DE3850990T2

DE3850990T2 - Filterelement.

Info

Publication number: DE3850990T2
Application number: DE3850990T
Authority: DE
Inventors: Mordeki Drori
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-02-03
Filing date: 1988-02-03
Publication date: 1995-03-23
Anticipated expiration: 2008-02-04
Also published as: DE3850990D1; US5098565A; AU1118088A; EP0284729A1; EP0284729B1; CA1334509C; AU619172B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Filtereinheit und einen Scheibenfilter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 18.
Eine derartige Filtereinheit und ein Scheibenfilter sind aus der FR-E-90 486 bekannt. Die in dem genannten Dokument offenbarten Filterelemente umfassen eine erste und zweite ebene Fläche, an denen jeweils eine mehrere Finger bildende linienförmige Erhebung ausgebildet ist, die eine Filtersperre zwischen einer stromaufwärtigen und einer stromabwärtigen Seite der Filtereinheit bildet, wobei zwischen aneinandergrenzenden Fingern außen liegende Zwischenräume und im Inneren der Finger Innenräume ausgebildet sind und wobei an mindestens einer der linienförmigen Erhebungen der ersten und zweiten Fläche mehrere beabstandete Nuten vorgesehen sind.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Filtereinheit und einen Scheibenfilter mit verbesserter Filterwirkung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine Filtereinheit nach Anspruch 1 und einen Scheibenfilter nach Anspruch 18 gelöst.
Die abhängigen Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungen der Erfindung gerichtet.
Im folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Filters, der einen Aufbau und eine Arbeitsweise entsprechend einer bevorzugten Ausführung der Erfindung aufweist;
Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II von Fig. 1;
Fig. 3 eine Schnittansicht entsprechend Fig. 2, die jedoch einen Filter mit Doppeldüsenanordnung zeigt und ansonsten ähnlich der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Einzeldüsenanordnung ist;
Fig. 4 eine Darstellung der gekrümmten Konfiguration eines in Fig. 1 gezeigten Satzes von Filterelementen;
Fig. 5 eine Darstellung eines Teils des in Fig. 4 gezeigten Satzes von Filterelementen;
Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung eines Teils des in Fig. 5 dargestellten Satzes von Filterelementen;
Fig. 7 eine vergrößerte Darstellung eines Teils des in Fig. 5 dargestellten Satzes von Filterelementen, die ebenfalls den Filterkuchen und/oder dazugehöriges Sediment zeigt;
Fig. 8 eine Darstellung eines Teils des in Fig. 5 dargestellten Satzes von Filterelementen, welche die Kanäle zwischen den Fingerelementen zeigt;
Fig. 9A und 9B entsprechen Fig. 8 und zeigen den Teil des Satzes von Filterelementen mit zugehörigem Filterhilfsmaterial und dem herabgefallenen Filterhilfsmaterial;
Fig. 10 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Filters, der einen Aufbau und eine Arbeitsweise entsprechend einer bevorzugten Ausführung der Erfindung aufweist und eine vom Boden der Aufströmseite des Gehäuses beabstandete Ablauföffnung aufweist;
Fig. 11 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Filters, der einen Aufbau und eine Arbeitsweise entsprechend einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung hat und eine vom Boden der Aufströmseite des Gehäuses beabstandete Ablauföffnung sowie Halterungen für den Filtersatz aufweist, die durch die Filterscheiben zwischen den stromaufseitigen und stromabseitigen Flächen der Filterscheiben hindurchgehen;
Fig. 12 eine Draufsicht auf eine Filterscheibe gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung zum Einsatz in der Vorrichtung von Fig. 11;
Fig. 13A und 13B erste und zweite Darstellungen, welche die Biegsamkeit der von der Filterscheibe nach Fig. 12 gebildeten Finger unter Filter- bzw. Rückströmbedingung in vergrößerter Form zeigen;
Fig. 14 eine Darstellung eines Teils von einem Filtersatz mit in Fig. 2 dargestellten Filterscheiben mit vergrößerter Darstellung der Ablösung des Filterhilfsstoffs vom Filtersatz, wenn die Finger bei nicht mehr vorhandener Druckdifferenz zurückschnappen;
Fig. 15A und 15B vergrößerte Schnittansichten eines Teils vom Filtersatz in Fig. 14 jeweils während der Filterung und während der Regeneration oder Rückströmung;
Fig. 16 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Filters gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung, der einen zentralen Ablauf und eine Fluideinlaßöffnung aufweist und Halterungen für den Filtersatz enthält, welche durch die Filterscheiben zwischen den stromaufseitigen und stromabseitigen Flächen der Filterscheiben hindurchgehen;
Fig. 17 eine vergrößerte Darstellung des zentralen Ablasses und der Fluideinlaßöffnung von Fig. 16;
Fig. 18 eine Schnittansicht entlang der Linie XVIII- XVIII von Fig. 17; und
Fig. 19 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführung des zentralen Ablasses und der Fluideinlaßöffnung entsprechend einer bevorzugten Ausführung der Erfindung.
Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen einen Filter gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung mit einem Basisteil 70, an dem ein unterer Gehäuseteil 72 fest gehalten ist. Abnehmbar auf dem unteren Gehäuseteil 72 ist ein oberer Gehäuseteil 74 durch einen Dichtungsring 76 abgedichtet angeordnet.
An den unteren Gehäuseteil 72 grenzt ein Fluideinlaß 78 an und ist mit der im folgenden als "stromaufseitige Fläche" bezeichneten äußeren Zylinderfläche eines Satzes bzw. Stapels von Filterelementen 79 verbunden. Ein Fluidauslaß 80 ist an den Gehäuseteil 72 angeschlossen und mit einem im folgenden als "stomabseitige Fläche" bezeichneten hohlen Innenteil 81 des Filterelementesatzes 79 angrenzend an die innere Zylinderfläche des Filterelementesatzes bzw. Filterelementestapels verbunden.
Der Filterelementesatz 79 umfaßt vorzugsweise einen Satz in der Mitte hohler Filterscheiben 82 der in den Fig. 4 bis 9B und 12 bis 15B gezeigten Art.
Der Filterelementesatz 79 ist abnehmbar zur Bildung eines Volumens 81 vorzugsweise abnehmbar in Koaxialrichtung angeordnet und wird durch obere und untere Halteringe 84 und 86 fest zusammengehalten, die durch mehrere, in typischer Weise vier, Gewindestangen 88 und zugehörige Muttern 90 verbunden sind. Ein Halteelement 89 haltert den oberen Haltering 84 und ist durch einen Gewindering 91 abgedichtet am oberen Gehäuseteil 74 angeordnet. Ein Hülsenteil 92 steht in Eingriff mit dem Halteelement 89. Wie aus der Fig. 2 hervorgeht, weist jedes Filterelement 82 vorzugsweise vier Montagevorsprünge 85 zum Eingriff jeweils einer Stange 88 auf. Durch die Stangen 88 können somit die Filterelemente 82 in genauer Azimutausrichtung gehalten werden.
Eine Düsenstrahlanordnung 100 ist hauptsächlich innerhalb des Volumens 81 angeordnet und umfaßt eine Wasserzufuhrwelle 110 mit einem Wassereinlaß 112 und einem zugehörigen Einlaßventil 114.
Ein drehbarer Austrittskopf 116 für einen gebündelten Strahl ist zur relativ freien Drehung um eine Drehachse 118 der Welle 110 ausgebildet und weist eine einzelne Auslaßöffnung 119 auf. Aus der Fig. 2 geht hervor, daß die Auslaßöffnung zur Bildung eines exzentrischen Wasseraustrittsstrahls ausgebildet ist, der die Auslaßöffnung 119 um die Achse 118 dreht, so daß der Austrittsstrahl aufeinanderfolgend in jede der durch die angrenzenden Filterscheiben 82 begrenzten azimutal getrennten Rückströmkammern 121 gerichtet wird.
Bei einer bevorzugten Ausführung ist oberhalb der Auslaßöffnung 119 ein Positionierring 120 vorgesehen, der für die gewünschte Positionierung der Düsenstrahlanordnung 100 in dem Volumen 81 entsprechend der Krümmung der inneren, stromabseitigen Fläche 122 des Filterelementesatzes gebogen ist, wobei die Drehachse des Austrittskopfes 116 für den gebündelten Strahl in bezug auf die zylindrische stromabseitige Fläche 122 derart zentriert ist, daß sich die Auslaßöffnung 119 immer in einem vorbestimmten Abstand von der stromabseitigen Fläche 122 befindet, um nicht die Drehung des Strahlaustrittskopfes 116 zu stören.
Es ist ersichtlich, daß der aus der Auslaßöffnung 19 austretende gebündelte Wasserstrahl in die durch den Filterelementesatz gebildeten und der Auslaßöffnung gegenüberliegenden Einzelvolumen gezwungen wird, und daß sich der Wasserstrahl nicht verbreitern kann, was zu einer Verminderung seiner Stärke und seiner Rückflußwirkung führen würde.
Die Auslaßöffnung 119 wird nach oben und unten verschoben sowie um die Achse 118 gedreht und der dadurch erzeugte Druckstrahl wird aufeinanderfolgend auf einzelne Filterkammern 121 in dem Filterelementesatz konzentriert, um einen verbesserten Rückfluß zu erreichen.
Wie bereits erwähnt, ist die Auslaßöffnung 119 zur Bildung eines radial gerichteten konzentrierten Rückflußstrahls ausgebildet, der zum Ausspülen von Einzelteilen aus dem Filterelementesatz 79 dient.
Der Einlaß 112 ist typischerweise über einen (nicht gezeigten) flexiblen Schlauch mit einer Rückfluß-Flüssigkeitsversorgung verbunden, die an eine Quelle 123 für die Zufuhr zu filternder Flüssigkeit unter Druck anschließbar ist, wobei die Quelle 123 über ein Zwei-Wege-Ventil 125 mit dem Einlaß 78 verbunden ist. Alternativ hierzu kann der Einlaß 112 an eine andere Hochdruckflüssigkeitsquelle angeschlossen werden. Das Ventil 125 verbindet wahlweise den Wassereinlaß 78 des Filters entweder mit einer Druckwasserquelle oder einem Rückfluß-Flüssigkeitsablauf 127.
Bei normaler Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Filters ist die Düsenstrahlanordnung 100 zum Teil innerhalb des Volumens 81 angeordnet und die Welle 110 ist durch eine dichtend mit dem Gewinde am Halteelement 89 in Eingriff stehende Dichtungsbuchse 92 mit dem Oberteil 74 des Gehäuses abgedichtet gekoppelt. Das Ventil 125 ist gemäß Fig. 1 derart eingestellt, daß die zu filternde Flüssigkeit von der Druckquelle eintritt und zum Einlaß 78 sowie durch den Filterelementesatz 79 von der stromaufseitigen Fläche zur stromabseitigen Fläche fließt, wobei sie im Verlauf gefiltert wird. Die gefilterte Flüssigkeit strömt durch das Volumen 81. Das Ventil 114 ist geschlossen.
Während des Rückflußbetriebs ist das Ventil 125 zur Abtrennung der Druckflüssigkeitsquelle und zur Bildung einer Verbindung zwischen dem Einlaß 78 und dem Rückflußablauf 127 betätigt. Das Ventil 114 ist für die Zuleitung eines Wasserstroms unter Druck an die Düsenstrahlanordnung 100 geöffnet und die Hülse 92 ist gelöst.
Der Strahlaustrittskopf 116 wird von Hand entlang der Innenseite des Filterelementesatzes an der stromabseitigen Fläche axial hin und her bewegt und durch den exzentrisch austretenden Fluidstrom um mindestens 3600 gedreht, wodurch ein konzentrierter Hochdruck-Wasserstrahl gezwungen wird, von der stromabseitigen Fläche des Filters in die Rückflußkammern 121 einzutreten, um so das angesammelte ausgefilterte Material von der Aufströmseite des Filterelementesatzes zu entfernen. Durch diese Anordnung können im wesentlichen alle Rückflußkammern 121 zur effizienten Rückfluß-Reinigung des Filterelementesatzes durch den konzentrierten Strahl Region für Region abgetastet werden.
In Fig. 3 ist eine weitere Ausführung der Vorrichtung von Fig. 1 gezeigt, bei der ein Strahlaustrittskopf 116 mit zwei nahezu aber nicht exakt entgegengesetzt gerichteten exzentrischen Auslaßöffnungen 134 und 136 vorgesehen ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführung sind die beiden Öffnungen 134 und 136 in unterschiedlichen Axialstellungen in bezug auf die Achse 118 angeordnet, damit ein nahezu gleichzeitiges Ausspülen von Kammern an zwei unterschiedlichen Axialstellungen entlang der Achse 118 erreicht wird.
In den Fig. 4 bis 9B ist eine bevorzugte Ausführung eines Filterelements gezeigt, das einen Aufbau und eine Arbeitsweise gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung aufweist. Das Filterelement kann in jeder geeigneten Filtereinrichtung eingesetzt werden und ist besonders wirkungsvoll in der vorstehend beschriebenen Filtervorrichtung.
Fig. 4 zeigt in Draufsicht einen Teil einer Filterscheibe 420 mit mehreren Fingerelementen 422. Es ist ersichtlich, daß die Anordnung der Fingerelemente 422 vorzugsweise nicht exakt radial ist. Die Umrißlinie jedes Fingerelements ist insbesondere entlang eines Teils eines Kreisbogens gekrümmt. Jede linienförmige Erhebung 424 ist als Teil eines Kreisbogens um einen unterschiedlichen Mittelpunkt ausgebildet, wie in Fig. 4 beispielhaft dargestellt ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der linienförmige Bereich mit einem punktförmigen Ende 425 angrenzend an die Abströmseite ausgebildet, um die Ablenkung der darauf auftreffenden Rückflußströme zu minimieren.
Der sich ergebende Aufbau weist eine relativ vergrößerte Länge der linienförmigen Erhebungen und damit der Filtersperre pro Flächeneinheit des Filterelements auf. Es ist ersichtlich, daß die durch die linienförmigen Erhebungen 424 gebildete Filtersperre eine Sperre zwischen einer stromaufwärts gelegenen Seite des Filters, hier typischerweise die radial außen liegende Seite der linienförmigen Erhebungen, und der stromabwärts gelegenen Seite des Filters, typischerweise der radial innen liegenden Seite der linienförmigen Erhebungen, bildet. Es ist daher verständlich, daß eine Längensteigerung der Filtersperre pro Flächeneinheit eines Filterelements eine entsprechende Steigerung in der Filterkapazität der Einheit pro Flächeneinheit des Filterelements und pro Volumeneinheit einer aus einem Filterelementesatz bzw. einem Filterelementestapel aufgebauten Filtereinheit ergibt. Die linienförmige Erhebung 424 ist mit einer Reihe von Nuten 423 ausgebildet.
Die Zwischenräume 426 zwischen benachbarten Fingerelementen 422, die typischerweise an der stromabwärts gelegenen Seite des Filters liegen, bilden Filtervolumen, die bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung einen Filterkuchen aufnehmen.
An den im Inneren jedes Fingerelements 422 gebildeten Zwischenräumen 428, die typischerweise an der stromabwärts gelegenen Seite des Filters liegen, sind ebene Teileinrichtungen 429 vorgesehen, die in bezug auf die linienförmigen Erhebungen der ersten und zweiten Fläche derart zurückversetzt sind, daß die ebenen Teileinrichtungen bei einer ausgerichteten Anordnung mehrerer Filterelemente in einem Stapel mehrere Rückströmkammern 430 für eine verbesserte und konzentrierte Rückströmung bilden. Diese Rückströmkammern sind besonders geeignet für Rückfluß-Druckreinigung durch den von der vorstehend beschriebenen Vorrichtung der Fig. 1 bis 3 erzeugten Rückflußstrahl.
Es ist ein besonderes Merkmal der erfindungsgemäßen Ausführung in Fig. 4, daß an der stromabwärts gelegenen Seite Rückströmkammern gebildet sind, die den Rückströmeffekt eines Druckfluid-Rückflußstrahls konzentrieren, während die von der Filtersperre entfernten Partikel frei von dem Filtersatz bzw. Filterstapel abfallen können.
Die in den Fig. 5 bis 9B gezeigte Anordnung umfaßt einen Satz von identischen Filterelementen 510, die von der in Fig. 4 dargestellten Art sind und aus Kunststoff, wie z. B. Polypropylen, bestehen. Die Filterelemente umfassen identisch geformte gegenüberliegende erste und zweite ebene Flächen. Außer den Nuten 423 sind die beiden ebenen Flächen jedes Filterelements zueinander spiegelbildlich, so daß die linienförmigen Erhebungen an beiden ersten und zweiten Flächen und auch die Zwischenräume zwischen den äußeren Fingern und inneren Fingern miteinander übereinstimmen. Die Nuten 423 an den einander gegenüberliegenden linienförmigen Erhebungen verlaufen vorzugsweise schräg zueinander.
Jede ebene Fläche des Filterelements 510 ist mit einer Filtersperre ausgebildet, die durch ein vorzugsweise durchgehendes erhöhtes Linienmuster 520 in einer im allgemeinen wellenförmigen Gestaltung begrenzt wird und mehrere Fingerelemente 522 bildet. Das erhöhte Linienmuster 520 bestimmt in typischer Weise die Außenkontur jedes Fingerelements 522 und kann zur Bildung einer glatten Außenkontur oder alternativ eines gekerbten oder gezahnten Musters entlang des im allgemeinen radial verlaufenden Teils jedes Fingerelements 522 ausgestaltet sein.
Wie bereits im Zusammenhang mit dem vorstehend beschriebenen Fingerelement 422 bemerkt wurde, ist die Umrißlinie jedes Fingerelements vorzugsweise entlang eines Teils von einem Kreisbogen gekrümmt. Wie in Fig. 4 dargestellt, ist jede linienförmige Erhebung vorzugsweise als Teil eines Kreisbogens um einen unterschiedlichen Mittelpunkt ausgebildet.
Die sich ergebende Gestaltung weist eine relativ vergrößerte Länge des linienförmigen Bereichs und damit der Filtersperre pro Flächeneinheit des Filterelements auf. Es ist ersichtlich, daß die durch die linienförmige Erhebung 520 begrenzte Filtersperre eine Absperrung zwischen einer stromaufwärts gelegenen Seite des Filters, hier typischerweise der radial äußeren Seite des linienförmigen Bereichs, und der stromabwärts gelegenen Seite des Filters, typischerweise der radial inneren Seite des linienförmigen Bereichs, bestimmt. Es ist daher verständlich, daß ein Längenzuwachs der Filtersperre pro Flächeneinheit des Filterelements zu einer entsprechenden Steigerung in der Filterkapazität der Einheit pro Flächeneinheit des Filterelements und pro Volumeneinheit eines Satzes von derartigen Filterelementen führt.
Es ist ein besonderes Merkmal der Erfindung, daß die stromaufwärts gelegene Seite der durch die linienförmige Erhebung 520 begrenzten Filtersperre ein relativ offenes Volumen ist und damit eine erhöhte Kapazität für große Partikel während der Filtration und eine erleichterte Partikelablösung bei der Regeneration und Rückströmung bietet, während gleichzeitig eine effiziente Filtration von kleinen Partikeln erreicht wird.
In der Ausführung der Fig. 5 bis 9B werden die den Filterelementesatz bildenden Filterelemente durch eine oder mehrere Azimutalvorsprünge 85 in genauer Azimutalausrichtung gehalten, die jedem Filterelementesatz zugeordnet und von einer hindurchgehenden (nicht gezeigten) Stange paßgenau gehalten sind. Wenn die ersten und zweiten ebenen Flächen daher aneinanderliegen, passen die Fingerelemente 522 an der ersten und zweiten ebenen Fläche der aneinandergrenzenden Fingerelemente genau aufeinander und bilden eine Filtersperre zwischen der Aufströmseite des Filters und der Abströmseite. An den Stellen, an denen sich die Fingerelemente an der ersten und zweiten Fläche berühren, stehen Nuten 525 an einer oder vorzugsweise beiden ebenen Flächen in Eingriff. Das Verständnis dieses Eingriffs wird durch Fig. 6 erleichtert, die eine Vergrößerung entlang der Linien VI-VI in Fig. 5 zeigt.
Es ist ein besonderes Merkmal der Erfindung, daß bei einer Ausbildung von Nuten an beiden gegenüberliegenden Linienbereichen die Nuten 526 und 528 an den gegenüberliegenden Eingriffsflächen gemäß Fig. 6 gegenseitig schräg sind, so daß sie sich mehrfach kreuz ende Kanäle für das durchströmende Fluid bilden, wobei in Abständen entlang des Strömungsweges ein Partikelgrößenbezugsmaß entsprechend dem Querschnitt der Einzelnut ausgebildet ist.
Diese Ausgestaltung hat eine Reihe von Vorteilen, einschließlich der Tatsache, daß der Durchgang aufgrund der effektiven Kombination von Nuten auf den gegenüberliegenden Anlageflächen entlang des Großteils der Strecke von der Aufströmseite zur Abströmseite über die in Eingriff stehende erste und zweite Fläche größer ist als das Partikelgrößenbezugsmaß. Die vielen Verzweigungen zwischen den Nuten ermöglichen mehrere alternative Fluidwege, so daß das Fluid trotz Verstopfung einzelner Durchlässe weiterströmen kann. Der relativ lange und verwinkelte Fluiddurchgang ermöglicht eine verbesserte Filtertiefe und damit einen erhöhten Filterwirkungsgrad.
Im folgenden wird auf Fig. 7 Bezug genommen, die Fig. 6 entspricht aber auch die Anwesenheit eines Filterkuchens und/oder eines Sediments während des Filterbetriebes zeigt. Die Darstellung zeigt eine Ausführung, bei der die stromaufwärts gelegene Seite radial außerhalb der linienförmigen Erhebung 520 und somit zwischen den Fingerelementen 522 liegt, während sich die stromabwärts gelegene Seite an der radial inneren Seite der linienförmigen Erhebung 520 befindet und somit mit der Fläche und dem Volumen im Inneren jedes Fingerelements 522 verbunden ist.
Es ist ersichtlich, daß ein Partikel mitführendes Fluid, wie z. B. Wasser, von der stromaufwärts gelegenen Seite eintritt, wie durch die Pfeile 530 dargestellt, und die Partikel 532 stromauf der linienförmigen Erhebung 520 ablagert.
Es ist außerdem ersichtlich, daß ein Filterhilfsmittel, wie z. B. Diatomenerde, Aktivkohle oder ein Filterkuchen an der stromaufwärts gelegenen Seite des Filterelementesatzes angeordnet sein kann, wie dies dargestellt ist.
Es ist ein besonderes Merkmal der Erfindung, daß die Zwischenräume zwischen benachbarten Fingern 522 offen sind, so daß gemäß den Fig. 8 bis 9B zwischen benachbarten Fingern Kanäle 560 gebildet werden, wenn man mehrere Filterscheiben 510 mit sich deckenden Fingern 522 aufeinanderstapelt. Diese Kanäle haben besondere Bedeutung bei der Verwendung eines Filterhilfsmittels, wie z. B. eines Filterkuchens, da der Filterkuchen an der stromaufseitigen Fläche der Filterscheiben 510 entlang des Umfangs der Finger 522 angeordnet werden kann.
Vorausgesetzt, daß der Filterscheibensatz 510 im wesentlichen vertikal angeordnet ist, werden der Filterhilfsstoff und die herausgefilterten Partikel, die während der Filterung gemäß Fig. 9A an den Umfangsrändern 524 der Finger haften, durch die Kanäle 560 zum Boden des Filtergehäuses gemäß Fig. 9B fallen, wenn der Fluidstrom durch den Filter von der Aufströmseite zur Abströmseite beendet wird.
In Fig. 10 ist eine weitere Ausführung eines Filters gezeigt, der mit Ausnahme der Anordnung des Fluideinlasses 78 mit dem in Fig. 1 dargestellten identisch ist. Es ist ersichtlich, daß der Einlaß 78 der Ausführung nach Fig. 1 auch als Rückflußablauf funktioniert und etwas vom Boden des Gehäuses 72 beabstandet ist. In Fig. 10 ist der Einlaß 78 noch weiter vom Boden des Gehäuses 72 beabstandet. Für den Fachmann ist ersichtlich, daß die Anordnung gemäß Fig. 10 diejenige nach Fig. 1 in allen in den Fig. 2 bis 9B dargestellten Ausführungen der Erfindung ersetzen kann. Fig. 10 zeigt auch ein umfangreicheres Konzept, das nicht auf Scheibenfilter oder auf Filter mit Rückströmungsanordnung beschränkt ist.
Bei Beendigung des Flüssigkeitsstroms durch die Filteranordnung läuft die Flüssigkeit zum Boden des Gehäuses ab, und die Partikel, einschließlich das Filterhilfsmaterial und die von der Flüssigkeit getrennten festen Partikel, fallen in die Flüssigkeit, das Filterhilfsmaterial fällt zum Boden des Gehäuses und die festen Partikel schwimmen in oder auf der Flüssigkeit, so daß wenigstens ein Teil des Filterhilfsmaterials im Gehäuse verbleibt, während die festen Partikel durch den Ablauf ausgespült werden.
Bei Wiederaufnahme der Druckflüssigkeitsströmung durch die Filteranordnung wird der Filterhilfsstoff an der stromaufwärts gelegenen Seite der Filteranordnung verteilt und führt seine normale Funktion aus, nachdem er somit gereinigt, reorientiert und recycled wurde.
Der Ablauf kann vom Einlaß getrennt oder mit ihm identisch sein. Im letzteren Fall weist die Filtereinrichtung vorzugsweise ein manuell betätigbares Mehrstromventil 125 auf mit einer Normalstellung, in der die zu filternde Flüssigkeit stromaufseitig der Filteranordnung angeschlossen ist, und einer Rückflußstellung, in der verhindert wird, daß die zu filternde Flüssigkeit an die Aufströmseite gelangt und in welcher der mit der Aufströmseite verbundene Auslaß zum Ablassen an die Atmosphäre angeschlossen ist.
Fig. 11 zeigt eine weitere Ausführung eines Filters, die außer der Anordnung der Stangen 88 mit dem in Fig. 10 dargestellten identisch ist. In der Ausführung der Fig. 11 sind die Stangen 88, welche die Filterscheiben 82 in einem Satz 79 fest zusammenhalten, zwischen dem Innen- und Außendurchmesser des Satzes angeordnet. Diese Anordnung der Stangen 88 verhindert eine Beeinträchtigung der Rückströmung, die auftreten würde, wenn die Stangen 88 innerhalb der stromabseitigen Fläche des Satzes 79 angeordnet sind, und verhindert außerdem die Vergeudung von Volumen im Gehäuse, die sich ergibt, wenn die Stangen 88 außerhalb der stromaufseitigen Fläche angeordnet sind, wie in der Ausführung von Fig. 10 gezeigt. Dadurch wird bei der Ausführung nach Fig. 11 die Beziehung zwischen Stapeldurchmesser und Innendurchmesser des Gehäuses maximiert.
Die Ausführung nach Fig. 11 ist dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Satz bzw. Stapel von Filterelementen 79 oder eine andere geeignete Filteranordnung aufweist, die es ermöglicht, daß Partikel von der stromaufseitigen Fläche abfallen und zum Boden des Gehäuses fallen, wenn keine Flüssigkeit durch die Filteranordnung strömt. Dies gilt auch für die Ausführungen der Fig. 1 bis 9B.
Fig. 12 zeigt eine Filterscheibe 600 gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung. Die Filterscheibe 600 ist im wesentlichen mit der in den Fig. 5 bis 8 dargestellten identisch mit folgenden Ausnahmen:
Die Filterscheibe 600 weist mehrere Fingerelemente 602 mit einer nichtradialen, entlang eines Kreisbogens gekrümmten Konfiguration auf. Jeder Finger enthält einen Linienbereich 604, der im wesentlichen dem im Zusammenhang mit Fig. 4 beschriebenen Linienbereich 424 entspricht. Der Linienbereich 604 jedes Fingers kann aufgefaßt werden, als enthalte er einen nach außen weisenden Bereich 606 und einen nach innen weisenden Bereich 608, die durch einen äußeren gekrümmten Bereich 610 und einen inneren gekrümmten Bereich 612 verbunden sind.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der nach außen weisende Bereich 606 länger als der nach innen weisende Bereich 608, so daß ein Anlegen eines positiven Druckgradienten von der stromaufwärts gelegenen Seite des Stapels, hier seiner Außenseite, zur stromabwärts gelegenen Seite des Filterstapels, hier seiner Innenseite, wie dies während des normalen Filterbetriebes der Fall ist, eine Einwärtsbiegung der Finger 602 in Uhrzeigerrichtung verursacht, wie dies in Fig. 12 gezeigt ist. Bei der Beseitigung des Druckgradienten, wie dies bei der Beendigung der Druckfluidzufuhr der Fall ist, können die Finger 602 in ihre ursprüngliche Position zurückfedern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung besteht ferner ein äußerst geringer Unterschied in der Dicke des Filterelements zwischen seinem radial inneren Teil und seinem radial äußersten Teil, wodurch die Dicke des radial äußersten Teils geringfügig geringer ist als die des radial inneren Teils. Durch diesen Dickenunterschied können die Fingerelemente 522 der aneinandergrenzenden Filterelemente als Reaktion auf den Rückflußstrahl im Innenvolumen jedes Fingerelements leicht parallel zur Achse 118 (Fig. 1) auseinandergespreizt werden. Dieses Auseinanderspreizen erleichtert die Ablösung der angesammelten Partikel von den aufeinandergestapelten Filterelementen, reicht aber nicht aus, um den Eintritt von kleinen Partikel in den Filterstapel während der normalen Filterströmung von der stromaufwärts gelegenen Seite zur stromabwärts gelegenen Seite zu ermöglichen.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung grenzt an jeden einwärts gelegenen gekrümmten Bereich 612 zusätzlich ein schmales, radial verlaufendes Bauteil 614 an, das sich nahezu aber nicht vollständig bis zur Innenkante der Scheibe 600 erstreckt. Die Bauteile 614 bieten eine notwendige Halterung für die Scheiben 600 und dienen auch zur Begrenzung von Rückströmkammern 616 zwischen aneinandergrenzenden Teilen 614. Zur minimalen Beeinträchtigung eines Rückflußstrahls sind diese Rückströmkammern 616 angrenzend an die stromabwärts gelegene Seite des Stapels relativ breit und werden dann enger, wenn sie zwischen entsprechend nach außen weisenden und nach innen weisenden Linienbereichen 606 und 608 verlaufen.
Wie bereits im Zusammenhang mit der Fig. 11 erwähnt wurde, ist bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ferner eine Aufnahme für die quer verlaufenden Stangen 88 in Form von Befestigungshülsen 618 vorgesehen, die zwischen dem Innen- und Außendurchmesser der Scheibe 600 angeordnet sind. Wie in Fig. 12 dargestellt, ist die Befestigungshülse 618 bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung in Verbindung mit der stromaufwärts gelegenen Seite der Scheibe 600 angeordnet und ist als Vergrößerung des inneren gekrümmten Bereichs 612 ausgebildet, um so die Beeinträchtigung mit der Rückströmung zu minimieren, während der Verlust an Filteroberfläche an der Hülse minimiert wird.
In den Fig. 13A und 13B ist die Biegung und Rückfederung der Finger 602 gemäß der Erfindung dargestellt. In Fig. 13A ist die normale Ausrichtung der Finger 602, d. h. bei Fehlen eines Druckgefälles, in durchgezogenen Linien dargestellt, während deren Biegestellung in gestrichelten Linien zur Verdeutlichung übertrieben gezeigt ist. Tatsächlich ist die Winkelverschiebung der äußeren Enden der Finger äußerst gering und ist eine Funktion des für die Filterelemente verwendeten Materials und des Betriebsdrucks im Filter. In Fig. 13B ist die entgegengesetzte Biegung bei der Rückströmung dargestellt, wobei die normale Ausrichtung der Finger 602 in durchgezogenen Linien und die Winkelverschiebung der äußeren Fingerenden während der Rückströmung in gestrichelten Linien gezeigt ist.
Es ist ein besonderes Merkmal der Erfindung, daß die Biegung der Finger, die bei der Beendigung der normalen Filterung und typischerweise auch beim Einsatz der Rückströmung an einer bestimmten Region auftritt, zur Verbesserung der Partikelablösung von der Oberfläche der Filterscheiben 600 dient.
Die Rückströmung, die normalerweise nicht jedesmal bei Beendigung einer normalen Filterung erfolgt, wird typischerweise durch eine zusätzliche Biegung entgegengesetzt zur Biegung unter normalem Filterbetrieb begleitet und sorgt damit für eine verbesserte Ablösung des Filterhilfsmaterials vom Stapel.
Es sei auch bemerkt, daß die Finger der angrenzenden Scheiben beim Rückströmen leicht voneinander getrennt werden, so daß die Zwischenräume zwischen den Nuten 526 und 528 für eine verbesserte Rückströmung lokal und zeitweise vergrößert werden.
In Fig. 14 ist bildhaft die Ablösung des Filterhilfsmaterials von einem Filterscheibenstapel gezeigt, wenn die Finger 602 aus ihrer gebogenen Stellung (dargestellt in gestrichelten Linien) in die normale Stellung (dargestellt in durchgezogenen Linien) zurückfedern.
Die Fig. 15A und 15B sind vergrößerte Schnittdarstellungen dieses Phänomens, die den Aufbau von Schmutz und die Ansammlung von Filterhilfsmaterial vor der Ablösung (Fig. 15A) und die anschließende Ablösung (Fig. 15B) zeigen.
Die vorstehend beschriebene Rückströmungsanordnung ist nützlich in Verbindung mit der vorstehend beschriebenen Anordnung zur Zurückhaltung des Filterhilfsstoffs, ist jedoch nicht erforderlich.
Die Fig. 16 bis 19 zeigen eine alternative Ausführung der Erfindung, bei der ein zentraler Einlaß- und Auslaßverteiler vorgesehen ist. Die Ausführung nach Fig. 16 ist im wesentlichen mit der in Fig. 11 gezeigten identisch mit der folgenden Ausnahme:
Ganz am Boden des Gehäuses 72 ist ein Einlaß- und Auslaßverteilerstück 702 angeordnet, das an einem Fluid-Einlaß/Rückflußkanal 704 und an einen Auslaßkanal (706) für das gefilterte Fluid angeschlossen ist. Der Fluideinlaß- /Rückflußkanal 704 ist typischerweise mit einem Dreistellungsventil wie das in Fig. 11 gezeigte Ventil 125 verbunden.
Die Fluidverbindung von einer Druckfluidquelle über ein (nicht gezeigtes) Ventil 125 zur stromaufseitigen Fläche der Filteranordnung ist durch Pfeile 708 dargestellt. Die Fluidverbindung von der stromaufwärts gelegenen Seite der Filteranordnung zu dem Rückflußauslaß ist durch Pfeile 710 dargestellt. Die Fluidverbindung von der stromabwärts gelegenen Seite der Filteranordnung zu dem Auslaßkanal 706 für das gefilterte Fluid ist durch Pfeile 712 dargestellt.
Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist das Verteilerstück radial verlaufende Auslässe auf, wie in Fig. 18 gezeigt. Bei einer alternativen Ausführung der Erfindung können die Auslässe wie in Fig. 19 dargestellt angeordnet sein, um eine Tangentialströmung zu bilden. Die Tangentialströmung des zu filternden Fluids in das Gehäuse ist in Fig. 19 durch Pfeile 714 gezeigt.
Anhand der Fig. 16 bis 19 wird der Aufbau des Verteilerstücks im folgenden erläutert. Das Verteilerstück umfaßt einen Grundkörper 721, der mit einem Kanal 704 verbunden ist und einen mit dem Kanal 704 in Verbindung stehenden ringförmigen Einlaßkanal 722 bildet. Der Grundkörper 721 begrenzt ferner einen zentralen Auslaß 724, der mit einem Auslaßkanal 706 verbunden ist.
Eine Buchse 728 ist auf ein entsprechendes Gewinde an dem Grundkörper 721 aufgeschraubt und dient dazu, das Verteilerstück durch einen Dichtring 732 in abgedichteten Eingriff mit einer Öffnung 730 am Boden des Gehäuses 72 zu sichern.
Wie aus der Fig. 17 und den Fig. 18 oder 19 hervorgeht, umfaßt die Buchse 728 mehrere aufrechte Teile 734, die auf dem Boden des Gehäuses 72 am Umfang der Öffnung 730 aufsitzende Schultern 736 bilden. Zwischen benachbarten aufrechten Teilen 734 sind Einlaßkanäle 738 gebildet.
Es ist ein besonderes Merkmal der in den Fig. 17 bis 19 gezeigten Verteilerstückanordnung, daß sowohl der Einlaß als auch der Auslaß des Filters über eine einzelne Öffnung in dem Gehäuse 72 erfolgt.
Es ist ein weiteres besonderes Merkmal der Erfindung, daß die Schulter 736 eine Zentrierung der gesamten Verteilerstückanordnung an dem Gehäuse 72 ermöglicht. Es sei darauf hingewiesen, daß die Schulter 736 eine Fläche 740 aufweist, die in einer Ebene parallel zur Achse 118 liegt, welche die gewünschte Zentrierung ermöglicht.
Die Schulter 736 umfaßt ferner eine Fläche 742, die in einer Ebene rechtwinklig zur Achse 118 liegt und über der Kante des Gehäuses 72 angrenzend an die Öffnung 730 liegt, wodurch das Gehäuse 72 gegen den Dichtungsring 732 zur Erreichung einer gewünschten Dichtung bei festem Schraubeingriff der Hülse 728 auf dem Grundkörper 721 angepreßt wird.

Claims

1. Filtereinheit mit

- einer stromaufwärts und einer stromabwärts gelegenen Seite,

- einer zwischen diesen Seiten verlaufenden Filtersperre in Form von mehreren Fingern (422) mit außenseitigen Zwischenräumen (426) zwischen benachbarten Fingern (422) und innenliegenden Zwischenräumen (428) im Inneren der Finger,

- wobei die Finger (422) zwischen ersten und zweiten ebenen Flächen verlaufen, an denen jeweils eine linienförmige Erhebung (424) ausgebildet ist, und

- mehreren beabstandeten Nuten (423) an mindestens einer der linienförmigen Erhebungen (424) der ersten und zweiten Flächen, dadurch gekennzeichnet, daß sich die linienförmigen Erhebungen (424) der ersten Fläche decken mit den linienförmigen Erhebungen (424) der zweiten Fläche und

daß die außenseitigen Zwischenräume (426) einen durchgehenden Kanal zwischen den gesamten Höhen der Finger (422) bilden.

2. Filtereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite der Finger (422) mit der stromaufwärtigen Seite und das Innere der Finger (422) mit der stromabwärtigen Seite einer Fluidströmung verbunden ist.

3. Filtereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite der Finger (422) mit der stromabwärtigen Seite und das Innere der Finger (422) mit der stromaufwärtigen Seite einer Fluidströmung verbunden ist.

4. Filtereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden linienförmigen Erhebungen (424) der ersten und zweiten Fläche mehrere beabstandete Nuten (423) vorgesehen sind, wobei die mehreren Nuten der zweiten Fläche mit Abstand zu den mehreren Nuten der ersten Fläche angeordnet sind und wobei die Nuten der zweiten Fläche in bezug auf die Nuten der ersten Fläche gegenseitig schräg verlaufen.

5. Filtereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die linienförmigen Erhebungen (424) eine durchgängige Fläche bilden, welche die stromaufwärts gelegene Seite von der stromabwärts gelegenen Seite trennt.

6. Filtereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die linienförmigen Erhebungen (424) und Nuten (423) der ersten und zweiten Fläche mehrfach verzweigte Wege für den Fluiddurchtritt von der stromaufwärts zur stromabwärts gelegenen Seite bilden.

7. Filtereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine ebene Teileinrichtung (429) im Innenraum (428) jedes Fingers (422) vorgesehen ist, wobei die linienförmigen Erhebungen (424) und die ebenen Teileinrichtungen (429) mehrere Rückströmkammern (430) zur verbesserten Rückströmung begrenzen.

8. Filtereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die linienförmigen Erhebungen (424) eine im wesentlichen gleichmäßige Dicke aufweisen und so eine Filtersperre mit im wesentlichen gleichmäßigen Eigenschaften bilden.

9. Filtereinheit nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ebenen Teileinrichtungen (429) in bezug auf die linienförmigen Erhebungen (424) der ersten und zweiten Flächen zurückversetzt sind.

10. Filtereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die linienförmigen Erhebungen (424) eine spitze Ausgestaltung (425) zur stromabwärts gerichteten Seite hin aufweisen.

11. Filtereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen in bezug auf die erste und zweite Fläche zurückversetzten Tragring.

12. Filtereinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragring eine Fortsetzung der ebenen Teileinrichtungen (429) bildet.

13. Filtereinheit nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragring im Inneren der Finger (422) angeordnet ist.

14. Filtereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Befestigungshülsen (618), die jeweils zum Eingriff einer Stange (88) ausgebildet sind.

15. Filtereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Finger (422) mit inneren und äußeren Stirnflächen ausgebildet sind, wobei die äußere Stirnfläche länger als die innere Stirnfläche ist.

16. Filtereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Finger (422) sich nach außen hin verengen.

17. Filtereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Finger (422) an ihrem Außenumfang geringfügig kleiner im Vergleich zur Dicke am Innenumfang ist.

18. Scheibenfilter mit

- einem Gehäuse (72, 74), das einen mit einem stromaufwärts gelegenen Rohr verbindbaren Einlaß (78) und einen mit einem stromabwärts gelegenen Rohr verbindbaren Auslaß (80) aufweist und

- einem Satz von Filtereinheiten (79) der innerhalb des Gehäuses (72, 74) angeordnet ist, wobei der Satz von Filtereinheiten (79) mehrere zusammenwirkende Filtereinheiten (82) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß

jede Filtereinheit (82) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 ausgebildet ist und in Übereinstimmung mit den anderen so angeordnet ist, daß die außenseitigen Zwischenräume (426) zwischen benachbarten Fingern (422) einen Längskanal (426) bilden.

19. Scheibenfilter nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch ein Filterhilfsmittel, das dem Satz von Filtereinheiten (79) funktionsmäßig zugeordnet ist.

20. Scheibenfilter nach Anspruch 19, wobei das Filterhilfsmittel aus Diatomenerde, Aktivkohle und Filterkuchen ausgewählt ist.

21. Scheibenfilter nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß ein Positionierring (120) innerhalb des Innenvolumens (81) des Satzes von Filtereinheiten (79) angeordnet ist.

22. Scheibenfilter nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine axialbewegliche Düsenanordnung für einen gebündelten Strahl (100) innerhalb des Satzes von Filtereinheiten (79) angeordnet ist.

23. Scheibenfilter nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenanordnung für den gebündelten Strahl (100) einen drehbaren Austrittskopf (116) für einen gebündelten Strahl aufweist, der zur relativ freien Drehung um eine Drehachse (118) ausgebildet ist.

24. Scheibenfilter nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittskopf (116) für den gebündelten Strahl eine oder zwei exzentrische Öffnungen (119) zum Ausstoß eines Druckfluids aufweist, um den Austrittskopf (116) für den gebündelten Strahl um die Achse (118) zu drehen.

25. Scheibenfilter nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenanordnung für den gebündelten Strahl (100) zur Durchführung der Axialbewegung von Hand betätigbar ist.

26. Scheibenfilter nach einem der Ansprüche 18 bis 25, gekennzeichnet durch mehrere axiale Verbindungselemente (88) die durch den Satz von Filterelementen (79) zwischen dem Innen- und Außendurchmesser des Satzes von Filterelementen (79) hindurchgehen.

27. Scheibenfilter nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellungen der axialen Verbindungselemente (88) mit einer stromaufwärts liegenden Seite des Satzes von Filterelementen (79) verbunden und derart angeordnet sind, daß sie die Spülung des Satzes von Filtereinheiten (79) nicht beeinträchtigen.

28. Scheibenfilter nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren zusammenwirkenden Filtereinheiten (82) mehrere Kammern mit einer relativ weiten Öffnung angrenzend an die stromabwärts liegende Seite bilden und sich von der Öffnung nach einwärts verengen.

29. Scheibenfilter nach einem der Ansprüche 18 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verteilerstück (702) am Boden des Gehäuses (72) angeordnet und an einen Fluid- Einlaß/Rückflußkanal (704) und an einen Auslaßkanal (706) für das gefilterte Fluid angeschlossen ist.

30. Scheibenfilter nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilerstück (702) zur Bildung einer Hydrozyklon-Fluidströmung ausgebildet ist.

31. Scheibenfilter nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilerstück (702) zur Bildung eines exzentrischen Austrittsstrahls ausgebildet ist, um das in den Filter eintretende Fluid azimutal zu verteilen.

32. Scheibenfilter nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilerstück (702) einen Fluid-Einlaß/ Rücklauf (704) und einen Fluidauslaß (706) durch eine einzelne Öffnung in dem Gehäuse (72) aufweist.

33. Scheibenfilter nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilerstück (702) einen Grundkörper (721) und einen Ring (728) umfaßt, die über eine Schraubverbindung so miteinander verbunden sind, daß sie zwischen sich die Kante des Gehäuses (72) angrenzend an eine darin befindliche Öffnung abgedichtet aufnehmen und in bezug darauf eine gewünschte Positionierung des Verteilerstücks (702) erreichen.