DE3905854A1 - Spaltfilterkerze - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Spaltfilterkerze gemäß
dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Die Erfindung bezieht sich auf die Gewinnung eines
Filtrates aus vorlaufendem Wasser unterschiedlicher
Herkunft. Insbesondere handelt es sich um Fluß-,
See- oder Umlaufwasser, das beispielsweise zu Kühl
zwecken in Kraftwerken benutzt wird. Die Filtration
bezweckt die Abscheidungen von Verunreinigungen aus
dem Vorlaufwasser, insbesondere wenn es sich um
Abwässer handelt, die durch Abscheidung von Ver
unreinigungen geklärt werden müssen. Die Partikel
sammeln sich an den Spalten der Filterzylinder. Der
aus den Partikeln bestehende Filterkuchen bewirkt
einen anwachsenden Filterwiderstand und wird des
wegen in bestimmten Abständen mit der Rückspülung
ausgetragen. Zur Rückspülung dient Filtrat in einer
möglichst geringen Menge, wobei der Filterkuchen
aus dem offenen oder geschlossenen Wasserkreislauf
abgeführt, gegebenenfalls aber auch in das Vorlauf
wasser zurückgeführt werden kann, das nicht mehr
der Filtration unterworfen wird.
Bei derartigen Filtern haben die Spalte in
Strömungsrichtung des zur Rückspülung verwendeten
Filtrates sich verengende Querschnitte. Die Spalt
weite ist durch den engsten Querschnitt gegeben.
Bei der Filtration lagert sich der Filterkuchen
vor den Spalten ab. Bei der Rückspülung tritt in
folge der sich verengenden Querschnittsform eine
das Lösen der Verunreinigungen bzw. des Filter
kuchens erleichternde Erhöhung der Strömungs
geschwindigkeit ein. Die Erfindung ist grundsätzlich
auf alle Ausführungsformen solcher Spaltfilter an
wendbar. Beispielsweise kann es sich um Drahtringe
aus V- bis U-förmig profilierten Metalldrähten
handeln, welche von axial verlaufenden Drähten im
Abstand gehalten werden. Insbesondere ist die Erfin
dung jedoch auf sogenannte atmende Filter anwendbar.
Diese bestehen aus einer Folge von Federscheiben
und Tellerscheiben. Sie haben den Vorteil, daß sich
die Spalte beim Rückspülvorgang unter Verformung der
Federscheiben zusätzlich öffnen, wodurch die Ent
fernung hartnäckiger Verunreinigungen aus dem
Filterzylinder erleichtert wird.
Filterkerzen der erfindungsgemäßen Art lassen sich
einzeln oder in Brauchwasserrückspülfiltern zu
mehreren verwenden. Im letztgenannten Fall sind die
Filterkerzen auf einem Teilkreis eines Tellers ange
ordnet, der die Böden mehrerer Filterkerzen bildet
und von dem Vorlaufwasser angeströmt wird. Ein dem
Vorlaufwasser angeordneter Rohrstutzen dient als
Filterkuchenabzug, wobei das Druckgefälle zwischen
Vorlaufwasser und Filtrat beim Rückspülen den Filter
kuchen vorzugsweise in bestimmter Reihenfolge der
Filterkerzen aus diesen austrägt und über den Rohr
stutzen abführt. Daher benötigt der Boden der Filter
kerze wenigstens eine Öffnung, durch die das Vorlauf
wasser eindringt und durch die in umgekehrter Richtung
der Filterkuchen ausgetragen werden kann.
Die Erfindung geht von einer aus einem zum vorveröf
fentlichten Stand der Technik zu zählenden Brauch
wasserfilter vorbekannten Filterkerze aus (DE-OS
34 09 036), deren Filterfläche aus den eingangs
beschriebenen Filterscheiben und Tellerscheiben
aufgebaut ist. Hierbei strömt bei der Filtration das
Vorlaufwasser im Filterzylinder von innen nach außen
oder von außen nach innen, was von der Orientierung
der eingangs beschriebenen Feder- und Tellerscheiben
abhängt.
Bei solchen Filterkerzen vergrößert sich die Länge des
Filterzylinders mit zunehmender Feinheit der abge
schiedenen Feststoffe, was daran liegt, daß die Menge
des Filterkuchens bei zunehmender Feinheit der Partikel
stark anwächst. Aus dem gleichen Grunde läßt sich sagen,
daß die Anzahl der Rückspülvorgänge, die zur regelmäß
igen Abführung des Filterkuchens bei gegebener Länge
des Filterzylinders erforderlich ist, mit zunehmender
Feinheit der Partikel ansteigt, was mit entsprechenden
Filtratverlusten verbunden ist. Vergrößert man die
Länge der Filterkerzen in zunehmender Feinheit der
Partikel im Filterkuchen, was bei Spaltfiltern bis zu
Partikelgrößen von 75 bis 100 µ gehen kann, so ergeben
sich unförmige Filtergehäuse, die sich häufig nicht in
den üblichen Brauchwasserleitungen unterbringen lassen
und stets mit erheblichen Kosten belastet sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die ge
dachten Fälle eine praktische Filterkerze zu schaffen.
Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen des
Anspruches 1. Weitere Merkmale der Erfindung sind
Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß der Erfindung wird die Filterfläche der Filter
kerze durch die paarweise Anordnung der Filterzylinder
erheblich vergrößert, jedoch sind die beiden Filter
zylinder im Strom des Vorlaufwassers parallelgeschaltet,
weil das Vorlaufwasser auf beide Filterkerzen aufgeteilt
wird. Das geschieht im Ringraum der Filterzylinder, der
durch mehrere Öffnungen im Kerzenboden zugänglich ist.
Auf diese Weise läßt sich einerseits die Zahl der für
die Filtration entscheidenden Spalte wesentlich ver
größern, ohne die Spaltweite zu verändern, um mehr
Filterkuchen abzuscheiden. Andererseits aber ergibt sich
eine gedrängte Form der Filterkerze, was sich haupt
sächlich in einer Verkleinerung des Filtergehäuses
auswirkt bzw. bei ansteigender Filterfeinheit eine
Verminderung der Rückspülvorgänge bewirkt.
Die Erfindung hat den praktischen Vorteil, daß sie bei
gegebenener Filterkerzenlänge und bei vergrößerter Menge
des Filterkuchens eine Verringerung der Rückspülvorgänge
und damit der Filtratverluste ermöglicht oder die Vor
aussetzungen dafür schafft, das Filtergehäuse beizube
halten bzw. zu verkleinern. Dadurch lassen sich Filter
großer Leistung in kleinen Gehäusen unterbringen, die
ihrerseits die Voraussetzung für einen einfachen Ein
bau in Brauchwasserleitungen der eingangs beschriebenen
Art bilden.
Es sind bereits Rückspülfilter bekannt, bei denen die
Filterkerzen von einem oder mehreren äußeren Spalt
filterzylindern umschlossen sind. Hierbei weisen die
konzentrischen Spaltfilterzylinder jedoch eine unter
schiedliche Feinheit, d.h. Spaltweite auf, wobei während
der Filtration die feineren Verunreinigungen erst in den
Spalten der nachgeschalteten Filterzylinder festgehalten
werden. Der vorbekannte Vorschlag läuft darauf hinaus,
bei der Filtration auf den in Strömungsrichtung des
Vorlaufwassers hintereinander geschalteten unter
schiedlich großen Spalten Filterkuchen unterschiedli
cher Korngrößen abzuscheiden. Wegen der vergleichsweise
großen Mengendifferenz zwischen feinen und groben
Verunreinigungen löst daher dieser Vorschlag die Auf
gabe der Erfindung nicht.
Vorzugsweise und mit den Merkmalen des Patentanspru
ches 2 ergibt sich die für die Parallelschaltung der
Filterzylinder erforderliche Teilung des Vorlaufwasser
stromes selbsttätig im Ringraum zwischen den konzentrisch
angeordneten Filterzylindern. Das Filtrat tritt dabei
allseits radial aus den Filterzylindern und damit auch
in der konzentrischen Mitte der Filterkerze aus. Es wird
durch die im Deckel vorgesehene zentrale Öffnung abge
führt. Diese Ausführungsform der Erfindung hat den
Vorteil, daß besondere Strömungsteile an der Filter
kerze nicht vorgesehen zu werden brauchen.
Bei der Ausführungsform nach dem Patentanspruch 3
wird ein Strömungsteiler in Form eines Trennzylinders
erforderlich, wobei die Aufteilung des Vorlaufwassers
durch die Öffnungen im Boden der Filterkerze vorgegeben
wird. Diese Ausführungsform gestattet eine Aufteilung
in drei Teilströme des Vorlaufwassers und daher eine
bessere Verteilung des Vorlaufwassers auf die Filter
zylinder.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Aus
führungsbeispieles näher erläutert, das in der Zeichnung
wiedergegeben ist. Es zeigen
Fig. 1 schematisch und im Längsschnitt eine Filter
kerze gemäß der Erfindung einer ersten
Ausführungsform,
Fig. 2 in der Darstellung des Gegenstandes der
Fig. 1 eine zweite Ausführungsform der
Erfindung,
Fig. 3 eine Darstellung einer ersten Ausführungs
form eines Spaltfilters im Längsschnitt und
in abgebrochener Darstellung zur Wiedergabe
des Filtervorganges,
Fig. 4 in der Fig. 3 entsprechender Darstellung
den Gegenstand der Fig. 3 beim Rückspülen,
Fig. 5 in der Fig. 3 entsprechender Darstellung
eine andere Ausführungsform eines Spalt
filters während des Filtervorganges und
Fig. 6 in der Fig. 5 entsprechender Darstellung
den Gegenstand der Fig. 5 beim Rückspülen.
Die in Fig. 1 wiedergegebene und allgemein mit (1)
bezeichnete Spaltfilterkerze hat einen konzentrisch
inneren Filterzylinder (2) und einen konzentrisch
äußeren Filterzylinder (3). Jeder Filterzylinder be
steht aus einer Mehrzahl übereinander angeordnete
Ringe. Diese sind beispielsweise bei (4 und 5) für
den inneren Filterzylinder (2) und für den äußeren
Filterzylinder (3) bei (6 und 7) wiedergegeben. In
den schematischen Darstellungen der Fig. 1 und 2 sind
die zwischen den Ringen vorhandenen Spalte mit (8 und
9) bezeichnet. Die Strömungsrichtung des Vorlauf
wassers, also des zu filternden Wassers ist durch
Pfeile wiedergegeben.
Eine Ausführungsform der Ringe ist aus der Darstel
lung der Fig. 3 und 4 ersichtlich. Danach besteht der
Filterzylinder aus axial übereinandergeschichteten
und abwechselnd angeordneten Federscheiben (10) und
Tellerscheiben (11). Während die Federscheiben (10)
eine gleichmäßige Wandstärke ausgehend von ihrer
konzentrisch inneren Zylinderfläche (12) bis zur
konzentrisch äußeren Zylinderfläche (13) aufweisen,
besitzen die Tellerscheiben unterschiedliche Wand
stärken. Ausgehend von ihrer äußeren Zylinderfläche
(14) nimmt die Wandstärke der Tellerscheiben zunächst
zu und zwar bis zur äußeren oder unteren Ringkante
(15), von der ab sie bis zur äußeren inneren oder
oberen Ringkante (16) wieder abnimmt, bis sie schließ
lich an der inneren Zylinderfläche (17) ihren gering
sten Wert erreicht.
Außerdem weisen die Tellerscheiben (11) auf ihrer
inneren oder Oberseite in regelmäßigem Abstand
radiale Rippen oder Stege (18) auf. Deren Oberseite
(19) unterstützt die Unterseite (20) der benachbar
ten Federscheibe (10). Die Rippenhöhe an der Ring
kante (16) bestimmt die Spaltweite des Filters.
Bei der Filtration bewegt sich das Vorlaufwasser in
Richtung der Pfeile (21), wobei sich der Filterkuchen
an den Spalten jeweils an der bei (22) gekennzeich
neten Stelle ablagert. Das Filtrat tritt entsprechend
den Pfeilen (23) aus.
Beim Rückspülen strömt das Filtrat in umgekehrter
Richtung, wie durch die Pfeile (24) in Fig. 4 darge
stellt. Infolge des auftretenden Druckstoßes verformen
sich die Innenränder (25) der Federscheiben, wodurch
sich die Spalte, wie bei (26) dargestellt, öffnen.
Dieses Atmen des Filters erleichtert die Abführung
des Filterkuchens, die durch das abströmende Filtrat
gemäß den Pfeilen (27) erfolgt.
In Abweichung von der Ausführungsform der Fig. 3 und
4, welche für extreme Filterfeinheiten vorgesehen
ist, bestehen die Filterzylinder im Ausführungsbei
spiel nach den Fig. 5 und 6 aus profilierten Drähten
(28), aus denen Ringe hergestellt sind, die durch
nicht dargestellte axiale Drähte im Abstand vonein
ander gehalten werden. Das Profil dieser Drähte ist
pokalförmig, wodurch sich die nach außen erweiternden
Spalte (29) ergeben. Die Strömungsrichtungen der
Fig. 5 und 6 entsprechen den Fig. 3 und 4, so daß
hierauf nicht weiter einzugehen ist.
In der Ausführungsform des Spaltfilters nach den
Fig. 3 und 4 werden die Scheiben (10, 11) zwischen
einer Deckelscheibe (30) und einer Bodenscheibe
(31) eingespannt. Im allgemeinen dienen dazu zwei
um jeweils einen Halbkreis gegeneinander versetzte
axiale Ankerschrauben, die in den Fig. 1 und 2 der
Deutlichkeit halber nicht gezeichnet sind.
Die Bodenscheibe (31) weist im Ausführungsbeispiel
der Fig. 1 mehrere Öffnungen (32, 33) auf, die auf
einem Teilkreis angebracht sind. Die Öffnungen führen
das Vorlaufwasser gemäß den Pfeilen (34, 35) in den
Ringraum (36) zwischen dem konzentrisch inneren
Filterzylinder (2) und dem konzentrisch äußeren
Filterzylinder (3). Das Vorlaufwasser durchströmt
daher die beiden Filterzylinder radial und teilt sich
in Strömungsrichtung auf den inneren und äußeren
Filterzylinder auf. Die Spaltweiten der Spalte (8 und
9) sind identisch. Folglich lagert sich der Filter
kuchen auf der Innenseite (37) des konzentrisch
äußeren Filterzylinders und auf der Außenseite (38)
des konzentrisch inneren Filterzylinders (2) ab. Die
Strömungsrichtung des Filtrates, welches den äußeren
Filterzylinder (3) verläßt, ist durch die Pfeile
(39) in Fig. 1 wiedergegeben, während das vom inneren
Filterzylinder (2) gelieferte Filtrat aus dem kon
zentrischen Innenraum (40) der Filterkerze durch eine
zentrale Öffnung (41) im Deckel (30) der Filterkerze,
wie durch den Pfeil (42) angegeben, abströmt.
Wie die Fig. 1 erkennen läßt, sind die beiden Filter
zylinder (2, 3) parallel zur Strömungsrichtung (34,
35) des Vorlaufwassers orientiert, wodurch sich das
Filtrat auf beide Filterzylinder (2, 3) verteilt.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 befindet sich
zwischen dem konzentrisch inneren Filterzylinder (2)
und dem konzentrisch äußeren Filterzylinder ein
Trennzylinder (43), dessen Wand (44) für Vorlauf
wasser und Filtrat undurchdringlich ist. Dieser
Trennzylinder teilt den Ringraum (36) nach Fig. 1
in einen konzentrisch äußeren Ringraum (45) und
einen konzentrisch inneren Ringraum (46) auf. Die
Öffnungen (47, 48), welche auf einem Teilkreis des
Kerzenbodens (31) angeordnet sind, münden in den
konzentrisch äußeren Ringraum (45), während im
Deckel ebenfalls auf einem Teilkreis Öffnungen
(49, 50) vorgesehen sind, durch die Filtrat ab
strömt. Dafür ist der konzentrisch innere Raum (40)
der Filterkerze mit dem Deckel (30) verschlossen.
Bei dieser Ausführungsform wird das Vorlaufwasser in
zwei Teilströme aufgeteilt, von denen einer durch
eine Zentralöffnung (51) im Boden (31) in den Innen
raum (40) der Kerze gelangt und durch den Pfeil (52)
gekennzeichnet ist, während der äußere Teilstrom
durch die Pfeile (53, 54) gegeben ist und durch die
Öffnungen (47, 48) in den äußeren Ringraum (45)
gelangt. Das Filtrat tritt dadurch einerseits
radial gemäß den Pfeilen (55) aus dem äußeren Filter
zylinder (3) und andererseits radial gemäß den Pfeilen
(56) aus dem inneren Filterzylinder (2) aus. Das
letztgenannte Filtrat wird axial durch die Öffnungen
(49 und 50) abgeführt.
Beide Ausführungsformen ermöglichen die Rückspülung
durch Umkehr der durch die Pfeile angegebenen
Strömungsrichtungen.
Claims (5)
1. Spaltfilterkerze, deren Filterzylinder
aus einer Mehrzahl übereinander angeord
neter Ringe besteht, welche zwischen sich
Spalte begrenzen, die sich in Durch
strömungsrichtung der als Brauchwasser zu
verwendenden, zu filternden Flüssigkeit
erweitern und zum Rückspülen von dem Filtrat
in umgekehrter Richtung durchströmt werden,
wobei der Filter zwischen einer Boden- und
einer Deckenscheibe angeordnet ist, die
wenigstens eine Öffnung zur Einleitung des zu
filternden Wassers und zur Abführung der
Rückführung aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Filterzylinder (2, 3) mit identischen
Spaltweiten paarweise konzentrisch zwischen
der Bodenscheibe (31) und der Deckelscheibe
(30) angeordnet sind, welche wenigstens eine
Öffnung (41) zur Abführung des Filtrates auf
weist, wobei für die Aufteilung des Vorlauf
wassers auf die Filterzylinder (2, 3) der
Ringraum (36) zwischen den Filterzylindern
(2, 3) vorgesehen ist.
2. Spaltfilterkerze nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Öffnungen (32, 33) im
Boden (31) in den Ringraum (36) münden und
der konzentrische Innenraum (40) mit dem
Boden (31) abgedeckt, jedoch für den Abfluß
des Filtrates bei der Filtration durch eine
Aussparung (41) im Deckel (30) nach außen
offen ist.
3. Spaltfilterkerze nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Ringraum (36) mit
einem konzentrischen Trennzylinder (44) in
einen äußeren Ringraum (45), welcher mit
Öffnungen (47, 48) im Boden (31) für einen
Teilstrom (53, 54) des Vorlaufwassers
geöffnet ist und in einen inneren Ringraum
(46) aufgeteilt ist, aus dem bei der
Filtration das Filtrat durch Deckelöffnungen
(49, 50) abströmt, wobei der Innenraum (40)
durch eine Bodenöffnung (51) für einen
weiteren Teilstrom (52) des Vorlaufwassers
geöffnet und durch einen geschlossenen
Mittelteil des Deckels (30) axial verschlos
sen ist.
4. Spaltfilterkerze nach einem oder mehreren der
Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch
Filterzylinder (2, 3) aus abwechselnden
Federscheiben (10) und Tellerscheiben (11),
deren Innenränder (25) für die Rückspülung
und zur Öffnung der Spalte (26) verformbar
sind.
5. Spaltfilterkerze nach einem oder mehreren der
Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch
Filterzylinder (2, 3) aus Ringen (28) profi
lierter Drähte, die zur Bildung der Spalte
(29) im axialen Abstand gehalten sind.
Priority Applications (1)
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DE3905854A DE3905854A1 (de) | 1989-02-24 | 1989-02-24 | Spaltfilterkerze |
Applications Claiming Priority (1)
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DE3905854A DE3905854A1 (de) | 1989-02-24 | 1989-02-24 | Spaltfilterkerze |
Publications (1)
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DE3905854A1 true DE3905854A1 (de) | 1990-09-20 |
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Legal Events
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |