JP4680936B2 - フィルタ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ろ（濾）過されるべきであって且つろ過又は逆洗浄のために両方向においてフィルタエレメントを通り流通可能である、流体のためのフィルタ入口及びフィルタ出口を有する、フィルタハウジング内に保持可能である、フィルタエレメント（要素）の使用のためのフィルタ装置（デバイス）に関しており、この場合幾つかのフィルタエレメントは、ろ過位置においてろ過作業を実施しており、少なくとも１つの別のフィルタエレメントは、その有効フィルタ表面を清浄化するための逆洗浄位置において逆洗浄可能である。

一般的なフィルタ装置（デバイス）、特には逆流可能なフィルタ装置（デバイス）は、WO98/42426に開示される。既知の逆流可能なフィルタデバイスにおいて、使用される幾つかのフィルタエレメントは、（円）錐状、特には所謂、管状のウェッジワイア（楔形又はＶ形の線状）スクリーン（網）フィルタエレメントの形で製作される。円錘状の実施の結果として、個別の円錐状ウェッジワイアスクリーン・フィルタエレメントの間の距離又はそれらと円筒状フィルタエレメントとの間の距離は増大し、その結果、フィルタハウジング内の流出空間は、拡大され、結局ろ過（フィルタ）運転における流れ抵抗は減少する。逆洗浄中において、円錐状のフィルタエレメントは、円筒状のものより明らかに優れている。先ず第１に、これは、同じフィルタ表面に関して、円筒状のフィルタエレメントに比べて、円錐状のフィルタエレメントの比較的より大きな出口断面によるものである。しかし、円錐状フィルタエレメントのための出口断面は、フィルタ表面により形成された入口断面、即ち自由エレメント面積に比較すると、比較的小さいので、穴が開けられたチューブ（管）の流れ抵抗の大きさに依存して、システム（装置）圧力の大きな部分が低下するボトルネック（瓶の首部）が形成される。従って、より小さな圧力損失が発生し、これは、逆洗浄においてエネルギの面から、より好ましい。

逆洗浄において、円錐状及び円筒状のフィルタエレメントの容積処理量（又は能力）の大部分は基本的に、フィルタの底端部において実現される。容積流れはその後非常に速く減少する。円錐状のエレメントは基本的に、更に逆洗浄されるので、速度勾配は追加的により小さいので、エレメントの円錐性の結果として、フィルタ表面に対する速度プロファイル（外形）の含有により、円筒状エレメントに比較して付加的な清浄効果が実現される。円錐状フィルタエレメントの清浄において実現される基本的に一定な速度により、これは、これらのフィルタエレメントの稼動寿命を延ばす。

逆洗浄中において、全てのフィルタエレメントは、年代順の順序で連続して再生成されることが好ましい。個別のエレメントの逆洗浄中において、ろ過作業は、残りの穴開きチューブにおいて継続されるので、既知の解決案におけるろ過作業が決して妨げられることはない。逆洗浄フェーズ（工程）において逆流可能なフィルタ装置（デバイス）において優勢である、過大圧力により、ろ過液の少量部分的流れが、反対方向において清浄化されるべきフィルタエレメントを通り流通可能であるので、ゴミは、エレメントから除去されて、運び出される。逆洗浄を伴う排出量は、正確に計測可能ではなく、実験値に基いている。一般的に逆洗浄には、信頼可能な清浄性を確保するために、多量でより長時間を要する。

既知の案（WO98/42426、DE195 42 578、DE199 56 859）において、中空アーム（腕部）が、清浄化され従って逆洗浄されて汚れた逆洗浄流体の量を除去する、フィルタエレメントの１つの自由入口横断面の下で旋回させられて、そこから逆洗浄量は、対応する接続片を介してフィルタハウジングから外へ更なる処理のために流れる。既知の案において、シールの問題が、逆洗浄されるそれぞれのフィルタエレメントに対するフラッシング（洗浄）アームの接続に関して生じており、さもなければ逆洗浄量のための関連する吐出手段は従って、大きな据付空間を必要とする。ここで、逆洗浄量のための多量の流体の進路変更に対して、エネルギの面で好ましくない運転状態が、既知の案において発生する。

この従来技術に基いて、本発明は、従来技術における上記した利点を維持しながら、既知の一般的なフィルタ装置（デバイス）をより以上に改善することを目的としており、この改善において、逆洗浄におけるシールの問題は、殆どの部分に関して阻止され、エネルギの面で好適である逆洗浄を可能とし、更に逆洗浄のためにフィルタ装置において小さな据付空間のみが必要とされる。
この目的は、全体として請求項１の形態を有するフィルタ装置（デバイス）により実現される。

そこでは、請求項１の特徴部分に規定したように、個別のフィルタエレメントは、そのろ過位置から逆洗浄位置に連続的に移動し、更に旋回デバイスによりろ過位置に戻る。フィルタエレメント（要素）は、個別に連続して所定時間内に逆洗浄位置に移動させられ、アーム状の逆洗浄手段はもはや、逆洗浄工程のために個別のフィルタエレメントに対して旋回させられない。フィルタエレメントの関連する旋回運動は、容易に制御可能であるので、発生可能なシールの問題は、より良好に管理可能である。また、フィルタエレメントの旋回デバイス（装置）及びシール構成に関連する本発明に記載されるフィルタ装置（デバイス）は、フィルタハウジング内において、より少ない据付空間しか必要としないので、空間の状態が、窮屈な場合でさえも、逆洗浄モードを有するこれらのフィルタ装置（デバイス）は、実施可能であり、このことは過去の問題に対処する。また本発明に記載される解決案により、制御されるべき流体量に関する改善された入口流及び出口流の状態が、逆洗浄量に関してさえも達成されて、エネルギの面において、これは、フィルタ装置（デバイス）全体のろ過オペレーションを改善する。

逆洗浄のための既知の逆流可能なフィルタ装置（デバイス）において、駆動可能な洗浄（フラッシング）アーム（腕部）が備えられており、その洗浄アームは、ゴミを含む流体の流体出口のためのフィルタエレメントの自由入口横断面の下に連続的に移動可能である一方で、本発明に記載されるフィルタ装置（デバイス）により、旋回デバイスは、フィルタエレメントを保持するための対応して設計された収容要素を必要とし、その収容要素はその後、逆洗浄のための個別のフィルタエレメントを、フィルタハウジング内で旋回軸線の周りで旋回可能な駆動装置により、逆洗浄ステーションに近づけさせ得る。

好適には、収容要素は、それらの間において個別のフィルタエレメントが伸張する、２つの対向する端部分を有し、フィルタ入口に面している、前記端部分の少なくとも１つは、シール手段によりフィルタハウジングの内部に沿って旋回可能に案内されるような構成が、形成される。この様にして、もしフィルタエレメントが、新規なエレメントにより交換されるべき場合には、使用されるフィルタエレメントの迅速な交換工程は、収容要素の端部分により実現され、指示されるシール手段は、そのシール作用の面において信頼可能に設計可能であり、長期間にわたり稼動可能である。

本発明に記載されるフィルタ装置（デバイス）の１つの好適な実施の形態において、フィルタエレメントは、旋回軸線に共軸でフィルタハウジング内に配置されており、その旋回軸線は、取外し可能に２つの端部分をお互いに接続する、ロッド（棒）状の駆動部の中心軸線と一致する。駆動部は、特には交互に前後運動する、空圧モータ等のモータにより、駆動可能であることが好ましく、駆動装置の出力部（又は、駆動部）の運動は、自由車輪デバイス（装置）を介して、収容要素の駆動部の一駆動方向における一定の駆動運動に変換可能である。この構成により、個別のフィルタエレメントを、そのろ過位置から逆洗浄位置へ移動させ、更にはそこから再度ろ過位置へ移動させるための駆動概念が、非常に経済的で且つ空間を節約する状態で実現可能である。この駆動概念においては、必要とされるエネルギはより少ない。

本発明に記載されるフィルタ装置（デバイス）の別の特に好適な実施の形態において、フィルタハウジングの部分は、カバーとして設計され、その自由端部に向かって、フィルタエレメントの全長に概略対応する、軸方向の伸張部を有する空洞を有する。流れが好適には円錐状のウェッジワイア（楔状の線形）スクリーン（網）フィルタエレメントを介して、内側から外側へ形成される、ろ過オペレーションにおいて、フィルタハウジングの頂部において、流体収集空間が形成されており、それは、ろ過オペレーションに対してほとんど障害とはならないので、従って、フィルタ装置（デバイス）の全体的エネルギバランスの面において非常に好ましい。これはまた、そこから対応する量が、逆洗浄オペレーションに使用される場合にも適用されており、そのために、流体は、外側から内側への逆のシークエンス（工程手順）において、逆洗浄されるフィルタエレメントを通り流れる。

別の好適な実施の形態は、別の従属請求項の主題である。
本発明に記載されるフィルタ装置（デバイス）は、図面に示される一つの例示の実施の形態を使用して、以下で詳述される。図面は、図式的であり、スケールは正しくない。

図１に示すフィルタ装置（デバイス）、特には逆流可能なフィルタ装置（デバイス）は、頂部ハウジング部１２と底部ハウジング部１４とを具備する、円筒状ハウジング１０を有する。２つのハウジング部１２，１４は、取外し可能なブラケットクリップ１６を介してお互いに取外し可能に接続可能である（図２と比較）。またハウジング１０は、フランジ状の固定部分１８を使用して、底部ハウジング部１４により、例えば油圧タイプのもの等の別の構成要素に取り付け可能である。逆流可能なフィルタ装置（デバイス）のフィルタハウジング１０は更に、ろ（濾）過されるべき流体のためのフィルタ入口２０と、ろ過された流体のためのフィルタ出口２２とを有する。底部ハウジング部１４内において、長手方向の軸線２４に関してフィルタ入口２０に対して直径方向で対向して、流体出口２６が存在しており、その流体出口２６を介して、多量の逆洗浄液が該装置（デバイス）から吸引（又は排出）可能である。

頂部に向かって円錐状に傾斜する、フィルタエレメント（要素）２８は、フィルタ装置（デバイス）内に挿入されており、少なくとも部分的に円筒状のフィルタエレメント（図示されない）はまた、円錐状のフィルタエレメント２８と置換可能である。指示される円錐状のフィルタエレメント２８は、ウェッジワイア（楔形の線状）スクリーン（網）・フィルタエレメントにより構成可能であり、フィルタハウジング１０内において円筒状アーク（弧）（図３を比較）に沿ってお互いから所定距離で構成される。詳細には記載されない実施の形態において、フィルタエレメント２８はまた、円筒状アーク（弧）に沿ってグループ（組）に繰り返し分割されるように形成可能である。図面に示される実施の形態に関して、しかし、装置（デバイス）の長手方向の軸線２４に向かって見ると、お互いに直径方向で対向する全部で４つのフィルタエレメント２８が存在する。図３において見ている方向で見ると、頂部フィルタエレメント２８は、その逆洗浄位置にある状態で図示されており、下に設置されたフィルタエレメント２８はろ過位置にある。

全体が３０で指定される旋回デバイス（装置）により、個別のフィルタエレメント２８をそのろ過位置から逆洗浄位置へ連続的に移動すること、更にろ過位置に戻すことが可能であり、回転運動は、個別のフィルタエレメント２８に関して時計回り及び反時計回りの両方で実施可能である。

旋回デバイス３０自体は、個別のフィルタエレメント２８を保持するための収容要素３２を有しており、収容要素３２は、駆動装置又はモータ３４により旋回軸線３６の周りでフィルタハウジング１０内で旋回可能に設置される。この旋回軸線３６は、フィルタ装置（デバイス）の長手方向の軸線２４に基本的に一致する。

収容要素３２は、その間に個別のフィルタエレメント２８が伸張する、２つの対向する端部分３８，４０を有しており、フィルタ入口２０に面している、少なくとも端部分４０は、シール手段４２を介して、フィルタハウジング１０の内部に沿って案内される。それぞれの端部分３８，４０は、円筒状板として設計され、外側周囲側にある下部端部分４０は、シール手段４２のシール部を保持するための凹部を有しており、この構成により、滑動シールが、フィルタハウジング１０の内部と下部端部分４０の外側周囲との間に形成される。

特に図３から分かるように、下部端部分４０は、フィルタ入口２０から流体が供給可能な腎臓形状の凹部４４を有する。図３に示すように下部自由開口横断面４６を有する３つのフィルタエレメント２８が、腎臓形状の凹部４４上に設置される限り、ろ過されるべき流体は、フィルタ入口２０及び凹部４４を介して、下部開口横断面４６と同様に、それぞれのフィルタエレメント２８の内部に流入し、この目的のために、フィルタエレメント２８を通り内側から外側へ流れる。流体内にあっても良いゴミは、それぞれの中空のフィルタエレメントの内側壁に堆積する。図３において見ている方向で見た場合に上部のフィルタエレメントである、フィルタエレメント２８は、そこから除外されており、フィルタハウジング内にある、ろ過流体又は清浄流体は、清浄化されるべき上部フィルタエレメント２８を介して、逆方向のルート（経路）で流れ、即ち、外側から内側へ流れ、この様にして取り除かれて捕獲された流体のゴミは、逆洗浄のために使用される、フィルタエレメント２８の内部から外へ流出し、順に、流体出口２６の方向においてその下部自由開口横断面４６を介して、従って装置（デバイス）から外へ流出する。

逆洗浄流体の適切な移送のために、下部端部分４０は円形貫通開口４８を有する。対向する端部において、即ち頂部に向かって、個別のフィルタエレメント２８は、上部端部分３８において閉鎖され、保持されており、上部端部分３８は個別の凹部５０をこの関係において有しており、凹部５０にはフィルタエレメント２８の上部自由端部が係合する。２つの端部分３８，４０は、棒状の駆動部５２を介して旋回軸線２６に沿って取外し可能にお互いに接続する。従ってこの関係において、上部カバー部１２が取り外され更に２つの端部分３８，４０がお互いから解放された状態で、これが必要になる場合において、使用されたフィルタエレメント２８を新規のエレメントと交換することも可能である。関係する駆動部５２は、特には空圧モータとして設計されたフィルタ装置（デバイス）の駆動装置３４により駆動可能である。

この空圧モータのジャーナル（軸首）状の駆動部５４が、空圧モータのピストン部のポンプ運動に依存しており、駆動装置３４として、前後運動を交互に実施し、関連する前後運動はその後、自由車輪（ホイール）デバイス（装置）５６により、収容要素（エレメント）３２の駆動部５２の一駆動方向における一定の駆動運動に変換可能であることを、この空圧モータは特徴とする。自由車輪手段５６は特には、その可動な構成要素により駆動部５４を駆動部５２に接続する、自由車輪スリーブである。このカップリング（接続部）に関して、棒状の駆動部５は、図１において見ている方向で見た場合に、その底部において、下部ハウジング部１４において回るか又は旋回可能に案内される、駆動軸５８に接続する。

検討している自由車輪デバイス５６のこの自由車輪スリーブは、駆動装置３４の交互の前後運動を、駆動部５４と駆動軸５８と駆動部５２とを具備する、旋回デバイス３０の駆動ラインに、一方向のみにおいて中継可能である。別の方向において、自由車輪デバイス５６は、関係する駆動ラインに任意のトルクを伝達することはない。従来技術である内側の星形と個別のばね式ローラーと共にここで使用される自由車輪スリーブは、駆動軸５８の引張りにおいて、その低滑り（滑りが少ないこと）により特に適する。自由車輪スリーブのための反対の回転運動に関して、モーメントは、装置（デバイス）又は結局駆動ラインに作用しない。これらの自由車輪スリーブ及び自由車輪デバイス５６は従来技術であるので、それらについて本明細書では詳述しない。駆動軸５８はまた、摩耗が発生した場合に、関係する軸の部品との相互交換性を確保するために、幾つかの部品で製作可能である。

従って、示される駆動概念により、駆動装置３４としての空圧モータの交互の前後運動を、旋回デバイス３０により、同時に、フィルタエレメント２８の９０度の旋回運動に変換可能であることにより、この様にして、継続的に、逆洗浄位置において同時に、１つのフィルタエレメント２８を常に清浄化し、且つ別の３つのフィルタエレメントにより通常のろ過運転を維持する。フィルタエレメントの２，３又は５以上等の異なる数に関して、自由車輪スリーブによる回転運動の異なる時差方式（ｓｔａｇｇｅｒｉｎｇ）が必要である。底部端部４０における凹部４４の腎臓形状の構成に基いて、関連する再位置決め運動に関して、常に３つのフィルタエレメントによるろ過を、継続することが更に確保される。フィルタエレメント２８のそれぞれの逆洗浄工程は、概略連続的時間間隔で実施可能であるが、しかしフィルタエレメント２８が逆洗浄に使用されるべき場合に、フィルタエレメント２８における異なる圧力計測を介して、確認することも可能であり、関連するエレメントは、対応する制御により、逆洗浄開口４８に直接的に接続可能である。

図１に示される断面図から更に続けると、上部ハウジング部１２は、概略フィルタエレメント２８の全体長さに対応する、軸方向の伸張部を有する自由空洞６０を有する。この形態は、エネルギの面で特に好ましいことが証明されており、従来のろ過運転（オペレーション）におけるフィルタエレメント２８を通過する流れに対向する抵抗は、ハウジング１０の部分の抵抗により形成されており、従って明瞭に減少する。空洞６０内において、基本的に層流の流れ状態が形成され、これは、従来のろ過運転（オペレーション）における吐出流れ（又は出口）抵抗を減少させるように補助する。

使用されることが好ましい、管状のウェッジワイアスクリーン・フィルタエレメントは、駆動部の長手方向の軸線２４の方向で傾斜する、支持ロッド（棒状体）を有しており、その周りで、ワイア断面が、別個のターン（回転）で巻かれており、流体が通過可能な間隙（ギャップ）が開かれたままの状態で、支持ロッドを有するワイア外形（プロファイル）の各接触点の区域において、溶接点が設置される。自由流体通路として形成された間隙寸法、即ち、２つの間隙間の距離は、もし粒子寸法が関連する間隙幅を超えるならば、ゴミの通過を阻止する。間隙に捉えられたゴミはその後、説明された逆洗浄オペレーションにより、フィルタ装置（デバイス）から除去可能である。この様にして清浄化されたフィルタエレメント２８はその後、逆洗浄位置からろ過位置に戻されて、別のろ過作業に使用可能である。

図１は、フィルタ装置（デバイス）を通る長手方向断面を示す。 図２は、図１に示されるフィルタ装置（デバイス）の立体側面図を示す。 図３は、図１及び２に示されるフィルタ装置（デバイス）の頂図を示しており、部分的に断面図で、部分的に前面図で示す。

Claims (6)

1. ろ過されるべき流体のためのフィルタ入口（２０）とフィルタ出口（２２）とを有するフィルタハウジング（１０）に収容可能である、フィルタエレメント（２８）の使用のためのフィルタ装置において、
   前記流体は、ろ過及び逆洗浄の両方向において前記フィルタエレメント（２８）を通り流れることが可能であり、前記フィルタエレメント（２８）は、ろ過位置でろ過を実施しており、少なくとも１つの別のフィルタエレメント（２８）は、逆洗浄位置において逆洗浄してその有効ろ過表面を清浄化可能であり、
   前記個別のフィルタエレメント（２８）は、そのろ過位置から前記逆洗浄位置に連続的に移動し、更に旋回デバイス（３０）により前記ろ過位置に戻り、
   前記旋回デバイス（３０）は、前記フィルタエレメント（２８）を収容するための収容要素（３２）を有しており、前記収容要素は、駆動装置（３４）により、旋回軸線（３６）の周りで前記フィルタハウジング（１０）内において旋回可能に設置されており、
   前記収容要素（３２）は、その間に前記個別のフィルタエレメント（２８）が配置される、２つの対向する端部分（３８，４０）を有しており、
   前記フィルタ入口（２０）に対面している、少なくとも１つの前記端部分（４０）は、シール手段（４２）により、前記フィルタハウジング（１０）の内部に沿って旋回可能に案内されており、
   前記フィルタエレメント（２８）は、前記旋回軸線（３６）と共軸で、前記フィルタハウジング（１０）内に配置されており、前記旋回軸線（３６）は、ロッド状駆動部（５２）の中心軸線と一致しており、前記ロッド状駆動部（５２）は、前記２つの端部分（３８，４０）を、取外し可能にそれぞれ接続しており、
   前記駆動部（５２）は、交互に前後運動する、空圧モータの形の駆動装置（３４）により駆動されており、前記駆動装置（３４）の出力部（５４）の動きは、自由車輪デバイス（５６）を介して、前記収容要素（３２）の前記駆動部（５２）の駆動方向における一定の駆動運動に変換されており、
   流体は、ろ過中には内側から外側へと前記それぞれのフィルタエレメント（２８）を通り流れ、逆洗浄中には、外側から内側へと前記それぞれのフィルタエレメント（２８）を通り流れる、ことを特徴とするフィルタ装置。
2. 前記自由車輪デバイス（５６）は、規定可能なトルクまで一方向において前記駆動装置（３４）の駆動動力を前記駆動部（５２）に出力し且つ任意の駆動トルクをもう一方の対向する方向には作用させない、自由車輪スリーブにより形成されることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ装置。
3. 前記個別のフィルタエレメント（２８）は、円錐状に形成され、前記フィルタハウジング（１０）における前記旋回軸線（３６）に対して、お互いに直径方向で対向するように形成されること、及び
   前記フィルタエレメント（２８）は、前記駆動装置（３４）に対面する、下部入口開口（４６）を有すること、を特徴とする請求項１又は２に記載のフィルタ装置。
4. 前記フィルタ出口（２２）は、前記駆動装置（３４）に対面している、前記フィルタハウジング（１０）の一方の部分（１４）における角部側に設置されること、及び
   前記ハウジング（１０）のもう一方の部分（１２）は、カバーの一種類として取外し可能であり、その自由端に向かって、前記フィルタエレメント（２８）の全体長さに概略対応する、軸方向の伸張部を有する空洞（６０）を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
5. 前記フィルタ入口（２０）及び逆洗浄流体を吐出する前記流体出口（２６）は、前記フィルタ出口（２２）と前記駆動装置（３４）との間に設けられる、前記フィルタハウジング（１０）の一方の部分（１４）において形成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
6. 前記それぞれのフィルタエレメント（２８）は、管状のウェッジワイアスクリーン・フィルタエレメントにより形成されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のフィルタ装置。

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