DE3801015C2 - Selbstreinigendes Filter für Druckleitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Filter nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 zur Reinigung eines belie­ bigen Fluids, das in einem unter Druck stehenden Netz in Umlauf ist und Abfalle oder Teile beliebiger Art mit sich führen kann.

Ein derartiges Filter ist aus der DE-AS 25 02 669 bekannt, die eine Vorrichtung zum Abscheiden und Austragen von Fest­ stoffteilchen aus einer unter Druck stehenden Flüssigkeit be­ trifft, die eine Filteranordnung mit einer kreisringförmigen Stützscheibe sowie ein Austragelement für angesammelte Fest­ stoffe aufweist.

Dies ist beispielsweise bei Fabrikwasser der Fall, in dem Abfalle sowohl synthetischen als auch pflanzlichen Ursprungs, mehr oder weniger faserförmige oder faden­ förmige Algen beispielsweise, oder Tiere wie Muscheln, Mollusken und Fische, mitgeführt werden können, die sich ausgangsseitig weiter verbreiten können, wenn sie nicht vorher abgeschieden werden.

Die Filter zur Reinigung derartigen Fabrikwassers müssen in die Leitung eingesetzt werden, in der dieses befördert wird, und sie besitzen ganz allgemein in einem Filtergehäuse, das an zwei aufeinanderfolgende Abschnitte einer solchen Leitung angeschlossen werden kann, ein Filterorgan, das in den zu behandelnden Fluid­ strom eingesetzt werden soll und seinerseits ein Filter­ element besitzt, das Öffnungen aufweist, die diesen Fluidstrom durchlassen, und das so ausgebildet ist, daß es mit seinen massiven Teilen die mitgeführten Abfälle oder Teile zurückhält.

Bei manchen Ausführungsformen, die abgesehen von den für ihren Betrieb erforderlichen inneren Ventilen und/ oder Schiebern den Vorteil haben, im wesentlichen voll­ ständig statisch zu sein, wird zur Durchführung dieser Abfuhr zu bestimmten Zeiten die Strömungsrichtung des Fluidstroms- systematisch umgekehrt.

Dies bringt jedoch mit sich, daß wenn nicht das gesamte Filter, so doch mindestens ein Abteil des Filters zeit­ weise außer Betrieb gesetzt werden muß, was die Gesamt­ leistung beeinträchtigt.

Bei anderen Ausführungsformen, die ebenfalls vollständig statisch sind, wird die Abfuhr der vom Filterorgan zurückgehaltenen Abfälle oder Teile sehr einfach durch bauliche Maßnahmen erreicht, durch die eine Spülung des Filterelements durch den eintretenden Fluidstrom ge­ währleistet wird.

Wenn beispielsweise das Filterorgan als Filterelement einen zylindrischen Korb besitzt, erstreckt sich das Filtergehäuse schneckenförmig um diesen, und der Eingang des zu behandelnden Fluidstromes findet tangential in diesem Filtergehäuse statt, so daß der Geschwindigkeits­ vektor des eintretenden Fluidstroms zur Oberfläche des Korbs schräg ist und auf diese Weise nicht nur eine zu seiner Oberfläche senkrechte Komponente, die er­ forderlich ist, damit der Fluidstrom durch ihn hindurch­ tritt, sondern auch eine tangentiale Komponente besitzt, durch den systematisch zu jedem Zeitpunkt die zurück­ gehaltenen Abfälle oder Teile mitgenommen werden.

Diese Ausführungsformen, die zwar befriedigend arbeiten, besitzen in den meisten Fällen relativ große Abmessungen und erfordern einen Richtungswechsel des zu behandelnden Fluidstroms, da der Fluideingang tangential, der Ausgang jedoch notwendigerweise axial stattfindet. Außerdem sind sie insbesondere in bereits bestehenden Anlagen schwer einzubauen und eignen sich somit nicht für alle Verwendungszwecke.

Bei anderen Ausführungsformen wird für die Selbstreinigung eine mechanische Reinigungsvorrichtung verwendet.

Gegenwärtig besitzt das entsprechende Filterorgan in den meisten Fällen als Filterelement einen feststehenden, in etwa zylindrisch gewölbten Korb, und in dessen Nähe ist im Gegenstrom, d. h. bezüglich des Fluidstroms auf der Eingangsseite, ein Absaugorgan, im allgemeinen Pumpe genannt, angeordnet, das durch eine Abfuhrleitung mit dem Abfluß verbunden ist und das drehbar um die Achse des Filterorgans montiert ist.

Diese Ausführungsformen mit einer mechanischen Reini­ gungsvorrichtung haben unter anderem den Nachteil, daß sie nicht unerhebliche Druckverluste verursachen.

Die DE-OS 27 12 414 beschreibt Verfahren und Vorrichtungen zur Entfernung von Schwebstoffen aus Suspensionen mittels Filtration durch Schaumstoffe, wobei eine Trommel vorgesehen ist, in welcher der Schaumstoff angeordnet und die mittels eines Zahnriemenantriebs drehbar ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Filter zu schaffen, mit dem die erwähnten Nachteile verringert oder sogar beseitigt wer­ den können und das auf einfache Weise insbesondere auch in bestehende Anlagen eingebaut werden kann und eine zufrieden­ stellende Reinigung des Filterorgans mit nur geringen Druck­ verlusten ermöglicht.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegebenen Merkmale.

Erfindungsgemäß ist also die Filterscheibe, die im folgenden als Filterorgan bezeichnet wird, drehbar und das Absaugorgan ist feststehend.

Abgesehen von einer vorteilhaften Verringerung der für ein solches Filterorgan erforderlichen axialen Ab­ messung, Dank der das Filtergehäuse des erfindungsge­ mäßen Filters eine axiale Abmessung von höchstens der Hälfte des Durchmessers der auszurüstenden Leitung be­ sitzt, was den Einbau in diese Leitung sehr erleichtert, werden die Druckverluste erheblich verringert.

Dies ist um so mehr der Fall, als das Filterorgan gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung als Filter­ element vorzugsweise ein Filterelement besitzt, dessen Öffnungen jeweils einzeln durch parallele Kanalisierungs­ elemente abgegrenzt werden, die im wesentlichen senkrecht zu ihrer Ebene langgestreckt sind.

Die Erfahrung zeigt nämlich, daß solche Stege zu einer Beruhigung des sich durchquerenden Fluidstroms führen, wodurch die unvermeidbaren Turbulenzen ausgeglichen werden, die durch die Drehung des Filterorgans im Fluid­ strom und durch den Eintritt des vor dem Filterorgan befindlichen Absaugorgans in diesem Fluidstrom ver­ ursacht werden.

Mit anderen Worten, die Verwendung eines Filterelements mit parallelen Stegen für das Filterorgan ist auf zweckmäßige Weise mit einer Anordnung kombiniert, gemäß welcher das Filterorgan drehbar montiert ist und diesem auf der Eingangsseite ein feststehendes Absaugorgan zugeordnet ist.

Da außerdem das Innenvolumen des Radkranzes des Filter­ organs erfindungsgemäß notwendigerweise eine gewisse Tiefe besitzt, eignet es sich auf zweckmäßige Weise zur Speicherung der von der entsprechenden Filterplatte zurückgehaltenen Abfälle oder anderer Teile zwischen zwei Arbeitsgängen des Absaugorgans.

Gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung ist dieser Innenraum zweckmäßigerweise in Abteile unterteilt, wo­ durch die Abfälle und Teile besser und sicherer zurück­ gehalten werden.

Die Abfälle oder Teile können also die für die Funktion des Absaugorgans erforderliche Drehung des Filterorgans nicht stören, wodurch die Zuverlässigkeit der Filter­ vorrichtung begünstigt wird.

Es zeigen:

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch eine mit einem erfindungsgemäßen Filter ausgerüstete Leitung,

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Filter nach der Linie II-II von Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Details III von Fig. 2, und

Fig. 4 einen axialen Schnitt nach der Linie IV-IV von Fig. 3.

Wie die Figuren, insbesondere Fig. 1 zeigen, wird in eine unter Druck stehende Leitung zwischen zwei auf­ einanderfolgenden Leitungsabschnitten 10A, 10B, von denen der eine eingangsseitig und der andere ausgangs­ seitig gelegen ist, ein Filter 11 eingesetzt.

Gemäß der Erfindung besitzt dieses Filter 11 in einem Filtergehäuse 12, das an die beiden aufeinanderfolgenden Abschnitte 10A, 10B der Leitung 10 angeschlossen werden kann, einerseits ein Filterorgan 13, das in etwa radförmig ist, sich in Querrichtung in dem Filtergehäuse 12 erstreckt und um dessen Achse drehbar montiert ist, und andererseits ein Absaugorgan (14), das auf der Eingangsseite des Filterorgans 13 angeordnet ist und sich auf einem Radius des Filterorgans 13 erstreckt und an das eine Abfuhrleitung 15 angeschlossen ist.

Das Filtergehäuse 12 besitzt zweckmäßigerweise die Form eines einfachen zylindrischen Mantels, dessen Durchmesser D1 gerade so groß gewählt ist, daß der Durchmesser D3 des Filterorgans 13 größer, und zwar nur etwas größer, als der Durchmesser D2 der auszurüstenden Leitung 10 ist.

Dieser Mantel ist auf herkömmliche Weise an seinen Enden beispielsweise durch Verschweißung mit Flanschen 17A, 17B versehen, mit denen er beispielsweise durch Verschraubung an den Flanschen 18A, 18B befestigt werden kann, die auf ähnliche Weise an den Enden der Abschnitte 10A, 10B der auszurüstenden Leitung 10 vorgesehen sind.

Dieses Filtergehäuse 12 des erfindungsgemäßen Filters hat somit insgesamt eine axiale Abmessung, die höchstens etwa die Hälfte des Durchmessers D2 der auszurüstenden Leitung 10 beträgt.

Erfindungsgemäß ist das Filterorgan 13 in dem Filter­ gehäuse 12 auskragend angeordnet, indem es an dem Ende einer Welle 20 angeordnet ist, die drehbar in einer mit dem Filtergehäuse. 12 fest verbundenen Nabe 21 montiert ist.

Das Filterorgan 13 ist in unmittelbarer Nähe eines der Stirnenden des Filtergehäuses 12 angeordnet, und zwar wie bei der dargestellten Ausführungsform in unmittel­ barer Nähe des ausgangsseitigen Stirnendes des Filter­ gehäuses 12, das von seinem Flansch 17B gebildet wird, und besitzt an seinem Umfang einen Radkranz 22, der innen mit der Welle 20 durch Speichen 23 verbunden ist, die bei der dargestellten Ausführungsform die Form von einfachen axial abgeflachten Flacheisen haben, und der außen durch eine Öffnung 26 des Filtergehäuses 12 über einen Zahnkranz 25 mit einem Antriebsrad 27 in Eingriff ist, das außerhalb des Filtergehäuses 12 angeordnet ist und durch ein Gehäuse 28 abgedeckt ist, das ebenfalls druckfest ist und örtlich an der Oberfläche des Filter­ gehäuses hervorsteht.

Zur Vermeidung eines Kurzschlusses des Filterorgans 13 durch den zu behandelnden Fluidstrom, der in der dar­ gestellten Ausführungsform in Richtung der Pfeile F1 von Fig. 1 von links nach rechts fließt, ist zwischen dem Filtergehäuse 12 und dem Radkranz 22 des Filter­ organs 13 eine Dichtung vorgesehen.

Diese Dichtung besteht beispielsweise wie bei dem dar­ gestellten Ausführungsbeispiel aus einem Winkelprofil 30, das mit einem seiner Schenkel, und zwar dem sich quer zur Achse der Vorrichtung erstreckenden Schenkel, an einem nach innen gebogenen Rand 31 des Filtergehäuses 12 befestigt ist, der sich radial auf die Achse zu er­ streckt, und mit seinem anderen, sich axial erstreckenden Schenkel in den Radkranz 22 des Filterorgans 13 ein­ greift, und zwar in dessen Nähe.

Diese Dichtung wird örtlich an der Stelle des Absaug­ organs 14 unterbrochen, wobei die erforderliche Ab­ dichtung an dieser Stelle durch eine Lippe 32, bei­ spielsweise eine Lippe aus biegsamem Material, herge­ stellt wird, die an dem Absaugorgan 14 angebracht ist und sich ebenfalls axial in das Innere des Radkranzes 22 des Filterorgans 13 in Nähe dieses Radkranzes 22 er­ streckt.

Zwischen dem Radkranz 22 und der Welle 20 besitzt das Filterorgan 13 auf der Ausgangsseite seiner Speichen 23 in Querrichtung ein allgemein scheibenförmiges Filter­ element 35.

Dieses Filterelement 35 besitzt vorzugsweise Öffnungen 36, die jeweils einzeln durch parallele Kanali­ sierungselemente 37 abgegrenzt sind, die im wesentli­ chen senkrecht zu ihrer Ebene, d. h. im wesentlichen pa­ rallel zur Achse der Vorrichtung langgestreckt sind.

Gemäß Anordnungen, die in einer am selben Tag einge­ reichten Patentanmeldung ausführlicher beschrieben sind, schließen die Kanalisierungselemente 37, die die Öff­ nungen 36 abgrenzen, aneinander an, so daß man eine bienenwabenförmige Struktur erhält, und sind vorzugs­ weise hydrodynamisch profiliert.

Beispielsweise bilden diese Kanalisierungselemente 37 von der Eingangsseite 38 aus bis zu ihrer Ausgangsseite 39 innen jeweils zunächst einen konvergierenden Teil 40, und dann einen divergierenden Teil 41, wobei ihre in der Mitte entstandene Verengung auf diese Weise von selbst die entsprechende Öffnung 36 abgrenzt.

Bei der dargestellten Ausführungsform haben die Öff­ nungen 36 des Filterelements 35 des Filterorgans 13 einen sechseckigen Umriß.

Die Speichen 23 des Filterorgans 13 teilen das Innen­ volumen des Radkranzes 22 in Kreissektoren, und jeder dieser Kreissektoren ist seinerseits durch eine Mittel­ wand 43, die die entsprechenden Speichen 23 im wesent­ lichen tangential zu einem gemeinsamen Kreisumfang miteinander verbinden, in mindestens zwei Abteile 29 unterteilt.

Auf diese Weise ist das Innenvolumen des Radkranzes 22 in Querrichtung in mehrere Abteile 29 geteilt.

Gleichzeitig ist das Filterelement 35 seinerseits in ebenso viel Filterplatten 44 unterteilt, als Abteile 29 im Inneren des Radkranzes 22 vorgesehen sind, so daß auf jedes Abteil 29 eine Filterplatte 44 kommt. Gemäß Anordnungen, wie sie in der am selben Tag eingereichten Patentanmeldung beschrieben sind, kann jede diese Filterplatten 44 an einem Rahmen montiert werden, der mit Zwischenstäben versehen ist und an den das ent­ sprechende Abteil 29 abgrenzenden Wänden in geeigneter Weise befestigt ist, und ist an diesem Rahmen auf ge­ eignete Weise beispielsweise durch Verbindungselemente befestigt, die durch ihre Öffnungen treten und schleifenförmig um diese Stäbe herumgelegt sind.

Gemäß einer Abwandlung kann jede Filterplatte jedoch auch selbsttragend sein, wobei sie selbst in geeigneter Weise an den Wänden des entsprechenden Abteils 29 des Filterorgans 13 befestigt ist.

Bei der dargestellten Ausführungsform erstrecken sich die Speichen 23 des Filterorgans 13 und die Zwischen­ wände 43, die sie paarweise miteinander verbinden, axial über die ganze Länge des Radkranzes 22, was jedoch nicht notwendigerweise der Fall sein muß.

Die Welle 20 dieses Filterorgans 13 ist ausgangsseitig in geeigneter Weise hydrodynamisch profiliert und tritt eingangsseitig in-die sie tragende Nabe 21 ein, wobei zwischen Nabe und Welle geeignete Lager vorgesehen sind. Die Welle ist an dieser Nabe 21 axial blockiert.

An der Nabe 21 ist ferner eingangsseitig vorzugsweise eine Kappe 45 mit geeignetem hydrodynamischem Profil angebracht.

Die Nabe 21 ist zu ihrer Befestigung mit dem das Schild der Gehäuse 11 bildenden Mantel einerseits durch radiale Arme 46, die hydrodynamisch profiliert sind und in einem Winkel von 120° zueinander stehen, und andererseits durch einen Kasten verbunden, der zu den Armen 46 eben­ falls in einem Winkel von 120° angeordnet ist und einer­ seits einen Tragarm für die Nabe 21 und andererseits das Absaugorgan 14 bildet.

Dieser Kasten erstreckt sich im wesentlichen in der Vertikalen nach unten und besitzt in Seitenansicht einen dreieckigen Umriß, so daß er sich über einen Kreissektor des Filterorgans 13 erstreckt.

Dieser Kasten ist an seiner Basis, d. h. bei seinem Durchtritt durch den das Filtergehäuse 12 bildenden Mantel an die zugeordnete Abfuhrleitung 15 angeschlossen.

Die Abfuhrleitung 15 erstreckt sich im wesentlichen radial und besitzt an ihrem Ende auf herkömmliche Weise einen Flansch 47 für ihren Anschluß über ein Ventil 49 und eine beliebige Leitung an eine Saug­ quelle (nicht dargestellt) ,durch die der vom Absaug­ organ 14, der Flüssigkeitsstrom dem Abfluß zugeführt wird.

Auf der Seite des Filterorgans 13 erstreckt sich der Kasten, der das Absaugorgan 14 bildet, im wesentlichen bis zur Ebene des Radkranzes 22 und der Speichen 23 des Filterorgans 13 und seine entsprechende Wand besitzt eine Öffnung 48.

Der Umriß dieser Öffnung 48 bildet ein längliches Rechteck, das sich längs eines Radius des Filterorgans 13 erstreckt.

Diese Öffnung 48 kann mit einer Lippe aus biegsamem Material umrandet sein, die an dem Kasten angebracht ist und eine Dichtung zwischen diesem und dem Filter­ organ 13 bildet.

Bei Betrieb ist das Filterorgan 13 normalerweise im Stillstand und das die Abfuhrleitung 15 steuernde Ventil 49 ist geschlossen.

Die von der behandelten Flüssigkeit mitgenommenen Abfälle oder Teile werden von dem Filterelement 35 des Filterorgans 13, genauer gesagt von dessen massiven Teilen zurückgehalten.

Sie sammeln sich allmählich in den zu diesem Zweck vorgesehenen Abteilen 29 des Filterorgans 13 an.

Von Zeit zu Zeit, oder wenn es erforderlich ist, wird das Filterorgan 13 durch Einwirkung beispielsweise einer Uhr oder eines auf Druckverluste ansprechenden Fühlers durch das Antriebsrad 27 beispielsweise in Richtung des Pfeils F2 von Fig. 2 in Drehung versetzt und gleichzeitig wird das die Abfuhrleitung 15 steuern­ de Ventil 49 geöffnet, so daß in dem das Absaugorgan 14 bildenden Kasten durch die Saugquelle, mit der die­ ser nun verbunden ist, eine nach außen gerichtete Ab­ saugströmung in Richtung des Pfeils F3 von Fig. 1 er­ zeugt wird und die nacheinander von dem Absaugorgan 14 beaufschlagten Teile des Sinterelements 35 des Fil­ terorgans 13 bei Passieren der Öffnung 48 des Absaug­ organs einem Gegenstrom in Richtung der Pfeile F4 von Fig. 1 ausgesetzt werden.

Durch diesen Gegenstrom in dem Filterelement 35 werden die Abfälle oder Teile, die zuvor auf dem Filterelement 35 zurückgehalten wurden und bisher in den einzelnen Abteilen des Filterorgans 13 gespeichert wurden, abgelöst und dem Abfluß zugeführt.

Auf diese Weise findet also bereichsweise eine syste­ matische Reinigung des Filterelements 35 statt.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene und dar­ gestellte Ausführungsform beschränkt, sondern umfaßt alle Arten von Abwandlungen.

Statt daß das Absaugorgan wie bei der beschriebenen Ausführungsform zum Niedrighalten des Fluidverbrauchs nur von Zeit zu Zeit arbeitet, ist es im Rahmen der Erfindung insbesondere auch möglich, es ständig arbeiten zu lassen, wobei sich das Filterorgan 13 auch ständig dreht.

Außerdem sind die Querwände, die bei der oben be­ schriebenen Ausführungsform die Kreissektoren, die die Speichen des Filterorgans in dem Innenvolumen des Radkranzes abgrenzen, in Drehrichtung in Abteile unter­ teilen, nicht unbedingt erforderlich, sondern können beispielsweise lediglich in Abhängigkeit von der Größe dieses Filterorgans vorgesehen werden.

Für eine einwandfreie Speicherung der von der Filter­ platte zurückgehaltenen Abfälle oder Teile zwischen zwei Arbeitsgängen des Absaugorgans ist von Bedeutung, daß das Innenvolumen dieses Radkranzes in mehrere Abteile unterteilt ist, wobei die Beschaffenheit und/ oder der Umriß der diese Abteile abgrenzenden Wände keine Rolle spielt.

Claims (9)

1. Filter zur Beseitigung von Feststoffen aus einer Flüssigkeit mit einem zwischen zwei aufeinanderfolgende Abschnitte (10a, 10b) einer Leitung (10) einsetzbaren und anschließbaren Filtergehäuse (12), das eine um seine Längsachse drehbare Welle (20) aufweist und eine quer zur Durchflußrichtung in dem Filtergehäuse (12) angeordneten und von der Flüssigkeit durchströmten kreisförmigen Filterscheibe (13),
wobei auf der Eingangsseite der Filterscheibe (13) ein sich längs eines Radius der Filterscheibe (13) erstreckendes und mit einer Abfuhrleitung (15) verbindbares Absaugorgan (14) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterscheibe (13) als um die Welle (20) drehbares Rad ausgebildet und in dem Filtergehäuse (12) auskragend am Ende der Welle (20) ange­ ordnet ist und einen Radkranz (22) besitzt; der über einen Zahnkranz (25) mit einem Antriebsrad (27) in Eingriff steht.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfuhrleitung (15), die an das Absaugorgan (14) angeschlossen ist, sich im wesentlichen radial er­ streckt.

3. Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (20) drehbar in einer mit dem Filterge­ häuse (12) fest verbundenen Nabe (21) montiert ist.

4. Filter nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Absaugorgan (14) aus einem Kasten besteht, der einen Tragarm für die Nabe (21) bildet.

5. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtergehäuse (12) ein einfacher Mantel ist.

6. Filter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (D1) des das Filtergehäuse (12) bilden­ den Mantels gerade so groß ist, daß der Durchmesser (D3) der Filterscheibe (13) größer, und zwar nur etwas größer als der Durchmesser (D2) der auszurüstenden Leitung (10) ist.

7. Filter nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Abmessung des Filter­ gehäuses (12) höchstens etwa die Hälfte des Durch­ messers (D2) der auszurüstenden Leitung (10) beträgt.

8. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterscheibe (13) ein Filterelement (35) besitzt, dessen Öffnungen (36) jeweils einzeln von parallelen Kanälen (37) abge­ grenzt sind, die im wesentlichen senkrecht zu ihrer Ebene langgestreckt sind.

9. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenvolumen des Radkranzes (22) der Filterscheibe (13) in mehrere Abteile (29) unterteilt ist.