DE102007003926A1 - Filteranlage - Google Patents
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Abstract
Eine Filteranlage mit mindestens einem Filtermodul (3), das zumindest ein Filterelement (37) aufweist, das bei der Filtration von dem zu reinigenden Fluid durchströmt wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass dem zumindest einen Filtermodul (3) mindestens ein weiteres Filtermodul (1) vorgeschaltet ist, das einen Drallraum (13) aufweist, in den das zu reinigende Fluid zur Bildung einer als Zyklon wirkenden Drallströmung mit zur Innenwand (11) des Drallraumes (13) tangential verlaufender Strömungsrichtung einströmt und aus dem das Fluid als aufsteigender Filtrationsstrom austritt und zum nachgeschalteten Filtermodul (3) gelangt.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Filteranlage mit mindestens einem Filtermodul, das zumindest ein Filterelement aufweist, das bei der Filtration von dem zu reinigenden Fluid durchströmt wird.
- Die bekannten Filteranlagen dieser Art werden insbesondere für die Reinigung von industriell oder maschinell benutzten Fluiden, wie Hydraulikflüssigkeiten, eingesetzt. Hierbei ist es Stand der Technik, dass beim Filtrationsvorgang das zu reinigende Fluid über einen freien Öffnungsquerschnitt ins Innere der im betreffenden Filtermodul befindlichen Filterelemente eintritt und die Filterelemente von innen nach außen hin durchströmt.
- Wenn derartige Filteranlagen zur Reinigung von Fluiden eingesetzt werden, die eine stärkere Partikelbelastung aufweisen, besteht die Gefahr, dass es in kürzeren Zeitabständen zu einem Zusetzen der Filterelemente durch Partikelanlagerungen kommt. Insofern ergibt sich ein nicht zufriedenstellendes Betriebsverhalten, weil in kürzeren Zeitabständen Gegenmaßnahmen erforderlich sind, bis hin zu Betriebsunterbrechungen, evtl. verbunden mit dem Auswechseln von Filterelementen.
- Im Hinblick hierauf stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine Filteranlage zur Verfügung zu stellen, die sich, und zwar insbesondere bei der Reini gung von Fluiden mit höherer Partikelbelastung, durch ein demgegenüber besseres Betriebsverhalten auszeichnet.
- Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch eine Filteranlage gelöst, die die Merkmale des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist.
- Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 besteht eine wesentliche Besonderheit der Erfindung darin, dass die Filteranlage als erstes, vorgeschaltetes Filtermodul ein als Zyklonabscheider wirkendes Filtermodul aufweist, wobei der Zustrom des Fluides zum ersten Filtermodul in der Weise erfolgt, dass das Fluid in einen Drallraum mit zu dessen Innenwand tangential verlaufender Strömungsrichtung einströmt, sodass die erzeugte Zyklonwirkung zur Abscheidung von Feststoffen führt. Da nach dieser Vorfiltration das Fluid im Wesentlichen von Feststoffen frei ist oder zumindest eine wesentlich verringerte Partikelbelastung aufweist, sind die oben erwähnten, das Betriebsverhalten beeinträchtigten Schwierigkeiten weitgehend vermieden, und es ergibt sich insgesamt ein besseres Betriebsverhalten.
- Vorzugsweise sind Filtermodule derart übereinanderliegend angeordnet, dass das Filtermodul, das dem den Drallraum aufweisenden Filtermodul nachgeschaltet ist, eine Fortsetzung des aufsteigenden Filtrationsstromes bildet. Das aus dem als Abscheidezyklon wirkenden Filtermodul nach oben austretende, vorgereinigte Fluid erreicht somit ohne Umlenkung unmittelbar das nachgeschaltete Filtermodul, sodass sich die Filteranlage durch eine kompakte Bauweise auszeichnet.
- Bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist der Drallraum des betreffenden Filtermoduls kreiszylindrisch geformt und durch ein oberes Abschlussteil geschlossen, das einen zentralen Durchgang für den austretenden, aufsteigenden Filtrationsstrom aufweist.
- In der bei Abscheidezyklonen üblichen Weise kann sich an das untere Ende des Drallraumes ein sich nach unten konisch verjüngender Raum anschließen, der bodenseitig eine Sammelzone für aus dem Drallraum abfallende, durch Zyklonwirkung abgeschiedene Verunreinigungen aufweist.
- Um aus der Sammelzone fallweise angesammelte Verunreinigungen abzuführen, kann am unteren Ende der Sammelzone eine Anschlusseinrichtung für eine Ventilanordnung vorhanden sein, die das Ende der Sammelzone normalerweise verschließt oder wahlweise zur Abgabe von Verunreinigungen freigibt.
- In vorteilhafter Weise kann die Anordnung so getroffen sein, dass für den Austritt des aufsteigenden Filtrationsstromes aus dem den Drallraum aufweisenden Filtermodul ein zur Zylinderachse koaxiales Steigrohr vorhanden ist, das sich vom Durchgang im oberen Abschlussteil nach unten über den Drallraum hinaus bis zu dem daran anschließenden, konisch verjüngten Raum erstreckt. Der Filtrationsstrom tritt daher an einer außerhalb des Drallraumes gelegenen Stelle, an der die Feststoffabsonderung bereits stattgefunden hat, in das Steigrohr ein, aus dessen oberem Ende er in vorgereinigtem Zustand zum nachgeschalteten Filtermodul gelangt.
- Vorzugsweise weist das Filtermodul, das dem den Drallraum aufweisenden Filtermodul nachgeschaltet ist, ein bodenseitiges Abschlussteil auf, das mit dem oberen Abschlussteil des darunter liegenden Filtermoduls durch ein Gehäuseteil verbunden ist, das zwischen diesen Abschlussteilen einen Abstandsraum bildet, wobei der Abstandsraum einen nach außen geschlossenen Strömungsweg für den aufsteigenden Filtrationsstrom bildet. Diese kaskadenartige Anordnung der Filtermodule führt zu einer besonders kompakten, raumsparenden Bauweise der Filteranlage.
- Vorzugsweise ist die Anordnung hierbei so getroffen, dass das bodenseitige Abschlussteil des nachgeschalteten Filtermoduls Fluideinlässe für Filterele mente aufweist, deren freier Öffnungsquerschnitt jeweils an die Fluideinlässe angrenzt. Bei einer solchen Bauweise des nachgeschalteten Filtermoduls sind vorzugsweise mehrere in Richtung des Filtrationsstromes langgestreckte Filterelemente im betreffenden Filtermodul vorhanden, die eine Fortsetzung des aufsteigenden Filtrationsstromes bilden.
- Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen können hierbei Filterelemente zylindrischer und/oder konischer, sich in Richtung des Filtrationsstromes verjüngender Bauweise vorhanden sein. Derartige, in der Art sogenannter Filterkerzen ausgebildete Filterelemente sind an sich bekannt, beispielsweise in Form sogenannter Spaltsiebrohr-Elemente (
DE 197 11 589 A1 ). Solche Filterelemente eignen sich für eine Regenerierung durch Rückspülen. - Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist die Anordnung daher so getroffen, dass ausgewählte Filterelemente für eine Rückspülung in Spülrichtung durchströmbar sind, die der Richtung des Filtrationsstromes entgegengesetzt ist.
- Zu diesem Zweck kann für das betreffende Filtermodul eine Rückspülvorrichtung mit einer bei der Rückspülung einen Schmutzstrom abführenden Rückspülleitung vorhanden sein, die wahlweise mit dem Fluideinlass des jeweils für das Rückspülen ausgewählten Filterelementes verbindbar ist.
- Bei Ausführungsbeispielen, die sich durch einen besonders einfachen Aufbau der Rückspülvorrichtung auszeichnen, sind die Fluideinlässe für die Filterelemente an den bodenseitigen Abschlussteilen der Filtermodule auf konzentrischen Kreislinien angeordnet, und die Rückspülvorrichtung weist eine motorisch antreibbare Schwenkeinrichtung auf, um eine relative Drehbewegung zwischen den auf einer Kreislinie liegenden Fluideinlässen am bodenseitigen Abschlussteil der Filtermodule und der Rückspülleitung zu erzeugen.
- Hierbei kann die Anordnung so getroffen sein, dass die Schwenkeinrichtung mindestens einen einen Teil der Rückspülleitung bildenden Rückspülarm aufweist, der um eine zu den Kreislinien der Fluideinlässe konzentrische Drehachse schwenkbar ist, um ausgewählte Fluideinlässe an dem betreffenden Abschlussteil in Fluidverbindung mit der endseitigen Eintrittsöffnung des Rückspülarmes zu bringen. Bei der kaskadenartigen Anordnung der Filtermodule kann in dem Abstandsraum zwischen dem den Drallraum aufweisenden Filtermodul und dem darüber liegenden Filtermodul zumindest ein schwenkbarer Rückspülarm vorgesehen sein.
- Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
-
1 einen schematisch vereinfacht gezeichneten Längsschnitt eines Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Filteranlage; -
2 einen gegenüber1 in größerem Maßstab und abgebrochen gezeichneten Teillängsschnitt lediglich des einen Drallraum aufweisenden Filtermoduls des Ausführungsbeispiels und -
3 eine Schnittdarstellung entsprechend der Schnittlinie III-III von2 . - Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel weist zwei Filtermodule
1 und3 auf, die, zu einer gemeinsamen Hochachse5 konzentrisch, kaskadenartig übereinanderliegend angeordnet sind. Das untere Filtermodul1 weist einen kreiszylinderförmigen Gehäuseabschnitt7 auf, in dessen oberen Bereich eine Einströmleitung9 für abzureinigendes Fluid einmündet, wobei die Leitung9 zur kreisrunden Innenwand11 des Gehäuseabschnittes7 tangential gerichtet ist, sodass der Gehäuseabschnitt7 mit seiner kreisrunden Innenwand11 einen Drallraum13 bildet, in dem die Drallströmung des einströmenden Fluides eine Zyklonwirkung erzeugt, sodass eine Zy klonabscheidung von Feststoffpartikeln aus dem abzureinigenden Fluid stattfindet. - An das untere Ende des den Drallraum
13 bildenden Abschnittes7 schließt sich ein sich nach unten konisch verjüngender Raum15 an, in den die vom Abscheidezyklon abgesonderten Feststoffe abfallen und sich in einer bodenseitigen Sammelzone17 des Raumes15 ansammeln. Diese weist eine Anschlusseinrichtung19 für eine nicht gezeigte Ventilanordnung auf, die für den normalen Filtrationsbetrieb den Raum15 mit der Sammelzone17 normalerweise fluiddicht verschließt, jedoch wahlweise den Ausgang der Sammelzone17 freigibt, um angesammelte Feststoffe abzugeben. - Der Gehäuseabschnitt
7 ist an der Oberseite durch ein die obere Begrenzung des Drallraumes13 bildendes, oberes Abschlussteil21 in Form einer ebenen Platte geschlossen. Diese weist einen zentral gelegenen Durchgang23 auf, an dem sich die obere Mündung eines Steigrohres25 befindet, das sich zur Achse5 konzentrisch nach unten über den Bereich des Drallraumes13 hinaus bis zum sich konisch verjüngenden Raum15 erstreckt. Das in das untere Eintrittsende27 des Steigrohres25 eintretende Fluid, das durch die im Drallraum13 stattgefundene Zyklonabscheidung von Feststoffen vorgereinigt ist, gelangt in aufsteigendem Filtrationsstrom durch das Steigrohr25 und den Durchgang23 hindurch in ein sich oberhalb des Abschlussteiles21 befindendes Gehäuseteil29 , das einen nach außen geschlossenen Abstandsraum31 zwischen dem die Zyklon-Vorfiltration durchführenden Filtermodul1 und dem nachgeschalteten Filtermodul3 bildet. Das Gehäuseteil29 bildet somit einen nach außen geschlossenen Strömungsweg, der eine Fortsetzung des aus dem Filtermodul1 aufsteigenden Filtrationsstromes zum nachgeschalteten Filtermodul3 hin bildet. - Das nachgeschaltete Filtermodul
3 bildet mit seinem bodenseitigen Abschlussteil33 den oberen Verschluss des Abstandsraumes31 . Das Filtermodul3 ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel als Rückspülfiltervor richtung ausgelegt, und zwar in einer Bauweise, wie sie in ähnlicher Form aus der an sich bekannt ist. Bei solcher Bauweise weist das durch eine ebene kreisrunde Platte gebildete bodenseitige AbschlussteilWO 98/42426 33 Durchgangsöffnungen auf, die Fluideinlässe35 für filterkerzenartige Filterelemente37 bilden. Diese besitzen einen inneren, von einem Filtermedium umgebenen Hohlraum, dessen freier Öffnungsquerschnitt am unteren Ende jedes Filterelementes37 jeweils am zugehörigen Fluideinlass35 mündet, der auch einen bodenseitigen Sitz für das jeweilige Filterelement37 bildet. Am oberen Ende39 sind die Filterelemente37 jeweils geschlossen, wobei die oberen Enden39 am oberen Abschlussteil41 des Filtermoduls3 fixiert sind. Das obere Abschlussteil41 bildet, wie das bodenseitige untere Abschlussteil33 , eine ebene kreisrunde Platte. - Die Fluideinlässe
35 und damit die Filterelemente37 sind auf einer zur Achse5 konzentrischen Kreislinie angeordnet. Dies ermöglicht eine besonders einfache Bauweise einer Rückspülvorrichtung, mittels deren die Fluideinlässe35 für ausgewählte Filterelemente27 , die rückgespült werden sollen, mit einer Rückspülleitung43 verbindbar sind. Die Rückspülvorrichtung befindet sich in dem Abstandsraum31 innerhalb des Gehäuseteiles29 . Die Rückspülvorrichtung weist als Teil der Rückspülleitung43 einen Rückspülarm45 auf, der um die Achse5 schwenkbar ist, um seine endseitige Eintrittsöffnung in Fluidverbindung mit dem ausgewählten Fluideinlass35 und damit in Verbindung mit dem freien Öffnungsquerschnitt des für die Rückspülung ausgewählten Filterelementes37 zu bringen. Der Antrieb für die Drehbewegung des schwenkbaren Rückspülarmes45 erfolgt über eine Antriebswelle47 , betätigt durch einen Getriebemotor49 , der an der Oberseite des oberen Abschlussteiles41 gelagert ist. An dem unteren Ende der Antriebswelle47 , das sich innerhalb des Abstandsraumes31 im Gehäuseteil29 befindet, ist der Rückspülarm45 so angebracht, dass ein die Antriebswelle47 umgebender Ringkanal49 für den Schmutzstrom die Fluidverbindung zum feststehenden Teil51 der Rückspülleitung43 bildet. - Im Filtrationsbetrieb durchströmt das vorgereinigte Fluid in aufsteigendem Filtrationsstrom diejenigen Filterelemente
37 , die nicht für eine Rückspülung ausgewählt und mit dem Rückspülarm45 verbunden sind. Nach Austritt aus diesen Filterelementen37 verlässt das gereinigte Fluid das Filtermodul3 über dessen Ausgang53 . - Für die mit dem Rückspülarm
45 verbundenen, für den Rückspülvorgang ausgewählten Filterelemente37 ergibt sich eine Umkehr der Strömungsrichtung, wobei ein Schmutzstrom, der im Inneren der Filterelemente37 angelagerte Verunreinigungen mit sich führt, nach unten austritt und über den Rückspülarm45 und die zugehörige Rückspülleitung43 zu einer Entsorgungseinrichtung, beispielsweise einen Schmutzsammeltank, gelangt. - Während in der Figur ein Beispiel der Rückspülvorrichtung verdeutlicht ist, bei dem lediglich ein Rückspülarm
45 vorgesehen ist, sodass während des Filtrationsbetriebes jeweils nur ein Filterelement37 rückgespült werden kann, könnte die Anordnung so getroffen sein, dass eine Rückspülvorrichtung mit mehreren Rückspülarmen vorhanden ist, sodass im Betrieb gleichzeitig mehr als ein Filterelement37 rückgespült werden könnte. Die Anordnung könnte hierbei vorteilhafterweise so getroffen sein, dass Fluideinlässe35 und Filterelemente37 auf mehr als einer Kreislinie mit unterschiedlichen Radien gelegen angeordnet sind, sodass Filterelemente in mehrfacher Ringanordnung positioniert sind. In solchem Falle wären bei der betreffenden Rückspülvorrichtung Rückspülarme mit auf entsprechend unterschiedlichen Radien gelegenen Eintrittsöffnungen vorhanden. Wie bereits erwähnt, können kreiszylindrische oder sich nach oben konisch verjüngende Filterelemente zum Einsatz kommen, beispielsweise Spaltsiebrohrelemente, wie sie inDE 197 11 589 A1 offenbart sind. - Während vorliegend ein Ausführungsbeispiel erläutert ist, bei dem dem als Zyklonabscheider wirkenden, eine Vorfiltration ergebenden Filtermodul
1 lediglich ein weiteres Filtermodul3 mit filterkerzenartigen Filterelementen37 nachgeschaltet ist, versteht es sich, dass nachgeschaltete Filtermodule anderer Bauweise und/oder eine größere Anzahl nachgeschalteter Filterelemente vorgesehen sein könnte. Auch könnte eine Kaskade mit einzelnen Filtermodulen derart aussehen (nicht dargestellt), dass zwischen Filtermodulen mit Rückspülvorrichtung Filtermodule ohne eine solche angeordnet sind, oder dass zwischen einzelnen Filtermodulen ohne Rückspülvorrichtung eine solche mit Rückspülvorrichtung innerhalb der Kaskade vorhanden ist. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19711589 A1 [0014, 0030]
- - WO 98/42426 [0026]
Claims (15)
- Filteranlage mit mindestens einem Filtermodul (
3 ), das zumindest ein Filterelement (37 ) aufweist, das bei der Filtration von dem zu reinigenden Fluid durchströmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem zumindest einen Filtermodul (3 ) mindestens ein weiteres Filtermodul (1 ) vorgeschaltet ist, das einen Drallraum (13 ) aufweist, in den das zu reinigende Fluid zur Bildung einer als Zyklon wirkenden Drallströmung mit zur Innenwand (11 ) des Drallraumes (13 ) tangential verlaufender Strömungsrichtung einströmt und aus dem das Fluid als aufsteigender Filtrationsstrom austritt und zum nachgeschalteten Filtermodul (3 ) gelangt. - Filteranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Filtermodule (
1 ,3 ) derart übereinanderliegend angeordnet sind, dass das Filtermodul (3 ), das dem den Drallraum (13 ) aufweisenden Filtermodul (1 ) nachgeschaltet ist, eine Fortsetzung des aufsteigenden Filtrationsstromes bildet. - Filteranlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drallraum (
13 ) des betreffenden Filtermoduls (1 ) kreiszylindrisch geformt und durch ein oberes Abschlussteil (21 ) geschlossen ist, das einen zentralen Durchgang (23 ) für den austretenden, aufsteigenden Filtrationsstrom aufweist. - Filteranlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich an das untere Ende des Drallraumes (
13 ) ein sich nach unten konisch verjüngender Raum (15 ) mit einer bodenseitigen Sammelzone (17 ) für aus dem Drallraum (13 ) abfallende, durch Zyklonwirkung abgeschiedene Verunreinigungen anschließt. - Filteranlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am unteren Ende der Sammelzone (
17 ) eine Anschlusseinrichtung (19 ) für eine Ventilanordnung vorhanden ist, über die das Ende der Sammelzone (17 ) wahlweise verschließbar oder für die Abgabe angesammelter Verunreinigung öffenbar ist. - Filteranlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für den Austritt des aufsteigenden Filtrationsstromes aus dem den Drallraum (
13 ) aufweisenden Filtermodul (1 ) ein zur Zylinderachse (5 ) koaxiales Steigrohr (25 ) vorhanden ist, das sich vom Durchgang (23 ) im oberen Abschlussteil (21 ) nach unten über den Drallraum (13 ) hinaus bis zu dem daran anschließenden, konisch verjüngten Raum (15 ) erstreckt. - Filteranlage nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermodul (
3 ), das dem den Drallraum (13 ) aufweisenden Filtermodul (1 ) nachgeschaltet ist, ein bodenseitiges Abschlussteil (33 ) aufweist, das mit dem oberen Abschlussteil (21 ) des darunterliegenden Filtermoduls (1 ) durch ein Gehäuseteil (29 ) verbunden ist, das zwischen diesen Abschlussteilen (21 und33 ) einen Abstandsraum (31 ) bildet, wobei der Abstandsraum (31 ) einen nach außen geschlossenen Strömungsweg für den aufsteigenden Filtrationsstrom bildet. - Filteranlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das bodenseitige Abschlussteil (
33 ) des nachgeschalteten Filtermoduls (3 ) Fluideinlässe (35 ) für Filterelemente (37 ) aufweist, deren freier Öffnungsquerschnitt jeweils an die Fluideinlässe (35 ) angrenzt. - Filteranlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere in Richtung des Filtrationsstromes langgestreckte Filterelemente (
37 ) im betreffenden Filtermodul (3 ) eine Fortsetzung des aufsteigenden Filtrationsstromes bilden. - Filteranlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Filterelemente (
37 ) zylindrischer und/oder konischer, sich in Richtung des Filtrationsstromes verjüngender Bauweise vorhanden sind. - Filteranlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ausgewählte Filterelemente (
37 ) für eine Rückspülung in Spülrichtung durchströmbar sind, die der Richtung des Filtrationsstromes entgegengesetzt ist. - Filteranlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass für das betreffende Filtermodul (
3 ) eine Rückspülvorrichtung mit einer bei der Rückspülung einen Schmutzstrom abführenden Rückspülleitung (43 ) vorhanden ist, die wahlweise mit dem Fluideinlass (35 ) des jeweils für das Rückspülen ausgewählten Filterelementes (37 ) verbindbar ist. - Filteranlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluideinlässe (
35 ) der Filterelemente (37 ) am bodenseitigen Abschlussteil (33 ) des betreffenden Filtermoduls (3 ) auf konzentrischen Kreislinien angeordnet sind und dass die Rückspülvorrichtung eine motorisch antreibbare Schwenkeinrichtung (45 ,47 ) aufweist, um eine relative Drehbewegung zwischen den auf einer Kreislinie liegenden Fluideinlässen (35 ) am bodenseitigen Abschlussteil (33 ) und der Rückspülleitung (43 ) zu erzeugen. - Filteranlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkeinrichtung mindestens einen einen Teil der Rückspülleitung (
43 ) bildenden Rückspülarm (45 ) aufweist, der um eine zu den Kreislinien der Fluideinlässe konzentrische Drehachse (5 ) schwenkbar ist, um ausgewählte Fluideinlässe (35 ) an dem betreffenden Abschlussteil (33 ) in Fluidverbindung mit der endseitigen Eintrittsöffnung des Rückspülarmes (45 ) zu bringen. - Filteranlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Abstandsraum (
31 ) zwischen dem den Drallraum (13 ) aufweisenden Filtermodul (1 ) und dem darüberliegenden Filtermodul (3 ) zumindest ein schwenkbarer Rückspülarm (45 ) vorgesehen ist.
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