JP2021505372A - フィルタ装置 - Google Patents

Abstract

未濾過液用の流体入口（８）と濾液用の流体出口（９）を有するフィルタハウジング（１）と、フィルタハウジング（１）内に収容された単一部分又は複数部分からなる少なくとも１つのフィルタインサート（１５、１７）とを備えるフィルタ装置であって、フィルタインサート（１５、１７）は少なくとも１つの別の逆洗機構（３１）を有する逆洗装置（２５）によってフィルタ方向に対して向流で洗浄可能であり、逆洗装置（２５）は回転駆動装置（６９、７１）の流体を通す駆動シャフト（２９）によってそれぞれのフィルタインサート（１５、１７）の内側に沿って移動可能であり、それぞれの逆洗機構（３１）はこの内側に隣接する端部に少なくとも１つのスリット状貫通孔を有しており、貫通孔は駆動シャフト（２９）の回転軸線に対して平行に延びて、駆動シャフト（２９）と流体連通された流動室に開口しているものにおいて、少なくとも１つの別の逆洗機構（３１）を有する少なくとも１つの別の逆洗装置（２７）が存在し、流体を通す駆動シャフト（２９）は互いに分離されたチャンバ（７３、７５）に分割されており、一方の逆洗装置（２５）のそれぞれ１つの逆洗機構（３１）はチャンバ（７３、７５）の一方に連通され、他方の逆洗装置（２７）のそれぞれ他方の逆洗機構（３１）は他方のチャンバ（７３、７５）と連通していることを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、未濾過液用の流体入口と濾液用の流体出口を有するフィルタハウジングと、フィルタハウジング内に収容された単一部分又は複数部分からなる少なくとも１つのフィルタインサートとを備えるフィルタ装置であって、フィルタインサートは少なくとも１つの逆洗機構を有する逆洗装置によってフィルタ方向に対して向流で洗浄可能であり、逆洗装置は回転駆動装置の流体を通す駆動シャフトによってそれぞれのフィルタインサートの内側に沿って移動可能であり、それぞれの逆洗機構はこの内側に隣接する端部に少なくとも１つのスリット状貫通孔を有しており、貫通孔は駆動シャフトの回転軸線に対して平行に延びて、駆動シャフトと流体連通された流動室に開口している。

この種類のフィルタ装置は先行技術であり、例えば特許文献１（独国実用新案公開第２０２０１１０００２６８号明細書）を参照されたい。これらのフィルタ装置において、逆洗によりフィルタインサートを洗浄する可能性により、フィルタインサートを交換する間の稼働時間を長くすることができる。これによりメンテナンスコストが削減され、頻繁な運転中断が回避される。このフィルタ装置はインテリジェントなフィルタ制御と組み合わせて自動モードで運転されるので、フィルタに汚れが堆積することにより差圧Δρが、洗浄が必要である設定された限界値に達すると逆洗プロセスが開始される。そのようなフィルタ装置が一時的に汚れピークが発生し得る用途で使用されると、公知のフィルタ装置では問題が生じる可能性がある。これは例えば海運用途でバラスト水を使用する際に、例えば港湾で堆積物が巻き上げられてフィルタ流入部に極端な汚れ濃度が生じるような場合に起こり得る。そのような用途では、コスト上の理由から、及びこの場合に必要なサイズのために、最悪のケース、即ち極端な汚れピーク、いわゆるＴＳＳ（総浮遊物質）ピークに合わせて設計するのは実用的ではない。したがって公知のフィルタ装置は、プロセス信頼性とシステム可用性の点で改良の余地がある。

独国実用新案公開第２０２０１１０００２６８号明細書 独国特許出願公開第１０２０１７００２６４６．７号明細書

この問題に鑑みて、本発明の課題は、極端な汚れピークが予想される用途で高い動作信頼性を保証する、冒頭に記載した種類のフィルタ装置を提供することである。

本発明によれば上記の課題は、特許請求項１の特徴をその全体において有するフィルタ装置によって解決される。

請求項１の特徴部によれば、本発明の本質的な特徴は、少なくとも１つの別の逆洗機構を有する少なくとも１つの別の逆洗装置が存在していること、流体を通す駆動シャフトは互いに分離したチャンバに分割されていること、及び一方の逆洗装置のそれぞれ１つの逆洗機構はチャンバの一方に接続され、他方の逆洗装置のそれぞれ他方の逆洗機構は他方のチャンバに接続されている。それぞれのフィルタインサートに対して少なくとも１つの追加の逆洗装置が設けられていることにより、本発明によるフィルタ装置において逆洗の効率は、フィルタ流入部における異なる汚れ濃度の要件に柔軟に適合できる。第２の逆洗装置を投入すると、フィルタインサートごとに逆洗装置がある公知の運転と比較して、汚れの排出は１００％加速されるため、極端な汚れピーク（ＴＳＳピーク）も克服できる。

有利には、本発明によるフィルタ装置は、例えば通常運転では、フィルタにおける一時的Δρが設定された限界値内である限り、洗浄弁を介してチャンバの一方のみ解放することにより、逆洗インターバルに一方の逆洗装置のみが動作するように運転できる。差圧の増加が加速すると、この一方の逆洗装置は連続運転に入る。この運転状態で汚ピークが発生したら、第２のチャンバの逆洗バルブを開いて第２の逆洗装置が投入され、差圧が所望の値に低下した後、第２の逆洗装置が再び遮断される。第１の逆洗装置による連続洗浄は、通常負荷の状態が検出されるまで、設定された時間維持されることが好ましい。このようにして本発明は、高いＴＳＳ質量流量でのスクリーン面積のより効率的な利用を可能にする。これによりフィルタサイズが小さいほど、高いＴＳＳピークをより確実に制御できる。

使用される逆洗装置は、駆動シャフトの回転軸線に対して互いに正反対に配置されていることが有利である。

グループに分割されてそれぞれ一方の逆洗装置若しくは他方の逆洗装置に割り当てられる３つ以上の逆洗装置を使用できる。この場合特に有利には、駆動シャフトの回転軸線に対して平行で垂直上下に配置された少なくとも２つの逆洗機構のグループが逆洗装置を形成できる。

駆動シャフトは回転軸線に沿って２つのチャンバに分割されており、一方の逆洗装置の逆洗機構は一方のチャンバに開口し、他方の逆洗装置の逆洗機構は他方のチャンバに開口しているように配置構成すると有利である。

チャンバをそれらの関連する逆洗弁と連通するために、駆動シャフトは互いに対向する終端側に一方若しくは他方の逆洗装置の逆洗流体を排出するための貫通孔を有することができる。

有利な実施形態では、それぞれ２つの逆洗装置を有する２つの垂直上下に位置するフィルタインサートが設けられており、両フィルタインサートで一方の逆洗装置の逆洗機構は一方のチャンバに開口し、他方の逆洗装置の逆洗機構は他方のチャンバに開口している。

特に有利な実施形態では、２つの上下に位置するフィルタインサートで駆動シャフトは回転軸線に対して横断方向にさらに２つのチャンバに分割されており、各フィルタインサートで一方の逆洗装置の逆洗機構は、それぞれ１つの関連するチャンバを介して一方の貫通孔と連通され、他方の逆洗装置の逆洗機構はそれぞれ１つの別のチャンバを介して他方の貫通孔と連通されている。このようにすることにより両フィルタインサートの両逆洗装置の運転中に、駆動シャフトの各貫通孔で逆洗量は軸方向に互いにオフセットされた逆洗装置から流出する。その結果、駆動シャフトに作用する流動力が補償され、機械的負荷が軽減される。

駆動シャフトの貫通孔を通る逆洗流体の排出は、公知のように関連するフィルタ制御装置によって操作できる洗浄弁により制御可能である。

駆動シャフトはその一方の終端側に、好ましくは垂直設置方向で上端側に、駆動モータが係合するための連結部を有する

逆洗機構は、それぞれ割り当て可能なフィルタインサートの内側にフィルタインサートに沿って間隔を空けずに案内されていることが特に有利である。

請求項１２により、本発明の主題は、請求項１から１１のいずれか一項に記載のフィルタ装置を運転するための方法でもある。

以下に本発明を図面に示した実施形態に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明によるフィルタ装置の実施形態の斜視図である。 図２は、切断面が図面の平面から部分的にずらされた、フィルタ装置の実施形態の垂直断面図である。 図３は、フィルタ装置の実施形態の中央垂直断面図である。 図４は、実施形態を中央切断面で垂直に切断して示す斜視図である。 図５は、本発明によるフィルタ装置の第２の実施形態のための別個に示した駆動シャフトの斜視図であり、構成を明示するために外壁領域は透明に示されている。

図１から図４には本発明によるフィルタ装置の実施形態が全体として示されており、フィルタハウジングは全体として１で示されている。２部分からなるフィルタハウジング１は、閉じた底部５を備えた円筒形の入口部３を有する。入口部３には、入口部３と同様に円筒形のハウジング主部７が配置されている。未濾過液が入口部３に流入するために、その側壁に流体入口８が側壁に設けられており、主部７の側壁には濾液用の流体出口９が配置されている。図１に示されているように、主部７の外側にはとりわけ先行技術による電子フィルタ制御装置を含むスイッチボックス１１が取り付けられている。主部７は上側がカバー部１３によって閉じられている。主部７には下部フィルタインサート１５と上部フィルタインサート１７が収容されており、それらのフィルタスクリーン１９及び２１は濾過プロセスで内側から外側へ貫流される。フィルタインサート１５、１７の内室への未濾過液の流入は入口部３から、海運用途でいわゆるフィッシュスクリーンとして設けられているプレフィルタ２３を介して行われる。

下部フィルタインサート１５又は上部フィルタインサート１７のフィルタスクリーン１９、２１の堆積物を洗浄するために、各フィルタインサート１５、１７は第１の逆洗装置２５と第２の逆洗装置２７を有しており、これらの逆洗装置２５、２７はそれぞれ互いに正反対に向かい合って駆動シャフト２９に取り付けられている。駆動シャフト２９は、フィルタインサート１５、１７を通って延びるセクションで長方形断面を有する中空シャフトによって形成されている。図３及び図４に示すように、フィルタインサート１５、１７の逆洗装置２５及び２７は、それぞれ２つの逆洗機構３１を有する。これらの逆洗機構３１は、対をなして互いに上下に配置されており、各対は図２に示すように共通の支持体３３に保持されている。支持体３３は調整装置３５（図２）により駆動シャフト２９に対して相対的に位置調整可能であって、逆洗機構３１は通常のように逆洗流入スロットがあるその外側で、駆動シャフト２９の回転中に当該フィルタスクリーン１９、２１の内側に間隔を空けずに案内されるようになっている。スピンドルドライブを有する調整装置３５は、例えば従前公開済みの先行技術を示す特許文献２（独国特許出願公開第１０２０１７００２６４６．７号明細書）の図１〜図３に開示されている方法で設計することができ、調整装置３５により支持体３３に対して半径方向外側の終端位置が設定されており、そこから支持体３３はばね力に抗して半径方向内方に移動できるようになっている。

駆動シャフト２９はその下端部で、ジャーナル軸受３７に支持されている、ジャーナル軸受３７は、入口部３から主部７への移行部で半径方向に延びる支持バー３９に保持されている。ジャーナル軸受３７で中空駆動シャフト２９の内室は、貫通孔４１を通って洗浄管４３に移行し、洗浄管４３は入口部３の底部５を貫通して、電気サーボモータ４７で操作可能な洗浄弁４５につながっている。駆動シャフト２９の上端部は、カバー部１３にあるジャーナル軸受４９で支持されており、駆動シャフト２９はシャフトジャーナル５１でカバー部１３上にあるアタッチメント５３内のジャーナル軸受４９に延びている。第２の洗浄管５５を介してアタッチメント５３の内室は第２の洗浄管５５を介して、電気サーボモータ５９で操作可能な第２の洗浄弁５７と連通している。駆動シャフト２９のシャフトジャーナル５１は中空ジャーナルの形式で、図５で第２の実施形態のために設けられた駆動シャフト２９の例で示されているように形成されている。図示されているように、ジャーナル５１は、駆動シャフト２９の内室からの出口として上部貫通孔６１と、アタッチメント５３の内室と、ひいては洗浄管５５と流体連通するための横断方向の窓状の壁開口部６３とを有する。さらに、ジャーナル５１内には連結スロット６５が形成されており、これにアタッチメント５３の上側に配置されている電気ギアモータ７１の出力シャフト６９の連行部材６７が係合する。

図３及び図４に示すように、第１の実施形態において駆動シャフト２９は、回転軸線に沿って貫通孔４１と貫通孔６１との間で駆動シャフト２９の長さの大部分にわたって延びる隔壁７３によって２つのチャンバ７５及び７７に分割されている。そのうちチャンバ７５は下部貫通孔４１と連通し、他方のチャンバ７７は上部貫通孔６１と連通している。各フィルタインサート１５及び１７において、図面でそれぞれ左側に位置する対の逆洗機構３１の流路（図４では若干の流路だけ７９の番号が付されている）はチャンバ７５と連通しているのに対し、右側に位置する対の逆洗機構３１は、それぞれ他方のチャンバ７７と連通されている。それゆえ貫通孔４１を介してチャンバ７５と連通されている第１の洗浄管４３で逆洗弁４５が開くと、洗浄プロセスは図面の左側に位置するフィルタインサート１５、１７の逆洗装置２５だけで行われる。第１の洗浄弁４５が閉じた状態で第２の洗浄弁５７が開くと、逆洗プロセスは、第２のチャンバ７７、上部貫通孔６１及び逆洗管５５を介して第２の洗浄弁５７と連通している、図面の右側に位置する逆洗装置２７のみで行われる。特別逆洗のために両洗浄弁４５及び５７が開いていると、逆洗は両フィルタインサート１５及び１７の両逆洗装置２５及び２７によって行われる。

それゆえ本発明によるフィルタ装置は、フィルタにおける差圧Δρの一時的上昇が適度な範囲に留まっている通常の運転状態において、差圧の上昇を再び補償するために逆洗装置２５又は２７の一方のみが動作するように操作できる。この場合、必要に応じてそれぞれ一方の逆洗装置２５又は２７は連続運転のままである。例えばＴＳＳピークの発生により、フィルタ流入部に極端な汚れ濃度が生じたら、それぞれ他方の洗浄弁４５又は５７を開くことによって、フィルタインサート１５、１７のそれぞれ第２の逆洗装置２５又は２７が投入される。両洗浄装置２５及び２７で逆洗している間に差圧が再び通常の値に戻ったら、逆洗装置２５又は２７は再び遮断され、その間は逆洗装置２５又は２７による連続洗浄を設定された時間にわたり維持できる。

図５は、本発明によるフィルタ装置の第２の実施形態に対する駆動シャフト２９の構成を示す。図示されているように、駆動シャフト２９の内室は回転軸線に対して斜めに延びる別の２つの隔壁８１及び８３によって２つの追加のチャンバ８５及び８７に分割されており、そのうちチャンバ８５は上部開口部６１と、他方のチャンバ８７は下部開口部４１と連通している。第１の実施形態では流路７９は両フィルタインサート１５及び１７の逆洗装置２５を下部貫通孔４１と接続しているのに対し、図５の構成では下部フィルタインサート１５の逆洗機構３１の流路７９のみが貫通孔４１と連通しているのに対し、上部フィルタインサート１７の逆洗装置２５の流路７９は上部貫通孔６１と連通している。上部フィルタインサート１７の第２の逆洗装置２７の流路８９も、第１の実施形態のようにこの上部貫通孔６１と連通しているのに対し、下部フィルタインサート１５の第２の逆洗装置２７の流路は第１の実施形態におけると同様に下部貫通孔４１に連通している。この配置構成においては両逆洗装置２５及び２７を同時に運転する際に、第１の実施形態と比較して均等に分布した箇所で駆動シャフト２９に作用する流動力が生じ、その結果として運転中に駆動シャフト２９が受ける機械的負荷は少なくなる。

Claims (12)

1. 未濾過液用の流体入口（８）と濾液用の流体出口（９）を有するフィルタハウジング（１）と、前記フィルタハウジング（１）内に収容された単一部分又は複数部分からなる少なくとも１つのフィルタインサート（１５、１７）とを備えるフィルタ装置であって、前記少なくとも１つのフィルタインサート（１５、１７）は少なくとも１つの別の逆洗機構（３１）を有する逆洗装置（２５）によってフィルタ方向に対して向流で洗浄可能であり、前記逆洗装置（２５）は、回転駆動装置（６９、７１）の流体を通す駆動シャフト（２９）によってそれぞれの前記フィルタインサート（１５、１７）の内側に沿って移動可能であり、前記少なくとも１つの別の逆洗機構（３１）のそれぞれは、この内側に隣接する端部に少なくとも１つのスリット状の貫通孔を有しており、前記貫通孔は前記駆動シャフト（２９）の回転軸線に対して平行に延びて、前記駆動シャフト（２９）と流体連通された流動室に開口している、フィルタ装置において、
   少なくとも１つの別の逆洗機構（３１）を有する少なくとも１つの別の逆洗装置（２７）が存在しており、流体を通す前記駆動シャフト（２９）は互いに分離された複数のチャンバ（７３、７５）に分割されており、逆洗装置（２５）の１つの逆洗機構（３１）は前記複数のチャンバ（７３、７５）の一方に接続され、前記少なくとも１つの別の逆洗装置（２７）のそれぞれの少なくとも１つの別の逆洗機構（３１）は前記複数のチャンバ（７３、７５）の他方に接続されていることを特徴とするフィルタ装置。
2. 使用される前記逆洗装置（２５、２７）は、前記駆動シャフト（２９）の回転軸線に対して互いに正反対に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のフィルタ装置。
3. グループに分割されて前記逆洗装置（２５）若しくは前記別の逆洗装置（２７）に割り当てられる３つ以上の逆洗機構（３１）が使用されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のフィルタ装置。
4. 前記駆動シャフト（２９）の回転軸線に対して平行で垂直上下に配置された少なくとも２つの逆洗機構（３１）のグループが逆洗装置（２５、２７）を形成することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
5. 前記駆動シャフト（２９）は回転軸線に沿って２つのチャンバ（７３、７５）に分割されており、一方の逆洗装置（２５）の逆洗機構（３１）は一方のチャンバ（７３）に開口し、他方の逆洗装置（２７）の逆洗機構（３１）は他方のチャンバ（７５）に開口していることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
6. 前記駆動シャフト（２９）は、互いに対向する終端側に一方の逆洗装置（２５）若しくは他方の逆洗装置（２７）の逆洗流体を排出するための貫通孔（４１、６１）を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
7. それぞれ２つの逆洗装置（２５、２７）を有する垂直上下に位置する２つの前記フィルタインサート（１５、１７）が設けられており、前記２つのフィルタインサート（１５、１７）の両方で一方の逆洗装置（２５）の逆洗機構（３１）は一方のチャンバ（７３）に開口し、他方の逆洗装置（２７）の逆洗機構（３１）は他方のチャンバ（７５）に開口していることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
8. 上下に位置する２つのフィルタインサート（１５、１７）で前記駆動シャフト（２９）は回転軸線に対して横断方向にさらに２つのチャンバ（８５、８７）に分割されており、前記２つのフィルタインサート（１５、１７）の各々で一方の逆洗装置（２５）の逆洗機構（３１）は、それぞれ１つの関連するチャンバ（７５又は８５）を介して一方の貫通孔（４１）と連通され、他方の逆洗装置（２７）の逆洗機構（３１）はそれぞれ１つの別のチャンバ（７７又は８７）を介して他方の貫通孔（６１）と連通されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
9. 前記駆動シャフト（２９）の貫通孔（４１、６１）を通る逆洗流体の排出が洗浄弁（４５、５７）により制御可能であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
10. 前記駆動シャフト（２９）はその一方の終端側に、好ましくは垂直設置方向で上端側に、駆動モータ（７１）が係合するための連結部（５１、６５）を有することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
11. 逆洗機構（３１）は、それぞれ割り当て可能な前記フィルタインサート（１５、１７）の内側に前記フィルタインサート（１５、１７）に沿って間隔を空けずに案内されていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載のフィルタ装置を運転する方法において、通常運転では一方の逆洗装置（２５又は２７）のみ使用し、特別逆洗のためにすべての逆洗装置（２５及び２７）を使用することを特徴とする方法。

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