DE3711114A1

DE3711114A1 - Brauchwasserrueckspuelfilter

Info

Publication number: DE3711114A1
Application number: DE19873711114
Authority: DE
Inventors: Norbert Dipl Ing Baehr; Otto Laskowsky
Original assignee: Brieden & Co Maschf K
Current assignee: Brieden & Co Maschf K
Priority date: 1987-04-02
Filing date: 1987-04-02
Publication date: 1988-10-13

Description

Die Erfindung betrifft ein Brauchwasserrückspül filter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Brauchwasserrückspülfilter dienen zur Abtrennung fester Stoffe, welche in einem für den jeweiligen Gebrauchszweck zur Verfügung stehenden Vorlauf wasser, z.B. Fluß-, See- oder Umlaufwasser enthalten sind. Durch die Filtration soll aus dem Vorlaufwasser eine reine Flüssigkeit gewonnen werden, welche z.B. als Kühlwasser verwendet wird, das wegen seines offenen Kreislaufes Feststoffe als Verunreinigungen aufnimmt. Bei dem erfindungs gemäßen Brauchwasserrückspülfilter werden die Feststoffe als Filterkuchen auf den Spaltfilter zylindern abgeschieden. Dies bewirkt einen Anstieg des Filterwiderstandes und damit einen Abfall der Durchsatzleistung. Durch die Rückspülung wird der Filterkuchen entfernt und durch den Rückspültopf ausgetragen.

In dem erfindungsgemäßen Brauchwasserrückspülfilter dient die Anordnung mehrerer Filterkerzen auf einem Drehteller dazu, das Rückspülen der Filterkerzen hinauszuschieben, bis sämtliche Filterkerzen eine entsprechende Menge an Filterkuchen angesammelt haben. Im Betrieb werden alle Filterkerzen gleichzeitig als Filter eingesetzt, jedoch werden bedarfsweise durch Fortschalten des Drehtellers die Filterkerzen einzeln während des Filterns rückgespült. Zu diesem Zweck ist der Drehteller gegen den das verschmutzte Vorlaufwasser führenden Vorlaufraum abgedichtet, so daß Filtrat und Vorlaufwasser voneinander getrennt gehalten werden. Unter dem schrittweise schaltbaren Drehteller dichtet der stationäre Rückspültopf ab, durch den der Filterkuchen von dem Vorlaufwasser getrennt gehalten wird.

Die Filterkerzen bestehen aus Spaltfilterzylindern, die deswegen eine Vielzahl von Filtrationsvorgängen erlauben. Die V-Form der Spalte steht für eine Spaltformgebung, welche an ihrer engsten Stelle die Filterfeinheit ergibt und in Richtung ihrer weitesten Stelle den Austritt des Filterkuchens begünstigt. Auf diese Weise ist es möglich, auch faserige Feststoffe des Filterkuchens bei der Rückspülung des Filters aus den Spaltfilterzylindern zu entfernen.

Das erfindungsgemäße Brauchwasserrückspülfilter kann deswegen weitgehend automatisch betrieben werden, indem bei einem bestimmten Grad des Anwachsens des Filterkuchens z.B. nach dem danach anwachsenden Differenzdruck zwischen Vorlaufraum und Filtrat die Fortschaltung des Drehtellers bewirkt und die Rück spülung eingeleitet wird. Sofern einzelne Spalt filterzylinder schadhaft werden, lassen sich diese aufgrund ihrer Anordnung auf dem Drehteller durch eine obere Gehäuseöffnung herausnehmen und aus tauschen.

Die Erfindung geht deshalb von einem vorbekannten Brauch wasserrückspülfilter aus (DE-GM 84 05 314). Hierbei sind die Filterkerzen aus abwechselnd aufeinander geschichteten flachen und tellerförmigen Scheiben zusammengesetzt, wodurch sich eine einheitliche Größe der ringförmigen Filterspalte ergibt. Diese Ringspalte erweitern sich jedoch bei der Rückspülung durch Verformung der Scheiben, was als "Atmen" bezeichnet wird. Dadurch wird der Austritt des Filterkuchens zusätzlich begünstigt. Allerdings benötigt man für diesen Atmungseffekt Abstands halter. Dadurch ergibt sich eine verhältnismäßig große Bauhöhe der Filterkerzen, die zwar geringer als bei anderen Bauarten derartiger Spaltfilter zylinder ist, aber immer noch größer als bei eben falls bekannten Spaltfilterzylindern, die aus spiralförmig gewickelten Profildrähten und mit diesen verbundenen Drahtstegen aufgebaut sind. Die Bauhöhe der Filterkerzen bestimmt ihrerseits die Bauhöhe des Gehäuses, so daß sich bei den aus flachen und tellerförmigen Scheiben aufgebauten Spaltfilterzylindern eine schwere und raumaufwendi ge Bauart ergibt. Insbesondere unter beengten räumlichen Verhältnissen, wie sie z.B. im Unter tagebetrieb angetroffen werden, wo derartige Brauchwasserrückspülfilter zur Gewinnung eines als Kühlflüssigkeit z.B. für Schrämmaschinen geeigneten Filtrates aus dem Grubenwasser verwendet werden, wirkt sich das in erheblichem Maße störend aus.

Andererseits sind gerade unter solchen Verhältnissen die Anforderungen an die Feinheit des Filtrates gemessen an dem besonders hohen Verschmutzungsgrad des Vorlaufwassers besonders groß. Die Erfindung geht davon aus, daß die bislang unter derartigen Bedingungen beobachteten, unzulänglichen Filter leistungen hauptsächlich darauf zurückzuführen sind, daß das Vorlaufwasser Feststoffe von stark unterschiedlicher Kornabmessung enthält. Gruben verunreinigungen blockieren die Spalte, die dann nicht mehr in der Lage sind, die feinen und feinsten Verunreinigungen des Vorlaufwassers zurückzuhalten. Die Erfindung geht ferner von der Beobachtung aus, daß der Anteil der groben Verun reinigungen im Vorlaufwasser der Menge nach wesentlich geringer als der Anteil der feineren und feinsten Verunreinigungen ist, die in den Spalten als Filterkuchen zurückgehalten werden sollen. Erfindungsgemäß folgt daraus, daß man die weniger leistungsfähigen, aber niedriger und leichter bauenden Spaltfilterzylinder aus den erwähnten Spiralen V-förmig profilierter Drähte und axialer Drahtstege mit ihren Vorteilen nutzen kann, sofern man dafür sorgt, daß die groben Verunreinigungen die durch die feinen und feinsten zurückgehaltenen Korngrößen vorgegebenen Spalte der Spaltfilterzylinder nicht zusetzen können.

Der Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, ein Brauchwasserrückspülfilter der als bekannt vorausgesetzten Art auf einfache Weise so auszu bilden, daß es handlicher wird und bei groben Verschmutzungen des Vorlaufwassers einwandfrei arbeitet.

Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Zweckmäßige Ausführungs formen der Erfindung sind Gegenstand der Unter ansprüche.

Bei dem erfindungsgemäßen Brauchwasserrückspülfilter sorgt die Anordnung der Spaltfilterzylinder unter schiedlicher Feinheit dafür, daß alle vorbekannten Baugruppen des Brauchwasserrückspülfilters beibehalten werden können, wodurch sowohl die eingangs beschriebene Arbeitsweise erhalten bleibt, als auch größere konstruktive Ver änderungen für die neue Bauart nicht erforderlich sind. Dementsprechend werden die Filterkerzen wie bekannt von innen nach außen durchströmt, halten jedoch nur die groben Verunreinigungen des Vorlauf wassers zurück, während die feinen und feinsten Verunreinigungen die Spalte ungehindert passieren. Diese feinen und feinsten Verunreinigungen gelangen mit dem vorgereinigten Vorlaufwasser auf die oder den äußeren Spaltfilterzylinder, wo ihre Ablagerung als Filterkuchen ungestört von den groben Verun reinigungen erfolgt. Da nun der Anteil der groben Verunreinigungen geringer als der der feinen und feinsten Verunreinigungen ist, bestimmt sich der Filterwiderstand nach wie vor nach der geforderten Filterfeinheit, d.h. nach dem Anwachsen des Filterkuchens auf den äußeren Spaltfilterzylindern mit den engeren Spalten.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß stark verun reinigtes Vorlaufwasser die Arbeitsweise des Brauchwasserrückspülfilters nicht stört und daß außerdem die an sich ungünstigen Spaltfilterzylinder aus profiliertem Draht und axialen Drahtstegen Verwendung finden können, wodurch das neue Brauchwasserrückspülfilter leichter und niedriger als die sogenannten "atmenden" Brauchwasserrückspül filter baut. Daher eignet sich die Erfindung z.B. für den Untertagebetrieb, wo die beschriebenen ungünstigen räumlichen Voraussetzungen und die stark verunreinigten Vorlaufwässer vorliegen.

Mit den Merkmalen des Patentanspruches 2 läßt sich die Rückspülung hinausschieben. Das wird durch die Druckgasbeaufschlagung der Räume zwischen den Spaltfilterzylindern unterschiedlicher Feinheit bewirkt. Da nämlich ein Druckgefälle zwischen den Spaltfilterzylindern besteht, wird das Druckgas expandiert und beschleunigt dadurch die Strömung durch den oder die Spaltfilterzylinder in den Ringspalten der geforderten Filterfeinheit. Infolge der dort abgelagerten größeren Verunreinigungsmenge wird durch die mit dem Druckgas eingebrachte zusätzliche Energie der Druck auf den Filterkuchen vergrößert und dadurch der Filterwiderstand ver mindert.

Bei der Ausführungsform der Erfindung nach dem Patentanspruch 3 ordnet man jeder Filterkerze einen äußeren Spaltfilterzylinder von der geforderten Filterfeinheit zu. Das hat den Vorteil, daß man eine relativ größere Filterfläche für die größere Masse der Verunreinigungen gewinnt.

Bei der Ausführungsform nach dem Patentanspruch 4 wird dagegen allen Filterkerzen nur ein äußerer Spaltfilterzylinder zugeordnet, wobei durch die Trennwände im Filtratraum jeder Spaltfilterkerze ein Segment des Zylindermantels des äußeren Spaltfilterzylinders zugeordnet ist.

Die Einzelheiten, weiteren Merkmale und andere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform anhand der Figuren in der Zeichnung; es zeigen

Fig. 1 im Axialschnitt einen Brauchwasserrück spülfilter gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Filterkerze mit umgebendem Spalt filterzylinder im teilweisen Längsschnitt zur Wiedergabe des Filtervorganges,

Fig. 3 den Gegenstand der Fig. 2 unter Wiedergabe des Rückspülvorganges,

Fig. 4 schematisch oben in Ansicht und unten in Draufsicht die Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3,

Fig. 5 in der Fig. 4 entsprechender Darstellung eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 6 in den Fig. 4 und 5 entsprechender Darstel lung eine weiter abgeänderte Ausführungs form der Erfindung.

Das Brauchwasserrückspülfilter (1) hat ein geschlossenes Gehäuse (2). Der domförmige Boden (3) ist an einen Gehäusezylinder (4) bei (5) angeflanscht. Der Gehäusezylinder (4) ist mit einer Kreisscheibe (6) verschlossen. Sie dient zum Aufbau eines Getriebemotors (7), welcher eine Welle (8) schrittweise schaltet. Ein automatischer Entlüfter (11) ist über einem Handloch (12) aufgebaut, welches mit einem Deckel (13) verschlos sen ist und zum Auswechseln der Filterelemente dient.

Das Vorlaufwasser gelangt aus einer Rohrleitung (14) in einen Einlaufstutzen (15) des unteren Domes (3). Die bei (16 und 17) dargestellte Aufständerung des Gehäuses (2) sorgt dafür, daß das Gehäuse (2) genügend Bodenfreiheit gewährt. Mit Hilfe einer Spezialdichtung (18) ist ein Drehteller (19) gegen den von dem Dom gebildeten Vorlaufraum (20) abgedichtet. Der darüberliegende Filtratraum (21) weist einen radialen Ablaufstutzen (22) für das durch eine Rohrleitung (23) abströmende Filtrat auf.

Ein aus einem Hohlzylinder (24) bestehender Rück spültopf dichtet auf der Unterseite des Drehtellers (18) ab, weil er von einer Feder eingepreßt wird. Der mit der Welle (8) schrittweise fortgeschaltete Drehteller (19) ist damit gegen einen Rohrstutzen (25) abgedichtet, der den Filterkuchen abführt. Der Weg des Filterkuchens durch den Rückspültopf (24), den Stutzen (25) und ein Rückspülventil (26) in eine Rohrleitung (27) ist durch die ausgefüllten Pfeile angedeutet.

Die schraffierten Pfeile deuten dagegen das Vorlauf wasser an. Das Vorlaufwasser durchströmt mehrere Filterkerzen (28), indem es durch Aussparungen (49) im Drehteller (19) eintritt. Die Filterkerzen (28) sind baugleich. Sie bestehen aus einem Spalt filterzylinder (29), dessen geringste Spaltweite größer als die geförderte Filterfeinheit ist. Dieser konzentrisch innere Spaltfilterzylinder (29) wird von einem konzentrisch äußeren Spaltfilter zylinder (30) umgeben, dessen Filterfeinheit der geforderten Filterfeinheit entspricht. Wie ersicht lich, durchströmt das Vorlaufwasser zunächst den konzentrisch inneren Spaltfilterzylinder (29) und lagert dort seine groben Verunreinigungen ab. Es gelangt dann auf die Innenseite des konzentrisch äußeren Spaltfilterzylinders (30), nach dessen Durchquerung es als Filtrat gemäß den unausgefüllt belassenen Pfeilen in den Filtratsammelraum (21) strömt.

Der Vorgang des Filterns ist in Fig. 2 besser zu erkennen. Daraus ist ersichtlich, daß der Spalt filterzylinder (29) aus einem spiralförmig gewickelten, im wesentlichen dreieckförmig profilierten Draht (32) besteht, wobei die Scheitel (33) der Außenseite des Wickelzylinders zugeordnet sind. Axiale Drähte, welche die Spirale im vorgegebenen Abstand voneinander halten und dadurch die von den Pfeilen durchquerten Spalte (34) auf einer vorgegebenen Spaltweite halten, sind nicht dargestellt. Es ist aus Fig. 2 jedoch erkennbar, daß die Spalte (34) des konzentrisch inneren Spaltfilterzylinders (29) eine größere Spaltweite als die ihnen entsprechenden Spalte (35) des äußeren Spaltfilterzylinders (30) aufwei sen. Dieser äußere Spaltfilterzylinder ist ebenso aufgebaut wie der innere Spaltfilterzylinder, besteht also seinerseits aus dreieckförmig profilierten Drahtspiralen (36) mit nach außen gerichteten Dreieckschenkeln (37) und den ebenfalls nicht dargestellten axialen Drahtstegen.

Gemäß den Pfeilen durchquert das Vorlaufwasser die Spalte (34) und dann die Spalte (35), wodurch sich Filterkuchen auf der inneren Zylinderseite absetzt.

Beim Rückspülen, dieser Vorgang ist in Fig. 3 wiedergegeben, kehrt sich die Strömung um, was durch die Pfeilrichtung angedeutet ist. Dadurch wird der Filterkuchen von der inneren Zylinderseite (38) des äußeren Spaltfilterzylinders (30) und von der inneren Zylinderseite (39) des konzentrisch inneren Spaltfilterzylinders (29) abgelöst und wie durch die ausgefüllten Pfeile der Fig. 1 darge stellt, in den Rückspültopf (24) ausgetragen.

Die Fig. 4 zeigt die Ausführungsform nach Fig. 1 und den beschriebenen Vorgang schematisch. Dabei läßt die obere Darstellung links den Filtervorgang und rechts das Rückspülen erkennen. Die untere Darstel lung zeigt die insgesamt sechs Filterkerzen (29 bis 29 e) und ebenfalls sechs diese konzentrisch umgeben den äußeren Spaltfilterzylinder (30 bis 30 e).

Die Fig. 5 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform. Danach ist ein äußerer Spaltfilterzylinder (30 f) auf dem äußeren Rand (40) des Drehtellers (19) aufgebaut. Er umgibt die auf einem Teilkreis ange ordneten Filterkerzen (28 bis 29 d). Radiale Trennwände (41 bis 46) unterteilen den Filtratraum in gegeneinander abgedichtete Teilräume, in denen jeweils eine Filterkerze (28 bis 29 e) untergebracht ist.

Im Drehteller (18) befinden sich Aussparungen (47), die durch die Druckluft in jeden der Teil räume eingeleitet werden kann, welcher durch die Trennwände gegen die benachbarten Teilräume abgedichtet ist. Die Zuleitung der Druckluft erfolgt mit einem Drucklufttopf, der im wesentlichen der Konstruktion des Rückspültopfes (24) entspricht, jedoch nicht dargestellt ist.

Die Ausführungsform nach Fig. 6 entspricht weit gehend der Ausführungsform nach Fig. 5. Sie verwendet jedoch zur Vergrößerung der Filterfläche des äußeren Spaltfilterzylinders (30) konzentrisch angeordnete Spaltfilterzylinder (30 g und 30 h). Der innere Spaltfilterzylinder (30 h) unterbricht die radialen Trennwände, stellt aber die gegenseitige Abdichtung der mit den Trennwänden hergestellten Teilräume (50 bis 55) nicht infrage.

Der sich auf den Spaltfilterzylindern absetzende Filterkuchen bewirkt ein allmähliches Ansteigen des Durchflußwiderstandes. Sobald der vorgewählte, maximal zulässige Differenzdruck erreicht ist, löst ein Differenzdruckschalter (60) (Fig. 1) die automatische Reinigung der Spaltfilter durch die Rückspülung aus. Ohne die Filtration zu unterbrechen, fährt der Getriebemotor (7) über die Welle (8), den Drehteller (18) über den Rückspültopf (24), bis eine der Filterkerzen mit diesem ausgefluchtet ist. Gleichzeitig wird das Rückspülventil (26) geöffnet, wodurch der Filterkuchen abgelöst und der Stutzen (25) abgeführt wird. Auf diese Weise werden alle Filterkerzen einzeln nacheinander durch das Druckgefälle zwischen dem Vorlaufdruck und der Atmosphäre in umgekehrter Richtung von dem Filtrat durchströmt. Nach einer vollen umdrehung des Drehtellers (18) ist der Rückspülvorgang beendet und das Rückspülventil schließt automatisch.

Claims

1. Brauchwasserrückspülfilter mit mehreren auf einem Lochkreis eines Drehtellers angeordneten Filterkerzen aus Spaltfilterzylindern mit annähernd V-förmig von innen nach außen sich erweiternden Ringspalten, die das durch einen in einem Gehäuse untergebrachten Vorlaufraum, einen Drehteller und die Filterkerzen strömende Vorlaufwasser von innen nach außen durchquert, während zum Rückspülen Filtrat dient, das die Ringspalte einer Filterkerze in umgekehrter Richtung aus dem Filtratabfluß in einen gegen den Vorlaufraum abgedichteten Rückspültopf durchströmt, dadurch gekennzeichnet, daß die geringste Spaltweite der Spaltfilterzylinder (28) der Filterkerzen größer als die geförderte Filterfeinheit ist, und daß die Filterkerzen einzeln oder insgesamt von einem oder mehreren äußeren Spaltfilterzylindern (30) umschlossen sind, deren sich V-förmig von innen nach außen erweiternde Ringspalte (35) an ihrer engsten Stelle der geförderten Filterfeinheit entsprechen, wobei die Spaltfilterzylinder aus Spiralen V-förmig profilierter Drähte (32, 36) und axialen Drahtstegen aufgebaut sind.

2. Brauchwasserrückspülfilter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen weiteren Lochkreis des Drehtellers (19) mit in die Räume (50 bis 55) zwischen den ineinander angeordneten Spaltfilterzylindern (29, 30) mündenden Aussparungen (47), welche von außen mit Druckgas beaufschlagbar sind.

3. Brauchwasserrückspülfilter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltfilterzylinder (28, 30) paarweise konzentrisch ineinander angeordnet sind.

4. Brauchwasserrückspülfilter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltfilterzylinder (28) der Filterkerzen auf dem Lochkreis des Drehtellers angeordnet und von einem oder mehreren äußeren Spaltfilter zylindern (30 f; 30 h) umgeben sind, welche dem Rand (40) des Drehtellers (19) folgen, wobei radiale Trennwände (41 bis 46) den Filtratraum (21) in gegeneinander abgedichtete Teilräume (50 bis 55) aufteilen, in denen jeweils ein Spaltfilterzylinder (29) einer Filterkerze untergebracht ist.

5. Brauchwasserrückspülfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die umschließenden Spaltfilterzylinder (30 f, 30 h) konzentrisch angeordnet sind.