DE3704475A1 - Filterkerze fuer ein anschwemmfilter - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einr Filterkerze für ein Anschwemmfilter
für Flüssigkeiten, mit einem im wesentlichen hohlzylindrischen
durchbrochenen Stützkörper, der an seiner profilierten
Außenfläche einen Filterstrumpf trägt und der zur mechanischen
Abreinigung des Filterstrumpfes mindestens teilweise in
Längsrichtung durch ein Schubelement bewegbar ist, das an
seinem einen, mit einem Reinigungsantrieb verbindbaren Ende
durch ein mit dem Stützkörper verbundenes Kopfstück
längsbeweglich hindurchgeführt ist und das an seinem anderen
Ende mit einem Bodenstück verbunden ist, an dem der Stützkörper
angebracht ist.
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. 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 (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.
Gemäß einer zum nichtvorveröffentlichten Stand der Technik
gehörenden Patentanmeldung (P 36 34 460.5) der eingangs
genannten Gattung ist bei einer Filterkerze der starre
Stützkörper, der an seiner Außenseite mit umlaufenden
Vorsprüngen versehen ist, mit dem unteren Ende des
Schubelements verbunden. Der Stützkörper kann durch das
Schubelement in Längsrichtung bewegt werden, um den auf dem
Filterstrumpf befindlichen Schmutzkuchen abzusprengen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Filterkerze der eingangs
genannten Gattung so auszubilden, daß in konstruktiv einfacher
Weise eine sichere und vollständige Abreinigung des den
Schmutzkuchen tragenden Filterstrumpfes ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der
Stützkörper eine Schraubenfeder ist, die an einem inneren
Federführungskörper radial abgestützt ist.
Während der Filtration hat sich der Filterstrumpf mit dem
darauf befindlichen Schmutzkuchen soweit wie möglich an die
Außenfläche der Schraubenfeder angelegt. Wenn die
Schraubenfeder gedehnt oder gestaucht wird und somit deren
Windungen relativ zueinander bewegt werden, 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 Schraubenfeder vorgegeben und begrenzt
ist. Durch die Bewegung der Schraubenfeder 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.
Die an ihrem unteren Ende mit dem Schubelement verbundene
Schraubenfeder trägt an ihrer Außenseite den Filterstrumpf, der
sich an die Windungen der Schraubfeder anlegt. Die zwischen den
einzelnen Windungen der Schraubfeder bestehenden Abstände
ermöglichen den ungehinderten Durchtritt der filtrierten
Flüssigkeit. Zur Abreinigung wird die Schraubenfeder verformt,
vorzugsweise gestaucht, wobei sich die Abstände zwischen den
Windungen im wesentlichen gleichmäßig über die gesamte
Federlänge ändern. Dadurch wird der auf dem Filterstrumpf
angesammelte Schmutzkuchen so verformt, daß er an allen Stellen
der Filterkerze gleichzeitig aufreißt und abfällt.
Die radiale Führung der Schraubenfeder an einem inneren
Federführungskörper bewirkt, daß die den Stützkörper bildende
Schraubenfeder im wesentlichen ihre zylindrische Form
beibehält. Dies ist insbesondere bei der Ausführung der
Schraubenfeder als Druckfeder von Bedeutung, weil auch bei
großen Federlängen ein seitliches Ausknicken verhindert wird.
Die Führung der Schraubenfeder ermöglicht es, die Filterkerze
nicht nur senkrecht, sondern auch waagrecht oder schräg
anzuordnen, ohne daß der in sich elastische durch die
Schraubenfeder gebildete Stützkörper für den Filterstrumpf
durchhängt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
vorgesehen, daß zwischen dem Kopfstück und dem durch das
Kopfstück ragenden Ende des Schubelements eine Druckfeder
angeordnet ist. Diese Druckfeder und die unter Druckvorspannung
stehende, den Stützkörper bildende Schraubenfeder greifen in
entgegengesetzten Richtungen an den beiden Enden des
Schubelements an. Wenn mittels des Reinigungsantriebs auf das
eine Ende des Schubelements gedrückt oder eine im Filterbetrieb
aufrechterhaltene Druckkraft nachgelassen wird, verformt sich
die den Stützkörper bildende Schraubenfeder, so daß der
Abreinigungsvorgang durchgeführt wird. Danach kehrt das
Schubelement wieder in seine Ausgangsstellung zurück. Dabei ist
besonders vorteilhaft, daß der Reinigungsantrieb nur eine
Druckkraft auf das Schubelement ausüben muß. Deshalb ist es
nicht erforderlich, den Reinigungsantrieb mit dem Schubelement
fest zu verbinden. Dies vereinfacht die Montage in
Anschwemmfiltervorrichtungen, bei denen mehrere Filterkerzen
von einem gemeinsamen Reinigungsantrieb betätigt werden.
Zweckmäßigerweise wird das Schubelement durch ein Austrittsrohr
gebildet, das innerhalb der Filterkerze mindestens eine
Einströmöffnung und an seinem durch das Kopfstück ragenden Ende
mindestens eine Ausströmöffnung für die gefilterte Flüssigkeit
aufweist. Da das bei Filtervorrichtungen häufig ohnehin in
jeder Filterkerze vorhandene Austrittsrohr zugleich das
Schubelement für die Abreinigungsbewegung darstellt, kann auf
ein gesondertes Schubelement, beispielsweise eine Schubstange,
verzichtet werden. Dies vereinfacht den konstruktiven Aufbau
der Filterkerze und verringert deren Gewicht. Da die
Biegesteifigkeit des Austrittsrohrs bei geringem Gewicht
verhältnismäßig hoch ist, können auch lange Filterkerzen
horizontal oder geneigt eingebaut werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
vorgesehen, daß das Austrittsrohr den Federführungskörper
bildende äußere Längsrippen aufweist, die auf einer auf das
Austrittsrohr aufgeschobenen Hülse angebracht sein können.
Dadurch kann der Innendurchmesser des Austrittsrohrs wesentlich
kleiner als der Innendurchmesser des Stützkörpers gewählt
werden, so daß die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des
Austrittsrohrs hoch ist.
Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist.
Die Zeichnung zeigt eine Filterkerze 1. Mehrere Filterkerzen 1
sind im Gehäuse einer Anschwemmfiltervorrichtung angeordnet und
werden von einer in der Zeichnung mit strichpunktierten Linien
nur angedeuteten Trennwand 2 in jeweils einer Bohrung 3
getragen. Die Trennwand 2 unterteilt das Gehäuse der
Anschwemmfiltervorrichtung in einen Reinraum 4 und einen
Schmutzraum 5.
Die zu reinigende Flüssigkeit strömt von außen nach innen durch
die Filterkerzen 1, an deren Außenseite vorher ein
Filterhilfsmittel, beispielsweise Kieselgur angeschwemmt wurde.
Die Filterkerze 1 weist ein Kopfstück 6 auf, das dichtend in
die Bohrung 3 der Trennwand 2 eingesetzt ist. Durch eine
zentrische Bohrung 7 des Kopfstücks 6 ragt ein Austrittsrohr 8,
das an seinem unteren Ende mit einem Bodenstück 9 fest
verbunden ist. Zwischen dem Kopfstück 6 und dem Bodenstück 9
ist eine Schraubenfeder 10 angeordnet, die an ihrer Außenfläche
einen Filterstrumpf 11 trägt. Die Schraubenfeder 10 bildet
einen hohlzylindrischen, durchbrochenen Stützkörper mit
profilierter Außenfläche für den Filterstrumpf 11, der sich
ebenfalls vom Kopfstück 6 bis zum Bodenstück 9 erstreckt und
dort durch eine Schraubkappe 12 befestigt ist.
Das Austrittsrohr 8 trägt auf der größten Länge seines in den
Schmutzraum 5 ragenden Abschnitts eine aufgeschobene Hülse 13,
die beispielsweise vier Längsrippen 14 aufweist. Die nach außen
abstehenden Längsrippen 14 bilden einen Federführungskörper für
die Schraubenfeder 10, so daß diese ihre im wesentlichen
zylindrische Form beibehält.
Das durch die Bohrung 7 des Kopfstücks 6 und einen Dichtring 6 a
in den Reinraum 4 ragende Ende des Autrittsrohrs 8 trägt einen
Abschlußring 15, der ein Federwiderlager für eine Druckfeder 16
bildet, die sich mit ihrem anderen Ende am Kopfstück 6
abstützt.
Am unteren Ende des Austrittsrohrs 8 sind unmittelbar über dem
Bodenstück 9 Einströmöffnungen 17 vorgesehen, durch die die
filtrierte Flüssigkeit in das Austrittsrohr 8 einströmt. Die
Flüssigkeit strömt zum anderen Ende des Austrittsrohrs 8 und
verläßt es durch Ausströmöffnungen 18 im Reinraum 4. Da die
Einströmöffnungen 17 nur am unteren Ende des Austrittsrohrs 8
angeordnet sind, kann die zu Beginn des Trocknungsvorgangs in
den Schmutzraum 5 gedrückte Luft erst dann zum Reinraum 4
strömen, wenn der Flüssigkeitsspiegel im Schmutzraum 5 bis zum
unteren Filterkerzenende abgesenkt ist. Da der Innendurchmesser
des Austrittsrohrs 8 wesentlich geringer als der
Innendurchmesser der Schraubenfeder 10 ist, stellt sich im
Austrittsrohr 8 eine verhältnismäßig hohe
Strömungsgeschwindigkeit ein. Im Reinraum 4 befindet sich über
dem oberen Ende des Austrittsrohrs 8 und gegebenenfalls über
weiteren Filterkerzen ein gemeinsamer plattenförmiger
Anschlagkörper 19, der durch einen Reinigungsantrieb,
beispielsweise einen (nicht dargestellten) 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
Filterstrumpfes 11 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
Filterstrumpfes 11 ansetzen. Wenn ein vorgegebener
Differenzdruck erreicht ist, wird die Flüssigkeit aus dem
Schmutzraum 5 durch Druckluft herausgedrückt. Zugleich beginnt
die Trocknung des auf dem Filterstrumpf 11 befindlichen
Schmutzkuchens durch die zugeführte Druckluft. Sobald der
Schmutzkuchen ausreichend getrocknet ist, wird das
Austrittsrohr 8 durch den Reinigungsantrieb bewegt. Während des
Filtervorgangs wurde das Austrittsrohr 8 durch den
Anschlagkörper 19 gegen die Kraft der Druckfeder 16 nach unten
gedrückt gehalten. Zum Abreinigen wird der Anschlagkörper 19
angehoben; die Druckfeder 16 bewegt das Antriebsrohr 8 nach
oben, wobei die Schraubenfeder 10 gestaucht wird. Dadurch wird
der Filterstrumpf 11, der sich an die Windungen der
Schraubenfeder 10 angelegt hat, ebenfalls gestaucht, so daß der
darauf befindliche Schmutzkuchen aufbricht und abfällt.
Wenn der Anschlagkörper 19 nach unten bewegt wird, bewegt die
Druckfeder 16 das Austrittsrohr 8 wieder in entgegengesetzter
Richtung durch die Bohrung 7; die Schraubenfeder 10 wird wieder
zu ihrer ursprünglichen Stellung gedehnt. Danach beginnt ein
neuer Anschwemmvorgang, an den sich ein erneuter Filtervorgang
anschließt. Anstelle der beschriebenen Funktion kann die
Schraubenfeder für den Abreinigungsvorgang auch durch Druck auf
das Austrittsrohr gedehnt werden.
Claims (6)
1. Filterkerze für ein Anschwemmfilter für Flüssigkeiten, mit
einem im wesentlichen hohlzylindrischen durchbrochenen
Stützkörper, der an seiner profilierten Außenfläche einen
Filterstrumpf trägt und der zur mechanischen Abreinigung des
Filterstrumpfes mindestens teilweise in Längsrichtung durch ein
Schubelement bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der
Stützkörper eine Schraubenfeder (10) ist, die an einem inneren
Federführungskörper (14) radial abgestützt ist.
2. Filterkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen dem Kopfstück (6) und dem durch das Kopfstück (6)
ragenden Ende des Schubelements (8) eine Druckfeder (16)
angeordnet ist.
3. Filterkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Schubelement durch ein Austrittsrohr (8) gebildet wird, das
innerhalb der Filterkerze (1) mindestens eine Einströmöffnung
(17) und an seinem durch das Kopfstück (6) ragenden Ende
mindestens eine Ausströmöffnung (18) für die gefilterte
Flüssigkeit aufweist.
4. Filterkerze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das
Austrittsrohr (8) den Federführungskörper bildende äußere
Längsrippen (14) aufweist.
5. Filterkerze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Längsrippen (14) an einer auf das Austrittsrohr (8)
aufgeschobenen Hülse (13) angebracht sind.
6. Filterkerze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Einströmöffnung (17) bzw. die Einströmöffnungen (17) nur nahe
dem mit dem Bodenstück (9) verbundenen Ende des Austrittsrohrs
(8) angeordnet ist bzw. sind.
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DE10240666A1 (de) | Flüssigkeitsfilter, insbesondere für Getriebeöl in Kraftfahrzeugen |
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Date | Code | Title | Description |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: FAUDI FILTERSYSTEME GMBH, 35260 STADTALLENDORF, DE |
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |