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Filtereinheit
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Die Erfindung betrifft eine Filtereinheit, bestehend aus einem Filter
und einem diesem zugeordneten manuell oder automatisch schaltbaren Steuerventil
für ein zu filterndes Medium.
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Das.mechanische Reinigen von Flüssigkeiten erfolgt in vielen Fällen
durch Filter, in denen die in den Flüssigkeiten schwebenden Feststoffteilchen zurückgehalten
werden, während die so gereinigte Flüssigkeit abfließt. Dem Filter ist ein als Absperrorgan
ausgelegtes Steuerventil vorgeschaltet, das durch unvollständiges oder vollständiges
Öffnen des Ventils die Durchflußmenge des strömenden Mediums einstellt und reguliert.
Die bekannten Filteranlagen sind sperrige starre Konstruktionen, die dem speziellen
Einsatz jeweils angepaßt und aufgebaut werden müssen. Sie benötigen häufig einen
großen Raum und sind außerdem sehr wartungsintensiv. Bei Einfach-Filteranlagen muß
zum Reinigen eines verbrauchten Filters die gesamte Anlage stillgelegt, der Filter
entfernt und ein neuer bzw. gereinigter Filter eingesetzt werden. Dadurch entsteht
zwangsläufig ein Leerlauf. Hinzu kommt, daß die bekannten Umschalt- bzw. Absperrorgane
äußerst präzise gearbeitet sein müssen, um eine ausreichende Dichtheit sicherzustellen.
Als Umschalt- bzw. Absperrorgane sind in der Regel Umschaltsegmente vorgesehen,
die durch Drehen in die entsprechende Stellung gebracht werden. Von der Präzision
solcher Umschaltsegmente hängt die Dichtheit der Steuerventils ab, wobei für das
zufriedenstellende
Dichten auch die Anpreßkraft eine Rolle spielt.
Schließlich werden solche Umschaltsegmente durch Verdrehen betätigt und die hierfür
erforderliche Drehbewegung ist häufig umbequem.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Filtereinheit mit einwandfrei dichtendem,
manuell oder automatisch umschaltbarem, einfach aufgebautem und leicht bedienbarem
Steuerventil zu schaffen, die in Form eines einfachen Baukastensystems ausgebildet
ist, derart, daß zwei oder mehr Filtereinheiten zu Doppel- bzw. Mehrfachfilteranlagen
aufgebaut werden können und durch ihre Konstruktion zahlreiche Variationsmöglichkeiten
gestattet.
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Diese Aufgabe wird durch eine Filtereinheit der eingangs genannten
Art dadurch gelöst, daß der Filter in einem Filtergehäuse eingesetzt ist, das im
oberen Bereich einer seiner Seitenwände einen Einlaß für das zu filternde Medium
und am Boden einen Auslaß für das gefilterte Medium aufweist, in den Einlaß der
Seitenwand ein Ventilgehäuse des Steuerventils eingesetzt und darin befestigt ist,
in einer vom Ventilgehäuse umschlossenen Ventilkammer ein feststehender Zylinder
angeordnet ist, der einen Teil der Ventilkammer einnimmt und in den Einlaß mündet
und an seinem Umfang dichtend an dem den Einlaß begrenzenden Rand anliegt, dem Zylinder
ein Ventilkolben zugeordnet, der die Ventilkammer in eine Druckkammer und eine Einlaßkammer
für das zu filternde Medium teilt und den Durchgang durch den Zylinder in das Filtergehäuse
sperrt, wenn der Druck in der Druckkammer über einen gegebenen Wert ansteigt, und
in der die Einlaßkammer abschließenden Wand des Ventilgehäuses eine Öffnung zum
Durchlaß des zu filternden Mediums aufweist.
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Zweckmäßige Weiterbildungen der Filtereinheit sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
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Die erfindungsgemäße Filtereinheit besteht in ihrem Grundelement
aus dem Filtergehäuse und dem in diesem dichtend eingesetzten Steuerventil. Die
Bauweise gestattet durch Zwischenschaltung eines Mehrwege-Umsteuerventils beispielsweise
eine Verdoppelung der Anlage, wobei spiegelbildlich zur ersten Filtereinheit eine
zweite Filtereinheit angeordnet werden kann. Wenn ein Filter der einen Filtereinheit
verbraucht ist, wird auf die zweite Filtereinheit umgeschaltet und der verbrauchte
Filter kann ohne Zeitverlust, d.h. bei weiterarbeitender Filteranlage, gereinigt
werden. In diesem Fall werden zur Umschaltung ferner Rückschlagventile vorgesehen,
die ebenfalls problemlos an jeder Filtereinheit montiert werden können. Das Rückschlagventil
an der ersten Filtereinheit ist durch ein Zwischenstück mit dem Rückschlagventil
der zweiten Filtereinheit verbunden und in diesem Zwischenstück ist der beiden Rückschlagventilen
zugeordnete Ausgang für das gefilterte Medium vorgesehen.
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Die Konstruktion erlaubt es, eine Reihe von Zusatzeinrichtungen anzuordnen,
die eine praktisch vollständige Automatisierung der Gesamtanlage ermöglichen.
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Die Umsteuerung und Umlenkung des zu behandelnden Mediums erfolgt
durch ein Mehrwegeventil das zwischen den Filtereinheiten angeordnet und zur automatischen
aber auch zur manuellen Betätigung ausgelegt sein kann. Dem Filter kann ein Wartungs-
und Betriebsanzeiger zugeordnet werden, der bei Druckanstieg, bewirkt beispielsweise
durch Verschmutzung des Filtereinsatzes, ein Signal sendet, das entweder die Bedienungsperson
zur manuellen Umsteuerung auffordert oder
direkt das Mehrwegeventil
zur automatischen Umschaltung und damit zur Umlenkung des Durchflusses des zu behandelnden
Mediums anregt. Gleichzeitig werden die Rückschlagventile betätigt, die am Ausgang
der Filtereinheit die Umschaltung besorgen. Entsperrbare Rückschlagventile können
ein entsprechend ausgebildetes Steuerventil jederzeit in Position halten. Auch die
Rückschlagventile können zentral über den Wartungs- und Betriebsanzeiger gesteuert
werden. Die Bauweise gestattet sowohl eine interene als auch eine externe Vorsteuerung.
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Dieses Baukastensystem aus einfachen Bauteilen mit einem gleichfalls
einfachen und sicher funktionierenden Steuerventil gestattet es, durch Nebeneinanderschalten
aber auch durch Höhenverkettung, also durch übereinander angeordnete Filtereinheiten,
mit gegebenettilterkonstruktion variable Nennleistungen zu erzielen. Dadurch wird
die Gesamtanlage bei vollkommener Leistung wirtschaftlicher als die bekannten Filteranlagen.
Diese letztgenannten erfordern für eine große Literleistung einen entsprechend großen
Filterdurchmesser und folglich einen entsprechenden Raumbedarf. Bei der erfindungsgemäßen
Konstruktion kann die Dimension der Filterfläche durch Höhenverkettung mehrerer
Filtereinheiten erreicht werden, wobei sonst ungenutzter Raum zweckmäßig genutzt
wird. Ferner kann die Kombination der Filterein; heiten so ausgelegt werden, daß
eine automatische RUckspülung erfolgt, so daß auch die Reinigung eines verbrauchten
Filters automatisch durchgeführt wird. Alle diese Vorteile werden durch herstellungstechnisch
einfache Einzelbauteile erreicht, die auch auf diese Weise zu äußerster Wirtschaftlichkeit
der Anlage beitragen.
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Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Schnittansicht einer Doppelfilteranlage,
bei der zwei Filtereinheiten nebeneinander angeordnet und miteinander verbunden
sind; Fig. 2 eine vergrößerte Einzelansicht eines Steuerventils aus der links in
Fig. 1 dargestellten Filtereinheit; und Fig. 3 ein mögliches Schaltschema für die
Filteranlage gemäß Fig. 1.
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Die Filtereinheiten F1 und F2 in Fig. 1 sind identisch aufgebaut,
wobei die Filtereinheit F2 zu der Filtereinheit F1 spiegelbildlich angeordnet ist.
Die gleichen Bauteile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen, die jedoch bei der
Filteranlage F2 mit einem Apostroph versehen sind.
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Das Grundelement der Filtereinheit F1, F2 besteht aus einem Filtergehäuse
1, 1', in dem ein Filter F, F' irgendeiner herkömmlichen Bauart eingesetzt ist.
In einer Seitenwand 1a, la' des Filtergehäuses 1, 1' ist eine Ausnehmung vorgesehen,
die einen Einlaß 2, 2' für das zu filternde Medium, beispielsweise Öl, bildet. Am
Boden 1b, 1b' des Filtergehäuses 1, 1' befindet sich ein Auslaß 3, 3' für das gefilterte
Medium.
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Ein Steuerventil V, V' ist an der den Einlaß 2, 2' aufweisenden Seitenwand
1a, 1a' des Filtergehäuses 1, 1' befestigt.
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Dieses Steuerventil V, V' besteht aus einem Ventilgehäuse 4, 4', das
eine Ventilkammer einschließt, in der ein feststehender Zylinder 5, 5' eingesetzt
ist. Dieser Zylinder 5, 5'
nimmt einen Teil der Ventilkammer ein
und ist mit einem Ende durch eine Ausnehmung in einer Wand des Ventilgehäuses 4,
4' geführt und darin abgedichtet. Das Ventilgehäuse 4, 4' ist in dem Einlaß 2 der
Seitenwand 1a, 1a' des Filtergehäuses 1, 1' dichtend eingepaßt, derart, daß die
offene Seite des Zylinders 5, 5' in das Filtergehäuse 1, 1' vor dem Filter F, F'
mündet. Mit dem Zylinder 5, 5 wirkt ein Ventilkolben 6, 6' zusammen. Durch die besondere
Zylinder-Ventilkolben-Konstruktion ist ein sehr einfaches, leicht bedienbares und
dabei sicher dichtendes Steuerventil V geschaffen. Der Ventilkolben 6 (Fig. 2) besteht
aus einem den Zylinder 5 konzentrisch aber im Abstand von dessen Außenumfang umgebenden
Ring 6a, an dessen freien Umfangskanten gegeneinander gerichtete, radial abstehende
Ringansätze 61 und 62 angeformt sind. Die Außenfläche des Ringes 6 gleitet dichtend
an der Innenwand des Ventilgehäuses 4.
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Die freie Kante des einen Ringansatzes 61 gleitet dichtend an der
Umfangsfläche des Zylinders 5. An dem in die Ventilkammer des Ventilgehäuses 4 ragenden
Ende des Zylinders 5 ist eine umlaufende, radial nach außen abstehende Schulter
5a angeformt, die gleichsam ein Abstandstück zwischen dem Außenumfang des Zylinders
5 und der Innenfläche des Ringes 6a des Ventilkolbens 6 bildet. Die freie Umfangskante
der Schulter 5a bildet einen Gleitsitz 5b für den Ventilkolben 6, der auf diesem
Gleitsitz 5b axial verschiebbar ist.
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Durch den Ventilkolben 6 wird die Ventilkammer in eine Druckkammer
D und eine Einlaßkammer E geteilt. Aus dieser Einlaßkammer E führt eine Öffnung
8 zu einem Eingang A für das zu behandelnde Medium. In der Einlaßkammer E,zwischen
dem mit der radial abstehenden Schulter 5a versehenen Ende des Zylinders 5 und der
Öffnung 8 im Ventilgehäuse 4 ist eine Rundscheibe 7 eingesetzt, die den der Öffnung
8 zu-
gekehrten Ringansatz 62 des Ventilkolbens 6 verbindet. Der
Durchmesser dieser Rundscheibe 7 ist größer als der lichte Durchmesser der zum Eingang
A führenden Öffnung 8 im Ventilgehäuse 4. An der dieser Öffnung zugekehrien Fläche
der Rundscheibe 7 ist ein Dichtring 7a eingelassen. Bei geschlossenem Steuerventil
4 umschließt die Rundscheibe 7 die Öffnung 8 und der Dichtring 7a wird gegen die
die Offnung 8 umgebende Wand gepresst. In die Druckkammer D des Steuerventils V
führt eine Leitung 9, durch die ein Druckmedium eingeleitet wird, das den Ventilkolben
6 steuert.
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Bei ansteigendem Druck in der Druckkammer D wird der Kolben 6 axial
in Richtung seines Ventilsitzes 7a verschoben. Die Leitung 9 ist durch eine Wand
des Ventilgehäuses 4 geführt und mündet in die Druckkammer D des Steuerventils V.
Bei dieser Ausführung wird der Steuerdruck intern, d.h. aus dem System selbst genommen.
Es ist aber ohne weiteres möglich, das Steuerventil V auch extern zu steuern. Die
interne Druckleitung 9 kann beispielsweise durch ein Wegeventil 9a verschlossen
und ein Druckmedium von einer externen Quelle (nicht dargestellt) in die Druckkammer
D geleitet werden.
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In Fig. 2 ist in der Leitung 9 eine weitere Leitung 18 gestrichelt
dargestellt, die über ein Wegeventil 19 in eine Querbohrung 19a in der Wand des
Ventilgehäuses 4 geführt ist. Diese Querbohrung 19a mündet in eine Mantelkammer
16, die durch eine Ausnehmung am Außenumfang des Ringes 6a des Ventilkolbens 6 und
der Unterseite der Wand des Ventilgehäuses 4 gebildet wird. Aus dieser Mantelkammer
16 führt eine Bohrung 17 im Ring 6a des Ventilkolbens 6 in eine Kammer 19, die durch
die Zylinder-Ventilkolben-Ausbildung geschaffen ist. Diese Kammer 19 dient als Gleichgewichtskammer,
die über ein entsperrbares Rückschlagventil R1 (Fig. 1) be-
auf
schlagt wird. Auf diese Weise kann das Steuerventil in jeder gewünschten Position
gehalten werden.
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Das Rückschlagventil R1 (Fig. 1) ist am Bodenende des Filtergehäuses
F angeordnet. Es ist in einem Gehäuse 14 eingesetzt, dessen Innenraum durch eine
Öffnung 14a in einer seiner Wände mit einer Sammelkammer K für das aus dem Filter
F ausfließende, gefilterte Medium verbunden ist.
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Die beschriebene Filtereinheit F1 kann durch Ansetzen von zwei Verbindungsstücken
mit einer zweiten Filtereinheit F2 kombiniert werden, um ein Doppelfilter für kontinuierlichen
Filterbetrieb zu bilden. Dabei werden die Filtereinheiten so zusammengebaut, daß
die Steuerventile V und V' und die Rückschlagventile R1 und R2 einander zugewandt
sind und durch entsprechende Verbindungsstücke miteinander arbeitsmäßig verbunden
werden.
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Das Verbindungsstück zwischen den Steuerventilen V und V' der beiden
Filtereinheiten F 1 und F2 besteht aus einem Block B, durch den eine Verbindungsbohrung
Bv zwischen den Einlaßöffnungen 8 der Steuerventile V und V' geführt ist und in
die der Eingang A für das zu behandelnde Medium mündet.
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Auf dem Block B sitzt ein Mehrwegeventil 10, beispielsweise ein 4/2-Wege-Umsteuerventil.
Der Block 8 weist eine dem Steuerventil 4 der ersten Filtereinheit F1 zugeordnete
Umlenkbohrung 11 und eine dem Steuerventil 4' der zweiten Filtereinheit F2 zugeordnete
Umlenkbohrung 12 auf. Ferner ist eine dritte Bohrung 13 vorgesehen, die in den Eingang
A mündet und den Durchfluß des zu behandelnden Mediums zum Steuerventil gestattet.
Die Bohrungen 11, 12 und 13 fluchten mit den Durchgängen im Mehrwegeventil 10.
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Das Verbindungsstück 15 zwischen den Rückschlagventilen R1 und R2
besteht beispielsweise aus einem Ringgehäuse, das einen Verbindungskanal zwischen
den beiden Rückschlagventilen R1 und R2 schafft. In diesen Verbindungskanal mündet
der Ausgang C für das gefilterte Medium, so daß der Ausgang je nach der Ventilstellung
von einem oder gegebenenfalls von beiden Filtereinheiten zugänglich ist.
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Das Mcl1rwegeventil 10 kann mit einem Handhebel H zur manueilen 13etatigun(3
versehen oder zur automatischen, das heißt Iiydrauli schen, pneumatischen oder elektrischen
Umschaltung ausgelegt sein.
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Bei dem in Fig. 1 dargestellten Doppelfilter ist durch das geöffnete
Steuerventil V die linke Filtereinheit F1 im Arbeitszustand, während das Steuerventil
V' der zweiten Filtereinheit F2 geschlossen ist.
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Dem Filter F, F' ist eine Wartungs- und Betriebsanzeige zugeordnet,
die den Betriebszustand des Filters anzeigt und bei automatischem Betrieb entsprechende
Signale zur Betätigung der Umsteuerung sendet.
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Fig. 3 zeigA7schematischer Form eine mögliche Schaltanlage des Doppelfilters
gemäß Fig. 1. Von einem 4/2-Wege-Umsteuerventil 10 führt eine P-Bohrung für Steueröl
über ein Rückschlagventil 20 und ein Steuerölfilter 21 zum Eingang A, durch den
das zu filternde Medium über das Steuerventil V in den Filter F fließt. Je nach
Stellung des 4/2-Wege-Umsteuerventils 10 wird die Filtereinheit F1 oder F2 in Betrieb
genommen. Als Beispiel sind in Fig. 3 noch Zusatzaggregate angedeutet, die dem System
zugeordnet werden können und für den einen optimalen Betrieb der Anlage auch
in
Ausnahmefällen sorgen. So ist einDruckmanometer 22 an der Bohrung, vor dem Steuerölfilter
angeschlossen. Ferner ist ein Entlastungsventil 23 sowie ein Speicher 24 für Notbetrieb
und/oder Leckölkompensation vorgesehen. Andere, sich aus dem Stand der Technik anbietende
Schaltungen können selbstverständlich verwendet werden.
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Wie bereits erwähnt kann die Anlage sowohl auf interne als auch auf
externe Vorsteuerung ausgelegt werden. Bei externer Steuerung, bei der nicht durch
das zu behandelnde Medium vorgesteuert wird, wird Steuerdruck von der Steuerleitung
genommen. Durch eine externe Vorsteuerung kann bei höherem Druck gefahren werden,
wodurch eine solche Vorsteuerung insbesondere im Saugbetrieb vorteilhaft ist.
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Als Beispiel ist eine Zweierkombination der Filtereinheiten beschrieben.
Es ist aber offensichtlich, daß auch andere Kombinationen, beispielsweise durch
kreuzweise Anordnung eine Dreier- oder Viererkombination, möglich ist. Die Höhenverkettung
kann in einfacher Weise durch Rohre erreicht werden.
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Liste der Bezugszeichen 1 Lilterychausc iler 1a Seitenwand V Steuerventil
1b Boden A Eingang 2 Einlaß C Ausgang 3 Auslaß E Einlaßkammer 4 Ventilgehäuse D
Druckkammer 5 Zylinder R Rückschlagventil 5a Schulter B Block Sb Gleitsitz K Kammer
6 Ventilkolben 6a Ring 61 Ringansatz 62 Ringansatz 7 Rundscheibe 7a Dichtring 8
Öffnung 9 Leitung 10 Umsteuerventil 11 Umlenkbohrung 12 Umlenkbohrung 13 Bohrung
14 Gehäuse 14a Öffnung 15 Verbindungsstück 16 Wartungs- und Betriebsanzeiger 17
Bohrung 18 Leitung 19 Gleichgewichtskammer 20 Rückschlagventil 21 Steuerölfilter
22 Druckmanometer 23 Entlastungsventil 24 Speicher/Notbetrieb, Leckölkompensation
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L e e r s e i t e -