DE4423812A1 - Filter mit einem drehend angeordneten Spülglied - Google Patents

Description

Bekannte Filter für Flüssigkeiten (DE 34 31 396 C2) besitzen einen zylindrischen Filtereinsatz aus starrem Material, der periodisch von den während des Filtervorgangs sich absetzenden Verunreinigungen mittels eines rotierenden Spülglieds befreit wird. Dieses weist in seiner in geringem Abstand von der verschmutzten Oberfläche des Filtereinsatzes umlaufenden Fläche eine Spülöffnung auf, die mit einer während des Spül­ vorgangs geöffneten Abflußleitung verbunden ist. Aufgrund eines vorhandenen oder eigens für die Spülzwecke erzeugten Differenzdrucks entsteht ein Flüssigkeitsstrom von der Fil­ tratseite durch den Filtereinsatz in die Spülöffnung, der die Verunreinigungen von der Oberfläche des Filtereinsatzes und aus ihren Vertiefungen löst und in die Abflußleitung spült. Das Spülglied kann auch als Abstreifer ausgebildet sein (DE 33 07 918 A1), wobei sich je nach Kontaktdruck, Oberflä­ chenbeschaffenheit des Filtereinsatzes und Art der Verschmut­ zung ein erheblicher Verschleiß einstellen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Reinigungswir­ kung bei verschleißfreiem Betrieb zu verbessern. Dies gelingt bei einem Filter der oben an erster Stelle genannten Art, wie er im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben ist, durch die stufenlose Verstellbarkeit des Abstands des Spülglieds von der Oberfläche des Filtereinsatzes. Im Filter sind Stellglieder vorgesehen, die es ermöglichen, den Abstand zwischen der Oberfläche des Filtereinsatzes und der ihr zugewendeten Oberfläche des Spülglieds, in der sich die Spülöffnung befin­ det, den jeweiligen Bedingungen optimal anzupassen, um den geringstmöglichen Spülwasserverbrauch zu erreichen. Dies muß nicht heißen, daß die Weite des Spülspalts (Abstand zwischen der Oberfläche des Spülglieds und der zu reinigenden Ober flä­ che des Filtereinsatzes) auf den im Hinblick auf die Abmessun­ gen der Verunreinigungen geringstmöglichen Wert eingestellt wird. Dies wird man dann tun, wenn ein möglichst intensiver Rückspielstrom von der Filtratseite durch den Filtereinsatz hindurch erzielt werden soll. Vielmehr hat die Erfindung erkannt, daß durch das erfindungsgemäße Mittel eine Kombinati­ on zwischen Rückspülen und Abspülen einstellbar ist, durch die man dem Ziel eines minimalen Spülwasserverbrauchs häufig näher kommen kann. Unter Abspülen ist dabei die Entfernung von Verschmutzungsteilchen durch denjenigen Flüssigkeitsstrom zu verstehen, der im Spülspalt zwischen Filtereinsatz und Spül­ glied parallel zu der zu reinigenden Oberfläche zur Spielöff­ nung strömt. Häufig liegen nämlich auf der zu reinigenden Oberfläche Teilchen lose auf, die durch diesen Strom leicht entfernt werden können, bevor der eigentliche Rückspülstrom auch die in der Tiefe des Filtereinsatzes befindlichen Ver­ schmutzungen erfaßt. Dieser kann dadurch entlastet und wirksa­ mer gemacht werden.

Zweckmäßigerweise ist die Weite des Spülspalts von außen verstellbar, damit er wechselnden Betriebsbedingungen angepaßt werden kann. Jedoch genügt in vielen Fällen auch eine ledig­ lich innenseitige Verstellbarkeit, nämlich dann, wenn die Verschmutzungsart des Einsatz falls im voraus hinreichend bekannt ist. Die Verstellung kann mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch mit geeigneten Stellgliedern erfolgen, die von außen ohne Montage des Filters beeinflußbar sind.

Dies gilt auch für einen besonders bevorzugten Fall, in welchem die Verstellung selbsttätig erfolgt, nämlich abhängig von Betriebsdaten, die den Rückspülvorgang kennzeichnen. Dies gilt auch für die Spülzeit und die Bewegungsgeschwindigkeit (Drehzahl) des Spülglieds. Beispielsweise können leicht rück­ bzw. abspülbare Schmutzpartikeln wie Sand auch mit höherer Umlaufgeschwindigkeit gut entfernt werden. Die automatische Steuerung erfolgt mittels einer Mikroprozessorschaltung, welche die Betriebs- und Rückspülparameter permanent oder periodisch erfaßt, insbesondere die Spitzenwerte des während des Betriebs und/oder während des Spülens zwischen der Fil­ tratseite und der Zulaufseite bzw. dem Spülabfluß auftretende Differenz im Verhältnis zur durchschnittlichen Druckdifferenz sowie der Geschwindigkeit, mit der diese Druckdifferenz während des Spülvorgangs abgebaut wird. Ein besonderer Vorteil dieser selbsttätigen Verstellung besteht darin, daß eine schnelle Anpassung an veränderte Wasserverhältnisse bzw. Verschmutzungsarten automatisch erfolgt, wobei jederzeit eine einwandfreie Rückspülung mit der geringstmöglichen Spülwasser­ menge stattfindet. Die Steuerung bzw. Regelung ist insofern selbstoptimierend.

Um den Abspüleffekt auf einer hinreichenden Spülstrecke wirksam werden lassen zu können, kann erfindungsgemäß die der Oberfläche des Filtereinsatzes zugewandte Oberfläche des Spülglieds zumindest auf der der Spülöffnung in der Bewegungs­ richtung vorangehenden Seite mehrfach breiter sein als die Spülöffnung bzw. größer sein als der Abstand der Oberfläche des Filtereinsatzes von der Oberfläche des Spülglieds.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur selbst­ tätigen Spülspalteinstellung.

Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die vorteilhafte Ausführungsbeispiele veranschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine erste Ausführungsform,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Ausführung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Axialschnitt durch eine zweite Ausführungsform,

Fig. 4 einen Querschnitt durch die Ausführung nach Fig. 3,

Fig. 5 einen Axialschnitt und

Fig. 6 einen Querschnitt durch ein Spülglied.

Fig. 1 zeigt einen Rückspülfilter mit einem im wesentlichen zylindrischen Filtergehäuse 1, welches stirnseitige Gehäuse­ wände 2, 3 und eine Umfangswand 4 aufweist. Der Eingangsbe­ reich 9 ist mit einer Eingangsleitung 26 verbunden, über die die zu filtrierende Flüssigkeit zugeführt wird. An den Aus­ gangsbereich 10 schließt eine Ausgangsleitung 27 an, über die die filtrierte Flüssigkeit abfließt. Im Filtergehäuse 1 ist ein Filtereinsatz 5 angeordnet, der aus einem Filtermit­ telträger 7 und dem angrenzenden Filter 6 besteht, das mit dem Filtermittelträger 7 fest verbunden sein kann. Eingesetzt werden beispielsweise Metall- oder Kunststoffgewebe, die je nach gewünschter Filtrationsschärfe ein- oder mehrlagig gewebt sind, gewickelte Metalldrähte, poröse Kunststoffe, Sintermate­ rial und dergleichen.

Angrenzend zum Filtermittel 6 sind in der Wand des Filtermit­ telträgers 7 Durchlässe 8 vorgesehen. Der Filtereinsatz 5 kann je nach Werkstoff und Festigkeit des Filtermittels 6 vorgese­ hen sein. Der Filtereinsatz 5 kann je nach Werkstoff und Festigkeit des Filtermittels 6 auch ohne Filtermittel 7 ausgeführt werden, wie es in Fig. 3 dargestellt ist.

Der Filtereinsatz trennt den innerhalb des Filtereinsatzes liegenden Eingangsbereich 9 von dem außerhalb des Filterein­ satzes liegenden Ausgangsbereich 10. Konzentrisch innerhalb des zylindrischen Filtereinsatzes und des Filtergehäuses ist ein Spülglied 12 drehbar um die Achse 17 des Filtergehäuses 1 angeordnet und mit den Wellenenden 18, 19 in Drehlagern 20, 21 der stirnseitigen Filtergehäusewände 2, 3 gelagert und abge­ dichtet. Es kann ein Motorantrieb, wie in Fig. 3 angedeutet sein. Die Welle 23 weist einen Hohlraum 24 auf, der über das Innere des Spülglieds 12 und über das untere Ende der Welle mit einer Kammer 25 verbunden ist, an die eine absperrbare Spülleitung angeschlossen ist.

Das Spülglied kann einflügelig (Fig. 1 u. 2) oder mehrflügelig (2flügelige Ausbildung in Fig. 3 u. 4) sein. Jeder Flügel weist einen mit dem Hohlraum 24 der Welle verbundenen Hohlraum auf und ist an seinem der Oberfläche des Filtereinsatzes zuge­ wendeten Ende mit einem im Querschnitt U-förmigen Vorderteil versehen, das paßgenau auf das offene Ende des Flügels 14 überlappend aufgesetzt ist und mittels einer Einstellmechanik 15 in bezug auf seinen Abstand von der Oberfläche des Filter­ einsatzes verstellt werden kann. Dargestellt ist eine einfache mechanische Verstelleinrichtung, die für die einmalige Vorein­ stellung verwendbar ist. Statt dessen können, wie oben ausge­ führt, auch andere Stellglieder treten, insbesondere solche, die von außen betätigbar sind. Das Vorderteil 13 enthält die Spülöffnung 11, durch die Spülwasser mit Verschmutzungen abgezogen wird. Zwischen der in Bewegungsrichtung breiten Stirnseite des Vorderteils 13 und der ihr zugewandten Oberflä­ che des Filtereinsatzes befindet sich ein Spülspalt.

Im Eingangs- und Ausgangsbereich sind Drucksensoren 28 vorge­ sehen, die mit entsprechenden, nicht dargestellten Anzeigein­ strumenten verbunden sind. Sie können zusätzlich auf eine Regeleinheit einwirken, die zur selbsttätigen Einstellung der Weite des Spülspalt eingerichtet ist.

Die Vorrichtung arbeitet in folgender Weise.

Die zu reinigende Flüssigkeit wird unter Druck durch die Eingangsleitung 26 in das Filtergehäuse eingeleitet und strömt über den Eingangsbereich 9 ins Innere des Filtereinsatzes 5 und durch das Filtermittel 6 in den Ausgangsbereich 10. Verunreinigungen werden dabei an der Innenseite des Filtermit­ tels 6 zurückgehalten. Das Filtrat tritt über den Ausgangsbe­ reich 10 und die Ausgangsleitung 27 aus dem Filter aus. Während des Filtrationsvorgangs ist die Spülleitung 31 ge­ schlossen.

Wird ein Spülvorgang ausgelöst, so wird die Spülleitung 31 geöffnet und das Spülglied 12 manuelle oder mittels einer Antriebseinheit 22 in Drehung versetzt. Dadurch wird der Spülspalt 11 des Spülglieds 12 über die Innenwand des Filter­ mittels 6 bewegt. Aufgrund der entstehenden Druckdifferenz zwischen Betriebsüberdruck und dem atmosphärischen Druck der geöffneten Spülleitung 31 entsteht ein kräftiger Rückspülstrom von der Filtratseite durch das Filtermittel 6 und die Öffnun­ gen 8 des Filtermittelträgers 7 in die Spülöffnung 11, der die Verunreinigungen aus dem Filtermittel 6 entfernt und durch das Spülglied 12 über die geöffnete Abflußleitung 31 nach außen spült. Außerdem stellt sich ein Abspülstrom im Spülspalt ein, der mit hoher Geschwindigkeit von der Filtereinsatzinnenseite 29 dicht über die zu reinigende Oberfläche hinwegführt und dabei einen relativ breiten Streifen auf der Filtermittelin­ nenseite 29 von lose angelagerten sowie groben Verunreini­ gungspartikeln freispült. Die Stärke des Abspülstroms im Verhältnis zum Rückspülstrom ist abhängig von der Weite des Spülspalts und kann je nach Lage des Falls durch die Stell­ glieder 15 voreingestellt oder von außen manuelle oder mikro­ prozessorgesteuert eingestellt werden. Ferner kann die Drehge­ schwindigkeit des Spülgliedes 12 zur weiteren Optimierung des Spülvorgangs manuell oder mikroprozessorgesteuert stufenlos geregelt werden.

Die Einschaltung des Spülvorgangs geschieht entweder zeitge­ steuert oder abhängig von dem zwischen Ein- und Ausgangsseite gemessenen Differenzdruck oder manuell. Wird festgestellt, daß der Spülvorgang zu lange dauert, kann die Weite des Spülspalts verringert werden. Wird festgestellt, daß nach einem Umlauf des Spülglieds bereits die angestrebte Verringerung der Druckdifferenz erreicht wird, so kann man versuchen, die Umdrehungsgeschwindigkeit zu erhöhen. Diese Vorgänge können - unter Vorgabe einer bestimmten Mindestweite des Spülspalts - auch mikroprozessorgesteuert stattfinden.

In der Rückspül-Abflußleitung 31 kann ein Pulsationselement 30 integriert sein, daß während der Spülphase eingeschaltet wird, um den Spülvorgang zu intensivieren.

Claims (8)

1. Filter mit einem für die Rückspülung des Filtereinsatzes über dessen verschmutzte Oberfläche berührungsfrei hinweg­ bewegbaren Spülglied (12, 13), dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des Spülglieds (12, 13) von der Oberfläche des Filtereinsatzes (5) stufenlos verstellbar ist.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand von außen verstellbar ist.

3. Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand selbsttätig verstellbar ist, abhängig von der Änderung des Differenzdrucks am Filtereinsatz (5) während des Spülvorgangs.

4. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spüldauer, insbesondere selbsttätig, veränderbar ist.

5. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Drehzahl des Spülglieds (12), insbeson­ dere selbsttätig, verstellbar ist.

6. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die der Oberfläche des Filtereinsatzes 5 zugewandte Oberfläche des Spülglieds (12, 13) zumindest auf der der Spülöffnung (11) in der Drehrichtung vorangehenden Seite mehrfach breiter ist als die Spülöffnung.

7. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Breite der der Oberfläche des Filter­ einsatzes (5) zugewandten Oberfläche des Spülglieds (12, 13) zumindest auf der der Spülöffnung in der Drehrichtung vorangehenden Seite mehrfach größer ist als die Weite des Spülspalts.

8. Verfahren zum Rückspülen eines Filters, bei dem ein über die verschmutzte Oberfläche des rückzuspülenden Filterein­ satzes hinwegbewegbares Spülglied vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des Differenzdrucks am Filtereinsatz gemessen und abhängig davon der Abstand des Spülglieds von der zu reinigenden Oberfläche des Filter­ einsatzes verändert wird.