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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Filtervorrichtung, die rohrförmige Filterelemente für eine Filtration von innen nach außen beinhaltet, die jeweils Öffnungen an gegenüberliegenden Enden in ihrer Längsrichtung aufweisen und die rückgespült werden können, indem bewirkt wird, dass ein Fluid in den Richtungen, die zu denjenigen für die Filtration umgekehrt sind, durch die Filterelemente strömt, um Objekte zu entfernen, die an den Filterelementen festgehalten worden sind und an diesen haften. Im Besonderen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Filterelement, das ein Fluid filtert und das durch ein Fluid rückspülbar ist, das von den gegenüberliegenden Endöffnungen des Filterelements dorthin zugeführt wird, wobei festgehaltene Objekte durch eine Entfernungseinrichtung für festgehaltene Objekte entfernt werden, die in dem Filterelement bereitgestellt wird und die durch die Fluidströmung in der axialen Richtung, die während einer Filtration oder eines Rückspülens erzeugt wird, zuverlässig in dessen axiale Richtung bewegbar ist, und auf eine Filtervorrichtung, die solche Filterelemente verwendet.
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Hintergrund der Technik
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Herkömmlich werden verschiedene Filtervorrichtungen zum Filtern von Wasser wie zum Beispiel Meerwasser, Seewasser, Flusswasser, Trinkwasser oder Abwasser, zum Filtern von Flüssigkeiten, die in Industrien häufig verwendet werden, wie zum Beispiel Kühlwasser oder Prozessflüssigkeiten für beliebige verschiedener Vorrichtungen, und zum Filtern von Einsatzgasen oder dergleichen verwendet, die in Chemiewerken oder dergleichen verwendet werden, um Substanzen wie zum Beispiel Kleinstteilchen und Staub festzuhalten und zu entfernen, die in einem solchen zu filternden Fluid beinhaltet sind.
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Wenn die Filtervorrichtung eine Filtration über lange Zeiträume durchführt, sammeln sich Feststoffe und/oder gelartige Substanzen wie zum Beispiel Staub, die durch die Filterelemente festgehalten worden sind, in den Filterelementen an. Dies erhöht den Widerstand der Filtermedien gegenüber dem Durchströmen des Fluids und führt letzten Endes dazu, dass die Filtervorrichtung kaum in der Lage ist, das Fluid zu filtern. Um diesem Problem zu begegnen, wird die Filterleistung der Filterelemente zum Beispiel durch regelmäßiges Durchführen eines Vorgangs wiederhergestellt, der als „Rückspülen“ bezeichnet wird, wobei es sich um einen Prozess handelt, der bewirkt, dass ein Fluid in den Richtungen, die zu denjenigen für die Filtration umgekehrt sind, durch die Filterelemente strömt, um Objekte zu entfernen, die an den Filterelementen festgehalten worden sind und an diesen haften.
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Dieser Rückspülvorgang ist wirkungsvoll, erreicht es aber bisweilen nicht, die Objekte vollständig zu entfernen, die an den Filterelementen festgehalten worden sind und an diesen haften, sodass möglicherweise nach dem Rückspülen einige Objekte weiterhin in den Filterelementen festgehalten werden. Selbst ein Wiederholen des Rückspülvorgangs verhindert möglicherweise nicht einen Anstieg des Widerstands der Filtermedien gegenüber der Fluidströmung, was dementsprechend letzten Endes dazu führt, dass die Filtervorrichtung kaum in der Lage ist, das Fluid zu filtern. Insbesondere wenn gelartige Substanzen wie zum Beispiel Staub und/oder mit stark haftenden Materialien überzogener Staub an den Flächen der Filterelemente sehr festsitzen wie beim Filtern der Industrieflüssigkeit, ist es schwierig, die Filterleistung der Filterelemente nur durch einfaches Rückspülen wiederherzustellen, bei dem bewirkt wird, dass ein Fluid in den Richtungen, die zu denjenigen für die Filtration umgekehrt sind, durch die Filterelemente strömt. Dies gilt vor allem bei einer Filtervorrichtung, die Filterelemente mit einer Maschengröße von weniger als 200 µm beinhaltet.
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Weitgehend dasselbe gilt für eine Filtration, die in der Situation durchgeführt wird, in der sich Substanzen wie zum Beispiel Faserstaub in den Filterelementen verfangen haben. Es ist insbesondere dann sehr wahrscheinlich, dass eine solche Filtrationssituation auftritt, wenn das zu filternde Fluid Mikroorganismen beinhaltet, wie zum Beispiel beim Filtern von Wasser wie etwa Meerwasser, Seewasser, Flusswasser, Trinkwasser oder Abwasser. Beim Filtern von Ballastwasser (Meerwasser) im Ballasttank eines Schiffs hält die Filtervorrichtung zum Beispiel eine große Menge Algen darin fest, die in dem Meerwasser beinhaltet sind. Infolgedessen verfangen sich Fasersubstanzen, darunter Fadenalgen und/oder Cellulosesubstanzen, in den Filterelementen und können nicht leicht daraus entfernt werden.
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Um Obigem zu begegnen, ist eine Filtervorrichtung vorgeschlagen worden, die in der Lage ist, die Filterleistung der Filterelemente wiederherzustellen. Zu einem Beispiel für die Filtervorrichtungen dieses Typs zählen ein Einlasskanal für die zu filternde Strömung, ein Auslasskanal für die gefilterte Strömung, eine Anzahl paralleler Filterelemente und zumindest ein Spülmechanismus. Die Filterelemente sind von beiden Enden offen, in die die zu filternde Strömung geleitet werden kann, so dass das Infiltrieren durch das Element aus dem Element erfolgt. Der Spülmechanismus wird wechselweise mit den verschiedenen Enden der Elemente an beiden Enden der Filterelemente verbunden und bildet einen Austragskanal für das Rückspülen der Elemente aus, das mit dem Druck der gefilterten Strömung erzeugt wird. Jedes der Filterelemente ist zwischen seinen Enden so zweigeteilt, dass der Spülmechanismus, der mit dem Ende des Elements verbunden ist, jeweils nur für einen Teil der Länge des Elements ein Rückspülen erzeugt (siehe zum Beispiel Patentschrift 1).
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Um den obigen Problemen zu begegnen, haben die vorliegenden Erfinder außerdem eine Filtervorrichtung vorgeschlagen, die im Inneren des Filterelements eine Entfernungseinrichtung für festgehaltene Objekte beinhaltet, die so gestaltet ist, dass sie in der axialen Richtung des Filterelements durch die Fluidströmung bewegbar ist, die während einer Filtration oder eines Rückspülens erzeugt wird, während ihr Außenumfangsteil mit dem Innenumfang des Filterelements so in Kontakt gleitet, dass festgehaltene Objekte entfernt werden (siehe Patentschrift 2).
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Weitere Beispiele, die Filtervorrichtungen betreffen, sind in den Druckschriften
DE 20 2005 018 853 U1 ,
DE 40 30 084 A1 ,
DE 41 28 210 C2 ,
DE 10 2011 007 003 A1 ,
DE 11 2013 000 673 T5 ,
WO 2005/023 394A2 ,
JP S49 - 17 566 A ,
JP S63 - 185 411 U ,
JP S61 - 146 312 A ,
JP 3 090 022 U ,
JP H02 - 307 503 A ,
US 3 623 607 A ,
US 2008/0282 905 A1 ,
US 3 850 802 A und
EP 1 225 963 B1 offenbart.
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Liste der Bezugsdokumente
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Patentschriften
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- Patentschrift 1: JP 2003 - 509 200 A
- Patentschrift 2: JP 2013 - 91 046 A
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Übersicht über die Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösende Probleme
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Die in der Patentschrift 1 offenbarte Filtervorrichtung führt ein Rückspülen zum Lösen von Objekten, die an den Filterelementen festgehalten worden sind und an diesen haften, zu unterschiedlichen Zeitpunkten von gegenüberliegenden Endöffnungen jedes der Filterelemente durch. Diese Filtervorrichtungen führen das Rückspülen jedoch einfach durch Verwenden des Drucks der Fluidströmung durch. Es ist jedoch schwierig, die Filterleistung der Filterelemente nur durch Rückspülen einfach durch Verwenden des Drucks der Fluidströmung wiederherzustellen, wenn sich Fasersubstanzen wie zum Beispiel Staub in den Filterelementen verfangen haben oder wenn solche verfangenen Fasersubstanzen mit stark klebrigen oder haftenden Materialien überzogen sind.
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Demgegenüber beinhaltet die in der Patentschrift 2 offenbarte Filtervorrichtung die Entfernungseinrichtung für festgehaltene Objekte, die so gestaltet ist, dass sie in dem Filterelement in dessen axiale Richtung durch die Fluidströmung bewegbar ist, die während einer Filtration oder eines Rückspülens erzeugt wird, während ihr Außenumfangsteil mit dem Innenumfang des Filterelements so in Kontakt gleitet, dass festgehaltene Objekte entfernt werden. Da das Filterelement jedoch ein geschlossenes Ende gegenüber seinem Einlassende aufweist, ist die axiale Durchflussmenge in der Nähe des geschlossenen Endes tendenziell ungenügend, und diese Axialströmung ist möglicherweise nicht in der Lage, die Entfernungseinrichtung für festgehaltene Objekte zu dem geschlossenen Ende zu bewegen.
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Darüber hinaus offenbaren die Patentschriften 1 und 2 ein Rückspülverfahren zum Rückspülen der Filterelemente durch Verbinden einer Rückspülleitung mit den Filterelementen. Bei der Filtervorrichtung, die dieses Rückspülverfahren einsetzt, bleibt die Rückspülleitung sogar mit einem oder mehreren der Filterelemente verbunden, während die Filtervorrichtung eine Filtration durchführt. Dies verhindert, dass ungefiltertes Fluid in die Filterelemente geführt wird, die mit der Rückspülleitung verbunden sind, und verhindert auf diese Weise, dass diese Filterelemente das Fluid filtern.
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Um den obigen Problemen zu begegnen, stellt die vorliegende Erfindung ein Filterelement, das ein Fluid filtert und das durch ein Fluid rückspülbar ist, das von gegenüberliegenden Endöffnungen des Filterelements dorthin zugeführt wird, wobei die festgehaltenen Objekte durch eine Entfernungseinrichtung für festgehaltene Objekte entfernt werden, die in dem Filterelement bereitgestellt wird und die durch die Fluidströmung in der axialen Richtung, die während einer Filtration oder eines Rückspülens erzeugt wird, zuverlässig in dessen axiale Richtung bewegbar ist, und eine Filtervorrichtung bereit, die solche Filterelemente verwendet.
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Mittel zur Lösung der Probleme
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Die die obigen Probleme lösende, vorliegende Erfindung ist in den unabhängigen Ansprüchen 1, 6 und 7 definiert. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen definiert.
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Wirkungen der Erfindung
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Das Filterelement gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Filterteil, ein erstes Endteil, das eine Öffnung aufweist und mit einem ersten Ende des Filterteils verbunden ist, ein zweites Endteil, das eine Öffnung aufweist und mit einem zweiten Ende des Filterteils verbunden ist, und eine Entfernungseinrichtung für festgehaltene Objekte, die im Inneren des Filterteils bereitgestellt wird. Hier wird ein Durchflussmengen-Begrenzungsmittel an dem zweiten Ende des Filterteils bereitgestellt. Dementsprechend ist das Filterelement in der Lage, die Durchflussmenge des Fluids durch das zweite Endteil zu begrenzen. Dies ermöglicht, dass das Fluid in einer angemessenen Menge durch das zweite Endteil strömt, und versetzt die Entfernungseinrichtung für festgehaltene Objekte in dem Filterelement auf diese Weise in die Lage, sich zuverlässig zu einer Anliegeposition auf der Seite des zweiten Endteils zu bewegen. Wenn das Filterelement in der Filtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann die Entfernungseinrichtung für festgehaltene Objekte durch eine Strömung des Fluids in einer axialen Richtung des Filterelements, die während einer Filtration oder eines Rückspülens erzeugt wird, in dem Inneren des Filterteils zwischen dem ersten und dem zweiten Endteil bewegt werden, um ein Objekt, das durch das Filterteil festgehalten worden ist, zuverlässig zu entfernen.
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Eine Filtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Gehäuse, eine erste Trennwand, die das Innere des Gehäuses in eine Kammer für ungefiltertes Fluid und eine Kammer für gefiltertes Fluid trennt, Filterelemente, die parallel zueinander in der Kammer für gefiltertes Fluid bereitgestellt werden, wobei erste Enden mit der Kammer für ungefiltertes Fluid in Verbindung stehen, eine zweite Trennwand, die einen Abschnitt der Kammer für gefiltertes Fluid gegenüber der übrigen davon isoliert, um eine Verbindungskammer zu definieren, mit der zweite Enden der Filterelemente in Verbindung stehen, eine Rückspülleitung, die mit einem oder mehreren der Filterelemente verbunden ist, um die Filterelemente rückzuspülen, und eine Rückspülfluid-Ablassleitung, die ein festgehaltenes Objekt, das durch Rückspülen entfernt worden ist, nach außen austrägt. Hier handelt es sich bei jedem der Filterelemente um das oben genannte Filterelement gemäß der vorliegenden Erfindung. Dementsprechend kann die Filtervorrichtung ermöglichen, dass das Fluid durch die zweiten Enden strömt, und dabei die Durchflussmenge des Fluids durch die zweiten Enden der Filterelemente auf eine angemessene Menge begrenzen. Dies versetzt die Entfernungseinrichtungen für festgehaltene Objekte in den Filterelementen in die Lage, sich zuverlässig zu den zweiten Enden zu bewegen. Auf diese Weise ermöglicht die Filtervorrichtung, dass jede der Entfernungseinrichtungen für festgehaltene Objekte in den Filterelementen durch die Fluidströmung in einer axialen Richtung des Filterelements, die während einer Filtration oder eines Rückspülens erzeugt wird, im Inneren des entsprechenden Filterteils zwischen dem ersten und dem zweiten Ende so bewegt wird, dass Objekte, die durch das Filterteil festgehalten worden sind, zuverlässig entfernt werden, und kann die festgehaltenen und entfernten Objekte durch die Rückspülleitung und die Rückspülfluid-Ablassleitung austragen. Dadurch kann die Filtervorrichtung eine verbesserte Rückspülwirkung bereitstellen. Da das Fluid auch durch die Verbindungskammer in das Filterelement strömen kann, dessen erstes Ende mit der Rückspülleitung verbunden ist, kann während des Filtervorgangs darüber hinaus eine Filtration auch in einem solchen Filterelement durchgeführt werden, was bedeutet, dass die Nutzungseffizienz der Filterelemente verbessert werden kann. Des Weiteren braucht die Rückspülleitung nur an den ersten Enden der Filterelemente bereitgestellt zu werden. Dies ermöglicht, dass die Filtervorrichtung einen einfacheren Aufbau als die Filtervorrichtung aufweist, die mit zwei Rückspülleitungen an gegenüberliegenden Enden der Filterelemente ausgestattet ist, und so mit geringeren Kosten gefertigt wird.
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Eine weitere Filtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Gehäuse, eine erste Trennwand, die das Innere des Gehäuses in eine Kammer für ungefiltertes Fluid und eine Kammer für gefiltertes Fluid trennt, Filterelemente, die parallel zueinander in der Kammer für gefiltertes Fluid bereitgestellt werden, wobei erste Enden mit der Kammer für ungefiltertes Fluid in Verbindung stehen, eine Verbindungsleitung, die so mit zweiten Enden der Filterelemente verbunden ist, dass die zweiten Enden miteinander in Verbindung stehen, während sie gegenüber der Kammer für gefiltertes Fluid isoliert sind, eine Rückspülleitung, die mit einem oder mehreren der Filterelemente verbunden ist, um die Filterelemente rückzuspülen, und eine Rückspülfluid-Ablassleitung zum Austragen eines festgehaltenen Objekts, das durch Rückspülen entfernt worden ist, nach außen. Hier handelt es sich bei jedem der Filterelemente um das oben genannte Filterelement gemäß der vorliegenden Erfindung. Dementsprechend kann die Filtervorrichtung ermöglichen, dass das Fluid durch die zweiten Enden der Filterelemente strömt, und dabei die Durchflussmenge des Fluids durch die zweiten Enden auf eine angemessene Menge begrenzen. Dies versetzt die Entfernungseinrichtungen für festgehaltene Objekte in den Filterelementen in die Lage, sich zuverlässig zu den zweiten Enden zu bewegen. Auf diese Weise ermöglicht die Filtervorrichtung, dass jede der Entfernungseinrichtungen für festgehaltene Objekte in den Filterelementen im Inneren des entsprechenden Filterteils zwischen dem ersten und dem zweiten Ende bewegt wird, während das Filterteil rückgespült wird, so dass Objekte, die durch das Filterteil festgehalten worden sind, zuverlässig entfernt werden, und sie kann die festgehaltenen und entfernten Objekte durch die Rückspülleitung und die Rückspülfluid-Ablassleitung austragen. Dadurch kann die Filtervorrichtung eine verbesserte Rückspülwirkung bereitstellen. Da das Fluid durch die Verbindungsleitung auch in das Filterelement strömen kann, dessen erstes Ende mit der Rückspülleitung verbunden ist, kann während des Filtervorgangs darüber hinaus eine Filtration auch in einem solchen Filterelement durchgeführt werden, was bedeutet, dass die Nutzungseffizienz der Filterelemente verbessert werden kann. Des Weiteren braucht die Rückspülleitung nur an den ersten Enden der Filterelemente bereitgestellt zu werden. Dies ermöglicht, dass die Filtervorrichtung einen einfacheren Aufbau als die Filtervorrichtung aufweist, die mit zwei Rückspülleitungen an gegenüberliegenden Enden der Filterelemente ausgestattet ist, und so mit geringeren Kosten gefertigt wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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- 1 ist eine Vorderquerschnittansicht einer ersten Ausführungsform der Filtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 2 ist eine Querschnittansicht entlang einer Linie C-C von 1.
- 3 ist eine Vorderquerschnittansicht einer ersten Ausführungsform des Filterelements gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 4A und 4B sind eine Draufsicht von oben bzw. von unten auf das in 3 dargestellte Filterelement.
- 5 ist eine Vorderquerschnittansicht des Filterelements, das nicht mit der Rückspülleitung verbunden ist, während die Filtervorrichtung eine Filtration durchführt.
- 6 ist eine Vorderquerschnittansicht des Filterelements, das mit der Rückspülleitung verbunden ist, während die Filtervorrichtung eine Filtration durchführt.
- 7 ist eine Vorderquerschnittansicht des Filterelements in 5, das soeben mit der Rückspülleitung verbunden worden ist und für das soeben ein Rückspülen begonnen hat.
- 8 ist eine Vorderquerschnittansicht des Filterelements unmittelbar nach der in 7 dargestellten Situation.
- 9 ist eine Vorderquerschnittansicht des Filterelements, für das ein Rückspülen soeben beendet worden ist und in das das Fluid in der Kammer für ungefiltertes Fluid zu strömen beginnt.
- 10 ist eine Vorderquerschnittansicht des Filterelements 3, in dem die Entfernungseinrichtung für festgehaltene Objekte ihren höchsten Abschnitt nach der in 9 dargestellten Situation erreicht.
- 11A und 11B sind Querschnittansichten wesentlicher Teile einer zweiten Ausführungsform des Filterelements gemäß der vorliegenden Erfindung, die einen oberen Endabschnitt während einer Filtration bzw. einen unteren Endabschnitt während eines Rückspülens darstellen.
- 12 ist eine Querschnittansicht eines wesentlichen Teils einer dritten Ausführungsform des Filterelements gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 13 ist eine Vorderquerschnittansicht der Filtervorrichtung, die eine Filtration durchführt.
- 14 ist eine Vorderquerschnittansicht der Filtervorrichtung, die ein Rückspülen durchführt.
- 15 ist eine Vorderquerschnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Filtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 16 ist eine Querschnittansicht entlang einer Linie D-D von 15.
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Verfahren zum Ausführen der Erfindung
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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1 ist eine Vorderquerschnittansicht einer ersten Ausführungsform der Filtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine Querschnittansicht entlang einer Linie C-C von 1. Die Filtervorrichtung wird zum Filtern von Wasser wie zum Beispiel Meerwasser (etwa Ballastwasser in einem Schiff), Seewasser, Flusswasser, Trinkwasser oder Abwasser, zum Filtern von Flüssigkeiten, die in Industrien häufig verwendet werden, wie zum Beispiel Kühlwasser oder Prozessflüssigkeiten für beliebige verschiedener Vorrichtungen, und außerdem zum Filtern von Einsatzgasen oder dergleichen verwendet, die in Chemiewerken oder dergleichen verwendet werden. Die Filtervorrichtung hält Substanzen wie zum Beispiel Kleinstteilchen und Staub, die in einem solchen zu filternden Fluid beinhaltet sind, fest und entfernt sie. Die Filtervorrichtung beinhaltet ein Gehäuse 1, eine erste Trennwand 2, Filterelemente 3, eine zweite Trennwand 4, eine Rückspülleitung 5 und eine Rückspülfluid-Ablassleitung 6, wie in 1 dargestellt.
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Bei dem Gehäuse 1 handelt es sich um eine äußere Hülle der Filtervorrichtung, und sie ist in einer Form wie zum Beispiel einer Rohrform (etwa einer zylindrischen Form) mit einer oberen Abdeckung und einem geschlossenen Boden oder in einer rechteckigen Parallelepipedform ausgebildet. Das Gehäuse 1 weist zum Beispiel einen Fluideinlass 7 an dem unteren Endabschnitt der Seitenwand des Gehäuses 1 und einen Fluidauslass 8 in einem oberen Abschnitt der Seitenwand auf. Der Fluideinlass 6 ermöglicht, dass Fluid von außen nach innen einströmt, wie durch einen Pfeil A angegeben. Der Fluidauslass 8 ermöglicht, dass Fluid, das in der Filtervorrichtung gefiltert worden ist, nach außen strömt, wie durch einen Pfeil B angegeben. Das Gehäuse 1 ist aus einem Material wie zum Beispiel einem Metall oder einem Kunstharz ausgebildet und kann eine beliebige Form und Größe aufweisen, die in geeigneter Weise in Übereinstimmung mit Bedingungen wie zum Beispiel der vorgesehenen Verwendung der Filtervorrichtung, dem Typ und dem Volumen der Flüssigkeit, des Gases oder dergleichen, die zu filtern sind, und dem Einbauort festgelegt werden.
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Die erste Trennwand 2 wird horizontal an einer niedrigeren Position in dem Gehäuse 1 bereitgestellt. Die erste Trennwand 2 trennt das Innere des Gehäuses 1 in eine Kammer 9 für ungefiltertes Fluid und eine Kammer 10 für gefiltertes Fluid. Die Kammer 9 für ungefiltertes Fluid ist mit ungefilterten Fluid gefüllt und steht mit dem Fluideinlass 7 in Verbindung. Die Kammer 10 für gefiltertes Fluid ist mit einem gefilterten Fluid gefüllt und steht mit dem Fluidauslass 8 in Verbindung. In der ersten Trennwand 2 sind mehrere Durchgangslöcher 11 jeweils zum Passen und Halten eines ersten Endes (unteren Endes) des entsprechenden Filterelements 3 ausgebildet.
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Die mehreren Filterelemente 3 werden vertikal parallel zueinander an der oberen Seite der ersten Trennwand 2 in der Kammer 10 für gefiltertes Fluid bereitgestellt. Das untere Ende jedes der Filterelemente 3 wird durch das entsprechende Durchgangsloch 11 gepasst und gehalten, wobei das Innere des Filterelements 3 mit der Kammer 9 für ungefiltertes Fluid in Verbindung steht. Jedes Filterelement 3 ist rohrförmig ausgebildet, zum Beispiel zylinderförmig, was ermöglicht, dass zu filterndes Fluid von innen nach außen dort hindurchströmt, um Feststoffe und/oder gelartige Substanzen wie etwa Staub, die in dem Fluid beinhaltet sind, festzuhalten und herauszufiltern, und das rückgespült wird, indem ermöglicht wird, dass das Fluid von außen nach innen dort hindurchströmt. 2 stellt ein Beispiel dar, in dem acht Filterelemente 3 in einem einzelnen Kreis angeordnet sind. Die Anzahl der Filterelemente 3 ist jedoch nicht auf acht beschränkt, sondern es kann sich um eine beliebige Mehrzahl handeln. Die Filterelemente 3 können darüber hinaus in zwei oder mehr konzentrischen Kreisen angeordnet sein.
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Die zweite Trennwand 4 wird horizontal parallel zu der ersten Trennwand 2 bereitgestellt, so dass sie sich auf der Seite des zweiten Endes (oberen Endes) der Filterelemente 3 befindet. Die zweite Trennwand 4 isoliert einen oberen Abschnitt der Kammer 10 für gefiltertes Fluid gegenüber dem übrigen davon, um eine Verbindungskammer 13 zu definieren. Durch die Verbindungskammer 13 kann das Fluid zwischen den Filterelementen 3 strömen. Die zweite Trennwand 4 weist mehrere Durchgangslöcher 12 jeweils zum Passen und Halten des zweiten Endes (oberen Endes) des entsprechenden Filterelements 3 auf.
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Die Verbindungskammer 13 ist zwischen der oberen Abdeckung des Gehäuses 1 und der zweiten Trennwand 4 ausgebildet. Die Verbindungskammer 13, durch die die Filterelemente 3 miteinander an den oberen Enden in Verbindung stehen, ermöglicht, dass das Fluid zwischen den Filterelementen 3 strömt. Die Verbindungskammer 13 ist gegenüber der Kammer 9 für ungefiltertes Fluid, der Kammer 10 für gefiltertes Fluid und der Rückspülleitung 5 isoliert. Die Verbindungskammer 13 braucht keine besonders große Kapazität aufzuweisen, sondern muss lediglich eine Kapazität aufweisen, die groß genug ist, um zu ermöglichen, dass das Fluid reibungslos dort hindurchströmt.
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Die Rückspülleitung 5 ist unter der ersten Trennwand 2 angeordnet. Die Rückspülleitung 5 weist einen Basisendabschnitt 14 auf und erstreckt sich radial von dort nach links in 1, um durch das entsprechende Durchgangsloch 11, das in der ersten Trennwand 2 ausgebildet ist, mit einem beliebigen der Filterelemente 3 verbunden zu werden. 1 stellt ein Beispiel dar, in dem die Filtervorrichtung eine einzelne Rückspülleitung 5 beinhaltet. Die Filtervorrichtung kann jedoch alternativ zwei oder mehr Rückspülleitungen 5 beinhalten, um zwei oder mehr Filterelemente 3 gleichzeitig zu verbinden.
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Eine Welle 15 ist an dem Basisendabschnitt 14 der Rückspülleitung 5 angebracht. Die Welle 15 erstreckt sich an der Mittelachse des Basisendabschnitts 14 so aufwärts, dass sie aus dem Gehäuse 1 nach außen vorsteht. Ein Getriebemotor 16 wird an dem vorstehenden Ende der Welle 15 bereitgestellt, um die Welle 15 drehend anzutreiben. Wenn sie drehend angetrieben wird, dreht der Getriebemotor 16 die Welle 15 zum Beispiel im Uhrzeigersinn, der durch einen Pfeil P angegeben wird, wie in 2 dargestellt. Die Rückspülleitung 5 wird nacheinander mit den unteren Endöffnungen der mehreren Filterelemente 3 verbunden, die zum Beispiel in einem Kreis angeordnet sind.
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Wie in 1 dargestellt, ist die Rückspülfluid-Ablassleitung 6 mit der Austragsseite der Rückspülleitung 5 verbunden, das heißt, mit dem Basisendabschnitt 14 der Rückspülleitung 5. Die Rückspülfluid-Ablassleitung 6 ist als gerades Rohr ausgebildet, das sich in einer radialen Richtung des Gehäuses 1 erstreckt. Die Rückspülfluid-Ablassleitung 6 trägt festgehaltene Objekte, die entfernt werden, während die Filterelemente 3 rückgespült werden, aus dem Gehäuse 1 nach außen aus. An einem Basisendabschnitt 17 der Rückspülfluid-Ablassleitung 6 wird ein Kopplungsanschlussabschnitt 18 so bereitgestellt, dass er sich nach oben öffnet. Der Basisendabschnitt 14 der Rückspülleitung 5 ist drehend mit dem Kopplungsanschlussabschnitt 18 verbunden. Ein Austragsanschluss 20 an dem distalen Ende der Rückspülfluid-Ablassleitung 6 steht aus dem Gehäuse 1 nach außen vor.
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Die Rückspülfluid-Ablassleitung 6 ist an dem Gehäuse 1 befestigt. An der Verbindungsgrenzfläche zwischen dem Kopplungsanschlussabschnitt 18 des Basisendabschnitts 17 und dem Basisendabschnitt 14 der Rückspülleitung 5 werden ein Lagermechanismus und ein Dichtungsmechanismus bereitgestellt. Der Lagermechanismus wie zum Beispiel ein Lager stützt die Rückspülleitung 5, und der Dichtungsmechanismus verhindert, dass auszutragende Objekte mit dem ungefilterten Fluid vermischt werden. Wenn er drehend angetrieben wird, dreht der Getriebemotor 16 die Rückspülleitung 5 mithilfe des Kopplungsanschlussabschnitts 18 als Drehstütze und erhält dabei eine Abdichtung zwischen dem Kopplungsanschlussabschnitt 18 und dem Basisendabschnitt 14 der Rückspülleitung 5 aufrecht.
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Ein nicht veranschaulichtes Ventil ist mit der Austragseite des Austragsanschlusses 20 der Rückspülfluid-Ablassleitung 6 verbunden. Das Ventil öffnet oder schließt das Rückspülfluid-Austragssystem, das die Rückspülleitung 5 und die Rückspülfluid-Ablassleitung 6 beinhaltet. Das Ventil ist geöffnet, während die Filtervorrichtung ein Rückspülen durchführt, und geschlossen, während die Filtervorrichtung eine Filtration durchführt. Auf der Austragseite des Ventils herrscht ein niedrigerer Druck als derjenige in dem Fluidauslass 8, zum Beispiel ein atmosphärischer Druck.
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Die Filterelemente 3 gemäß der vorliegenden Erfindung sind jeweils wie folgt gestaltet.
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3, 4A und 4B sind eine Vorderquerschnittansicht, eine Draufsicht bzw. eine Unteransicht einer ersten Ausführungsform des Filterelements 3 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Filterelement 3 wird zum Filtern des zu filternden Fluids verwendet. Das Filterelement 3 beinhaltet ein Filterteil 31, ein erstes Endteil 32, ein zweites Endteil 33 und eine Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte. In der Filtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist das erste Endteil 32 an dem ersten Ende (unteren Ende) des Filterelements 3 angeordnet, wohingegen das zweite Endteil 33 an dem zweiten Ende (oberen Ende) des Filterelements 3 angeordnet ist.
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Das Filterteil 31, das heißt, ein Teil zum Filtern des Fluids, ist rohrförmig ausgebildet, zum Beispiel zylindrisch. Bei dem Filterteil 31 kann es sich um ein beliebiges handeln, sofern es mehrschichtige Filtermedien beinhaltet, bei denen das Filtermedium mit den feinsten Maschen sich in der innersten Schicht befindet. Zu Beispielen für das Filterteil 31 zählen ein zylindrisches Sintergewebefilter, ein zylindrisches Kerbdrahtfilter und ein zylindrisches Profildrahtfilter. Bei dem zylindrischen Sintergewebefilter kann es sich um eines handeln, das durch Sintern von mehreren Metallgewebeschichten, um deren Formbeständigkeit zu erhöhen, und anschließendes Ausbilden dieser Sintergewebeschichten zu einer zylindrischen Form ausgebildet wird. Wenn das Sintergewebefilter eingesetzt wird, kann die Maschengröße der innersten Schicht in geeigneter Weise aus dem Bereich von 10 bis 200 µm gewählt werden, und die Maschengröße der sonstigen äußeren Schichten muss lediglich gröber als diejenige der innersten Schicht sein und kann in geeigneter Weise aus dem Bereich von 200 bis 5.000 µm gewählt werden. In diesem Fall wirken sich die Eigenschaften eines verstärkenden Gewebes und eines schützenden Gewebes in den anderen Schichten als der innersten Schicht auf die Festigkeit des Filterteils 31 aus. Dementsprechend werden die Anzahl, die Maschengröße und der Drahtdurchmesser dieser äußeren Schichten in geeigneter Weise so gewählt, dass das Filterelement 31 eine erforderliche Festigkeit bereitstellen kann. Das Gewebe des Filterteils 31 kann eine Leinwandbildung, eine Köperbindung, eine Atlasbindung, eine Tressenbindung, eine Köpertressenbindung und/oder dergleichen aufweisen. Alternativ kann das Filterteil 31 ausgebildet werden, indem zuerst um ein Metallgewebe in der innersten Schicht zylindrische, perforierte Röhren mit zahlreichen Vierkantlöchern oder ein verstärkendes Teil, das mehrfache nebeneinander angeordnete, sich axial erstreckende, dünne Stäbe beinhaltet, angeordnet werden und anschließend die resultierenden Schichten gesintert werden.
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Wenn es zum Beispiel zum Filtern von Ballastmeerwasser verwendet wird, beinhaltet das Filterteil 31 bevorzugt ein feines Gewebe und ein grobes Metallgewebe, die zusammengefügt sind. Das feine Gewebe bestimmt die Filterfeinheit des Filterteils 31. Das grobe Metallgewebe verleiht dem Filterteil 31 eine Festigkeit gegenüber einer von innen nach außen wirkenden Kraft, die während einer Filtration erzeugt wird, und einer von außen nach innen wirkenden Kraft, die während eines Rückspülens erzeugt wird. Bevorzugter sollte das Filterteil zum Filtern von Ballastmeerwasser des Weiteren ein Metallgewebe mit einer mittleren Maschengröße zwischen dem groben Metallgewebe und dem feinen Gewebe beinhalten und durch Sintern der Schichten ausgebildet werden, bei dem das mittlere Metallgewebe zwischen dem groben Metallgewebe und dem feinen Gewebe angeordnet ist. Die geeignete Maschengröße für das feine Gewebe beträgt 400 bis 100 Mesh (63,5 bis 254 µm), die geeignete Maschengröße für das mittlere Metallgewebe beträgt 100 bis 20 Mesh (254 bis 1.270 µm), und die geeignete Maschengröße für das Festigkeit verleihende Metallgewebe beträgt 50 bis 5 Mesh (508 bis 5.080 µm).
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Die Eigenschaften wie zum Beispiel die Form und die Größe der Filterteile 31 können in geeigneter Weise in Übereinstimmung mit Bedingungen wie etwa der vorgesehenen Verwendung und der Filterleistung der Filtervorrichtung, der Größe des Gehäuses 1 und dem Typ des zu filternden Fluids festgelegt werden. Wenn das Filterteil 31 zum Beispiel in einer zylindrischen Form ausgebildet wird, kann es einen Außendurchmesser, der in geeigneter Weise aus dem Bereich von 300 bis 1.000 µm gewählt wird, und eine Länge aufweisen, die in geeigneter Weise aus dem Bereich von 5.000 mm oder weniger gewählt wird.
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Das erste Endteil 32 ist mit dem ersten Ende (unteren Ende) des Filterteils 31 verbunden. Das erste Endteil 32 ist zylindrisch ausgebildet und verstärkt die erste Endöffnung des Filterteils 31 und verhindert, dass die entsprechende Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte herunterfällt. Das erste Endteil 32 bildet darüber hinaus ein Endteil an dem Einlass für ungefiltertes Fluid des Filterelements 3. Wie in 4B dargestellt, ist bei dieser Ausführungsform ein Steg 36 so an dem ersten Endteil 32 angebracht, dass er die kreisförmige Öffnung des ersten Endteils 32 überspannt und durch die Mitte davon verläuft. Der Steg 36 weist ein Mittelloch in der Mitte auf, um zu ermöglichen, dass eine Führungswelle 35, die im Folgenden beschrieben wird, dort hindurch eingesetzt wird.
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Das zweite Endteil 33 ist mit dem zweiten Ende (oberen Ende) verbunden, bei dem es sich um ein Ende gegenüber dem ersten Ende handelt, das sich an dem Einlass für ungefiltertes Fluid des Filterteils 31 befindet. Das zweite Endteil 33 ist in Form einer zylindrischen Abdeckung mit vorgegebenen Öffnungen ausgebildet. Das zweite Endteil 33 verstärkt die zweite Endöffnung des Filterteils 31 und verhindert, dass die entsprechende Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte herunterfällt. In einer Draufsicht handelt es sich bei dem zweiten Endteil 33 um eine geschlossene kreisförmige Abdeckung, wie in 4A dargestellt, und es weist ein Mittelloch und vier Öffnungen 37 auf, die das Mittelloch umgeben. Das Mittelloch ermöglicht, dass die Führungswelle 35, die im Folgenden beschrieben wird, dort hindurch eingesetzt wird. Die Öffnungen 37 bilden das Durchflussmengen-Begrenzungsmittel, das im Folgenden beschrieben wird.
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Die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte wird in dem Inneren des Filterteils 31 bereitgestellt. Wenn während einer Filtration oder eines Rückspülens eine axiale Fluidströmung in einem beliebigen der Filterteile 31 erzeugt wird, bewegt die Fluidströmung die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte zwischen dem ersten und dem zweiten Endteil 32 und 33 in dem Filterteil 31. Dadurch gleitet der Außenumfang jeder Entfernungseinrichtung 4 für festgehaltene Objekte mit dem Innenumfang des entsprechenden Filterteils 31 in Kontakt und entfernt festgehaltene Objekte von dem Filterteil 31. Im Hinblick auf ein Stabilisieren der Bewegung der Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte ist es wünschenswert, die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte in der axialen Richtung des Filterteils 31 bewegbar zu gestalten. Um dies zu erreichen, ist es wünschenswert, dass die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte ein Durchgangsloch an ihrer Mittelachse aufweist und dass die Führungswelle 35, deren gegenüberliegende Enden an dem ersten und dem zweiten Endteil 32 und 33 befestigt sind, durch das Durchgangsloch eingesetzt wird.
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Bei der Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte handelt es sich um eine Entfernungsbürste, wie zum Beispiel in 3 dargestellt.
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Die Entfernungsbürste 34 wird durch Einsetzen von Borsten 34b an dem Außenumfang eines Bürstenhauptkörpers 34a ausgebildet und bewegt sich in dem entsprechenden Filterelement 3 entlang dessen Führungswelle 35 auf und ab. In der Mitte des Bürstenhauptkörpers 34a ist ein Loch ausgebildet, durch das die Führungswelle 35 eingesetzt wird. Der Bürstenhauptkörper 34a ist als ringförmige Scheibe ausgebildet, die eine vorgegebene Dicke und einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner als der Innendurchmesser des Filterteils 31 ist. Die Borsten 34b sind in einem ringförmigen Muster so an dem Außenumfang des Bürstenhauptkörpers 34a eingesetzt, dass sie mit ihren Spitzen mit dem Innenumfang des entsprechenden Filterteils 31 in Kontakt gleiten. Die Borsten 34b müssen zumindest lang genug sein, um zu ermöglichen, dass ihre Spitzen mit einem gewissen Druck mit dem Innenumfang des Filterteils 31 in Kontakt kommen.
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Die Borsten 34b können aus einem beliebigen Material ausgebildet sein, das häufig als Bürstenborsten verwendet wird, zum Beispiel Natur- oder Synthetikfasern oder Metalldrähte wie etwa Stahl-, Kupfer- oder Messingdrähte. Die Borsten 34b sind flexibel genug, um durch den Druck der Fluidströmung in den Filterelementen 3 gebogen zu werden. Wenn die Borsten 34b durch den Fluiddruck gebogen werden, erzeugt die Biegung einen Zwischenraum zwischen den Spitzen der Borsten 34b und dem Innenumfang des Filterteils 31 und ermöglicht, dass das Fluid durch den Zwischenraum strömt.
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Wie in 3 dargestellt, sind in jedem der Filterelemente 3 Anschläge 38a und 38b an dem oberen und dem unteren Ende der Führungswelle 35 angebracht. Die Anschläge 38a und 38b halten die Bewegung der entsprechenden Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte (Entfernungsbürste) an dem oberen und dem unteren Ende des Filterelements 3 an, wenn die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte sich in dem Filterelement 3 entlang der Führungswelle 35 auf und ab bewegt. Die Anschläge 38a und 38b sind bevorzugt jeweils aus einem stoßdämpfenden Material wie zum Beispiel Gummi oder einer Feder ausgebildet.
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Bei der vorliegenden Erfindung wird das Durchflussmengen-Begrenzungsmittel an dem zweiten Ende (oberen Ende) jedes der Filterteile 31 bereitgestellt. Das Durchflussmengen-Begrenzungsmittel begrenzt die Durchflussmenge eines Fluids, das durch das zweite Endteil 33 strömt. Ein Durchströmen einer gewissen Menge des Fluids durch das zweite Endteil 33 zuzulassen, bietet die folgenden Vorteile.
- a) Zu Beginn eines Rückspülens des Filterelements 3 wird ermöglicht, dass die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte sich reibungslos von der Anliegeposition auf der Seite des zweiten Endteils 33 zu dem ersten Endteil 32 bewegt.
- b) Am Ende eines Rückspülens des Filterelements 3 wird ermöglicht, dass die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte sich reibungslos zu der Anliegeposition auf der Seite des zweiten Endteils 33 bewegt.
- c) Während einer Filtration wird das Filterelement 3, das mit der Rückspülleitung 5 verbunden ist und auf diese Weise nicht mit einem Fluid aus der Kammer 9 für ungefiltertes Fluid versorgt wird, in die Lage versetzt, das Fluid zu filtern, indem ermöglicht wird, dass das Fluid durch die Verbindungskammer 13 dort hinein strömt.
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Demgegenüber bietet ein Begrenzen der Durchflussmenge durch das zweite Endteil 33 die folgenden Vorteile.
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d) Die Abnahme der Rückspüleffizienz aufgrund eines übermäßigen Einströmens wird verhindert. Wenn das Fluid mit einer übermäßig großen Durchflussmenge durch die Verbindungskammer 13 in das Filterelement 3 strömen würde, das gerade rückgespült wird, würde eine Gegendruckdifferenz zwischen dem Inneren des Filterteils 31 und der Außenseite verringert, so dass eine Rückspüleffizienz abnehmen würde.
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Die Öffnungen 37, die in dem zweiten Endteil 33 ausgebildet sind, bilden zusammen mit dem Montageteil 34a der Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte in 3 das Durchflussmengen-Begrenzungsmittel gemäß dieser Ausführungsform aus. Wenn es so bewegt wird, dass es an der Anliegeposition auf der Seite des zweiten Endteils 33 verbleibt, begrenzt das Montageteil 34a der Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte die Fluidströmungskanäle durch die Öffnungen 37. In dem in 3 dargestellten Beispiel verschließt die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte die Öffnungen 37 mit der Stirnfläche 34c ihres Montageteils 34a nicht, wenn sie sich von dem Anschlag 38a entfernt auf der Seite des zweiten Endteils 33 befindet. Auf diese Weise ermöglichen die Öffnungen 37, dass das Fluid in einer Menge dort hindurchströmt, die der Öffnungsfläche der Öffnungen 37 entspricht. Wenn die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte demgegenüber an dem Anschlag 38a auf der Seite des zweiten Endteils 33 anliegt, befindet sich die Stirnfläche 34c des Montageteils 34a der Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte in der Nähe der Öffnungen 37 und begrenzt auf diese Weise die Fluidströmung durch das zweite Endteil 33 auf eine Menge, die der Größe eines Zwischenraums 39 zwischen den Öffnungen 37 und der Stirnfläche 34c entspricht.
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In der obigen Beschreibung wird, während die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte an dem Anschlag 38a anliegt, die Fluidströmung durch das zweite Endteil 33 auf eine Durchflussmenge begrenzt, die der Größe des Zwischenraums 39 zwischen den Öffnungen 37 und der Stirnfläche 34c des Montageteils 34a entspricht, die sich in der Nähe der Öffnungen 37 befindet. Die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Alternativ kann die Stirnfläche 34c des Montageteils 34a die Öffnungen 37 nicht vollständig abdichten, sondern einige Zwischenräume dazwischen belassen, während die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte an dem Anschlag 38a anliegt. In diesem Fall wird die Fluidströmung durch das zweite Endteil 33 auf eine Durchflussmenge begrenzt, die der Größe der Zwischenräume entspricht. Weiterhin alternativ kann die Stirnfläche 34c lediglich einige der Öffnungen 37 abdichten, während die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte an dem Anschlag 38a anliegt. In diesem Fall wird die Fluidströmung durch das zweite Endteil 33 auf eine Durchflussmenge begrenzt, die der Größe der Öffnungsfläche der nicht abgedichteten Öffnungen 37 entspricht. Die Darlegung in Anspruch 7, „wenn es zu einer Anliegeposition auf der Seite des zweiten Endteils bewegt wird, begrenzt das Montageteil der Entfernungseinrichtung für festgehaltene Objekte einen Strömungskanal für das Fluid durch die Öffnung“, schließt diese Ausgestaltungen ein.
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Als Nächstes werden unter Bezugnahme auf 5 bis 10 die Betriebsabläufe der Filterelemente 3 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben, die wie oben gestaltet ist.
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5 ist eine Vorderquerschnittansicht eines der Filterelemente 3, die nicht mit der Rückspülleitung 5 verbunden sind (siehe 1), während die Filtervorrichtung eine Filtration durchführt. In diesem Zustand strömt das ungefilterte Fluid aufwärts in das Filterelement 3 durch das erste Endteil 32, das heißt, durch das untere Ende. Dadurch wird das Fluid gefiltert, indem es so von innen nach außen durch das Filterteil 31 strömt, dass es in die Kammer 10 für gefiltertes Fluid eintritt. Gleichzeitig bewegt diese Aufwärtsströmung des ungefilterten Fluids die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte aufwärts, bis die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte an dem Anschlag 38a auf der Seite des zweiten Endteils 33 anliegt. Gleichzeitig nähert sich die Stirnfläche 34c des Montageteils 34a der Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte den Öffnungen 37, liegt jedoch nicht daran an, wobei der schmale Zwischenraum 39 dazwischen verbleibt. Der Zwischenraum 39 steht mit der Verbindungskammer 13 der Filtervorrichtung in Verbindung. Da das Fluid in der Verbindungskammer 13 in das Filterelement 3 ausströmt, das mit der Rückspülleitung 5 verbunden ist, ist der Druck in der Verbindungskammer 13 niedriger als derjenige in den Filterelementen 3, die das Fluid filtern. Dementsprechend strömt das Fluid in diesen Filterelementen 3, die das Fluid filtern, teilweise durch die Zwischenräume 39 in die Verbindungskammer 13.
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6 ist eine Vorderquerschnittansicht des Filterelements 3, das mit der Rückspülleitung 5 verbunden ist, während die Filtervorrichtung eine Filtration durchführt. Während einer Filtration kann das Fluid in der Kammer 9 für ungefiltertes Fluid nicht in das Filterelement 3 strömen, das mit der Rückspülleitung 5 verbunden ist, obwohl das Ventil für das Rückspülfluid-Austragssystem geschlossen ist. Das Fluid in den Filterelementen 3, die nicht mit der Rückspülleitung 5 verbunden sind, strömt jedoch durch die Verbindungskammer 13 und die Öffnungen 37 des zweiten Endteils 33 in das Filterelement 3, das mit der Rückspülleitung 5 verbunden ist. Dementsprechend steigt der Druck in diesem Filterelement 3 höher als derjenige in der Kammer 10 für gefiltertes Fluid. Infolgedessen strömt das Fluid in diesem Filterelement 3 so von innen nach außen durch dessen Filterteil 31, dass es dadurch gefiltert wird, und tritt in die Kammer 10 für gefiltertes Fluid ein. Zu diesem Zeitpunkt bewegt die Abwärtsströmung der Strömung, die von der Verbindungskammer 13 aus eintritt, die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte abwärts, bis die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte an dem Anschlag 38b auf der Seite des ersten Endteils 32 an dem unteren Ende des Filterteils 31 anliegt.
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7 ist eine Vorderquerschnittansicht des Filterelements 3, wenn die Filtervorrichtung soeben ein Rückspülen begonnen hat und sich die Rückspülleitung 5 so gedreht hat, dass sie soeben mit dem Filterelement 3 verbunden wird, das die Filtration in 5 durchgeführt hat. Das Fluid in dem Filterelement 3 strömt durch die Rückspülleitung 5 und die Rückspülfluid-Ablassleitung 6, die damit verbunden ist, aus und wird letzten Endes in einen Bereich mit einem Druck eingebracht, der niedriger als derjenige in der Kammer 10 für gefiltertes Fluid ist (im Folgenden wird die Situation als „die Rückspülleitung 5 saugt das Fluid heraus“ bezeichnet). Dadurch wird der Druck in diesem Filterelement 3 gesenkt und folglich bewirkt, dass das Fluid in der Kammer 10 für gefiltertes Fluid in das Filterelement 3 zurückströmt, um ein Rückspülen zu beginnen. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte noch an ihrer höchsten Position. Auf diese Weise strömt das Fluid in der Kammer 10 für gefiltertes Fluid kaum in das Innere des Filterteils 31 in dem Bereich oberhalb der Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte und bewegt die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte weniger wahrscheinlich abwärts. Das zweite Endteil 33 jedes der Filterelemente 3 gemäß der vorliegenden Erfindung weist jedoch die Öffnungen 37 auf und steht durch die Öffnungen 37 mit der Verbindungskammer 13 in Verbindung. Darüber hinaus wird die Verbindungskammer 13, wenngleich begrenzt, von allen Filterelementen 3 (siehe 10), die nicht mit der Rückspülleitung 5 verbunden sind, mit dem Fluid versorgt. Dementsprechend strömt das Fluid in der Verbindungskammer 13 außerdem durch die Öffnungen 37 in das in 7 dargestellte Filterelement 3. Durch diese Fluidströmung wird der Druck in dem Raum oberhalb der Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte weiter erhöht als in dem Bereich unterhalb der Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte, und so wird die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte zuverlässig heruntergedrückt.
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8 ist eine Vorderquerschnittansicht des Filterelements 3 unmittelbar nach der in 7 dargestellten Situation. Die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte wird von dem zweiten Endteil 33 wegbewegt, so dass ein gewisser Raum dazwischen erzeugt wird. Der Druck in dem Raum ist höher als in dem Bereich unterhalb der Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte. Jedoch ist der Druck in dem Raum niedriger als in der Kammer 10 für gefiltertes Fluid, die den Raum umgibt, da die Durchflussmenge des Fluids von sonstigen Filterelementen 3, die das Fluid filtern, in die Verbindungskammer 13 durch die Zwischenräume 39 dieser Filterelemente 3 begrenzt wird und darüber hinaus die Durchflussmenge des Fluids von der Verbindungskammer 13 in das in 8 dargestellte Filterelement 3 durch die Öffnungen 37 des in 8 dargestellten Filterelements 3 begrenzt wird. Dementsprechend strömt das Fluid in der Kammer 10 für gefiltertes Fluid auch in den Raum und drückt dann die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte herunter, bis die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte an der Seite des ersten Endteils 32 an dem unteren Ende des Filterteils 31 anliegt. Dadurch schabt die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte die festgehaltenen Objekte von dem Innenumfang des Filterteils 31 ab. Anschließend werden diese Objekte zusammen mit dem Rückspülfluid in die Rückspülleitung 5 eingebracht und ausgetragen.
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Es ist zu beachten, dass, wenn die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte an dem Anschlag 38b an der Seite des ersten Endteils 32 an dem unteren Ende des Filterteils 31 anliegt, der Außenumfangsteil (wie zum Beispiel die Borsten 34b) der Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte durch die Fluidströmung abwärtsgebogen wird. Infolgedessen wird ein Zwischenraum zwischen der Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte und dem Filterteil 31 erzeugt, und er ermöglicht, dass das Fluid dort hindurch in die Rückspülleitung 5 strömt.
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9 ist eine Vorderquerschnittansicht des Filterelements 3, wenn sich die Rückspülleitung 5 weiter gedreht hat und nun mit einem weiteren nicht veranschaulichten der Filterelemente 3 verbunden ist, das sich neben dem in 9 dargestellten Filterelement 3 befindet. Da die Verbindung des in 9 dargestellten Filterelements 3 mit der Rückspülleitung 5 nun getrennt ist, strömt das Fluid in der Kammer 9 für ungefiltertes Fluid weiterhin in dieses Filterelement 3. Dadurch wird das Fluid gefiltert, indem es durch das Filterteil 31 so von innen nach außen strömt, dass es in die Kammer 10 für gefiltertes Fluid eintritt, und gleichzeitig bewegt diese Aufwärtsströmung des ungefilterten Fluids die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte aufwärts. Wenn das obere Ende jedes der Filterelemente 3 vollständig geschlossen ist und sich die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte näher zu diesem geschlossenen Ende bewegt, könnte das dazwischen eingeschlossene Fluid nicht leicht entweichen, und so würde bisweilen verhindert, dass die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte ausreichend aufwärtsbewegt wird. Tatsächlich weist das zweite Endteil 33 jedes der Filterelemente 3 gemäß der vorliegenden Erfindung jedoch die Öffnungen 37 auf. Dementsprechend kann das Fluid oberhalb der Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte des in 9 dargestellten Filterelements 3 durch die Öffnungen 37 und die Verbindungskammer 13 in ein weiteres der Filterelemente 3 ausströmen, das nun rückgespült wird. Dies ermöglicht, dass sich die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte reibungslos bis zu ihrer höchsten Position aufwärtsbewegt.
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Im Besonderen begrenzt das Montageteil 34a der Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte bei dieser Ausführungsform die Fluidströmungskanäle durch die Öffnungen 37, wenn es bewegt wird, so, dass es an der Anliegeposition auf der Seite des zweiten Endteils 33 verbleibt. Mit anderen Worten, die Begrenzung der Durchflussmenge durch das zweite Endteil 33 bleibt verringert, sofern die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte nicht dem zweiten Endteil 33 am nächsten kommt. Dementsprechend kann, selbst wenn die Filter- und Rückspülvorgänge häufig und abwechselnd in jedem der Filterelemente 3 wiederholt werden, während die Filtervorrichtung ein Rückspülen durchführt, die entsprechende Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte sich zuverlässig bis zu ihrer höchsten Position aufwärtsbewegen.
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10 ist eine Vorderquerschnittansicht des Filterelements 3 nach der in 9 dargestellten Situation, in der die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte ihre höchste Position erreicht. Die in 10 dargestellte Situation ähnelt derjenigen in 5 abgesehen davon, dass ein weiteres Filterelement 3, das mit dem Filterelement 3 von 10 durch die Verbindungskammer 13 in Verbindung steht, rückgespült wird und folglich einen geringen Druck aufweist. Dementsprechend wird der Druck in der Verbindungskammer 13 ebenfalls gesenkt, wodurch ermöglicht wird, dass das Fluid in dem Filterelement 3 von 10 in einer höheren Menge in die Verbindungskammer 13 ausströmt als in der in 5 dargestellten Situation. Bei dieser Ausführungsform begrenzt jedoch das Montageteil 34a der Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte die Fluidströmungskanäle durch die Öffnungen 37, während es an der Anliegeposition auf der Seite des zweiten Endteils 33 verbleibt, wie in 10 dargestellt. Auf diese Weise ist es möglich zu verhindern, dass das Fluid in dem Filterelement 3 von 10 in einer übermäßig großen Durchflussmenge durch die Verbindungskammer 13 in ein weiteres Filterelement 3 strömt, das rückgespült wird, und eine Verringerung der Gegendruckdifferenz zwischen dem Inneren und Äußeren des Filterteils 31 bewirkt, sodass die Rückspüleffizienz verringert wird. Mit anderen Worten, diese Ausgestaltung begrenzt die Strömung von Fluid in die Verbindungskammer 13 von dem Filterelement 3 in der Situation von 10, während die Ausgestaltung eine Strömung von Fluid von dem in 9 dargestellten Filterelement 3, in dem sich die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte aufwärtsbewegt, in die Verbindungskammer 13 ermöglicht. Dies ermöglicht, dass sich die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte ausreichend aufwärtsbewegt, ohne die Wirkung des Rückspülens zu verringern.
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Anschließend wird die Rückspülleitung 5 so gedreht, dass sie nacheinander mit den Filterelementen 3 verbunden wird. Dadurch kann jede der Entfernungseinrichtungen 34 für festgehaltene Objekte die festgehaltenen Objekte zuverlässig abzuschaben, während sie in dem entsprechenden Filterelement 3 aufwärts- und abwärtsbewegt wird, wie in 7 bis 10 dargestellt.
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Die Öffnungsflächen der Öffnungen 37 und die Größe des Anliegezwischenraums 39 sind wie folgt festgelegt. Im Besonderen je breiter der Anliegezwischenraum 39 ist, desto größer ist die Durchflussmenge des Fluids, der ermöglicht wird, von den Filterelementen 3, die das Fluid filtern, das von der Kammer 9 für ungefiltertes Fluid zugeführt wird, in die Verbindungskammer 13 einzutreten, und folglich desto größer ist die Durchflussmenge des Fluids, der ermöglicht wird, in das Filterelement 3 einzutreten, das mit der Rückspülleitung 5 verbunden ist. Das bedeutet, dass der breitere Zwischenraum 39 es vereinfacht, die Vorteile a) und c) in [0041] zu erzielen, es aber erschwert, den Vorteil d) zu erzielen. Daher sollte die Größe des Anliegezwischenraums 39 auf einen Wert festgelegt werden, der sich durch Versuche und dergleichen als zum Erzielen der Vorteile a), c) und d) als optimal erwiesen hat.
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Unterdessen ermöglicht die größere Öffnungsfläche der Öffnungen 37, dass die größere Menge des Fluids in dem Filterelement 3 in die Verbindungskammer 13 ausströmt, während sich die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte von der Anliegeposition auf der Seite des zweiten Endteils 33 entfernt befindet. Das bedeutet, dass eine größere Öffnungsfläche der Öffnungen 37 es vereinfacht, den Vorteil b) zu erzielen. Wenn demgegenüber, während die Filtervorrichtung ein Rückspülen durchführt, in einem beliebigen der Filterelemente 3, die nicht mit der Rückspülleitung 5 verbunden sind, aus irgendeinem Grund die entsprechende Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte nicht in der Lage ist, die Anliegeposition auf der Seite des zweiten Endteils 33 zu erreichen, sind die Öffnungen 37 allein nicht in der Lage, die Durchflussmenge in die Verbindungskammer 13 ausreichend zu begrenzen. Darüber hinaus sind die Öffnungen 37 mit einer großen Öffnungsfläche nicht in der Lage, die Durchflussmenge von der Verbindungskammer 13 in das Filterelement 3, das rückgespült wird, ausreichend zu begrenzen. Das bedeutet, dass die große Öffnungsfläche der Öffnungen 37 es erschwert, den Vorteil d) zu erzielen. Daher sollte die Öffnungsfläche der Öffnungen 37 so klein wie möglich festgelegt werden, sofern der Vorteil b) erzielt werden kann.
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Um den Vorteil d) zu erzielen, ist es wünschenswert, die Größe des Zwischenraums 39 und die Öffnungsfläche der Öffnungen 37 jedes der Filterelemente 3 so anzupassen, dass die Durchflussmenge von der Verbindungskammer 13 in das Filterelement 3, das rückgespült wird, 5 bis 20 % der Durchflussmenge des Fluids erreicht, das von der Kammer 10 für gefiltertes Fluid durch das entsprechende Filterteil 31 in dieses Filterelement 3 strömt.
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Als Nächstes wird eine zweite Ausführungsform jedes der Filterelemente 3 gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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11A und 11B sind jeweils eine Vorderquerschnittansicht der zweiten Ausführungsform des Filterelements 3 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform darin, dass die Öffnungen 37, die in dem zweiten Endteil 33 ausgebildet sind, zusammen mit den Borsten 34b der Entfernungsbürste 34 das Durchflussmengen-Begrenzungsmittel bilden und dass, wenn sich die Entfernungsbürste 34 an der Anliegeposition auf der Seite des zweiten Endteils 33 befindet, die Borsten 34b die Fluidströmungskanäle durch die Öffnungen 37 begrenzen. Im Besonderen wird eine Entfernungsbürste als Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte verwendet. Unterdessen weist das zweite Endteil 33 die Öffnungen 37 auf. Wenn die Entfernungsbürste 34 an dem Anschlag 38a auf der Seite des zweiten Endteils 33 anliegt, füllen die Borsten 34b den Raum zwischen dem Außenumfang des Bürstenhauptkörpers 34a und dem Innenumfang des Filterteils 31, da kein Zwischenraum zwischen den Borsten 34b der Entfernungsbürste 34 und dem Innenumfang des Filterteils 31 verbleibt. Bei dieser Ausgestaltung muss das Fluid durch die Räume zwischen den Borsten 34b strömen, bevor es durch die Öffnungen 37 strömt. Mit anderen Worten, die Borsten 34b der Entfernungsbürste 34 begrenzen die Durchflussmenge durch das zweite Endteil 33. Es ist zu beachten, dass, wenn die Entfernungsbürste 34 an dem Anschlag 38b auf der Seite des ersten Endteils 32 anliegt, die Borsten 34b ausreichend gebogen werden, um einen Zwischenraum zwischen den Borsten 34b und dem Innenumfang der Filterteile 31 zu erzeugen, und ermöglicht wird, dass das Fluid durch den Zwischenraum strömt, wie in 11B dargestellt.
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Der Betriebsablauf des Filterelements 3 gemäß der zweiten Ausführungsform, die wie oben gestaltet ist, ist im Grunde identisch mit demjenigen gemäß der ersten Ausführungsform. Während sich das zweite Endteil 33 an der Anliegeposition auf der Seite der Öffnungen 37 befindet, hängt die Durchflussmenge durch die Öffnungen 37 von den Bedingungen ab, wie zum Beispiel der Dichte und der Flexibilität der Borsten 34b und der Entfernung zwischen dem Außenumfang des Bürstenhauptkörpers 34a und dem Innenumfang des Filterteils 31. Dementsprechend werden diese Bedingungen so festgelegt, dass die Vorteile a), c) und d) erzielt werden. Die Öffnungsfläche der Öffnungen 37 des zweiten Endteils 33 wird so festgelegt, dass der Vorteil b) erzielt wird, wie bei der ersten Ausführungsform.
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Als Nächstes wird eine dritte Ausführungsform des Filterelements 3 gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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12 ist eine Vorderquerschnittansicht der dritten Ausführungsform des Filterelements 3 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten und der zweiten Ausführungsform darin, dass die Öffnungen 37 des zweiten Endteils 33 Durchlässe sind, die das Durchflussmengen-Begrenzungsmittel bilden. Im Besonderen begrenzen die Durchlässe 37 die Durchflussmenge durch das zweite Endteil 33. Selbst während die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte an dem Anschlag 38a auf der Seite des zweiten Endteils 33 anliegt, begrenzen das Montageteil 34a und die Borsten 34b die Fluidströmungskanäle durch die Durchlässe 37 nicht oder begrenzen diese Fluidströmungskanäle in einem geringeren Ausmaß als dasjenige, das durch die Durchlässe 37 selbst bewirkt wird. Im Gegensatz zu der zweiten Ausführungsform werden, wenn es sich bei der Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte zum Beispiel um eine Entfernungsbürste handelt, die Borsten 34b ausreichend gebogen, um einen Zwischenraum zwischen den Borsten 34b und dem Filterteil 31 zu erzeugen, und behindern auf diese Weise die Fluidströmung durch das zweite Endteil 33 selbst dann nicht, während sie an der Anliegeposition auf der Seite des zweiten Endteils 33 verbleiben.
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Der Betriebsablauf des Filterelements 3 gemäß der dritten Ausführungsform, die wie oben gestaltet ist, ist im Grunde identisch mit demjenigen gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform. Die Öffnungsfläche der Durchlässe 37 ist bei dieser Ausführungsform jedoch der alleinige Faktor, der die Durchflussmenge durch das zweite Endteil 33 begrenzt. Die Öffnungsfläche der Durchlässe 37 muss so festgelegt werden, dass die Vorteile a) bis d) erzielt werden.
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Bei der obigen Beschreibung handelt es sich bei jeder der Entfernungseinrichtungen 34 für festgehaltene Objekte als Beispiel um eine Entfernungsbürste. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Bei der Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte kann es sich um eine beliebige Einheit handeln, sofern sie in dem entsprechenden Filterelement 3 durch die Fluidströmung, die während einer Filtration oder eines Rückspülens erzeugt wird, in dessen axiale Richtung bewegt werden kann und sie an dem Außenumfang ein Teil aufweist, das in der Lage ist, mit dem Innenumfang des Filterelements 3 in Kontakt zu gleiten und festgehaltene Objekte von dem Innenumfang zu entfernen. Bei der Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte kann es sich zum Beispiel alternativ um einen aus einem Metall, einem Harz oder Gummi hergestellten klingenförmigen oder spatelförmigen Schaber oder dergleichen handeln.
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Als Nächstes werden unter Bezugnahme auf 13 und 14 die Betriebsabläufe der ersten Ausführungsform der Filtervorrichtung beschrieben, die wie oben gestaltet ist. Da sie in der obigen Beschreibung für die erste Ausführungsform des Filterelements 3 ausführlich beschrieben worden sind, werden das Verhalten der Fluidströmung in jedem der Filterelemente 3 und die Bewegungen ihrer Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte während der Betriebsabläufe der Filtervorrichtung nur in groben Zügen beschrieben.
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13 ist eine Vorderquerschnittansicht der Filtervorrichtung, die eine Filtration durchführt. Während einer Filtration ist das Ventil für das Rückspülfluid-Austragssystem geschlossen, es wird kein Ansaugen durch die Rückspülleitung 5 durchgeführt, und die Rückspülleitung 5 hört auf, sich zu drehen.
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Zuerst strömt das zu filternde Fluid durch den Fluideinlass 7 in die Kammer 9 für ungefiltertes Fluid des Gehäuses 1, wie durch den Pfeil A angegeben. Anschließend strömt das Fluid in das Filterelement 3a, das mit der Kammer 9 für ungefiltertes Fluid in Verbindung steht, und wird gefiltert, indem es von innen nach außen so durch die Filterelemente 3a strömt, dass es in die Kammer 10 für gefiltertes Fluid eintritt. Das Fluid, das in die Kammer 10 für gefiltertes Fluid eingetreten ist, wird durch den Fluidauslass 8 nach außen geleitet, wie durch den Pfeil B angegeben. Während einer Filtration drückt das Fluid die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte in dem Filterelement 3a zu dessen oberster Position. Es ist zu beachten, dass, wenngleich die Rückspülleitung 5 verhindert, dass das Fluid in der Kammer 9 für ungefiltertes Fluid in das Filterelement 3b strömt, das mit der Rückspülleitung 5 verbunden ist, das Fluid in den sonstigen Filterelementen 3 durch die Verbindungskammer 13 in das Filterelement 3b strömt. Auf diese Weise filtert das Filterelement 3b auch das Fluid, während die Filtervorrichtung eine Filtration durchführt.
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14 ist eine Vorderquerschnittansicht der Filtervorrichtung, die ein Rückspülen durchführt. Während des Rückspülens wird das Ventil für das Rückspülfluid-Austragssystem geöffnet, und die Rückspülleitung 5 beginnt, das Fluid herauszusaugen. Die Rückspülleitung 5 wird durch den Getriebemotor 16 so gedreht, dass sie nacheinander mit den Filterelementen 3 verbunden wird.
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Wenn sie so gedreht wird, dass sie mit dem Filterelement 3b verbunden wird, saugt die Rückspülleitung 5 das Fluid in dem Filterelement 3b heraus. Dadurch wird der Druck in diesem Filterelement 3b gesenkt und auf diese Weise bewirkt, dass das Fluid in der Kammer 10 für gefiltertes Fluid, die das Filterelement 3b umgibt, in der umgekehrten Richtung als derjenigen für eine Filtration in das Innere des Filterelements 3b hindurchströmt. Dadurch wird das Filterelement 3b rückgespült. Gleichzeitig bewegt die abwärts gerichtete Fluidströmung in der axialen Richtung des Filterelements 3b, die während eines Rückspülens erzeugt wird, die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte in dem Filterelement 3b von ihrer höchsten Position zu ihrer tiefsten Position. Dadurch schabt die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte die festgehaltenen Objekte von dem Innenumfang des Filterteils 31 ab. Die festgehaltenen und entfernten Objekte werden zusammen mit dem Rückspülfluid durch die Rückspülleitung 5 und die Rückspülfluid-Ablassleitung 6 ausgetragen. Unterdessen strömt das Fluid in der Kammer 9 für ungefiltertes Fluid weiterhin in das Filterelement 3a, das nicht mit der Rückspülleitung 5 verbunden ist. Dementsprechend filtern die Filterelemente 3a das Fluid weiterhin, ähnlich wie während die Filtervorrichtung eine Filtration durchführt. Das Fluid, das in das Filterelement 3a eingetreten ist, strömt durch die Verbindungskammer 13 in das Filterelement 3b, das mit der Rückspülleitung 5 verbunden ist. Dies ermöglicht, dass sich die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte, die sich an ihrem höchsten Abschnitt in dem Filterelement 3b befindet, zum Beginn des Rückspülvorgangs für das Filterelement 3b reibungslos herunterbewegt. Es ist zu beachten, dass die Fluidströmung von der Verbindungskammer 13 in das Filterelement 3b durch das Durchflussmengen-Begrenzungsmittel auf eine geringe Menge begrenzt wird, um die Rückspüleffizienz nicht zu beeinträchtigen.
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In dem Filterelement 3a, dessen Verbindung mit der Rückspülleitung 5 soeben getrennt worden ist, bewegt die Fluidströmung von der Kammer 9 für ungefiltertes Fluid in das Filterelement 3a die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte aufwärts. Zu diesem Zeitpunkt kann sich die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte reibungslos bis zu ihrer höchsten Position aufwärtsbewegen, da ermöglicht wird, dass das Fluid oberhalb der Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte durch die Verbindungskammer 13 in ein weiteres der Filterelemente 3 ausströmt, das rückgespült wird. Danach wird die Rückspülleitung 5 durch den Getriebemotor 16 so gedreht, dass sie nacheinander mit den Filterelementen 3 verbunden wird. Dadurch wird jede der Entfernungseinrichtungen 34 für festgehaltene Objekte in dem entsprechenden Filterelement 3 so auf und ab bewegt, dass die Filterelemente 3 zuverlässig rückgespült werden können.
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Wenn zum Beispiel die Filterteile für Ballastmeerwasser verwendet werden, werden die Filtration und das Rückspülen unter den folgenden Bedingungen durchgeführt. Eine Filtration wird zum Beispiel mit einem Primärdruck von 3,0 kg und einem Sekundärdruck von 2,8 bis 2,9 kg durchgeführt. Alle ein bis zehn Stunden des Filtervorgangs wird zwei Minuten lang bei einer Drehzahl von 1/min ein Rückspülen durchgeführt, wobei der Auslass der Rückspülfluid-Ablassleitung 6 gegenüber dem atmosphärischen Druck geöffnet ist.
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Als Nächstes wird die Ausgestaltung einer zweiten Ausführungsform der Filtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben, die die Filterelemente 3 verwendet.
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15 ist eine Vorderquerschnittansicht der zweiten Ausführungsform der Filtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Filtervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform beinhaltet nicht die zweite Trennwand 4 und die Verbindungskammer 13, die durch die zweite Trennwand 4 definiert wird, die in der ersten Ausführungsform beinhaltet sind. Stattdessen beinhaltet die Filtervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform eine Verbindungsleitung 19, die mit den ersten Enden der Filterelemente 3 gegenüber den zweiten Enden, die mit der Kammer 9 für ungefiltertes Fluid verbunden sind, so verbunden sind, dass sie miteinander in Verbindung stehen, wohingegen sie gegenüber der Kammer 10 für gefiltertes Fluid isoliert sind.
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Die Verbindungsleitung 19 ermöglicht, dass das Fluid dort hindurch zwischen die Filterelemente 3 strömt, während das Fluid gegenüber der Umgebung isoliert ist. Die Verbindungsleitung 19 beinhaltet ein Leitungsteil 19a und Fügeteile 19b, die das Leitungsteil 19a mit den zweiten Endteilen 33 der Filterelemente 3 zusammenfügen. In der Filtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung muss das Leitungsteil 19a im Grunde lediglich ein Filterelement 3, das mit der Rückspülleitung 5 verbunden ist, mit einem Filterelement 3 verbinden, das nicht mit der Rückspülleitung 5 verbunden ist. Dementsprechend kann das Leitungsteil 19a eine Form aufweisen, die in der Lage ist, jeweils zwei beliebige der Filterelemente 3 zu verbinden. Unter dem Gesichtspunkt eines stabilen Betriebs sollte das Leitungsteil 19a jedoch wünschenswerterweise eine Form aufweisen, die gleichzeitig sämtliche der Filterelemente 3 miteinander verbindet. Im Besonderen kann das Leitungsteil 19a zum Beispiel eine Ringform aufweisen, die sämtliche der Filterelemente 3 verbindet, wie in 16 dargestellt. Das Leitungsteil 19a kann aus einem bekannten Leitungsmaterial ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Leitungsteil 19a aus einem Metall wie zum Beispiel einem Edelstahl, Naturgummi oder einem Harz wie zum Beispiel einem Polyvinylchloridharz ausgebildet sein. Das Leitungsteil 19a kann aus einem beliebigen flexiblen Material ausgebildet sein, sofern das Material fest genug ist, um seine Form gegenüber jeglicher Kraft aufgrund einer Differenz im Druck innerhalb und außerhalb des Leitungsteils 19a zu bewahren. Ein Ausbilden des Leitungsteils 19a aus einem flexiblen Material ermöglicht, das Leitungsteil 19a effizienter zu montieren oder zu demontieren. Als Fügeteile 19b kann ein beliebiges bekanntes Anschlussstück verwendet werden, das eine vorgegebene Festigkeit und eine zuverlässige Luftdichtheit aufweist.
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Die Betriebsabläufe der Filtervorrichtung, die wie oben gestaltet ist, ähneln im Grunde denjenigen bei der ersten Ausführungsform. Folglich werden im Folgenden die Abläufe im Zusammenhang mit der Verbindungsleitung 19 beschrieben.
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Während einer Filtration, wie sie in 15 dargestellt wird, wird das zu filternde Fluid der Kammer 9 für ungefiltertes Fluid zugeführt und tritt anschließend in die Filterelemente 3a ein, die mit der Kammer 9 für ungefiltertes Fluid in Verbindung stehen. Das Fluid wird gefiltert, indem es so von innen nach außen durch die Filterelemente 3a strömt, dass es in die Kammer 10 für gefiltertes Fluid eintritt, die die Filterelemente 3a umgibt. Es ist zu beachten, dass, wenngleich die Rückspülleitung 5 verhindert, dass das Fluid in der Kammer 9 für ungefiltertes Fluid in das Filterelement 3b strömt, das mit der Rückspülleitung 5 verbunden ist, das Fluid in einem weiteren Filterelement 3a durch die Verbindungsleitung 19 in das Filterelement 3b strömt. Auf diese Weise wird eine Filtration auch in dem Filterelement 3b durchgeführt.
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Demgegenüber ist während eines Rückspülens, wenngleich dies nicht veranschaulicht wird, das Ventil für das Rückspülfluid-Austragssystem geöffnet, und die Rückspülleitung 5 saugt das Fluid aus dem Filterelement 3b, das mit der Rückspülleitung 5 verbunden ist. Dadurch wird der Druck in diesem Filterelement 3b gesenkt und auf diese Weise bewirkt, dass das Fluid in der Kammer 10 für gefiltertes Fluid, die das Filterelement 3b umgibt, in der umgekehrten Richtung als derjenigen für eine Filtration in das Innere des Filterelements 3b hindurchströmt. Dadurch wird das Filterelement 3b rückgespült. Unterdessen strömt das Fluid in dem Filterelement 3a, das nicht mit der Rückspülleitung 5 verbunden ist, durch die Verbindungsleitung 19 in das Filterelement 3b, das mit der Rückspülleitung 5 verbunden ist. Dies ermöglicht, dass die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte, die sich zu Beginn des Rückspülvorgangs für das Filterelement 3b an ihrem höchsten Abschnitt in dem Filterelement 3b befindet, sich reibungslos herunterbewegt, um die festgehaltenen Objekte zu entfernen. Es ist zu beachten, dass die Fluidströmung in das Filterelement 3b durch das Durchflussmengen-Begrenzungsmittel auf eine geringe Menge begrenzt wird, um die Rückspüleffizienz nicht zu beeinträchtigen. In dem Filterelement 3a, dessen Rückspülen soeben beendet worden ist, wird die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte aufwärtsbewegt. Zu diesem Zeitpunkt kann sich die Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte reibungslos bis zu ihrer höchsten Position aufwärtsbewegen, da ermöglicht wird, dass das Fluid zwischen dem oberen Endteil 33 und der Entfernungseinrichtung 34 für festgehaltene Objekte durch die Verbindungsleitung 19 in ein weiteres Filterelement 3 ausströmt, das rückgespült wird.
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Die zweite Ausführungsform weist einen großen annehmbaren Längenbereich für die Filterelemente 3 auf, da ihre Länge nicht von dem Abstand zwischen den beiden Trennwänden abhängt.
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Liste der Bezugszeichen
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- 1
- Gehäuse
- 2
- erste Trennwand
- 3, 3a und 3b
- Filterelement
- 4
- zweite Trennwand
- 5
- Rückspülleitung
- 6
- Rückspülfluid-Ablassleitung
- 7
- Fluideinlass
- 8
- Fluidauslass
- 9
- Kammer für ungefiltertes Fluid
- 10
- Kammer für gefiltertes Fluid
- 11
- Durchgangsloch
- 12
- Durchgangsloch
- 13
- Verbindungskammer
- 14
- Basisendabschnitt der Rückspülleitung
- 15
- Welle
- 16
- Getriebemotor
- 17
- Basisendabschnitt der Rückspülfluid-Ablassleitung
- 18
- Kopplungsanschlussabschnitt
- 19
- Verbindungsleitung
- 19a
- Leitungsteil
- 19b
- Fügeteil
- 20
- Austragsanschluss
- 31
- Filterteil
- 32
- erstes Endteil
- 33
- zweites Endteil
- 34
- Entfernungseinrichtung für festgehaltene Objekte (Entfernungsbürste)
- 34a
- Montageteil (Bürstenhauptkörper)
- 34b
- Borsten
- 34c
- Stirnfläche
- 35
- Führungswelle
- 36
- Steg
- 37
- Öffnung (Durchlass)
- 38, 38a, 38b
- Anschlag
- 39
- Zwischenraum
- A
- Einströmungsrichtung des Fluids
- B
- Ausströmungsrichtung des gefilterten Fluids
- C
- Schnittlinie
- P
- Drehrichtung der Rückspülleitung