DE2757090A1 - Im gegenstrom automatisch reinigbarer filter - Google Patents

Im gegenstrom automatisch reinigbarer filter

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DE2757090A1
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Jean-Claude Muller
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Description

WILHELMS» & KfLIAN
PATENTANWÄLTE
DR. ROLF E. WILHELMS DR. HELMUT KILIAN
QEIBELSTRASSE β
ΘΟΟΟ MÜNCHEN ΘΟ
TELEFON (O ββ) Λ7 4Ο73· TELEX 52 34β7 (wtp-d) TELEQRAMME PATr-(ANS MÜNCHEN
679
RELLUMIT-INTER
COURBEVOIE, FRANKREICH
Im Gegenstrom automatisch reinigbarer Filter
Priorität: 22. Dezember 1976 - FRANKREICH - 76 38
8G9826/087A
Rellumit-Inter P 679
BESCHREIBUNG
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Reinigung von Flüssigkeiten, wie etwa Kohlenwasserstoffen, und sie richtet sich insbesondere auf einen im Gegenstrom regenerier- bzw. reinigbaren Filter, welcher eine gewisse Anzahl von Filterelementen aufweist, die automatisch dadurch gereinigt werden können, daß in den einzelnen Filterelementen in einer vorgegebenen Reihenfolge zeitweilig die Strömungsrichtung umgekehrt wird.
In der französischen Patentschrift 14 37 838 ist ein Filter dieses Typs beschrieben, bei welchem die Filterelemente als vertikal im Kreis um die Filterachse angeordnete Säulen ausgebildet sind. Die einzelnen Elemente werden aufeinanderfolgend mit einem Dreharm in Verbindung gebracht, der eine Rohrleitung bildet und ein Umkehren des Flüssigkeitsstromes im betreffenden Element zum Freimachen dieses Elements gestattet, wobei ein voller Umlauf des Dreharmes die Reinigung des gesamten Filters mit sich bringt.
Die Drehung des Arms wird durch einen Motor bewirkt, durch welchen der Arm schrittweise vorgerückt wird, um ihn nacheinander an jedes Filterelement zu bringen, wobei der Motor durch die zu reinigende Flüssigkeit gespeist wird. Bei einem anderen Filter dieses Typs, der aus einer ersten Zusatzanmeldung Nr. PV 138 630 zu obigem Patent hervorgeht, ist der Schrittantrieb des Dreharms außerhalb des Filters angeordnet und weist einen Elektromagneten auf, der in regelmäßigen Abständen eine Klinke betätigt, welche mit einem Schalterrad zusammenwirkt, das mit der Welle des Arms drehfest verbunden ist.
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Bei diesen beiden Filtertypen hört die Freimachung des Filters offensichtlich auf, wenn der Schrittantrieb einen Defekt hat, was allerdings nicht verhindert, daß der Filter normal funktionieren kann, bis die Filterelemente durch die der zu reinigenden Flüssigkeit entzogenen Verunreinigungen zugesetzt sind.
Wenn aber die Filterelemente endgültig zugesetzt sind, wird der Filter unbrauchbar und muß also aus dem Kreis entfernt werden, in dem er angeordnet ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen im Gegenstrom automatisch reinigbaren Filter zu schaffen, bei welchem die Reinigung des Filters selbst dann gesichert ist, wenn der Antrieb des Dreharms defekt wird oder blockiert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen im Gegenstrom automatisch reinigbaren Filter gelöst, welcher eine gewisse Anzahl von Filterelementen, die in einem Kreis angeordnet sind, der eine Filterachse in einer Filterkammer definiert, die mit einem Flüssigkeitseingang und einem Flüssigkeitsausgang versehen ist, mit welchen die Elemente parallel verbunden sind, und einen eine Leitung bildenden Hohlarm, der um diese Achse drehbar und in der Lage ist, aufeinanderfolgend alle Eingänge der Elemente mit einer Verunreinigungsabsaugkammer, in welcher ein unter dem Druck der filtrierten Flüssigkeit liegender Druck herrscht, zu verbinden, umfaßt, wobei der Arm drehfest mit dem geführten Element eines in einer Richtung arbeitenden Schrittantriebs verbunden ist und der Filter dadurch gekennzeichnet ist, daß der Arm gleichzeitig drehfest mit dem geführten Element eines zweiten Schrittantriebs verbunden ist, der in der gleichen Richtung arbeitet wie der erste Schrittantrieb.
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Auf diese Weise können sich die in einer Richtung arbeitenden Schrittantriebe wechselseitig ersetzen, selbst wenn einer von ihnen aus irgendeinem Grund blockiert ist, so daß die Freimachung des Filters stets sichergestellt werden kann.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist der zweite Schrittantrieb handgesteuert. Auf diese Weise wird es durch Außerbetriebnahme des ersten Antriebs möglich, die Freimachungszeit für ein bestimmtes der Filterelemente abzuwandeln, indem der Arm länger bei diesem Element gehalten wird, als es bei dem automatischen Prozeß normal wäre, beispielsweise wenn man weiß, daß die Menge der in diesem Element zurückgehaltenen Verunreinigungen besonders erheblich ist.
Bei den oben beschriebenen bekannten Filtern ist die automatische Vorrichtung zur Freimachung der Filter jeder Filtergröße oder, mit anderen Worten, der Menge der um die Filterachse angeordneten Filterelemente eigen. Dies geht auf die Tatsache zurück, daß der Drehschritt des Arms sich als Funktion des Winkelabstands zwischen den Filterelementen ändert.
Daraus ergibt sich, daß man für eine vorgegebene Skala von Filtern ebensoviele Freimachungsvorrichtungen vorsehen muß, wie es in dieser Skala Filter gibt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, die insbesondere darauf abzielt, diesen Nachteil zu beseitigen, ist der Vorrückungswinkel des Dreharms bei jedem Schritt für einen durch eine ganze Zahl von Graden gegebenen Winkel zwischen den Filterelementen gleich einer Zahl, durch die 360° nicht teilbar ist.
Vorzugsweise beträgt der Wert des Vorrückungswinkels für einen Schritt 7°, was ein Wert ist, für welchen der Dreharm während eines Zyklus von 7 Umdrehungen einmal genau
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mit dem Eingang eines jeden Filterelements zusammenfällt. Daraus ergibt sich eine sehr zufriedenstellende Freimachung der Gesamtheit der Elemente eines Filters, unabhängig davon, was die Anzahl der Elemente und ihr Abstand ist.
Im folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung beschrieben. Auf dieser ist bzw. sind
Fig. 1 ein Axialschnitt eines Filters gemäß der Erfindung, ein Schnitt in vergrößertem Maßstab des ersten und zweiten in einer Richtung arbeitenden Schrittantriebs für den Dreharm des Filters der Fig. 1, eine perspektivische Ansicht eines in den Antrieben der Fig. 2 verwendeten Rades,
eine schematische Ansicht von im erfindungsgemäßen Filter verwendeten Zahnradübersetzungen, und
schematische perspektivische Ansichten, die erläutern, wie das Fortschreiten des Dreharms des
Filters um 7° erreicht wird.
Gemäß der in den Fign. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform weist der erfindungsgemäße Filter ein zylindrisches Filtergehäuse 1 auf, welches durch eine radiale Trennwand in zwei Abteile 2 und 3 unterteilt ist, wobei das obere Abteil 2 durch eine zylindrische Innenwand 5 begrenzt ist, die ihm eine ringförmige Form verleiht. Diese Innenwand 5 weist einen radialen Flansch 6 auf, der auf dem Gehäuse 1 aufgesäumt ist.
Letzteres weist eine Eingangsöffnung 7 für die zu filternde Flüssigkeit und eine Ausgangsöffnung 8 für die gefilterte Flüssigkeit auf. Die Zwischentrennwand 4 wird von einer
Fig. 1
Fig. 2
Fig. 3
Fig. 4
Fig. 5
und 6
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Reihe von Gewindelöchern 9 durchsetzt, die längs eines Kreises um die Achse X-X des Filters angeordnet sind. In diese Löcher, die auch Einlasse bilden, sind die Sockel ebensovieler Filterelemente 10 eingeschraubt, die in Form von Säulen vorliegen, die vertikal auf der Zwischentrennwand aufgerichtet sind. Die Filterelemente können natürlich auch auf eine andere Weise im Filter befestigt sein. Beispielsweise können sie gemäß einer nicht dargestellten Abwandlung in zylindrische Bohrungen eingepaßt sein und sich gegen eine Stoßfuge abstützen, wobei der Kontakt über Federn hergestellt wird, die auf die entgegengesetzten Enden der Elemente drücken.
Die Abteile 2 und 3 stehen über die Löcher 9 und die Filterelemente in Verbindung. Es ist zu beachten, daß die Filterelemente auf irgendeine geeignete Weise verwirklicht sein können und daß diese geeignete Form keinen Einfluß auf die Durchführung der Erfindung hat, vorausgesetzt daß jedes von ihnen mit einem Loch 9 der Trennwand verbunden werden kann.
In der Mitte der Rückseite des Gehäuses 1 ist eine Trägerplatte 11 angeordnet, die ein Lager für eine in der Achse X-X befindliche Antriebswelle 12 bildet, auf welcher ein Dreharm 13 verkeilt ist, in dem ein Kanal 14 im wesentlichen in Form eines liegenden Z ausgenommen ist. Dieser Kanal steht über die Trägerplatte 11 mit einer Absetzkammer 15 in Verbindung, die mit einem (nicht gezeigten) Ablaß verbunden ist, der sich auf Atmosphärendruck befindet.
Der Kanal 14 kann im Zuge der Drehung des Arms 13 selektiv mit jedem Einlaßloch 9 der Trennwand 4 in Verbindung treten. Diese Drehung wird durch eine Antriebsvorrichtung 16 bewirkt, die im einzelnen in den Fign. 2 und 3 gezeigt ist. Die Antriebsvorrichtung 16 ist Im zentralen zylindrischen Raum angeordnet,
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der durch das ringförmige Abteil 2 begrenzt ist, und daher zugänglich, ohne daß es notwendig ist, den eigentlichen Filterteil zu öffnen, in welchem die Flüssigkeit strömt. Darüber hinaus ist dieser Motor so konzipiert, daß er für eine ganze Skala von Filtern dieses Typs universell
verwendbar ist, unabhängig von der Gestalt, der Anzahl der Filterelemente und des Winkelabstands zwischen ihnen. Im dargestellten Beispiel ist die Antriebsquelle ein Hydromotor 17, dessen Ausgangsschaft 18 fortdauernd zu einer hin- und hergehenden Bewegung in Richtung seiner Achse angeregt wird. Der Schaft 18 bildet das Eingangselement eines ersten in einer Richtung arbeitenden Schrittantriebs 19, welcher ein erstes Schaltrad 20a aufweist, daß auf dem Schaft 18 verkeilt und mit diesem koaxial ist.
Das Schaltrad 20a ist vermittels asymmetrischer Verzahnungen und einerSpiralfeder 22 mit einem zweiten Schaltrad 20b (Fig. 3) im Eingriff, welches mit zwei spiralförmigen Rampen 23 versehen ist, die aus der Umfangsflache hervorspringen und diametral gegenüberliegend angeordnet sind.
Die spiralförmigen Rippen 23 sind mit komplementär ausgebildeten spiralförmigen Nuten 24 im Eingriff, die in der Innenwand eines Sackloches 25 einer Spindel 26 ausgenommen sind, die drehbar in der Trennwand 4 des Gehäuses 1 angebracht ist, wobei die Spindelachse Y-Y parallel zur Achse X-X des Filters verläuft. Die Spindel 26 bildet das geführte Element des ersten Schrittantriebs 19 und wird durch eine Verlängerung 27 des Hydromotors vermittels eines Nadellagers 28 und einer auf der Spindel selbst angeordneten Auflagefläche 29 gehalten.
Ein Antriebsritzel 30 ist auf der Spindel 26 verkeilt und kämmt mit einem Zahnrad 31, welches mit dem Dreharm über die Welle 12 drehfest verbunden ist. Das Zahnrad 31
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kämmt mit einem Zwischenritzel 32, welches auf einer Spindel 33 in der Trennwand 4 angebracht ist und mit einem Ritzel 34 des geführten Elements 35 eines zweiten in einer Richtung arbeitenden Schrittantriebs 36 im Eingriff steht. Dieses geführte Element 35 hat die Form einer Spindel, auf welcher das Ritzel 34 und ein Schaltrad 37a, welches über eine asymmetrische Verzahnung 38' mit einem komplementären Schaltrad 37b zusammenwirkt, herausgearbeitet sind. Das komplementäre Schaltrad ist auf einem Betätigungsschaft 38 verkeilt, welcher den Filter durchläuft und nach oben vorspringt und welcher einen Hebel mit automatischer Rückschaltung 39 aufnehmen kann, der sich zwischen Anschlägen 40 hin- und herbewegt, die einen bestimmten Winkelabstand (beispielsweise von 20°) bezüglich der Achse des Schafts 38 haben. Das Schaltrad 37b wird durch eine Spiralfeder 41, die gegen eine Schulter 42 des Schaftes 38 anliegt, gegen das Schaltrad 37a gedrückt.
Der Fortschaltwinkelschritt des Armes 13 wird so gewählt, daß ein und dieselbe Antriebsvorrichtung 16, die eben beschrieben wurde, unabhängig davon verwendet werden kann, was gerade die Anzahl der Filterelemente 10 oder der Winkelabstand zwischen ihnen ist. Für einen Winkelabstand zwischen den Filterelementen, der gleich einer ganzen Zahl von Graden ist, wird der Winkelschritt zu einer Zahl gewählt, durch die 360° nicht teilbar ist, wobei diese Zahl vorzugsweise 7° ist. Auf diese Weise kann die Antriebsvorrichtung 16 den Arm auf alle Winkelstellungen legen, die an einer ganzen Anzahl von Graden liegen.
Die Fign. 5 und 6 veranschaulichen ein Verwirklichungsbeispiel, bei welchem das Paar von Schalträdern 20a.und 20b einen Schritt von 20° für jede Hin- und Herbewegung des Schaftes 18 verwirklicht. Unter diesen Bedingungen enthält die
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Verzahnung 21 also 18 Zähne. Wählt man 21 Zähne für das Ritzel 30 und 60 Zähne für das Zahnrad 31 (Verhältnis von 20/7), dann führt der Arm 13 einen Schritt von 7° für jede Bewegung des Schaftes 18 aus. Man kann also folgende Tabelle einrichten:
Armumlauf Durchlaufene Stellungen 14, 21 ...
1 0, 7, 18, 25 ...
2 4,11, 15, 22 ...
3 1, 8, 19, 26 ...
4 5,12, 16, 23 ...
5 2, 9, 20, 27 ...
6 6,13, 17, 24 ...
7 3,10, 14, 21 ...
8 0, 7,
Natürlich kann man den Dreharm mit einer Genauigkeit von 1° positionieren, indem man für den Schritt einen
Wert von 11 oder von 13° beispielsweise wählt. Der Vorteil der Verwendung eines Winkels von 7° liegt jedoch darin, daß im Laufe eines gegebenen Umlaufs des Arms 13 eine größere Anzahl von Filterelementen näher zur Lage der vollständigen Deckung mit den Eingängen der Elemente ist. Wenn sich der Winkelabstand zwischen den Achsen der Filterelemente von einer ganzen Zahl von Graden um beispielsweise 0,5° unterscheidet, ist zu beachten, daß die Linearabweichung zwischen diesen Achsen gering bleibt, selbst wenn der Radius des Kreises, auf welchem die Elemente angeordnet sind, schon relativ bedeutend ist. Beispielsweise entspricht für einen Radius von 250 mm 1° einem Bogen, dessen Sehne ungefähr 4,3 mm beträgt, 0,5° entsprechen
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einer Sehne von 2,15 mm. Eine solche Koinzidenzabweichung zwischen der Mündung des Armes 13 und dem Eingang jedes Filterelements ist verhältnismäßig gering und erlaubt, eine zufriedenstellende Freimachung des Elements sicherzustellen, da nichtsdestoweniger ein nennenswerter Gegenstrom erzeugt werden kann. Außerdem kann, selbst wenn der Winkelabstand zwischen den Filterelementen einem Winkel entspricht, dessen Wert keine ganze Zahl von Graden ist, die Freimachung des Filters verwirklicht werden.
Gemäß der voranstehenden Beschreibung kann man sehen, daß die Drehbewegung des Arms gleichermaßen mit Hilfe des Motors 17 wie durch Handsteuerung durchgeführt werden kann, was der Tatsache zu verdanken ist, daß die in einer Richtung arbeitenden Antriebe 19 und 36 in gleichem Sinne orientiert sind. Denn auf diese Weise führen, wenn der Motor 17 arbeitet, die Schalträder 37a und 37b eine Relativdrehung in dem Sinne des Freikommens der Verzahnungen 38 aus. Umgekehrt, wenn der Motor 17 nicht arbeitet oder blockiert ist, kann der Arm durch die 20"-Bewegungen des Steuerhebels 39 mit automatischer Rückschaltung, dessen Bewegung auf diesen Wert durch die Anschläge 40 beschränkt ist, angetrieben werden, während die Schalträder 20a und 20b eine Relativbewegung im Sinne des Freikommens ihrer Verzahnungen 21 ausführen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist es möglich, am Eingang des zweiten Schrittantriebs 36 einen Motor anstelle des Handantriebsmechanismus vorzusehen, um den Motor 17 im Falle einer Störung zu ersetzen.
Man sieht also, daß der Hydromotor 17 blockiert, ja sogar demontiert sein kann, ohne daß die Filterfunktion behindert ist. Es genügt also, den Filter freizumachen, sei es manuell, sei es mit Hilfe eines mit dem zweiten Antriebsmechanismus gekoppelten Motors. Falls die Steuerung manuell
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vor sich geht, ist es nicht notwendig, daß die Freimachung der Filter kontinuierlich vor sich geht, sie muß vielmehr nur beispielsweise zweimal pro Tag sichergestellt sein, falls es sich um einen Kohlenwasserstoffilter handelt, ohne daß das das gute Funktionieren des Filters zu behindern ist. Umgekehrt arbeitet, wenn die Steuerung automatisch erfolgt, der Motor 17 vorzugsweise dauernd.
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Claims (10)

Rellumit-Inter P 679 PATENTANSPRÜCHE
1. 1 Im Gegenstrom automatisch reinigbares Filter mit Wirrer Anzahl von Filterelementen, die in einem eine Filterachse definierenden Kreis in einer Filterkammer angeordnet sind, die mit einem Flüssigkeitseingang und einem Flüssigkeitsausgang versehen ist, mit welchen die Filterelemente parallel verbunden sind, und mit einem einen Kanal bildenden Hohlarm, der drehbar um diese Achse angebracht und in der Lage ist, aufeinanderfolgend alle Eingänge der Elemente mit einer Verunreinigungsabsaugkammer zu verbinden, in welcher ein unter dem der gefilterten Flüssigkeit liegender Druck herrscht, wobei der Dreharm drehfest mit dem geführten Element eines in einer Richtung arbeitenden Schrittantriebs verbunden ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Dreharm (13) ebenso mit dem geführten Element (34) eines zweiten Schrittantriebs (36) verbunden ist, der im gleichen Sinne wie der erste Schrittantrieb (19) in einer Richtung arbeitet.
2. Filter nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der zweite in einer Richtung arbeitende Schrittantreib (36) handgesteuert ist.
3. Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der zweite in einer Richtung ar- beitende Schrittantrieb (36) einen mit seinem führenden Element (37b) gekoppelten Betätigungsschaft (38) aufweist, und daß der Betätigungsschaft (38) drehfest mit einem Steuerhebel (39) mit automatischer Rückführung, der außerhalb des Filters angeordnet ist, verbunden ist.
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INSPECT»
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4. Filter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der erste Schrittantrieb (19) über sein führendes Element (23) mit einem Motor (17) gekoppelt ist, der an seinem Ausgang eine kontinuierliche Hin- und Herbewegung liefert.
5. Filter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Winkelbewegung des Handsteuerhebels (39) gleich der des führenden Elements (23) des ersten Schrittantriebs (19) ist.
6. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß der erste und der zweite in einer Richtung arbeitende Schrittantrieb (19; 36) jeder ein Paar von Schalträdern (20a, 20b; 37a, 37b) mit asymmetrischer Verzahnung (21; 38) umfaßt.
7. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Winkelschritt des Dreharms (13) für einen Winkelabstand zwischen den Filterelementen (10), der gleich einer ganzen Anzahl von Graden ist, gleich einer Zahl ist, durch die 360° nicht teilbar ist.
8. Filter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Winkelschritt des Dreharms (13) gleich 7° ist.
9. Filter nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η zeichnet, daß jede der Verzahnungen (21; 38) 18 Zähne aufweist und daß jeder Antrieb (19; 36) eine Zahnradübersetzung von 20 : 7 zwischen dem Dreharm (13) und dem geführten Element des entsprechenden Antriebs aufweist.
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10. Filter nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem die Filterelemente durch Filtersäulen gebildet sind, dadurch gekennzeichnet , daß die Filterelemente (10) in einer ringförmigen Kammer (2) angeordnet sind und daß die Antriebe (19, 36) in dem durch die Kammer begrenzten Raum angeordnet sind, wobei dieser Raum gegenüber dem Volumen (2, 3), in welchem die durch die Filter behandelte Flüssigkeit strömt, flüeeigkeitsdicht ist.
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