DE3634460A1 - Anschwemmfiltervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anschwemmfiltervorrichtung für Flüssigkeiten mit einem Filtergehäuse, in dem ein Reinraum und ein Schmutzraum durch eine Trennwand voneinander getrennt sind, in der mindestens eine in den Schmutzraum ragende Filterkerze angeordnet ist, die einen im wesentlichen hohlzylindrischen, perforierten Stützkörper aufweist, der einen Filterstrumpf trägt, mit einer Einrichtung zum Trocknen des auf dem Filterstrumpf gebildeten Schmutzkuchens und mit einer mechanischen Abreinigungsvorrichtung zum Entfernen des getrockneten Schmutzkuchens von der Filterkerze.

Bei Anschwemmfiltern wird vor Beginn der Filtration auf der Außenseite der Filterkerze ein Filterhilfsmittel angeschwemmt, beispielsweise Kieselgur. An diesem Filterhilfsmittel werden die in der verschmutzten Flüssigkeit enthaltenen Feststoffpartikel angelagert. Die aus dem Filterhilfsmittel bestehende Filterschicht hat eine wesentlich geringere Porenweite als das darunter befindliche Filtermedium, das beispielsweise ein Spaltfilter oder ein Filtergewebe sein kann. Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit Anschwemmfiltern, bei denen ein flexibler, üblicherweise aus Filtergewebe bestehender Filterstrumpf die Filterfläche bildet, auf der das Filterhilfsmittel angeschwemmt wird.

Mit zunehmender Verschmutzung der Anschwemmschicht steigt der Differenzdruck am Filter an. Bei Erreichen eines vorgegebenen Differenzdrucks muß eine Abreinigung des Schmutzkuchens und anschließend ein erneuter Anschwemmvorgang erfolgen, bevor die Filtration fortgesetzt werden kann. Die Abreinigung des Schmutzkuchens kann durch Rückspülung mit Flüssigkeit erfolgen. Hierzu wird der Flüssigkeitsstrom umgekehrt; der von der Filterkerze abgespülte Schmutzkuchen wird als Schlamm aus dem Filtergehäuse ausgeschleust. Die anschließend erforderliche Schlammtrocknung ist verhältnismäßig aufwendig.

Eine andere bekannte Möglichkeit der Abreinigung des Schmutzkuchens besteht darin, daß der Schmutzkuchen an der Filterkerze getrocknet und anschließend abgeworfen wird.

Bei einer bekannten Anschwemmfiltervorrichtung der eingangs genannten Gattung (DE-PS 28 28 976) besteht die mechanische Abreinigungsvorrichtung zum Entfernen des getrockneten Schmutzkuchens von der Filterkerze aus einem Rüttelantrieb, der die Filterkerzen so stark rüttelt, daß der getrocknete Schmutzkuchen herabfällt.

Da der an der Außenseite der Filterkerze angetrocknete Schmutzkuchen je nach Art der herausgefilterten Feststoffpartikel einen verhältnismäßig großen mechanischen Zusammenhalt haben kann, müssen bei dem Rüttelvorgang sehr hohe Beschleunigungskräfte auf die Filterkerze ausgeübt werden, um den trockenen Schmutzkuchen zu sprengen. Diese hohen Kräfte müssen über die Befestigung der Filterkerze eingeleitet werden und führen zu einer hohen mechanischen Beanspruchung der Filterkerze. Vor allem bei langen und/oder gegen mechanische Beanspruchungen empfindlichen Filterkerzen kann es dabei zu einer Beschädigung oder zu einem Bruch kommen.

Es ist auch bekannt, die Abreinigung des Filterstrumpfes durch einen Druckstoß im Inneren der Filterkerze auszuführen. Dadurch wird der Filterstrumpf aufgebläht, so daß der darauf befindliche Schmutzkuchen aufreißt. Hierbei besteht aber die Gefahr, daß der Filterstrumpf reißt. Wenn die Druckerhöhung aus diesem Grund möglichst gering gewählt wird, kann der Fall eintreten, daß der getrocknete Schmutzkuchen nur an einer Stelle des Filterstrumpfes aufreißt und daß an dieser dann durchlässig gewordenen Stelle des Filterstrumpfes ein Druckausgleich erfolgt, ohne daß der Schmutzkuchen an den anderen Bereichen der Filterkerze gesprengt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Anschwemmfiltervorrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mit der eine sichere Abreinigung des Schmutzkuchens ohne die Gefahr einer mechanischen Beschädigung der Filterkerze oder des Filterstrumpfes ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine mit Erhebungen versehene Abreinigungsfläche an der Innenseite des Filterstrumpfes angeordnet und mittels eines Reinigungsantriebs relativ zum Filterstrumpf bewegbar ist.

Während der Filtration hat sich der Filterstrumpf mit dem darauf befindlichen Schmutzkuchen soweit wie möglich an die Abreinigungsfläche angelegt. Wenn diese Abreinigungsfläche relativ zu dem Filterstrumpf bewegt wird, überstreichen die Erhebungen die dazwischenliegenden, stärker nach innen gedrückten Bereiche des Filterstrumpfs und drücken diese nach außen. Dadurch wird der an der Außenseite des Filterstrumpfs gebildete Schmutzkuchen in allen Bereichen des Filterstrumpfs aufgesprengt und fällt herab.

Eine Beschädigung des Filterstrumpfs ist weitestgehend ausgeschlossen, weil die Dehnung des Filterstrumpfs durch die radialen Abmessungen der Erhebungen vorgegeben und begrenzt ist. Durch die Bewegung der Abreinigungsfläche wird die bestehende Kontur des Filterstrumpfs verändert, ohne daß dabei jedoch die Abmessungen des Filterstrumpfs im unbelasteten Zustand überschritten werden.

Die mechanische Beanspruchung der Filterkerze ist beim Abreinigungsvorgang sehr gering, weil keine Biegekräfte, sondern allenfalls geringe axiale Belastungen auftreten.

Die erfindungsgemäße Art der Abreinigung schränkt daher die Konstruktion der Filterkerze hinsichtlich Werkstoffauswahl, Gewicht, geometrischer Abmessungen und Handhabung nicht ein. Auch bei der Auswahl des Materials für den Filterstrumpf bestehen praktisch keine durch das Abreinigungsverfahren bedingten Einschränkungen hinsichtlich der Materialfestigkeit.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß mindestens der größte Teil des Stützkörpers relativ zu einem mit der Trennwand verbundenen Kopfstück der Filterkerze axial bewegbar ist und mit einer in die Filterkerze ragenden Schubstange verbunden ist, an der der Reinigungsantrieb angreift, und daß die mit Umfangswülsten versehene Außenfläche des beweglichen Teils des Stützkörpers die Abreinigungsfläche bildet. Hierbei wird die Kontur, die der Filterstrumpf während des Anschwemm-, Filtrations- und Trocknungsvorgangs beim Anlegen an die Außenfläche des Stützkörpers erhalten hat, durch die axiale Bewegung des Stützkörpers verändert, so daß der Schmutzkuchen aufreißt.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß der bewegliche Teil des Stützkörpers an seinem dem Kopfstück abgekehrten unteren Ende über eine Druckfeder mit einem das untere Ende des Filterstrumpfs haltenden Spannstück verbunden ist. Diese Spannfeder hält den Filterstrumpf gespannt und sorgt vor allem dafür, daß der Filterstrumpf gestrafft wird, wenn der Schmutzkuchen durch die Bewegung des Stützkörpers aufgerissen ist. Dadurch wird der Absprengvorgang noch unterstützt. Außerdem sorgt die Druckfeder dafür, daß die axiale Bewegung des Stützkörpers nicht unmittelbar in eine Straffung oder Lockerung des Filterstrumpfes umgesetzt wird. Dadurch wird einerseits ein verhältnismäßig großer Axialhub des Stützkörpers ermöglicht. Der Stützkörper kann auf jeden Fall so weit bewegt werden, daß jede Erhebung bis zur Ausgangsposition der jeweils benachbarten Erhebung bewegt wird. Gleichwohl besteht keine Gefahr, daß der Filterstrumpf dabei mechanisch zu stark beansprucht wird. Andererseits sorgt die Druckfeder auch dafür, daß auch bei dem Aufwärtshub des Stützkörpers eine den Filterstrumpf straffende Kraft erhalten bleibt; dies unterstützt das Absprengen des Schmutzkuchens.

Schließlich dient die Druckfeder noch dazu, den Stützkörper und die ihn antreibende Schubstange nach jedem Hub wieder in die obere Ausgangsstellung zurückzubewegen. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, die Schubstange direkt mit dem Reinigungsantrieb zu verbinden. Es genügt vielmehr, mittels des Reinigungsantriebs für jeden Hub einen Druck auf das obere Ende der Schubstange auszuüben und diese dann wieder loszulassen. Deshalb können die Schubstangen mehrerer Filterkerzen durch eine gemeinsame Druckplatte angetrieben werden, ohne mit dieser verschraubt oder in anderer Weise verbunden werden zu müssen. Dies vereinfacht die Montage der Filtervorrichtung wesentlich.

Anstelle der Ausführung mit beweglichem Stützkörper ist es auch möglich, den Stützkörper unbeweglich auszuführen und einen gesonderten, käfigartigen beweglichen Abreinigungskörper vorzusehen, der sich zwischen dem Stützkörper und dem Filterstrumpf bewegt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigt:

Fig. 1 im Längsschnitt eine Filterkerze einer Anschwemmfiltervorrichtung, deren übrige Teile nur schematisch angedeutet sind,

Fig. 2 die Filterkerze nach Fig. 1 in der Stellung am anderen Hubende der Abreinigungsbewegung,

Fig. 3 eine andere Ausführungsform der Filterkerze mit beweglichem Abreinigungskörper,

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform einer Filterkerze mit beweglichem Abreinigungskörper,

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 4 und

Fig. 6 noch eine weitere Ausführungsform einer Filterkerze im Längsschnitt.

Die in Fig. 1 gezeigte Filterkerze 1 ist in einer Anschwemmfiltervorrichtung angeordnet, deren übrige Teile mit strichpunktierten Linien nur angedeutet sind. Ein Filtergehäuse 2 ist durch eine Trennwand 3, die mehrere Filterkerzen 1 trägt, in einen Reinraum 4 und einen Schmutzraum 5 unterteilt.

Durch eine Pumpe 7 wird die zu reinigende Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter 6 über ein Ventil 7 a in den Schmutzraum 5 gefördert. Die Filterkerzen 1, an deren Außenseite vorher ein Filterhilfsmittel angeschwemmt wurde, werden von der zu filtrierenden Flüssigkeit von außen nach innen durchströmt. Die Flüssigkeit gelangt in den Reinraum 4 und wird über ein Ventil 8 in einen Reintank mittels der Pumpe 7 gefördert. Am Boden des Schmutzraums 5 ist ein Schlammaustrag 9 vorgesehen. Eine Preßluftleitung 10 ist über ein Ventil 11 in den Schmutzraum 5 geführt.

Die Filterkerze 1 weist ein in eine Bohrung der Trennwand 3 eingesetztes Kopfstück 12 auf, das einen in den Schmutzraum 5 ragenden, perforierten, im wesentlichen hohlzylindrischen Stützkörper 13 trägt, der an seiner Außenseite mit Umfangswülsten 14 oder Rippen versehen ist. Ein Filterstrumpf 15 ist über den Stützkörper 13 gezogen.

Im Innenraum 16 der Filterkerze 1 befindet sich ein Austrittsrohr 17, das an seinem unteren Ende offen und in seinem übrigen Bereich mit Bohrungen versehen ist. Das Austrittsrohr 17 mündet an seinem oberen Ende in den Reinraum 4. Zentrisch im Inneren des Austrittsrohrs 17 ist eine Schubstange 18 angeordnet, die an ihrem unteren Ende mit einem Bodenstück 19 verschraubt ist.

An einer Trennstelle 20 ist der Stützkörper 13 in einen kurzen, oberen, am Kopfstück 12 befestigten Teil 21 und einen größeren, unteren Teil 13 a unterteilt, der mit dem Bodenstück 19 verbunden ist. Eine an der Unterseite des Bodenstücks 19 angebrachte Druckfeder 22 ist mit ihrem anderen Ende mit einem Spannstück 23 verbunden, an dessen Rand das untere Ende des Filterstrumpfs 15 eingespannt ist. Am oberen Ende ist der Filterstrumpf 15 zwischen dem festen Teil 21 des Stützkörpers 13 und dem Kopfstück 12 eingespannt. Vom Spannstück 23 erstreckt sich ein zylindrischer Mantel 24 nach oben, der an einer zylindrischen Außenfläche 25 des Bodenstücks 19 axial beweglich geführt ist.

Im Reinraum 4 befindet sich über dem oberen Ende der Schubstange 18 und gegebenenfalls weiterer Schubstangen 18′ benachbarter Filterkerzen ein gemeinsamer plattenförmiger Anschlagkörper 26, der durch einen Reinigungsantrieb 27, beispielsweise einen Preßluftzylinder, zu Hubbewegungen angetrieben werden kann.

Im Betrieb der Anschwemmfiltervorrichtung wird zunächst durch Zugabe des Filterhilfsmittels, beispielsweise Kieselgur, zu der Flüssigkeit eine Filterschicht an der Außenseite des Filterstrumpfs 15 angeschwemmt. Diese sehr feinporige Filterschicht filtert bei der anschließenden Filtration aus der verschmutzten Flüssigkeit Feststoffpartikel aus, die sich als Schmutzkuchen in und an der Filterschicht an der Außenseite des Filterstrumpfs 15 ansetzen. Wenn ein vorgegebener Differenzdruck erreicht ist, wird das Ventil 11 geöffnet und die durch die Leitung 10 zugeführte Druckluft bzw. ein Druckgas drückt die Flüssigkeit aus dem Schmutzraum 5 entgegen der Förderrichtung der Pumpe 7 in den Behälter 6 zurück. Zugleich beginnt die Trocknung des auf dem Filterstrumpf 15 befindlichen Schmutzkuchens durch die zugeführte Luft bzw. das Gas. Während des Trocknungsvorgangs erfolgt die Restentleerung durch ein Entleerungsventil 28.

Sobald der Schmutzkuchen ausreichend getrocknet ist, wird der Reinigungsantrieb 27 eingeschaltet. Durch Hubbewegungen des beweglichen Teils 13 a des Stützkörpers wird die Kontur des Filterstrumpfs 15 mit dem darauf angeordneten Schmutzkuchen verändert. Der Schmutzkuchen wird abgesprengt und fällt nach unten; er wird durch den Schlammaustrag 9 abgegeben. Danach beginnt ein erneuter Anschwemmvorgang.

Fig. 2 zeigt die Stellung der beweglichen Teile der Filterkerze 1 am unteren Hubende. Die Umfangswülste 14 haben dabei jeweils die benachbarten Bereiche des Filterstrumpfes 15 überstrichen und den Schmutzkuchen dort abgesprengt. Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind an der Außenfläche des Stützkörpers 13 unterschiedlich hohe Umfangswülste 14 vorgesehen. Es ist jedoch auch möglich, den Stützkörper 13 mit gleichmäßigen Umfangswülsten 14 oder ähnlichen Erhebungen zu versehen.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Filterkerze ist ein käfigartiger beweglicher Abreinigungskörper 29 zwischen dem Filterstrumpf 15 und dem Stützkörper 13 angeordnet, der hierbei kein bewegliches Teil aufweist. Ein Spannstück 30 für den Filterstrumpf 15 ist starr mit dem unteren Ende des Stützkörpers 13 verbunden. Der Abreinigungskörper 29 ist über nach innen ragende Stege 31 mit der Schubstange 18 verbunden, die hierbei fest an den Reinigungsantrieb 27 angeschlossen ist. Äußere Rippen 32 des Abreinigungskörpers 29 bilden die Abreinigungsfläche. Sie sprengen den Schmutzkuchen vom Filterstrumpf 15 ab, wenn der Abreinigungskörper 29 in axialer Richtung bewegt wird.

Das in den Fig. 4 und 5 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 im wesentlichen dadurch, daß der Abreinigungskörper 29′ in Längsrichtung verlaufende Rippen 33 aufweist. Die ebenfalls durch Öffnungen oder Schlitze 34 des Stützkörpers 13 nach innen ragenden Stege 31 verbinden den Abreinigungskörper 29 mit einer um ihre Längsachse drehbaren Welle 35, die mit einem als Drehantrieb 36 ausgebildeten und in Fig. 4 nur schematisch angedeuteten Reinigungsantrieb verbunden ist.

Beim Abreinigungsvorgang werden die Rippen 33 über einen vorgegebenen Winkelbereich geschwenkt und bestreichen die Innenseite des Filterstrumpfs 15, so daß der darauf befindliche Schmutzkuchen ebenfalls abgesprengt wird.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 erfolgt die Einspannung des unteren Endes des Filterstrumpfs 15 in gleicher Weise wie beim Beispiel nach den Fig. 1 und 2. Die Schubstange 18, die das Bodenstück 19 mit dem axial beweglichen Reinigungsantrieb 27 verbindet, steht hierbei jedoch zusätzlich mit einem Drehantrieb 36 in Eingriff, der dem Bodenstück 19 und den damit verbundenen Teilen zusätzlich zu einer Hubbewegung eine Schwenkbewegung erteilt. Der Abreinigungskörper 29′′, der Längsrippen 33 aufweist, ist hierbei auf dem unteren, beweglichen Teil 13 a des Stützkörpers befestigt. Die vom Drehantrieb verursachten Drehbewegungen des Abreinigungskörpers 29′′ sprengen den Schmutzkuchen in ähnlicher Weise ab wie bei der Ausführung nach Fig. 4. Zusätzlich führt die durch den Antrieb 27 verursachte Axialbewegung zu einer periodischen Straffung des Filterstrumpfes 15 in Längsrichtung, wobei die Druckfeder 22 die gleiche Wirkung hat wie bei Fig. 1 und 2 beschrieben. Auch an dem oberen, feststehenden Teil 21 des Stützkörpers sind Längsrippen 33 a angebracht.

Claims (10)

1. Anschwemmfiltervorrichtung für Flüssigkeiten mit einem Filtergehäuse, in dem ein Reinraum und ein Schmutzraum durch eine Trennwand voneinander getrennt sind, in der mindestens eine in den Schmutzraum ragende Filterkerze angeordnet ist, die einen im wesentlichen hohlzylindrischen, perforierten Stützkörper aufweist, der einen Filterstrumpf trägt, mit einer Einrichtung zum Trocknen des auf dem Filterstrumpf gebildeten Schmutzkuchens und mit einer mechanischen Abreinigungsvorrichtung zum Entfernen des getrockneten Schmutzkuchens von der Filterkerze, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit Erhebungen (14, 32, 33) versehene Abreinigungsfläche an der Innenseite des Filterstrumpfs (15) angeordnet und mittels eines Reinigungsantriebs (27, 36) relativ zum Filterstrumpf (15) bewegbar ist.

2. Anschwemmfiltervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der größte Teil (13 a) des Stützkörpers (13) relativ zu einem mit der Trennwand (3) verbundenen Kopfstück (12) der Filterkerze (1) axial bewegbar ist und mit einer in die Filterkerze (1) ragenden Schubstange (18) verbunden ist, an der der Reinigungsantrieb (27) angreift, und daß die mit Umfangswülsten (14) versehene Außenfläche des beweglichen Teils (13 a) des Stützkörpers (13) die Abreinigungsfläche bildet.

3. Anschwemmfiltervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Teil (13 a) des Stützkörpers (13) an seinem dem Kopfstück (12) abgekehrten unteren Ende über eine Druckfeder (22) mit einem das untere Ende des Filterstrumpfs (15) haltenden Spannstück (23) verbunden ist.

4. Anschwemmfiltervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubstange (18) mit einem Bodenstück (19) verbunden ist, an dem der bewegliche Teil (13 a) des Stützkörpers (13) befestigt ist und der eine zylindrische Führungsfläche (25) für den übergreifenden zylindrischen Mantel (24) des Spannstücks (23) aufweist.

5. Anschwemmfiltervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Reinigungsantrieb (27) einen axial antreibbaren Anschlagkörper (26) für das obere Ende der Schubstange (18, 18′) bildet.

6. Anschwemmfiltervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Reinigungsantrieb (27) eine axial antreibbare Anschlagplatte (26) aufweist, die einen gemeinsamen Anschlagkörper für die Schubstangen (18, 18′) mehrerer Filterkerzen (1) bildet.

7. Anschwemmfiltervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zwischen dem unbeweglichen Stützkörper (13) und dem Filterstrumpf (15) angeordneter käfigartiger beweglicher Abreinigungskörper (29) mit nach außen vorspringenden Rippen (32, 33) die Abreinigungsfläche bildet.

8. Anschwemmfiltervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der käfigartige Abreinigungskörper (29) Rippen (32) in Umfangsrichtung aufweist und über nach innen ragende Stege (31) mit einer axial antreibbaren Schubstange (18) verbunden ist.

9. Anschwemmfiltervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der käfigartige Abreinigungskörper (29′) Rippen (33) in Längsrichtung aufweist und über nach innen ragende Stege (31) mit einer zu Schwenkbewegungen um ihre Längsachse antreibbaren Welle (35) verbunden ist.

10. Anschwemmfiltervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der größte Teil (13 a) des Stützkörpers (13) relativ zu einem mit der Trennwand (3) verbundenen Kopfstück (12) der Filterkerze (1) axial bewegbar ist und mit einer in die Filterkerze (1) ragenden Schubstange (18) verbunden ist, an der der axiale Reinigungsantrieb (27) angreift, daß ein Längsrippen (33) aufweisender Abreinigungskörper (29′′) auf dem beweglichen Teil (13 a) des Stützkörpers befestigt ist und daß ein Drehantrieb (36) an der Schubstange (18) angreift.