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Fliissigkeitsfilter mit selbsttätiger Reinigung.
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Die Erfindung betrifft Flüssigkeitsfilter mit wenigstens einem selbsttätig
in Abhängigkeit vom Differenzdruck zwischen Filtereintritt und Filteraustritt gereinigten
Filtereinsatz, an dessen Innenseite Reinigungsdüsen in Umfangsrichtung während der
Reinigung entlanggeführt werden, wobei an die Reinigungsdüsen anschließende, verschließbare
Scbmutzleitungen in die freie Atmosphäre führen.
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Fltissigkeitsfilter mit automatischer Reinigung sind bereits bekannt.
Die Reinigungseinrichtung arbeitet dabei nach dem sich aufbauenden Differenzdruck
zwischen Filtereintritt und Filteraustritt. Die Schmutzflüssigkeit durchströmt im
allgemeinen den Filtereinsatz von innen nach außen, so daß die ausgefilterten Schmutzrdckstände
sich an der Innenseite des Filtereinsatzes ablagern. Mit zunehmender Verschmutzung
des Filtereinsatzes wird der Druck der Flüssigkeit beim Durchtritt durch die Wandung
des Filtereinsatzes abgebaut. Auf den Abfall des Differenzdruckes spricht ein Differenzdruckschalter
an, der die Reinigungseinrichtung in Betrieb setzt.
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Die Reinigung des Filtereinsatzes bzw. der gegebenenfalls in einem
Filter vorhandenen Filtereinsätze kann auf verschiedene Weise erfolgen. Bekannt
ist bereits die Reinigung mit Hilfe einer im Inneren des Filtereinsatzes umlaufenden
Reinigungsdüse. Diese ist mit der Düsenöffnung der Innenseite der Wandung des Filtereinsatzes
zugeordnet und nimmt während des Reinigungsvorgangs Schmutz mit der rückspülenden
Flüssigkeit auf. Die Düse schließt an eine zentrische Rohrleitung an. Diese öffnet
über ein Küken in die freie Atmosphäre. Der Nachteil dieser Einrichtung ist darin
zu sehen, daß während des Spülvorgangs unerwünschterweise verhältnismäßig viel Flüssigkeit
verlorengeht, die für die Reinigung des-Filtereinsatzes im Rückspülverfahren erforderlich
ist. Dadurch wird auch der im System herrschende Druck erheblich abgebaut.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Filter mit automatischer
Reinigung weiterzuentwickeln und zu verbessern. Insbesondere geht es darum, mit
geringeren Flüssigkeitsmengen während des Spülvorgangs auszukommen und dadurch den
Druckabfall im System in Grenzen zu halten.
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Der Filter gemäß Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß mehrere,
insbesondere zwei Reinigungsdüsen über die Länge bzw. Höhe des Filtereinsatzes verteilt
angeordnet sind, die während der Reinigung aufeinanderfolgend in die freie Atmosphäre
öffnen.
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Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß es nachteilig ist,
wenn die Reinigungsdüse im Filtereinsatz so bemessen ist, daß eine einzige Düsenöffnung
sich über die gesamte Mantel länge des Filtereinsatzes, also über die gesamte Länge
der Filterfläche erstreckt. Dadurch ist der in der Zeiteinheit anfallende Spülflüssigkeitsdurchtritt
sehr hoch, mit der Folge, daß der
Druck erheblich abfällt. Bei der
Erfindung sind mehrere, vorzugsweise zwei Reinigungsdüsen vorgesehen, die jeweils
einen Teilbereich des Filtermantels erfassen und die jedenfalls nicht gleichzeitig
in die Atmosphäre öffnen. Der während eines Reinigungszyklus zur Zeit geöffnete
Düsenquerschnitt ist damit wesentlich vermindert. Die Reinigungsdüsen sind aber
über die Höhe des Filtermantels so verteilt und-werden so gesteuert, daß die gesamte
Filterfläche während eines Reinigungszyklus erfaßt wird.
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Die an die Reinigungsdüsen anschließenden Schmutzleitungen werden
durch eine erfindungsgemäß vorgeschlagene Steuereinrichtung während eines Reinigungszyklus
alternativ mehrmals geöffnet und geschlossen, so daß die gesamte Filterfläche, also
der gesamte Mantel des #iltereinsatzes, während eines Reinigungszyklus durchspült
wird, ohne daß gleichzeitig alle Reinigungsdüsen geöffnet sind. Die in der Zeiteinheit
anfallende Menge der Rückspülflüssigkeit wird dadurch entsprechend der Anzahl der
Reinigungsdüsen, bei zwei Reinigungsdüsen-also um die Hälfte, vermindert. Dementsprechend
ist auch der Druckabfall im System geringer.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen Flüssigkeitsfilter gemäß der
Erfindung im Vertikalschnitt, Fig. 2 eine Draufsicht auf den unteren Deckel des
Filters, im vergrößerten Maßstab, Fig. 3 einen Querschnitt durch eine als Schlitzdüse
ausgebildete Reinigungsdüse, ebenfalls in vergrößertem Maßstab. -
Das
dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt einen Filter, bei dem in einem Filtergehäuse
10 ein Filtereinsatz 11 angeordnet ist. Anstelle eines einzelnen Filtereinsatzes
11 können auch mehrere Filtereinsätze vorgesehen sein. Das Gehäuse 10 ist durch
einen oberen Deckel 12 und einen unteren Deckel 13 verschlossen. Ein Gehäusemantel
14 ist mit einem Eintrittsstutzen 15 für die Zuführung der verunreinigten Flüssigkeit
und mit einem Austrittsstutzen 16 für die gereinigte Flüssigkeit versehen.
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Der Filtereinsatz 11 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel nach
unten offen. Die Filterfläche wird durch den zylindrischen Filtermantel 17 des Filtereinsatzes
gebildet.
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Oben ist der Filtermantel 17 durch eine Deckelplatte 18 verschlossen.
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Die durch den Eintrittsstutzen 15 in den Filter eintretende verunreinigte
Flüssigkeit gelangt von unten her in den Filtereinsatz 11 und strömt durch den Filtermantel
17 radial nach außen. Dabei werden die Verunreinigungen an der Innenseite des Filtermantels
17 zurückgehalten, so daß gereinigte Flüssigkeit über den Austrittsstutzen 16 abfließen
kann.
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Die von. Zeit zu Zeit erforderliche Reinigung des Filtermantels 17
erfolgt nach dem Prinzip der Rückspülreinigung mittels Eigenmediums oder mittels
Fremdspülung. Dieses Reinigungsverfahren macht sich zunutze, daß in dem Filtersystem
ständig ein Druck herrscht, etwa in der Größenordnung von 6 atü, jedenfalls nicht
unter 3 atü. Wenn die Innenseite des Filtermantels 17 mehr und mehr mit Verunreinigungen
bedeckt ist, wird der Durchströmungsvorgang in diesem Bereich behindert.
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Die Folge davon ist, daß der Druck austrittsseitig abfällt.
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Es entsteht somit ein Differenzdruck zwischen
der
Eingangs seite und der Ausgangsseite des Filters (bzw.
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der vorgenannte Differenzdruck wird erhöht). Eine Reinigungseinrichtung
spricht mit Hilfe eines (nicht dargestellten) Differenzdruckschalters auf einen
bestimmten, eingestellten Differenzdruck an. Wenn dieser sich einstellt, wird die
Reinigungseinrichtung für den Filtermantel 17 in Betrieb gesetzt.
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Die Reinigungseinrichtung für den Filtermantel 17 ist bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel mit zwei Reinigungsdüsen 19 und 20 ausgestattet. Es handelt
sich hierbei um Schlitzdüsen, deren Querschnittsgestaltung aus Fig. 3 ersichtlich
ist. Ein für beide Reinigungsdüsen 19 und 20 gemeinsamer stabförmiger Düsenträger
21 ist mit einer in Längsrichtung sich erstreckenden Bohrung 22 versehen, an die
nach außen ein Düsenschlitz 23 anschließt. Die dem B termantel 17 zugekehrte Außenfläche
24 des Düsenträgers 21 ist bogenförmig gestaltet, nämlich an die Innenwölbung des
Filtermantels 17 angepaßt. Die beiden sich in Längsrichtung des Düßenträgers 17
erstreckenden Reinigungsdüsen 19 und 20 sind durch eine Querwand 25 auch im Bereich
der Bohrung 22 voneinander getrennt. An die durch die Bohrung 22 å jeweils gebildeten
Düsenkammern schließen rohrförmige Düsenstutzen 26 und 27 an. Jede Reinigungsdüse
19 und 20 kann somit gesondert und unabhängig von der anderen in Betrieb genommen
werden.
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Die Reinigung des Filtermantels 17 wird in der Weise durchgeführt,
daß die Reinigungsdüsen 19 und 20 über Schmutzleitungen 28 und 29 in einen drucklosen
Raum bzw. in die freie Atmosphäre geöffnet werden. Durch den im System herrschenden
Überdruck wird, sobald die eine oder andere Reinigungsdüse
19 bzw.
20 zur freien Atmosphäre geöffnet ist, durch Rückströmen der gereinigten Flüssigkeit
durch den Filtermantel 17 hindurch in die jeweils geöffnete Reinigungsdüse 19 bzw.
20, die an der Innenseite des Filtermantels 17 vorhandene Verunreinigung abgespült
und über die Reinigungsdüsen 19 und 20 bzw. die daran anschließendenSchmutzleitungen
28 und 29 abgeführt.
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Bei dem vorliegenden Filter wird die Reinigungseinrichtung so gesteuert,
daß während eines Reinigungszyklus jeweils zur Zeit nur eine der Reinigungsdüsen
19 und 20 zum drucklosen Bereich hin geöffnet wird. Es steht demnach im vorliegenden
Fall zur Zeit jeweils nur eine halbe Höhe des Filtermantels 17 für die Reinigungsdüsen
19 und 20 zur Verfügung, mit der Folge, daß eine entsprechend geringere Menge Rückspülflüssigkeit
entnommen und ein erheblicher Druckabfall im System vermieden wird.
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Die zu einem Konstruktionsteil miteinander verbundenen Reinigungsdüsen
19 und 20 werden während eines Reinigungsvorgangs an der Innenseite des Zylindermantels
17, an diesem anliegend, in Umfangsrichtung entlangbewegt. Um eine Anlage der Reinigungsdüsen
19 und ?0 bzw. des Düsenträgers 21 am Filtermantel 17 zu gewährleisten, sind die
an die Reinigungsdüsen 19 und 20 anschließenden und zu den Schmutzleitungen 28 und
29 führenden Düsenstutzen 26 und 27 teleskopartig ausgebildet. Dadurch können die
Reinigungsdüsen 19 und 20 in Radialrichtung relativ zu den lediglich drehbaren,
mittig angeordneten Schmutzleitungen 28 und 29 verschoben werden. Die Reinigungsdüsen
19 und 20 bzw. deren Düsenträger 21 steht unter der Belastung von Druckfedern 30
und 31, die den Düsenträger 21 ständig an den Filtermantel 17 andrücken.
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Die beiden Schmutzleitungen 28 und 29 sind zentrisch in der
Längsmittelachse
des Filters bzw. des Filtereinsat#es 11 angeordnet, und zwar als Rohrleitungen konzentrisch
ineinander. Die an die Reinigungsdüse 19 anschließende Schmutzleitung 28 bildet
das Innenrohr und die an die Düse 20 anschließende Schmutzleitung 29 das entsprechend
größer dimensionierte Außenrohr. Das Außenrohr der Schmutzleitung 29 bildet zugleich
eine Hohlwelle für den Antrieb der Reinigungsdüsen 19 und 20 durch einen auf das
Biltergehäuse 10 aufgesetzten Motor 32.
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Die (unteren) Austrittsenden der Schmutzleitungen 28 und 29 können
über eine besondere Steuereinrichtung alternativ zur freien Atmosphäre hin öffnen.
Diese Steuereinrichtung besteht bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem
Verteilerkopf 33, der hier auf dem unteren Deckel 13 des Filtergehäuses 10 aufliegt.
Der Verteilerkopf 33 ist konzentrisch zur Längsmittelachse des Filters und damit
zu den drehbaren Schmutzleitungen 28 und 29 gelagert. Der Verteilerkopf 33 wird
während eines Reinigungszyklus ebenfalls gedreht, jedoch vorzugsweise derart, daß
zwischen dem Verteilerkopf 33 und den Schmutzleitungen 28 und 29 eine Relativbewegung
stattfindet.
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Die Schmutzleitungen 28 und 29 münden in den Yerteilerkopf 33.
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Die äußere Schmutzleitung 29 führt in eine Verteilerkammer 34, an
die außermittig ein erster Auslaßkanal 35 für die Schmutzleitung 29 anschließt.
Die innenliegende Schmutzleitung 28 führt zu einem zweiten Auslaßkanal 36 im Verteilerkopf
33. Dieser Auslaßkanal 36 ist mit seiner von der Schmutzleitung 28 abliegenden Mündung
ebenfalls versetzt zur Längsmittelachse des Systems angeordnet, und zwar mit
dem
gleichen Abstand wie der Auslaßkanal 35, so daß beide Auslaßkanäle 35 und 36 mit
ihren Mündungen auf einem gemeinsamen Kreisbogen liegen, und zwar um 1800 gegeneinander
versetzt (s. insbes. Fig. 2).
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Im unteren Deckel 13 des Gehäuses 10 ist eine Auslaßöffnung 37 vorgesehen,
die auf dem Kreisbogen der Auslaßkanäle 35 und 36 liegt. Während der Drehbewegung
des Verteilerkopfes 33 kommen die Mündungen der Auslaßkanäle 35 und 36 abwechselnd
in den Bereich der Auslaßöffnung 37 und öffnen damit zur freien Atmosphäre. Die
Auslaßöffnung 37 ist im oberen, den Auslaßkanälen 35 und 36 zugekehrten Bereich
als nierenförmig, nämlich sich teilkreisbogenförmig erstreckende Ausnehmung ausgebildet,
die mittig mit einer nach außen mündenden Bohrung 38 versehen ist. Das Schmutzwasser
tritt demnach gesammelt unten aus, bestimmend für den jeweiligen Reinigungsabschnitt
innerhalb eines Zyklus ist jedoch die Abmessung der Auslaßöffnung 37 in Umfangsrichtung.
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Der Verteilerkopf 33 einerseits sowie die Reinigungsdüsen 19 und 20
mit den Schmutzleitungen 28 und 29 andererseits werden mit unterschiedlicher Geschwindigkeit
angetrieben, derart, daß während eines Reinigungszyklus beide Auslaßkanäle 35 und
36 zeitweilig je mit der Auslaßöffnung 37 zur Überdeckung kommen. Bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel werden die Reinigungsdüsen 19 und 20 unmittelbar vom Motor 32
über eine Antriebswelle 39 sowie die daran anschließende Hohlwelle, die durch die
äußere Schmutzleitung 29 gebildet wird, angetrieben.
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Die Drehbewegung der Schmutzleitung 29 wird über ein Getriebe mit
Veränderung des Übersetzungsverhältnisses auf den Verteilerkopf 33 übertragen. Bei
dem gezeigten Ausführungsbeispiel
ist ein Planetenradgetriebe 40
vorgesehen. Dieses ist in einer abgesonderten Kammer untergebracht, die durch einen
auf den unteren Deckel 13 aufgeschweißten Zylinder 41 und ein Schutzblech 42 gebildet
wird. ~Ein Außenzahnkranz 43 des Planetenradgetriebes 40 ist in der Wandung der
Kammer bzw.
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auf dem oberen Ende des Zylinders 41 angebracht. Die Planetenräder
44 sind mit dem Verteilerkopf 33 verbunden, während das Sonnenrad 45 auf der äußeren
Schmutzleitung 29 sitzt.
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Das Übersetzungsverhältnis des Planetenradgetriebes ist zweckmäßigerweise
so eingestellt, daß während eines Reinigungszyklus die Reinigungsdüsen 19 und 20
je nach Konstruktionsauslegung drei, vier oder andere Umdrehungen ausführen, während
gleichzeitig der Verteilerkopf 33 eine volle Umdrehung vollführt. Durch dieses Übersetzungsverhältnis
wird gewährleistet, daß der gesamte Filtermantel 17 auf seiner Innenfläche gereinigt
wird, obwohl jeweils nur die Reinigungsdüse 19 oder 20 arbeitet. Diese Wirkung ergibt
sich aus dem-beschriebenen Geschwindigkeitsverhältnis in Verbindung mit der besonderen
Gestaltung der Auslaßöffnung 37 im unteren Deckel 13 des Filters.
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Ein Reinigungszyklus wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
durch einen Mikroschalter 46 beendet, der durch eine umlaufende Nockenscheibe 47
beaufschlagt wird. Die Nockenscheibe 47 sitzt auf einem unten aus dem Filter austretenden
Wellenende 48, welches mit dem Verteilerkopf 33 verbunden ist.
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Wellenende 48 und Nockenscheibe 47 drehen deshalb zusammen mit dem
Verteilerkopf 33. Nach einer vollen Drehung des Verteilerkopfes 33 wird der Mikroschalter
46 durch die Nockenscheibe 47 beaufschlagt, derart, daß der Antrieb durch den Motor
32 abgeschaltet wird. Dieser wiederum wird durch einen
(nicht dargestellten)
Differenzdruckmesser in Gang gesetzt, sobald der vorgesehene kritische Differenzdruck
im System erreicht ist.