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B e s c h r e i b u n g
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen, die zur
Reinigung verschiedenartiger Flüssigkeiten von mechanischen Beimischungen verwendet
werden und betrifft insbesondere ein Filter.
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Zur Erhöhung von Parametern der Maschinen bei Verringerung ihrer
Außenabmessungen werden Hydraulikantriebe benutzt, die mit Hochdruck arbeiten. Das
führt wiederum zur Verringerung der Spalte in den Plunger-, Verteillungs- und Steuerelementen.
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Somit werden die Forderungen an die Reinheit der Druckmittel ständig
erhöht. Zahlreiche Untersuchungen haben gezeigt, daß allein durch eine qualitätsgerechte
Reinigung des Druckmittels die Langlebigkeit der Hydrauliksysteme und Ausrüstungen
auf das 2-4fache vergrößert wird. Und mehr noch, die Untersuchungen haben gezeigt,
daß die Reinigung der Druckmittel die Lebensdauer des Druckmittels selbst wesentlich
erhöht.
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Das Filtrieren der Druckmittel ist die grundlage des technologischen
Prozesses auf vielen Gebieten der 'l'echnik. Es reicht darauf hinzuweisen, daß die
Farbenerzeugung nur bei Gewährleistung eines erforderlichen Reinigungsgrades der
Blüssigkeit möglich ist, die eualität der metallkaschierten Nichtleiter und ihre
Minimierung in der Dicke werden durch Reinigungsfeinheit der Formaldehyd- und poxidormaldehydlacke
bestimmt.
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Die Zerlegung der Suspension in Fraktionen mechanischer J3eimischungen
hat eine große Bedeutung bei der Produktion von Schleifmitteln. Die Lebensuauer
mechanischer Antriebe bei Reinigung von Schmierstoffen u.a.m.
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wird wesentlich erhöht. Grundsätzlich kann das Filtrieren durch zwei
Möglichkeiten gewahrt werden: durch Flüssigkeitsreinigung in Kraftfeldern und durch
Reinigung unter Verwendung mechanischer Filter.
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Im ersten Fall werden Teilchen aus dem Strom durch Schwerkräfte,
elektrostatische, magnetische bzw. Fliehkräfte entfernt. Jedes dieser Verfahren
hat seinen An-
wendungsbereich. In vielen 2 c leider hat man bei
Anwendung dieser Verfahren entweder mit der Notwendig keit, die bauliche Anordnung
stark zu verkomplizieren (eine zusätzliche Energiequelle zu bilden, Prazisionsbaugruppen
mit einer Rotationsfrequenz über 600 1/s zu bauen),. oder mit einer ziemlich lanen
Reinigungsdauer (z.B. durch Gravitationskräfte) au tun.
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Deshalb haben in der Technik mechanische Filter die größte Anwendung
gefunden, in denen die Abscheidung der Teilchen aus dem Flüssigkeitsstrom entweder
durch die Oberfläche eines Filterstoffes (Oberflächenfilter), oder durch Poren in
der Tiefe poröser Stoffe (Tiefenfilter) gewährleistet wird.
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Die Oberflächenfilter sichern eine größere Genauigkeit des Reinigungsgrades
(d.h. eine größere Genauigkeit der Grenzen der Korngrößen, die das Filter passieren
bzw. an der Oberfläche bleiben), sie verfühen über das Vermögen, das Filterelement
zu regenerieren, haben aber eineniedrige Echlammkapazität und eine geringe :Lebensdauer.
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Die Tiefenfilter haben eineweitaus größere Schlammkapazität als die
Oberflächenfilter, setzen aber keine scharfen Grenzen zwischen den zu reinigenden
Teilchengrößen, ihre Filterelemente lassen sich nicht regenerieren und werden nur
einmal verwendet.
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Es ist zu betonen, daß sämtliche mechanische Filter sich während
der Arbeit verstofen, dadurch den Widerstand am Filterelement erhöhen, was zur Zerstörung
der Filter führen kann. Deshalb sind in der baulichen Anordnung der Filter Umgehungseinrichtungen,
welche das Filterelement bei einem bestimmten Druckgefälle in diesem abschalten,
sowie Einrichtungen vorgesehen, die dem Personal ein Signal darüber geben bzw.
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die Anlage abschalten.
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Verständlicherweise wird die Lebensdauer eines Filterelements durch
den Verunreinigungsgrad der zu reineigenden Flüssigkeit und die erforderliche Reinigung
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feinheit bestimmt. bs wurde fest:estellt, daß die 3rhöhung der
1"orderungen an die Reinheit der Flüssigkeit um eine klasse doppelte Ausgaben für
das Filtrieren erfordert, das Druckgefälle am Filterelement aber bei der gleichen
Fläche des letzteren dem Quadrat des Verhältnisses zwischen den Korngrößen der zu
reinigenden Teilchen umgekehrt proportional ist.
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Deshalb werden weit verwendet: ein Filter mit Verwendung magnetischer
Felder, ein Tiefenfilter und ein Oberflächenfilter, die aufeinanderfolgend aufgestellt
sind.
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Zur Zeit haben Tiefenfilter eine breite Anwendung gefunden (Eataloge
der Firmen "Pall", USA, 1Fairey'1, england u.a.m.).
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Diese Filter besitzen Filterelemente aus einem gefalteten, ziemlich
dünnen Stoff, der zwischen zwei gelochten Rohren und Massivscheiben an den Stirnflächen
eingefaßt ist, die im inneren koaxial zu den Rohren Öffnungen der Ableitung der
gereinigten Flüssigkeit besitzen, welche aus dem gelochten Innenrohr herausströmt.
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Die Produktion der Oberflächenfilter nimmt zu. Die Hauptrichtungen
auf dem gebiet der Entwicklung der Oberflächenfilter sind dabei die Ausarbeitung
von Stoffen mit einem großen Verhältnis zwischen der Fläche der Öffnungen zur Gesamtfläche
des Stoffes des Filterelements, die Erhöhung der Fläche des Filterstoffes und seiner
Festigkeitswerte sowie die Entwicklung zuverlässigerer Umgehungs- und Signaleinrichtungen.
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Line große Aufmerksamkeit wird der Entwicklung der Filter geschenift1
welche in Systemen ohne Stillsetzung der letzteren zur Regeneration der Filterelemente
arbeiten, bzw. der Filter mit Selbstregeneration, was vorzuziehen ist.
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So produziert eine Reihe von Firmen Einrichtungen, die aus zwei modifizierten
Serienfiltern bestehen. Bei Verstopfung der Oberfläche eines von ihnen wird auto-
matisch
ein Reservefilter eingeschaltet, was die Regeneration des ausgefallenen i"ilters
ermöglicht. In diesem Fall erfolgt keine Selbstregeneration des Filterelements.
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Es ist ein i'ilterdrahtelement bekannt, das an einem zylinderförmigen
Gerüst befestigt ist, i n seinem inneren ist eine Einrichtung eingebaut, die aus
einem Hydraulikmotor und einer Flügelpumpe besteht. Als Stellglied dieser Einrichtung
dienen zwei Flügel. In der Phase der Reinigung nähern sich diese Flügel schnell
an' und schaffen dadurch einen intensiven Gegenstrom in diesein Sektor des Gerüstes.
Die Flüssigkeit, die aus dem Sektor verdrängt wird, spült den Rückstand von der
Außenseite ab, der danach bei der Koagulation in den unteren Teil des Filtergehäuses
abgeleitet wird. in der nächsten Phase verschiebt sich der in der ersten Phase unbewegliche
Flügel langsam in den anderen Sektor des Gerüstes, in dem der Zyklus wiederholt
wird. Somit wird eine automatische nacheinanderfolgende Reinigung sämtlicher Sektoren
des Filterelements gewährleistet. Die Flügel werden durch einen kleinen Hydraulikmotor
angetrieben, der aufgrund des Druckgefälles des Druckmittels au Filterelement arbeitet
(d.h. ein Teil der ungereinigten Flüssikeit wird in die Leitung der reinen Flüssigkeit
abgeleitet). Solche Filter sind komliziert, bedürfen einer hohen Genauigkeit bei
der Produktion und Reparatur.
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Es sind Filter bekannt, in denen die Reinigungsfeinheit durch den
Spalt zwischen den Filterplatten bestimmt wird, welche senkrecht zur Filterfläche
liegen.
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Werden die Filterplatten so abgewechselt, daß zwischen den unbeweglichen
Platten eine bewegliche liegt, so ist es möglich, beim Durchdrehen der Platten diese
von Verschmutzungen zu reinigen, die in einen Bunker abgelassen werden. Zur Drehung
dieser Platten hat die Firma t'Ing. Laurentini", Italien, einen speziellen pneumatischen
Schrittmotor vorgesehen, der an der Achse der
beweglichen Filterplatten
befestigt ist. Diese Filter sind in den Imprägniermaschinen der Firma "Karatsch"
(Schweiz-Italien) eingebaut. Diese Filter gewährleisten den erforderlichen Reinigungsgrad
nicht und fallen wegen der Vertrocknung von Lacken in den Spalten zwischen den beweglichen
Teilen schnell aus.
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bs ist ein Filter. (US-PatentschriSt Nr. 3111989, A1. 210-135, 1973)
bekannt, den wir als Prototyp verwendet haben und der aus einem Gehäuse mit Stutzen
zur Einführung der zu reinigenden Flüssigkeit und zur Ableitung des Filtrats, einem
Filterelement, das koaxial zur Gehäuse achse mit einem Spalt zwischen der Innenfläche
des Gehäuses und dem Filterelement atifgestellt ist, und zwei Deckeln besteht, welche
die Stirnflächen des Gehäuses schließen.
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Dieses Filter kennzeichnet sich durch fehlende Selbstregeneration
dr Filterfläche. Während der Arbeit bedeckt sich die Filterfläche allmählich mit
Teilchen, die das Filterelement nicht passiert haben und erhöht dadurch das Druckgefälle
so lange @ bis dieses Druckgefälle unzulässig wird. Der Prozeß der Flüssigkeitsreinigung
im Hydrauliksystem hört auf und das Filterelement ist auszuwechseln.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe der Entswicklung eines . Filters
zugrunde, welches über das Vermögen einer Selbstregjenerition der Filterfläche verfügt,
den Reinigungsgrad erhöht und das Druckgefälle am Filterelement reduziert.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Filter vorgeschlagen wird,
welches ein zylinderförinies Gehäuse mit einem Stutzen zur Einfiflirung der zu reinigenden
Flüssigkeit und einem Stutzen zur Ableitung des filtrats, ein Filterelement, das
innerhalb des Gehäuses koaxial zu ihm liest und mit einem Spalt zwischen der Innenwandung
des Gehäuses und seiner Filterfläche aufgestellt ist, sowie Deckel enthält, die
an die gegenüberliegenden Stirnflächen des Gehäuses angrenzen, in dem,
erfindungsgemäß,
mindestens einer der Deckel eine Drosselöffnung zur kegelung der Strömungsgeschwindig
keit der zu reinigenden Flüssigkeit längs der Oberfläche des Filtierelements und
ein IÄanfler zur Ausfällung von Teilchen aus der zu reinigenden Flüssigkeit besitzt,
deren Querschnitt den des Spalts zwischen der Innenvandung des Gehäuses und der
Filterfläche des Filterelements wesentlich übertrifft, wobei die Drosselöffnung
mit der Kammer zur Ausfällung von l'eilchen aus der zu reinigenden Flüssigkeit in
Verbindung steht.
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Das erfindungsgemäße Filter evährleistet eine Selbstregeneration
des Filterelements, erhöht den Reinigungsgrad und reduziert das Druckgefälle am
Filter element.
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Zur Verbesserung des Reinigungsgrades der Flüssigkeit durch eine
zusätzliche Sedimentation der Teilchen ist es vorzuziehen, daß die Kammer zu deren
Ausfällung an der Seite der Stirnfläche des Gehäuse angebracht wird, welche dem
Stutzen zur Einführung der zu reinigenden Flüssigkeit gegenüber liegt, und eine
Buchse besitzt, die zur Verhinderung der Verscliinutzung der Drosselöffnung bestimmt
ist und mit ihrem Boden an der Stirnflache der Filter öffnung befestigt ist, die
Höhle der Buchse aber mittels eines Rohrs mit der Drosselöffnung in Verbindung steht.
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Bei Verwendung des Filters zur Reinigung schnellhärtender Flüssi0'keiten
bzw. bei periodischen Reinigungsprozessen der Flüssi6'keiten ist es wünschenswert,
die Kammer zur Ausfällung von Teilchen aus der zu reinigenden Flüssigkeit an der
Seite der Stirnfläche des Gehäuses anzubringen, welche in der Nähe des Stutzens
zur Einführung der zu reinigenden Flüssigkeit lieg4Q, die Kammer durch ein Rohr,
das innerhalb des Filter elements koaxial zu ihm untergebracht ist, mit dem Hohlraum
des Deckels zu verbinden, in dem ein Ventil zum Ablaß des festen Rückstandes vorgesehen
ist, die
Drosselöffnung aber nit dem Stutzen zur Ableitung des
iEiltrats mittels eines Rohrs zu verbinden, welches den i'rozeß der Drosselung gewährleistet.
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Zur Erhöhung des Selbstreiniungsvermögens des Filters, ohne den Durchsatz
an abzulassenden Flüssigkeit zu erhöhen, ist es wünschenswert, die k'atnjaer zur
Ausfällung von Teilchen aus der zu reinigender Flüssigkeit an den gegenüberliegenden
Stirnflächen des Gehäuses anzubringen.
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Es ist zweckmäßig, für den Betriebmit einer Teil verstopfung des
Filterelements zwischen der Innenwandung des Gehäuses unA dem Filter element koaxial
zu ihmen einen Zylinder aus einem elastischen Stoff unt er zubringen, dessen Stirnfläche
an der Umfangslänge seines Querschnitts an der Seite der Kammer zur Ausfällung von
teilchen aus der zu reinigenden Flüssigkeit an das Gehäuse anzuschließen, wobei
zwischen der Oberfläche des Filterelements und dem Zylinder eine Zone der beschleunigten
ßewegung der zu reinigenden Flüssigkeit gebildet wird, die mit der Drosselöffnung
in Verbindung steht.
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Für die Arbeit in Systemen mit beschränkten Möglichkeiten, die Flüssigkeiten
abzulassen, wird es bevorzu, den Spalt zwischen der Innenfläche des Gehäuses und
der Oberfläche des Filterelements in der Stromriohtung der zu reinigenden Flüssigkeit
zum Standort der Drosselöffnung zu verringern.
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Nachstehend wird die Erfindung durch Beschreibung konlcreter Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf beigefügte Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen
Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Filter mit einem Ausschnitt A; Fig. 2 einen
Langsschnitt durch das Filter, in dem die Kammer zur Ausfällung von Teilchen aus
der zu reinigenden Flüssigkeit an der Seite der Stirnfläche des Gehäuses angebracht
ist, welche in der Nähe des Stutzens zur Einführung der zu reinigenden Flüssigkeit
liegt; Si. 3 einen Längsschnitt durch das Filter, in dem die X ur zur Ausfällung-'
von i'eilchen aus der zu rei-
nigenden Flüssigkeit an den gegenüberliegenden
Stirnflächen des Gehäuses liegt; Fis. 4 einen tängsschnitt durch das Filter, in
dem zwischen der Innenwandung des Gehäuses und dem Filterelement koaxial zu ihnen
ein Zylinder aus einem c-lastischen Stoff unterebracht ist.
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Das in Fi. 1 abgebildete Filter enthält ein zylinderförmiges Gehause
1, einen Stutzen 2 zur Einführung der zu reinigenden Flüssigkeit, ein Filterelement
3, welches innerhalb des Gehäuses 1 koaxial zu ihm liegt und mit einem Spalt 4 zwischen
der innenwandung des Gehäuses 1 und seiner FiltelIfläche aufgestellt ist, einen
Stutzen 5 zur Ableitung des Filtrats aus der Höhle des Filterelements, einen Deckel
6, welcher an der Stirnfläche des Gehäuses 1 an der Seite des Stutzens 2 befestigt
ist, sowie einen Deckel 7, der an der Seite der Stirnfläche des Gehäuses 1 untergebracht
ist, die gegenüber dem Stutzen 2 liegt. Im Hohlraum des Deckels 7 gibt es eine Kammer
d zur Ausfällung von Teilchen aus der zu reinigenden Flüssigkeit, die mit einer
Drosselöffnung 9 in Verbindung steht, um die Strömungsgeschwindigkeit der zu reinigenden
Flüssigkeit längs der Oberfläche des Filterelements 3 zu schaffen und zu regeln.
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Durch die Drosselöffnung 9 wird das Verhältnis zwischen den Strömen
geregelt, die an die Oberfläche des Filterelements 3 und an die Bewegung längs seiner
Oberfläche gehen. Mittels dieser Bewegung werden Selbstregeneration des Filterelements
und Erhöhung der Filtrier-£einheit gewährleistet.
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Die Kammer 8 befindet sich an der Seite der Stirnfläche des Gehäuses
1, welche dem Stutzen 2 zur Einführung der zu reinigenden Flüssigkeit gegenüberliegt.
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Der Querschnitt der Kammer 8 übertrifft wesentlich en des Spalts 4>
wobei er in der vorliegenden Ausführungsform flächenmäßig einen Maximalwert erreicht,
was in der Kammer 8 eine rapide Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit
der
zu reinigenden Flüssigkeit ernöglicht, welche längs des Filterelements 3 fließt
und dadurch günstige Voraussetzungen zur Ausfällung gröbster Teilchen schafft. Der
Spalt 4 zwischen der SAnenwandung des Gehäuses und der Oberfläche des Filterelements
3 kann in seinem Querschnitt konstant bzw. variabel sein. Im Ausschnitt Ä der Fig.
1 ist eine Ausführungsform des Spalts 4 mit einem variablen Querschnitt in Richtung
der Strombewegung der zu reinigenden Flüssigkeit gezeigt. Das gewährleistet eine
gleichbleibende Strömungsgeschwindigkeit der zu reinigenden Flüssigkeit längs der
Seitenlinie des Filterelements 3. In der Kammer d gibt es eine Buchse 10, welche.zur
Verhinderung der Verschmutzung der Drosselöffnung 9 bestimmt und mit ihrem Boden.
an der Stirnfläche des Filterelements 3 befestigt ist, die Höhle der Buchse 10 aber
ist mittels eines Rohrs 11, das an denlDeckel 7 befestigt ist, mit der Drosselöffnung
9 verbunden. Im Deckel 7 ist ein Ventil 12 zum periodischen Ablaß des festen Rückstandes
eingebaut. Zur Vereinfachung der baulichen Anordnung können an Stelle des Ventils
12 Befestigungen 13 verwendet werden, die schnell abnehmbar sind und den Rückstand
unmittelbar aus der Kammer 8 entfernen lassen.
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Solche Filter sind geeignet für Hydrauliksysteme mit einem ieilablaß
der Flüssigkeit, z.B. bei deren Drosselregelung, bzw. für Hydrauliksysteme mit einem
geschlossenen Flüssigkeitsumlauf und mit einer Zuspeisung durch Pumpen mit einer
konstanten Leistung.
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Fig. 2 stellt eine Ausführungsform des Filters für die Arbeit in
Systemen mit einer periodischen Flüssigkeitseinführung in das Filter bzw. für die
Arbeit mit Flüssigkeiten, z.B. mit Lacken, dar, die keine Sntleerung der Höhle des
Filters zulassen. Im Gegensatz zu dem in Fig. 1 ab;ebildeten Filter hat dieses Filter
im Hohlraum des Deckels 6 eine Kammer 14 zur Ausfällung von 'l'eilchen aus der zu
reinigenden Flüssigkeit, die
an der Seite der Stirnfläche des Gehäuses
1 untergebracht ist, welche in der Nähe des Stutzens 2 zur Einführung der zu reinigenden
Flüssigkeit liegt. Die Kammer 14 steht mit einer osselöffnung 15 in Verbindung und
ist durch ein Rohr 16, das innerhalb des Filter elements 3 koaxial zu ihm liegt
mit dem Hohlraum d des Deckels ?verbunden, in dem das Ventil 12 zum periodischen
Ablaß des festen Rückstandes vorgesehen ist.
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Der Querschnitt des Rohrs 16 übertrifft flächenmäßig die Querschnittsfläche
des Spalts 4. Das gewährleistet eine Bewegung der abgesetzten Teilchen aus der Kammer
14 dem Strom der zu reinigenden Flüssigkeit im Rohr 16 entgegen und fördert ihre
Ausfällung im Hohlraum d des Deckels 7. Der Querschnitt der Kammer 14 übertrifft
wesentlich den des Spalts 4, wobei er flächenmäßig einen Maximalwert zur besseren
Ausfällung der Teilchen aus der zu reinigenden Flüssigkeit erreicht. Ss ist vorzuziehen,
daß das Volumen einer einmaligen Portion der zur Reinigung einzuführenden Flüssigkeit
mit dem Volumen der Kammer 14 vergleichbar ist. Der Boden der Kammer 14 ist kegelförmig
gestaltet, um darin die Bildung von toten Zonen zu verhindern. Die Drosselöffnung
15 ist durch ein Rohr 17 mit dem Stutzen 5 für den Austritt des Filtrats verbunden.
Werden aber erhöhte Forderungen an die Reinheit des Filtrats stellt, kann das Rohr
17 lediglich die verunreinigte Flüssigkeit aus dem Filter entleeren. Die Länge und
der Querschnitt des Rohrs 17 werden so gewählt, daß dadurch die erforderliche Strömungsgeschwindigkeit
der Flüssigkeit längs der Oberfläche des Filterelements gewährleistet wird.
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Die in Fig. 3 abgebildete Ausführungsform des Filters hat zum Unterschied
von den in Big. 1, 2 abgebildeten Ausführungsformen im Hohlraum der Deckel 6, 7,
die an den gegenüberliegenden Stirnflächen des Gehäuses 1 liegen, die Kammern S,
14 zur Ausfällung von Teilchen aus der zu reinigenden Flüssigkeit. Die Kammern 8,
14 stehen entsprechend mit den Drosselöffnungen 9, 15 in Verbindung.
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Solche Filter sind gimstig, falls es notwendig ist, die Abspülbarkeit
von der Oberfläche eines Filter elements zu erhöhen, ohne den Verbrauch an Flüssigkeit
zu vergrößern, die abgelassen wird.
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In Fig. 4 ist schematisch ein Filter abgebildet, in dem zum i Unterschied
von der in Sig. 1 abgebildeten Ausführungsforin zwischen der Innenwandung des Gehäuses
1 und dem Filterelement 3 koaxial zu ihnen ein Zylinder Id aus einem elastischen
Stoff, z.B. aus Gummi, untergebracht ist. Die Stirufläche des Zylinders 16 ist an
der Umfangslänge seines querschnitts an der Seite der Kammer 8 zur Ausfällung von
Teilchen aus der zu reinigenden Flüssigkeit an das Gehäuse 1 angeschlossen.
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An der Stirnfläche des Zylinders 18 wird an der Seite des Stutzen
2 ein Ring 19 befestigt. Dadllrch wird zwischen der Stirnfläche des Zylinders ld
und der Oberfläche des Filterelements 3 ein Ringspalt 20 gebildet.
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Der Zylinder 1d bildet zwei Zonen. Die erste Zone 21 (tote Zone)
befindet sich zwischen der Innenwandung des Gehäuses 1 und der Außenfläche des Zylinders
18. Die zweite Zone 22 (Zone der beschleunigten Bewegung der zu reinigenden Flüssigkeit)
befindet sich zwischen der Innenfläche des Zylinders 1d und der Filterfläche des
Filterelexnents 3.
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Solche Filter sind besonders vorteilhaft für Fliissig keiten, welche
durch Teilchen mit erhöhter Adhäsionsfähigkeit gegenüber dem Stoff des Filterelements
verunreinigt sind.
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Die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Filters ist wie folgt Die
zu reinigende Flüssigkeit tritt durch den Stutzen 2 (Fig. 1-4) in den Spalt 4 zwischen
dem Gehäuse 1 und dem Filterelement 3 ein. Ein Teil des Flüssigkeitsstroms wird
durch die oberfläche des Filterelements 3 unter der Einwirkung des Druckgefälles
in den Stutzen 2 und 5 (Druckgefälle am Filterelement) gereinigt, der andere Teil
fließt längs der Seitenlinien des Filter
elements 3 unter der Einwirkung
eines Druckgefälles zwischen deni Druck in Stutzen 2 und am Austritt aus der Drosselöffnung
9 (Fig. 1, 3, 4) bzw. aus dem Hoh> 17 (Fig. 2 und 3). Ohne den Druckunterschied
zu berücksichtigen, der durch die Höhe des Filters selbst hervorgerufen ist, kann
man annehmon, daß die obenangeführten Druckgefälle gleich sind. Da das Druckgefälle
in den Drosselöffnungen anhand des Verbrauchs durch diese Öffnungen mittels einer
Regelung des Querschnitts der Drosselöffnung 9 (Fig. 1, 3, 4) bzw. der Lunge und
des Querschnitts des Drosselrohrs 17 (Fig. 2, 3) ermittelt wird, läßt sich das Verhältnis
zwischen dem Durchsatz von Filtrat und dem der Flüssigkeit, die durch die Drosselöffnung,
herausströnit, ändern.
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Auf ein Feststoffteilchen in der Flüssigkeit in Jedem Punkt des Raums
wirken somit Yäfte seitens der umgebenden Flüssigkeit, die sowohl senkrecht, als
auch parallel zu der Achse des Filterelements 3 gerichtet sind.
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Die Größe und das Verhältnis dieser Kräfte hängen ab von den Geschwindigkeiten
der Strömungen, die durch die Oberfläche des Filterelements 3 und längs dieser Oberfläche
gehen, sowie von der liege des Teilchens im Raum ab. Die der Abmessung nach kleineren
Teilchen, die über eine geringere Trägheit verfügen, gehen d;ei in die Zellen, die
sroßen'L'eilchen aber, wenn sie alch auch unmittelbar an der Oberfläche des Filter
elements 3 bewegen, gelangen in die Zellen nicht und entfernen sich vom Filterelement
3 in die Kammer 8 des Deckels 7.
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Der obengenannte B£fekt schützt die Filterfläche nicht nur vom Herausfallen
auf diese Fläche solcher Teilchen, deren Abmessungen größer als die Zellen in der
Filterfläche sind, sondern ermöglicht auch die Reinigung von Teilchen, deren Abmessungen
geringer als die der Zellen sind. Somit werden folgende positive Eigenschaften erreicht:
- es erfolgt eine Selbstregeneration der Oberfläche des Filterelements und seine
Lebensdauer wird
auf das mehrfache vergrößert (theoretisch unbegrenzt).
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Das ermöglicht die Arbeit eines Hydrauliksystems, ohne es zur Regeneration
des Filterelements bzw. zu seiner Auswechselung stillzusetzen; - es wird der Betrieb
mit Filterflächen zulässig, die größere Abmessungen der Zellen haben, als der er9orderliche
Reinigungsgrad. Da das Verhältnis der Summenfläche der Öffnungen zur Gesanitfläche
der Oberfläche des Filterelements 3 (bei der gleichen Abmessung der Stege dem Quadrat
des Durchmessers der Zellen umgekehrt proportional ist, verringert sich wesentlich
das Druckgefälle am Filterelement bzw. vergrößert sich rapide die Durcilußkapazität
des Filterelements bei dem gleichen Druckgefälle.
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Es ist offenbar, daß die obengenannten Eigenschaften in einem größeren
Maße mit der Erhöhung der Längsgoschwindigkeit der zu reinigenden Flüssigkeit zum
Ausdruck kommen.
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Vom Stutzen 2 zum Rohr 11 (Fig. 1) bzw. zum Rohr 17 (Fig. 2) längs
des Filterelements 3 verringert sich der Durchsatz an der zu reinigenden Flüssigkeit
durch den Querschnitt des Spalts 4. Es ist wünschenswert, die Staoilisierun3 der
liängsgeschwindigkeit durch Verringerung der Querschnittsfläche des Spalts zu gewährleisten.
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Der durch grobe Verschmutzungsteilohen angereicherte Längsstrom der
zu reinigenden Flüssigkeit gelangt aus dem Spalt 4 in die Kaxamer d des Deckels
7 (Fig. 1), wo seine Gescllwindigkeit rapide sinkt. Die Blüssigkeit, die um den
unteren Rand der Buchse 10 biegt, gelangt in das Rohr 11. Da die Strömungsgeschwindigkeit
dabei sehr gering ist, fallen grobe Teilchen auf den Boden der Kammer 8 aus. Deshalb
tJehen die gröbsten Teilchen der Verschmutzungen durch die Drosselöffnung nicht,
was diese von Verstopfung schützt.
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Die obengeschilderte Arbeitsweise gemäß Fig. 1 ist für Verbraucher
geeignet, die zulassen, daß ein Teil
der FLüssigkeit abgelassen
wird. Gewöhnlich liest der Anteil an der abzulassenden Flüssigkeit unter 10% vom
Gesamtstrom.
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Es ist zu betonen, daß in den meisten industriellen llydraulikantrieben
dr Ablaß eines eils der Flüssigkeit aus dem System während der Arbeit im Schema
selbst vorgesehen ist, z.ß. bei Drosselregelung der Hydrauliksysteme, bei Zuspeisung
der Hydrauliksysteme, die nach einem geschlossenen Umlaufschema arbeiten, usw.
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Grundsätzlich ist die Arbeitsweise für das in Fig. 2 abgebildete
Filter analog. Der Strom der zu reinigenden Flüssigkeit steigt aus dem Hohlraum
8 des Deckels 7 durch das Rohr 16 in die Kammer 14. Die gröbsten Teilchen in der
Flüssigkeit, die am Filterelement 3 vorbeigegangen sind, fallen im Hohlraum 8 des
Deckels 7 aus.
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Deshalb setzt sich die Ausfällung in der Kammer 14 sogar bei Flüssigkeitsabführung
durch die Drosselö£fnung 15 fort.
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Die Bedingungen zur Ausfällung werden dadurch erleichtert, daß das
Filter gemäß Fig. 2 für Flüssigkeiten bestimmt ist, die periodisch zur Reinigung
zugeführt werden, d.h. der technologische Prozeß selbst sieht das Anhalten des Stroms
vor und verbessert die Ausfällung.
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Das Vorhandensein einer Drosselöffnung im Deckel 7 würde zur Entleerung
des Filters führen, was bei der, Arbeit mit schnellhärtenden Flüssigkeiten besonders
unzulässig ist. Die auf den kegelförmigen Boden der Kammer 14 abgesetzten Teilchen
rutschen bei der Koagulation zum Rohr 16, durch das sie dem Strom entgegen in den
Hohlraum 8 des Deckels 7 fallen. Mittels des Ventils 12 wird der feste :Rückstand
aus dem Filter periodisch entfernt. Da der Durchsatz an der zu reinigenden Flüssigkeit
durch die Drosselöffnung 15 bedeutend geringer als der Durchsatz an Filtrat durch
den Stutzen
5 ist, kann der Ausfällungseffekt dermaßen bedeutend
sein, daß die Reinheit der Flüssiekeit im Rohr 17nrunwesentlich der Reinheit der
Flüssigkeit im Stutzen 5 nachstehen wird.
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In dem Ball, wenn im Hohlraum der Deckel 6, 7 (Fi. 3) die IÇammern
6, 14 vorgesehen sind, welche mit Drosselöffnungen 9 und 15 in Verbindung stehen,
fallen aus der zu reinigenden Flüssigkeit, die um den Rand der Buchse 10 biegt,
die gröbsten Teilchen aus, die feineren fallen im Rohr 1, in der Eammer 14 und an
die Innenfläche der Rammer 8 ause Die für eine qualitätsgerechte Reinigung erforderliche
Strömungsgeschwindigkeit wird durch Abfluß eines Teils der Flüssigkeit durch die
Drosselöffnung 9 ewährleistet. Das Verhältnis zwischen dem Durchsatz durch das Filterelement
3, durch das Rohr 11 und das Rohr 17 wird durch eine Durchflußcharakteristik des
Stoffes des Filter elements 3, durch die Regelung der Drosselöffnung 9 und die Parameter
(Länge und Querschnittsfläche) des Rohrs 17 ermittelt.
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Wenn zwischen der Innenwandung des Gehäuses und dem I?ilterelement
koaxial zu ihnen ein Zylinder aus einem elastischen Stoff untergebracht wird, bewegt
sich der Strom der zu reinigenden Flüssigkeit, der durch den Ringspalt 20 CFig.
4) geht, mit einer bestimmten Geschwindi;keit durch die Zone 22.
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Der Durchsatz an der zu reinigenden Flüssigkeit verringert sich durch
ihre Filtrat ion. Der Restteil wird durch die Drosselöffnung 9 abgelassen. Die Flüssigkeit
in der Zone 21 bewegt sich dabei nicht. ?Et der Verstopfung der Oberfläche des Filterelements
3 wird der Durchsatz anFiltratstrom und der am Flüssigkeitsstrom, der durch die
Drosselöffnung 9 abgelassen wird, neuverteilt.
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Die Geschwindigkeit längs der Oberfläche des Filterelements 3 steigt
und verringert dadurch den statischen Druck in der Zone 22. Da der statische Druck
in
der toten Zone 21 dabei den statischen Druck in der Zone 22
üßertrifft, biegt sich der elastische Zylinder 1s in Richtung der Zone 22 aus, verringert
dadurch den Spalt und erhöht noch mehr die Geschwindigkeit des Längsstroms. Mit
der Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit werden von der Oberfläche des Filter elements
die abgesetzten Teilchen verstärkt abgespült, die Oberfläche des Filterelements
wird gereinigt, die Längsgeschwindigkeit sinkt und der Zylinder 18 nimmt seine ursprüngliche
Form wieder an.
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Das erfindungsgemäße Filter gewährleistet eine Selbstregeneration
des Filterelements, erhöht die Feinheit der Flüssigkeitsreinigung, reduziert das
Druckgefälle an Filterelement bzw. erhöht die Druckflußkapasitzt des Filters bei
Erhaltung des Druckgefälles.