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Diese Ausführung ist jedoch mit der Problematik behaftet, daß das
Steigrohr in enger Anpassung an Kohäsion und Viskosität der Flüssigkeit, sowie Adhäsion
zwischen Flüssigkeit und Steigrohr - abgesehen von weiteren unbekannten Reibungswiderständen
- dimensioniert werden muß, damit einerseits die Luft nicht durch die Flüssigkeit
im Steigrohr durchbricht (wenn das Steigrohr zu groß ist), andererseits aber das
Steigrohr nicht zu klein bemessen sein darf, damit der Strömungswiderstand nicht
zu groß wird, ganz abgesehen von der Entleerungsgeschwindigkeit, die aber dennoch
nicht uner-
hebliche unkontrollierbare negative Einflüsse haben
kann. Aufgrund dieser Problematik konnte sich diese Ausführung bisher auch nicht
recht durchsetzen, da einerseits ein minimaler Restölgehalt im trockenen Filterkuchen
(Umweltproblem) und andererseits ein sauberes Filtrat (Produktion Ausschuß-Problem)
permanent gewährleistet sein müssen. Bei dieser Ausführung ist auch keine Rückspülung
möglich, da das Steigrohr durch die notwendige kleine Dimensionierung dem schockartigen
Rückspülimpuls drosselnd entgegenwirkt.
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Des weiteren gibt es unter anderem in der Praxis Ausführungen mit
horizontal angeordneten Filterelementen, welche durch Drehung und die dadurch erzeugte
Zentrifugalkraft, durch Abschleudern des Filterkuchens regeneriert werden bzw. um
90°, also in die Senkrechte geschwenkt werden und so der Filterkuchen abfallen kann,
auf die aber nicht näher eingegangen wird.
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Vorrichtungen der eingangs erwähnten Art werden zur Kreislauffiltration
von Kühl-Schmiermitteln, insbesondere Walzöfen, Honölen etc. verwendet, wobei die
Filtration durch eine auf den Filterelementen angeschwemmte Filterhilfsmittel-Schicht
erfolgt, die einerseits eine hohe Filtrierschärfe hat und andererseits nach maximaler
Schmutzaufnahme, d. h. bei Erreichung des maximalen Durchflußwiderstandes, gut zurückgespült
werden kann bzw. nach vorheriger Trocknung mittels Preßluft auf den Filterelementen
selbst, gut abgerüttelt werden kann.
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Bei derartigen Vorrichtungen wird daher angestrebt, daß die Regenerierung
der Filterelemente sowohl durch Rückspülung wie auch durch Trocknung des Filterkuchens
auf den Filterelementen und Abrütteln und Auswurf des trockenen Filterkuchens mit
einer Vorrichtung möglich ist, da sich oft erst im praktischen Betrieb die beste
und wirtschaftlichste Methode herausstellt bzw.
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die Vorrichtung dann auch unvorhergesehenen wechselnden Betriebsverhältnissen
angepaßt werden kann.
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Üblicherweise sollen derartige Vorrichtungen möglichst kompakt gebaut
sein, wirtschaftlich herzustellen sein und ein einfaches und sicheres Handling garantieren.
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Die Problematik der bisher bekannten Geräte liegt im wesentlichen
darin, daß sie jeweils für den spezifischen Fall zugeschnitten sind, also praktisch
nicht variabel, im Handling zu aufwendig und kompliziert sind, und auch oft zu unwirtschaftlich
und unnötig voluminös bauen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der
eingangs erwähnten Art so fortzubilden, daß das Filterelement nach dem Abschluß
des Filtriervorgangs völlig von Flüssigkeit im Filter in Schwerkraftrichtung entleert
werden kann, ohne daß die Gefahr besteht, daß der Filterkuchen von den Filterelementen
abfällt, und daß der getrocknete Filterkuchen von den Filterelementen ohne Spülmaßnahmen
entfernt werden kann.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch kennzeichnende Merkmale des
Anspruch 1, vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden also die Flüssigkeitsströme
im Inneren der Filterelemente nach unten, also in Schwerkraftrichtung zum Austritt
geführt. Infolgedessen weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zunächst den Vorteil
auf, daß sich bei Entleerung der Vorrichtung die Innenräume der Filterelemente durch
Schwerkraftwirkung korrespondierend mit dem Behälter-Niveau entleeren, d. h. je
nach Verschmutzung und Entleerungsgeschwindigkeit ist das Ni-
veau im Behälter höher
als im Innenraum der Filterelemente, was den vorteilhaften Effekt hat, daß auch
bei der Entleerung immer eine Anströmung der Filterelemente von außen erhalten bleibt.
Bei der bekannten Ausführung ist dies nicht möglich, da sie nicht auf der physikalisch
zuverlässigen Schwerkraftbasis arbeitet.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, daß der
Behälter bis auf Unterkante Filterelemente über die Filterelemente entleert werden
kann, wobei die filtrierte Flüssigkeit in den Reintank abfließt.
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Nur die kleinere Restmenge, die im Behälter zurückbleibt, wird dann
in den Schmutztank entleert.
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Ein weiterer Vorteil ist, daß die Filterelemente auf einem kammprofilförmigen
Rohr stehend montiert sind und somit nach Abnahme des Deckels direkt zugängig und
einzeln herausnehmbar sind, während bei den bekannten Ausführungen der gesamte Einsatz
herausgenommen werden muß. Dennoch kann aber auch der komplette Einsatz also kammprofilförmiges
Rohr mit Filterelementen herausgehoben werden, dessen Gewicht wesentlich kleiner
als bei den bekannten Ausführungen ist, da das kammprofilförmige Rohr wesentlich
leichter als die ebene Befestigungs- und Spannplatte für die Filterelemente ist,
da diese mit enormen Biegekräften belastet ist. Das kammprofilförmige Rohr fluchtet
mit der Filterelementlage, so daß ein ungehindertes Rückspülen bzw. Abrütteln und
Auswurf des trockenen Filterkuchens gewährleistet sind.
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Weiterhin ist der gesamte Einsatz vertikal-elastisch und horizontal-drehbar
in dem vertikalen Auslaßrohr gegen den Deckel festgelegt, wodurch eine Axial- und/
oder Drehbewegung des kompletten Einsatzes unter geringem Krafteinsatz möglich ist,
um den trockenen Filterkuchen von den Filterelementen abzurütteln, während bei der
bekannten Ausführung große Kräfte notwendig sind, um die ebene und somit sehr gewichtige
Befestigungsplatte mit den Filterelementen zu rütteln.
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Weiterhin kann durch einen nach außen geführten Stößel der Verschmutzungsgrad
angezeigt werden und bei automatischen Anlagen damit gleichzeitig der Kontakt für
den Regenerierungszyklus ausgelöst werden.
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Dies wird dadurch bewirkt, daß mit wachsender Verschmutzung der Durchflußwiderstand
ansteigt, wodurch der Stößel nach unten durch den steigenden Differenzdruck bewegt
wird. Durch entsprechende Vorspannung der Federelemente kann praktisch jede Druckdifferenz
sowie jeder Axialhub und dessen Rückstellkraft vorgegeben werden.
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Weiterhin hat die erfindungsgemäße Vorrichtung den Vorteil, daß der
Flüssigkeitseintritt durch entsprechende Bohrungen weich ist und im Bodenraum spüleffektiv
wirkt, also Sedimente freispült. Gleichzeitig wird dadurch eventuell mitgeführte
Luft gut separiert und kann sich, ohne die Filterelemente passieren zu müssen, im
oberen Behälterraum sammeln, während sie bei den bekannten Ausführungen mit hängenden
Elementen durch die Filterelemente hindurch muß, was eventuell zu Störungen führen
kann.
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Schließlich wirkt der Differenzdruck gleichsinnig mit der Montagevorspannung
sowohl der Filterelemente wie auch des kompletten Einsatzes. Insofern ist ein Abheben
daher nicht mehr möglich.
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Die einströmende Flüssigkeit teilt sich in mehrere Ströme, insbesondere
zum Bodenraum, und spült hier Sedimente frei, mitgeführte Luft wird separiert, steigt
in den oberen Behälterraum und wird dann manuell oder automatisch ausgeschleust.
Anschließend strömt die so weich und stroßfrei aufsteigende Flüssigkeit die Filterelemente
von
außen an und durchströmt diese nach innen. Nachdem in einem Anschwemm-Kreislauf
das Filterhilfsmittel auf übliche Weise angeschwemmt wurde, wird auf den Filterkreislauf
umgeschaltet. Durch die Anschwemmschicht erfolgt nun die Filtration und die gereinigte
Flüssigkeit fließt über das kammprofilförmige Rohr in den Austrittsstutzen. Mit
wachsender Verschmutzung steigt der Durchflußwiderstand. Damit bewegt sich, je nach
eingestelltem Wert - durch entsprechende Feder-Element-Vorspannung - der zwischen
Deckel und Auslaßrohr über diese Federelemente festgelegte Einsatz und somit auch
der nach außen geführte Stößel nach unten, der mit dem Einsatz verbunden ist.
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An einer entsprechenden Stößelmarkierung wird nun der Verschmutzungsgrad
direkt angezeigt, was bei automatischen Vorrichtungen zur Einleitung des Regenerierungszyklus
führen kann, der wie folgt abläuft.
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Trocknung des Filterkuchens im Filter Das Filter wird bis Unterkante
der Filterelemente mittels Druckluft (zunächst über den Ent-Belüftungsanschluß am
Deckel) in den Reintank entleert. Anschließend wird die im Behälter verbliebene
Restmenge über den Anschluß am Boden in den Schmutztank entleert.
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Nach einer den jeweiligen Betriebsverhältnissen und dem geforderten
Trocknungsgrad entsprechenden Trocknungszeit des Filterkuchens auf den Filterelementen
durch Preßluft, die über den Eintrittsstutzen durch die Filterelemente geführt wird,
wird nach Drucklossetzen der Vorrichtung der Boden geöffnet. Anschließend wird durch
Auf- und Abbewegung des Einsatzes über den aus dem Deckel ragenden Stößel, gegebenenfalls
auch Drehen des Einsatzes ebenfalls über den Stößel, der trockene Filterkuchen abgerüttelt
und durch die freien Zonen (fluchtend mit den Filterelementen) im kammprofilförmigen
Rohr nach unten ausgeworfen.
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Durch Drehen des Einsatzes können eventuell verkantete oder klemmende
Filterkuchenteile leicht freigemacht werden.
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Nun kann die Filteranordnung wieder geschlossen, angeschwemmt und
erneut eingesetzt werden. Die einzelnen Zyklen können sowohl manuell halb- oder
vollautomatisch geschaltet werden, worauf aber nicht weiter eingegangen wird, da
diese hinreichend bekannt sind.
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Aus wirtschaftlichen und Lieferzeitgründen empfiehlt sich, für größere
Anlagen die Zusammenschaltung von mehreren Einzelanlagen, wodurch auch beim Regenerieren
nur ein entsprechend kleiner Anteil ausfällt und somit ein nur kleiner Pufferbehälter
erforderlich wird bzw. man nimmt eine Teil-Anlage in Reserve und kann somit gänzlich
auf einen Pufferbehälter verzichten, was erhebliche Platzersparnis bedeutet.
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Rückspülung mit anschließender separater Trocknung des Filterschlammes
Der Anschwemm- und Filterzyklus wird, wie vorstehend beschrieben, durchgeführt.
Zur Regenerierung wird der Durchfluß bis auf Null gedrosselt. Nun wird mit dem Pumpendruck
ein Luftvolumen in einem jetzt mit der Austrittsleitung zu verbindenden Behälter
komprimiert; dann wird die Pumpenleitung gesperrt, der Austrittsstutzen am konischen
Boden schlagartig geöffnet, wodurch das expandierende Luftpolster einen schockartigen
Rückspülimpuls bewirkt, und so der Filterschlamm in einen separaten Schlammbehälter
geleitet und anschließend in einer separaten Schlammaufbereitungsanlage getrocknet
wird.
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Der vorerwähnte Luftbehälter kann auch an das betriebliche Preßluftnetz
angeschlossen werden, nachdem vorher die Pumpenleitung gesperrt wurde.
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Es zeigt F i g. 1 einen Anschwemmfilter im Längsschnitt; F i g. 2
einen Querschnitt entlang der Linie 1-1 gem.
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Fig. 1.
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In F i g. list mit 10 ein Anschwemmfilter gezeigt. Dieser Anschwemmfilter
weist ein Gehäuse 12 auf, das vertikal aufgestellt ist. Das Gehäuse ist nach unten
und oben offen und kann oben mit Hilfe eines Deckels 14 und unten mit Hilfe eines
ebenen Bodens 16 (bei Trocknung des Filterkuchens im Filter wie vorbeschrieben)
bzw. eines Kegelbodens 18 (bei Rückspülung wie vorbeschrieben) geschlossen werden,
wobei das Gehäuse 12 oben einen Flansch 20, in dem eine Ringdichtung 22 angeordnet
ist, und unten einen Flansch 24, in den eine Ringdichtung 26 angeordnet ist, aufweist.
Der Deckel 14 weist eine Ent-Belüftungseinrichtung 28 und der ebene Boden 16 bzw.
Kegelboden 18 einen Entleerungsanschluß 30 auf. Das Gehäuse 12 ist mit einem Einlaßstutzen
32 mit Rohr 34, in welchem Ausströmöffnungen 36 angeordnet sind, und einem Austrittsstutzen
38 mit Rohr 40 und winklig dazu angeordnetem Rohr 42 ausgerüstet, wobei die Rohre
34 und 40 strömungsmäßig durch eine Sperrwand 43 getrennt sind und das Austrittsrohr
40 mit dem Vertikal rohr 42 in Strömungsverbindung ist.
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Im Inneren des Gehäuses 12 ist in dem Rohr 42 ein Stutzen 44 vertikal
gleitbeweglich angeordnet und durch einen O-Ring 48 radial gegenüber dem Rohr 42
abgedichtet. Der Stutzen 44 geht in ein im wesentlichen horizontal angeordnetes
Rohr 46 über, das an seinen Enden jeweils geschlossen ist. Auf dem Rohr 46 sind
eine Mehrzahl von Querrohren 52 angeordnet, wobei die Längsachse des Rohrs 46 im
wesentlichen rechtwinklig zur Längsachse der Querrohre 52 ausgerichtet ist. Die
Querrohre 52 z. B. sind durch Verschweißen mit dem Rohr 46 verbunden und stehen
mit diesem Rohr 46 durch teils gezeigte Strömungsöffnungen in Strömungsverbindung.
Gemäß dieser Ausführungsform bilden die querverlaufenden Rohre 46, 52 in Verbindung
mit dem Rohr 42 ein kammprofilförmiges Rohr 53. Auf der Oberseite der querverlaufenden
Rohre 46,52 sind eine Mehrzahl von Öffnungen 59 vorgesehen, die zur Montage der
z. B. zylinderförmig ausgebildeten Filterelemente 50 dienen. In diese Öffnungen
59 ist das untere Ende der Filterelemente 50 eingeführt und jeweils durch einen
O-Ring 56 radial gegen die Öffnung 59 abgedichtet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann jedoch aber auch das Rohr
46 als Rohranschlußstück für die Filterelemente 50 ausreichen, sofern eine entsprechende
Anzahl von Filterelementen 50 eingesetzt wird.
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Alternativ können anstelle der zylinderförmig ausgebildeten Filterelemente
50 auch plattenförmige Filterelemente 54 im Rohr 55, welche z. B. durch Schweißen
mit Rohr 46 verbunden sind und so das Rohr 57 bilden, montiert sein. Die Abdichtung
der Plattenfilterelemente 54 erfolgt durch O-Ring 58 radial.
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Oben sind die Filterelemente 50, 54 z. B. durch Distanzhalter 60
axial-parallel und elastisch festgelegt, damit sie im gleichen Abstand zueinander
liegen, damit das einwandfreie Abrütteln bzw. Rückspülen gewährleistet ist und die
Elemente auch bei Längendifferenzen alle gespannt sind. Alternativ können auch Führungsbohrungen
64 in der Spannplatte 66 mit Führungsstiften 68
und Federn 69 an
den Filterelementen 50, 54 für eine Abstandshalterung vorgesehen werden. Die Spannplatte
66 wird mittels einer Spindel 70 und Mutter 72 gegenüber dem Rohr 46 festgelegt,
wobei diese festgelegte Anordnung einen herausnehmbaren Filtereinsatz 83 bildet.
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Zur axial-elastischen Festlegung und Vorspannung des kompletten Filtereinsatzes
83 sind Federelemente 74 (unten) und 76 (oben) vorgesehen. Zur axialen Führung ist
die Spindel 70 durch den Deckel 14 nach außen als Stößel 80 verlängert, und mittels
O-Ring 78 radial abgedichtet.
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Die Federelemente 74, 76 sind entsprechend den Betriebsverhältnissen
ausgeführt, d. h. das untere Federelement 74 ist zunächst mit dem Gewicht des kompletten
Filtereinsatzes vorgespannt, wobei die weitere Vorspannung von dem maximal zulässigen
Durchflußwiderstand bzw. von der Betätigungsart abhängt. Die nach unten gerichtete
Durchflußwiderstand-Spannung wird gebildet durch das Produkt aus Querschnitt des
Rohres 42 und dem maximalen Durchflußwiderstand in Kp/cm2; sie ist also im Verhältnis
zu den bei bekannten Ausführungen mit Befestigungsplatte auftretenden Spannungen
wesentlich kleiner, da die Belastung bei den bekannten Ausführungen aus Gehäusequerschnitt
und Durchflußwiderstand in Kp/cm2 besteht, während lediglich der Rohrquerschnitt
zu berücksichtigen ist. Hat man z. B.
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einen Gehäusedurchmesser 500 mm und einen Rohrdurchmesser von 100
mm, so ergibt sich folgendes Belastungsverhältnis: 5002:1002 = 250000:10000 = 25:1.
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Da diese 25fache Belastung auch noch als Biegebelastung auf eine
ebene Platte wirkt, erkennt man unschwer, daß das Gewicht der Platte ebenfalls ein
in dieser Relation liegendes Mehrfaches gegenüber dem Gewicht des kammprofilförmigen
Rohres ergeben.
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Aus der Kraft, mit der über das Eigengewicht des Einsatzes hinaus
vorgespannt wird, bestimmt sich, bei welchem Durchflußwiderstand der Stößel 80 bzw.
die Spindel 70 sich nach unten bewegt. Je kleiner diese Vorspannkraft ist, umso
leichter läßt sich also der Stößel 80 zum Abrütteln des Filterkuchens bewegen, aber
umso weicher ist auch die Rückfederkraft, was z. B. für die manuelle Betätigung
geboten ist.
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Bei automatischer Betätigung, ist eine höhere Vorspannung sinnvoll,
damit eine kraftvollere Rückfederung gegeben ist.
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Durch die ständige axiale Bewegung des Filtereinsatzes, aufgrund
des wechselnden Durchflußwiderstandes bleibt der O-Ring 48 elastisch und gleitfähig.
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Der ebene Boden 16 ist z. B. klappbar mittels Gelenkstücken 82 und
Bolzen 84 und wird zum Auswurf des trockenen Filterkuchens manuell oder automatisch
betätigt.
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Alternativ kann er beispielsweise auch seitlich ausgeschwenkt werden.
Zur Montage des Anschwemmfilters sind Konsolen 86 vorgesehen.
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Zur Brechung des trockenen Filterkuchens können am Rohr 34 und 40
Laschen 88 mit Schneidkante 90 und an Rohr 46 Laschen 92 mit Schneidkante 94 vorgesehen
werden.
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Der Stößel 80 weist z. B. eine Markierungseinrichtung 96 auf, die
im Beispielsfalle aus einer Reihe von Markierungsstrichen besteht. Diese Markierungseinrichtung
kann jedoch auch aus in unterschiedlichen Farbbereichen (rot, grün) eingeteilten
Zonen bestehen,
die den jeweiligen, im Behälter 12 vorliegenden Druck anzeigen. Wie
vorstehend erwähnt, wird der Einsatz 83 mit steigendem Innendruck in das Behältertiefste
gedrückt, mit der Folge, daß der Stößel 80 und somit die Markierungseinrichtung
96 sich nach unten bewegen.
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Somit stellt die Markierungseinrichtung 96 bei entsprechender Kalibrierung
eine einfache Druckanzeige dar.
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Gem. einer weiteren Ausführungsform ist an der Markierungseinrichtung
96 ein Druckdetektor 98 vorgesehen, der die Markierungseinrichtung 96 abliest und
über eine Leitung 100 mit einer Steuereinheit 102 verbunden ist. Dieser Druckdetektor
98, der berührungslos (Lichtschranke) oder über einen mechanischen Kontakt (Schleifkontakt;
Spindel, Getriebe und dergl.) mit dem Stößel 80 arbeitet, gibt entsprechende druckproportionale
Signale an die Steuereinheit 102 ab, die entsprechend einem vorbestimmten Programm
die einzelnen Betriebsphasen steuert, mit denen die erfindungsgemäße Vorrichtung
betrieben wird.
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So lassen sich durch vorgegebene Drucksteuerwerte, die einem bestimmten
Einfederungsgrad des Stößels 80 entsprechen, jeweils das Ende sämtlicher Betriebsarten
feststellen, was auf der Steuereinheit 102 auch optisch angezeigt werden kann.
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Die Drucksteuerschaltwerte werden z. B. über eine Sollwerteingabeeinheit
104 in die Steuereinheit 102 eingegeben, die entsprechend dem bekannten Regelmechanismus
Sollwert und Istwert vergleicht und die jeweiligen Regelvorgänge einleitet.
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So wird bei einem bestimmten Druckwert das Ende der Filtrierphase
angezeigt, worauf der Filtriervorgang abgebrochen und die Filterentleerung und anschließend
die Abrüttelung der Filteranschwemmschicht von den Filterelementen eingeleitet werden.
Dabei läuft im übrigen der letztgenannte Vorgang aufgrund des vorstehend erwähnten
Zeit-Steuerprogramms ab.
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Hierauf wird der Anschwemmvorgang eingeleitet, dessen Ende wiederum
nach Ablauf einer vorbestimmten Anschwemmzeit festgelegt ist. Anschließend erfolgt
dann die erneute Einleitung des Filtervorgangs.
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Schließlich greift an dem Stößel 80 z. B. eine Abrütteleinheit 106
an, die mit dem Deckel 14 verbunden ist.
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Dabei kann als Abrütteleinheit 106 eine motorisch betriebene Nocke
oder ein Preßluftzylinder eingesetzt werden, wodurch der Stößel 80 periodisch nach
unten bewegt wird, der durch die Wirkung der Feder 74 anschließend in den Ausgangszustand
zurückbewegt wird.
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Die Abrütteleinheit 106 wird ebenfalls von der Steuereinheit 102
entsprechend einem vorbestimmten Programm in Betrieb gesetzt bzw. abgeschaltet.
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