DE19635364A1 - Vorrichtung zum Filtern von verunreinigten flüssigen Medien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Filtern eines verunreinigten flüssigen Mediums und zum gleichzeitigen Aus­ tragen der Verunreinigungen aus der Vorrichtung mit einem Schmutztank, mit einem Zulauf zum Einleiten des verunreinig­ ten Mediums in das im Schmutztank angeordnete eigentliche Filtergerät, mit einem Spaltsieb zum Herausfiltern der Verun­ reinigungen, mit einer im Schmutztank umlaufenden und Krat­ zerwinkel aufweisenden Kratzerkette, wobei die Kratzerwinkel im Strömungsweg des flüssigen Mediums vor dessen Eintritt in das Spaltsieb zum Abstreifen von Verunreinigungen vom Spalt­ sieb an diesem vorbeigleiten, und mit einem Schmutzkasten zur Aufnahme der von den Kratzerwinkeln abgestreiften Verun­ reinigungen.

Filter dieser Art werden zum Beispiel bei der spanabhebenden Fertigung für Kühlschmiermittel verwendet. Ebenso verwendet man diese Filter zum Filtern von Ölen und Emulsionen.

Ein Spaltsieb besteht im wesentlichen aus mehreren mit engem Abstand nebeneinanderliegenden und damit zwischen sich Spal­ te freilassenden Stäben. Das zu reinigende Medium wird zur Aufgabe- oder Eintrittsseite des Spaltsiebes geführt und durch dieses durchgepreßt. Das flüssige Medium tritt durch die Spalte durch. Die Verunreinigungen werden zurückgehal­ ten. Abhängig von der Stärke der Verunreinigung und der Grö­ ße der Verunreinigungen selbst setzt sich ein Spaltsieb nach einiger Zeit zu. Um dies zu vermeiden, ist es bekannt, eine Kratzerkette mit ihren Kratzerwinkeln an der Aufgabe- oder Eintrittsseite des Spaltsiebes vorbeizuführen. Die Kratzer­ winkel gleiten über diese Seite des Spaltsiebs, streifen die Verunreinigungen ab und führen sie durch den Schmutztank ei­ nem Schmutzkasten zu.

Bekannt ist weiter die Verwendung eines Lamellenpaketes. Die­ ses besteht aus mehreren im Abstand voneinander angeordneten Lamellen oder Führungsblechen. Das Lamellenpaket liegt mit seiner Eintrittsseite im Strömungsweg des verunreinigten flüssigen Mediums. Es tritt in das Lamellenpaket ein und strömt an dessen Lamellen vorbei. Wirbel werden aufgelöst, und die Strömung wird ruhiger. Dies führt wiederum dazu, daß in Schwebe mitgeführte Schmutzteilchen sich an den Lamellen absetzen und ruhig bis zum Boden des Schmutztanks weiterge­ führt werden. Man spricht von einer Verkürzung der Sedimenta­ tionstiefe. Hierunter versteht man die Strecke, innerhalb de­ ren die von dem flüssigen Medium mitgeführten Schmutzteil­ chen zur Ruhe kommen, sich auf dem Boden absetzen und damit den Kreislauf des flüssigen Mediums verlassen.

Bekannt sind Filter, in denen entweder ein Spaltsieb und ei­ ne Kratzerkette oder ein Lamellenpaket und eine Kratzerkette angeordnet sind.

Von diesem Stand der Technik ausgehend, stellt sich für die Erfindung die Aufgabe, ein Filter für verunreinigte flüssige Medien so auszubilden, daß die von diesem mitgeführten Verun­ reinigungen konstant vom Filter entfernt und aus der gesam­ ten Vorrichtung ausgetragen werden. Weiter soll der wirksame Querschnitt des eigentlichen Filters hoch und konstant gehal­ ten werden. Dann kann es ständig mit hoher Leistung arbei­ ten. Die Leistung wird nicht durch Zusetzen des eigentlichen Filters herabgesetzt. Die Praxis verlangt Filter, mit denen die verunreinigten flüssigen Medien fein oder nur mittelfein gefiltert werden. Eine Kühlflüssigkeit, die durch Bohrungen in einem Schneidwerkzeug durchläuft, muß fein gefiltert wer­ den. Ein flüssiges Medium, das lediglich Schleifstaub oder Späne wegspült, muß nur mittelfein gefiltert werden.

Die Erfindung stellt sich diesen Anforderungen der Praxis. Sie ermöglicht die Konstruktion eines Filters, mit dem Me­ dien fein gefiltert, und auch die Konstruktion eines Fil­ ters, mit dem die Medien nur mittelfein gefiltert werden.

Eine Filtervorrichtung zum Feinfiltern von verunreinigten flüssigen Medien ergibt sich bei einer Vorrichtung der ein­ gangs genannten Gattung nach der Erfindung durch die gemein­ same Verwendung der im folgenden aufgeführten und für sich allein bekannten Merkmale:

• a) die Eintrittsseite des Spaltsiebes ist nach unten gerich­ tet und liegt oberhalb des Zulaufes,
• b) die Kratzerkette wird mit ihren Kratzerwinkeln an der Ein­ trittsseite des Spaltsiebes vorbeigeführt, und
• c) ein Lamellenpaket ist im Strömungsweg des flüssigen Me­ diums mit seiner Eintrittsseite unterhalb des Spaltsiebes angeordnet.

Ein Spaltsieb kann wie jedes andere Sieb horizontal, verti­ kal oder auch schräg angeordnet werden. Erfindungsgemäß liegt das Spaltsieb horizontal und wird von unten ange­ strömt. Dies bringt unter anderem den Vorteil, daß die sich von selbst am Spaltsieb abtrennenden oder durch die Kratzer­ winkel abgestreiften Verunreinigungen sich durch Schwerkraft vom Spaltsieb trennen und im Schmutztank nach unten fallen.

Die Kratzerkette läuft mit ihren Kratzerwinkeln an der Aufga­ be- oder Eintrittsseite des Spaltsiebes vorbei. An dem in der Bewegungsrichtung hinten liegenden Ende des Spaltsiebs wird die Kratzerkette umgelenkt und läuft zurück. Dies bedeu­ tet, daß die Kratzerwinkel am oberen Trum der Kratzerkette die Verunreinigungen abstreifen und die Kratzerwinkel am un­ teren Trum die Verunreinigungen austragen und zum Schmutzka­ sten führen.

Das mit seiner Eintrittsseite im Strömungsweg des verunrei­ nigten Mediums unterhalb Spaltsiebes angeordnete Lamellenpa­ ket beruhigt die Strömung des flüssigen Mediums und verkürzt dabei die Sedimentationsstrecke. Die Verunreinigungen sedi­ mentieren schneller und setzen sich somit besser am Boden ab.

Es ist bekannt, die Kratzerkette über die Ebene des Spalt­ siebs hinaus nach oben zu führen. Dann läßt sich der Schmutz­ kasten in einer Ebene über der des Spaltsiebs anordnen. Die Kratzerkette trägt die Verunreinigungen sicher aus dem Schmutztank hinaus und läßt sie in den Schmutzkasten fallen. Auf ihrem Weg vom Spaltsieb zum Schmutzkasten wird die Krat­ zerkette beim Stand der Technik in einem sogenannten Hals ge­ führt. Dies ist ein Rahmen, der auf seiner Unterseite mit Platten dicht verschlossen und auf seiner Oberseite mit Plat­ ten locker abgedeckt ist. In einer zweckmäßigen Ausgestal­ tung sieht die Erfindung vor, daß der Schmutztank auf seiner Oberseite durch einen Deckel fest verschlossen, der Deckel zum Durchlassen des unteren und des oberen Trums der Kratzer­ kette geöffnet und ein geschlossener Hals auf diese Öffnung aufgesetzt und seine Unterseite an seinem oberen Ende ober­ halb des Schmutzkasten geöffnet ist.

Der Tank und der Hals sind somit bis in eine Ebene, die über der Ebene des Spaltsiebes liegt, verschlossen. Damit kann das flüssige Medium im Hals bis zu der höher gelegenen Ebe­ ne, in der sich die Öffnung befindet, ansteigen. Damit er­ höht sich der auf die Aufgabe- oder Eintrittsseite des Spalt­ siebes einwirkende statische Druck. Man spricht von einer ge­ odätischen Höhe, die hierdurch vergrößert wird. Wenn Verun­ reinigungen das Spaltsieb zu- und damit den Durchtrittsquer­ schnitt herabsetzen, steigt diese geodätische Höhe. Damit steigt auch der statische Druck. Der Durchfluß durch das Spaltsieb steigt wieder an. Auf diese Weise wird die Lei­ stung des Spaltsiebes vergleichmäßigt.

Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filters wer­ den zum ersten Mal ein Spaltsieb, eine Kratzerkette und ein Lamellenpaket gleichzeitig verwendet. Bei Verwendung des er­ findungsgemäßen Filters kommt man mit einem einzigen Filter­ vorgang aus. Bisher unterschied man zwischen Vor- und Haupt- oder zwischen Haupt- und Nachfiltern.

Wichtig und vorteilhaft ist weiter, daß die Kratzerkette mit ihren Kratzerwinkeln leichte auf schwimmende Späne, zum Bei­ spiel Aluminiumspäne, erfaßt und austrägt. Bei vielen bekann­ ten Filtern schwimmen diese im Schmutztank auf, verbleiben dort und behindern das Ausfiltern anderer Verunreinigungen.

Die Ausführungsform, mit der verunreinigte flüssige Medien fein und mittelfein gefiltert werden, baut ebenfalls auf der im ersten Absatz der Beschreibung genannten bekannten Vor­ richtung auf. Sie zeichnet sich dadurch aus, daß

• a) ein Kasten in den Schmutztank eingehängt, das Spaltsieb in dessen Boden angeordnet und seine Eintrittsseite nach unten gerichtet ist,
• b) eine Absaugpumpe vorgesehen ist und ihr Ansaugstutzen über dem Spaltsieb liegt und
• c) die Kratzerkette mit ihren Kratzerwinkeln an der Untersei­ te des Spaltsiebes vorbeigeführt ist.

Das Besondere dieser Ausführungsform liegt damit unter ande­ rem in der tiefen Lage des Spaltsiebs. Hierdurch ergibt sich eine große geodätische Höhe, auf die schon eingangs hingewie­ sen wurde. Diese große geodätische Höhe führt zu einem gro­ ßen statischen Druck, mit dem das verunreinigte flüssige Me­ dium von unten nach oben durch das Spaltsieb durchgedrückt wird. Mit der zusätzlich vorgesehenen Absaugpumpe, deren An­ saugstutzen über dem Spaltsieb liegt, wird das durch das Spaltsieb durchgetretene und damit gefilterte Medium abge­ saugt. Bei hoher Leistung der Absaugpumpe sinkt der Pegel in dem Kasten. Damit sinken die geodätische Höhe und der das Me­ dium durch das Spaltsieb durchdrückende statische Druck. Dies bedeutet, daß sich die Leistung oder die Durchflußmenge mit der Absaugpumpe steuern läßt. Ein Vorteil dieser Ausfüh­ rungsform gegenüber der eingangs genannten Ausführungsform zum Feinfiltern liegt darin, daß ein bei dieser Ausführungs­ form erforderlicher Reintank enthält. Damit ist der Raumbe­ darf der zweiten Ausführungsform geringer als der der ersten Ausführungsform.

Die Kratzerkette wird mit ihren Kratzerwinkeln an der Unter- oder Eintrittsseite des Spaltsiebs vorbeigeführt. Sie nimmt dort haftende Verunreinigungen mit und hält das Spaltsieb frei. Das über dem Boden des Schmutztanks zurücklaufende un­ tere Trum der Kratzerkette nimmt Verunreinigungen, die sich dort abgesetzt haben, wie bei der ersten Ausführungsform bis zu einer Schmutzabwurfkante mit. Diese streift die Verunrei­ nigungen von der Kratzerkette ab, und sie fallen in einen Schmutzkasten.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung sieht die Erfindung bei der zweiten Ausführungsform vor, daß der Kasten zwischen den beiden Seiten des Schmutztankes in diesen eingehängt ist, der Zulauf auf der einen Seite des Kastens in den Schmutz­ tank einmündet, mindestens eine weitere Absaugpumpe vorgese­ hen ist und deren Ansaugstutzen in die vom Zulauf abgelegene Seite des Schmutzkastens mündet. Der Kasten befindet sich so­ mit in etwa in der Mitte zwischen den beiden Seiten des Schmutztanks. Auf seiner vom Zulauf abgewandten Seite ist ei­ ne weitere Absaugpumpe vorgesehen. Diese saugt flüssiges Me­ dium, das nicht durch das Spaltsieb durchgetreten ist, ab. Trotzdem ist dieses Medium gefiltert, da die ursprünglich in ihm enthaltenen Verunreinigungen auf dem Weg zwischen dem Zu­ lauf und dem Ansaugstutzen dieser weiteren Absaugpumpe sedi­ mentiert oder sich am Boden des Schmutztanks abgesetzt ha­ ben. Damit saugt die erste Absaugpumpe fein und die weitere Absaugpumpe weniger fein gefiltertes Medium ab.

Zweckmäßig ist der Kasten an seinem oberen Ende offen. Dies erleichtert seine Konstruktion. Weiter erübrigen sich Entlüf­ tungs- und Belüftungsöffnungen.

Schließlich ist bei dieser zweiten Ausführungsform noch vor­ gesehen, daß die Kratzerkette über die Eintrittsseite des Spaltsiebes hinaus bis in die vom Zulauf abgelegene Seite des Schmutztankes geführt ist. Damit werden auch Verunreini­ gungen, die sich in diesem Bereich des Schmutztanks auf des­ sen Boden abgesetzt haben, aufgenommen und zum Schmutzkasten geführt.

Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigen beiden Ausführungs­ formen wird die Erfindung nun weiter erläutert. In der Zeich­ nung ist:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung der er­ sten Ausführungsform zum Feinfiltern und

Fig. 2 eine schematische perspektivische Darstellung der zweiten Ausführungsform zum Mittelfeinfiltern der ver­ unreinigten flüssigen Medien.

Fig. 1 zeigt das eigentliche Filtergerät 12 der ersten Aus­ führungsform. Das Filtergerät 12 ist im Schmutztank 14 ange­ ordnet. Dieser ist mit einem Deckel verschlossen. Neben dem Schmutztank 14, in der Zeichnung links vor diesem, befindet sich der Reintank 16. Ausgehend von dem eben genannten Dec­ kel verläuft der Hals 18 schräg nach oben. Er ist vollstän­ dig geschlossen. Der Zulauf 20 wird durch ein Rohr gebildet. An seinem strömungsabwärtigen Ende weist dieses einen Aus­ trittsschlitz 22 auf. Er ist auf die Aufgabe- oder Eintritts­ seite des Spaltsiebes 24 gerichtet. An dessen Austrittsseite befindet sich ein Überlauf 26. Über ihn tritt das gefilterte und damit nun reine Medium in den Reintank 16 ein. Im Schmutztank 14 unter der Aufgabe- oder Eintrittsseite des Spaltsiebes 24 ist das Lamellenpaket 28 angeordnet. Seine Eintrittsseite 30 ist der Aufgabe- oder Eintrittsseite des Spaltsiebes 24 zugewandt. Seine Austrittsseite 32 ist dem Bo­ den des Schmutztanks 14 zugewandt. Die Kratzerkette wird im Hals 18 geführt. Man erkennt ihr oberes Trum 34 und ihr unte­ res Trum 36. Die Kratzerkette trägt mehrere Kratzerwinkel. Ein Kratzerwinkel 38 ist eingezeichnet. Das obere Ende des Halses 18 ist offen. Dort befindet sich eine Schmutzabwurf­ kante 40. Unter dieser befindet sich der Schmutzkasten 42.

Die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform arbeitet wie folgt:
Das zu reinigende verunreinigte flüssige Medium tritt in Richtung des eingezeichneten Pfeiles in den Zulauf 20 ein. Dieser führt das Medium bis zur Unterseite des Spaltsiebes 24. Es tritt aus dem Austrittsschlitz 22 aus. Das Medium durchläuft das Spaltsieb 24 von unten nach oben. Das gerei­ nigte flüssige Medium läuft am Überlauf 26 über und tritt in den Reintank 16 ein. Gleichzeitig steigt es abhängig vom Vo­ lumen, mit dem es pro Zeiteinheit durchgeführt wird, und ab­ hängig vom Durchtrittsquerschnitt des Spaltsiebes 24 im Hals 18 nach oben. Im gezeigten Beispiel hat das Medium den Hals 18 bis kurz unterhalb der Schmutzabwurfkante 40 gefüllt. Der am Überlauf 26 eingezeichnete Pfeil zeigt die Strömungsrich­ tung des gereinigten überlaufenden Mediums. Der eingezeichne­ te Kratzerwinkel 38 streicht an der Aufgabe- oder Eintritts­ seite des Spaltsiebes 24 vorbei. Er streift dort haftende Verunreinigungen ab und nimmt sie mit. Mit dem unteren Trum 36 bewegt sich dieser Kratzerwinkel 38 im Hals 18 nach oben und nimmt die Verunreinigungen so lange mit, bis sie sich an der Schmutzabwurfkante 40 vom Kratzerwinkel 38 lösen und in den Schmutzkasten 42 fallen.

Vorstehend wurde geschildert, wie das verunreinigte flüssige Medium an das Spaltsieb 24 herangeführt wird und durch die­ ses durchtritt. Ebenso kann Medium, das an der dessen Aufga­ be- oder Eintrittsseite zugewandten Eintrittsseite 30 des La­ mellenpaketes 28 vorbeiströmt, in diese eintreten. Schmutz­ teilchen setzen sich ab. An der Austrittsseite 32 tritt das nun gereinigte Medium aus dem Lamellenpaket 28 aus. Ebenso kann das Medium um das Lamellenpaket 28 herumgeführt werden, bevor es in dieses eintritt.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform hängt ein Kasten 44 im Schmutztank 14. Das Spaltsieb 24 bildet den Boden des Kastens 44. Eine Absaugpumpe 46 ist vorgesehen und weist ei­ nen in den Kasten 44 kurz oberhalb des Spaltsiebs 24 münden­ den Ansaugstutzen 48 auf. Eine weitere Absaugpumpe 40 ist - bei Blick auf Fig. 2 - rechts vom Kasten 44 angeordnet. Ihr Ansaugstutzen 52 mündet in den unteren Bereich des Schmutz­ tanks 14. Wie bei der ersten Ausführungsform sind ein Zulauf 20, eine Kratzerkette mit einem oberen Trum 34, einem unte­ ren Trum 36 und Kratzerwinkeln 38 und ein Schmutzkasten 42 vorgesehen. Das verunreinigte flüssige Medium wird über den Zulauf 20 zugeführt. Es läuft unten am Zulauf 20 aus, sinkt nach unten und teilt sich im wesentlichen in zwei Strömungen auf. Diese werden durch die beiden bogenförmigen und in je einem Pfeil endenden Linien angezeigt. Die eine Strömung tritt von unten in das Spaltsieb 24 ein und steigt im Kasten 44 nach oben. Die zweite Strömung strömt an der Unterseite des Kastens 44 vorbei und gelangt in den (in Fig. 2) rechts liegenden Bereich des Schmutztanks 14. Das in den Kasten 44 eintretende flüssige Medium wird durch das Spaltsieb 24 stär­ ker und das an diesem vorbeiströmende Medium wird durch Sedi­ mentation nur weniger stark gefiltert. Diese beiden verschie­ den stark gefilterten Medien werden durch die Absaugpumpen 46 und 50 abgepumpt.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Filtern eines verunreinigten flüssigen Me­ diums und zum gleichzeitigen Austragen der Verunreinigun­ gen aus der Vorrichtung mit einem Schmutztank, mit einem Zulauf zum Einleiten des verunreinigten Mediums in das im Schmutztank angeordnete eigentliche Filtergerät, mit ei­ nem Spaltsieb zum Herausfiltern der Verunreinigungen, mit einer im Schmutztank umlaufenden und Kratzerwinkel aufwei­ senden Kratzerkette, wobei die Kratzerwinkel im Strömungs­ weg des flüssigen Mediums vor dessen Eintritt in das Spaltsieb zum Abstreifen von Verunreinigungen vom Spalt­ sieb an diesem vorbeigleiten, und mit einem Schmutzkasten zur Aufnahme der von den Kratzerwinkeln mitgeführten Ver­ unreinigungen, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) die Eintrittsseite des Spaltsiebes (24) nach unten ge­ richtet ist und oberhalb des Zulaufes (20/22) liegt,
• b) die Kratzerkette (34, 36) mit ihren Kratzerwinkeln (38) an der Eintrittsseite des Spaltsiebes (24) vorbei­ geführt ist und
• c) ein Lamellenpaket (28) im Schmutztank (14) im Strö­ mungsweg des flüssigen Mediums mit seiner Eintrittssei­ te (30) unterhalb des Spaltsiebes (24) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmutztank (14) auf seiner Oberseite durch einen Dec­ kel fest verschlossen ist, der Deckel zum Durchlassen des unteren und des oberen Trums (36, 34) der Kratzerkette ge­ öffnet ist und ein geschlossener Hals (18) auf die Öff­ nung aufgesetzt und an seinem oberen Ende auf seiner Un­ terseite oberhalb des Schmutzkastens (42) geöffnet ist.

3. Vorrichtung zum Filtern eines verunreinigten flüssigen Me­ diums und zum gleichzeitigen Austragen der Verunreinigun­ gen aus der Vorrichtung mit einem Schmutztank, mit einem Zulauf zum Einleiten des verunreinigten Mediums in das im Schmutztank angeordnete eigentliche Filtergerät, mit ei­ nem Spaltsieb zum Herausfiltern der Verunreinigungen, mit einer im Schmutztank umlaufenden und Kratzerwinkel aufwei­ senden Kratzerkette, wobei die Kratzerwinkel im Strömungs­ weg des flüssigen Mediums vor dessen Eintritt in das Spaltsieb zum Abstreifen von Verunreinigungen vom Spalt­ sieb an diesem vorbeigleiten, und mit einem Schmutzkasten zur Aufnahme der von den Kratzerwinkeln mitgeführten Ver­ unreinigungen, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) ein Kasten (44) in den Schmutztank (14) eingehängt, das Spaltsieb (24) in dessen Boden angeordnet und sei­ ne Eintrittsseite nach unten gerichtet ist,
• b) eine Absaugpumpe (46) vorgesehen ist und ihr Ansaug­ stutzen (48) über dem Spaltsieb (24) liegt und
• c) die Kratzerkette (34, 36) mit ihren Kratzerwinkeln (38) an der Unterseite des Spaltsiebes (24) vorbeige­ führt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kasten (44) zwischen den beiden Seiten des Schmutztan­ kes (14) in diesen eingehängt ist, der Zulauf (20) auf der einen Seite des Kastens (44) in den Schmutztank (14) einmündet, mindestens eine weitere Absaugpumpe (50) vorge­ sehen ist und deren Ansaugstutzen (52) in die vom Zulauf (20) abgelegene Seite des Schmutzkastens (14) mündet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kasten (44) an seinem oberen Ende offen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kratzerkette (34, 36) über die Ein­ trittsseite des Spaltsiebes (24) hinaus bis in die vom Zu­ lauf (20) abgelegene Seite des Schmutztankes (14) geführt ist.