DE3811706C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Filterreinigung nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie einen
Flüssigkeitsfiltrierapparat zur Ausübung des Verfahrens nach
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2.
Ein derartiges Verfahren und derartiger Apparat werden in der
Praxis zur Filtrierung von Brennstofföl für Motoren verwendet.
Dabei wird das Filter periodisch gereinigt, wobei durch
durch Herstellung eines Druckabfalls im primären Ölkreislauf und die
davon verursachte Rückströmung des Öls durch das Filterelement,
welches gleichzeitig mit Ultraschall beeinflußt wird, sich im
Filter abgesetzte Unreinheiten lösen und vom Öl im primären
Kreislauf weggespült werden.
Ein Verfahren und ein Filtrierapparat mit einem Einsatz von
Rückspülung oder Ultraschall zeigt die GB-PS 15 92 068.
Es hat sich indessen gezeigt, daß die Ultraschallwellen, die
der Bildung eines Filterkuchens an der Oberfläche des
Filterelements entgegenwirkt, u. a. wegen der Kavitation des Öls
einen so schweren Verschleiß an das Filterelement ausüben, daß
dies sehr schnell zerstört wird, wenn die Effektivität der
Filterreinigung so ziemlich zufriedenstellend sein soll. Der
Verschleiß ist während des Rückspülvorgangs, der einen
kräftigen Transducer erfordert damit die Unreinheiten aus dem
Filtertuch "ausgeschüttelt" und vom Öl im Primärkreislauf
mitgenommen werden können, besonders groß.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur
Filterreinigung sowie einen Apparat zur Ausübung des Verfahrens
vorzuschlagen, die es ermöglichen, eine viel schonendere
Reinigung des Filterelements durch Rückspülung zu erreichen als
bisher möglich gewesen ist, so daß die Lebensdauer des
Filterelements wesentlich verlängert werden kann.
Dies ist gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der Abstand
zwischen der Vibrationsfläche des Ultraschalltransducers und
der Oberfläche des Filterelements während der Rückspülung, wenn
der Transducer tätig ist, reduziert oder eliminiert wird.
Wenn man während der Rückspülung den Transducer und das
Filterelement dicht gegeneinander einführt, erreicht man, daß
das Öl während der Rückspülung mit großer Geschwindigkeit von
der Primärseite des Filters wegströmt und effektiv Unreinheiten
mit sich reißt, die vom ganz dicht am Filter befindlichen
Transducer gelöst werden. Es kann ein verhältnismäßig schwacher
Ultraschalltransducer mit einer kurzen Einwirkung auf das
Filter verwendet werden. Es hat sich gezeigt, daß die
Lebensdauer des Filters viel länger wird als bisher möglich.
Sogar in Fällen wo der Ultraschalltransducer bei normaler
Filtrierung in einem maximalen Abstand vom
Filterelement kontinuierlich arbeitet (wo er also
nicht nur während der Rückspülung aktiviert wird),
kann diese Verlängerung der Lebensdauer dann er
reicht werden, wenn der maximale Abstand und der Ef
fekt des Transducers aneinander angepaßt werden um
das Filterelement in möglichst weitem Umfang zu
schonen.
Das Verfahren kann in einem verhältnismäßig einfachen
Flüssigkeitsfiltrierapparat mit einer verhältnismäßig
flachen und breiten Durchströmungskammer, deren eine
Seitenfläche von einer im Wesentlichen ebenen Ober
fläche eines flachen Filterelements gebildet wird,
und mit einem Ultraschalltransducer, dessen Vibra
tionsfläche parallel zu und gegenüber der einen der
Oberflächen des Filterelements angeordnet ist, ausge
übt werden, welcher Apparat gemäß der Erfindung da
durch eigentümlich ist, daß der Ultraschalltrans
ducer und/oder das Filterelement derart verschiebbar
gelagert sind/ist, daß der Abstand zwischen der Vi
brationsfläche des Transducers und der Oberfläche
des Filterelements variiert werden kann, und daß
Steuerorgane zur Herstellung der Verschiebung derart
eingerichtet sind, daß während der Rückspülung von
Flüssigkeit durch das Filterelement in Richtung gegen
die Durchströmungskammer der genannte Abstand auf ein
Minimum oder Null reduziert wird gleichzeitig damit,
daß der Ultraschalltransducer wirksam ist und so,
daß der maximale Abstand wieder eingestellt wird,
wenn die Rückspülung aufhört.
Die Erfindung wird im Folgenden in Verbindung mit der
Zeichnung näher erläutert, worauf
Fig. 1 ein vereinfachtes Diagramm über einen Teil des
Brennstoffsystems eines Motors zeigt, worin der Flüs
sigkeitsfiltrierapparat gemäß der Erfindung Verwen
dung finden kann,
Fig. 2 einen Schnitt durch eine Ausführungsform für
das Filter gemäß der Erfindung, in Normalstellung
gezeigt,
Fig. 3 das Filter gemäß Fig. 2, während der Rück
spülung zur Reinigung des Filterelements gezeigt, und
Fig. 4 ein Diagramm, welches die Abhängigkeit des Rei
nigungseffekts vom Abstand zwischen Filtertuch und
Ultraschalltransducer während der Rückspülung illu
striert.
In dem in Fig. 1 gezeigten Diagramm ist eine Pumpe P
gezeigt, die Öl aus einem nicht gezeigten Lagertank
durch eine Saugleitung 10 saugt und es durch einen
Wärmeaustauscher H zu einem Filtrierapparat F weiter
leitet. Der größte Teil des Öls strömt in einem pri
mären Kreislauf in Kreuzstrom über ein Filterelement
7 - d. h. in einem flachen Strom parallel zum Filter
tuch - und durch einen primären Auslauf 5 hinaus und
zur Pumpe P zurück. Ein geringer Teil des Öls strömt
durch das Filterelement 7 zu einem sekundären Auslauf
6 und weiter durch einen Puffertank B zum nicht ge
zeigten Motor.
Das Filterelement des Apparats F wird periodisch durch
Rückspülung gereinigt, wobei ein Ventil 1 mit regel
mäßigen Zeitintervallen - oder vom Druckabfall über
dem Filterelement gesteuert - eine Pumpenumlauflei
tung 11 öffnet, so daß der Druck des primären Kreis
laufs fällt, und sich im Filter abgesetzte Unreinhei
ten sich lösen und vom Öl im primären Kreislauf wegge
spült werden, wenn das Ventil 1 wieder geschlossen
wird. Ein (in Fig. 1 nicht gezeigter) Ultraschall
transducer, dessen Vibrationsfläche eine Begren
zungsfläche für den flachen Kreuzstrom vom Öl längs
des Filterelements 7 bildet, trägt dazu bei, die Bil
dung eines Filterkuchens an der Oberfläche des Filter
elements 7 zu verhindern. Wenn die Menge von Unrein
heiten im Primärkreislauf zur Folge hat, daß die
Intervalle zwischen notwendigen Rückspülungen uner
wünscht klein werden, wird ein Dränventil 2 im Primär
kreislauf geöffnet, und Öl wird entweder zum Lagertank
zurückgeführt oder abgezapft um gereinigt zu werden.
Öl kann auch während einer Rückspülung weggeleitet
werden, wobei die Ventile 1 und 2 dann gleichzeitig
offen sind. Wenn die Pumpe P so reines Öl (z. B. Die
selöl) saugt, daß eine Filtrierung nicht notwendig
ist, wird ein Ventil 3 in einer Filterumlaufleitung
8 offengehalten. Das Filter kann dann überholt oder
ausgewechselt werden, wobei es durch nicht gezeigte
Absperrventile vom übrigen Brennstoffsystem abge
sperrt werden kann. Häufig werden mehrere parallelge
kuppelte Filter verwendet.
Es ist mit dem beschriebenen Verfahren die Schwierig
keit verbunden gewesen, daß das verwendete Filter
element ziemlich schnell zerstört wurde, welches ver
mutlich insbesondere auf eine Kavitationsbildung an
der gegen den Ultraschalltransducer wendenden Seite
des Filterelements und verhältnismäßig dauernde Be
einflussungen mit Hinblick darauf, die Unreinheiten
im Filter zu lösen, zurückzuführen ist.
Es hat sich jetzt gezeigt, daß es mit dem Flüssig
keitsfiltrierapparat gemäß der Erfindung, z.B. in
der in Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsform, mög
lich geworden ist, eine effektive Reinigung sowie eine
wesentliche Verlängerung der Lebensdauer des Filter
elements 7 dadurch zu erreichen, daß man während
der periodischen Rückspülungen, wo der Flüssigkeits
druck an der Primärseite des Elements kleiner als an
der Sekundärseite ist, den Abstand zwischen der Ober
fläche des Filterelements 7 und dem Ultraschalltrans
ducer T reduziert oder ganz aufhebt, während der Trans
ducer tätig ist.
Zu diesem Zweck ist das Filterelement 7 im Gehäuse 8
durch Führungen 9 so gelagert, daß es zwischen den in
Fig. 2 und 3 gezeigten Stellungen verschiebbar ist.
In Fig. 2 steht das Filter in seiner normalen Arbeits
stellung, wo das Öl im Primärkreislauf - wie durch
Pfeile angedeutet - vom Einlauf 4 zum Auslauf 5 in
Kreuzstrom über das Filterelement 7 strömt. Wie eben
falls durch Pfeile angedeutet strömt ein Bruchteil des
Öls durch das Filterelement 7 zum sekundären Auslauf 6.
Fig. 3 zeigt den Filtrierapparat während Reinigung
des Filterelements 7 durch eine von einem Druckabfall
im Primärkreislauf oder eine Drucksteigerung an der
Sekundärseite des Filterelements 7 verursachte Rück
spülung. Wie durch Pfeile gezeigt strömt jetzt Öl durch
das Filterelement 7 von dessen Sekundärseite zur Pri
märseite zurück und in Richtung gegen die Einläufe 4
und die Ausläufe 5. Wie ersichtlich ist das Filterele
ment 7 durch die Führungen 9 dicht gegen die Vibra
tionsfläche des Ultraschalltransducers T hin verscho
ben, sodaß die Strömungsgeschwindigkeit von der Pri
märseite des Filterelements ab hoch ist gleichzeitig
damit, daß die Vibrationen vom Transducer T zum Fil
terelement 7 sehr effektiv sind.
Es hat sich überraschend gezeigt, daß das Filter
element 7 die dadurch hervorgerufene starke Vibra
tionsbeeinflussung sehr gut verträgt, welche in
Verbindung mit der erhöhten Abströmungsgeschwindig
keit an der Primärseite des Filters bewirkt, daß
innerhalb sehr kurzer Zeit eine effektive Reinigung
erreicht werden kann. Die Abhängigkeit des Reini
gungseffekts vom Abstand zwischen Filterelement und
Ultraschalltransducer ist in dem in Fig. 4 gezeigten
Diagramm veranschaulicht, welches auf einer Reihe
von Versuchen mit variierendem Abstand und Ultra
schalleffekt basiert.
Obwohl die in Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsfor
men für den Filtrierapparat gemäß der Erfindung einen
stationären Ultraschalltransducer T an der Primär
seite des Filterelements aufweisen, ist verständlich,
daß der Transducer auch an der Sekundärseite (Ab
strömungsseite) des Filters angeordnet sein kann.
Weiterhin kann die relative Verschiebung zwischen
dem Filterelement 7 und dem Transducer T auch dadurch
hergestellt sein, daß der Transducer T gegen das Fil
terelement 7 ein und davon ab verschiebbar ist oder
dadurch, daß sowohl der Transducer T als das Filter
element 7 verschiebbar sind. Die Verschiebung kann
von Steuersignalen vom Steuerkreislauf der Pumpe P
oder des Transducers T oder eventuell nur rein mecha
nisch infolge des Druckabfalls im Primärkreislauf her
vorgerufen werden.
Claims (3)
1. Verfahren zur Filterreinigung, bei dem eine in einem
primären Kreislauf zirkulierende Flüssigkeit in einer
verhältnismäßig flachen und breiten Kammer über ein im
Wesentlichen ebenes Filterelement in einem sogenannten
Kreuzstrom (cross flow) strömt, und ein Bruchteil der
Flüssigkeitsmenge durch das Filterelement gepreßt wird,
wobei ein mit seiner Vibrationsfläche parallel zu und
gegenüber einer der Oberflächen des Filterelements
angeordneter Ultraschalltransducer mindestens während
periodischer filterreinigender Rückspülung von
Flüssigkeit durch das Filterelement tätig ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstand zwischen der Vibrationsfläche
des Ultraschalltransducers und der Oberfläche des
Filterelements während der Rückspülung, wenn der
Transducer tätig ist, reduziert oder eliminiert wird.
2. Flüssigkeitsfiltrierapparat zur Ausübung des Verfahrens
nach Anspruch 1 mit einer verhältnismäßig flachen und
breiten Durchströmungskammer, deren eine Seitenfläche von
einer im Wesentlichen ebenen Oberfläche eines flachen
Filterelements gebildet wird, und mit einem
Ultraschalltransducer, dessen Vibrationsfläche parallel
zu und gegenüber der einen der Oberflächen des
Filterelements angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ultraschalltransducer (T) und/oder das
Filterelement (7) derart verschiebbar gelagert sind/ist,
daß der Abstand zwischen der Vibrationsfläche des
Transducers (T) und der Oberfläche des Filterelements (7)
variiert werden kann, und daß Steuerorgane zur
Herstellung der Verschiebung derart eingerichtet sind,
daß während der Rückspülung von Flüssigkeit durch das
Filterelement (7) in Richtung gegen die
Durchströmungskammer der genannte Abstand auf ein Minimum
oder Null reduziert wird gleichzeitig damit, daß der
Ultraschalltransducer (T) wirksam ist und so, daß der
maximale Abstand wieder eingestellt wird, wenn die
Rückspülung aufhört.
3. Flüssigkeitsfiltrierapparat gemäß Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Größe der Vibrationsfläche des Transducers (T)
von derselben Größenordnung wie die gegenüberliegende
Oberfläche des Filterelements (7) ist.
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