DE69514117T2 - Vorrichtung zum behandlung von flüssigkeit mittels filtration und zentrifugation - Google Patents

Vorrichtung zum behandlung von flüssigkeit mittels filtration und zentrifugation

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Description

    Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit mittels Filtration und Zentrifugation
  • Es ist eine Vorrichtung zur Behandlung einer Flüssigkeit bekannt, insbesondere aus der DE-C-43 06 431, die einerseits mit einem Filter, bestehend aus mindestens einem Filterelement, und andererseits mit einer Zentrifugeneinrichtung versehen ist, die ihrerseits eine drehbare Umhüllung mit einer Zuführungsleitung aufweist, wobei der Filter und die drehbare Umhüllung in einem einzigen Gehäuse untergebracht sind.
  • Bei dieser Behandlungsvorrichtung ist der Filter als Wegwerf- Kartusche ausgebildet und die Zentrifugenumhüllung wird über einen Abzweig aus dem Auslaß der gefilterten Flüssigkeit gespeist.
  • Eine solche Behandlungsvorrichtung ist teuer in der Herstellung und hat schwankende und abnehmende Leistungen im Hinblick auf eine fortschreitende Verschmutzung des Filters. Darüber hinaus verursacht das Wechseln des Filters eine Unterbrechung der Behandlung.
  • Diese Nachteile werden durch den erfindungsgemäßen Vorschlag dadurch beseitigt, daß der Filter zu jedem Filterelement eine Reinigungsvorrichtung aufweist, die mit einem drehbaren Verteiler versehen ist, der durch einen Motor angetrieben und dazu bestimmt ist, einen Teil der Filterfläche periodisch zu isolieren, um dadurch die Reinigung durch die saubere Flüssigkeit zu ermöglichen, die im Gegenstrom durch jedes Filterelement strömt und dann zu dessen Reinigung die Zentrifugeneinrichtung über eine Ablaufleitung speist, die direkt in die Zuführungsleitung der drehbaren Umhüllung mündet.
  • Im folgenden werden die vorteilhaften Ausführungsformen beschrieben, die unter anderem bevorzugt werden:
  • - Ein Ende der Auslassleitungen ist in ein Ende der anderen der beiden Leitungen eingesteckt, während das andere Ende der Zuführungsleitung fest mit dem einzigen Gehäuse verbunden ist;
  • - das genannte andere Ende der Zuführungsleitung ist an dem Gehäuse mittels eines Bolzens befestigt, der außerdem die Dichtung dieses anderen Endes trägt;
  • - die Umhüllung der Zentrifugeneinrichtung steht mit dem Inneren des Gehäuses über mindestens eine Auslassdüse für die zentrifugierte Flüssigkeit in Verbindung, die genau senkrecht zu einer durch die Rotationsachse der Umhüllung verlaufenden Geraden gerichtet ist, und zwar dergestalt, dass die Zentrifugenumhüllung durch die Reaktion der aus der Austrittsdüse bzw. den Austrittsdüsen austretenden Flüssigkeit in Rotation relativ zu der in dem Gehäuse befindlichen Flüssigkeit versetzt wird;
  • - in dem einzigen Gehäuse sind Kammern zur Aufnahme der durch die Filterelemente des Filters gefilterten Flüssigkeit sowie der durch die Zentrifugeneinrichtung behandelten Flüs sigkeit vorgesehen, wobei die Kammern jeweils durch eine flüssigkeitsdichte Trennwand gegeneinander getrennt sind.
  • Die Hauptvorteile der Erfindung sind in der Kompaktheit der Behandlungsvorrichtung, der Zuverlässigkeit der Vorrichtung sowie in den reduzierten Herstellungskosten gegenüber den bekannten Einrichtungen zu sehen.
  • Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben, wobei dadurch die Erfindung besser verständlich wird und weitere Eigenschaften und Vorteile zutage treten.
  • Selbstverständlich sollen durch die Beschreibung und die Zeichnungen nur zusätzliche Informationen gegeben und keine Beschränkung vorgenommen werden.
  • In den folgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird, ist folgendes dargestellt:
  • Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch die Behandlungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
  • Fig. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie II-II aus Fig. 1 und
  • Fig. 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie III-III aus Fig. 1.
  • Die Vorrichtung zur Behandlung einer Flüssigkeit, die in den Figuren dargestellt ist, umfaßt einen Filter sowie eine Behandlungseinrichtung durch Zentrifugieren, die gemeinsam in einem einzigen Gehäuse 1 untergebracht sind, welches aus zwei Teilen 1A und 1B besteht. Die beiden Teile sind durch Bolzen miteinander verbunden.
  • Der Filter, der in dem Teil 1A des Gehäuses angeordnet ist, umfaßt folgende Teile:
  • - zwei quer verlaufende Trennwände 2 und 3, die an den Enden angeordnet sind und zwischen denen ein Stapel 4 aus angepaßten Filterelementen 5 angeordnet ist, von denen jeder die Form einer Filterscheibe 9 aufweist und aus zwei Sieben 6 besteht;
  • - eine zentral verlaufende Achse 7;
  • - zueinander ausgerichtete Bohrungen, die den gleichen Durchmesser aufweisen und koaxial zu der Achse 7 angeordnet sind, wobei jede der Bohrungen zu einer der Filterscheiben 9 gehört, die in dichtem Kontakt mit der äußeren zylindrischen Fläche 10 eines Mantels 11 steht, der seinerseits eine Bohrung 15 aufweist, die zu der Achse 7 koaxial ausgebildet ist;
  • - einen zentralen Flüssigkeitsverteiler 12, der um die Achse 7 drehbar angeordnet ist und in dichtem Kontakt mit einer Bohrung 13 steht, mit der die Zwischen-Trennwand 2 versehen ist, die ihrerseits dichtend zwischen den Teilen 1A und 1B des Gehäuses angeordnet ist;
  • - einen hohlen Sektor 14, den der Flüssigkeitsverteiler 12 umfaßt, dessen Umfang 16 dicht an der Bohrung 15 des Mantels 11 anliegt und der mit einer Auslaßleitung 17 kommuniziert, die in dem Flüssigkeitsverteiler 12 koaxial zu der Achse 7 angeordnet ist;
  • - eine Antriebsgabel 18, die an dem der Zwischen-Trennwand 2 gegenüberliegenden axialen Ende des Flüssigkeitsverteilers 12 angeordnet ist;
  • - eine Aufnahmekammer 19 für die gefilterte Flüssigkeit, die im Inneren des Teils 1A des Gehäuses angeordnet ist, den Stapel 4 der Filterelemente 5 enthält und mit einer Auslassleitung 20 für die gefilterte Flüssigkeit versehen ist;
  • - eine Kammer 21 zur Zuführung einer verunreinigten Flüssigkeit, die einer Filterung unterzogen werden soll, wobei die Kammer mit einer Zuführungsleitung 22 für die zur Filterung bestimmte Flüssigkeit versehen ist;
  • - einen Motor 23, der als Hydraulikmotor ausgebildet ist, zum Rotationsantrieb des Flüssigkeitsverteilers, der an dem Teil A des Gehäuses befestigt ist und mit einem Mitnahmeorgan 24 versehen ist, welches an die Gabel 18 angepaßt ist, um den Rotationsantrieb des Flüssigkeitsverteilers 12 zu bewirken.
  • Jedes Filterelement 5 umfaßt eine Mehrzahl von winkelmäßigen Sektoren 41, in der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform 12 an der Zahl, die durch die in dem Mantel 11 und in den Bohrungen 8 vorgesehenen Öffnungen 25 in der Lage sind, sukzessiv die Verbindung des Innenraums 27, der durch die Abschnitte der beiden Siebe 6 des betrachteten Sektors umschlossen ist, mit einer Leitung 26 herzustellen, die in dem Sektor 14 des Flüssigkeitsverteilers 12 vorgesehen ist und die in die Ausgangsleitung 17 mündet, die einseitig an dem der Trennwand 2 gegenüberliegenden Ende des Flüssigkeitsverteilers 12 verschlossen ist.
  • Die Einrichtung, in der die Behandlung durch Zentrifugation erfolgt, ist in dem Teil 1B des Gehäuses untergebracht und umfaßt folgendes:
  • - eine zentrale Zuführungsleitung 28 für die zu zentrifugierende Flüssigkeit, von der ein Ende 29 als Endzapfen (nicht verschlossen) ausgebildet und in das offene Ende 30 der Auslaßleitung 17 eingesteckt ist und deren anderes Ende 31 mit einer Gewindebohrung zur Befestigung eines Verschlußbolzens 32 versehen ist; der Bolzen 32 seinerseits bildet das Ende eines Bolzens 33, der bei 34 in eine äußere Querplatte 35 eingeschraubt ist, die in dem Teil 1B des Gehäuses eine Kammer 36 zur Aufnahme der zentrifugierten Flüssigkeit abgrenzt, die mittels der Zwischen-Trennwand 2 dicht von der zur Aufnahme der gefilterten Flüssigkeit dienenden Kammer 19 abgetrennt ist;
  • - eine Zentrifugenumhüllung 37 ist mittels Ringen, die Gleitlager bilden, um eine Achse 7 drehbar gelagert, die gleichzeitig die Achse der Zuführungsleitung 28 und deren Umfangsfläche 28A bildet, wobei die Leitung also gleichzeitig die Rotationsachse für die Zentrifugenumhüllung 37 bildet ist;
  • - Öffnungen 38, die die Verbindung von der Zuführungsleitung 28 zum Innenraum 39 der Umhüllung 37 herstellen.
  • - Ein Querboden 40, der senkrecht zu der Achse 7 angeordnet ist, begrenzt denjenigen Teil der Zentrifugenumhüllung 37, der der Quer-Trennwand 2 zugewandt ist. Die Zentrifugenumhüllung 37 ist gegenüber der Kammer 36, die die zentrifugierte Flüssigkeit aufnimmt, vollständig isoliert mit Ausnahme der Verbindung, die durch zwei genau entgegengesetzt angeordnete Auslaßdüsen 43 gebildet wird, deren Mündungen 42 genau senkrecht zu einem durch die Achse 7 verlaufenden Durchmesser und in entgegengesetztem Richtungssinn angeordnet sind.
  • Im folgenden ist die Arbeitsweise der Behandlungsvorrichtung beschrieben.
  • Die zu behandelnde Flüssigkeit, die in die Zuführungskammer 21 eingeleitet wird, füllt die inneren Zwischenräume 27 sämtlicher Sektoren der verschiedenen Filterelemente 5 mit Ausnahme des Innenraums des Sektors 41 jedes Filterelements, welches in diesem Moment von den anderen Sektoren 41 mittels des hohlen Sektors 40 isoliert ist, der seinerseits mit der Leitung 26 verbunden ist.
  • Diese zu filternde Flüssigkeit, die in den genannten Räumen 27 enthalten ist, dringt durch die Siebe 6 der genannten Sektoren und lagert auf den inneren Siebflächen die in ihr enthaltenen Verunreinigungen ab und gelangt dann, von seinen Verunreini gungen befreit, in die Aufnahmekammer 19 des Flüssigkeitsfilters, wobei es dann für die Wiederverwendung bereit steht.
  • Sofern es sich dagegen um die Sektoren 41 der verschiedenen Filterelemente handelt, die nur mit der Leitung 17 in Verbindung stehen, bewirkt der Druck der bereits gefilterten, in der Kammer 19 enthaltenden Flüssigkeit, dass ein Teil der Flüssigkeit durch entsprechende Partien der Filtersiebe hindurchdringt, wodurch die Verunreinigungen, die sich auf den inneren Flächen der Siebe abgelagert haben, sich periodisch lösen und der Auslassleitung 17 zugeführt werden. Der Motor 23 hat die Aufgabe den Verteiler 12, Schritt für Schritt, einen Sektor 41 nach dem anderen, in Drehung zu versetzen, um sicherzustellen, dass jeder Sektor 41 der verschiedenen Filterelemente periodisch mit der Auslassleitung 17 in Verbindung gebracht wird.
  • Die mit den Verunreinigungen beaufschlagte Flüssigkeit wird über die Auslassleitung 17 und die Zuführungsleitung 28 in Richtung auf die Umhüllung 37 gefördert, gelangt in den Innenraum 39 der Zentrifugenumhüllung und wird durch Zentrifugation von seinen Verunreinigungen befreit. Die gereinigte Flüssigkeit wird dann aus der Umhüllung 37 herausbefördert, indem sie die Düsen 43 durchströmt, und gelangt dann in die Kammer 36, von wo aus sie in Richtung auf eine Verwendungseinrichtung entweicht, und zwar durch einen Auslassstutzen 44, mit dem der Teil 1B des Gehäuses versehen ist.
  • Es zu bemerken, dass der Rotationsantrieb der Zentrifugenumhüllung 37 durch den Reaktionseffekt realisiert wird, der durch die in der Umhüllung 37 enthaltende Flüssigkeit bewirkt wird, wenn diese aus dem Innenraum 39 der Umhüllung 37 durch die Leitungen 42 der Düsen 43 austritt. Dieser Reaktionseffekt reicht aus, um der Zentrifugenumhüllung eine Rotationsgeschwindigkeit - in der Größenordnung von 6.000 Umdrehungen pro Minute - zu erteilen, bei der eine effektive Zentrifugation erreicht wird. Die Rotationsgeschwindigkeit, die mit dem Motor 23 erzielt wird, liegt in der Größenordnung von 2 bis 3 Umdrehungen pro Minute.
  • Der Vorteil der beschriebenen Ausführungsform liegt in der Kompaktheit und dem geringen Gewicht, der Vermeidung von eventuellen Undichtigkeiten externer Verbindungen zwischen Filter und Zentrifuge, indem man auf äußere Verbindungen verzichtet, der Vermeidung des Risikos einer Beschädigung von äußeren Leitungen, wie hier nicht erforderlich sind, und schließlich eine Reduzierung der Herstellungskosten der Vorrichtung.
  • Es ist klar, dass die Erfindung nicht auf eine Ausführungsform beschränkt ist, bei der die Filterscheiben oder Bleche als Filterelemente ausgebildet sind, sondern alle anderen Filterarten abdeckt, wie beispielsweise solche mit zylindrischen Sieben. Als Motor 23, der vorzugsweise als Hydraulikmotor ausgebildet ist, kann alternativ auch ein anderer Typ verwendet werden, beispielsweise ein Elektromotor. Schließlich muß mindestens eine Düse 43 vorgesehen sein, vorzugsweise sind die Düsen paarweise diametral gegenüber angeordnet.
  • Ein Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Behandlung von Schmierölen von Dieselmotoren oder die Reinigung bestimmter Brennstoffe, die in den genannten Motoren verwendet werden.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Behandlung einer Flüssigkeit, die einerseits mit einem Filter (4), bestehend aus mindestens einem Filterelement (5), und andererseits mit einer Zentrifugeneinrichtung versehen ist, die ihrerseits eine drehbare Umhüllung (37) mit einer Zuführungsleitung (28) aufweist, wobei der Filter (4) und die drehbare Umhüllung (37) in einem einzigen Gehäuse (1A-1B) untergebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter (4) zu jedem Filterelement (5) eine Reinigungseinrichtung aufweist, die mit einem drehbaren Verteiler (12-14) versehen ist, der durch einen Motor (23) angetrieben und dazu bestimmt ist, einen Teil der Filterfläche periodisch zu isolieren, um dadurch die Reinigung durch die saubere Flüssigkeit zu ermöglichen, die im Gegenstrom durch jedes Filterelement (5) strömt und dann zu dessen Reinigung die Zentrifugeneinrichtung über eine Ablaufleitung (17) speist, die direkt in die Zuführungsleitung (28) der drehbaren Umhüllung (37) mündet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende (29) der Ablaufleitung bzw. Zulaufleitung (28) in ein Ende (30) der anderen (17) der beiden Leitungen eingesteckt ist, während das andere Ende (31) der Zuführungsleitung (28) fest (33-34) mit dem einzigen Gehäuse (1A-1B) verbunden ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte andere Ende (31) der Zuführungsleitung (28) an dem Gehäuse mittels eines Bolzens (33) befestigt ist, der außerdem die Dichtung (32) dieses anderen Endes trägt.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Umhüllung (37) der Zentrifugeneinrichtung mit dem Inneren (36) des Gehäuses (1A-1B) über mindestens eine Auslaßdüse (43) für die zentrifugierte Flüssigkeit in Verbindung steht, die genau senkrecht zu einer durch die Rotationsachse (7) der Umhüllung verlaufenden Geraden gerichtet ist, und zwar dergestalt, daß die Umhüllung durch die Reaktion der aus der Austrittsdüse bzw. den Austrittsdüsen (43) austretenden Flüssigkeit in Rotation relativ zu der in dem Gehäuse befindlichen Flüssigkeit versetzt wird.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßleitung (17) in dem drehbaren Verteiler (12) untergebracht ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem einzigen Gehäuse (1A-1B) Kammern (19) zur Aufnahme der durch die Filterelemente (5) des Filters gefilterten Flüssigkeit sowie der durch die Zentrifugeneinrichtung behandelten Flüssigkeit (36) vorgesehen sind, wobei die Kammern jeweils durch eine flüssigkeitsdichte Trennwand (2) gegeneinander getrennt sind.
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