektion des Trommelinnenraumes einfach rausgezogen werden.
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Der Bereich 1a ist der Vorfilterraum, hier ist das Förderband 10 und dessen Triebgeometrie eingebaut. Die Kraftübertragung erfolgt über die vom Elektromotor 25 angetriebene Antriebswelle 26, auf die Förderwelle 11. Die Umlenkwellen 12, 13, 14 halten das Band in der vorgesehenen Position. Um ein Schlupfverhalten des Bandes zu vermeiden, ist die Spannwelle 13 mit einer Feder 15 an beiden Seiten versehen.
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Schmutzbeladenes Wasser strömt durch die Einlassöffnungen 2 in den Vorfilterbereich 1a ein und durchströmt das mit Drahtmaschengewebe bespannte Förderband 10. Dabei lagert sich grober Schmutz auf der Bandoberfläche ab. Ein vor dem Band angebrachtes Dichtungsformteil 17 liegt am Band auf und verhindert den Schmutzeintrag unter dem Band durch. Eine Stützgeometrie 18 verhindert ein Durchhängen des Bandes.
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Durch die Durchtrittöffnung 3 gelangt das vorgereinigte Wasser in den tiefer gelegenen Feinfilterbereich 1b direkt in den ebenfalls tiefer liegenden Innenraum der Trommel 20. Die offene Seite der Trommel ist an ihrem Außenradius zur Gehäusemittelwand 1c abgedichtet. Vorgereinigtes Wasser durchströmt die mit Filtergaze bespannte Trommel 20. Dabei lagern sich Feinschmutzpartikel an der Innenseite der Gaze ab. Endgereinigtes Wasser strömt in den Klarwasserbereich 31 und kann durch die Auslassöffnungen 9 mittels Pumpe oder Schwerkraft in eine nachfolgende biologische Filtration oder zurück zum Ausgangsort (z. B. Teich) geführt werden.
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Ist durch Schmutzablagerung auf dem Förderband 10 oder in Trommel 20 der Wasserdurchfluss eingeschränkt, fällt der Wasserstand im Klarwasserbereich 31. Der Sensor 28 löst bei Erreichen des zuvor eingestellten unteren Niveaus den Impuls für den Spülvorgang aus. Elektromotor 25 und Spülpumpe 29 werden in Gang gesetzt. Spüldüsen der Düsenstöcke 30a, 30b sind gleichzeitig mit dem Motorbetrieb mittels der im Klarwasserbereich 31 befindlichen Spülpumpe 29 druckbeaufschlagt.
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Der Elektromotor 25 treibt über die Antriebswelle 26 die Förderwelle 11 des Förderbandes 10 an, das setzt sich in Pfeilrichtung X in Bewegung. Aufliegender Schmutz wird über die Förderrolle 11 außerhalb des mit Wasser beaufschlagten Bereiches befördert. Über die Umlenkwelle 12 läuft das Band am Abstreifpaneel 19 vorbei, hier werden aufliegende Grobschmutzteile vom Band abgeschält und fallen in den Fangkorb 8. Danach läuft das Band am Düsenstock 30a vorbei. Restlicher Grobschmutz wird, durch die auf der Sauberseite des Bandes mitdrehende Bürstenwalze 16 gelockert und vom Band weg, in Richtung Düsenspülung gedrückt. Die Positionierung der Bürstenwalze 16 auf der Sauberseite des Bandes, gegenüber dem Düsenstock 30a verhindert das Durchsprühen von Schmutzpartikeln. Abgereinigter Schmutz fällt in den Fangkorb
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Die Antriebswelle 26 versetzt die Trommel 20 in eine Rotationsbewegung in Pfeilrichtung Y. Die Kraftübertragung erfolgt hier über eine Kette oder Zahnriemen 27 von der Antriebswelle 26 auf die Mittenlagerung (Nabe) 22 der Trommel. Um ein Freilauf der Trommel zu gewährleisten, lagert die Trommel auf der offenen Seite auf zwei Laufrollen 21 die an der Gehäusemittelwand 1c befestigt sind.
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Der an der Innenseite, der mit Filtergaze bespannten Trommel 20 angelagerte Schmutz wird durch die Rotationsbewegung der Trommel nach oben, unter den Düsenstock 30b transportiert und mittels Düsenspülung, in die darunterliegende Spülrinne 23 abgereinigt. Die Spülrinne 23 ist mit einem Ablauf 24 versehen, der in der Trommel durch die Gehäusemittelwand 1c in den Abwasserbereich 6 geführt ist. Abwasser kann durch den Rohranschluß 7 der Kanalisation zugeführt werden.
