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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Filtriervorrichtung, die
Flüssigkeit
wie zum Beispiel Wasser filtert.
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Beschreibung
des einschlägigen
Standes der Technik
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Herkömmliche Wasserreinigungsverfahren in
großen
Wasserbehandlungsanlagen beinhalten die Zugabe von Chemikalien zu
unbehandeltem Wasser, das aus Flüssen,
Seen, Teichen oder Quellen abgezogen wird, um das darin suspendierte
Material zu einer Größe zu agglomerieren,
aufgrund derer das agglomerierte Material sich am Boden absetzt.
Das oben schwimmende Wasser wird abgezogen und in ein Filtrierbecken
geleitet, wo es durch ein Filtriermedium, beispielsweise in Form
von Filtriersand, geleitet wird, um das feinere suspendierte Material
zu beseitigen. Dieses Wasser wird dann mit Chlor desinfiziert.
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Wenn allerdings Wasser durch ein
Filtriermedium über
einen langen Zeitraum hinweg auf diese Weise gefiltert wird, verschlechtert
sich der Filtrierwirkungsgrad aufgrund des Umstands, daß die Verunreinigungsstoffe
in dem Wasser (Verunreinigungen wie Schlamm, im folgenden einfach
als Verunreinigungen bezeichnet), die an dem Filtriermedium haftenbleiben.
Daher ist es notwendig, das Filtriermedium periodisch zu reinigen.
Als Reinigungsverfahren für
Filtriermedien gibt es die Oberflächenreinigung, bei der die
Oberfläche
einer Filtriermediumschicht dadurch abgewaschen wird, daß sie mit
Wasser aus einer Düse
besprüht
wird, außerdem
gibt es das Rückspülen oder
Rückwaschen,
bei dem gereinigtes Wasser unter Druck aus einem Druckbehälter in
das Filtrierbecken getrieben wird, so daß die Filtriermedium-Körner aufgeschwemmt
werden und sich aneinander reiben.
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Allerdings machen die oben beschriebenen Verfahren
der Oberflächenreinigung
und des Rückspülens Gebrauch
von Effekten der Stromscherung, sie können das Filtriermedium nicht
mit zufriedenstellender Wirksamkeit reinigen. Probleme ergeben sich aus
dem wiederholten Einsatz über
eine längere
Zeitspanne hinweg, so zum Beispiel einer Verringerung des Raums
in dem Filtriermedium, bedingt durch die fortschreitende Verdickung
der Körner
durch daran haftenbleibende Verunreinigungen, ein Verstopfen durch
die Separierung von Materialien, die an dem Filtriermedium haften
geblieben waren, und das Lecken von Verunreinigungen selbst.
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Üblicherweise
wurden diese Probleme beispielsweise dadurch angegangen, daß man die
Häufigkeit
des Rückspülverfahrens
steigerte. Wird allerdings das Rückspülverfahren über einen
langen Zeitraum hinweg wiederholt angewendet, so beeinflußt der vorhandene
Wasserdruck sogar die Kiesschicht, die das Filtriermedium trägt, es entstehen
Bereiche unterschiedlicher Dicke innerhalb der Schicht, die an sich
optimal flach sein und gleiche Dicke haben soll. In diesem Fall
ist es notwendig, einen Regenerierungsprozeß durchzuführen. Dieser beinhaltet das Stillsetzen
des Gesamtbetriebs des Filtrierbeckens, das Beseitigen des Filtriermediums,
das Ausgleichen der Dicken-Ungleichmäßigkeiten (der Kiesschicht), das
Austauschen des Filtriermediums durch ein neues Filtriermedium (oder
durch ein gereinigtes und regeneriertes Filtriermedium). Da allerdings
das Regenerierverfahren extrem kostspielig ist, und während des
Vor gangs das Filtrierbecken stillgelegt sein muß, was zu einer Minderung des
Wirkungsgrads bei der Wasserbehandlung führt, besteht starker Bedarf
in Wasserbehandlungsanlagen, die Intervalle zwischen den einzelnen
Regenerierprozessen möglichst
groß zu
machen.
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Um dieser Forderung zu entsprechen,
wurde von der Anmelderin eine Filtriermedium-Reinigungsvorrichtung
entwickelt und vorgeschlagen, die ein verunreinigtes Filtriermedium
(zum Beispiel Filtriersand) in kürzerer
Zeit und mit höherem
Reinigungswirkungsgrad reinigt (japanische ungeprüfte Patentveröffentlichungen
10(1988)-109051 und 11(1999)-057526), welche von den Fachleuten
eingesetzt und gelobt wurde. Diese Reinigungsvorrichtung enthält einen
Reinigungstank, der Filtriermedium und Reinigungswasser speichert
und in seinem oberen Bereich mit einer Filtriermedium-Aufnahmeöffnung zur
Aufnahme von Filtriermedium ausgestattet ist, das aus einem Filtrierbecken
abgezogen wird, und im unteren Bereich mit einer Filtriermedium-Austragöffnung ausgestattet
ist, wobei ein Rührtank
innerhalb des Reinigungstanks aufrecht stehend angeordnet ist, ausgestattet
mit einer oberen und einer unteren Öffnung am oberen bzw. am unteren
Ende, wobei sich innerhalb des Rührtanks
ein Schneckenförderer
dreht. Die Körner
des Filtriermediums werden von dem Schneckenförderer zusammen mit dem Reinigungswasser
nach oben gebracht. Während
sie nach oben befördert
werden, reiben sich die Körner des
Filtriermediums aneinander, und die dadurch eintretende Scheuerwirkung
beseitigt in wirksamer Weise die Verunreinigungen, die daran haften
oder die Körner überziehen.
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Im Gegensatz zu Wasserbehandlungs-Großanlagen,
wie sie oben beschrieben wurden, besitzen Filtriersysteme, beispielsweise
in Form von Filtriertanks, die in einfachen Installationssystemen
kleinen Maßstabs
oder in Fabriken installiert sind, in einem Behälter einen Filtriertank, der
ein Filtriermedium ebenso wie von dem Filtriermedium zu reinigendes Wasser
aufnimmt, wobei das von dem Fil triermedium zu reinigende Wasser
aus dem Filtriertank durch ein Filterbett aus dem Behälter ausgetrieben
wird. Es ist übliche
Praxis, bei diesen Filtriersystemen von dem Oberflächenwaschverfahren
oder dem Rückspülverfahren
für das
Filtriermedium Gebrauch zu machen, da hier ähnliche Probleme wie bei den
Filtrierbecken vorliegen. Das heißt: es gibt einen starken Verbrauch gereinigten
Wassers für
das Rückspülverfahren,
und dementsprechend ist der Reinigungswirkungsgrad unzureichend.
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Da außerdem das Filtriermedium bei Klein-Filtriersystemen
in einem kleinen Behälter
untergebracht ist, schreitet dessen Verunreinigung schneller fort
als bei Filtrierbecken. Da sie außerdem eine Hochgeschwindigkeitsfiltrierung
bewerkstelligen, kommt es mit größerer Wahrscheinlichkeit
zu einem Ausfließen
von Verunreinigungen, so daß das Filtriermedium
unter rauheren Bedingungen belastet wird als bei einem Filtrierreservoir.
Deshalb ist es notwendig, das Filtriermedium in kürzeren Zykluszeiten auszutauschen
oder zu regenerieren.
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Es ist vorstellbar, die oben beschriebene
Filtriermedium-Reinigungsvorrichtung gemäß den japanischen ungeprüften Patentveröffentlichungen 10(1998)-109051 und 11(1999)-057526
dazu zu verwenden, das Filtriermedium zu reinigen, welches von Filtrier-Kleinanlagen
abgezogen wird. Im Vergleich zu der Menge Filtriermedium in Filtrierbecken
jedoch ist die Menge Filtriermedium in einem Filtriertank von Filtrier-Kleinanlagen
extrem gering, der betriebliche Wirkungsgrad ist also gering. Deshalb
ist es nicht effizient und nicht praktikabel, den Raum bereitzustellen,
der zur Installierung der oben beschriebenen Filtriermedium-Reinigungsvorrichtung
erforderlich ist, und es lohnt sich auch nicht, die Kosten für die Installation
und den Abbau bereitzustellen, um eine so geringe Menge an Filtriermedium
zu reinigen. Aus praktischen Gesichtspunkten ist es im allgemeinen
so, daß das
Filtriermedium durch ein neues Filtriermedium ersetzt wird anstatt
nach einem Reinigungsvorgang erneut verwendet zu werden.
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Allerdings muß das nach dem Austausch zu entsorgende
Filtriermedium wie Industrieabfall behandelt werden, die Kosten
für die
Entsorgung sind hoch. Außerdem
ist es aus ökologischer
Sicht zu bevorzugen, von dem bequemen Trend des Verbrauchens und
Wegwerfens in eine Richtung zu wechseln, gemäß der Resourcen recycelt und
erneut verwendet werden.
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Es gibt bekannt Filtriervorrichtungen,
die einen Filtriermedium-Reinigungsmechanismus aufweisen, der mit
einem Filtriertank ausgestattet ist, wie dies in dem japanischen
Patent Nr. 31491 und der japanischen ungeprüften Gebrauchsmusterveröffentlichung
63(1988)-98704 offenbart ist. Bei ersterer Filtriervorrichtung ist
ein zentrales Rohr mit einem unteren offenen Ende in einer Filtrierkammer
von oben her aufgehängt,
und in dem oberen Teil des zentralen Rohrs befindet sich ein Propeller.
Etwas über
dem oberen Ende des zentralen Rohrs ist an dem Propeller ein Tubus
angebracht, der mit diesem synchron dreht und ein Reinigungsfluid
mit hoher Geschwindigkeit durch Zentrifugalkraft aus seiner Sprühöffnung aussprüht, wobei
die Sprühöffnung zur
Seite hin gerichtet ist. Beim Reinigen des Filtriersands wird der
Propeller gedreht, um den Filtriersand in das zentrale Rohr durch
dessen unteres Ende einzuziehen, und der nach oben gezogene Filtriersand
wird durch das obere Ende des zentralen Rohrs ausgetragen. Das aus
der Sprühöffnung des
Tubus ausgesprühte Reinigungsfluid
wird gegen den durch das obere Ende des zentralen Rohrs ausgetragenen
Filtriersand geblasen, wodurch die Verunreinigungen von dem Filtriersand
getrennt und dieser gereinigt wird.
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Bei dieser zuletzt erläuterten
Filtriervorrichtung ist ein Spülschlauch
von oben her in den Tank gehängt,
und in diesem Rohr befindet sich eine Schrauben-Wasserpumpe. Diese Filtriervorrichtung ist
so konfiguriert, daß sie
einen normalen Filtrierbetrieb dadurch aufrecht erhält, daß unbehandeltes Wasser
von einem Verteiltubus für
unbehandeltes Wasser, der in dem Filtriersand plaziert ist, in diesen eingebracht
wird. Das Wasser läuft
durch den Filtriersand nach oben und wird dabei gefiltert, und das
gewonnene behandelte Wasser wird oberhalb des Filtriersands ausgetrieben.
Diese Filtriervorrichtung ist so konfiguriert, daß sie einen
Reinigungsvorgang dadurch ausführt,
daß die
Spiral-Wasserpumpe
gedreht wird, demzufolge der Filtriersand mit den von ihm aufgenommenen
Verunreinigungen durch das Spülrohr
angehoben wird, so daß sich
die Verunreinigungen von dem Filtriersand durch Zentrifugaltrennung abtrennen
und der gereinigte Filtriersand durch eine Filtriersand-Austreiböffnung im
oberen Teil des Steigrohrs ausgetrieben wird.
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Bei dieser Filtriervorrichtung erfolgt
ein normaler Filterbetrieb, indem unbehandeltes Wasser von oben
her durch den auf einem perforierten Doppelboden befindlichen Filtriersand
geleitet wird. Da das untere Ende des zentralen Rohrs nach unten
geöffnet
ist, befindet sich der Filtriersand andauernd im Inneren des zentralen
Rohrs. Allerdings ist die Filtriervorrichtung derart konstruiert,
daß Wasser
in das zentrale Rohr fließt,
um dort aggressiv gefiltert zu werden. Zur Durchführung des
Reinigungsvorgangs ist es notwendig, die Vortriebseinrichtung mit
ziemlich hoher Drehzahl zu drehen, um den Filtriersand hochzuziehen.
Dementsprechend steht zu befürchten,
daß der
Filtriersand beim Aufschlag an dem Propeller zerstoßen wird.
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Bei der zuletzt erläuterten
Filtriervorrichtung erfolgt, da es sich um einen Typ mit Aufwärtsströmung handelt,
das Filtrieren in der Weise, daß der Wasserstrom
von unterhalb des Filtriersands her nach oben gelenkt wird, so daß bei Steigerung
der Filtriergeschwindigkeit die kleinen Körner des Filtriersands zum
Schwimmen kommen, was den Raum zwischen den Körnern des Filtriersands vergrößert. Im
Ergebnis werden Verunreinigungen insbesondere in Form kleiner Partikel
unzureichend gefiltert, so daß die
Filterleistung beeinträchtigt
wird. Beim Durchführen
eines Reinigungsvorgangs ist der Reinigungswirkungsgrad gering,
da eine Schrauben-Wasserpumpe (eine Schnecken-Wasserpumpe) mit hoher
Drehzahl gedreht wird, wobei außerdem
zu befürchten
ist, daß der
Filtriersand beim Aufprall an der Schrauben-Wasserpumpe weiter gebrochen
wird.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Im Hinblick auf die obigen Betrachtungen und
Beschreibungsteile ist es Hauptziel der Erfindung, eine Filtriervorrichtung
anzugeben, die sich sowohl durch hohe Filtrierleistung als auch
hohe Reinigungsleistung auszeichnet.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist
die Schaffung einer Filtriervorrichtung, die wirksam das Filtriermedium,
beispielsweise Filtriersand, reinigen kann, ohne die Installierung
und den Abbau einer Reinigungsvorrichtung bei jedem Filtriermedium-Reinigen zu
erfordern.
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Erfindungsgemäß wird eine Filtriervorrichtung
geschaffen, welche aufweist:
einen Filtriertank mit einem an
dessen Boden befindlichen Filterbett, einer auf dem Filterbett ausgestreuten
Filtriermedium-Schicht, einer Flüssigkeitsspeiseeinrichtung
für unbehandelte
Flüssigkeit,
die dem Filtriertank unbehandelte Flüssigkeit zuleitet, und eine Austrageinrichtung
für behandelte
Flüssigkeit,
die durch Durchleiten der unbehandelten Flüssigkeit durch die Filtriermedium-Schicht gewonnene
behandelte Flüssigkeit
aus dem Filtriertank ausleitet,
einen Filtriermedium-Reinigungsmechanismus
im Inneren des Filtriertanks,
eine Verunreinigungs-Austreibeinrichtung,
und
einen Umschaltmechanismus, der den Betriebsmodus der Filtriervorrichtung
umschaltet zwischen einem Filtriermodus, in welchem die in den Filtriertank eingeleitete
unbehandelte Flüssigkeit
durch das auf dem Filterbett befindliche Filtriermedium geleitet wird,
einem Filtriermedium-Reinigungsmodus, in welchem an dem Filtriermedium
beim Durchgang der unbehandelten Flüssigkeit durch das Filtriermedium haften
gebliebene Verunreinigungsstoffe von dem Filtriermedium getrennt
werden können,
und einem Verunreinigungs-Austreibmodus, in welchem die von dem
Filtriermedium getrennten Verunreinigungsstoffe aus dem Filtriertank
ausgetrieben werden können,
wobei
der Filtriermedium-Reinigungsmechanismus einen hohlen Rührtank aufweist,
ausgestattet mit oberen und unteren Öffnungen, die sich oberhalb bzw.
unterhalb der Oberfläche
der Schicht des Filtriermediums befinden, und einen Schneckenförderer aufweist,
der vertikal in dem Rührtank
angeordnet ist und unter Steuerung des Umschaltmechanismus gedreht
wird, um das Filtriermedium und die Flüssigkeit, die aus dem Filtriertank
durch die untere Öffnung
in den Rührtank
strömen,
nach oben zu transportieren, während
das Filtriermedium und die Flüssigkeit
gerührt
werden, und um das Filtriermedium und die Flüssigkeit über die obere Öffnung in
den Filtriertank auszutragen,
wobei die Verunreinigungs-Austreibeinrichtung
aufweist: einen Spülflüssigkeits-Zuführmechanismus, der
eine von den Verunreinigungsstoffen freie Spülflüssigkeit in den Filtriertank
leitet, und eine Überlauf-Austragöffnung,
durch die die Spülflüssigkeit
mit den Verunreinigungsstoffen, die während des Reinigungsvorgangs
von dem Filtriermedium getrennt wurden und in der Flüssigkeit
innerhalb des Filtriertanks aufgeschwemmt wurden, überlaufen
kann, um aus dem Filtriertank zu gelangen, und
wobei der Umschaltmechanismus
derart ausgebildet und angeordnet ist, daß die Speiseeinrichtung für unbehandelte
Flüssigkeit
und die Austrageinrichtung für behandelte
Flüssigkeit
im angehaltenen Zustand des Schneckenförderers betrieben werden können, wenn der
Umschaltmechanismus den Betriebsmo dus der Filtriervorrichtung auf
den Filtriermodus schaltet, daß die
Speiseeinrichtung für
unbehandelte Flüssigkeit die
Zufuhr der unbehandelten Flüssigkeit
zu dem Filtriertank sperren kann, die Austrageinrichtung für behandelte
Flüssigkeit
den Austrag der behandelten Flüssigkeit
beenden kann, und der Schneckenförderer
gedreht werden kann, wenn der Umschaltmechanismus den Betriebsmodus
der Filtriervorrichtung auf den Reinigungsmodus schaltet, und daß der Schneckenförderer angehalten
werden kann, der Spülflüssigkeits-Zuführmechanismus
arbeiten und die Überlauf-Austragöffnung geöffnet werden
kann, wenn der Umschaltmechanismus den Betriebsmodus der Filtriervorrichtung
auf den Verunreinigungs-Austreibmodus schaltet,
wobei die Verbesserung
beinhaltet, daß
der
Schneckenförderer
eine sich vertikal durch den Filtriermedium-Rührtank erstreckende Schneckenwelle
aufweist, sich entlang der Schneckenwelle ein schraubenförmiger Schneckenflügel schraubenförmig erstreckt
und an der Schneckenwelle über
mehrere radiale Streben fixiert ist, die an dem Schnekkenflügel in vorbestimmten
Winkelintervallen ausgebildet sind, und der innere Rand des Schneckenflügels von
der Außenfläche der
Schneckenwelle durch einen lichten Abstand beabstandet ist, der
nicht kleiner ist als etwa 1 % der Schneckenfläche, und nicht größer ist
als 98% dieser Fläche.
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Bei der erfindungsgemäßen Filtriervorrichtung
braucht, weil der Filtriermedium-Reinigungsmechanismus in die Filtriervorrichtung
eingebaut ist, kein spezieller Raum für eine getrennte Reinigungsvorrichtung
vorgesehen zu werden, gleichzeitig werden Installieren und Abbau
einer solchen Vorrichtung überflüssig.
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Der Betriebsmodus der Filtriervorrichtung
ist normalerweise der Filtriermodus. Im Filtriermodus wird die unbehandelte
Flüssigkeit
(die von der Filtriervorrich tung zu filternde Flüssigkeit) von der Speiseeinrichtung
für unbehandelte
Flüssigkeit
in den Filtriertank eingeleitet und durch die Schicht des Filtriermediums
geleitet, die erhaltene behandelte Flüssigkeit wird aus der Filtriervorrichtung
durch die Austrageinrichtung für
behandelte Flüssigkeit
ausgetragen.
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Die dem Filtriertank zuzuleitende
unbehandelte Flüssigkeit
ist im allgemeinen durch die Filtrierung zu reinigendes Wasser,
ohne daß jedoch
die Beschränkung
auf Wasser besteht. Beispielsweise kann die unbehandelte Flüssigkeit
auch Abfall von Schneid-Schmiermittels sein. Obschon es bevorzugt ist,
Filtriersand als Filtriermedium einzusetzen, wenn die unbehandelte
Flüssigkeit
Wasser ist, so können doch
auch zahlreiche andere Materialien als Filtriermedium eingesetzt
werden, ohne daß die
Beschränkung
auf Filtriersand besteht.
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Der Betriebsmodus der Filtriervorrichtung wird
zu gegebener Zeit auf den Reinigungsmodus umgeschaltet. Im Reinigungsmodus
wird der Schneckenförderer
angetrieben, wobei die Zufuhr der unbehandelten Flüssigkeit
zu dem Filtriertank ebenso ausgesetzt wird wie das Austragen der
behandelten Flüssigkeit
aus der Filtriervorrichtung.
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Wenn der Schneckenförderer angetrieben wird,
wird das Filtriermedium aus dem Grund des Rührtanks nach oben befördert, zusammen
mit der unbehandelten Flüssigkeit,
um über
die obere Öffnung
des Rührtanks
in den Filtriertank ausgetragen zu werden.
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Wenn das Filtriermedium und die unbehandelte
Flüssigkeit
von dem Schnekkenförderer
nach oben transportiert werden, wird das Filtriermedium in einen
Fließzustand
gebracht, die Körner
des Filtriermediums reiben sich aneinander, und die Scheuerwirkung
dieses Vorgangs beseitigt in wirksamer Weise die an den Körnern haftenden
oder diese überziehenden
Verunreinigungen. Die auf diese Weise beseitigten Verunreinigungen
schwimmen in dem Filtriertank.
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Wenn ein Teil des Filtriermediums
und der unbehandelten Flüssigkeit
von dem Schneckenförderer
nach oben transportiert wird, gelangt ein anderer Teil des Filtriermediums
und der unbehandelten Flüssigkeit
durch die untere Öffnung
des Rührtanks in
diesen hinein und wird in der gleichen Weise nach oben transportiert.
Auf diese Weise werden die Verunreinigungen des Filtriermediums
von dem gesamten Filtriermedium getrennt, und die Verunreinigungen
schwimmen in dem Filtriertank. In diesem Zustand wird der Betriebsmodus
der Filtriervorrichtung auf den Verunreinigungs-Austreibmodus umgeschaltet.
In diesem Verunreinigungs-Austreibmodus wird der Schneckenförderer angehalten,
und die Spülflüssigkeit
wird in den Filtriertank geleitet. Mit zunehmender Menge Spülflüssigkeit,
die in den Filtriertank gelangt, schwimmen die von dem Filtriermedium
separierten Verunreinigungen in der Spülflüssigkeit und laufen durch die Überlauf-Austragöffnung über. Damit
wird das verunreinigte Filtriermedium gereinigt, und die von dem
Filtriermedium gelösten
Verunreinigungsstoffe werden aus dem Filtriertank ausgetrieben.
Anschließend
kann der Betriebsmodus der Filtriervorrichtung wieder auf den Filtriermodus
umgeschaltet werden.
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Die dem Spülflüssigkeits-Zuführmechanismus
der Verunreinigungs-Austreibeinrichtung zugeführte Spülflüssigkeit kann zum Beispiel
gefilterte oder reine Flüssigkeit
sein.
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Es ist bevorzugt, wenn die durch
das Filterbett zu leitende Spülflüssigkeit
den Filtriertank von unten her befüllt, so daß das Filtriermedium sogar
in einer unteren Schicht von dem Spülwasser gewaschen werden kann.
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Weiterhin wird bevorzugt, daß die Austrageinrichtung
für behandelte
Flüssigkeit
eine Austragöffnung
für behandelte
Flüssigkeit
aufweist, während die
Spülflüssigkeits-Speiseeinrichtung
eine Spülflüssigkeits-Speisepumpe
auf weist, die die Spülflüssigkeit
dem Filtriertank durch die Austragöffnung für behandelte Flüssigkeit
zuleitet.
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Weiterhin ist bevorzugt, daß die Überlauf-Austragöffnung mit
einer Pumpe ausgestattet ist, die die Spülflüssigkeit, in der die Verunreinigungsstoffe
schwimmen, durch die Überlauf-Austragöffnung abzieht.
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Weiterhin ist bevorzugt, daß die Speiseeinrichtung
für unbehandelte
Flüssigkeit
eine Zuführöffnung für unbehandelte
Flüssigkeit
aufweist und diese Zuführöffnung doppelte
Funktion hat, indem sie auch die Überlauf-Austragöffnung für die Verunreinigungs-Austrageinrichtung
ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Filtriervorrichtung
ist der Innenrand des Schnekkenflügels von der Außenfläche der
Schneckenwelle mit einem Zwischenabstand d1 beabstandet, und die
Außenkante des
Schneckenflügels
ist von der Innenoberfläche des
Rührtanks
mit einem Zwischenabstand d2 beabstandet.
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Wenn der Zwischenabstand d1 zwischen dem
Innenrand des Schraubengangs oder -flügels und der Außenoberfläche der
Schneckenwelle zu klein ist, kann der Filtriersand nicht ausreichend
nach dem Verunreinigungs-Austreibmodus in den Rührtank geladen werden. Ist
hingegen der Zwischenraum d1 zu groß, so kann der Filtriersand
nicht ausreichend stark innerhalb des Rührtanks nach oben transportiert
werden. Folglich sollte der Abstand d1 im Bereich von nicht weniger
als etwa 1 % der Fläche der
Schraube liegen, aber auch nicht größer als 98% als diese sein,
vorzugsweise sollte der Abstand im Bereich von nicht weniger als
30% der Fläche
der Schraube und von nicht mehr als 60% dieser Fläche liegen.
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Wenn außerdem der Zwischenabstand
d2 zwischen dem Außenrand
des Schneckenflügels
und der Innenoberfläche
des Rührtanks
zu klein ist, werden möglicherweise
Filtriersandkörner
zwischen dem Schraubenflügel
und der Innenfläche
des Rührtanks gefangen
und gemahlen sowie gebrochen, was außerdem Verschleiß für den Flügel bedeutet.
Wenn hingegen dieser Zwischenabstand d2 zu groß ist, fällt ein beträchtlicher
Teil des Filtriersands nach unten durch den Zwischenraum d2 während seines
Aufwärtstransports,
ohne daß der
Filtriersand durch die obere Öffnung
des Rührtanks
aus diesem ausgetragen wird, so daß nur ein Teil des Filtriersands
gereinigt wird, wenn nicht eine äußere Kraft
wie zum Beispiel Wasserstrahldüsen
eingesetzt werden. Dementsprechend reicht der Zwischenabstand d2
vorzugsweise von der doppelten Korngröße des Filtriersands bis zu
30 mm.
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Der Filtriermedium-Reinigungsmechanismus
und der Umschaltmechanismus lassen sich in existierenden Filtriervorrichtungen
installieren, um diese zu einer Filtriervorrichtung gemäß der Erfindung
umzurüsten,
was die Installationskosten senkt.
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Bei der erfindungsgemäßen Filtriervorrichtung
entfällt
das Erfordernis des Austausches des Filtriermediums durch ein neues
Filtriermedium, so daß die
Kosten in Verbindung mit dem Einfüllen eines neuen Filtriermediums
vermieden werden. Außerdem
erübrigt
sich die Entsorgung des verbrauchten Filtriermediums, so daß man die
Umweltschutznormen (so zum Beispiel ISO 14000) durch Einschränkung des
Industrieabfalls einhalten kann und darüber hinaus die Kosten in Verbindung
mit der Entsorgung von Industrieabfall mindern kann.
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Da die Intervalle für das Reinigen
des Filtriermediums verlängert
werden können
gegenüber
den konventionellen Anlagen, lassen sich längere Standzeiten für die Filtrierung
erreichen, während
die Gesamt-Stillstandszeit für
die Reinigungsarbeiten verringert werden.
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Selbst wenn mehrere Reinigungsvorgänge erfolgen,
sammeln sich keine Verunreinigungen im Filtriertank an. Der Austausch
des Filtriermediums und das Reinigen des Filtriertanks erübrigen sich, was
wiederum Kosten und Arbeitsaufwand für Wartungsarbeiten senkt.
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Wenn der Rührtank mit einer Seitentür ausgestattet
ist und diese Seitentür
während
des Filtriermodus geöffnet
bleibt, verbessern sich das Filtrieren der unbehandelten Flüssigkeit
im Rührtank
ebenso wie im Filtriertank ebenso wie die Filtrierarbeit der Filtriervorrichtung.
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Wenn die Seitentür während der Zeit geschlossen
wird, in der sich der Schneckenförderer dreht,
ist das Rühren
des Filtriermediums effizienter.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Filtriervorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung,
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2 ist
eine Vertikalschnittansicht der wesentlichen Elemente der in 1 gezeigten Filtriervorrichtung,
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3A bis 3C sind Detailansichten eines
Filterbetts und des Filters,
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3D ist
eine stirnseitige Ansicht der Schneckenwelle des Schneckenförderers,
des schraubenförmigen
Flügels
des Schneckenförderers und
des Rührtanks,
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4A bis 4C sind Detailansichten eines Paares
von Beispielen für
die Öffnungs-/Schließeinrichtung,
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5 ist
eine Ansicht zum Veranschaulichen des Reinigungsvorgangs,
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6 ist
eine Ansicht zum Veranschaulichen des Verunreinigungsaustreibvorgangs,
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7 ist
eine Vertikalschnittansicht ähnlich der 2, zeigt jedoch eine Filtriervorrichtung
nach einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung,
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8 ist
eine teilweise vergrößerte Schnittansicht
der Seitentür
der Filtriervorrichtung nach 7,
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9 ist
eine teilweise vergrößerte Frontansicht
der Filtriervorrichtung nach 7,
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10 ist
eine teilweise vergrößerte Schnittansicht
entlang der Linie 10-10 in 9 des
Rührtanks
der Filtriervorrichtung, und
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11 ist
eine vergrößerte Ansicht
der wesentlichen Elemente der in der Filtriervorrichtung nach 7 verwendeten Antriebsvorrichtung.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Gemäß den 1 und 2 enthält eine
Filtriervorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung einen
Hauptbehälter 12,
in welchem ein Filtriertank 11 gebildet wird, in welchem
sich wiederum ein Filtriermedium-Reinigungsmechanismus sowie ein
Umschaltmechanismus zum Umschalten des Betriebsmodus der Filtriervorrichtung
zwischen den Betriebsarten „Filtriermodus", „Filtriermedium-Reinigungsmodus"
und „Verunreinigungs-Austreibmodus" befinden.
In dem Filtriertank 11 ist auf einem Filterbett 13 ein
Filtriermedium (Filtriersand bei dieser Ausführungsform) 51 aufgenommen,
und in den Filtriertank 11 eingeleitetes unbehandeltes
Wasser 52 wird durch den Filtriersand 51 geleitet,
so daß gewonnenes
behandeltes oder gereinigtes Wasser 52', gefiltert von
dem Filtriersand 51, durch das Filterbett 53 nach
außen
ausgetragen wird, wie im folgenden im einzelnen erläutert werden
wird.
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Wie in 3A gezeigt
ist, sind auf dem Filterbett 13 mehrere kurze säulenförmige Filter 14 aus poröser Keramik
verstreut angeordnet. Diese Filter 14, die in 3B im Querschnitt und in 3C in Draufsicht dargestellt
sind, besitzen einen kreuzförmigen
hohlen Bereich, und während
sie Festigkeit gegenüber
dem sich ansammelnden Filtriersand 51 und dem unbehandelten
Wasser 52 zeigt, ermöglichen
sie gleichzeitig, daß lediglich
das gereinigte Wasser 52' in eine Druckkammer 15 unterhalb
des Filterbetts 13 gelangt.
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Ein Wassersammelrohr 16 ist
fest an der Druckkammer 15 angebracht, um das gereinigte Wasser 52',
welches die Druckkammer durchsetzt hat, auf die Außenseite
des Behälters 12 auszutreiben.
Das Wassersammelrohr 16 ist mit einem zweiten Elektromagnetventil 17 ausgestattet,
welches das Wassersammelrohr 16 öffnet und schließt, außerdem mit
einer Reinwasser-Sammelpumpe 18 zum Abziehen des gereinigten
Wassers 52' aus der Druckkammer 15, sowie einer
Rückspülwasser-Zuführpumpe 18' zum
Zurückleiten
von gereinigtem Wasser 52' in die Druckkammer 15.
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Die Speiseleitung 19 für unbehandeltes Wasser,
welche das unbehandelte, durch die Filtrierung zu reinigende Wasser 52 dem
Filtriertank 11 zuleitet, ist fest an der Oberseite des
Behälters 12 angebracht.
Die Speiseleitung 19 ist mit einem ersten Elektromagnetventil 20 ausgestattet,
welches die Speiseleitung 19 öffnet und schließt, ferner
mit einer Speisepumpe für
unbehandeltes Wasser, 21, um das unbehandelte Wasser 52 dem
Filtriertank 11 über
die Speiseleitung 19 zuzuleiten, und einer Überlauf-Austragpumpe
für verunreinigtes
Wasser, 21', die verunreinigtes Wasser 52 mit darin schwimmenden
Verunreinigungen
53 (siehe 6)
aus dem Filtriertank 11 abzieht, wie weiter unten noch
näher erläutert wird.
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Der Filtriermedium-Reinigungsmechanismus
enthält
einen Rührtank 22,
bei dem es sich um einen zylindrischen Hohlkörper handelt, ausgestattet mit
einer Mehrzahl unterer Öffnungen 22a in
einem unteren Bereich seiner Seitenwand, und einem oberen Ende 22b (dieses
wird im folgenden als „die
obere Öffnung"
bezeichnet). Dabei steht der Rührtank aufrecht
im Inneren des Filtriertanks 11, und durch den Rührtank 22 erstreckt
sich ein Schneckenförderer 23,
ein Verunreinigungs-Austreibmechanismus, der aus dem Behälter 12 die
von dem Filtriermedium 51 durch die Rührwirkung in dem Rührtank 22 gelösten Verunreinigungen 53 aus
dem Behälter 12 austreibt,
und eine Rückhalteeinrichtung,
die bis zu einem gewissen Grad das dem Behälter 12 zugeführte Wasser 52 zurückhält. Der
Schneckenförderer 23 transportiert
den Filtriersand 51 sowie das Wasser 52, die aus
dem Filtriertank 11 nach oben strömen, und zwar transportiert
er das Material von den unteren Öffnungen 22a zu
der oberen Öffnung 2,2b des Tanks,
während
der Filtriersand 51 und das Wasser 52 gerührt werden.
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Der Schneckenförderer 23 enthält eine Schneckenwelle 23c,
die sich durch die obere und die untere Wand des Behälters 12 erstreckt,
einen schraubenförmigen
Schneckenflügel 23d,
der sich schraubenförmig
entlang der Schneckenwelle 23c erstreckt und an der Schneckenwelle 23c durch
mehrere radiale Streben 53e fixiert ist, welche an dem Flügel 23d in
vorbestimmten Winkelabständen
angeformt sind, wie deutlich in 3D zu
erkennen ist. Die Innenkante des Schneckenflügels 23d ist von der Außenfläche der
Schneckenwelle 23c mit einem lichten Abstand d1 beabstandet,
während
die Außenkante
des Schneckenflügels 23d von
der Innenfläche des
Rührtanks 22 mit
einem lichten Abstand d2 beabstandet ist. Der Schneckenflügel 23d erstreckt
sich im wesentlichen vom Boden des Rührtanks 22 bis zu dessen
offenem Ende 22b. Das obere Ende der Schneckenwelle 23c steht
nach oben über
das obere Ende des Rührtanks 22 vor,
wobei die Schneckenwelle 23c des Schneckenförderers 23 an
ihrem oberen Ende mit einem sich oberhalb des Behälters 12 befindenden
Motor 23a gekoppelt ist, während das untere Ende der Schneckenwelle 23c unter
das untere Ende des Rührtanks 22 vorsteht
und die Schneckenwelle 23c an ihrem unteren Ende durch
ein sich unterhalb des Behälters 12 befindliches
Lager 23b abgestützt
wird.
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Wie in 4A zu
sehen ist, enthält
der Umschaltmechanismus eine zylindrische Tür 24, beweglich entlang
der äußeren Umfangswand
des Rührtanks 22,
und eine Öffnungs-/Schließeinrichtung
zum Betätigen
der Tür 24,
außerdem
das oben angesprochene zweite Elektromagnetventil 17, welches
als Rückhalteeinrichtung
fungiert, um bis zu einem gewissen Maß das Wasser des Behälters 12 in
dem Filtriertank 11 zurückzuhalten.
Die Tür 24 besitzt
mehrere Öffnungen 24a,
welche selektiv mit den unteren Öffnungen 22a des
Rührtanks 22 fluchten,
um die unteren Öffnungen 22a zu öffnen. Normalerweise
wird die Tür 24 in
einer Schließstellung
gehalten, in der die Öffnungen 24a nicht
mit den unteren Öffnungen 22a fluchten,
sie also verschließen,
wobei die Tür
von der Öffnungs-/Schließeinrichtung
in eine Öffnungsstellung
gebracht wird, in welcher die Öffnungen 24a mit
den unteren Öffnungen 24a fluchten,
damit diese geöffnet
sind.
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Bei dieser speziellen Ausführungsform
besitzt die Öffnungs-/Schließeinrichtung
ein Schneckenrad 25, welches fest an der Außenumfangsfläche der
Tür 24 angebracht
ist, eine Schnecke 26, die mit dem Schneckenrad 25 kämmt, eine
Drehwelle 27, an der die Schnecke 26 fixiert ist,
und einen Motor 28, der die Drehwelle 27 dreht,
wie deutlich in 4B zu erkennen
ist.
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Die Öffnungs-/Schließeinrichtung
kann einen Haken 29 mit einer Durchgangsöffnung 29a aufweisen,
befestigt an der Außenfläche der
Tür 24,
weiterhin eine Hubwelle 31, die sich durch die Öffnung 29a erstreckt,
ein Paar auf einander abgewandten Seiten des Hakens 29 angebrachte
Druck-Zug-Glieder (auf die Welle 21 aufgesetzte Hülsen), und
einen Luftzylinder 32, der der Hubwelle 31 eine
Hubbewegung verleiht, wie dies durch die strichpunktierte Linie
in 4A zu sehen ist,
und wie in vergrößertem Maßstab in 4C dargestellt ist. Der
Luftzylinder 32 kann in der Nähe der Tür 24 im Inneren des
Filtriertanks 11 untergebracht sein.
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Die Verunreinigungs-Austreibeinrichtung umfaßt die Rückspülwasser-Zuführpumpe 18',
die behandeltes Wasser 52 aus der Druckkammer 15 durch
das Filterbett 13 in den Filtriertank 11 treibt, während die
unteren Öffnungen 22a des
Rührtanks 22 von
der Öffnungs-/Schließeinrichtung
geschlossen sind, und eine Überlauf-Austrageinrichtung,
gebildet durch das Speiserohr 19 und die Überlauf-Austragpumpe
für verunreinigtes
Wasser, 21', um die Verunreinigungen 53 auszutreiben,
die durch den Austrag des gereinigten Wassers 52' durch
den Rückspülmechanismus
in dem Wasser 52 innerhalb des Filtriertanks 11 schwimmen.
Das zweite Elektromagnetventil 17 arbeitet dann als Rückhalteeinrichtung.
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Außerdem ist eine Schrägplatte 12a entlang dem
Innenumfang des Behälters 12 angeordnet,
die dazu beiträgt,
den Filtriersand 51 und das Wasser 52, die sich
am Boden des Filtriertanks 11 angesammelt haben, durch
die unteren Öffnungen 22a in
den Rührtank 22 fließen. Anstelle
der schrägen
Platte 12a kann zum Beispiel eine Einrichtung vorgesehen
sein, mit der ein Strom ausgestoßen wird, um den angesammelten
Filtriersand 51 und Wasser 52 in Richtung der
unteren Öffnungen 22a zu
treiben. Darüber hinaus
kann ohne diese speziellen Hilfsmechanismen die Ansammlung des Filtriermediums 51 auf dem
Boden des Filtriertanks 11 dadurch verhindert werden, daß man gereinigtes
Wasser 52' aus dem Filterbett 13 ausströmen läßt, so daß in dem
Filtriersand ein Konvektionsstrom entsteht.
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Im folgenden wird die Arbeitsweise
der Filtriervorrichtung 10 nach der ersten Ausführungsform erläutert.
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Als erstes wird ein normaler Filtrierbetrieb (der
Filtriermodus) in Verbindung mit 2 erläutert. Der
normale Filtrierbetrieb wird in dem in 2 dargestellten Zustand durchgeführt. In
dem Zustand nach 2 sind
die unteren Öffnungen 22a des Rührtanks 22 innerhalb
des Behälters 12 von
der Tür 24 verschlossen,
und der in dem Filtriertank 11 angesammelte Filtriersand 51 sowie
unbehandeltes Wasser 52, das durch das Speiserohr 19 zugeleitet
wird, werden an einem Einströmen
in den Rührtank 22 gehindert.
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Das erste Elektromagnetventil 20 des
Speiserohrs 19 ist offen, und das unbehandelte Wasser 52,
welches von der Speisepumpe für
unbehandeltes Wasser, 21, unter Druck gesetzt wird, strömt in das Rohr 19 und
gelangt durch das erste Elektromagnetventil 20 in den Filtriertank 11.
Das dem Filtriertank 11 zugeleitete unbehandelte Wasser 52 wird
durch die Filterwirkung des dort angesammelten Filtriersands 51 gereinigt
und durchströmt
die Filter 14 auf dem Filterbett 13, um in die
Druckkammer 15 einzutreten. Das zweite Elektromagnetventil 17 in
dem Wassersammelrohr 16, das mit der Druckkammer 15 strömungsverbunden
ist, ist geöffnet,
und die Reinwasser-Sammelpumpe 18 trägt das gereinigte Wasser 52' aus
der Druckkammer 15 durch das Wassersammelrohr 16 aus
der Filtriervorrichtung 10 aus, wie es für verschiedene
Zwecke genutzt werden kann.
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Als nächstes werden in Verbindung
mit den 2 bis 5 der Betriebsmodus der Vorrichtung
nach Umschaltung auf den „Filtriermedium-Reinigungsmodus"
und den Filtriermedium-Reinigungsbetrieb sowie der Verunreinigungs-Austreibvorgang
erläutert.
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Der Betrieb der Speisepumpe für unbehandeltes
Wasser, 21, wird angehalten, so daß das unbehandelte Wasser 52 nicht
mehr zugeführt
wird. Das erste Elektromagnetventil 20 wird geschlossen, um
zu verhindern, daß versprühtes unbehandeltes Wasser 52 während des
Reinigungsmodus in die Speiseleitung 19 eintritt. Jetzt,
da die Zufuhr von unbehandeltem Wasser 52 gestoppt ist,
ist der Wasserspiegel innerhalb des Filtriertanks 11 nicht
höher als die
obere Öffnung 22b des
Rührtanks 22.
Man beachte, daß die
Menge an Filtriersand 51 so eingestellt ist, daß dessen
Oberfläche
sich auf einem Niveau unterhalb der oberen Öffnung 22b des Rührtanks 22 befindet,
außerdem
unterhalb der Speiseleitung 19, die als Überlauf-Austragöffnung fungiert.
Häufig
ist es so, daß,
wenn das Gewichtsverhältnis
des Filtriersands 51 zum Wasser 52 einen großen Wert
hat, ein höherer
Reinigungseffekt erzielt wird.
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Dann wird der Betrieb der Reinwasser-Sammelpumpe 18 beendet
und das zweite Elektromagnetventil 17 geschlossen. Hierdurch
hört das
unbehandelte Wasser 52 auf, durch die Filter 14 in
die Druckkammer 15 zu strömen, und das von der Speiseleitung 19 zugeführte unbehandelte
Wasser 52 wird in dem Filtriertank 11 gehalten.
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Außerdem wird der Betrieb des
Motors 23a des Schneckenförderers 23 eingeleitet,
und der Schneckenförderer 23 dreht
sich in Pfeilrichtung gemäß 5. Außerdem wird die Tür 24 von
der Öffnungs-/Schließeinrichtung
dazu gebracht, sich entlang der Außenumfangswand des Rührtanks 22 zu bewegen,
um die unteren Öffnungen 22a des
Rührtanks 22 zu öffnen. Die
Reihenfolge des Öffnens
der Tür 24 und
des Einleitens der Drehung des Schneckenförderers 23 kann umgekehrt
werden.
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Durch Öffnen der Tür 24 werden der Filtriersand 51 und
das unbehandelte Wasser 52 im Bodenbereich des Filtriertanks 11 zwangsweise
durch die unteren Öffnungen 22a des
Rührtanks 22 in
dessen Bodenbereich gedrängt,
bedingt durch das Gewicht des Filtriersands 51 und des
darauf angesammelten Wassers 52. Anschließend werden
der Filtriersand 51 und das Wasser 52, die in
den Bodenbereich des Rührtanks 22 strömen, nach
und nach durch den schraubenförmigen
Flügel 23d des
Schneckenförderers 23,
der sich in dem Rührtank 22 dreht,
nach oben befördert.
Während
dieser Zeit wird aufgrund der nach oben gerichteten Kraft des Schneckenförderers 23 der
Filtriersand 51 zum Schwimmen gebracht und fluidisiert.
Im Bodenbereich des Rührtanks 22 werden
die vorauseilenden Körner
des Filtriersands 51 nach oben gestoßen durch die nachfolgenden
Körner
des Filtriersands 51, eingegrenzt zwischen dem schraubenförmigen Flügel 23d des Schneckenförderers 23 und
der Innenwandfläche des
Rührtanks 22,
und dementsprechend wird eine Relativbewegung zwischen den Körnern des
Filtriersands 51 unterdrückt. Da allerdings diese Einschränkung von
einem Bereich oberhalb des oberen Randes der unteren Öffnungen 22a entlang
dem Schneckenförderer 23 abnimmt,
werden das Wasser 52 und das Filtriermedium 51 nach
oben transportiert, während
sie kräftig
gerührt
werden. Dieses Rühren bewirkt,
daß die
Körner
des Filtriersands 51 gegeneinander über die Verunreinigungen reiben,
und dieser Vorgang trennt Filtriersand 51 und Verunreinigungen,
die an dem Filtriersand haften oder diesen überziehen, durch das Filtrieren
des Wassers 52 vollständig
unter Beseitigung der Verunreinigungen, wodurch das Filtriermedium 51 gereinigt
wird, ohne daß es zerkleinert
wird.
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Der Reinigungseffekt der Körner des
Filtriersands 51, der von dem Schneckenförderer 23 transportiert
wird, wird verbessert durch die gesteigerten Möglichkeiten, daß sich die
Körner
aneinander reiben. Oberhalb des Wasserspiegels nehmen die Berührungsgelegenheiten
unter den Partikeln noch zu und der Reinigungseffekt wird noch mehr
gesteigert. Im oberen Bereich des Schnekkenförderers 23 fällt ein
Teil des Filtriersands 51 durch den Raum zwischen dem äußeren Umfangsrand
des schraubenförmigen
Flügels 23d und
der Innenwandfläche
des Rührtanks 22 herab
und wird dann erneut durch den unteren Bereich des Flügels 23d nach
oben transportiert, wodurch der Scheuervorgang beträchtlich
ausgedehnt und der Reinigungseffekt zusätzlich gesteigert wird.
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Man muß die Drehzahl des Schneckenförderers 23 so
einstellen, daß sowohl
der Filtriersand 51 als auch das Wasser 52 zu
dem oberen Rand des schraubenförmigen
Flügels 23d des
Schneckenförderers 23 transportiert
werden können.
Außerdem sollte
das Wasser 52 in ausreichender Menge eingeleitet werden,
um das Filtriermedium 52 an der oberen Öffnung 22b ausreichend
zu fluidisieren. Wenn allerdings eine zu große Menge Wasser in den Filtriertank 11 eingeleitet
wird, nimmt die Dichte der Filtriersandkörner auf dem Schneckenförderer 23 ab, und
demzufolge sinkt auch die Anzahl der Möglichkeiten, die die Körner haben,
sich aneinander zu scheuern, wodurch der Wirkungsgrad der Reinigung abnimmt.
Wenn innerhalb des Filtriertanks 11 die Höhendifferenz
zwischen der oberen Öffnung 22b und dem
Pegel des Wassers 52 oder dem Pegel des Filtriersands 51 gering
ist, nimmt der Reinigungseffekt für den Filtriersand 51 ab.
Wenn andererseits die Höhendifferenz
zu groß ist,
nimmt die absolute Menge an zu reinigendem Filtriersand 51 ab,
so daß die
Reinigungswirkung schlechter wird. Folglich müssen all diese Faktoren berücksichtigt
werden, wenn die Parameter eingestellt werden, so zum Beispiel die
Menge des eingeleiteten Wassers 52 und die Höhe des Rührtanks 22.
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Der Aufprall des Filtriersands 51 auf
dem Wasser 52 beim Herabfallen des Filtriersands 51 von der
Seite der oberen Öffnung 22b nach
dem Ausstoßen
durch den Schneckenförderer 23 erleichtert
das Trennen der Verunreinigungen von dem Sand. Der Filtriersand 51 unterliegt
der Wirkung, daß seine
Körner
sich gegenseitig scheuern, wenn sie von dem schraubenförmigen Flügel 23d des
Schneckenförderers 23 nach
oben transportiert werden. Aufgrund der praktisch kaum vorhandenen
Kraftwirkung bei der Kollision der Körner mit Strukturkomponenten
wie zum Beispiel dem schraubenförmigen
Flügel 23d wirken
auf die Körner
keine übergroßen Kräfte ein,
und folglich steht nicht zu befürchten,
daß die
Körner
zerkleinert werden. Da außerdem
stets Wasser 52 sich zwischen den Körnern befindet, vermischen
sich die losgelösten
Verunreinigungen 53 leicht in dem Wasser 52, was
ein erneutes Haftenbleiben der Verunreinigungen an den Körnern aufgrund
der zwischen diesen stattfindenden Scheuerwirkung ausschließt. Da in
dem mittleren und oberen Bereich des Schneckenförderers 23 der Filtriersand 51 nur
mit der Oberseite des schraubenförmigen
Flügels 23d in
Berührung tritt,
erleidet der Schneckenförderer 23 nur
geringen Verschleiß.
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Der fluidisierte Filtriersand 51 wird
zusammen mit dem Wasser 52, welches die darin vermischten
Verunreinigungen 53 trägt,
zu der oberen Öffnung 22b des
Rührtanks 22 transportiert
und nach und nach in den Filtriertank 11 ausgetragen. Der
gereinigte Filtriersand 51 sammelt sich nach und nach auf dem
in dem Filtriertank 11 befindlichen Filtriersand 51 an.
Während
der an dem Boden des Filtriertanks 11 angesammelte Filtriersand 51 nach
und nach in den Rührtank 22 gedrängt wird,
tritt das gereinigte Filtriermedium 51 wiederholt über die
unteren Öffnungen 22a in
den Rührtank 22 ein
und wird dort im Verlauf der Reinigungszeit gereinigt. Aus diesem
Grund wird der in dem Filtriertank 11 befindliche Filtriersand 51 gleichmäßig gereinigt.
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Man beachte, daß der Filtriersand 51,
der sich im äußeren Umfangsbereich
des Filtriertanks 11 ansammelt, in Richtung der Mitte des
Filterbetts 13 gedrängt
wird, das heißt
in Richtung der unteren Enden 22a des Rührtanks 22, bedingt
durch eine Gewichtskomponente des Filtriersands 51, die
in Richtung entlang der geneigten Platte 12a wirksam ist. Deshalb
kann es nicht geschehen, daß der
sich im äußeren Umfangsbereich
befindliche Filtriersand 51 nicht umgewälzt und von dem Reinigungsvorgang ausgeschlossen
wird; sämtliche
Filtriersandkörner werden
gleichmäßig gereinigt.
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Nachdem der Filtriersand 51 in
dem Filtriertank 11 gleichmäßig gereinigt worden ist, wird
die Öffnungs-/Schließeinrichtung
zum Schließen
der Tür 24 be tätigt, wodurch
die unteren Öffnungen 22a geschlossen
und verhindert wird, daß weiterer
Filtriersand 51 sowie Wasser 52 in den Rührtank 22 gelangen.
Dann wird die Drehung des Schneckenförderers 23 für eine vorbestimmte
Zeit lang aufrecht erhalten, um noch in dem Rührtank 22 verbliebenen
Filtriersand 51 und Verunreinigungen 53 mitführendes
Wasser 52 in den Filtriertank 11 auszutreiben.
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Durch den oben beschriebenen Vorgang wird
die Reinigung des Filtriersands 51 selbst abgeschlossen,
und bis dahin sind die Verunreinigung 53 von dem Filtriersand
abgetrennt und losgelöst
worden. Da allerdings die von dem Filtriersand 51 getrennten
und abgelösten
Verunreinigungsstoffe sich noch in dem Filtriertank 11 zusammen
mit dem gereinigten Filtriersand 51 befinden, wäre es unpassend, in
diesem Zustand eine weitere Filtrierung des Wassers 52 vorzunehmen.
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Deshalb wird zum Durchführen eines
Rückspülvorgangs,
der als Verunreinigungs-Austreibmodus zum Austreiben der in dem
Filtriertank 11 verbliebenen Verunreinigungen 53 aus
dem Behälter 12 das in
dem Wassersammelrohr 16 befindliche zweite Elektromagnetventil 17 geöffnet. Jetzt
wird gereinigtes oder behandeltes Wasser 52', welches von
außerhalb
des Behälters 12 kommt,
durch die Rückspülwasser-Zuführpumpe 18' (vergleiche 6) unter Druck in die Druckkammer 15 befördert. Außerdem wird
das in der Speiseleitung 19 befindliche Elektromagnetventil 20 ebenfalls
geöffnet.
Das unter Druck in die Druckkammer 15 eingeleitete, gereinigte Wasser 52' wird
durch die Filter 14 des Filterbetts 13 aufgrund
des in der Druckkammer 15 erzeugten Drucks in den Filitriertank 11 gedrängt. Durch
die Aufwärtskraft
des Wassers 52' werden der Filtriersand 51 und
die dazwischen angesammelten Verunreinigungen 53 in dem
Wasser kräftig
durchgespült.
Dabei werden die Verunreinigungsstoffe 53, die leichter als
der Filtriersand 51 sind, eher nach oben getrieben als
das Filtriermedium 51, so daß sie im Bereich der Oberfläche des
Wassers 52 oder 52' schwimmen. Im Ergebnis werden
die Verunreinigungsstoffe 53 in einen Bereich gedrängt, der
höher ist
als das Niveau, bis zu dem der Filtriersand 51 getrieben
wird.
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Wenn auf diese Weise die Rückspül-Austragung
aus der Druckkammer 15 fortgesetzt wird, nimmt die Menge
Wasser im Filtriertank 11 zu. Dementsprechend steigt die
Oberfläche
des Wassers (der Wasserspiegel) allmählich an. Dementsprechend steigen
auch die suspendierten Verunreinigungsstoffe 53 innerhalb
des Filtriertanks 11 nach oben. Wenn die Oberfläche des
Wassers die Höhe
der Speiseleitung 19 erreicht, strömt das Wasser 52 mit
den darin befindlichen Verunreinigungsstoffen 53 in die
Leitung. Es wird die Überlauf-Austragpumpe
für verunreinigtes
Wasser, 21', betätigt,
um das Wasser mit den darin eingemischten Verunreinigungsstoffen 53 aus
der Speiseleitung 19 abzuziehen und es aus dem Behälter 12 zu
entfernen. Durch Fortsetzung des oben beschriebenen Rückspülvorgangs über eine vorbestimmte
Zeitspanne werden sämtliche
in dem Filtriertank 11 befindliche Verunreinigungsstoffe 53 beseitigt.
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Ist der Rückspülvorgang abgeschlossen, wird
der Betrieb der Überlauf-Austragpumpe
für verunreinigtes
Wasser, 21', und der Rückspülwasser-Zuführpumpe 18' beendet.
Nachdem der gereinigte Filtriersand 51, der nach oben getrieben
wurde, abgesunken und sich in dem Filtriertank 11 abgesetzt hat,
führt die
Speisepumpe für
unbehandeltes Wasser, 21, neues unbehandeltes Wasser 52 in
den Filtriertank 11 ein. Gleichzeitig treibt die Reinwasser-Sammelpumpe 18 das
gereinigte Wasser 52, welches sich in der Druckkammer 15 angesammelt hat,
aus dem Behälter 12 aus,
und der Filtrierprozeß kann
erneut durchgeführt
werden.
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Wenn der lichte Raum d1 zwischen
dem Innenrand des Schneckenflügels 23d und
der Außenfläche der
Schneckenwelle 23c zu klein ist, kann nach dem Rückspülvorgang
der Filtriersand 51 nicht in ausreichendem Maß in den
Rühr tank 22 eingebracht
werden. Wenn der lichte Raum d1 zu groß ist, kann der Filtriersand 51 nicht
in ausreichendem Maß innerhalb
des Rührtanks 22 nach
oben befördert
werden. Dementsprechend sollte der Abstand d1 in einem Bereich liegen,
der nicht kleiner als etwa 1 % der Fläche der Schnecke ist, und nicht
größer sein
als etwa 98% dieser Fläche,
vorzugsweise sollte der Abstand in einem Bereich liegen, der nicht
kleiner ist als 30% der Fläche
der Schnecke, und sollte nicht größer sein als 60% dieser Fläche.
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Wenn weiterhin der lichte Abstand
d2 zwischen dem Außenrand
des Schnekkenflügels 23d und
der Innenfläche
des Rührtanks 22 zu
klein ist, können
Filtriersandkörner
zwischen dem Schneckenflügel 23d und
der Innenfläche
des Rührtanks 22 festgehalten
werden, so daß sie
gemahlen und zerkleinert werden, was außerdem einen Verschleiß des Flügels 23d mit
sich bringt. Wenn hingegen der lichte Raum d2 zu groß ist, fällt ein
beträchtlicher
Teil des Filtriersands 51 durch den offenen Raum d während des
Aufwärtstransports
des Filtriersands nach unten, ohne durch die obere Öffnung 22b aus
dem Rührtank 22 ausgetragen
zu werden, und als Ergebnis wird nur ein Teil des Filtriersands 51 gereinigt,
wenn man nicht eine äußere Kraft,
beispielsweise in Form von Wasserstrahlen einsetzt. Dementsprechend
beträgt
der Abstand d1 vorzugsweise zwischen etwa dem doppelten Wert der
Korngröße des Filtriersands 51 bis
zu 30 mm. Außerdem
ist bevorzugt, daß der
Schneckenförderer 23 und/oder
der Rührtank 22 austauschbar
sind, so daß man
den Abstand d2 abhängig
von der Korngröße des Filtriersands 51 ändern kann.
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Im Hinblick auf Arbeitseinsparung
ist es bevorzugt, wenn die oben beschriebene Folge von Arbeitsvorgängen automatisch
durch eine Ablaufsteuerung gesteuert wird, wobei von einer vorbestimmten Steuervorrichtung
Gebrauch gemacht wird, so daß Schwierigkeiten
für eine
Bedienungsperson ausgeschlossen werden.
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Bei der Filtriervorrichtung 10 gemäß der ersten
Ausführungsform,
wie sie oben im einzelnen erläutert
wurde, sind die unteren Öffnungen 22a des Rührtanks 22 derart
strukturiert, daß sie
sich öffnen und
schließen
lassen. Wird im Filtriermodus gearbeitet, ist die Tür 24 geschlossen
und verhindert so den Eintritt von Wasser und Filtriersand in den
Rührtank 22,
wodurch das Ansammeln von unbehandeltem Wasser in dem Rührtank ebenso
ausgeschlossen wird wie eine Verschlechterung der Wasserqualität durch
Filtriersand, der nicht zum Filtern genutzt wird. Aufgrund des Filtriermedium-Reinigungsmechanismus
und des Umschaltmechanismus im Inneren des Filtriertanks ist es
nicht notwendig, eine Filtriermedium-Reinigungsvorrichtung getrennt
von der Filtriervorrichtung vorzusehen und anzuordnen. Das heißt, die
Installation einer Anlage zum Beseitigen von Filtriersand 51,
der durch den Betrieb im „Filtriermodus" verschmutzt
wurde, aus dem Behälter 12 heraus,
das Reinigen des Filtriersands und dessen Rückführung in den Filtriertank 11 (also
eine Sandfördereinrichtung,
eine getrennte Reinigungsvorrichtung und dergleichen) ist überflüssig, und
die damit einhergehende beträchtliche
Arbeit läßt sich
ebenfalls verringern. Im Ergebnis spart man Installationsraum ebenso
ein wie Kosten und Arbeit in Verbindung mit der Installation/Demontage
einer separaten Filtriermedium-Reinigungsvorrichtung. Wenn außerdem von
dem Umschaltmechanismus auf den „Filtriermodus" umgeschaltet
ist, während
dem der Reinigungsmechanismus nicht arbeitet, läßt sich ein üblicher
Filtriervorgang aufrechterhalten. Da außerdem die Rückhalteeinrichtung
die Möglichkeit
bietet, das Filtriermedium 51 genau mit dem Wasser zu reinigen,
welches in dem Filtriertank 11 enthalten ist, läßt sich
die erforderliche Wassermenge minimal halten. Durch Austreiben der
Verunreinigungsstoffe 53, die von dem Filtriersand 51 getrennt
und gelöst
wurden, jedoch immer noch in dem Filtriertank verblieben sind, durch Rückspülen aus
dem Behälter 12 heraus,
wird im Vergleich zu dem herkömmlichen
Rückspülen oder Oberflächen-Waschen
der Filtriersand 51 wirksamer gereinigt, und zwar mit einem
höheren
Reinigungswirkungsgrad.
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Im folgenden wird eine zweite Ausführungsform
der Erfindung anhand der 7 bis 11 beschrieben. 7 ist eine Schnittansicht ähnlich derjenigen nach 2, zeigt jedoch die Hauptbestandteile
einer Filtriervorrichtung der zweiten Ausführungsform der Erfindung. 8 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht
der Seitentür
der in 7 gezeigten Filtriervorrichtung. 9 ist eine teilweise vergrößerte Frontansicht
der Seitenöffnung
der Filtriervorrichtung nach 7. 10 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht
entlang der Linie 10-10 in 9 des Rührtanks
der Filtriervorrichtung. 11 ist
eine vergrößerte Ansicht
der wesentlichen Elemente der Antriebsvorrichtung, die in der in 7 gezeigten Filtriervorrichtung
eingesetzt wird. In den 7 bis 11 sind analoge Elemente
wie in den 1 bis 6 mit gleichen Bezugszeichen
versehen und werden hier nicht noch einmal beschrieben.
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Wie in 7 gezeigt
ist, ist die Filtriervorrichtung 110 der zweiten Ausführungsform
im wesentlichen die gleiche wie die erste Ausführungsform, nur daß der Rührtank 122 normalerweise
mit dem Filtriersand 51 gefüllt ist und die Filtrierung
innerhalb des Rührtanks 122 genauso
ausgeführt
wird wie in dem Filtriertank 111. Ein anderer Unterschied
zwischen den beiden Ausführungsformen
besteht darin, daß bei
der zweiten Ausführungsform
mehrere Seitenöffnungen 172,
die von mehreren Seitentüren 160,
angetrieben von einer Antriebseinrichtung 182, geöffnet und
geschlossen werden, in der Seitenwand des Rührtanks 122 ausgebildet
sind. Jede der Seitentüren 160 ist
mit einer Betätigungsstange 162 gekoppelt,
die sich auf die Außenseite
des Behälters 112 hin
erstreckt. Ein Verbindungsgestänge 164,
das an der Stange 162 angelenkt ist, und ein das Gestänge 164 antreibender
Luftzylinder 166 sind an der Außenseite des Behälters 112 gehaltert.
Diese Stange 162, das Verbindungsgestänge 164 und der Luftzylinder 166 sowie
dazugehörige
Elemente bilden die Antriebseinrichtung 182. De Luftzylinder 166 ist
auf der Außenseite
des Behälters 112 für jede Seitentür 160 angeordnet.
Man beachte, daß in 7 aus Gründen der Vereinfachung der
Beschreibung nur eine Seitentür 160 und
die diese Seitentür 160 öffnende
und schließende
Antriebseinrichtung 182 dargestellt sind.
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Anhand der 8 bis 12 wird
die Seitentür 160 im
einzelnen beschrieben. Wie am besten in 9 zu sehen ist, ist die Seitenöffnung 172 eine dünne rechteckige Öffnung,
die sich von einer Stelle in der Nähe des Filterbetts 13 bis
hin zu dem oberen Rand 170 des Rührtanks 122 in der
Seite 168 des zylindrischen Rührtanks 122 erstreckt.
Bei dieser speziellen Ausführungsform
ist die Seitenöffnung 172 an vier
Stellen entlang dem Umfang des Rührtanks 122 in
Abständen
von 90° jeweils
ausgebildet. Die Seitentür 160 ist
eine dünne
rechteckige Tür,
die in der Form an die Seitenöffnung 172 angepaßt ist und
an einem Scharnierteil 174 (siehe 8) schwenkbar angebracht, um verschwenkbar
zu sein zwischen einer Offenstellung, in der sie die seitliche Öffnung 172 freigibt,
und einer Schließstellung,
in der sie die Öffnung
verschließt.
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Die Seitentür 160 besitzt im wesentlichen
die gleiche Krümmung
wie die Seite des zylindrischen Rührtanks 122, und während sie
am unteren Rand geradlinig gestreckt ist, ist dort der Scharnierteil 174 ausgebildet.
Der untere Rand der Seitenöffnung 172 ist
in ähnlicher
Weise gerade gestreckt ausgebildet und bildet einen Teil des Scharnierteils 174.
Darüber hinaus
ist entlang dem unteren Rand des Rührtanks 122 in dem
Raum zwischen benachbarten Seitenöffnungen 172 ein rechteckiger
Ausschnitt (eine untere Öffnung) 178 ausgeformt.
Dieser Ausschnitt 178 ist an vier Stellen entlang dem Umfang
des Rührtanks 122 in
regelmäßigen Intervallen
ausgebildet. Obschon die Ausschnitte 178 etwa die gleiche
Funktion haben wie die unteren Öffnungen 22a des
Rührtanks 22 der
ersten Ausführungsform,
werden die Ausschnitte 178 nicht geöffnet und geschlossen, sondern sie
sind jederzeit offen.
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Während
eines Filtriervorgangs werden die Seitentüren 160 geöffnet, so
daß das
unbehandelte Wasser 52 gleichmäßig auf sämtliche Körner des Fil triersands 51 verteilt
wird. Das in den Rührtank 122 strömende Wasser 52 durchsetzt
den dort befindlichen Filtriersand 51 und wird von diesem
gefiltert, um dann aus dem Rührtank über die
Ausschnitte 178 auszuströmen. Es erfolgt also eine Filtrierung
des Wassers 52 innerhalb des Rührtanks 122 genauso wie
in dem Filtriertank 111, was die Filtrierkapazität der Filtriervorrichtung 110 steigert.
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Als nächstes wird anhand der 11 die Antriebseinrichtung 182 beschrieben,
die die Seitentür 160 öffnet und
schließt.
An der oberen Außenfläche der
Seitentür 160 ist
durch Schrauben oder Schweißen
eine Lasche 184 angebracht. Durch Schrauben oder dergleichen
ist an dem freien Ende der Stange 162, welche sich im Inneren
des Behälters 112 befindet,
eine gabelförmige
Klaue 186 angebracht. Die Lasche 164 und die Klaue 186 sind über einen
Zapfen 188 zueinander schwenkbar gekoppelt und bilden einen
Schwenkverbindungsteil 190. Der Verbindungsteil 190 ist
abgedeckt mit Hilfe eines Metallbalgs 192, der zum Beispiel
aus rostfreiem Stahl besteht und zusammengedrückt und expandiert werden kann,
wodurch der Verbindungsteil 190 vor dem Wasser 52 und
dem Filtriersand 51 geschützt ist. In 11 ist die Seitentür 160 durch ausgezogene
Linien im offenen Zustand dargestellt, durch gestrichelte Linien
im geschlossenen Zustand. Die Stange 162 und die dazugehörigen Teile
sind ebenfalls durch ausgezogene bzw. gestrichelte Linien in dem
Zustand dargestellt, der dem offenen bzw. dem geschlossenen Zustand entspricht.
Im Hinblick auf 11 sei
angemerkt, daß das
in den Behälter 112 ragende
Ende der Stange 162 weggelassen ist, ausgenommen den Verbindungsteil 190.
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Ein Halteelement 186, welches
die Stange 162 haltert, ist in einer Halterungsöffnung 194 in
einer Seite des Behälters 112 gelagert.
Das Halteelement 196 umfaßt ein Lager 200,
einen Haltekörper 198, der
in der Öffnung 194 zum
Haltern des Lagers 200 angebracht ist, ein Halteglied 202,
das an einer Seite des Haltekörpers 198 angebracht
ist und das Lager 200 von außerhalb des Be hälters 112 her
festhält, und
ein Balg-Lagerglied 206, welches an dem Haltekörper 198 im
Inneren des Behälters 112 befestigt
ist und einen Balg 204 festhält, der weiter unten noch beschrieben
wird.
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Der Haltekörper 198 ist eine
ringförmige
Metallscheibe mit einer mittigen kreisförmigen Öffnung 214, angeschweißt an dem
Behälter 112.
An dem Innenrand der Öffnung 214,
das heißt
an der sich innen in dem Behälter 112 befindenden
Seite, ist eine Ringflansch 212 ausgebildet. Das Lager 200 besitzt
eine gekrümmte
Innenfläche
und ist so strukturiert, daß es drehbar
eine Kugelverbindung 208 mit ähnlicher Krümmung hält. Das Lager 200 ist
in der Öffnung 214 des
Haltekörpers 198 positioniert.
Das Halteglied 202 ist an der Außenseite des Haltekörpers 198 durch Schrauben
befestigt. Das Halteglied 202 ist ein scheibenförmiges Metallteil
mit einer kreisförmigen Öffnung 218,
am Innenrand der Öffnung 218 ist
eine ringförmige
Rippe 220 ausgeformt. Das Lager wird von dieser Rippe 220 und
dem vorerwähnten
Flansch 212 des Haltekörpers 198 gehalten.
Die Kugelverbindung 208 ist ein kugelförmiges Metallteil mit einer Durchgangsöffnung 210 in
seiner Mitte, durch die hindurch die Stange 162 eingeführt ist.
Die Kugelverbindung 208 wird drehbar von dem Lager 200 gehaltert.
Die Stange 162 wird in der Durchgangsöffnung 210 der Kugelverbindung 208 verschieblich
gegenüber
letzterer gehaltert, wodurch die Stange 162 für eine Gleit-
und Drehbewegung gegenüber
dem Behälter 112 gelagert
ist.
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Der Balg 204 besteht aus
Metall und ist dem bereits erwähnten
Balg 192 ähnlich.
Der Balg 204 ist auf die Stange 162 in der Nähe des Halteelements 196 aufgepaßt. Dieser
Balg 204 ist ähnlich
wie der Balg 192 in der Lage, zusammengedrückt und
ausgedehnt zu werden in axialer Richtung der Stange 162.
Das vordere Ende des Balgs 204 ist an ein zylindrisches
Teil 219 angeschweißt,
welches auf der Stange 162 sitzt, das hintere Ende ist
an das Balglagerteil 206 angeschweißt. Das zylindrische Element 219 ist
an der Stange 162 mit einer mit ihr in Eingriff stehenden
Mutter 221 befestigt. Außerdem befindet sich im Inne ren
des zylindrischen Elements 219 eine Packung 223 in
flüssigkeitsdichter
Berührung
mit dem Umfang der Stange 162. Dieser Aufbau schützt das
Lager 200 vor Flüssigkeiten,
beispielsweise Wasser, und auch vor dem Filtriersand 51.
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An dem hinteren Endteil 222 der
Stange 162 ist ein Vorsprung 224 ausgebildet,
der in Eingriff mit einem Langloch 325 steht, welches in
einem Endbereich eines L-förmigen
Verbindungsglieds 164 steht. Das Verbindungsglied 164 ist
schwenkbar auf einer Welle 228 gelagert, und das andere
Ende des Verbindungsglieds 164 ist an die Betätigungswelle 230 eines
Luftzylinders 166 angelenkt. Die Welle 228 des Verbindungsglieds 164 ist
an einem Träger 232 gelagert,
der an der Außenfläche des
Behälters 112 angebracht
ist. Dieser Aufbau ermöglicht
es dem Verbindungsglied 164, die Einfahr-/Ausfahr-Bewegung der
Kolbenstange 230 umzuwandeln in eine Horizontalbewegung
(nach rechts und nach links) der Stange 162 gemäß 11, um dadurch die Seitentür 160 zu öffnen und
zu schließen.
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Als nächstes soll das Verfahren (der
Prozeß) zum
Reinigen des Filtriersands 51 der zweiten Ausführungsform
beschrieben werden. Als erstes wird wie bei der ersten Ausführungsform
der Betrieb der Speisepumpe für
unbehandeltes Wasser, 21, beendet, um dadurch die Wasserzufuhr von
Wasser 52 anzuhalten. Gleichzeitig wird das erste Elektromagnetventil 20 geschlossen,
um zu verhindern, daß Sprühwasser 52 während des
Reinigungsvorgangs in die Speiseleitung 19 gelangt. Zu
dieser Zeit ist die Zufuhr von Wasser 52 unterbunden, so
daß der
Wasserspiegel im Filtriertank 111 nicht höher liegt
als die obere Öffnung 122b des
Rührtanks 122.
Wie bei der ersten Ausführungsform
ist die Menge des Filtriersands 51 so gewählt, daß dessen
obere Fläche
sich auf einem Niveau unterhalb der oberen Öffnung 122b des Rührtanks 122 befindet
und die Speiseleitung 19 als Überlauf-Austragöffnung fungiert.
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Auch bei dieser Ausführungsform
ist der innere Rand des Schneckenflügels 23d von der Außenfläche der
Schneckenwelle 23c mit einem Abstand d1 beabstandet, und
der Außenrand
des Schneckenflügels 23d ist
von der Innenfläche
des Rührtanks 122 mit
einem Zwischenabstand d2 beabstandet. Der Abstand d1 sollte in einem
Bereich liegen, der nicht kleiner ist als etwa 1% der Fläche der Schnecke,
und nicht größer ist
als etwa 98% dieser Fläche,
vorzugsweise sollte der Bereich nicht kleiner als 30% der Fläche der
Schnecke und nicht größer als
60% dieser Fläche
sein, während
der Abstand d2 vorzugsweise von etwa dem Doppelten der Korngröße des Filtriersands
bis zu 30 mm reicht.
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Danach wird der Betrieb der Reinwasser-Sammelpumpe 18 angehalten,
und das zweite Elektromagnetventil 17 wird geschlossen.
Hierdurch hört
das behandelte Wasser 52' auf, durch die Filter 14 in
die Druckkammer 15 zu strömen, und das von der Speiseleitung 19 zugeführte unbehandelte
Wasser 52 wird in dem Filtriertank 111 gehalten.
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Dann wird das zweite Elektromagnetventil 17 geöffnet, und
Spülwasser,
welches frei von Verunreinigungsstoffen 53 ist und von
außerhalb
des Behälters 112 zugespeist
wird, wird unter Druck von der Rückspülwasser-Zuführpumpe 18' in
die Druckkammer 15 eingeleitet. Das Spülwasser füllt den Filtriertank 111 über das
Filterbett 13 und bewirkt, daß der Filtriersand 51 einen
suspendierten Zustand einnimmt. Zu dieser Zeit werden die Luftzylinder 166 angetrieben,
um die Seitentüren 160 zu
schließen,
und der Motor 23a des Schneckenförderers 23 wird in Gang
gesetzt. Vorzugsweise werden die Seitentüren 160 geschlossen
und der Schneckenförderer 23 gestartet,
nachdem der Filtriersand 51 in einen suspendierten Zustand
gelangt ist. Dies deshalb, weil in diesem Zustand die Last des Filtriersands 51 auf
dem Luftzylinder 166 und dem Schneckenförderer 23 minimiert
werden kann. Nachdem die Seitentüren 160 verschlossen
sind, wird der Betrieb der Rückspülwasser-Zuführpumpe 18' beendet.
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Während
sich der Schneckenförderer 23 dreht,
wird der Filtriersand 51 im Inneren des Rührtanks 122 nach
oben gedrückt,
während
die Körner des
Sands aneinander scheuern. Währenddessen wird
wie bei der ersten Ausführungsform
der Filtriersand 51 durch die Ausschnitte 174,
die jederzeit offen sind, in den Bodenbereich des Rührtanks 122 gedrängt. Der
Filtriersand 51 und das Spülwasser, die in den unteren
Bereich des Rührtanks 122 strömen, werden
nach und nach von dem schraubenförmigen Flügel 23d des
Schneckenförderers 23 zu
der oberen Öffnung 122b hin
transportiert. Die Betriebsart, in der Verunreinigungsstoffe 53,
die an den Körnern
des Filtriersands 51 haften und diese bedecken, abgetrennt und
losgelöst
werden, ist so wie bei der ersten Ausführungsform.
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Die Drehzahl des Schneckenförderers 23 wird
wie bei der ersten Ausführungsform
eingestellt. Der fluidisierte Filtriersand 51 und das Spülwasser mit
den darin befindlichen Verunreinigungsstoffen 53 werden
zu der oberen Öffnung 122b des
Rührtanks 122 transportiert
und nach und nach in den Filtriertank 111 ausgetragen.
Der gereinigte Filtriersand 51 sammelt sich nach und nach
oben auf der Schicht des in dem Filtriertank 111 befindlichen
Filtriersands 51 an, und der Filtriersand 51 tritt
erneut über
die Ausschnitte 178 in den Rührtank 122 ein und
wird währenddessen
gereinigt. Dieser Prozeß ist ähnlich der
ersten Ausführungsform,
bei der das Filtriermedium wiederholt über die unteren Öffnungen 22a in
den Rührtank 22 gelangt
und dort gereinigt wird.
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Nachdem sämtliche Körner des Filtriersands 51 innerhalb
des Filtriertanks 111 gleichmäßig gereinigt sind, werden
die Seitentüren 160 von
den jeweiligen Antriebseinrichtungen 182 geöffnet. Bevor
die Seitentüren 160 geöffnet werden,
wird vorzugsweise veranlaßt,
daß der
Filtriersand 51 sich wieder in einem suspendierten Zustand
befindet. Erreicht werden kann dies dadurch, daß man das zweite Elektromagnetventil 17 öffnet und
das Spülwasser
mit Hilfe der Rückspülwasser-Zuführpumpe 18' in
die Druckkammer 15 mit Druck einleitet.
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Wie früher bereits gesagt, dient dies
zum Verringern der Belastung des Luftzylinders 166 durch den
Filtriersand 51. Der Filtriersand 51 verbleibt
dann in dem Rührtank 122.
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Als nächstes erfolgt ein Spülprozeß, indem Spülwasser
unter Druck in die Druckkammer 15 eingeleitet wird. Zu
dieser Zeit ist der Schneckenförderer 23 angehalten,
kann aber für
eine vorbestimmte Zeitspanne weiter in Betrieb sein, um die Verunreinigungsstoffe 53 wirksam
aus dem Rührtank 122 zu entfernen.
Dann wird das erste Elektromagnetventil 20 geöffnet, und
das Spülwasser
mit den darin befindlichen Verunreinigungsstoffen 53 wird
von dem dann als Überlauf-Austreiböffnung fungierenden Speiseleitung 19 ausgetrieben.
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Die Filtriervorrichtung 110 der
zweiten Ausführungsform
hat die gleichen betrieblichen Wirkungsweisen wie die erste Ausführungsform.
Zusätzlich
zu den vorteilhaften Wirkungen der ersten Ausführungsform verbessert die zweite
Ausführungsform die
Filtrierwirkung zusätzlich
dadurch, daß sie
auch in dem Rührtank 122 eine
Filtrierung stattfinden läßt, um dadurch
den gesamten Filtriertank für
die Filtrierung zu nutzen. Da außerdem zu jeder Zeit Wasser durch
den Rührtank 122 strömt, läßt sich
das Aussickern von Schmutzwasser aus dem Rührtank 122 unterbinden.
Das Filtrieren von Wasser 52 und das Reinigen des Filtriersands 51 erfolgen
in effizienter Weise mit Hilfe der Seitentüren 160. Das heißt: während des
Filtriervorgangs sind die Seitentüren 160 geöffnet, damit
das unbehandelte Wasser 52 in den Rührtank 122 strömen und
dort filtriert werden kann, während
beim Reinigungsvorgang die Seitentüren 160 verschlossen
sind, um dort wirksam das Reinigen des Filtriersands vornehmen zu
können.
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Es ist außerdem möglich, das Filtrieren in dem
Filtriertank 111 vorzunehmen, während der Filtriertank 111 unter
Druck steht, indem der Filtriertank 111 mit dem unbehandelten
Wasser gefüllt
wird. In diesem Fall findet das Filtrieren un ter Druck statt, es erfolgt
eine gleichmäßige Durchspülung des
Wassers 52, was zusammen mit dem Umstand, daß die Filtrierung
auch innerhalb des Rührtanks 122 stattfindet,
und nicht nur in dem Filtriertank 111, die Wirkung der
Filtration verbessert und die Verarbeitungskapazität steigert.
Falls der Filtriervorgang unter Druck stattfindet, können die
Seitentüren 160 jederzeit
geschlossen bleiben. Selbst bei Durchführung der Filtrierung unter
Druck wird vor einem Reinigungsvorgang der Druck beseitigt und der
Wasserspiegel gesenkt. Wenn die Vorrichtung unter Druck arbeiten soll,
werden vorzugsweise Streben (Verbindungselemente) zum Verbinden
des Rührtanks 122 mit
dem Behälter 112 vorgesehen,
um eine Verformung des Rührtanks 122 sowie
ein Aufblähen
des Behälters 122 zu
verhindern.
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Obschon bei der zweiten Ausführungsform für jede Seitentür 160 ein
Luftzylinder 166 vorhanden ist, können die Seitentüren 160 über Verbindungsglieder
untereinander verbunden sein, so daß man sämtliche Seitentüren 160 von
einem einzelnen Luftzylinder aus öffnen und schließen kann. Überflüssig zu
sagen, daß die
Anzahl von Seitenöffnungen 172 sowie
von Seitentüren 160 nicht
entsprechend den dargestellten Ausführungsbeispielen beschränkt werden
muß, die
Anzahl kann in passender Weise eingestellt werden.
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Die vorliegende Erfindung wurde im
einzelnen erläutert,
jedoch ist der Grundgedanke der Erfindung nicht durch die obigen
Ausführungsformen
beschränkt.
Beispielsweise kann der Durchmesser des Rührtanks größer oder kleiner gemacht werden,
je nach Grad der Verschmutzung der Flüssigkeit. Alternativ kann der
Rührtank
sowie der Schneckenförderer
größer sein,
um die Reinigungszeit zu verkürzen.