DE3905854A1 - Spaltfilterkerze - Google Patents

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.