DE4208743C2

DE4208743C2 - Automatischer Rückspülfilter für Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE4208743C2
Application number: DE4208743A
Authority: DE
Inventors: Frank Dipl Ing Buehling; Gunter Dipl Ing Hoeffer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-03-16
Filing date: 1992-03-16
Publication date: 1995-09-14
Anticipated expiration: 2012-03-17
Also published as: DE4208743A1

Description

Die Erfindung betrifft einen automatischen Rückspülfilter für Flüssigkeiten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Der Rückspülfilter eignet sich besonders zum Einsatz in Systemen mit hohem Druck, beispielsweise in Brenn- und Schmierstoff systemen.

In der DE-OS 42 06 282 A1 wird ein derartiger Düsen-Rückspülfilter mit einem Filtergehäuse, einem in dem Filtergehäuse angeordneten Filtereinsatz mit einem Filtermittel zur Filtration und einer Rückspüldüse zur Entfernung von an dem Filtereinsatz haftenden Verunreinigungen, wobei eine Spülflüssigkeit durch den Filter einsatz und über mindestens eine Öffnung in die Rückspüldüse ge langt, wobei die Öffnung über einen Bruchteil der Höhe des Fil tereinsatz erstreckt ist, und ein Mittel zum Verstellen der Öff nung vorgesehen ist, so daß der Filtereinsatz durch Verstellung der Öffnung höhenabschnittsweise reinigbar ist, beschrieben. Das Mittel (Hohlwelle) zur Verstellung aktiviert schlagartig nach jeder Umdrehung der Rückspüldüse ein Segment des Filtereinsat zes, so daß die bisherige Passivkammer aktiviert und gleichzei tig die vorherige Aktivkammer verschlossen wird und dabei der Rückspülvorgang sofort oder zyklisch fortgesetzt wird bis alle Rückspülkammern des Filtereinsatzes aktiv waren (vergl. Fig. 1 und 2 sowie Spalten 4 bis 6, Bezugszeichen 1 bis 7, 9, 15, 16 bis 16b).

Der Nachteil dieser Lösung ist, daß das Rückspülfilter durch das schlagartige Öffnen zu Beginn des Rückspülvorganges einen rapi den Druckabfall aufweist. Hier will die Erfindung Abhilfe schaf fen.

Es ist bekannt, daß der Rückspülvorgang in Rückspülfiltern, insbesondere wenn diese in Systemen mit hohem Druck und geringem Volumeninhalt eingesetzt werden, zu einem plötzlichen, das Be triebsregime ganz erheblich beeinflussenden Druckabfall führt. Ursache hierfür ist der bis zu 50% und mehr vom Betriebsvolumen strom betragende Rückspülvolumenstrom.

Nach DE-OS 34 43 752 ist weiterhin ein rückspülbares Filter für Flüssig keiten bekannt, das ein zylindermantelförmiges Filterelement, einen um die Achse des Filterelementes drehbaren Spülkopf be sitzt, der mehrere über die axiale Länge des Filterelementes verteilte, nahe an der Oberfläche des Filterelementes angeord nete Spülspalte und einen Nabenkörper aufweist. Die Spülspalte mit in den Nabenkörper verlaufenden, von einander getrennten stationären Spülleitungen werden wechselseitig über Magnetventi le in Wirksamkeit gesetzt, wodurch jedoch ein hoher Druckabfall je aktivierter Düsenkammer die Folge ist. Die Rückspülmenge je Zeiteinheit wird lediglich halbiert.

Geteilte Düsen in diesen bekannten Rückspülfiltern haben einen komplizierten Bau- und/oder Schaltungsaufwand zur Folge, ohne den Rückspülvorgang im Hinblick auf einen minimierten Druckab fall im System entscheidend zu verbessern.

Die Minimierung des Druckabfalls über die Reduzierung der Rück spülmenge je Zeiteinheit wird bei verschiedenen Ausführungen (DE-OS 32 35 552, DE-OS 39 02 770) auch durch eine sektorartige Aufteilung der Filtereinsatzfläche durch bogenförmige Stege am zylindrischen Stützkäfig mit erheblichem Bauaufwand zu erreichen versucht.

Weiterhin sind automatische Rückspülfilter, insbesondere zur Kühlwasserfilterung bekannt (DE-AS 10 39 995), die eine Vielzahl von Filterkerzen aufweisen, wobei der oben angeordnete Filtrat eintritt einer Filterkerze und der am unteren Ende befindliche Rückspülmediumaustritt über eine koaxial zum Filterrohr verlau fende Achse nach dem Drehschieberprinzip derart gegeneinander verblockt sind, daß entweder über diese Filterkerze gefiltert oder zurückgespült wird.

Die Ausführung hat den Nachteil, daß über einen aufwendigen, damit störanfälligen Schaltungsaufwand die Steuerung der kon tinuierlichen Rückspülung aller Filterkerzen zu realisieren ist, wobei auch Leckströme durch nicht 100%-ige Verblockung auftre ten können.

Der angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen auto matischen Rückspülfilter der eingangs geschilderten Art in einfacher Bauform mit drastisch verringertem, absolutem Druckabfall und Druckabfall je Zeitein heit zu entwickeln, indem die Rückspülmenge auf mindestens 25% reduziert wird. Des weiteren soll der Druckabfall je Zeiteinheit zu Beginn des Rückspülvorganges und während des Rückspülvorgangs selbst über das allmähliche Öffnen der Rückspülkammer verringert werden.

Das Problem wird erfindungsgemäß durch die in den Patentansprü chen 1 bis 5 angegebenen Merkmale der Erfindung gelöst.

Die erfindungsgemäße Lösung des Problems ermöglicht es, den Rückspülvolumenstrom, den absoluten Druckabfall sowie den Druck abfall je Zeiteinheit in Abhängigkeit von der Ausführungsvarian te des jeweiligen Filters derart zu verringern, daß die Rück spülvorgänge ohne wesentlichen Einfluß auf das Betriebsregime des jeweiligen Systems ausgeführt werden.

Die Abstimmung von Düsenart (Ein- oder Mehrkammerdüse), Düsen querschnitt, Düsenanzahl, Kammeranzahl und Form der Öffnungen im Steuerrohr erlauben weiterhin die Optimierung der Prozeßpara meter und damit den Einsatz eines bedarfsgerechten Rückspülfil ters, der sich durch seine einfache Bauform und die präzise Steuerung des Rückspülvorgangs auszeichnet.

Eine weitere vorteilhafte Ausführung ergibt die formangepaßte Ausbildung der Öffnungen im Steuerrohr als trapezförmige Schlit ze, so daß die durchströmende Rückspülmenge je Zeiteinheit am Kammeraustritt infolge der allmählichen Freigabe der Öffnungen im Steuerrohr durch ihre spezielle Formgebung noch zusätzlich verringert wird.

Ein weiterer Vorteil ist die Unterbringung mehrerer Düsen auf einer Düsenantriebswelle, die durch das Steuerrohr mit seinen dazugehörigen Öffnungen eine optimale Anpassung des Rückspülfil ters an die Prozeßparameter ermöglicht.

Ein zusätzlicher Vorteil ergibt sich dadurch, daß mehrere Ein- oder Mehrkammerdüsen durch eine spezielle, lösbare Kupplung über einander, im Winkel "Alfa" versetzt angeordnet sind und auf einem mit entsprechenden Öffnungen versehenen Steuerrohr geführt werden. Dadurch wird eine verstärkte Standardisierung der Düsen für verschiedene Filtergrößen unter Ausnutzung der o.g. Vorteile möglich.

Ebenso ist von weiterem Vorteil, daß mehrere Filtereinsätze in einem Filtergehäuse angeordnet sind, wobei deren Ein- oder Mehr kammerdüsen mit den dazugehörigen Steuerrohren durch einen ge meinsamen Antrieb rotieren, so daß mit relativ geringem Bautei laufwand eine niedrige Bauhöhe für Rückspülfilter mit hohen Durchsatzmengen erreicht wird.

Die Erfindung wird nachstehend an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch den Rückspülfilter,

Fig. 2 einen Schnitt durch den Filtereinsatz nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt gemäß Fig. 2; A-A bei Stellung t,

Fig. 4 einen Schnitt gemäß Fig. 2; A-A bei Stellung t,

Fig. 5 einen Schnitt gemäß Fig. 2; A-A bei Stellung t,

Fig. 6 einen Schnitt durch einen Rückspülfilter mit zwei parallel angeordneten Filtereinsätzen,

Fig. 7 einen Filtereinsatz mit zwei lösbar gekuppelten Einkammerdüsen,

Fig. 8 einen Schnitt gemäß Fig. 2; B-B bei Stellung t,

Fig. 9 einen Schnitt gemäß Fig. 2; C-C bei Stellung t,

Fig. 10 einen Schnitt gemäß Fig. 2; D-D bei Stellung t.

Nach Fig. 1 ist eine Mehrkammerdüse 1 in einem zylindrischen Filtereinsatz 7, der sich in einem Filtergehäuse 6 befindet, drehbar angeordnet. Die Stirnkante der Mehrkammerdüse 1 dichtet radial am Filtereinsatz 7 ab, um beim Rückspülvorgang auftreten de Spaltverluste zu minimieren. Der Querschnitt der Düsenkammer 9 ist so gestaltet, daß die Rückspülmenge ungehindert abströmen kann. Die Mehrkammerdüse 1 ist mit der hohlen Düsenantriebswelle 10 als ein Gußteil ausgebildet und wird durch das paßgenaue, ebenfalls drehbare, in die Schlammaustragsleitung 4 mündende Steuerrohr 2 geführt. Die Düsenantriebswelle 10 mit der Mehr kammerdüse 1 und das Steuerrohr 2 rotieren zwangsweise mit un terschiedlichen Drehzahlen, so daß die Öffnungen 8 des Steuerroh res 2 langsam und kontinuierlich, die Relativgeschwindigkeit zu der Mehrkammerdüse 1 ausnutzend, die bisherige Passivkammer 9.2 nach Fig. 8 des rückspülenden Filtereinsatzes 7 aktivieren und gleichzeitig die vorherige Aktivkammer 9.1 nach Fig. 3-5 ver schließen. Der gemeinsame Rotationsantrieb 5 von Mehrkammerdüse 1 und Steuerrohr 2 sowie die gleichzeitige Steuerung des Rück spülvorganges werden durch das gemeinsame Getriebe 3 realisiert. Die Anzahl sowie die Verteilung der Öffnungen 8 auf dem Umfang und der Höhe des Steuerrohres 2 sind abhängig von der Anzahl und der Anordnung der Düsenkammern 9.1-9.4 nach Fig. 3 und 9.2-9.4 nach Fig. 8-10. Der Öffnungsquerschnitt der Mehrkammerdüse 1 zum Steuerrohr 2 wird in seiner Größe durch die abzuleitende Rück spülmenge und die Relativgeschwindigkeit zwischen Düsenantriebs welle 10 und Steuerrohr 2 bestimmt. Die Drehzahlen und die An ordnung der Öffnungen 8 im Steuerohr 2 werden derart gewählt, daß nach Ablauf des Spülzyklus jede Düsenkammer 9.1-9.4, Stel lungen nach Fig. 3 und Fig. 8-10, mindestens über eine volle Umdrehung durch die Öffnung 8 im Steuerrohr 2 mit der Schlam maustragsleitung 4 verbunden wird und die zugehörige Filterein satzfläche vollständig, partiell abgereinigt wird. Dieser Rück spülvorgang wird sofort oder zyklisch fortgesetzt, bis alle Rückspülkammern 9.1-9.4 des Filtereinsatzes 7 aktiv waren und die gesamte Filtereinsatzfläche abgereinigt ist.

Die Fig. 3-5, entsprechend dem Schnitt A-A nach Fig. 2, zei gen die verschiedenen Stellungen der Düsenantriebswelle 10 der Öffnungen 8.1-8.4 des Steuerrohres 2 während der einzelnen Pha sen des Rückspülvorgangs (t, t, t) am Beispiel der aktiven Düsen kammer 9.1.

Die Schnitte: A-A, B-B, C-C nach Fig. 2 in den verschiedenen Ebenen zum Zeitpunkt to, dargestellt in Fig. 8 - Fig. 10, zei gen das Steuerprinzip beim Rückspülvorgang am Beispiel der Dü senkammern 9.1-9.4 in einer Vierkammerdüse 1, welche kontinu ierlich und nacheinander unter Ausnutzung der Relativgeschwin digkeit durch das Steuerrohr 2 aktiviert bzw. passiviert werden. Fig. 2 mit den dazugehörigen Fig. 3-5 und Fig. 8-10 verdeutli chen die eindeutige Zuordnung der Rückspülkammern 9.1-9.4 zu den Öffnungen 8.1-8.4 im Steuerrohr 2 sowie die Unterteilung in Aktiv- 9.1 und Passivkammer 9.2-9.4 nach Fig. 8-10 bei der Rück spülung zum Zeitpunkt to, t, t.

Weiterhin ist es nach o.g. Rückspülprinzip nach Fig. 7 möglich, mehrere Ein- bzw. Mehrkammerdüsen 1 durch eine spezielle, lös bare Kupplung 11 übereinander im Winkel "Alfa" versetzt anzu ordnen. Der Winkel "Alfa" ist abhängig von der Düsenanzahl.

Im Gegensatz zur Ausführung mit nur einer Mehrkammerdüse 1 nach Fig. 1 und 2 können die Öffnungen 8 im Steuerrohr 2 senkrecht übereinander angeordnet sein.

Fig. 7 zeigt als Variante einen Rückspülfilter mit 2 im Winkel "Alfa" = 180° versetzten Einkammerdüsen 1 und dem dazugehörigen Steuerrohr 2. Bei einem Winkel von "Alfa" = 0° erfolgt die Steuerung des Rückspülvorganges analog zu Fig. 1.

Bei Rückspülfiltern für große Volumenströme bietet sich die Anordnung nach Fig. 6 von mehreren Filtereinsätzen 7 mit dazuge hörigen Ein- und Mehrkammerdüsen 1 und Steuerrohr 2 an, wobei alle Düsen 1 und Steuerrohre 2 über das Getriebe 3 gemeinsam angetrieben werden. Der Rückspülvorgang wird für jeden Filter einsatz nacheinander gemäß o.g. Rückspülprinzip zyklisch durch geführt, beispielsweise über das Öffnen und Schließen der Venti le in den Schlammaustragsleitungen 4.

Claims

1. Automatischer Rückspülfilter für Flüssigkeiten, bestehend aus einem Filtergehäuse (6) mit Einlaß und Filtratauslaß sowie einem Schlammaustrag, in den mindestens eine oder mehrere, koaxial übereinander an einer hohlen Antriebswelle (10) angeordnete Mehrkammerdüsen (1) in mindestens einem zylindrischen Filtereinsatz rotieren, ein Steuerrohr (2) sich zwangsweise mit unterschiedlichen Drehzahlen zur Mehrkammerdüse (1) dreht, wobei hierdurch deren einzelne Kammern (9) langsam derart angesteuert werden, daß die bisherige Passivkammer (9.2) aktiviert und gleichzeitig die vorherige Aktivkammer (9.1) verschlossen wird und dabei den Rückspülvorgang sofort oder zyklisch fortgesetzt bis alle Kammern (9) aktiv waren, dadurch gekennzeichnet, daß

a) das Steuerrohr (2) sich kontinuierlich gleichsinnig und koaxial in der Mehrkammerdüse (1) dreht, und
b) beide zusammen im Filtereinsatz (7) koaxial gelagert sind, und
c) der Antrieb für das Steuerrohr (2) und die Mehrkammerdüse (1) ein gemeinsamer ist.

2. Automatischer Rückspülfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Filtereinsätzen (7, Fig. 6) alle notwendigen Steuerrohre (2) und Mehrkammerdüsen (1) einen gemeinsamen zentralen Antrieb (3) haben, so daß jeder Filtereinsatz (7) nacheinander gemäß Anspruch 1 automatisch rückgespült wird.

3. Automatischer Rückspülfilter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine trapezförmige Form der Öffnung (8) in den Steuerrohren (2) den automatischen Rückspülvorgang gemäß Anspruch 1 zusätzlich verlangsamt.

4. Automatischer Rückspülfilter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrkammerdüse (1) mit mehreren Rückspülkammern (9; 9.1-9.4) auf dem Steuerrohr (2) geführt wird, die auf dem Umfang im Winkel Beta angeordnete Öffnungen (8; 8.1-8.4) aufweist, um den automatischen Rückspülvorgang gemäß Anspruch 1 auszuführen.

5. Automatischer Rückspülfilter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Mehrkammer düsen (1, Fig. 7) mit einer oder mehreren Spülkammern durch eine lösbare Kupplung (11) im Winkel Alfa versetzt angeordnet sind und durch das mit den Öffnungen (8, Fig. 7) versehene Steuerrohr (2) geführt werden.