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Titel: Verfahren zum Rückspülen der Filterkammern
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eines Filteraggregates und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Spülen der Filterkammern
eines Filteraggregates' bei dem nach Ausschalten einer von mehreren Filterkammern
aus dem Filterkreislauf und nach offene eines Schlammauslasses der zu spülenden
Filterkammer in diese Filtrat beispielsweise mittels einer Druckgasquelle entgegen
der Filter-Durchströmungsrichtung durch den Filtereinsatz gedrückt und zusammen
mit den abgespülten Filterrückständen durch den Schlammauslass ausgespült wird.
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Aus der DT-PS 1.138.021 -x ein Filteraggregat bekannt, dessen Filterkammern
@@@@@@nander @@s dem Filterkreislauf abgeschaltet werden können und bei dem die
Schmutzseite der abgeschalteten
Filterkammer über ein Schlammventil
geöffnet und die Filtratseite an eine Druckluftleitung angeschlossen werden kann,
die das Spülfiltrat durch den Filtereinsatz drückt und dabei die auf der Schmutzseite
befindliche Trübe sowie die abgespülten Filterrückstänae durch das Schlammventil
in einen Schlammbehälter fördert.
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Es hat sich gezeigt, dass trotz Anwendung relativ hoher Spüldrücke
die Spülwirkung oft nicht ausreichend ist und insbesondere nicht über die gesamte
Fläche des zu spülenden Filtereinsatzes wirksam ist. Auch wenn der Spüldruck anfänglich
sehr hoch ist, fällt der zwischen der Schmutzseite und der Sauberseite wirkende
Differenzdruck schnell ab, weil der hohe Spüldruck nach Ablösen eines Teiles der
Filterrückstände auch auf der Sauberseite wirksam wird, so dass sich der anfangs
hohe Differenzdruck stark vermindert. Diese Verminderung der anfänglichen Druckdifferenz
zwischen Schmutz- und Sauberseite geht umso schneller vor sich, je kleiner der Querschnitt
des Schlammventils ist. Aus Gründen des Spüleffektes wäre es wünschenswert, wenn
der Querschnitt des Schlammventils unendlich gross wäre. Dies ist aber aus konstruktiven
Gründen nicht möglich. Der sich notwendigerweise beim Rück spülen einer Filterkammer
einstellende Staudruck bewirkt, dass nach Losbrechen eines Teiles des Filterkuchens
vom Filtersieb oder vom Filtereinsatz der anfänglich hohe Differenzdruck zusammenbricht,
so dass für die übrigen noch nicht gereinigten Bereiche des Filtereinsatzes die
dann noch verbleibende Druckdiffe renz nicht ausreicht, wirksam gespült zu werden.
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Aufgabe der vorliegenaen Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaf
fen, mit dem ohne grösseren Aufwand ein besseres Spülen der einzelnen Filterkammern
eines Filteraggregates ermöglicht wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch
gelöst, dass zunächst die Schmutzseite der zu spülenden Filterkammer zumindest teilweise
entleert wird und danach das Spülfiltrat schlagartig in Rückstromrichtung unter
Druck gesetzt wird.
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Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass der gesamte Druck, der auf
das Spülfiltrat wirkenden Druckluft sich ungebremst am Filtersieb bzw. am Filtereinsatz
in einen Spüleffekt umsetzt, da sich auf der Schmutzseite der zu reinigenden Filterkammer
während der relativ kurzen Spülzeit, die das Ablösen des Filterkuchens bzw. der
Filterrückstände von der Oberfläche des Filtereinsatzes benötigt, sich kein Widerstand
aufbauen kann. Ist die Schmutzseite der Filterkammer völlig entleert und ist der
Querschnitt des Schlammventils und der abführenden Leitungen gross, dann verhält
sich der Filtereinsatz während der Spülung so, als stünde er in freier Atmosphäre.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird die Spülwirkung dadurch
gesteigert, dass die Filterkammer auf der Sauberseite zwischen dem Filtereinsatz
und einer Druckgaszuführung teilweise entleert wird und zumindest ein Teil des Spülfiltrats
vom einströmenden Druckgas beschleunigt und in den teilweise entleerten Raum auf
der Sauberseite der Filterkammer hineingedrückt wird.
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Bei diesem Verfahren ergibt sich die maximale Spülwirkung nicht
nur
durch den auf das Spülfiltrat wirkenden Gasdruck, sondern zusätzlich durch die schlagartige
Abbremsung der auf den Filtereinsatz aufprallenden Flüssigkeitsmenge. Je grösser
die Geschwindigkeit und wie Masse der aufprallenden Flüssigkeitsmenge ist, umso
grösser ist auch die Spülwirkung. Bei Anwendung dieses Verfahrens kann der auf das
Spülfiltrat wirkende Gasdruck relativ gering sei Das aus der Sauberseite vor dem
Spülen abzulassende Filtrat kann beispielsweise in den offenen ölsammelbehälter
des Filteraggregates abgeführt werden. Es genügt, wenn nur ein Teil des Filtrats
abgelassen wird, sofern eine relativ grosse Menge des Spülfiltrats vom Druckgas
in Bewegung gesetzt wird. Trifft diese beschleunigte Menge gegen eine Wand oder
Decke der Filterkammer, so wirkt der sich durch die Massenkraft einstellende Druck
allseitig fort und wirkt damit auch auf die gesamte Fläche des Filtereinsatzes.
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Da zum Ablösen des Filterkuchens der erste Impuls genügt, um die Filterrückstände
vom Filtereinsatz abzuheben, benötigt man auf der Schmutzseite ein verhältnismässig
nur kleines Puffervolumen als Atmosphärenersatz. Das heisst, dass vor Spülung die
Schmutzseite der zu spülenden Kammer nicht völlig entleert werden muss, sondern
dass bereits ein relativ kleines Volumen, beispielsweise ein Zehntel des Gesamtvolumens
genügt, um während des Ablösens der Filterrückstände keinen den Spüleffekt mindernden
Gegendruck aufkommen zu lassen.
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In weiterer Ausbildung des erfindungsgemässen Verfahrens wird vor
geschlagen,
dass das beim Rückspülen mit überschüssiger Spülluft aus dem Schlammauslass austretende
Gemisch aus Trübe, Filterrückstände , Spülfiltrat und Druckgas einem abschliessbaren
Schlammbehälter zugeführt wird, und das sich in diesem Behälter sammelnde Druckgas
zur Föruersng des mit Filterrückständen durchsetzten Flüssigkeitsgemisches benutzt
wird. Dieses Gemisch kann einem Absetzbehälter oder einem Aufbereitungsfilter zugeführt
wer den. Zweckmässigerweise wird dem Schlammbehälter nicht nur Spülluft zugeführt,
sondern auch die in der Filterkammer verbliebene Luft, die bei Füllung der Filterkammer
auf der Sauberseite mit Filtrat und auf der Schmutzseite mit Trübe oder Filtrat
verdrängt wird. Dieses verdrängte Gas wird zweckmässigerweise über ein niveaugesteuertes
Ventil in den Schlammbehälter geführt.
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Das vom Aufbereitungsfilter gefilterte Filtrat kann in den offenen
Ülsammelbehälter des Filteraggregates geleitet werden. Da das Filtrat des Aufbereitungsfilters
die gleiche oder auch eine bessere Qualität haben kann als das Filtrat des Filteraggregates,
kann dieses Filtrat auch Verbrauchern zugeführt werden. Es müssten allerdings noch
besondere Vorkehrungen getroffen werden, wenn man das Filtrat des Aufbereitungsfilters
in dem zu den Verbrauchern führenden Hauptleitung des Filteraggregates leiten wil
weil das Druckniveau in dieser Leitung höher liegt als in der Filtratableitung des
Aufbereitungsfilters.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen.
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In der folgenden Beschreibung werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
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Diese zeigen in Figur 1: eine Prinzipskizze eines Filteraggregates
mit Schlammbehälter und Aufbereitungsfilter zur Durchführung des Verfahrens nach
der Erfindung, Figur 2: eine Prinzipskizze einer gegenüber Figur 1 abgewandelten
Filterkammer, Figur 3: eine Seitenansicht eines Filteraggregates in Schnittan sicht,
das an einem dargestellten Schlammbehälter mit Aufbereitungsfilter angeschlossen
ist.
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Wie Figur 1 zeigt, fördert die Pumpe 1 über die Zuführleitung 2 verschmutztes
Ol zu den Filterkammern 3 bzw. 3' eines Filteraggre gates. In der Filterkammer 3
befindet sich ein Filtereinsatz 4, der die Filterkammer in eine Schmutzseite 5 und
in eine Sauberseite 6 (=Filtratraum ) unterteilt. Die Pumpe 1 drückt die in die
Schmutzseite 5 einströmende Trübe durch den Filtereinsatz auf die Sauberseite 6.
Dort wird das gefilterte Ol bzw. das Filtrat über den Filtratauslass 7 abgeführt.
Die entsprechenden Teile 4 - 8 sind bei der Filterkammer 3' mit sonstgleichen aber
mit einem Strich gekennzeichneten Bezugszeichen versehen.
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Die Filterkammer 3 kann aus dem Filterkreislauf abgeschaltet terden
durch Schliessen der in der Zuführleitung 2 und der Abführleitung
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angeordneten Ventile 11 und 12. Zum Rückspülen der aus dem Filterkreislauf abgeschalteten
Filterkammer 3 wird das Schl ventil 13 im SchLammablass 8 geöffnet, so dass die
auf der Schmut -seite 5 befindliche Trübe in den Schlammbehälter 16 abgelassen werden
kann. Über einenDruckniitte leinlas s 9 wird aus einem Druckgasbehälter 10 durch
öffnen des Druckgasventils 14 das in de Filterkammer 3 befindliche Spülfiltrat durch
den Filtereinsatz 4 gedrückt, so dass sich die Filterrückstände vom Filtereinsatz
4 ablösen und zusammen mit dem Spülfiltrat durch den Schlammablass 8 über die Schlammleitung
15 in den Schlammbehälter 16 gelangen.
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Erfindungsgemäss wird die Schmutz seite 5 der zu spülenden Filterkammer
3 teilweise entleert, bevor das Spülfiltrat schlagartig in Rückstromrichtung unter
Druck gesetzt wird.
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Die Spülwirkung kann dadurch erheblich gesteigert werden, dass die
Filterkammer 3 auch auf der Sauberseite zwischen dem Filtereinsatz 4 und der Druckgaszuführung
9 teilweise entleert wird und zumindest ein Teil des Spülfiltrats vom einströmenden
Druckgas beschleunigt wird. Bei der Ausführungsform nach Figur 1 kann dies dadurch
erreicht werden, dass zwischen der Druckgaszuführung 9 und der Sauberseite 6 der
Filterkammer 3 ein Raum 32 angeordnet ist, der von einer nicht bis zum Boden dieses
Raumes reichenden Trennwand 33 in zwei kommunizierende Hälften geteilt ist. In diesem
Raum befindet sich Spülfiltrat. Eine Hälfte des Raumes 32 ist über einen sehr grossen
Querschnitt mit der Sauberseite 6 der Filterkammer verbunden, während die andere
Hälfte des Raumes 32 mit der Druckluftquelle verbunden ist.
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Ist cas Schlammventil 13 geöffnet und auch die Sauberseite 6 teilweise
entleert, dann drückt durch öffnen des Druckgasventils 14 das Druckgas das im Raum
32 befindliche Spülfiltrat wie einen Flüssigkeitsstopfen vor sich her, beschleunigt
ihn und drückt ihn in den freien Raum auf die Filtratseite 6 der Filterkammer. Durch
Beschleunigen des in diesem Raum 32 sich befindenden Spülfiltrats in die teilweise
auf der Sauberseite entleerte Filterkammer hinein,prallt die so in Bewegung gesetzte
Flüssigkeitsmenge auf die Wandung der Filterkammer 3 und den Filtratspiegel auf,
und die da bei freiwerdenden negativen Beschleunigungskräfte wirken schlagartig
auf der gesamten Oberfläche des Filtereinsatzes 4 und lösen dabei die Filterrückstände
bzw. den Filterkuchen ab.
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Die Spülung der Filterkammer 3 erfolgt mit Luft bzw. Gasüberschuss,
so dass über den Schlammablass 8 und der Schlammleitung 15 Druckgas in den Schlammbehälter
16 gelangt. Der dort wirkende Gasdruck dient nun zur Förderung des Gemisches aus
Trübe, Filterrückstände und Spülfiltrat zu einem Absetzbehälter hin oder zu einem
Regenerator oder, wie Figur 1 zeigt zu einem unmittelbar auf dem Schmutzbehälter
16 angeordneten Aufbereitungsfilter 17. In diesem Aufbereitungsfilter 17 befindet
sich ein Filtereinsatz 18, der die Schmutzseite 19 von dcr Sauberseite 20 trennt.
Der im Schmutzbehälter 16 wirkende Gasdruck drückt das im Behälter 16 befindliche
Gemisch aus Flüssigkeit und Feststoffteilchen über das Steigrohr 21 in die Filterkammer
17.
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Bei einem ölfilteraggregat dienen die Teile 16 bis 20 dazu, das
bei
dem Rückspülvorgang anfallende von den Filtereinsätzen der Filterkammern 3, 3' abgespülte
verschmutzte öl zu sammeln und zu filtern und das Filtrat des Aufbereitungsfilters
17 den Ölkreislauf, in dem das Hauptfilteraggregat eingeschaltet ist, wieder zu
zuführen. Das von der Sauberseite 20 über die Filtratrückführleitung 22 abgeführte
Filtrat wird einem Sammelbehälter 23 zugeführt. In diesem Sammelbehälter 23 wird
auch das den Verbrauchern über die Versorgungsleitung 24 zugeführte öl über die
Rückführleitung 25 zurückgeführt.
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Aus diesem Sammelbehälter 23 saugt die Pumpe 1 über die Ansaugleitung
26 das zu filternde öl an und führt es über die Leitung 2 den eingeschalteten Filterkammern
3 bzw. 3' zu.
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Durch Schliessen des in der Filtratrückführleitung 22 angeordneten
Ventils 46 und öffnen des Ventils 47 in der von der Sauberseite 20 des Aufbereitungsfilters
17 ausgehenden Versorgungsleitung 27 kann das Filtrat des Aufbereitungsfilters,
sofern es der Qualität des Filtrats der Filterkammern 3,3' entspricht, Verbrauchern
zugeführt werden, bei denen der öldruck oder dergleichen ge ringer sein kann als
bei den an der Versorgungsleitung 24 angeschlossenen Verbrauchern. Es könnte auch
das Filtrat des Aufbereitungsfilters 17 in die Versorgungsleitung 24 eingespeist
werden, sofern in der Verbindungsleitung noch eine Pumpe angeordnet wird.
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In Figur 1 ist der Raum 32 durch eine Trennwandung 33 in zwei
miteinander
kommunizierende Teilräume 32a und 32b unterteilt. Der Teilraum 32 a ist an den Druckmitteleinlass
9 angeschlossen, während der Teilraum 32b über einen grossen Querschnitt mit dem
Filtratraum 6 in Verbindung steht. Durch öffnen des Ventils 14 druck das Druckmittel
schlagartig die in den Teilräumen 32a und 32b befindliche Flüssigkeitsmenge in den
nur teilweise entleerten Fil tratraum, so dass die schlagartige Abbremsung der in
Bewegung gesetzten Flüssigkeitsmenge den Impuls liefert, durch den der Filterkuchen
vom Filtereinsatz 4 abgelöst wird.
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Das Entleeren der Schmutzseite bzw. des Trüberaumes 5 erfolgt dur
h öffnen des Schlammventils 13, das über die Schlammsammelleitung 15 mit dem Schlammbehälter
16 in Verbindung steht. Im Schlammbehälter 16 ist der Druck relativ gering, so dass
das im Raum 30 sich sammelnde Gas die Trübe zumindest teilweise durch den Schlag
auslass 8 drückt. Dabei sind selbstverständlich das Einlassventil 11, das Auslassventil
12 und das Druckgasventil 14 geschlossen.
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Durch die teilweise Entleerung des Trüberaumes 5 gelangt auch Filtrat
aus dem Raum 6 auf die Schmutzseite 5, so dass auch der Filtratraum teilweise entleert
wird. Dies ist von Bedeutung, damit die aus den Teilräumen 32a und 32b herausgedrückte
Flüssigkeitsmenge aufgenommen werden kann.
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Die Filterkammer 3 wird solange gespült, bis die Filterkammer 3 völlig
leer ist und Druckgas aus dem Drucknittelbehälter 10 in den Schlammbehälter 16 gelangt.
Danach wird das Schlammventil 13 und das Druckmittelventil 14 geschlossen und die
Filterkammer
durch öffnen des Einlassventils 11 und des Auslassventils
12 mit Trübe und mit Filtrat gefüllt. Das von der einströmenden Flüssig keit verdrängte
Gas wird durch öffnen des Entlüftungsventils 29 ebenfalls in den Schlammbehälter
16 gedrückt. Der sich im Schlammbehälter 16 einstellende Gasdruck drückt nun das
Flüssigkeits-Feststoffgemisch durch das Steigrohr 21 in den Trüberaum 19 des Aufbereitungsfilters
17. Der Schlammbehälter 16 ist so dimensioniert, dass sein Volumen etwa 1,5 mal
so gross ist wie das Volumen einer Filterkammer 3 bzw. 3#. Ferner ist das Steigrohr
21 oder besser noch der Filtratauslass bzw. die Filterrückführleitung 22 so dimensioniert,
dass die bei einer Rückspülung einer Filterkammer anfallende Menge durch den Aufbereitungsfilter
gefördert wird, bis die nächste rückzuspülende Filterkammer durch öffnen des Schlammventils
13 bzw. 13' an den dann im wesentlichen drucklosen Schlammbehälter 16 angeschlossen
wird.
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Während bei den Filterkammern 3, 3' nach Figur 1 der Filtratraum 6,6'
die Schmutzseite bzw. den Trüberaum 5,5' überragt, ist bei der Filterkammer 3 gemäss
Figur 2 die Anordnung des Trüberaumes 5 und des Filtratraumes 6 so getroffen, dass
der Trüberaum 5 den Filtratraum 6 überragt. Das aus der Trübe oder auch aus dem
Filtrat aufsteigende Gas sammelt sich im Gasaufnahmeraum 30. Durch ein niveaugesteuertes
Ventil 29 kann über die Druckgasleitung 28 zuviel anfallendes Gas dem Schlammbehälter
16 zugeführt werden.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 2 besteht der Raum 32 für das
zu beschleunigende Spülfiltrat aus einem krümmerähnlichen Teil mit den Schenkeln
32a und 32b. Nach Schliessen des Einlassventils 11 und des Auslassventils 12 und
öffnen des Schlannx-entils 13 drückt das im Raum 30 befindliche Druckgas die Trübe
teilweise über das offene Schlammventil 13 in den Schlammbehälter 16. Auch aus dem
Filtratraum 6 gelangt etwas Filtrat auf die Trübeseite, so dass auch der Filtratraum
etwas entleert wird.
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Durch öffnen des Dtuckgasventils 14 wird die im Teilraum 32a befindliche
Filtratmenge schlagartig nach unten gedrückt , wodurch die im Teilraum 32b und im
Filtratraum 6 befindliche Filtratmenge beschleunigt wird und gegen die Wandung des
Filtereinsatzes prallt und damit den Filterkuchen vom Filtereinsatz ablöst.
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In Figur 3 ist das Filteraggregat mit den Filterkammern 3,3', der
Schlammbehälter 16 und der Aufbereitungsfilter 17 in einem etwas grösserem Maßstab
dargestellt. Wie bereits ausgeführt, ist der Schlammbehälter 16 so dimensioniert,
dass er die bei der Rückspülung einer Filterkammer 3 oder 3' anfallende Schmutzölmenge
aufnehmen kann, ohne die Rückspülwirkung zu beeinträchtigen. Nach Rückspülung der
Filterkammer 3 oder 3' wird durch Nachblasen mit Rückspülluft ein Teil des Schmutzöls
aus dem Schlammbehälter 16 über das Steigrohr 21 durch den Filtereinsatz 18 gedrückt.
Der Filtereinsatz 18 besteht aus einer Patrone aus Wolle, Zellulose, Kunststoff
oder Papier mit einer Filterfeinheit von 10 bis 25 Mikron. Die zunehmende Verschmutzung
des Filtereinsatzes
18 wird mittels eines Differenzdruckanzeigers
35 überwacht, der zwischen dem Trüberaum 19 und dem Filtratraum 20 des Aufbereitungsfilters
17 angeschlossen ist. In der zum Trüberaum 19 führenaen Leitung 37 ist ein Rückschlagventil
36 angeordnet. Beim Auswechseln des Filtereinsatzes 18 darf keine Rückspülung erfolgen.
Zunächst wird durch öffnen des Ventils 41 die im Raum 19 befindliche Trübe über
die Leitung 40 in den Schmutzbehälter 16 zurückgeführt. Danach kann die Filterkammer
17 geöffnet werden und der Filtereinsatz 18 abmontiert und ausgewechselt werden.
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Durch Verbinden des Differenzdruckanzeigers 35 über das Mehrwegeventil
38 und der Leitung 39 mit dem Schlammbehälter wird das gespeicherte Differenzdrucksignal
im Anzeiger 35 gelöscht.
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Nach Umstellen des Mehrwegeventils 38 und Schliessen des Ventils 41
kann die Rückspülung des Filteraggregates wieder aufgenommen werden. Bei dem Ausführungsbeispiel
nach Figur 3 werden die Minlassventile 11, 11', die Schlammventile 13 und 13' durch
einen Drehschieber 43,aer von einem Antrieb 44 verstellt wird, ersetzt.
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Ferner werden die Auslassventile 12,12' und die Druckgasventile 14
und 14' aurch ein Mehrwegeventil 45 ersetzt. Selbstverständlich können sämtliche
Ventile von einer programmgesteuerten Automatik betätigt werden und teilweise in
Drehschieber, Kolbenschieber und entsprechende hydraulische Schaltmittel integriert
werden.
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Wie Figugr 3 zeigt, wird der Gasaufnahmeraum 30 von einem ringartigen
Blechgehäuse 31 gebildet. Der Raum 30 ist über die Druckgasleitung 28, welche durch
das Ventil 29 absperrbar ist, r:1t aem Schlammbehälter 16 verbunden.
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Das Steigrohr 21 im Aufbereitungsfilter 17 verhindert ein Rückströmen
der auf zubereitenden, verschmutzten Flüssigkeit in dem Schlammbehälter 16. Das
obere Ende 42 des Steigrohrs 21 reicht mindestens bis an das obere Ende des Filtereinsatzes
18, so dass eine gleichmässige Belastung des Filtereinsatzes 18 erreicht wird Der
Querschnitt des Filtratauslasses ist so bemessen, dass jeweils eine bei einer Rückspülung
fallende, mit Feststoffteilchen durchsetzte Flüssigkeitsmenge aufbereitet und in
den Kreislauf des Hauptaggregates zurückgeführt ist, bis der Schlammbehälter 16
eine neue Rückspülmenge auffängt.