JP3863428B2 - 潤滑油のろ過に特に適した逆洗式フィルタ - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、潤滑油および燃料のろ過に特に適した逆洗式フィルタに関するものである。
【０００２】
逆洗式フィルタは、特に機械、エンジン、舶用機関等における燃料および潤滑油のろ過のために使用される。対応する逆洗式フィルタにおいて、フィルタ・カートリッジがフィルタ・ハウジングの内部でフィルタ中心線の周りに配置され、および清浄化されるべきスラリー（汚濁液）は開いた流入端を通過してフィルタ・カートリッジの内部空間内に流入する。この液の部分流れはフィルタ・カートリッジ壁を貫通してフィルトレート（ろ液）としてフィルトレート室内に到達し、且つそこからフィルタ出口に供給される。逆洗式フィルタの連続運転のために洗浄装置が設けられ、洗浄装置はフィルタ中心線上に設けられた回転軸によりフィルタ・カートリッジからフィルタ・カートリッジへ回転され、これにより、フィルタ・カートリッジの内側に堆積したスラッジ（ろ滓）粒子を排出配管内に排出させることができる。排出配管は排出弁により選択的に開閉可能である。
【０００３】
ドイツ特許第３１１５７１６号は片側から流入されるフィルタ・カートリッジを有する逆洗式フィルタを示し、この逆洗式フィルタにおいては、洗浄装置が洗浄要素を含み、洗浄要素はハウジング部分の内部で回転し、ハウジング部分内には各フィルタ・カートリッジのためのブランチ・チャネルが形成されている。洗浄要素は複数のラジアル開口を有する円筒形洗浄ドラムの内部に配置され、且つ逆洗作業のためにそれぞれのブランチ・チャネルを洗浄チャネルないしスラッジ排出弁に接続する。ドラム状洗浄要素およびブランチ・チャネルを有するハウジング部分のための製作コストは高くなる。
【０００４】
欧州特許第６５６２２３号から、フィルタ・カートリッジが、ろ過作業時には内側から外側へ貫流され、逆洗作業時には外側から内側へ貫流される逆洗式フィルタが既知である。フィルタ・エレメントの上部および下部流入端は開放し且つ孔あき板に装着されている。スラッジ排出配管と結合されたＬ形洗浄コックが下部孔あき板に接して滑動し、これにより、逆洗作業時に個々のフィルタ・エレメントを洗浄することができる。逆洗されるべきフィルタ・カートリッジ内の圧力レベルを正確に調節可能にするために、フィルタ・カートリッジの洗浄コックとは反対側の流入端に、洗浄コックと共に動かされる絞り要素が設けられ、逆洗作業時にこれらの流入端はこの絞り要素により部分的に覆われる。この場合、洗浄は、一方で、フィルタ壁を介してフィルタ・カートリッジ内に逆流するフィルトレートにより行われ、他方で、内壁上に遊離されたスラッジ粒子は、ろ過方向に対して直交流れをなす乱流スラリーにより排出されることが利点である。この逆洗式フィルタの効率は高く、逆洗作業におけるろ液損失は比較的低いものである。
【０００５】
本発明は、ドイツ公開公報第１２９９２８４号の逆洗式フィルタに記載の上位概念に基づいている。この特許から、ろ過作業時に逆洗式フィルタ内に流入したスラリーをフィルタ・カートリッジの内部空間内に供給可能な、フィルタ・ハウジング内で回転軸の周りに配置されている、両端が開いた前記フィルタ・カートリッジを有する逆洗式フィルタが既知である。回転軸により洗浄装置が動かされ、洗浄装置は、逆洗作業時にフィルタ・カートリッジを個別にまたはグループごとに洗浄するために、回転軸を介して排出弁と結合されている少なくとも２つの洗浄コックを有し、この場合、第１の洗浄コックが孔あき板内に装着された上部フィルタ・カートリッジ端面上を接触しながら動き、および他方の洗浄コックが下部孔あき板内に装着された下部フィルタ・カートリッジ端面上を接触しながら動く。１つのフィルタ・カートリッジが逆洗作業中にある場合、このフィルタ・カートリッジの両側の流入端は洗浄コックを介して排出弁に接続されているので、両側流入端において反対方向に同時に逆洗される。この場合、排出弁は、両側の洗浄コックがフィルタ・カートリッジの端部を覆っているときにのみ操作される。逆洗作業時におけるフィルトレート損失は高くなる。
【０００６】
フィルタ能力が高くしかも逆洗作業時にそれに対応して高い洗浄効果をも示す逆洗式フィルタを提供することが本発明の課題である。
【０００７】
この課題は、請求項１に記載の本発明により、第１の洗浄コックが第２の洗浄コックに対して回転方向にある角度だけオフセット配置され、および第１および第２の洗浄コックに、反対側のフィルタ・カートリッジ端面用に、共に動かされる第１および第２の閉鎖要素が付属されていることにより解決される。洗浄コックを回転方向にある角度だけオフセットさせることにより、フィルタ・カートリッジの両方の流入端に、異なる時点に洗浄圧力を与えることが可能となる。ここで、所定の時点に、（例えば上部）洗浄コックの反対側の流入端が（下部）閉鎖要素により閉鎖され、これにより、供給された洗浄吸引力をすべて一方の方向に与えることができる。これとは異なる時点に、フィルタ・カートリッジは他方の（下部）流入端において他方の方向に逆洗される。このとき、反対側の（上部）流入端は同時に付属の閉鎖要素により閉鎖されているので、この状態において洗浄圧力をすべて他方の方向に与えることができる。異なる時点に行われる反対方向の逆洗により、フィルタ高さ全体にわたり高い洗浄速度ないし洗浄速度分布を得ることができるので、特に両方の流入端間の中央領域において、そこに作用する高い洗浄速度に基づいて改善された洗浄効果が達成される。
【０００８】
好ましい実施態様においては、フィルタ・カートリッジ端面に、室を有する転向フードが設けられ、この場合、複数のフィルタ・カートリッジの流入端が１つの室に接続されている。この手段により、複数のフィルタ・エレメントをグループごとに逆洗することができ、この場合、グループごとの逆洗にもかかわらず、洗浄コックと転向フードとの間の接触面における摩耗は比較的小さいものである。転向フードがリング状に形成され、且つ洗浄コックおよび閉鎖要素が転向フードの内側のリング・フランジに付属されていることが好ましい。このとき、洗浄コックおよび閉鎖要素はフィルタ・カートリッジにより形成されたフィルタ・サークルないし転向フードの内部で動くので、洗浄コックおよび閉鎖要素は比較的短く形成することができる。
【０００９】
室が周囲に沿って均等分布をなして配置されていることが好ましい。この場合、洗浄コックおよび閉鎖要素が、１つの室の開口をリング・フランジにおいて完全に覆うように形成されていることが好ましく、これにより、室の１つに接続されているフィルタ・カートリッジのみが逆洗作業にあり、一方、他の室ないしフィルタ・カートリッジはすべてろ過作業に利用可能である。
【００１０】
本発明による逆洗式フィルタにおいては反対側の流入端に他の洗浄コックが設けられているので、所定の回転角においてそれぞれ、洗浄コックの１つのみが逆洗作業用に作動し、一方、他方の洗浄コックは作動しないように、第１の洗浄コックが第２の洗浄コックに対してオフセット配置されていることが好ましい。この手段により、排出弁を介して与えられた洗浄吸引力はすべて、ただ１つの室に付属のフィルタ・カートリッジの逆洗のために利用可能である。この場合、このときに洗浄用に作動していない洗浄コックがいかなる室も閉鎖していないことが好ましく、これにより、洗浄用に作動していない洗浄コックの近くに存在するフィルタ・カートリッジないし室はなおろ過作業に利用可能である。この利点は、特に、洗浄コックが半径方向洗浄コック開口を有し、その開口幅が、回転方向において、転向フードのラジアル・フランジにおける室開口の開口幅より小さく、およびコック開口の開口幅がリング・フランジにおける室境界壁の幅に等しいかまたはそれより小さいときに達成される。このとき、室境界壁によりコック開口を閉鎖することができるので、洗浄コックは対応する回転位置において逆洗用には作動していないことになる。
【００１１】
洗浄コックおよび閉鎖要素がそれぞれ洗浄アームの両端を形成し、この場合、１つの洗浄アームの洗浄コックと閉鎖要素との間にオフセット角が設けられているとき、構造が簡単な形が得られる。したがって、洗浄コックと閉鎖要素との間のオフセット角は両側の洗浄コック間の角度を決定している。１つの洗浄アームの洗浄コックと閉鎖要素との間のオフセット角が１つの室の開口角の半分またはその整数倍に対応していることが好ましく、これにより、第１の洗浄コックが１つの室を完全に覆っているとき、他方の洗浄コックは２つの室のちょうど中間に存在し、したがって、半径方向中央に配置されている洗浄コック開口は境界壁により閉鎖することができる。直交流れの逆洗による洗浄を支援するために、洗浄コックが閉鎖要素よりも回転方向に幅広く形成されていてもよい。
【００１２】
本発明のその他の利点および形態が、従属請求項および本発明の原理を示す一実施態様の以下の説明から明らかである。
【００１３】
図１および２に、フィルタ・ハウジング１１およびハウジング・カバー１２を有する逆洗式フィルタ１０が略図で示されている。フィルタ・ハウジング１１およびハウジング・カバー１２の内部空間内にフィルタ・インサート２０が設けられ、フィルタ・インサート２０は回転中心線およびフィルタ中心線Ｄの周りに同軸に配置された複数のフィルタ・エレメント２２、２２′を有している。以下に説明されるように、フィルタ・エレメント２２はろ過作業中にあり、フィルタ・エレメント２２′は逆洗作業中にある。フィルタ・エレメント２２、２２′は上部孔あき板２１および下部孔あき板３１の間にクランプされ、これにより、フィルタ入口３から逆洗式フィルタ１０内に入り込んだろ過されるべきスラリーは、ろ過作業において、フィルタ・カートリッジ２２の上部流入端２４および下部流入端３４内に流入する。スラリーはフィルタ・エレメント２２のろ壁を内側から外側へ貫通し且つフィルトレートとしてフィルトレート室７内に到達し、フィルトレート室７から、フィルトレートを、フィルトレート出口８を介してエンジン等に戻すことができる。このとき同時に、スラリーは、入口側スラリー室６から、孔あき板２１、３１内の図示されていない通路ないし開口を介してハウジング・カバー内部空間５内にオーバフローすることができる。
【００１４】
図１および２に略図で示されているように、上部ないし下部フィルタ・カートリッジ端面２３、３３にそれぞれリング状の上部ないし下部転向フード６０、７０が設けられ、転向フード６０、７０は、図３Ａないし４Ｂからわかるように、周囲に沿って均等分布をなして配置された複数の室６１、６１′ないし７１、７１′を有している。図３Ａないし４Ｂは、各室６１ないし７１内に複数のフィルタ・エレメント２２が半径方向線Ｒ上に配置されていること、および個々のフィルタ室６１、７１は半径方向中間境界壁６２、７２により相互に完全に分離されていることも示している。転向フード６０、７０ないし個々の室６１、６１′ないし７１、７１′は半径方向内側に位置するリング・フランジ６３、７３において開いているので、ろ過作業時に、スラリーはリング・フランジ６３、７３における開口６４、７４を介して室６１、７１内に、およびそこからフィルタ・エレメント２２内に入り込むことができる。
【００１５】
図１および２がさらに示しているように、中心において、回転軸１が回転中心線Ｄの周りに回転可能なように孔あき板２１、３１内に支持されている。回転軸１は中空であるので、回転軸１の中空セクションはスラッジ排出配管１８を形成し、スラッジ排出配管は、フィルタ・エレメント２２′の逆洗用の図示されていない排出弁を介して大気圧に接続させることができる。回転軸１は、上部の第１の洗浄コック２７および下部の第１の閉鎖要素３８と（図１）、並びに下部の第２の洗浄コック３７および上部の第２の閉鎖要素２８と固定結合されている。洗浄コック２７、３７の空洞２７′、３７′はそれぞれスラッジ排出配管１８と結合されている。洗浄コック２７、３７および閉鎖要素２８、３８は半径方向内側に位置する転向フード６０、７０のリング・フランジ６３、７３に接触しながら動くので、リング・フランジ６３、７３との接触面に耐摩耗性ライニングが設けられていてもよい。洗浄コック２７、３７はそれぞれ半径方向開口２９、３９を有し、開口２９、３９は、図１および２が示すように、ほぼ転向フード６０、７０の高さいっぱいに伸長するが、回転方向には転向フード６０、７０のリング・フランジ６３、７３における入口開口６４、７４よりも本質的に狭くなっている。この場合、開口２９、３９の回転方向における幅は、特に図３Ｂおよび４Ａが示すように、この幅が室壁６２、７２の幅に等しいように選択することができる。
【００１６】
図において、逆洗式フィルタの逆洗作業中にあるこのような範囲は点模様陰影で示されている。図１および２において、排出弁およびスラッジ排出配管１８を介して与えられる洗浄吸引力が太い矢印Ｓで示されている。図１および２は異なる時点の状態における逆洗作業を示す。図１、３Ａおよび３Ｂに、上部洗浄コック２７が、フィルタ・カートリッジ２２′がそれに接続されている上部室６１′をスラリー流れからシールし、且つ上部室６１′をスラッジ排出配管と結合させている状態が示されている。洗浄吸引力Ｓにより、フィルトレートは、フィルトレート室７からフィルタ・エレメント２２′の壁内を貫通してフィルタ・エレメント２２′の内部空間内に吸引され、これにより、逆方向に行われるろ過作業時に内壁上に堆積したスラッジ粒子が剥離される。フィルトレートの内部空間内への入り込みが矢印で示されている。このとき、それに対応して、下部転向フード７０に接している閉鎖要素３８は、このフィルタ・エレメント２２′に接続されている下部室７１′を閉鎖し、これにより、図１の状態において、上部流入端２４′とは反対側の下部流入端３４′を介してスラリーがフィルタ内部空間内に吸引されることはない。
【００１７】
図１に示した状態における洗浄コック２７および閉鎖要素３８の回転位置および相互間の相対位置が特に図３Ａ、３Ｂからよくわかる。これらの図から、図１に示した時点において、洗浄コック２７と共に上部洗浄アーム２５を形成する閉鎖要素２８は作動していない位置にあり、即ち上部転向フード６０におけるいかなる室６１も閉鎖していない。閉鎖要素３８と共に下部洗浄アーム３５を形成する洗浄コック３７は同様に作動してなく、特に下部洗浄コック３７の洗浄コック開口３９は直接境界壁７２上に存在するので、洗浄コック３７は閉鎖され、即ち洗浄コック開口３９を介して洗浄コック３７内にいかなるスラリーも入り込むことはできない。この効果は、洗浄コック２７および閉鎖要素２８ないし３７、３８は確かに洗浄アーム２５、３５の両端を形成しているが、これらの間にオフセット角Δが形成されていることにより達成される。このオフセット角Δは室６１の開口角の半分に対応し、即ち１２個の室を有するこの実施態様においては１５°の角度Δに対応する。したがって、洗浄コック２７、３７が相互にオフセットされている角度は回転方向に応じて１６５°ないし１９５°に対応している。
【００１８】
図２、４Ａおよび４Ｂは、同じフィルタ・エレメント２２′の、異なる時点における下部流入端３４′側からの反対方向逆洗の状態を示している。洗浄コックは、好ましくはフィルタ・ハウジングの外側に設けられた、またはフランジで接続された図示されていない駆動装置により、連続的にまたは断続的に回転される。このとき、閉鎖要素２８は上部室６１′をスラリーからシールし、これにより、フィルトレートは、洗浄コック３７を介して与えられた洗浄吸引力Ｓに基づいてフィルタ・エレメント２２′の壁内を貫通し、および遊離された堆積物は室７１′およびスラッジ配管１８の下部領域を介して排出弁に供給される。前記のように、この状態においては、上部洗浄コック２７におけるコック開口２９は境界壁６２により閉鎖されているので、同様に全洗浄吸引力Ｓが下部流入端３４′に作用することになる。したがって、逆洗流れ用の洗浄吸引力は、単位時間ごとに、室６１′、７１′ないし限定された数のフィルタ・エレメント２２′およびその流入端２４′ないし３４′のいずれかに限定されている。それに対応して、洗浄効果は大きくなる。
【００１９】
ろ過方向とは流れが反対方向の上記の逆洗は、さらに図に示した位置に到達する直前および図に示した位置を離れた直後においてもなお排出弁が開かれたままであることにより、直交流れをなす乱流による逆洗によって支援されるので、室およびフィルタ・エレメント２２′内へのスラリーのサージ流れが短時間発生することになる。
【００２０】
特許の保護範囲内に入る一連の修正は当業者には明らかであろう。即ち、転向フードおよび孔あき板が一体に形成されても、または転向フードが孔あき板とねじで結合されてもよい。閉鎖要素および洗浄コックにおいても、一体設計または多分割設計が選択されても、場合により回転軸に差込可能に固定された閉鎖アームが選択されてもよい。洗浄コックが回転方向において閉鎖要素よりも幅広く形成されてもよく、これにより、逆洗作業中に閉鎖要素がさらに回転されたときでも、フィルタ要素内に入り込んだスラリーを、スラッジ排出配管を介してさらに排出させることができる。洗浄コックと閉鎖要素との間のオフセットは所定のオフセット角の整数倍に対応してもよく、これにより、このときこれに対応して洗浄コック間の角度も変化する。１つまたは複数のフィルタ円上のフィルタ・カートリッジの密度が高い場合、各流入端面に対して複数の洗浄コックが設けられてもよい。上部流入端および下部流入端における洗浄コックは、フィルタ・カートリッジが逆洗された直後に反対方向に逆洗されるように相互に配置されていてもよい。より高いフィルタ・カートリッジ密度を達成するために、外側フィルタ円上に内側フィルタ円上よりも多くのフィルタ・カートリッジが配置されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 フィルタ・カートリッジの上部流入端からの逆洗を、逆洗式フィルタの略縦断面図で示す。
【図２】 フィルタ・カートリッジの下部流入端からの逆洗を、逆洗式フィルタの略縦断面図で示す。
【図３Ａ】 フィルタ・エレメントの上部流入端からの逆洗を、図１の線Ａ−Ａによる略横断面図で示す。
【図３Ｂ】 フィルタ・エレメントの上部流入端からの逆洗を、図１の線Ｂ−Ｂによる略横断面図で示す。
【図４Ａ】 フィルタ・エレメントの下部流入端からの逆洗を、図２の線Ｃ−Ｃによる略横断面図を示す。
【図４Ｂ】 フィルタ・エレメントの下部流入端からの逆洗を、図２の線Ｄ−Ｄによる略横断面図を示す。

Claims (15)

1. ろ過作業時に逆洗式フィルタ内に流入したスラリー（汚濁液）をフィルタ・カートリッジの内部空間内に供給可能な、フィルタ・ハウジング内で回転軸の周りに配置されている、両端が開いた前記フィルタ・カートリッジと、および逆洗作業時にフィルタ・カートリッジを個別にまたはグループごとに洗浄するために、回転軸を介して排出弁と結合されている少なくとも２つの洗浄コックを有する、回転軸により動かされる洗浄装置とを有し、この場合、第１の洗浄コックが一方のフィルタ・カートリッジ端面に付属され、および他方の洗浄コックが他方のフィルタ・カートリッジ端面に付属されている、潤滑油のろ過に特に適した逆洗式フィルタにおいて、
   第１の洗浄コック（２７）が第２の洗浄コック（３７）に対して回転方向にある角度だけオフセット配置され、および第１および第２の洗浄コック（２７、３７）に、反対側のフィルタ・カートリッジ端面（３３、２３）用に、共に動かされる第１および第２の閉鎖要素（２８、３８）が付属されていることを特徴とする潤滑油のろ過に特に適した逆洗式フィルタ。
2. フィルタ・カートリッジ端面（２３、３３）に、室（６１、７１）を有する転向フード（６０、７０）が設けられ、この場合、複数のフィルタ・カートリッジ（２２）の流入端（２４、３４）が１つの室（６１、７１）に接続されていることを特徴とする請求項１記載の逆洗式フィルタ。
3. 転向フード（６０、７０）がリング状に形成され、且つ洗浄コック（２７、３７）および閉鎖要素（２８、３８）が転向フード（６０、７０）の半径方向内側のリング・フランジ（６３、７３）に付属されていることを特徴とする請求項２記載の逆洗式フィルタ。
4. 室（６１、７１）が周囲に沿って均等分布をなして配置されていることを特徴とする請求項２または３記載の逆洗式フィルタ。
5. 洗浄コック（２７、３７）および閉鎖要素（２８、３８）が、１つの室（６１、７１）の開口（６４、７４）をリング・フランジ（６３、７３）において完全に覆うように形成されていることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の逆洗式フィルタ。
6. 所定の回転状態においてそれぞれ、洗浄コック（２７、３７）の１つのみが逆洗作業用に作動し、一方、他方の洗浄コック（３７、２７）は作動しないように、第１の洗浄コック（２７）が第２の洗浄コック（３７）に対してオフセット配置されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の逆洗式フィルタ。
7. 洗浄コック（２７、３７）が半径方向洗浄コック開口（２９、３９）を有し、その開口幅が、回転方向において、転向フード（６０、７０）のラジアル・フランジ（６３、７３）における室開口（６４、７４）の開口幅より小さいことを特徴とする請求項２ないし６のいずれかに記載の逆洗式フィルタ。
8. コック開口（２９、３９）の開口幅がリング・フランジ（６３、７３）における室境界壁（６２、７２）の幅に等しいかまたはそれより小さいことを特徴とする請求項７記載の逆洗式フィルタ。
9. 洗浄コック（２７、３７）および閉鎖要素（２８、３８）がそれぞれ洗浄アーム（２５、３５）の両端を形成し、この場合、１つの洗浄アーム（２５、３５）の洗浄コック（２７、３７）と閉鎖要素（２８、３８）との間にオフセット角（Δ）が設けられていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の逆洗式フィルタ。
10. オフセット角（Δ）が１つの室（６１、７１）の開口角の半分またはその整数倍に対応することを特徴とする請求項９記載の逆洗式フィルタ。
11. 第１の洗浄コック（２７）および第１の閉鎖要素（３８）が、回転運動において、同時に同じフィルタ・カートリッジ（２２′）ないし付属の室（６１′、７１′）に付属されていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の逆洗式フィルタ。
12. 第１および第２の洗浄コック（２７、３７）が中空の共通中心回転軸（１）に接続されていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の逆洗式フィルタ。
13. 洗浄装置により、フィルタ・カートリッジ（２２′）が周期的に交互に且つ反対方向に逆洗可能であることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の逆洗式フィルタ。
14. １つの室（６１、７１）に接続されているフィルタ・カートリッジ（２２）がほぼ半径方向直線（Ｒ）上に配置されていることを特徴とする請求項２ないし１３のいずれかに記載の逆洗式フィルタ。
15. 洗浄コックが閉鎖要素よりも回転方向に幅広く形成されていることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれかに記載の逆洗式フィルタ。

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