DE202014102359U1

DE202014102359U1 - Vorrichtung zur Filtration von Fluiden

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Publication number: DE202014102359U1
Application number: DE202014102359.3U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Remane Edmund Dr De
Priority date: 2014-05-20
Filing date: 2014-05-20
Publication date: 2014-06-06
Anticipated expiration: 2024-05-21

Abstract

Vorrichtung zur Filtration von Fluiden mit einer Filtereinheit (20), welche ein Filtergehäuse (23) und einen von diesem umgebenen Filterkörper (24) aufweist, der in einer Schnittebene quer zu einer Längsmittelachse (10) einen ringförmigen Querschnitt hat und der während Filterprozessphasen aus einem zwischen dem Filtergehäuse (23) und dem Filterkörper (24) befindlichen Rohfluidraum (25) in Richtung eines innerhalb des Filterkörpers (24) befindlichen Reinfluidraums (26) von einem Fluid durchströmt wird, wobei sich eine Substanz auf der zu dem Rohfluidraum (25) weisenden Seite ablagert, und wobei der Filterkörper (24) in Abreinigungsphasen zwischen den Filterprozessphasen abreinigbar ist, indem er um die Längsmittelachse (10) in Rotation versetzbar und so die Substanz zentrifugal abschleuderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass während der Abreinigungsphasen die Filtereinheit (20) geöffnet ist, indem das Filtergehäuse (23) um den Filterkörper (24) entfernt ist, wogegen während der Filterprozessphasen die Filtereinheit (20) durch das den Filterkörper (24) umgebende Filtergehäuse (23) geschlossen ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Filtration von Fluiden mit einer Filtereinheit, welche ein Filtergehäuse und einen von diesem umgebenen Filterkörper aufweist, der in einer Schnittebene quer zu einer Längsmittelachse einen ringförmigen Querschnitt hat und der während Filterprozessphasen aus einem zwischen dem Filtergehäuse und dem Filterkörper befindlichen Rohfluidraum in Richtung eines innerhalb des Filterkörpers befindlichen Reinfluidraums von einem Fluid durchströmt wird, wobei sich eine Substanz auf der zu dem Rohfluidraum weisenden Seite ablagert, und wobei der Filterkörper in Abreinigungsphasen zwischen den Filterprozessphasen abreinigbar ist, indem er um die Längsmittelachse in Rotation versetzbar und so die Substanz zentrifugal abschleuderbar ist.
Eine Vorrichtung dieser Art und ein Verfahren zum Betreiben dieser Vorrichtung ist in der DE 10 2005 054 483 A1 angegeben. Bei dieser bekannten Vorrichtung zur Abscheidung von in Tropfen oder als Aerosol vorliegenden Partikeln aus einem beladenen Gasstrom wird ein Filtermedium durch schnelle Rotation abgereinigt bzw. regeneriert. Die Abreinigung kann diskontinuierlich erfolgen, wobei sich die durch die Abreinigung anfallende Flüssigkeit bzw. Suspension in einem Rohgasraum sammelt und von dort aus der Vorrichtung ausgetragen werden kann. Bis sich die Flüssigkeit sammelt bzw. bis sie ausgetragen wird, befindet sie sich jedoch innerhalb des Rohgasraums des Filtersystems und kann so beispielsweise über den Strömungsverlauf wieder in das Rohgas zurückgelangen.
In der DE 29 18 203 A1 ist eine Nassfiltervorrichtung zur Filtration von Gasen gezeigt. Hierbei wird ein Filtermantel kontinuierlich durch Rotation gereinigt, indem die entstehende Fliehkraft diejenige Kraft überwiegt, mit der ein abgeschiedenes Teilchen durch den Filterwiderstand auf der Oberfläche festgehalten wird. Der rotierende Filtermantel ist unmittelbar von einem Außengehäuse mit einem schlitzförmigen Außenring umgeben, gegen welchen die Partikel abgeschleudert werden. Bei der Abreinigung können Nachteile durch die abgereinigten Partikel entstehen.
Generell ist eine saubere Abreinigung von Filtervorrichtungen, wie z. B. auch beim Filtern flüssiger Medien, schwierig und aufwändig.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Filter mit Zentrifugal-Abreinigung bereitzustellen, der eine verbesserte Abreinigung ergibt.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass während der Abreinigungsphasen die Filtereinheit geöffnet ist, indem das Filtergehäuse um den Filterkörper entfernt ist, wogegen während der Filterprozessphasen die Filtereinheit durch das den Filterkörper umgebende Filtergehäuse geschlossen ist. Mit dieser Maßnahme ist der Raum um den Filterkörper zum Beseitigen der beim Abreinigen von diesem gelösten Partikel frei. Die Abreinigung kann so ohne Rückspülung oder Abkratzen erfolgen und kann daher insbesondere auf ein aufwändiges Sekundäraufbereitungssystem für ein Spülmedium verzichten.
Die Funktionsweise der Vorrichtung wird dadurch unterstützt, dass eine Verfahrvorrichtung zum relativen Auseinander- und Ineinanderbewegen von Filtergehäuse und Filterkörper vorgesehen ist.
Zweckmäßigerweise ist die Verfahrvorrichtung in der Art ausgeführt, dass sie eine absenkbare Stütze aufweist, die koaxial zu dem Filterkörper ausgerichtet und in Richtung der Längsmittelachse verfahrbar ist.
Eine andere vorteilhafte Ausgestaltungsvariante sieht vor, dass der Filterkörper aus dem Filtergehäuse nach oben zumindest teilweise herausbewegbar ist.
Weiterhin wirkt sich positiv aus, dass eine abgeschleuderte Substanz in einem den Filterkörper während der Abreinigung unmittelbar umgebenden Außengehäuse auffangbar ist.
Um die abgeschleuderte Substanz zum Gehäuseboden zu leiten, wo sie entfernt werden kann, ist es zweckdienlich, dass eine Außengehäusewand des Außengehäuses konisch oder konkav mit Prallflächen ausgeführt ist, die den Schmutz nach unten lenken. Eine solche Form der Außengehäusewand induziert bei Aufprall der abgeschleuderten Substanz einen zusätzlichen Impuls in Richtung Gehäuseboden, welcher das Abfließen in diese Richtung erleichtert.
Eine für die Funktion vorteilhafte Ausführungsvariante besteht des Weiteren darin, dass die Abreinigung diskontinuierlich erfolgt.
Ferner ist zweckmäßig vorgesehen, dass eine Rohfluidzugabe über eine Rohfluid-Zufuhr unterbrechbar und das Fluid zumindest teilweise aus dem Rohfluidraum ablassbar ist. Das Ablassen kann über die Rohfluid-Zufuhr oder eine Reinfluid-Entnahmevorrichtung oder über beide Stellen erfolgen.
Von Vorteil ist weiterhin, dass der Filterkörper während der Filterprozessphasen mit einer solch geringen Drehzahl D rotierbar ist, beispielsweise mit einer Umdrehung pro Minute, dass die ablagernde Substanz nicht in der Mehrheit abgeschleudert wird. Die so bemessene langsame Rotation des Filterkörpers führt zu einer gleichmäßigen Filterbeladung, so dass Unwuchten bei der nachfolgenden Abreinigung vermieden werden. Die nachfolgende Abreinigung erfolgt zweckmäßig mit einer sehr viel höheren Drehzahl, beispielsweise mit D ≥ 8 Hz (1/Sekunde).
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
1 eine schematische Teil-Darstellung einer Vorrichtung zur Filtration von Fluiden mit einer Filtereinheit in geschlossenem Zustand.
1 zeigt einen Teil einer Filtrationsvorrichtung 1 zur Filtration von Fluiden, insbesondere von Flüssigkeiten, mit einer Filtereinheit 20, welche eine Rohfluid-Zufuhr 21, eine Reinfluid-Entnahmevorrichtung 22, einen Filterkörper 24 und ein Filtergehäuse 23 aufweist. Dabei ist ein kreisringförmiger Querschnitt des Filterkörpers 24 von Vorteil, aber auch andere ringförmige Querschnitte können geeignet sein, wie regelmäßige Polygonalformen beispielsweise in Drei-, Vier- oder Sechseckform, bzw. andere rotationssymmetrische Formen, plissierte Ausführungen mit inbegriffen, um Unwuchten während einer Rotationsbewegung gering zu halten.
In dem in 1 dargestellten Zustand ist die Filtereinheit geschlossen, d. h. das Filtergehäuse 23 und der Filterkörper 24 schließen einen Rohfluidraum 25 zwischen sich ein. Das Filtergehäuse 23 wird von einer vertikal entlang einer Längsmittelachse 10 beweglichen Stütze 50 in Position gehalten. In den Rohfluidraum 25 wird während eines Filterprozesses über die Rohfluid-Zufuhr 21 zu filterndes Fluid, wie flüssiges oder gasförmiges Medium, zugeführt. Zweckmäßigerweise ist die Rohfluid-Zufuhr 21 beweglich, beispielsweise als flexibler Schlauch, ausgestaltet. Innerhalb des Filterkörpers 24 befindet sich ein Reinfluidraum 26, aus dem das gefilterte Fluid über die Reinfluid-Entnahmevorrichtung 22 entnommen werden kann.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Reinfluid-Entnahmevorrichtung 22 einen zur Längsmittelachse koaxialen, z. B. zylinderförmigen Hohlkörper auf, der eine geschlossene Mantelfläche besitzt und an seiner unteren, von dem Boden des Filterkörpers 24 beabstandeten Stirnseite offen ist.
In dem hier dargestellten geschlossenen Zustand ist die Filtereinheit 20 von einem Außengehäuse 30 mit einer 31 und einem Boden 32 umgeben. Das Außengehäuse 30 wiederum befindet sich in einer Aufnahmevorrichtung 80, welche beispielsweise durch Wände oder durch ein offenes Gerüst gebildet sein kann. In der Abbildung wird die Aufnahmevorrichtung 80 von einem Tragegerüst 70 gehalten, das beispielsweise aus Stützstreben und/oder Wänden bestehen kann. Möglich wäre auch, dass die Aufnahmevorrichtung 80 an einer Wand befestigt wäre oder sich direkt auf einem Untergrund befände.
Wie die in 1 eingezeichneten Strömungspfeile zeigen, strömt das dem Rohfluidraum 25 während des Filtrationsprozesses zugeführte, zu filternde Fluid aufgrund einer Druckdifferenz zwischen dem Rohfluidraum 25 und dem Reinfluidraum 26 über den Filterkörper 24 in den Reinfluidraum 26. Die Druckdifferenz kann beispielsweise durch Überdruck in dem Rohfluidraum 25 hervorgerufen werden, während der Reinfluidraum 26 nahezu Atmosphärendruck aufweist. Dabei ist das Filtergehäuse 23 als Druckgehäuse ausgestaltet, um in geschlossenem Zustand eine Druckdifferenz zwischen dem Rohfluidraum 25 und der Umgebung aufrechterhalten zu können. Alternativ könnte auch der Rohfluidraum 25 Atmosphärendruck aufweisen und der Reinfluidraum 26 einem Unterdruck unterworfen sein. Auf der Reinfluid-Entnahmeseite strömt das gefilterte Fluid an der Unterseite der Reinfluid-Entnahmevorrichtung 22 zwischen dem Boden des Filterkörpers 24 und dem unteren Rand der Reinfluid-Entnahmevorrichtung in deren Innenraum ein und nach oben. Die Reinfluid-Entnahmevorrichtung 22 geht über eine Drehdurchführung 40 dichtend von einem drehenden Abschnitt in einen nicht-drehenden Abschnitt über, wobei der drehende Abschnitt auch dicht mit dem oberen Abschnitt des Filterkörpers 24 verbunden ist. Über den nicht-drehenden Abschnitt wird dann das gereinigte Fluid entnommen, wozu vorteilhaft eine (nicht gezeigte) Absaugvorrichtung vorgesehen ist.
Um eine gleichmäßige Beladung des Filterkörpers 24 zu erhalten, ist es von Vorteil, wenn der Filterkörper 24 während des Filterprozesses mit einer geringen Drehzahl D mittels eines Antriebs 60 um eine Längsmittelachse 10 rotiert wird. Der in 1 koaxial zur Längsmittelachse 10, außerhalb der Aufnahmevorrichtung 80 angeordnete Antrieb 60 ist abseits der Längsmittelachse 10 angeordnet und erzeugt die Rotation der Filteranordnung z. B. über einen Keilriemen oder ein anderes Antriebsteil. Der Antrieb 60 könnte auch auf der Längsmittelachse und/oder im Inneren der Aufnahmevorrichtung 80 angeordnet sein, wobei eine Getriebevorrichtung vorgesehen sein kann, soweit zweckmäßig. Bei der Rotation soll die Drehzahl D maximal so gewählt werden, dass eine abgefilterte Substanz nicht bereits während des Filterprozesses durch entstehende Fliehkräfte abgeschleudert wird, beispielsweise mit D = 1 Umdrehung pro Minute.
Zur Abreinigung der abgefilterten Substanz von dem Filterkörper 24 wird der Filterprozess unterbrochen. Vorteilhafterweise wird vor einer Abreinigungsphase die in dem Rohfluidraum befindliche Substanz zumindest teilweise abgelassen. Hierfür kann die Rohfluid-Zufuhr 21 und/oder die Reinfluid-Entnahmevorrichtung 22 dienen, es können aber auch andere Ablassvorrichtungen vorgesehen sein. Im Falle, dass das Filtergehäuse 23 als Druckgehäuse ausgebildet ist, ist es zweckmäßig, dieses während des Ablassens um zumindest einen Spalt zu öffnen, um beim Ablassen einen Druckausgleich zuzulassen. Durch das Ablassen kann ein Austreten von Rohfluid bei Öffnen des Rohfluidraums unterbunden werden.
Über die Stütze 50 ist das Filtergehäuse 23 um den Filterkörper 24 entfernbar, indem es entlang der Längsmittelachse 10 nach unten bewegbar ist. So sind der Filterkörper 24 und das Filtergehäuse 23 relativ zueinander auseinanderbewegbar, so dass nach dem Auseinanderbewegen die Filtereinheit 20 geöffnet ist. Eine andere Möglichkeit des Auseinanderbewegens bestünde darin, das Filtergehäuse 23 nach oben zu entfernen und/oder den Filterkörper 24 und das Außengehäuse 30 beweglich zu lagern und diese vom Filtergehäuse zu entfernen.
In geöffnetem Zustand, welcher in 1 nicht dargestellt ist, ist das Filtergehäuse 24 über die Stütze 50 nach unten abgesenkt. Der Filterkörper 24 hängt frei und ist von dem Außengehäuse 30 umgeben. Über den Antrieb 60 wird nun der Filterkörper 24 derart in Rotation um die Längsmittelachse 10 versetzt, dass die abgelagerte Substanz durch die entstehende Fliehkraft zentrifugal nach außen abgeschleudert wird. Die abgeschleuderte Substanz wird von der Außengehäusewand 31 des Außengehäuses 30 aufgefangen, welches sie aufgrund seiner konischen Ausführung zu dem Boden 32 lenkt. Dort kann die Substanz entfernt werden, beispielsweise indem sie durch Löcher, die als umlaufende Längslöcher oder Bogenschlitze ausgeführt sein können, in einen Auffangbehälter gelangt. Weitere Varianten könnten eine Absaugung vorsehen oder eine Schiebevorrichtung zum Ausschieben der anfallenden abgeschleuderten Substanz.
Im Anschluss an die Abreinigungsphase wird die Filtereinheit 20 wieder geschlossen, indem das Filtergehäuse 23 und der Filterkörper 24 ineinander bewegt werden. Sie schließen so erneut den Rohfluidraum 25 ein, welcher praktisch frei von Substanzrückständen aus der vorhergehenden Abreinigungsphase ist. Die anhand des vorstehenden Beispiels beschriebene Vorrichtung ermöglicht somit eine Abreinigung des Filterkörpers über Rotation, ohne dass der Rohfluidraum mit abgeschleuderter Substanz beaufschlagt wird, was gegenüber herkömmlichen Vorrichtungen eine wesentlich verbesserte Abreinigung ergibt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005054483 A1 [0002]
DE 2918203 A1 [0003]

Claims

Vorrichtung zur Filtration von Fluiden mit einer Filtereinheit (20), welche ein Filtergehäuse (23) und einen von diesem umgebenen Filterkörper (24) aufweist, der in einer Schnittebene quer zu einer Längsmittelachse (10) einen ringförmigen Querschnitt hat und der während Filterprozessphasen aus einem zwischen dem Filtergehäuse (23) und dem Filterkörper (24) befindlichen Rohfluidraum (25) in Richtung eines innerhalb des Filterkörpers (24) befindlichen Reinfluidraums (26) von einem Fluid durchströmt wird, wobei sich eine Substanz auf der zu dem Rohfluidraum (25) weisenden Seite ablagert, und wobei der Filterkörper (24) in Abreinigungsphasen zwischen den Filterprozessphasen abreinigbar ist, indem er um die Längsmittelachse (10) in Rotation versetzbar und so die Substanz zentrifugal abschleuderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass während der Abreinigungsphasen die Filtereinheit (20) geöffnet ist, indem das Filtergehäuse (23) um den Filterkörper (24) entfernt ist, wogegen während der Filterprozessphasen die Filtereinheit (20) durch das den Filterkörper (24) umgebende Filtergehäuse (23) geschlossen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verfahrvorrichtung zum relativen Auseinander- und Ineinanderbewegen von Filtergehäuse (23) und Filterkörper (24) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrvorrichtung eine absenkbare Stütze (50) aufweist, die koaxial zu dem Filterkörper (24) ausgerichtet und in Richtung der Längsmittelachse (10) verfahrbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterkörper (24) aus dem Filtergehäuse (23) nach oben zumindest teilweise herausbewegbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die abgeschleuderte Substanz in einem den Filterkörper (24) während der Abreinigungsphasen unmittelbar umgebenden Außengehäuse (30) auffangbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Außengehäusewand (31) des Außengehäuses (30) konisch oder konkav mit Prallflächen ausgeführt ist, die die abgeschleuderte Substanz nach unten lenken.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abreinigung diskontinuierlich erfolgt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rohfluidzugabe über eine Rohfluid-Zufuhr (21) unterbrechbar und das Fluid zumindest teilweise aus dem Rohfluidraum (25) ablassbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterkörper (24) während der Filterprozessphasen mit einer solch geringen Drehzahl rotierbar ist, dass die ablagernde Substanz nicht in der Mehrheit abgeschleudert wird.