DE2652405C3 - Verfahren zum Filtrieren von Feststoffe enthaltendem Wasser sowie Filter zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zum Filtrieren von Feststoffe enthaltendem Wasser sowie Filter zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Filtrieren von Feststoffe enthaltendem Wasser unter
Verwendung eines Filters mit allgemein rohrförmiger Form, das in seiner Seitenwand Filtrieröffnungen
J5 aufweist, deren lichte Weite sich von einem Ende des Filters zum anderen ändert, sowie auf Filter zur
Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4.
Es ist ein zylindrisches Spaltfilter bekannt (deutsche Auslegeschrift 12 23 343), das aus einzelnen hintereinander
angeordneten Filterabschnitten mit unterschiedlichem Durchmesser besteht, die durch kreisförmig
angeordnete Stäbe gebildet sind, deren Abstand in Förderrichtung dr«, zu filtrierenden Materials zunimmt.
Durch diese Maßnahme wird ein Verstopfen des Filters beispielsweise beim Trennen von Wasser von Holzschnitzeln
oder anderen Fasermaterialien sicher vermieden. Die Strömungsgeschwindigkeit dieser Materialien
durch das Filter hindurch ist jedoch relativ gering.
so daß die von dem Material zu trennende Flüssigkeit
über die gesamte Länge des Filters gleichzeitig austritt. Da der größte Durchmesser der Filterabschnitte am
Auslaßende am größten ist, ergibt sich in diesem Bereich eine besonders niedrige Bewegungsgeschwindigkeit des
Materials.
Weiterhin wurden bereits Spaltfilter mit Oberflächenfilterwirkung zur Filtrierung von Wasser verwendet
(US-Patentschrift 14 77 986). Die hierbei verwendeten
Spaltfilterelemente weisen jedoch parallele Stäbe auf und das dem Einlaßende gegenüberliegende Ende ist
durch ein Ventilelement verschließbar, das zur Reinigung der Oberfläche des Spaltfilters geöffnet werden
kann, so daß sich eine Reinigung der Oberfläche des Spaltfilters durch Spülung mit Hilfe der zu filtrierenden
Flüssigkeit ergibt Auch bei diesem bekannten Verfahren ist die Strömungsgeschwindigkeit im Inneren des
Spaltfilters gering, da die Einlaß- und Auslaßöffnungen dieses Filters einen wesentlich kleineren Querschnitt
aufweisen als das zylindrische Spaltfilter. Auf Grund der
niedrigen Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit ergibt sich auch hier eine Filterwirkung über die
gesamte Länge des Filterelementes und die Feinheit des Filters ist festgelegt Für viele Anwendungsfälle sind
jedoch Riter erwünscht, deren Filterfeinheit ohne
Wechsel der Filterelemente vergrößert oder verkleinert werden kann. Djes ist beispielsweise bei der Gewinnung
von Kühlwasser aus Flüssen der Fall, die mehr oder weniger verunreinigtes Wasser führen können, wobei es
unbedingt erforderlich ist, daß die Kühlwasserzufuhr aufrechterhalten bleibt. In diesem Fall ist es besser,
weniger gut gefiltertes Wasser zuzuführen, als eine Unterbrechung der Wasserzufuhr hervorzurufen. Es
sind Filterelemente bekannt, die die Form eines Stapels von Scheiben oder die Form der Windungen einer
Schraubenfeder aufweist, wobei die Filterfeinheit durch Änderung des Abstandes der Scheiben oder der
Windungen veränderbar ist In jedem Fall muß hierbei eine Betätigung vorgenommen werden, um die Feinheit
des Filters zu ändern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie ein Filter
zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, bei dem sich eine automatische Anpassung der Filtrierfeinheit an
die Durchflußmenge und den Verschmutzungsgrad der zu filtrierenden "iussigkeit ergibt.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß auf Grund der Geschwindigkeit des zu filtrierenden Wassers eine dynamische Wirkung derart
hervorgerufen wird, daß das Wasser die Filtrieröffnungen in einer Zone durchläuft, die einem der Enden des
Filters benachbart ist und die sich automatisch gegenüber diesem Ende in Abhängigkeit von den
Parametern des Filtriervorganges verschiebt, wobei diese Parameter durch die Menge der Verunreinigungen
und die Geschwindigkeit des Wassers entlang des Filters gegeSen sind und daß die Zone sich ausgehend
von dem Ende des Filters aus verschiebt, an der das Filter die geringste lichte Weite aufweist.
Ausgehend von einem Filter der eingangs genannten Art, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das
Filterelement durch mehrere koaxiale Filterrohre gebildet ist die Kaute an Kante miteinander verbunden
sind und daß die Filtrieroberflächen dieser Rohre am strömungsabwärts gelegenen Ende feiner sind als am
strörnungsaufwärts gelegenen Ende; eine weitere Aufgabenlösung besteh! darin, daß das Filter einen
Saugkopf bildet, der in eine Wasserströmung eingebracht wiri und daß die Filtneroberfläche durch in
Längsrichtung verlaufende Profile gebildet ist, zwischen denen Schlitze mit zunehmender Breite belassen sind,
wobei die Profile den geringsten Abstand an auf die Wasserströmung bezogenen strömungsaufwärts gelegenen
Ende angeordnet sind.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ergibt sich eine automatische Anpassung der Filtrierfeinheit in
Abhängigkeit von der Durchflußgeschwindigkeit sowie dem Verschmutzungsgrad des Wassers dadurch, daß auf
Grund der hohen Geschwindigkeit des zu filtrierenden Wassers dieses zunächst bis zum Ende des Filterelementes
gelangt, an dem die lichte Weite der Filtrieröffnungen
am geringsten ist Bei, Starker Verschmutzung des Wassers oder bei großen Entnahmemegen verschiebt
sich dieser Filtrierbereich oder die kreisringförmige " Filtrierzone in Richtung auf das Einlaßende des Filters,
an dem die lichte Weite der Filtrieröffnungen am größten ist Auf diese Weise durchläuft das Wasser auf
automatische Weise immer den Filterbereich, der die Feinheit aufweist, am besten an die Verunreinigungslast
des Wassers sowie die Durchflußmenge des Wassers zum Zeitpunkt der Filtrierung angepaßt ist
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung noch näher erläutert
In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine Längsschnittansicht einer Ausfiihrungsform eines Filters zur Durchführung des Verfahrens;
Fig.2 eine seitliche Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform eines Filters;
F i g. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 nach Fig. 2;
F i g. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 nach Fig. 2.
Die in Fig. 1 dargestellte Ausf"'-rungsform eines Filters für unter Druck stehendes Warmer ist durch vier rohrförmige Elemente gebildet von denen lediglich zwei Elemente bei 1 und 2 gezeigt sind. Jedes Filterelement ist durch drei Filterrohre 3, 4 und 5 gebildet die Ende an Ende miteinander veischweißt sind. Das Filterrohr 3 weist die feinsten Durchlässe auf, während die Durchlässe des mittleren Filterrohres 4 eine i.uttlere Feinheit aufweisen und das strömungsaufwärts gelegene Filterrohr 5 weist die gröbste Filterv/irkung auf.
Die in Fig. 1 dargestellte Ausf"'-rungsform eines Filters für unter Druck stehendes Warmer ist durch vier rohrförmige Elemente gebildet von denen lediglich zwei Elemente bei 1 und 2 gezeigt sind. Jedes Filterelement ist durch drei Filterrohre 3, 4 und 5 gebildet die Ende an Ende miteinander veischweißt sind. Das Filterrohr 3 weist die feinsten Durchlässe auf, während die Durchlässe des mittleren Filterrohres 4 eine i.uttlere Feinheit aufweisen und das strömungsaufwärts gelegene Filterrohr 5 weist die gröbste Filterv/irkung auf.
Die Filterelemente 1 und 2 sind in einem dichten Gehäuse 6 angebracht, das den Körper des Filters bildet
und das in eine Leitung 7 derart eingefügt werden kann, daß das in der Leitung 7 strömende Wasser die
Filterelemente durchströmt und gefiltert am anderen Ende des Gehäuses 6 austritt.
Eine Blende 8 trennt das Rohwasser von dem gefilterten Wasser direkt am Eingang des Fi'ters.
Am Ende jedes Filterelementes 1,2 ist ein Krümmer 9 angeschweißt, der das Gehäuse 6 abgedichtet durchlauf·
Ein automatisches Spülventil 10 ist in dem offenen Ende jedes Krümmers 9 befestigt. Dieses Spülventil ist
normalerweise geschlossen.
Die Wirkungsweise des beschriebenen Filters ist folgende: Das Wasser kommt von der Leitung 7 mit
einer relativ hohen Geschwindigkeit (in der Größenordnung von 2 bis 4 m/sec) an. tritt in die Filterelemente 1
und 2 ein und durchläuft eben auf Grund dieser Geschwindigkeit des Wassers die Filterrohre 3 mit der
größten Feinheit. Es bildet sich auf diese Weise ein
so virtueller Kreisring, der die einzige Filterzone des
Filters darstellt. So wie sich die Verunreinigungen
entlang der filtrierenden Oberfläche ablagern und diese verstopfen, wandert dieser Kreisnng in Richtung auf
den Eingang des Filters, d. h. in Richtung auf das Filterrohr 5 mit der geringsten Feinheit. In diesem
Moment ruft die Feststellung des Druckabfalls auf beiden .Seiten des Filterelementes (+ und —) durch
einen differentielln Druckregler das gleichzeitige
Öffnen der Spülventile 10 über einen Programmierer 12 für Elektroventile 13 und über pneumatische Betätigungskolben
14 hervor. Die Bezugsziffer 15 bezeichnet ein Ablagerungsgefäß, daß die Steuereinrichtungen
schützt. Die Spülwasserströmung spült das Innere jedes Filterelementes und i'einigt somit die gesamte Filteroberfläche,
worauf der Filtervorgang wieder beginnt und der virtuelle Kreisring sich erneut am strümungsabwärts
gelegenen Ende der Filterelemente bildet.
Ein Vorteil des beschriebenen Filters besteht darin.
daß im Fall der einfachen Filtrierung von relativ sauberem Wasser die feinen Elemente arbeiten. Im Fall
der Filtrierung von normal verunreinigtem Wasser sind es die mittleren Filterrohre, die mit einer mittleren
Filterfeinheit arbeiten und im Fall einer übermäßigen Belastung sind es die gröbsten Filterrohre, die während
einer gewissen Zeil das Wasser liefern können. Bs ist tatsächlich besser, weniger gut gefiltertes Wasser zur
Verfugung zu haben als überhaupt kein V/asser, was mit Filtern passieren kann, deren Feinheit während der
Zeiten starker Überlastung kontinuierliche Reinigurigsvörgänge
erfordert, so daß ein Mangel an gefiltertem Wasser auftreten kann.
Die in den Fi g. 2 bis 4 dargestellte Ausführungsform
bezieht sich auf einen Saugkopf, der in eine Wasserströmung eingebracht werden kann. Dieses Filterelement
wird beispielsweise in einen Fluß eingetaucht und ist durch in Längsrichtung verlaufende Profile 16 gebildet,
Hif* £r*hlit7f» 17 «»ntlancr Hpr \Λ antollinifin fr^ilgccpn
Wenn sich diese Fiilerzone beispielsweise infolge
einer Überlastung verstopft, bewegt sich das zu filtrierende Wasser etwas weiter in Richtung auf das
strömungsabwärts gelegene Ende, so daß es entsprechend in das Filter über breitere Bereiche eintritt, so daß
das Gleichgewicht der Filtrierung wieder hergestellt wird.
Nachdem die Überlastung, die durch Verstopfen die
Verschiebung der Filterzone bewirkt hat, beseitigt ist,
ίο verschwindet die Schwierigkeit der Filtrierung und die
Filterzone nimmt ihre ursprüngliche Lage in Richtung
auf die feineren Schlitze hin wieder an.
Diese Vergrößerung der Schlitze von dem strömungsaufwärts
gelegenen zum strömungsabwärts gelegenen Ende hin ermöglicht eine leichtere Reinigung des
Saugkopfes durch die Strömung.
Am strömungsabwärts gelegenen Ende des Saugkopfes, zu dem das überschüssige Wasser strömt, das die
VpmnrpininnniTpn mit eifh fiitirt ttrmriaWnht f>inf>
wobei der freie Raum dieser Schlitze sich vom strömungsaufwärls gelegenen Ende zum strömungsabwärts
gelegenen Ende hin (bezüglich der durch die Pfeile dargestellten Hauptströmung) vergrößert. Am
strömungsabwärts gelegenen Ende ermöglicht die Konstruktion die freie Entfernung aller von der
Strömung mitgeführten Verunreinigungen.
Das gefilterte Wasser tritt vom Äußeren des Saugkopfes aus nach Durchlaufen der Längsschlitze 17
ein und wird dann über den Kupplungsflansch 18 angesaugt, der gleichzeitig zur Befestigung des Saug- jo
kopfes an eine Saugleitung dient Die durch die Praxis bestätigten Hydraulikgesetze bewirken, daß das Wasser
in das Filter ausgehend von dem Beginn der Schlitze eintritt, und damit durch den feinsten Teil des Filters.
Anordnung von konischen Ablenkeinrichlungen 19 die
Abführung der Verunreinigungen, ohne daß sich diese am Ende des Saugkopfes festsetzen können. Ein
gestrichelt dargestellter Kegel ist in umgekehrter Richtung im Inneren des Saugkopfes angeordnet
Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen erfolgt der Übergang von einer Feinfilterung auf eine gröbere
Filterung — und umgekehrt — automatisch ohne daß irgendeine Betätigung vorgenommen werden muß, es
besteht ein natürliches Gleichgewicht der Fillrierung zwischen der Verunreinigungslast und dem Filterschwellwert (Feinheit), wobei sich die Filterzone entlang
des Filterelementes in Abhängigkeit von diesen beiden Parametern einspielt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (10)
1. Verfahren zum Filtrieren von Feststoffe enthaltendem Wasser unter Verwendung eines
Filters mit allgemein rohrförmiger Form, das in
seiner Seitenwand Filtrieröffnungen aufweist, deren lichte Weite sich von einem Ende des Filters zum
anderen ändert, dadurch gekennzeichnet, daß auf Grund der Geschwindigkeit des zu
filtrierenden Wassers eine dynamische Wirkung derart hervorgerufen wird, daß das Wasser die
Filtrieröffnungen in einer Zone durchläuft, die einem der Enden des Filters benachbart ist und die sich
automatisch gegenüber diesem Ende in Abhängigkeit von den Parametern des Filtriervorganges
verschiebt, wobei diese Parameter durch die Menge der Verunreinigungen und die Geschwindigkeit des
Wassers entlang des Filters gegeben sind und daß die Zone s'"h ausgehend von dem Ende des Filters
aus verschiebt, an der das Filter die geringste lichte Weite aufweist
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu filtrierende Wasser an
demjenigen Ende des Filters eingeleitet wird, an dem die lichte Weite der Filtrieröffnungen am größten ist
und daß das gegenüberliegende Filterende während des Filtriervorganges verschlossen ist, um in dem
Filter in der Nähe dieses verschlossenen Endes einen Überdruck zu erzeugen, der ein Hindurchströmen
des Wassers nach außen durch die Filtrieröffnungen dieser Zone i.ervorruft.
3. Verfahren nach Anspruc", 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das rohrförmige Filter in eine Wasserströmung derart einge .tzt wird, daß die
Achse des Filters im wesentlichen parallel zur Wasserströmung verläuft, wobei das auf die
Wasserströmung bezogene strömungsaufwärts gelegene Ende dasjenige ist, an dem die lichte Weite der
Filtrieröffnungen am kleinsten ist und an dem die Entnahme des filtrierten Wassers erfolgt.
4. Filter zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I oder 2. bei dem das Filterelement eine
allgemein rohrförmige Form mit in seiner Seitenwand vorgesehenen Filtrieröffnungen aufweist,
deren lichte Weite sich von einem Ende des Filters zum anderen ändert, dadurch gekennzeichnet, daß
das Filterelement (1, 2) durch mehrere koaxiale Filterrohre gebildet ist. die Kante an Kante
miteinander verbunden sind und daß die Filtrieroberflächen dieser Rohre (3, 4, 5) am strömungsabwärts
gelegenen Ende feiner sind als am strömungs aufwärts gelegenen Ende.
5. Filter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich
net. daß das Filterelement an seinem strömungsab wärts gelegenem Ende durch eine normalerweise
geschlossenes Spülventil 10 abgeschlossen ist.
6. Filter zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I oder 3, mit einem allgemein rohrfrirmi
gen Filterelement, das in seiner Seitenwand Filtrieröffnungen aufweist, deren lichte Weise sieh
von sinern Ende des Filters zum anderen ändert, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter einen
Saugkopf bildet, der in eine Wasserströmung eingebracht wird und daß die Filtrieroberfläche
durch in Längsrichtung verlaufende Profile (16) gebildet ist, zwischen denen Schlitze mit zunehmender
Breite belassen sind, wobei die Profile (16) den geringsten Abstand an auf die Wasserströmung
bezogenen strömungsaufwärts gelegenen Ende angeordnet sind.
7. Filter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß am strömungsabwärts gelegenen Ende eine
hydrodynamische Vorrichtung (19) angeordnet ist, die das Herausbewegen der Verunreinigungen aus
dem Saugkopf mit Hilfe der Wasserströmung ermöglicht
8. Filter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrodynamische Vorrichtung zumindest
ein kegelstumpfförmiges Rohr (19) umfaßt, die
eine Ablenkeinrichtung bildet, deren konisches Ende in Richtung auf das innere des Saugkopfes gerichtet
ist
9. Filter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die hydromechanische Vorrichtung einen
aus zwei Kegeln (19) gebildeten Körper umfaßt, von denen der eine in das Innere des Saugkopfes
gerichtet ist und als Ablenkeinrichtung wirkt während der andere nach außen aus dem Saugkopf
heraus gerichtet ist, um eine Wirbelbildung zu verhindern.
10. Filter nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Saugleitung an
dem strömungsaufwärts gelegenen Ende des Saugkopfes angeordnet ist
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