DE4105109A1 - Selbstreinigender filter fuer fluessigkeiten - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen selbstreini­ genden Filter der im Oberbegriff des Anspruchs 1 ge­ nannten Art.

Aus Quellen, Brunnen oder dergleichen kommendes Wasser enthält oft unterschiedliche Fremdkörper, wie Sand, Steine, Schlick oder dergleichen. Darüber hinaus kann das über öffentliche Leitungsnetze verteilte Wasser, welches vor Erreichen des Verbrauchsortes erhebliche Entfernungen in Rohrleitungen zurücklegt, auf dieser Strecke zahlreiche Verunreinigungen aufnehmen, wie bei­ spielsweise Eisenteilchen oder andere Teilchen, die, wenn sie auch die Trinkbarkeit des Wassers nicht ver­ schlechtern, doch eine starke Verminderung der organo­ leptischen Qualität verursachen können sowie Schäden an elektrischen Haushaltsgeräten, wie beispielsweise Waschmaschinen und Geschirrspülern.

Es sind bereits unterschiedliche Arten von Filtern vor­ geschlagen worden, die dazu dienen, die Verunreinigun­ gen des Wassers vor dessen Gebrauch zu entfernen. Im allgemeinen ist bei diesen Filtern vorgesehen, daß das Wasser durch eine Schicht eines Filtermaterials hin­ durchgeleitet wird, welches zu einer Kartusche oder einer Hülse geformt ist. Um die Schicht des Filtermate­ rials zu reinigen oder die auf dieser abgesetzten Teil­ chen zu entfernen, kehrt man im allgemeinen die Strö­ mungsrichtung des Wassers um.

Damit ist jedoch eine gründliche Reinigung der Filter­ hülse nicht gewährleistet, da sich das Wasser bevor­ zugte Durchlässe durch den Filter schafft, so daß ande­ re Bereiche der Filterhülse weiterhin verstopft blei­ ben.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei Fil­ tern der bisher bekannten Art die oben beschriebenen Nachteile zu beheben oder erheblich zu vermindern.

Insbesondere soll eine vollständige Reinigung der ge­ samten Oberfläche einer Filterhülse in kürzerer Zeit und ohne Verschwendung von Wasser oder einer anderen zum Durchfluß durch den Filter bestimmten Flüssigkeit sichergestellt werden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 beschriebenen Merkmale gelöst.

Wesentliches Merkmal der Erfindung ist ein Läuferele­ ment für eine Intensivreinigung einer Filterbüchse; der Flüssigkeitsfilter umfaßt einen Grundkörper zum Zufüh­ ren einer zu filternden Flüssigkeit sowie zum Abführen der gefilterten Flüssigkeit, ein mit einer Auslaßöff­ nung versehenes Gehäuse, eine im Gehäuse angeordnete Filterkartusche, die mittels einer Zugstange betätigbar ist, derart, daß sie zwischen einer Filterstellung, bei der das Auslaßventil geschlossen ist und die zu fil­ ternde, vom Grundkörper kommende Flüssigkeit direkt auf die Außenwand der Kartusche geleitet wird, diese durch­ strömt und zur Abführleitung des Grundkörpers gelangt, sowie einer Reinigungsstellung verstellbar ist, bei der das Auslaßventil geöffnet und die Durchströmungsrich­ tung durch den Filter umgekehrt ist; erfindungsgemäß umfaßt er einen innerhalb der Kartusche drehbar ange­ ordneten turbinenartigen Läufer, welcher einen zentra­ len Sammel-Stutzen für die umgekehrt strömende Spül­ flüssigkeit und mehrere gerichtete Düsen hat, die je­ weils einen Wasserstrahl gegen die Innenwand der Kartu­ sche schleudern.

Die Erfindung umfaßt ferner ein Verfahren zum Reinigen eines Kartuschenfilters für Flüssigkeiten, bei welchem eine Vielzahl von Flüssigkeitsstrahlen gegen die Kartu­ schenwand in einer zur Filterströmungsrichtung umge­ kehrten Strömungsrichtung geschleudert wird und wobei man die Flüssigkeitsstrahlen kreisen läßt, so daß sie wiederholt und diskontinuierlich auf die Filterwand auftreffen und aus dieser das verstopfende Material ausspülen.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung, auf die bezüglich der Offenbarung aller nicht im Text beschriebenen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Die Zeichnung betrifft ein bevorzugtes Ausführungsbei­ spiel, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. Es folgt die Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles. Die Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen selbstreinigenden Filter mit einem Läufer gemäß der vorliegenden Erfin­ dung;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenan­ sicht eines rohrförmigen Lagerschaf­ tes für den Läufer;

Fig. 3 einen Querschnitt entsprechend der Schnittlinie III-III in Fig. 2;

Fig. 4 eine Vorderansicht des Rotorelementes dieses erfindungsgemäßen Läufers;

Fig. 5 eine Draufsicht auf den Läufer der Fig. 4;

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Schnittli­ nie VI-VI in Fig. 4;

Fig. 7 einen Schnitt entlang der Schnittli­ nie VII-VII in Fig. 5;

Fig. 8 einen Schnitt entlang der Schnittli­ nie VIII-VIII in Fig. 4;

Fig. 9 eine Innenansicht des Rotors der Fig. 4;

Fig. 10 ein Sperrventil, zur Hälfte in einer Schnittdarstellung;

Fig. 11 eine Draufsicht auf einen Befesti­ gungsring zum Befestigen des Rotors auf dem Lagerschaft;

Fig. 12 einen Längsschnitt durch den Befesti­ gungsring entlang der Schnittlinie XII-XII in Fig. 11.

Gemäß dem bekannten Stand der Technik umfaßt ein selbstreinigender Filter 1 zum Filtern von Flüssigkei­ ten, insbesondere Wasser, ein Gehäuse 2, an dessen Un­ terseite eine Auslaßöffnung 3 vorgesehen ist, die mit­ tels eines Auslaßventils 4 verschlossen werden kann. Mit seiner Oberseite liegt das Gehäuse 2 an einem Gloc­ kenkörper 5 an und ist an diesem befestigt; dieser weist eine Umfangskammer 6 und eine Innenkammer 7 auf. Die Umfangskammer 6 steht über Öffnungen 8 mit dem In­ neren des Gehäuses 2 in Verbindung; in der Innenkammer 7 ist ein rohrförmiges Teleskopelement 9 angeordnet, welches in das Gehäuse 2 hineinragt und an seinem in das Gehäuse hineinragenden Ende einen Außenflansch 9a trägt, welcher zum Verschließen der Öffnungen 8 dient, und einen Innenflansch 9b, welcher eine innere Ausneh­ mung 10 begrenzt und als Ventilsitz ausgestaltet ist.

Im Inneren des Gehäuses 2 ist eine Filterkartusche oder Filterhülse 12 angeordnet, beispielsweise eine zylin­ drische Kartusche, die aus zwei konzentrischen Gittern aus rostfreiem Stahl gebildet ist, zwischen denen ein rostfreies Maschengeflecht für eine Feinfilterung ange­ ordnet ist.

Die Kartusche 12 wird in ihrer Position gehalten durch eine obere Deckplatte 13, die in der dargestellten Zeichnung vom Innenflansch 9b des Teleskopelementes 9 gebildet wird, und durch eine im Ganzen mit 14 bezeich­ nete untere Bodenplatte, die durch eine Zugstange 15 gegen die Kartusche 12 und damit gegen die Deckplatte 13 angedrückt wird und mit dem Ventilelement 4a des Ventils 4 verbunden ist.

Das Wasser oder eine andere zu filternde Flüssigkeit wird der Umfangskammer 6 zugeführt und tritt durch die Öffnungen 8 hindurch; da das Ventil 4 geschlossen bleibt, wird das Wasser gezwungen, durch die Kartusche 12 hindurchzutreten, wobei sich auf der äußeren Ober­ fläche der Kartusche eventuelle in Suspension enthalte­ ne Materialteilchen absetzen, worauf das gefilterte Wasser durch die Ausnehmung 10 in die Innenkammer 7 ab­ fließen und einer Verbraucheranlage zugeführt werden kann.

Um die Kartusche 12 zu reinigen, wird die Zugstange 15 durch nicht dargestellte Betätigungsmittel so betätigt, daß eine Verstellung des Teleskopelementes 9 in den Glockenkörper 5 hinein bewirkt wird; über das Teleskop­ element 9 wird der damit verbundene Außenflansch 9a in eine die Öffnungen 8 verschließende Stellung verstellt, gleichzeitig die Umfangskammer 6 mit der Innenkammer 7 über in der Zeichnung nicht dargestellte Verbindungs­ öffnungen verbunden und außerdem eine gleiche Verstel­ lung der Bodenplatte 14 bewirkt, wodurch das Auslaßven­ til 4 geöffnet wird.

Auf diese Weise wird die Strömungsrichtung des Wassers umgekehrt; es tritt über die Ausnehmung 10 ein, durch­ strömt den Filter 12, wobei es einen Teil des auf die­ sem abgesetzten Materials mitnimmt, und strömt über das jetzt offene Ventil 4 ab. Nach einer vorgegebenen Zeit­ spanne bringen die Betätigungsmittel der Zugstange 15 den Filter in seine normale Filterstellung zurück, die in Fig. 1 dargestellt ist.

In der Praxis hat es sich ergeben, daß eine einfache Strömungsrichtungsumkehr des Wassers fast nie, zumin­ dest nicht auf Dauer, eine vollständige Reinigung des Filters bewirkt, und zwar zum Teil deshalb, weil das Spülungswasser auf den Filtergittern 12 Bereiche bevor­ zugter Durchströmung schafft, während erhebliche Berei­ che des Filters verstopft bleiben. Außerdem ist eine wirksame Reinigung des Filters immer mit der Verschwen­ dung einer verhältnismäßig großen Flüssigkeitsmenge verbunden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein im Ganzen mit 16 bezeichneter Läufer vorgesehen, welcher drehbar in der Kartusche 12 angeordnet ist. In der Phase der Kar­ tuschenreinigung dreht sich der Läufer nach Art eines Rotors oder Wasserrades und erzeugt und schleudert eine Vielzahl von Flüssigkeitsstrahlen auf die gesamte Flä­ che des Filtergitters, wodurch wirksam und mit einer kleinen Flüssigkeitsmenge das auf der Kartusche abge­ setzte, diese verstopfende Material entfernt wird, wel­ ches sodann über das Ventil 4 abgeführt wird.

Im einzelnen ist der Läufer 16 aus einem zentralen, hohlen Schaft 17 gebildet, welcher feststehend angeord­ net ist, sowie aus einem oder mehreren Ejektor-Flügeln 18 (von denen in der Zeichnung lediglich zwei dar­ gestellt sind), die am Schaft gelagert sind und mit diesem in Verbindung stehen, und die sich um den Schaft herum drehen können.

Wie man besser in den Fig. 1 bis 3 erkennt, hat der Schaft 17 einen flanschartig verbreiterten Fuß 19, wel­ cher sich gegen einen zentralen Ansatz 20 der Boden­ platte 14 anlegt. Im Randbereich dieses Flansches hat der Fuß 19 eine Ringnut 21, die das untere Ende der Kartusche 12 aufnehmen kann. Oberhalb des Fußes ist ein Rücksprung vorgesehen, welcher eine Schulter 23 bildet, oberhalb derer eine Vielzahl von Durchlaßöffnungen 24 ausgebildet ist. Im Kopfbereich ist eine Ringnut 25 vorgesehen, während eine weitere Ringnut 26 zwischen der oberen Ringnut 25 und den Durchlaßöffnungen 24 aus­ gearbeitet ist.

Es wird insbesondere auf die Fig. 4 bis 9 Bezug ge­ nommen. Man erkennt, daß die Ejektor-Flügel 18 aus einem Hohlkörper gebildet sein können, welcher in zwei Hälften durch Formpressen hergestellt wird. Er umfaßt einen Zwischenstutzen 27, welcher auf den Schaft 15 aufsteckbar ist und sich gegen die Schulter 23 anlegt, sowie zwei diametral einander gegenüberliegend angeord­ nete Stirnseiten 28 bzw. 29 mit Düsen 30.

Die Düsen 30 einer jeweiligen Stirnseite sind alle leicht zu einer Seite hin geneigt, wobei die Düsen der beiden Stirnseiten in entgegengesetzte Richtung geneigt sind, um im Betrieb ein Moment zu erzeugen, welches ausreicht, den Läufer in Drehung zu versetzen.

Der Stutzen 27 steht über die Durchlaßöffnungen 24 in Verbindung mit dem Inneren des Schaftes 17; dieser hat einen unteren, dem Fuß 19 zugeordneten Abschnitt 31 mit einem reduzierten, im wesentlichen dem Außendurchmesser der Zugstange 15 entsprechenden Durchmesser, und einen oberen Abschnitt 32 mit einem wesentlich größeren Durchmesser, so daß er zusammen mit der Zugstange einen ringförmigen Zwischenraum 34 bildet.

Nach dem Aufsetzen auf den Schaft 17 werden die Ejek­ torflügel 18 durch einen Schnapp-Haltering 35 (Fig. 10 und 11) so in ihrer Position gehalten, daß sie die Möglichkeit haben, sich zu drehen. Schließlich wird auf den Schaft 17 ein ringförmiges Ventilelement 36 (Fig. 1 und 10) aufgesteckt und dazwischen ein Dichtring 37 eingefügt, welcher in die Ringnut 25 ein­ gelegt werden kann; das Ventilelement 36 kann sich auf dem Schaft 17 verschieben und sich gegen den Dichtring 37 anlegen, wobei er auf der anderen Seite durch den Innenflansch 9b gehalten wird. Durch die Kombination der oben beschriebenen Bauteile kann der Filter 1 im Filterbetrieb wie ein herkömmlicher Filter funktionie­ ren, da das Ventilelement 36 durch das ausfließende ge­ filterte Wasser in Anlage gegen den Dichtring 37 gehal­ ten wird.

Das Ventilelement 36 hat eine verhältnismäßig große Stirnfläche 38 und eine geneigte Fläche 39, deren Nei­ gungswinkel dem des Ventilsitzes 10 am Innenflansch 9b gleich ist.

Im Spülbetrieb wird das Ventilelement 36 unmittelbar mit der Umkehrung der Strömungsrichtung wegen seiner großen Stirnfläche 38 veranlaßt, sich an die Ausnehmung 10 anzulegen und dadurch die direkte Verbindung zwi­ schen der Innenkammer 7 und dem Inneren des Filters 12 zu unterbrechen.

Das Wasser wird dadurch gezwungen, durch den Zwischen­ raum 34 und durch die Durchlaßöffnungen 24 zu fließen, in den Stutzen 27 einzutreten und in Form von Wasser­ strahlen durch die verschiedenen Düsen 30 an den Stirn­ seiten 28 und 29 auszutreten, so daß es auf die Kartu­ schenwand über deren gesamte Höhe geschleudert wird. Durch die Reaktionskraft infolge der Neigung der Düsen 30 beginnen die Ejektorflügel 18 zu rotieren, so daß die Wasserstrahlen wiederholt die gesamte Filterfläche bestreichen und damit bewirken, daß das gesamte den Filter verstopfende Material gelöst und entfernt wird.

Nach einer vorgegebenen Zeit wird die Zugstange 15 be­ tätigt, wobei mit der in Fig. 1 dargestellten Einstel­ lung die normale Strömungsrichtung zum Filtern wieder­ hergestellt wird, und das Ventilelement 36 wird gegen den Dichtring 37 angedrückt.

Für den obenbeschriebenen selbstreinigenden Filter sind zahlreiche Änderungen und Abwandlungen möglich, ohne daß der durch die Patentansprüche definierte Schutzbe­ reich verlassen wird.

Die Materialien sowie die Abmessungen der Einrichtung können entsprechend den jeweiligen Bedürfnissen geän­ dert werden.

Claims (8)

1. Selbstreinigender Filter für Flüssigkeiten, umfas­ send einen Grundkörper zum Zuführen einer zu fil­ ternden Flüssigkeit und zum Abführen der gefilter­ ten Flüssigkeit, ein mit einer Auslaßöffnung ver­ sehenes Gehäuse, eine im Gehäuse angeordnete Fil­ terkartusche, die mittels einer Zugstange betätig­ bar ist derart, daß sie zwischen einer Filterstel­ lung, bei der das Auslaßventil geschlossen ist und die zu filternde, vom Grundkörper kommende Flüs­ sigkeit direkt auf die Außenwand der Kartusche ge­ leitet wird, diese durchströmt und zur Abführlei­ tung des Grundkörpers gelangt, sowie einer Reini­ gungsstellung verstellbar ist, bei der das Auslaß­ ventil geöffnet und die Durchströmungsrichtung durch den Filter umgekehrt ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß er einen innerhalb der Kartusche (12) drehbar angeordneten turbinenartigen Läufer (16) umfaßt, welcher einen zentralen Sammel-Stut­ zen (27) für die umgekehrt strömende Spülflüssig­ keit und mehrere gerichtete Düsen (30) hat, die jeweils einen Wasserstrahl gegen die Innenwand der Kartusche (12) abgeben.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stutzen (27) wenigstens eine Stirnseite mit Düsen (30) hat, die sich über die ganze Länge der Kartusche (12) erstreckt.

3. Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Läufer (16) einen hohlen Schaft (17) hat, welcher einerseits als fester Träger und andererseits als Zuführleitung für den Stutzen (27) dient.

4. Filter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (17) in einem einem flanschartig ausgebildeten Ende zugeordneten Abschnitt eine in­ nere Öffnung mit einem Durchmesser aufweist, wel­ cher dem Durchmesser der Zugstange (15) ent­ spricht, und in seinem verbleibenden Abschnitt eine größere innere Öffnung, die mit der Zugstange (15) einen ringförmigen Zwischenraum (34) für die Zuführung von Spülflüssigkeit zum Stutzen (27) be­ grenzt.

5. Filter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schaft (17) ein flanschartig ausgebildetes Ende (19) hat, welches zur Anlage an einer an der Zugstange (15) ausgebildeten An­ schlagfläche kommt und welches mit einer pe­ ripheren Nut (21) versehen ist, die als Aufnahme­ sitz für ein Ende der Filterkartusche (12) dient.

6. Filter nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stutzen (27) drehbar auf dem Schaft (17) gelagert ist und mit dem Inneren des Schaftes (17) über wenigstens eine am Schaft (17) ausgebildete Durchlaßöffnung (24) verbunden ist.

7. Filter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf dem Schaft verschiebbar gelagertes Ventilelement (36) vorgesehen ist, welches dazu dient, eine Verbindungsausnehmung (10) zwischen dem Inneren der Kartusche (12) und der Abführlei­ tung (7) für die Flüssigkeit zu öffnen, wenn die Kartusche (12) ihre Filterstellung einnimmt, und zu schließen, wenn diese ihre Reinigungsstellung einnimmt.

8. Verfahren zum Reinigen eines Kartuschenfilters für Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Flüssigkeitsstrahlen gegen die Kartu­ schenwand in einer zur Filterströmungsrichtung um­ gekehrten Strömungsrichtung geschleudert wird und daß man die Flüssigkeitsstrahlen kreisen läßt, so daß sie wiederholt und diskontinuierlich auf die Filterwand auftreffen und aus dieser das verstop­ fende Material ausspülen.