DE2731944A1

DE2731944A1 - Filterelement

Info

Publication number: DE2731944A1
Application number: DE19772731944
Authority: DE
Inventors: Paul Anthony Stewart Charles; Frederick Denison Mor Williams
Original assignee: CHARTERED LEASING
Current assignee: CHARTERED LEASING
Priority date: 1976-07-16
Filing date: 1977-07-14
Publication date: 1978-01-26
Also published as: GB1591701A; CA1077406A; US4162549A

Description

Filterelement
Die Erfindung bezieht sich auf Filterelemente und insbesondere auf solche Filterelemente, die in Verbindung mit Pumpen Verwendung finden.
Die Technik der Filterung von Flüssigkeiten ist natürlich vielseitig und gut ingeführt. Es sind daher bereits viele Anordnungen zur .Rückspülung1e (back-washing) von Filterelementen bekannt, um ein rasches Verstopfen durch das gefilterte Material zu verhindern. Ein gutes Beispiel für die Notwendigkeit eines derartigen Filterelements besteht in einer Kombination mit einer Spülpumpe, die in einer unabhängigen ortsbeweglichen Toilette Verwendung findet, in der die Spülflüssigkeit umgewälzt wird. Bei der Pumpe handelt es sich im allgemeinen um eine Membranpumpe, weil derartige Pumpen bei der Behandlung von Flüssigkeiten mit darin mitgeführtem festen Material gut geeignet sind. Dabei verbleibt der größte Teil des festen Materials im Vorratsbehälter der Spülflüssigkeit an dessen Boden. Eine Filterung der umgewälzten Flüssigkeit ist deshalb wesentlich, um das feine feste Material davon zu entfernen. In dieser speziellen jnwendungsform sind das am schwierigsten zu behandelnde Material die fein verteilten Stückchen von aufgelöstem Toilettenpapier, das sich schnell im Vorratsbehälter ansammelt.
Dieses Material weist die besondere Fähigkeit auf, sich auf einem Filter zu agglomerieren, d.h. sich zusammenzuballen. Dabei haftet es sowohl in sich als auch am Filter und macht damit eine Rückspülung schwierig.
Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein neues Filterelement zu scharfen, das automatisch die Menge der Rückspülung steuert, die durch das Filterelement fließen kann.
Das erfindungsgemäße Filterelement in einem Strömungsweg mit einer Einlaß- und einer Auslaßöffnung ist dadurch gekennzeichnet, daß es ein im Strömungswegder von der Einlaß- zur Auslaßöffnung strömenden FlUssigkeit angeordnetes Schraubenfeder-Filterelement, durch dessen Schraubenfedern die zu filternde FlUssigkeit strömt, sowie ein durch die Ruckstrombewegung der Flüssigkeit von der Auslaß- zur Einfaßöffnung bewegbares Teil im Strömungsweg aufweist, das mit dem Schraubenfeder-Filterelement mechanisch verbunden ist und dieses in Axialrichtung bei der Rückstrombewegung zusammendrückt, so daß die Strömungsmenge durch die Schraubenfeder während des Rückströmens der Flüssigkeit bei der Rückspülung durch das Filterelement vermindert wird.
Die Erfindung sieht demnach ein rückspülbares Filterelevor met', insbesondere zur Verwendung bei Pumpen und noch spezieller zur Verwendung bei Pumpen, die Flüssigkeiten mit darin mitgeführtem festen Material handhaben, wobei das Filterelement aus einer Schraubenfeder besteht, die im Strömungsweg der zu filternden Flüssigkeit angeordnet ist. Ein bewegbares Zement im Strömungsweg ist mechanisch mit der Feder verbunden und drückt es in axialer Richtung unter der Einwirkung der Htlckspülungsflüssigkeit zusammen und vermindert damit automatisch die Strömungsmenge. Das sich dabei ergebende Zucken (shrugging) der Feder ermöglicht es auch, daß sie sich selbst von dem gefilterten Material befreit und damit die Rückspiilung erleichtert.
reine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wii: d arihand der Zeichnungen näher beschrieben. ls zeigen: Fig. 1 eine schematische msicht einer unabhängigen transportablen Toilette, in der das erfindungsgemaße Filterelement in Kombination mit einer lienibranspülpumpe verwendet wird; Fig. 2 jeweils einen Querschnitt durch die aus Pumpe und 3 ' und Filterelement bestehende Kombination, in denen Jeweils das Ende des Saug- bzw. Drucktaktes dargestellt ist, und Fig. 4 eine Explosionsansicht der aus Pumpe und Filterelement bestehenden Kombination.
Die unabhängige transportable Toilette, in der die Pumpen/ Filter-Kombination verwendet wird, ist allgemein mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet und besteht aus einem Häuschen 11 mit einer Vordertür 12 und weist einen Toilettensitz 14 auf, der an einem Flüssigkeitsvorratsbehälter 16 befestigt ist und in diesen entleert. Ein Fußpedal 18 erstreckt sich vom Toilettensitz aus zur einen Seite hin und wird durch den Benutzer niedergedrückt, um die Pumpen/Filter-Einheit 20 zu betätigen. Damit wird die Toilette mit der aus dem Vorratsbehälter 16 entnommenen Flüssigkeit gespült.
Die Einheit 20 besteht aus zwei schüsselartigen Gehauseteilen 22, die an ihren kreisförmigen Rändern durch einen in 24 zusammengeklammert sind, wodurch auch eine dazwischen liegende kreisförmige flexible Ilenlbran 26 fest zusammengeklamfriert wird, uin als Pumpemembran zu wirken. zer mittlere Teil der Ijeinbran wird zwischen zwei kreisförmigen lXletallplatten 28 festgehalten, die die Membran mit einer Betätigungsstange 30 verbinden, die nach oben durch eine am oberen Gehäuseteil 22 befestigte Ilanschette 32 führt. Zwischen dem oberen Gehäuseteil 22 und einem bei 38 am Toilettenaufbau schwenkbar gelagerten Arm 36 wirkt eine Drckreder 34, wobei das Fußpedal 18 am freien Ende des Armes 36 befestigt ist. Die Feder 34 drückt das Fußpedal gegen die nach abwärts gerichtete Kraft des Fußes des Benutzers und bringt es nach Vollendung eines nach unten gerichteten Fußdruckes in die oberste Stellung zurück.
Ein schüsselartiges Teil 40 ist am Boden des unteren Pumpenteiles 22 befestigt, und ein schüsselartiges Filtergeflecht 42 ist am Boden des schüsselartigen Teiles 40 befestigt. Drei Schraubenfedern 44 sind auf der flachen Innenseite des Bodens des Teiles 40 so befestigt, daß sie über entsprechenden Einlaßöffnungen 46 angeordnet sind. Eine kreisförmige Metallplatte 48 mit einer mittigen Öffnung 15 ist 3eweils am oberen Ende der Federn 44 befestigt und wird dadurch nach oben gedrückt. Der kreisförmige Außenrand der Platte 48 wird durch die Federn gegen ein elastisches kingteil 51 gedrückt, das am Rand einer entsprechenden Öffnung 52 im Boden des unteren Fumpenelementes 22 befestigt ist. Die uffnung 50 ist von einem Klappenventil 54 bedeckt, das ari der Oberseite der Platte 48 bedeckt ist und eiiie kleine bffnung >o aufweist.
Ein auslaß 48 aus dem Innern der Dumpenkaumlel 60 führt die gepumpte Flüssigkeit iiber die Roiwe 2 und ein Steuerventil 64 zur toilette.
Der Betrieb der Pumpenfiltereinheit 20 wird nun näher beschrieben. Dabei befindet sich, wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, die Membran 16 zuerst in ihrer normalen obersten Stellung, in die sie durch die Rückholfeder 34 gebracht wurde.
Nach Niederdrücken des Fußpedales 18 wird die Flüssigkeit aus der Kammer 60 durch das Steuerventil 64 in die Toilette gedrückt, von wo sie aufgrund der Schwerkraft in das Innere des Vorratsbehälters 16 zurückkehrt. Eine kleine Menge der Flüssigkeit verläßt auch die Kammer 60 über die Klappenventilöffnung 56, um die für die Rückspülung der Schraubenfeder-Filterelemente 44 verfügbare Menge an Flüssigkeit zu erhöhen.
Nach dem Loslassen des Fußpedales 18 wird die Flilesigkeit von dem Vorratsbehälter in die Pumpenkammer 60 gesaugt, und zwar über das Filtergeflecht 42 die Öffnungen 46. die Filterelemente 44 und über das Klappenventil 54, das in dieser Strömungsrichtung öffnet.
Aus den Zeichnungen ist ersichtlich, daß die sich im Strömungsweg zwischen den Einlaßöffnungen 46 und dem Pumpenauslaß 58 bewegende Flüssigkeit die Schrauben der Federn durchlaufen muß und dadurch gefiltert wird, wobei die Zwlschenrtiume zwischen den Schrauben um eine Größenordnung kleiner sind als die des Geflechtes 42 (z.B. 0,025 cm im Falle der Federn im Vergleich zu 0,15 cm im Falle des Geflechtes).
Die Platte 48 ist auch in diesem Strömungsweg angeordnet und wird durch den Vorwärtsfluß der Flüssigkeit von den Einlaßöffnungen zum Auslaß mit dem Ring 50 in Berührung gebracht, wie es aus Fig. 2 zu ersehen ist. Wenn nun die Membran abwirts bewegt wird, so bewegt der Umkehrfluß der Flüssigkeit, wie es aus Fig. 3 zu ersehen ist, die Platte 48 nach unten.
Diese Bewegung der Platte 48 wird direkt auf die Federn 44 tibertragen, so daf3 der Zwischenraum zwischen deren Windungen verkleinert wird. Damit wird die während der Rückspülphase hindurchgehende Flüssigkeitsmenge vermindert, was durch die n der Scheibe 48 vorbei und durch die Ventilöffnung 56 strömende Fliissigkeit bewirkt wird. Dieser verminderte Rückstrom der Flüssigkeit entfernt das feste Material von dem Inneren der Federn und bringt es durch das Geflecht 42 zum Vorratsbehälter zurück. Die Größe der Federn 44 wird dabei so bestimmt, daß die durch die Platte 43 ausgeübte Kraft in Axialrichtung die gewünschte Verminderung der Menge des Rückspülflusses bewirkt.
Es rurde herausgefunden, daß die Rückspülung mit der erfindungsr;er'.jßen Schraubenfeder-Filtereinheit noch wirkungsvoller ist als angenommen wurde. Es wird angenommen, daß dieser wirkungsvolle Betrieb dadurch zustande kommt, daß die Feder durch die von der Platte auf sie ausgeiibte Kraft zum Schwingen neigen urid ein "Zitter"-Effekt auftritt, wenn die fluckspülflUssirkeit hindurchströmt, so daß damit ein Entfernen des mitgeftihrten Viaterials erleichtert wird.
Die Zahl der erforderlichen Federfilterelemente 44 kann leicht vom Fachmaiin anhand der Strömungsgeschwindigkeit, der Größe der erforderlichen Filteröffnungen sowie der für die gewrinschte Funktion während der Riickspülung erforderlichen Federgröße bestimmt werden. Bei der beschriebenen Ausfuhrungsform wurden drei Schraubenfeder-Filterelemente 44 verwendet.
Es sind Jedoch auch andere Ausführungsformen möglich, in denen ein oder mehr Schraubenfeder-Filterelemente verwendet werden.
Die Verwendung einer Schraubenfeder als Filterelement in Verbindung mit einer Pumpe oder einer ähnlichen unter Druck stehenden Flüssigkeitsquelle hat den Vorteil, daß die Feder ein billiges stabiles Element darstellt, das eine Filteröffnung in der Form eines genau dimensionierten Längsschlitzes aufweist. Ein derartiger Schlitz kann in der Fraxis für eine feine Filterung sehr kleine Dimensionen annehmen und kann mit einer geringen Toleranz aus einem Material mit geringer Toleranz hergestellt werden, so daß man die erforderliche Genauigkeit erhält. Eines oder mehrere derartiger Elemente können im Strömungsweg angeordnet werden, vorzugsweise an dem Pumpeneinlaß, wie in der dargestellten Ausführungsform, oder aber auch am Pumpenauslaß.
L e e r s e i t e

Claims

a a t e n t a ii s p r ti c h e 1. Filterelement in eine@ @tr@mungsweg mit einer Einlaß-und Auslaßöffnung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, lald es ein im Strömungsweg der von der Einlaß- (46) zur Auslaßöffnung (62) strömenden Flüssigkeit ageordnetes Schraubenfeder-Filterelement (4@), durch dessen Schrauben die zu filternde Flüssigkeit strönt, sewie ein ddurch die @ückstrom-Sewegung der Flüssigkeit von der uslaß- zur @nlaßtffnun.
bewegbares Teil (48) im Strömungsweg aufweist, das mit dem @ecelement (44) mechanisch verbunden ist und dieses in Axialrichtung bei der Rückstrombewegung zusammendrückt, so daß die Strömungsmenge durch die Schraubenfedern wöhrend des Rückströmens der Flüssigkeit bei der Rückspülung durch das Filterelement vermindert wird 2. Filterelement ricii Knspruch 1, dadurch g e ; e n n -z e , c h n e t , daß mehrere Schrauoenfeder-Filterelemente (44) mechanisch mit einem geneinsamen bewegbaren Teil (46) verbunden sind und von diesen in Axialrichtung zusammengedrückt werden.
3. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d ad u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß es einer Pumpe (20) kombiniert wird, wobei der Strömungsweg an der Sinlaßöffnung (48) zur umpe (20) vorgesehen ist.
4. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß es mit einer Pumpe (20) Kombiniert wird, die eine Pumpenkammer aufweist, in die die Flüssigkeit eingesamt und von der die Flüssigkeit dansch entladen wird, wobei das ist Eintrittsventil (54) Teil einer wand dieser Pumpenkammer ist.
5. Filterelement nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß das bewegliche Teil (48) eine bewegliche Platte darstellt, die ein Eintrittsventil (54) für die Flüssigkeit zur Pumpenkammer aufweist.
6. Filterelement nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß das Eintrittsventil (54) einen begrenzten Rückstrom (50) beim entladen aus der Pumpenkammer zum Rückspülen des Filterelements hindurchläßt.
7. Filterelement nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Pumpe (20) eine Membranpumpe ist, die eine zwischen zwei Gehäuseteilen (22) festgeklammerte Membran (26) aufweist, und daß das bewegliche Teil (48) Teil einer wand eines der beiden Gehäuseteile (22) ist.
8. Filterelement nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß das Pumpe (20) ein schüsselartiges Teil (40) aufweist, das an dem das bewegliche Teil (48) tragenden Gehäuseteil (22) befestigt ist und auf dem das Filterelement (44) zwischen ihm und dem beweglichen Teil (48) gelager ist.
9. Filterelement nach einem der Ansprüche 5 bis U, G e -k e u n z e i c h n e t durch eine Te@bination aus einer Toilette (14) und einem Vorretsbehälter (10), in den die Toilette entlädt, wobei die Tumpe (20) in der Toileite angeordnet ist, die Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter (10) entnimmt und sie der Teilette (14) zuführt.
10. Kombination aus Filterelement und Pumpe, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß es eine Pumpe (20) mit einer Einlaß- (46) und einer Zuslaßöffnung (62), Gehäuseteile (22, 10) zur lleçrrenzunl: des @trömungsweges, sowie ein I'iltcielemcnt (44) aufweist, das iirnciiialb dieser Gehäuseteile @ungeordnet ist und die sich im Strömungswegswer bewegende Flüssigkeit filtert, fwobei das Filterelement (44) eine Schraubenfeder aufweist, die so angeordnet ist, daß die sich im Strömungsweg bewegende Flüssigkeit radial durch die Offnungen zwischen den Windungen der Schraube hindurchtroten muß und dadurch gefiltert wird.
11. Filterelement- und Pumoenkonstruktion nach Anspruch 10, dadurch 1, e k e n n z e i c h n e t , daß der Strömungsweg an der @inlaßöffnung (46) zur Pumpe (20) vorgesehen ist
12. Filterelement und Pumpenkonstruktion nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß das Filterelement (44) mehrere Schraubenfedern aufweist, die so im fitromungsweg angeordnet sind, daß die sich im Strömungsweg bewegende Flüssigkeit radial durch die Öffnungen zwischen den Windungen der Schrauben hindurchtreten muß und dadurch gefiltert wird.