DE69007940T2

DE69007940T2 - Selbstreinigender Filter für hydraulische Systeme mit einem hydraulischen Turbinenantrieb für Reinigungsbürste.

Info

Publication number: DE69007940T2
Application number: DE69007940T
Authority: DE
Inventors: Nazzareno Berto; Fabio Ceccarelli
Original assignee: GEL Srl
Current assignee: GEL Srl
Priority date: 1989-11-24
Filing date: 1990-11-08
Publication date: 1994-11-03
Anticipated expiration: 2010-11-09
Also published as: EP0429409B1; DE69007940D1; EP0429409A1; IT1235896B; IT8900653A0; ES2054323T3; ATE103834T1

Description

Die vorliegende Patentanmeldung einer industriellen Erfindung hat einen selbstreinigenden Wasserfilter zum Gegenstand, welcher in der Phase der Selbstwaschung im Gegenstrom sich der abschabenden Wirkung einiger rötierender Bürsten bedient, die durch eine kleine Turbine angetrieben werden und welche in der Lage sind, die im Filternetz aufgefangenen Teilchen vollständig zu entfernen. Genannte Turbine wird auch dazu verwendet, Strahlen zentrifugierten Wassers zu erzeugen, die in der Lage sind, eine wirksame, wasserreinigende Aktion an der Filteroberfläche zu entfalten, welche schließlich einer kombinierten Reinigungsaktion unterzogen wird, die gleichzeitig sowohl mechanischer als auch hydrodynamischer Natur ist.
Bekanntermaßen enthält Wasser, ob durch ein öffentliches Wassernetz verteilt oder privat verschafft mittels eines Brunnens, immer gewisse Mengen von Verunreinigungen, bestehend aus festen und kolloidalen Teilchen, wie zum Beispiel Sand, Schlamm, Rost oder Kalk, deren Präsenz Unannehmlichkeiten und Schäden für die Wasserversorgungseinrichtungen entstehen lassen kann.
In Anbetracht dieser Tatsache ist man seit langem stromauf des Verteilungsnetzes zum Einbau von geeigneten Filtern übergegangen, die größtenteils aus kleinen Gefäßen bestehen, in deren Innerem ein Filtereinsatz eingesetzt wird, der aus Stoff, Gewebe oder aus einem synthetischen oder metallischen Netz aus engen Maschen besteht.
Solche Filter kann man auf der Basis des angewendeten Maschenreinigungssystems in zwei Kategorien einteilen, ab dem Moment, da der Filtereinsatz durch die in ihm festgehaltenen Teilchen verstopft ist, und zwar in: handbetätigte und selbstreinigende Filter.
Die ersteren sind diejenigen, bei denen die Reinigung ein spezifisches Eingreifen des Bedienungsmannes verlangt, der zuerst den Filter öffnen, dann den Filtereinsatz waschen und bürsten muß, wenn er ihn nicht sogar durch einen Neuen ersetzen muß.
Die selbstreinigenden Filter dagegen sind diejenigen, welche automatisch die Entstopfung des Filtereinsatzes erledigen, dank einer besonderen Konstruktionsanordnung, die es erlaubt, von der Filterphase zur Selbstreinigungsphase überzugehen, und umgekehrt, indem man einfach eine dafür vorgesehene Umschalteinvorrichtung betätigt.
Der größte Teil der auf dem Markt erhältlichen selbstreinigenden Filter bedient sich bei der Lösung des automatischen Waschens des in ihnen enthaltenen Filtereinsatzes, des Gegenstromsystems, das in der Praxis darin besteht, die Fliessrichtung des im Inneren des Filters zirkulierenden Wassers zu invertieren, so daß es dem Wasser überlassen ist, die blockierten und zurückgehaltenen Teilchen aus den engen Maschen des Filtereinsatzes herauszuspülen.
Das Reinigungswasser mit all den gelösten Verunreinigungen wird durch einen extra dafür zuständigen Ablaufstutzen entleert, solange bis die optimalen Funktionsbedingungen des Filtereinsatzes wiederhergestellt sind.
Am meisten spricht gegen dieses Wasserreinigungssystem des Filters im Gegenstrom seine begrenzte Wirksamkeit aufgrund der Tatsache, daß, wenn einmal ein Teil der Filteroberfläche frei von Verstopfung ist, so daß die Abflußleistung am Gefäßboden erreicht ist, die Aktion und der wasserreinigende Effekt unterbrochen sind, wobei die restliche Filteroberfläche verschmutzt und verstopft bleibt, an der man einem fortschreitenden Verdicken des Streifens der abgefilterten Teilchen beooachten kann, welche an Kompaktheit und Haftung zunehmen, bis sie schließlich eine echte Verkrustung darstellen, die schwer entfernbar ist.
Es ist experimentell erwiesen, daß nach einer gewissen Anzahl von Selbstreinigungen, die Zone der permanent verstopften Filteroberfläche eine solche Ausdehnung erreicht, daß die Leistung des Filters eingeschränkt wird und schließlich der Austausch des Filtereinsatzes nötig wird.
In Anbetracht dieser Schwierigkeiten wurde der Filter nach der Erfindung entworfen, der, während er auf dem herkömmlichen System der Wasserreinigung im Gegenstrom beruht, sich einer Gruppe von rotierenden Bürsten bedient, die in der Lage sind, mit einer schabenden Bewegung rein mechanischer Art, die Teilchen zu entfernen, welche die Maschen der Filteroberfläche verstopfen, die auf ihrer ganzen Ausdehnung, ohne daß dabei ein Punkt ausgelassen würde, dem Kratzeffekt der Bürsten ausgesetzt ist.
Ein selbstreinigender Filter dieses Typs wurde im Patent CH-A-380704 beschrieben und hat als Gegenstand einen filternden Apparat zur Wasserreinigung, vor allem für Schwimmbäder.
Im Patent CH-A-380704 wird ein Filter beschrieben, der als Filtermasse elastische Teilchen benutzt, die komprimierbar und aus synthetischem Material sind, und die beliebig untereinander mischbar sind mittels einiger horizontaler Arme, die radial von einer vertikalen Welle abstehen, welche axial den Behälter der Filtermasse durchläuft.
Um diese Welle in Rotation zu versetzen, sind sowohl eine Handkurbel, als auch ein Läufer vorgesehen, bestehend aus einem einfachen, beschaufelten Rad, das vom eintretenden Wasser erfaßt wird, wenn der Filter in der Phase der Selbstwaschung im Gegenstrom betrieben wird.
Im selbstreinigenden Filter, der Gegenstand vorliegender Patentanmeldung ist, erweist sich die reinigende Aktion der besagten rotierenden Bürsten äußerst wirksam aufgrund der Tatsache, daß sie gleichzeitig von den wirksamen Strahlen zentrifugierten Wassers unterstützt wird, die die innere Seite der Filteroberfläche erfassen, welche dagegen an der Außenseite von den Bürsten geschabt wird.
Um die Bürsten außen am Filtereinsatz und die Düsen für die Zentrifugierung des Waschwassers im Inneren desselben in Rotation zu versetzen, wird eine Antriebsturbine benutzt, die automatisch vom gleichen Waschwasser in Gang gesetzt wird, gleich nachdem die Umschaltvorrichtung den Wasserfluß ins Innere des Filters invertiert, um die Phase der Selbstreinigung zu ermöglichen.
Einer bevorzugten Ausführung gemäß, beinhaltet der Filter erfindungsgemäß einen Kopf, an dem die Leitungen für den Ein-und Ausgang des Wassers, sowie das Ventil zur vorgenannten Umschaltung herausgearbeitet sind, und ein Gefäß herkömmlicher Art, in das der Filtereinsatz eingesetzt wird.
Die Besonderheit des Filters besteht nach Erfindung in der vorgesehenen Unterbringung einer Turbine im Inneren des obengenannten Kopfes, die durch die Rotation des Waschwassers angetrieben wird, welchem von einem geeigneten Verteilkasten eine im Vergleich zur Turbine tangentiale Richtung erteilt wird, damit eine harter Anprall des Wasserstrahls gegen die Schaufeln der Turbine entsteht.
Letztere treibt eine vertikale Welle an, die sich unterhalb von ihr befindet und hohl ist, an deren gesamter Höhe entlang mehrere radiale Ausstoßdüsen herausgearbeitet sind, von denen aus das Waschwasser auf die Innenseite des Filtereinsatzes zentrifugiert werden kann, auf dessen Außenseite sich die Verunreinigungen während des normalen Ablaufs des Filters des Wassers ablagern, welches bei normalen Betriebsbedingungen den Filtereinsatz von außen nach innen durchläuft.
Die wasserreinigende Wirkung der obengenannten Strahlen zentrifugierten Wassers wird von dem schabenden Effekt mechanischer Art begleitet, der durch die Borsten einiger rotierender und an der Außenfläche der Filteroberfläche gleitender Bürsten entsteht.
Die genannten Bürsten sind an der Peripherie durch einen zylindrischen Käfig gestützt, dessen Boden eine zentrale Nabe aufweist, die mit obengenannter Welle verbunden ist und von der Turbine angetrieben wird.
Das gesteigerte Antriebsdrehmoment, das von letzterer entwickelt wird, gewährt zum einen eine erhöhte kinetische Energie der durch die obengenannten Paare der Ausstoßdüsen zentrifugierten Wasserstrahlen, zum anderen eine energische und wirksame schabende Kraft mittels der gleitenden Bürsten an der Aussenfläche des Filtereinsatzes.
Zur besseren Erklärung wird die Beschreibung der Erfindung mit Bezug auf die beigelegten Zeichnungen fortgesetzt, welche nur darstellenden Wert und keinen limitierenden Wert haben, und in denen:
- Abb. 1 einen Schnitt durch die axiale Ebene des selbstreinigenden Filters darstellt, gemäß der Erfindung;
- Abb. 2 einen Schnitt des Filters in Abb. 1 darstellt, in der transversalen Ebene II-II;
- Abb. 3 einen Schnitt des Filters in Abb. 1 darstellt, in der transversalen Ebene III-III;
- Abb. 4, halb in der Ansicht, halb im Schnitt, die obengenannte Welle und die Turbine zeigt.
Mit Bezug auf die obengenannten Abbildungen beinhaltet der genannte selbstreinigende Filter einen Kopf (1), ein Gefäß (2), und eine Nutmutter (3) zur Befestigung des Gefäßes (2) unterhalb des Kopfes (1).
Am Kopf (1) sind, diametral entgegengesetzt, die Einlauf- (1a) und Auslaufleitungen (1b) des gefilterten Wassers herausgearbeitet, mit welchem die vom Filter stromabwärts liegende Anlage gespeist wird.
Im Inneren des Kopfes (1) befindet sich, mit der Möglichkeit der Oszillierung um eine zentrale vertikale Achse, ein runder Verteilkästchen (4), an dessen Peripherie entlang zwei Leitungen (4a und 4b) herausgearbeitet sind, die alternativ so in Position gebracht werden können, daß nur einer der beiden das von der Eingangsleitung (1a) ankommende Wasser empfangen kann.
Die Leitung (4a), die weit und radial ausgedehnt ist, leitet das eintretende Wasser in das darunterliegende Gefäß (2), indem es dieses genau in den außen am Filtereinsatz (5) liegenden von den Außenwandungen begrenzten Zwischenraum leitet, der daher in zentripetaler Richtung vom Wasser durchquert wird, welches nach einem im Inneren deßselben Filtereinsatzes aufsteigenden Weg in den Auslaufkanal (4c) des Verteilers (4) einmündet, in welchem von ihm stromabwärts die obengenannte Auslaufleitung (1b) mündet, um filtriertes Wasser in die Wasseranlage zu leiten.
Die Leitung (4b) dagegen weist eine verringerte Breite und tangentiale Ausdehnung auf und hat die Aufgabe, dem Wasser, das aus der Leitung (1a) kommt, eine senkrechte Richtung im Vergleich zu den Radialschaufeln (6a) der Turbine (6) zu erteilen, die im Mittelpunkt des Verteilkastens (4) angebracht ist.
In diesem zweiten Fall, der sich auf die Funktion des Filters in der Selbstreinigungsphase bezieht, stürzt das Wasser, welches auf die Schaufeln (6a) fällt, sofort danach in einen darunterliegenden Trichter (7a), in dem das obere Ende einer Hohlwelle (7) endet, an deren ganzer Höhe entlang radiale Ausstoßdüsen (7b) herausgearbeitet sind, die einander gegenüberliegen und durch die das Waschwasser auf die Innenwand der Filteroberfläche des Filtereinsatzes (5) zentrifugiert wird, sobald die Welle (7) sich vertikal ins Innere des letzteren schiebt, welcher unter dem Verteilerkasten (4) angeschraubt ist.
Besagte Hohlwelle (7) endet unten mit einem Endbolzen mit dem der Boden (8a) eines zylindrischen Käfigs (8) verbunden ist, welcher als Stütze für einige vertikale Bürsten (8b) dient, die auf der Außenwand der Filteroberfläche des Filtereinsatzes gleiten.
Dadurch, daß der Trichter (7a) der Hohlwelle (7) stabil unter der Turbine (6) angeflanscht ist, wenn diese in Aktion ist, hat man eine kombinierte Reinigungsaktion der Filteroberfläche, innen aufgrund der Wasserstrahlen, die durch die Ausstoßerdüsen zentrifugiert werden, außen wegen der gleitenden Bürsten (8b).
Das an Verunreinigungen satte Waschwasser wird durch einen dafür vorgesehenen Abflußstutzen (2a) entleert, der am Boden des Gefäßes (2) eingearbeitet ist und normalerweise durch ein Ventil (9) geschlossen wird, dessen Öffnung leicht von außen mittels eines Drehknopfs (10) erwirbt werden kann, der über dem Kopf (1) liegt.
Wie man in Abb. 1 sehen kann, bewirkt das Drehen des Knopfs (10) die gleichzeitige und gleichgerichtete Rotation des Verteilkastens (4) und die einer vertikalen Spindel (11), welche, nachdem sie die Hohlwelle (7) ganz durchquert hat, unten austritt, um in das obengenannte Ventil (9) einzurasten. Die Umstellung von der Filter- in die selbstreinigende Funktion kann man daher leicht und schnell vornehmen, indem man den über dem Kopf (1) liegenden Drehknopf (10) betätigt, der zwei Anschlagstellungen aufweist, eine, in der das durch den Kanal (1a) eintretende Wasser in den Kanal (4) des Verteilkastens mündet, um dann den Filtereinsatz (5) von außen nach innen zu durchqueren und um bis zur Ausgangsleitung (1b) hochzusteigen, und die andere, bei der das durch die Leitung (1a) eintretende Wasser in die Leitung (4b) des Verteilkastens mündet (4), um dann die Turbine (6) in Rotation zu bringen, und wo es von den Ausstoßerdüsen (8b) zentrifugiert wird, wobei es den Filtereinsatz nach außen durchquert, um am Ende vom Boden des Gefäßes (2) abgeführt zu werden, indem es durch das Bodenventil (9) austritt.

Claims

Selbstreinigender Filter für Wasserleitungen, ausgestattet mit einer kleinen Hydraulikturbine zur Betätigung mehrerer Reinigungsbürsten, versehen mit einem Kopf (1), einem Gefäß (2) und einem Gewindering (3) zur Befestigung des Gefäßes (2) unterhalb des Kopfes (1), welcher auf einander gegenüberliegenden Seiten ein Rohr (1a) für den Einlauf des zu filternden Wassers und ein Rohr (1b) für den Auslauf des gefilterten Wassers aufweist, dadurch gekennzeichnet,

daß das Gefäß (2) einen Filtereinsatz enthält; daß sich im Innern des Kopfes (1) ein kreisförmiger Verteilerkasten (4) befindet, welcher sich um eine vertikale Achse drehen kann und zwei Einlaufrohre (4a, 4b) sowie ein Auslaufrohr (4c) besitzt; das zu filternde Wasser über das erste radial verlaufende Einlaufrohr (4a) eingeleitet und in das darunterliegende Gefäß außerhalb des Filtereinsatzes abgelassen wird; daß dieses Wasser durch den Filtereinsatz läuft und sich ins Innere desselben ergießt; über das dritte radial verlaufende Auslaufrohr (4c) das gefilterte Wasser in das Auslaufrohr (ab) geleitet wird; daß durch das zweite tangential verlaufende Einlaufrohr (4b) das Wasser zur Spülung des Filters gegen die Radialschaufeln (6a) einer im Verteilerkasten (4) befindlichen Turbine (6) gedrückt wird, die eine darunter befindliche Hohlwelle (7) ins Rotieren bringt, die über ihre gesamte Höhe hinweg Radialdüsen (7b) aufweist und auf dem Boden des Gefäßes (2) in einem Stift endet, auf den der Boden (8a) eines Zylinderkäfigs (8) zur Halterung mehrerer vertikaler Bürsten aufgepreßt ist, die an der Außenwand der Filterfläche des Einsatzes (5) entlangstreifen; daß der Verteilerkasten (4) mittels eines Griffes (10) drehbar ist, welcher sich oberhalb des Kopfes (1) befindet; dieser Griff (10) den kreisförmigen Verteilerkasten (4) dreht und auf diese Weise das Einlaufrohr (1a) mit dem zweiten Einlaufrohr (4b) verbindet; daß die Turbine (6) sich infolge des tangential einlaufenden Wassers dreht, das die gleichzeitige Drehung sowohl der Radialdüsen (7b) zur Reinigung der Einsatzinnenfläche als auch der Bürsten (8b) zur Reinigung der Einsatzaußenfläche bewirkt; und daß der Griff (10) außerdem eine gleichläufige Rotation der darunterliegenden Spindel (11) bewirkt, die nach Durchlaufen der Hohlwelle (7) unterhalb derselben hervortritt und im Ventil (9) einrastet, mit welchem das Verunreinigungen enthaltende Spülwasser über die dafür vorgesehene, auf dem Boden des Gefäßes (2) befindliche Öffnung (2a) abgelassen werden kann.