DE3704475C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Filterkerze für ein Anschwemmfilter.

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 (Firmendruckschrift FAUDI Filtersysteme "Precoat Filter Installations").

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 28 28 976 C2) besteht die mechanische Abreinigungsvorrichtung zum Entfernen des getrockneten Schmutzkuchens von der Filterkerze, die eine Filterstrumpf trägt, 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.

Es ist bekannt (DE-OS 19 59 867), eine zylindrische Schraubenfeder mit einem Filtergewebe zu umgeben und zu Zwecken der Reinigung des verschmutzten Filters diese Schraubenfeder zusammenzudrücken. Hierbei werden die beiden mit den Federenden verbundenen Filtergehäuseteile gegeneinander bewegt. Eine radiale Stütze für die Schraubenfeder fehlt, so daß die Schraubenfeder nur verhältnismäßig kurz ausgeführt werden kann. Die Anwendung bei einer verhältnismäßig langen und schlanken Filterkerze ist daher nicht möglich.

Es ist zwar bekannt (DE-OS 22 49 603), bei einer Filterkerze ein inneres Austrittsrohr vorzusehen, das an seinem unteren Ende mit einem flexiblen Filterelement verbunden ist, das an der Außenseite des Austrittsrohres angeordnet ist. Dieses flexible Filterelement ist aber kein Filterstrumpf, sondern besteht aus einer Gruppe von Fäden, die an einem Kopfstück eingespannt sind, durch das das Austrittsrohr herausgeführt ist. Die Abreinigung erfolgt durch eine axiale Verschiebung dieses Kopfstücks, wodurch die Fäden gespannt und gelockert werden. Wegen der axialen Verschiebbarkeit des Kopfstücks und des hierfür erforderlichen Antriebs ist die Konstruktion verhältnismäßig aufwendig und ist deshalb nicht für die Anwendung bei vielen, eng nebeneinander angeordneten Filterkerzen eines Filters geeignet.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Filterkerze so auszubilden, daß in konstruktiv einfacher Weise eine sichere und vollständige Abreinigung des den Schmutzkuchen tragenden Filterstrumpfes ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

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.

Die zwischen dem Kopfstück und dem durch das Kopfstück ragenden Ende des Schubelements angeordnete 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.

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.

Da das Austrittsrohr den Federführungskörper bildende äußere Längsrippen aufweist, die auf einer auf das Austrittsrohr aufgeschobene Hülse angebracht sein können, kann der Innendurchmesser des Austrittsrohrs wesentlich kleiner als der Innendurchmesser des Stützkörpers gewählt werden, so daß die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Austrittsrohrs hoch ist.

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 6a in den Reinraum 4 ragende Ende des Austrittsrohrs 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 (4)

1. Filterkerze für ein Anschwemmfilter für Flüssigkeiten mit den Merkmalen:

• a) eine Schraubenfeder (10) ist zwischen einem Kopfstück (6) und einem Bodenstück (9) angeordnet und bildet einen im wesentlichen hohlzylindrischen durchbrochenen Stützkörper, der an seiner profilierten Außenfläche einen Filterstrumpf (11) trägt;
• b) ein Austrittsrohr (8) ist an seinem unteren Ende mit dem Bodenstück (9) fest verbunden und mit einer Kappe (12) versehen und bildet ein Schubelement für die Bewegung der Schraubenfeder (10) in Längsrichtung zur mechanischen Abreinigung des Filterstrumpfes (11);
• c) die Schraubenfeder (10) ist an einem am Austrittsrohr (8) angeordneten Federführungskörper (14) radial abgestützt;
• d) das Austrittsrohr (8) ist durch das Kopfstück (6) längsbeweglich hindurchgeführt und weist 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 auf;
• e) eine Druckfeder (16) stützt sich zwischen dem Kopfstück (6) und einem Federwiderlager (15) an dem durch das Kopfstück (6) ragenden Ende des Austrittsrohres (8) ab.

2. Filterkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Austrittsrohr (8) den Federführungskörper bildende äußere Längsrippen (14) aufweist.

3. Filterkerze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsrippen (14) an einer auf das Austrittsrohr (8) auf­ geschobenen Hülse (13) angebracht sind.

4. Filterkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einströmöffnung (17) bzw. die Einströmöffnungen (17) nur nahe dem mit dem Bodenstück (9) verbundenen Ende des Austrittsrohres (8) angeordnet ist bzw. sind.