DE2118777B2 - Filter zum Reinigen von verschmutzten Strömungsmitteln - Google Patents

Filter zum Reinigen von verschmutzten Strömungsmitteln

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Description

Die Erfindung betrifft einen Filter zum Reinigen von verschmutzten Strömungsmitteln, mit einem äußeren akkordeonartig gefalteten, in einem Ringraum angeordneten Papierfilter und mit einem, in einem angrenzenden Ringraum untergebrachten Adsorptionsfilter aus körnigem, kohlehaltigem Material.
Ein bekannter derartiger Filter (GB-PS 1 093 100) ist hinsichtlich seiner Durchströmungsrichtung auf keine spezielle Richtung beschränkt, so daß demnach beide Durchflußrichtungen, d. h. sowohl von innen nach außen als auch von außen nach innen möglich sind.
Es ist ferner bereits eine Filterpatrone bekannt (DE-PS 1 123 068), bei der außer dem akkordeonartig gefalteten Papierfilter eine Fiberglasschalung als zweiter Filterbestandteil vorgesehen ist, die dazu dient, Wassertröpfchen, die in der Flüssigkeit verteilt sind, zu größeren Tröpfchen zusammenzuschließen, die dann auf den Boden des Filters fallen. Ein Granulatfilter ist dabei nicht vorhanden.
Aus der US-PS 3212641 ist die Verwendung von kugeligen, reaktiven Tonteilchen bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
Filter der eingangs genannten Art zu schaffen, der langlebiger ist als die bekannten Filter, der ein breites Spektrum von Verunreinigungen entfernen kann und sich für verschiedene Anwendungszwecke eignet.
Die Lösung dieser Aufgabe ist darin zu sehen, daß der Papierfilter auf der Einlaßseite des Filters liegt und eine solche Porengröße aufweist, daß Teilchen größer als 1,5 Mikron ausgefiltert werden, und daß ίο der Adsorptionsfilter aus gebrannten Tonteilchen mit einer Teilchengröße von 840 bis 3400 Mikron und aus den Kohleteilchen besteht. Bei einem derartigen Filter wird der Strömungswiderstand und damit die Strömungsstärke im wesentlichen durch den Papierfilter festgelegt, während der Adsorptionsfilter durch die gewählte Teilchengröße einen verhältnismäßig niedrigen Strömungswiderstand aufweist. Es hat sich gezeigt, daß dadurch eine gleichmäßige Ausnutzung des Adsorbierfiltermaterials erfolgt.
Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen ergänzend beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Filters,
Fig. 2 ein vertikaler Längsschnitt durch einen Filter nach Fig. 1,
Fig. 3 ist ein Längsschnitt eines Teiles des oberen Endes des inneren Auslaßrohres der Filteradsorbereinheit,
Fig. 4 ist ein Längsschnitt eines Teiles der Verbindung zwischen dem oberen Auslaßrohr und dem unteren Auslaßrohr,
Fig. 5 ist ein Teillängsschnitt durch die Auslaßrohre am Boden der Einheit,
Fig. 6 ist ein Querschnitt durch die Filter-Absorbereinheit längs der Linie 6-6 von Fig. 2,
Fig. 7 ist ein Querschnitt längs der Linie 7-7 von Fig. 2,
4(i Fig. 8 ist ein mittlerer Vcrtikalschnitt durch den Vorfüter,
Fig. 9 ist ein horizontaler Schnitt durch den Vorfiltcr längs der Linie 9-9 von Fig. 8,
Fig. 10 ist eine Seitenansicht des Vorfilters von Fig. 1 bei entferntem Gehäuse,
Fig. 11 ist eine Seitenansicht eines der inneren Scitenwände des Vorfilters,
Fig. 12 ist eine Ansicht der Filtertiitenhalteplattc des Vorfilters,
se Fig. 13 ist eine Draufsicht der horizontalen Wände der Vorfilterpatrone,
Fig. 14 ist eine Draufsicht auf einem Gitterträger für die Bodenplatte des Vorfilters,
Fig. 15 ist eine teilweise in Schnittdarstcllung gezeigte Seitenansicht eines abgeänderten Filter-Adsorbers,
Fig. 16 ist ein Querschnitt längs der Linie 16-16 von Fig. 15.
Die in Fig. 1 dargestellte Filtervorrichtung umfaßt wi einen Vorfilter 20 und einen Filter-Adsorber 21, die in Serie in eine Flüssigkeitsleitung eingeschaltet sind. Die Oberseite des Vorfilters 20 ist über ein Ventil mit einer Einlaßleitung 22 verbunden, in die das zu behandelnde Fluid, etwa eine Flüssigkeit, eingeführt (>s wird. Das untere Ende des Vorfilters 20 ist über eine Rohrleitung 23 mit dem unten befindlichen Einlaß des Filter-Adsorbers 21 verbunden. Vom Boden desselben geht die Auslaßleitung 24 ab, aus der das gefilterte
Fluid wieder in ein System zurückgeführt wird. In dieser Abschlußleitung ist ein Ventil 25 eingeschaltet.
Der Vorfilter 20 ist auf eine Grundplatte 30 gesetzt, obwohl diese nicht Bestandteil des Vorfiters ist. Die Außenwand 31 des Vorfilters bildet eine einzige Seiten- und Bodenwand, wobei die Oberkante nach außen um die obere öffnung flanschartig erweitert ist. Das Einlaßrohr 22 tritt nahe dem oberen Ende des Vorfilters 20 an einer Seite in diesen ein, und die Auslaßrohrleitrng 23 ist in der dargestellten Weise mit dem Boden verbunden. Auf dem Flansch sitzt ein abnehmbarer Deckel 33, der mit dem Gehäuse verschraubt ist, so daß dieses dicht ist.
Das Gehäuse des Vorfilters ist durch Winkel 34 an den Ecken und horizontale Umfangsbänder 35 versteift, welch letztere sich um die Mantelfläche erstrecken.
Im Bodenbereich des Vorfilters befindet sich ein Gitter 37 aus sich kreuzenden Stangen, und dieses Gitter sitzt lose in dem Vorfiltergehäuse, so daß ein leichter Durchgang durch den Boden desselben ermöglicht ist. Das Gitter 37 bildet einen Träger für den unteren einer Anzahl von übereinanderliegenden Filterhülsen, wobei zwei Filterhülsen 39 und 40 dargestellt sind.
Diese Filterhülsen können identisch ausgebildet sein, so daß lediglich die untere im einzelnen b· schrieben zu werden braucht. Die Filterhülsen weisen einen perforierten Boden 41 auf, vertikale abgewinkelte Ecken 42, die an der Oberseite des Bodens 41 befestigt sind und mit ihren oberen Enden an einer oberen perforierten horizontalen Wand 43 befestigt sind, die identisch zu der Platte 41 sein kann. Die Winkelecken sind durch horizontale, angeschweißte Streifen 45 und vertikale Streifen 46 verbunden. Diese bilden einen Rahmen, an den perforierte Seitenplatten 47 angeschweißt sind. Diese Seitenplatten sind über ihre ganze Fläche mit einer großen Anzahl von kleinen Löchern versehen, die einen freien Durchgang von Füssigkeit nach unten durch den Boden 41 in die Auslaßrohrleitung 23 ermöglichen. Gemäß den Zeichnungen weisen die horizontalen Wände 41 und 43 kleine Öffnungen und mehrere längliche Öffnungen (hier drei) auf. Letztere dienen zum Aufnehmen von Fusselfiltertüten, wie weiter unten noch erläutert ist.
Die obere Filterhülse 40 ist identisch zur unteren ausgebildet, so daß gleiche Teile bei beiden mit den gleichen Bezug^ziffern versehen sind, die sich nur durch eine Apostrophierung gegenüber den Bezugsziffern bei der unteren Filterhülse 39 unterscheiden. Die obere horizontale Wand 43' erfordert keine kleinen öffnungen. Es ist günstig, sämtliche Wände identisch auszubilden, so daß ein ungehinderter Austausch von Bauteilen ermöglicht wird.
In die Filterhülsen werden eine Anzahl tiefer IM-tertüten 51 eingesetzt, welche vorzugsweise sechsmal tiefer sind als in Querrichtung. Man erkennt, daß drei Filtertütenaufnehmer vorhanden sind. Die Filtertüten 51 sind aus einem einfädigen Polyestergewebe hergestellt und nach außen über die obere Wand 43' der obersten Filterhülse 40 flanschartig erweitert. Über dieser flanschartigen Erweiterung befindet sich ein rechteckiges Teil 58 zum Festhalten der Filtertüte». Auf diese Weise werden die Filtertüten oben an den Wänden 43' festgehalten, hängen jedoch in den oberen und unteren Bereichen des Filters durch bis in die Nähe des Bodens. Der gesamte Filterrauin ist die gesamte Wandfläche sämtlicher Filtertüten 51 unterhalb der Oberseite 43'. Man erkennt, daß Fluid in den Einlaß 22 gelangt und die Filtertüten 51 füllt. Es braucht natürlich lediglich nur eine Filtertüte vorgesehen zu sdn, wobei es jedoch meistens günstiger ist, mehrere Filtertüten zu verwenden. Die Flüssigkeit gelangt durch die Wände derselben und sodann durch die perforierten Seitenplattaen 47 und 47', die die Strömung nicht stören, selbst wenn die Filtertüten in Berührung mit ihnen stehen. Das Filtrat gelangt hinter
ίο den Platten 41', 43 und 41 und den Seitenplatten 47' und 47 nach unten an den Boden und sodann um das Gitter 37 in die Auslaßrohrleitung 23. Die Filtertüten lassen sich nach Entfernen des Deckels 33 und Abheben des rechteckigen Teiles 58 herausnehmen, reinigen und wiedereinsetzen oder durch neue Filterbeutel ersetzen, woraufhin das rechteckige Teil 58 und der Deckel 33 wieder aufgesetzt werden.
Von der Auslaßrohrleitung 23 gelangt die Flüssigkeit an den Boden des Filteradsorbers 21. Dieser weist zwei übereinanderliegende Filrer-Adsorberpatronen auf. Er läßt sich verhältnismäßig klein ausbilden, was für manche Verwendungszwecke sehr günstig ist. Der getrennt angeordnete Filteradsorber bildet keine Begrenzung der Größe des Vorfilters, welcher größer oder kleiner sein kann, je nach den anzutreffenden Bedingungen der zu filternden Flüssigkeit. Außerdem läßt sich jede Einheit getrennt reinigen, ohne in die andere einzugreifen.
Der Filter-Adsorber 21 weist einen zylindrischen
3d Gehäusemantel 70 auf, an den ein Boden 71 angesetzt ist und ein abnehmbarer Deckel 72.
Die Auslaßrohrleitung 23 mündet in den Boden 71, von dem ferner der Filtratauslaß 25 abgeht. In der Mitte des Bodens 71 befindet sich ein Fluidauslaß 24.
Dieser umfaßt einen Rohrkupplungsnippel 76, der mit dem Boden verschweißt ist. und der nach oben in das Gehäuse hineinragt und eine Stützplattc 77 trägt. Diese erstreckt sich nicht über die gesamte Bodenfläche des Gehäusemantels 70, sondern läßt einen Ringraum 78 am Umfang frei.
Auf der Stützplatte 77 liegt eine Filzscheibe 80, die im wesentlichen mit der Stützplatte 77 abschließt und den Ringraum 78 nicht behindert. Die Filzscheibe 80 und die Stützplatte 77 umgeben einen aufragenden Fortsatz 81 des Fluidauslasses 24, und dieser Fortsatz ist in den Rohrkupplungsnippel 76 eingeschraubt (Fig. 5). Der Fortsatz 81 ist perforiert.
Auf der Filzscheibe 80 liegt eine kombinierte FiI-ter-Adsorberpatrone 85, mit einem äußeren Papier-
5(i filter, welcher einen Ringraum umgibt, der ein granulatförmiges adsorbierendes Filtermaterial enthält. Unter gewissen Bedingungen kann ein anderes Filtermaterial in diesem Ringraum untergebracht sein, etwa Filz. Gewöhnlich wird jedoch Papier verwendet.
Die Filter-Adsorberpatrone 85 weist einen unteren Ringflansch 86 und einen oberen Ringflansch 87 auf, etwas aus einem Kunststoff, z. B. Glasfaser-verstärktem Epoxyharz, welches von den gefilterten Strömungsmitteln nicht angegriffen wird. Die inneren
wi Flanschbereiche der beiden Ringflansche 86 und 87 halten einen inneren perforierten Zylinder 88, während zwischen den Flanschbereichen ein größerer konzentrischer Zyliner 90 angeordnet ist, der ebenfalls perforiert ist. Die beiden Zylinder 88 und 90 bil-
1.5 den den Ringraum 91, der das granulatförmige Adsorbermaterial enthält. Um den Zylinder 91 herum ist ein Hauptfilter angeordnet, gewöhnlich ein akkordeonartiggefalteter Papierfilter 92, der von den äuße-
ren Flanschbereichen der Ringflansche 86 und 87 gehalten wird und auch an dem Zylinder 90 anliegt. Die Filter-Adsorberpatrone 85 mit dem Hauptfilter und dem granulatförmigen Adsorbermaterial in dem Ringraum ist als Einheit auf der Filzscheibe 80 montiert.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist oberhalb der ersten eine zweite Filter-Adsorberpatrone angeordnet. Es lassen sich auch noch mehr derartige Patronen verwenden. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Patrone etwa 46 cm hoch. Es lassen sich natürlich auch kleinere oder größere Patronen verwenden, je nach dem vorgesehenen Verwendungszweck.
Über der Filter-Adsorberpatrone 85 befindet sich eine weitere Filzscheibe 95, die sich bis zum Umfang der Patronen erstreckt und einen Ringraum um diesen freiläßt. Diese Filterscheibe 95 hat eine zentrale öffnung zum Aufnehmen einer Reduziermuffe 96 (Fig. 4), deren unteres Ende mit dem Fortsatz 81 verschraubt ist und deren oberes Ende ein perforiertes Rohr 97 aufweist, welches einen kleineren Durchmesser hat als der Fortsatz 81. Das perforierte Rohr 97 erstreckt sich bis in die Reduziermuffe und ist miitels eines Nippels 99 mit der Oberseite eines nicht durchbohrten Rohres 100 verbunden, welches sich bis an den Boden des Gehäusemantels 70 erstreckt und in den Fluidauslaß 24 in der Nähe des Bodens des Fortsatzes 81 mündet.
Über der Filzscheibe 95 befindet sich eine weitere Filter-Adsorberpatrone, die identisch zu der Patrone 85 ausgebildet sein kann. Die Bauteile der oberen Patrone sind mit denselben Bezugsziffern versehen wie die der unteren Patrone 85 und unterscheiden sich lediglich durch eine Apostrophierung. Über der oberen Patrone 104 befindet sich eine Filzscheibe 105, auf der eine Platte 106, liegt, wobei beide Teile kreisförmig gestaltet sind und einen Ringraum zu der Innenseite des Gehäusemantels 70 freilassen, so daß eine Fluidströmung in dem Umfangsbereich stattfinden kann. Das perforierte Rohr 97, welches als Auslaßrohr für die obere Patrone dient, trägt einen nach oben vorstehenden Gewindestutzen 107, der durch zentrale öffnungen in der Filzscheibe 105 und der Platte 106 hindurchreicht. Die Platte 106 ist mittels einer Mutter 108 gegen die Filzscheibe 105 gedrückt, so daß der obere Ringflansch 87' der oberen Patrone 104 die beiden Patronen fest an Ort und Stelle hält und diese zwischen der oberen Platte 106 und der Stützplatte 77 festspannt.
Die Ringräume 91 und 91' der beiden Patronen sind mit einem besonderen, adsorbierenden Filtermaterial gefüllt. Dieses besteht aus einem leichten, gebeizten Atapulgit-Magnesium-Aluminmm-Silicat-Ton mit einem minimalen Eisengehalt, vorzugsweise aus den südlichen Bereichen der Tonlagerstätten von Georgia/Florida, etwa aus dem Nord-Westen von Florida. Eine typische Analyse eines derartigen Tones ohne flüchtige Bestandteile ist:
SiO2 66,8%
Al2O3 11,8%
MgO 12,0%
Fe2O3 4,1%
CaO 1,6%
K2O 1,1%
TiO2 0,6%
andere Bestandteile 2,0%
Der Ton muß getrocknet sein, so daß er in Wasser oder einer sonstigen zu behandelnden Flüssigkeit nicht zerfällt, und muß daher in einem höheren Maße als sonst üblich getrocknet sein. Für manche Zwecke, etwa zum Behandeln trockener Reinigungsflüssigkeiten, ist es erforderlich, das Trocknen bei Temperaturen von etwa 600-650° C durchzuführen. Bei einem Vorbehandlungsverfahren wird der Ton vor dem Trocknen extrudiert und dann in kleine Teilchen zer-
lü brochen, gesiebt und etwas mehr als eine Stunde lang bei einer bestimmten Temperatur getrocknet. Dadurch entsteht ein Produkt mit einem freien Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 2%.
Das erhaltene Material hat einen pH-Wert von etwa 7,5 bis 8,5, einen kombinierten Feuchtigkeitsgehalt von 6 bis 8%, eine Dichte von 2,5, ein Porenvolumen von 0,38 bis 0,52 Milliliter pro Gramm und eine Packungsdichte von 0,58 bis 0,62 g/cm3.
Die Größe der Teilchen ist für die Zwecke der Erfindung von Bedeutung. Es hat sich herausgestellt, daß eine Größe von 840-3400 Mikrometer am günstigsten ist. Wenn das Material zu fein ist, fließt das Strömungsmittel nicht gut genug hindurch, und es kann eine Verstopfung auftreten. Bei einem zu groben Material ist die Verweilzeit des behandelten Strömungsmittels zu klein und die Adsorption zu gering. Wenn das Material nicht wärmebehandelt ist bei einer hinreichend hohen Temperatur, zerfällt es in den zu behandelnden Flüssigkeiten.
Die Tonteilchen werden mit Aktivkohleteilchen bei einer bevorzugten Ausführungsart gemischt. Die Kohle kann Holzkohle mit einer Maschenweite von 12 bis 20 sein. Das Tonmaterial füllt die beiden Ringräume 91 der Filter-Adsorberpatronen 85 und 104.
Die akkordeonartig gefalteten Papierfilter 92 bieten den größtmöglichen Filterraum pro Längeneinheit und können etwa handelsübliche Papierfilter sein, wie sie für Schwimmbadfilter verwendet werden. Sie sollen so beschaffen sein, daß Teilchen größer als 1,5 Mikrön ausgefiltert werden.
Die Filtervorrichtung nach der Erfindung umfaßt also ein grobes Vorfilter zum Entfernen größerei Feststoffteilchen, etwa Fusseln und dergleichen, wie sie bei Reinigungsflüssigkeiten auftreten können.
Diese groben Feststoffteilchen werden vor Erreichen der Papierfilter ausgefiltert. Letztere entfernen die feineren Feststoffteilchen. Der Filter-Adsorber entfernt in erster Linie nicht flüchtige Reststoffe, etwa lösliche Farbstoffe, wasserlösliche Farbstoffe, öle.
Fettsäuren, wasserlösliche und lösungsmittellösliche Erdstoffe und dergleichen.
Die Fig. 15 und 16 zeigen eine abgeänderte Ausführungsform einer Filter-Adsorberpatrone 115 Diese eignet sich insbesondere als ölfilter für Verbrennungsmaschinen, um äußerst feine Teilchen au! dem behandelten öl vor dem Rückfließen an die Maschine auszufiltem.
Die Filter-Adsorberpatrone 115 läßt sich mit odei ohne Vorfilter 20 verwenden, je nach der Notwendigkeit, gröbere Feststoffteilchen zu entfernen, welch« sonst die Nutzungsdauer des Hauptfilters bis unter di« Nutzungsdauer des Absorbers verringern würde.
Der Filter-Adsorber 115 umfaßt ein Gehäuse IK zum Aufnehmen einer einzigen Patrone. Dabei is kein zentrales Rohr erforderlich, weil das geringen Flüssigkeitesvolumen die Verwendung eines kleineren Durchmessers des inneren Zylinders der Patronf ermöglicht.
Die Einlaßleitung 118 ist daher an dem Gehäuse 116 angebracht. Es kann wie in dem vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ein Vorfilter in der Eingangsleitung 118 liegen. Bei Verwendung des Filters als ölfilter für Verbrennungsmaschinen ist der Vorfilter nicht erforderlich. Die Auslaßleitung 120 ist ebenfalls am Boden des Gehäuses 116 angebracht und in einen Nippel 121 eingeschraubt, welcher eine kreisförmige Platte 122 oberhalb des Bodens des Gehäuses trägt.
Bei Verwendung als ölfilter für Verbrennungsmaschinen ist ein Nebenflußweg vorgesehen, um eine Blockierung des ölflusses zur Maschine zu verhindern. Dieser Nebenflußweg ist durch das Rohr 125 gebildet, welches ein druckabhängig arbeitendes, unter Federvorspannung stehendes Überdruckventil 126 enthält, welches öffnet, wenn der Druckabfall zwischen der Einlaßleitung 118 und der Auslaßleitung 120 einen vorbestimmten Wert überschreitet. Normalerweise gelangt nur ein Bruchteil des Öls durch den Filter.
Die Filterpatrone 130 ist grundsätzlich ähnlich aufgebaut wie die Patrone 85. Sie ruht auf einer Filzscheibe 131, die oben auf der Platte 122 liegt, und weist einen unteren Flanschring 132 und einen oberen Flanschring 133 auf, die durch einen äußeren perforierten Zylinder 134 und einen inneren perforierten Zylinder 135 zusammengehalten sind, weiche zwischen sich einen Ringraum 136 begrenzen, in den der Adsorberstoff in Form von granulatförmigem Ton mit oder ohne Kohieanteil enthalten ist.
Die innere öffnung des unteren Ringflansches 132 sitzt zentrisch über einem kurzen Fortsatz des Auslaßrohres 120. Die Patrone wird oben durch einen Deckel 137 heruntergedrückt, der mit dem Gehäuse 116 verschraubt ist. Ein Flüssigkeitsverlust ist durch feste oder durchlässige Dichtungsringe verhindert oder verringert.
Der Hauptfilter ist vorzugsweise als wellenförmig gefalteter Papierfilter 138 ausgebildet. Insbesondere zum Filtern von Öl für Verbrennungsmaschinen sind eine große Anzahl von Faltungen des Filterpapiers vorzuziehen, da die auszufilternden Feststoffe gewöhnlich fein sind und den Filter nicht schnell verstopfen.
Die Filterpatrone umfaßt eine Einrichtung zum Ausfiltern äußerst feiner Teilchen, die den Filter-Adsorber pasiert haben, einschließlich irgendwelcher Ton- oder Kohleteilchen in dem Ringraum 136. Dieser Nachfilter umfaßt eine Filzscheibe 140, welche zweifach um den inneren Zylinder 135 im Innern des Ringraumes 136 gewickelt ist.
Die Wirkungsweise des Filters wird wie folgt beschrieben:
Die Filtervorrichtung wird als Hauptstromfilter in die Umlaufleitung einer zu filternden Flüssigkeit eingeschaltet. Bei der Filtervorrichtung nach den Fig. 1 bis 14, welche insbesondere zur Verwendung mit Flüssigkeiten gedacht ist, die größere auszufilternde Teilchen enthalten, die sonst den Hauptfilter schnell verstopfen wurden, fließt die Flüssigkeit kontinuierlich durch die Einlaßleitung 22 in den Filter und füllt die einzelnen Ffltertüten 51. Diese weisen eine große vertikale Oberfläche im Vergleich zu ihrer horizontalen Oberfläche auf, so daß die Hauptfilterfläche vertikal verläuft. Die Filtertüten können aus einfädigem Polyestergarn hergestellt sein, welches eine Reinigung erleichtert, da dieses Material nicht die typischen Ei-
genschaften eines gewebten, gewöhnlichen Faserfilters aufweist, der gewisse faserförmige Teilchen einfängt und festhält.
Wenn die Filtertüten 51 mit Flüssigkeit gefüllt sind, fließt die Flüssigkeit durch die Wände der Filtertüten und durch Schwerkraft nach unten, unterstützt durch eine eventuelle Umwälzpumpe. Bei einem normalen Operationszyklus bilden die ausgefilterten Teilchen, insbesondere faserförmige Teilchen, eine Schicht über die gesamte Filteroberfläche. Da die Wände der Filtertüten im wesentlichen vertikal verlaufen, können sie lediglich eine bestimmte Dicke eines derartigen Filterkuchens aufnehmen, so daß weiter angeschwemmte Verunreinigungen auf den Boden der FiI-tertüte fallen. Dadurch entsteht eine Auskleidung der Wände der Filtertüten mit einer Verunreinigungsschicht in einer Dicke von etwa 1,5 bis 3 mm.
Durch diese Bauart ist also eine selbstreinigende Filteroberfläche geschaffen, welche Fremdstoffe abfängt und eine Filtrierung durch die Filtertüten selbst sowie durch den darauf befindlichen Filterkuchen bewirkt. Es ist günstig, diesen Filter lediglich zu säubern, wenn es unbedingt erforderlich ist, etwa wenn sich bereits zuviel Sinkstoffe am Boden der Filtertüten befinden, da der Filterkuchen eine bestimmte Zeit zu seinem Aufbau braucht, nachdem er durch Reinigen entfernt worden ist.
Ein weiterer Vorteil dieses Vorfilters besteht darin, daß er nicht erst nach einer sehr langen Betriebszeit wesentlich verstopft. Ein verstopfter Vorfilter in einer normalen Filteranlage verringert den Strömungswiderstand erheblich. Daher hat man bisher von Vorfiltern Abstand genommen. Dies hat jedoch die Wirkung, daß die hauptsächlich für andere Zwecke verwendeten Papierfilter sehr schnell durch große oder faserförmige Schmutzteilchen verstopfen, so daß also der Strömungswiderstand erheblich ansteigt. Dies trifft nicht zu bei Verwendung eines Vorfilters in Kombination mit einem Papierfilter.
Die Flüssigkeit füllt den Vorfilter 20 aus, fließt durch die Filtertüten 51 und füllt dann die Räume innerhalb des Filtergehäuses und außerhalb der Filtertüten, fließt durch die inneren perforierten Seitenplatten 47 und nach unten in die Auslaßrohrleitung 23.
Die von groben Teilchen befreite Flüssigkeit strömt dann in den Boden des Filter-Adsorbers 21, gelangt um die Außenkanten der Stützplatte 77 nach oben um die Patronen 85 und 104 außerhalb der Filzscheibe 105 und der Paltte 106, so daß sie den Innenraum des Filter-Adsorbers 21 ganz ausfüllt.
Die Flüssigkeit dringt dann von der Außenseite der beiden Papierfilter 92 und 92' durch diese hindurch, wobei Feststoffe oberhalb von 1,5 Mikron Größe ausgefiltert werden. Die Menge der durch die Papierfilter auszufilternden Stoffe ist wesentlich kleiner als ohne Verwendung eines Vorfilters. Das Fortlassen der Papierfilter hat jedoch die Wirkung, daß das zur Adsorption vorgesehene Material hauptsächlich eine Filterfunktion übernehmen muß.
Die Flüssigkeit gelangt durch die Papierfilter 92 und 92' und durch die äußeren perforierten Zylinder 90 hindurch. In der Zeichnung sind die Perforationen übertrieben groß dargestellt im Vergleich zu den Filtermaterialteilchen. In Wirklichkeit müssen sie kleiner sein als diese. Die Flußrichtung innerhalb des Filter-Adsorbers 21 verläuft im wesentlichen seitlich durch die Ringräume 91, so daß die Flüssigkeit durch das
Bett des adsorbierenden Filtermaterials gelangt.
Dieses tonartige Material entfernt Fettsäuren, wasserlösliche Schmutzstoffe, Farbstoffe und überschüssiges Wasser. Der Kohlenstoffanteil dieses Materials entfernt lösungsmittellösliche Schmutzstoffe und Farbstoffe und deodoriert die Flüssigkeit. Wasserlösliche Schmutzstoffe, die durch die beiden vorhergehenden Filterabschnitte hindurch gelangt sind, werden also von dem tonartigen Material absorbiert. Wie bereits erwähnt, sind die Tonteilchen hart und verhältnismäßig groß, denn die eigentliche Filterwirkung ist bereits in den vorhergehenden Filterbereichen durchgeführt. Die Tonteilchen zersetzen sich auch nicht in der Flüssigkeit, die auch einen Wasseranteil haben kann. Die verhältnismäßig großen Teilchen ermöglichen eine freie Strömung der Flüssigkeit und eine schnellere Umwälzung. Sie verstopfen weniger leicht als kleinere Teilchen und bilden trotzdem eine große Oberfläche und ein großes Porenvolumen, um gelöste und gewisse kolloidale Verunreinigungen zu entfernen.
Für Reinigungszwecke hat der Vorfilter 20 etwa folgende Abmessungen. Jeder innere perforierte Zylinder hat etwa einen Durchmesser von 30 cm und eine Höhe von ebenfalls 30 cm. Die Filtertüten 51 sind etwas weniger als 60 cm tief und etwa 6,5 cm im Querschnitt dick, wie in Fig. 9 dargestellt ist. Diese Abmessungen sind jedoch nicht kritisch, es ist jedoch günstig, wenn die vertikale Filterfläche für den bestimmten Verwendungszweck etwa 2,5 cm2 pro Liter ausmacht.
Die typischen Abmessungen eines Filter-Adsorbers 21 zur Verwendung mit dem Vorfilter 20 sind in Höhe von ca. ein Meter, eine Höhe der Filter-Adsorbeipatronen 85 von -iocrn bei einem Durchmesser von 35 cm, und ein Durchmesser des Gehäusemantels 70 von etwa 52 cm. Der Zylinder 90 hat einen Durchmesser von 26 cm, und der Zylinder 88 von etwa 16 cm. Die Papierfilter 92 haben eine Länge von 8,4 m und eine Höhe von 46 cm. Sie haben 110 Faltungen mit einer Tiefe von etwa 3,8 cm, wobei die Wände der Faltungen soviel Abstand voneinander haben, daß sie nicht von abgelagerten Schmutzstoffen zugesetzt werden, etwa von kohlenstoffartigen Materialien. Kleinere Filtervorrichtungen können natürlich weniger Filtertüten aufweisen und weniger Filterpatronen, insbesondere für umwandelbare Einheiten, wie weiter unten noch erläutert ist.
Der Grund, daß der Vorfilter 20 getrennt von dem Filter-Adsorber 21 angeordnet ist, besteht darin, daß die Filtertüten nach einer unterschiedlicheren Zeitdauer verschmutzen als die Elemente des Filter-Adsorbers 21. Wenn die ausgefilterten Stoffe beispielsweise fusselartig sind und einen Anteil an groben Schmutzstoffen aufweisen, wird der Vorfilter 20 verhältnismäßig schnell verbraucht. In diesem Fall sammelt sich soviel Filterschlamm am Boden der Filtertüten an, daß diese herausgenommen und entweder durch neue ersetzt oder gereinigt werden müssen. Normalerweise brauchen die Filtertüten jedoch nicht so häufig erneuert zu werden wie die Patronen 85 bzw. 104.
Durch die Verwendung eines Vorfilters kann der Papierfilter und der Tonfilter des Filter-Adsorbers 21 so bemessen sein, daß bei normalem Gebrauch beide die gleiche Standzeit aufweisen. Bei einer typischen Filtervorrichtung weist der Ringraum 91 etwa vier Kilogramm Tonteilchen sowie vier Kilogramm Kohleteilchen pro Patrone auf, und dieses Filtermaterial verbraucht sich in derselben Zeit wie der Papierfilter von 8,4 m Länge und 46 cm Höhe.
Da der gesamte Gehäusemantel 70 des Filter-Adsorbers 21 normalerweise mit Flüssigkeit gefüllt ist, herrscht in der unteren Patrone ein größerer hydrostatischer Druck als in der oberen. Ohne irgendeinen Ausgleich würde daher durch die untere Patrone eine stärkere Strömung fließen als durch die obere. Um
ίο dies zu vermeiden, hat der Fortsatz 81 weniger oder kleinere öffnungen als das perforierte Rohr 97, das in der Achse der oberen Patrone sitzt. Der Gegendruck gegen die Strömung durch die untere Patrone ist also größer als der durch die obere Patrone. Die Dimensionierung läßt sich so einrichten, daß durch beide Patronen gleich große Strömungen erfolgen. Bei Verwendung von drei oder noch mehr Patronen läßt sich durch Anpassung der Anzahl oder der Größe der Perforationen bei den einzelnen, übereinanderliegenden Patronen ein Ausgleich schaffen.
Eine besonders günstige Eigenschaft der Filtervorrichtung nach der Erfindung ist eine sogenannte »Atmungswirkung« der Tonteilchen. Normalerweise enthalten manche gefilterten Flüssigkeiten, z. B. Perchloräthylen, eine geringe Menge Wasser und Waschmittel. Bei einer relativen Feuchtigkeit von 75% sind in 100 Kilogramm Lösungsmittel beispielsweise 0,03 Kilogramm Wasser enthalten. Beim Ansteigen der relativen Feuchtigkeit der umgebenden Atmosphäre kann der Feuchtigkeitsgehalt jedoch den Betrag überschreiten, der durch das Waschmittel emulgiert werden kann, so daß eine Menge in der Flüssigkeit suspendiert bleibt und den Filter passiert. Bei Wiederverwendung der Flüssigkeit kann der Wassergehalt sich auf ein schädliches Niveau aufschaukeln.
Bei der Filtervorrichtung nach der Erfindung wird die überschüssige Feuchtigkeit zusammen mit der Reinigungsflüssigkeit durch den Tonfilter-Adsorber geleitet.
Der Ton hat die Eigenschaft, die Feuchtigkeit bis zu einem Gleichgewichtszustand zu adsorbieren und also die Wassermenge in der Flüssigkeit auf einen normalen Wert zu reduzieren. Wenn nun die Feuchtigkeit wegen eines geringeren Wasseranteils abnimmt, obwohl die Menge des Waschmittels gleichbleibt, gibt der Ton wieder Wasser ab, so daß der normale Wassergehalt in der Flüssigkeit wiederhergestellt wird. Dies rührt offenbar her von einer bevorzugter. Benetzung, wobei ein Gleichgewichtszustand zu existieren scheint für die Adsorption von Wasser an Ton in bezug auf die Adsorption von Wasser durch Perchloräthylen in Mischung mit einem Waschmittel. Die in den Fig. 15 und 16 dargestellte Filtervor-
richtung hat folgende Wirkungsweise. Das zu filternde Dieselmotorenöl strömt in die Einlaßleitung 118. Es kann vorgefiltert werden, obgleich dies normalerweise für diesen Zweck nicht erforderlich ist, da die auszufilternden Teilchen klein sind und nicht so dicht wie bei anderen Flüssigkeiten.
Es ist ein üblicher Nebenschluß vorgesehen mit einem Rohr 125, in den ein unter Federvorspannung stehendes Überdruckventil 126 eingeschaltet ist. Das Motorenöl kann also zwei Wege zwischen der Einlaßleitung 118 und der Auslaßleitung 120 nehmen, nämlich über die Nebenschlußleitung 125 und über den Filter. Im Betrieb wird das Motorenöl von der ölpumpe in den Filter-Adsorber 115 gedruckt, füllt die-
sen an und wird durch den Papierfilter oder einen anderen Primärfilter 138, den äußeren perforierten Zylinder 134, das Adsorbermaterial 136, den Nachfilter 140 aus Filz und den perforierten inneren Zylinder 135 in die Auslaßleitung 120 gedruckt.
Gewöhnlich ist der Gegendruck in dem Filter so hoch, daß das Überdruckventil 126 in der Nebenschlußleitung geöffnet wird, so daß der Hauptanteil der Flüssigkeit durch die Nebenschlußleitung fließt. Ein Teil des Öles gelangt jedoch durch den Filter, und dies reicht aus, um das öl sauber zu halten.
Wenn das Öl durch den Primärfilter 138 gelangt, der vorzugsweise ein feinporiger Papierfilter ist mit vielen Faltungen, der in der Patrone untergebracht ist, werden die festen Schmutzstoffe entfernt. Das Öl gelangt dann durch den das Adsorbermittel enthaltenden Ringraum 136, in dem Wasser, Säuren und andere Verunreinigungen durch die Tonteilchen oder die Ton-Kohlemischung entfernt werden.
Das öl kann zwar hierbei einige äußerst feine Teilchen aus den Ton-Kohlenstoffgranalien aufnehmen, jedoch werden diese in dem Nachfilter 140 festgehalten, der vorzugsweise aus einer Filzplatte besteht, welche zweimal um den inneren perforierten Zylinder 135 gewickelt ist. Das gereinigte Öl gelangt durch die Auslaßleitung 120 zur Maschine zurück.
Es wurde gefunden, daß das Motorenöl für Verbrennungsmotoren mit einer Filtervorrichtung gemäß den Fig. 15 und 16 gefiltert werden kann, wobei der Filter mehrere zehntausend Meilen in Betrieb bleiben kann. In geeigneten Zeitumständen wird die Patrone 130 durch eine neue Patrone ersetzt.
Die typische Größe eines Filters nach den Fig. 15 und 16 für Kraftfahrzeuge ist ein Behälter von 10 X 15 cm, wobei der innere perforierte Zylinder 135 einen Durchmesser von 1,3 cm aufweist und die Filzplatte 1,6 mm dick ist. Der Ringraum 136 enthält
κι Ton oder eine Ton-Kohlenstoffmischung.
Ein typischer Motorölfilter für einen Dieselmotor ist 20 X 36 cm groß, wobei der innere perforierte Zylinder einen Durchmesser von etwa 2,7 cm aufweist und die Filzplatte 1,6 mm dick und zweifach darumgewunden ist und vorzugsweise in einer zylindrischen Gestalt fixiert ist. Der Ringraum enthält drei Kilogramm Ton oder Ton-Kohlemischung.
In beiden Fällen wirkt der Papierfilter als Hauptfilter und entfernt die aus dem Motor kommenden
zu Schmutzteilchen. Dadurch lassen sich größere und härtere Tonteilchen verwenden, die viel weniger zusammenbacken und einen geringeren Strömungswiderstand erzeugen.
Die Filtervorrichtung nach der Erfindung läßt sich auch für andere Strömungsmittel verwenden, etwa für Bohrflüssigkeiten oder dergleichen. In einem derartigen Anwendungsfall ist die Verwendungeines Voifilters angeraten.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Filter zum Reinigen von verschmutzten Strömungsmitteln, mit einem äußeren, akkordeonartig gefalteten, in einem Ringraum angeordneten Papierfilter und mit einem, in einem angrenzenden Ringraum untergebrachten Adsorptionsfilter aus körnigem, kohlehaltigem Material, dadurch gekennzeichnet, daß der Papierfilter (92) auf der Einlaßseite des Filters (21) liegt und eine solche Porengröße aufweist, daß Teilchen größer als 1,5 Mikron ausgefiltert werden, und daß der Adsorptionsfilter (91, 91', 136) aus gebrannten Tonteilchen mit einer Teilchengröße von 840 bis 3400 Mikrometer und aus den Kohleteilchen besteht.
2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonteilchen bei etwa 600 bis 650° C gebrannt sind.
3. Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung hinter dem Adsorptionsfilter (91,91', 136) ein Nachfilter (140) zum Ausfiltern der von dem Adsorptionsfilter (91,91', 136) abgelösten Teilchen angeordnet ist.
4. Filter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung vor dem Papierfilter (92) ein Vorfilter (20) zum Ausfiltern von Fasern und größeren Teilchen angeordnet ist.
5. Filter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorfilter (20) mindestens eine herausnehmbare Filtertüte (51) umfaßt.
6. Filter nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Adsorptionsfilter (91, 91', 136) radial innenliegend angeordnet ist, daß in dem Innenraum des Adsorptionsfilters (136) ein zentraler Durchlaß (120) angeordnet ist, und daß zwischen dem zentralen Durchlaß und dem Adsorptionsfilter (91, 91', 136) ein Nachfilter (140) angeordnet ist.
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