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DE2652405B2 - Verfahren zum Filtrieren von Feststoffe enthaltendem Wasser sowie Filter zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Filtrieren von Feststoffe enthaltendem Wasser sowie Filter zur Durchführung des Verfahrens

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DE2652405B2
DE2652405B2 DE2652405A DE2652405A DE2652405B2 DE 2652405 B2 DE2652405 B2 DE 2652405B2 DE 2652405 A DE2652405 A DE 2652405A DE 2652405 A DE2652405 A DE 2652405A DE 2652405 B2 DE2652405 B2 DE 2652405B2
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Filtrieren von Feststoffe enthaltendem Wasser unter Verwendung eines Filters mit allgemein rohrförmiger Form, das in seiner Seitenwand Filtrieröffnungen aufweist, deren lichte Weite sich von einem Ende des Filters zum anderen ändert, sowie auf Filter zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4.
Es ist ein zylindrisches Spaltfilter bekannt (deutsche Auslegeschrift 12 23 343), das aus einzelnen hintereinander angeordneten Filterabschnitten mit unterschiedlichem Durchmesser besteht, die durch kreisförmig angeordnete Stäbe gebildet sind, deren Abstand in Förderrichtung des zu filtrierenden Materials zunimmt.
Durch diese Maßnahme wird ein Verstopfen des Filters beispielsweise beim Trennen von Wasser von Holzschnitzeln oder anderen Fasermaterialien sicher vermieden. Die Strömungsgeschwindigkeit dieser Materialien durch das Filter hindurch ist jedoch relativ gering, so daß die von dem Material zu trennende Flüssigkeit über die gesamte Länge des Filters gleichzeitig austritt. Da der größte Durchmesser der Filterabschnitte am Auslaßende am größten ist, ergibt sich in diesem Bereich eine besonders niedrige Bewegungsgeschwindigkeit des Materials.
Weiterhin wurden bereits Spaltfilter mit Oberflächenfilterwirkung zur Filtrierung von Wasser verwendet (US-Patentschrift 14 77 986). Die hierbei verwendeten Spaltfilterelemente weisen jedoch parallele Stäbe auf und das dem Einlaßende gegenüberliegende Ende ist durch ein Ventilelement verschließbar, das zur Reinigung der Oberfläche des Spaltfilters geöffnet werden kann, so daß sich eine Reinigung der Oberfläche des SpEiltfilters durch Spülung mit Hilfe der zu filtrierenden Flüssigkeit ergibt. Auch bei diesem bekannten Verfahren ist die Strömungsgeschwindigkeit im Inneren des Spaltfilters gering, da die Einlaß- und Auslaßöffnungen dieses Filters einen wesentlich kleineren Querschnitt
aufweisen als das zylindrische Spaltfilter. Auf Grund der niedrigen Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit ergibt sich auch hier eine Filterwirkung über die gesamte Länge des Filterelementes und db Feinheit des Filters ist festgelegt Für viele Anwendungsfälle sind jedoch Filter erwünscht, deren Filterfeinheit ohne Wechsel der Filterelemente vergrößert oder verkleinert werden kann. Dies ist beispielsweise bei der Gewinnung von Kühlwasser aus Flüssen der Fall, die mehr oder weniger verunreinigtes Wasser führen können, wobei es unbedingt erforderlich ist, daß die Kühlwasserzufuhr aufrechterhalten bleibt In diesem Fall ist es besser, weniger gut gefiltertes Wasser zuzuführen, als eine Unterbrechung der Wasserzufuhr hervorzurufen. Es sind Filterelemente bekannt die die Form eines Stapels von Scheiben oder die Form der Windungen einer Schraubenfeder aufweist wobei die Filterfeinheit durch Änderung des Abstandes der Scheiben oder der Windungen veränderbar ist In jedem Fa!1 muß hierbei eine Betätigung vorgenommen werden, um die Feinheit des Filters zu ändern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie ein Filter zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, bei dem sich eine automatische Anpassung der Filtrierfeinheit an die Durchflußmenge und den Verschmutzungsgrad der zu filtrierenden Flüssigkeit ergibt.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem V erfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf Grund der Geschwindigkeit des zu filtrierenden Wassers eine dynamische Wirkung derart hervorgerufen wird, daß das Wasser die Filtrieröffnungen in einer Zone durchläuft die einem der Enden des Filters benachbart ist und die sich automatisch gegenüber diesem Ende in Abhängigkeit von den Parametern des Filtriervorganges verschiebt, wobei diese Parameter durch die Menge der Verunreinigungen und die Geschwindigkeit des Wassers entlang des Filters gegeben sind und daß die Zone sich ausgehend von dem Ende des Filters aus verschiebt, an der das Filter die geringste lichte Weite aufweist.
Ausgehend von einem Filter der eingangs genannten Art, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Filterelement durch mehrere koaxiale Filterrohre gebildet ist die Kante an Kante miteinander verbunden sind und daß die Filtrieroberflächen dieser Rohre am strömungsabwärts gelegenen Ende feiner sind als am strömungsaufwSrts gelegenen Ende; eine weitere Aufgabenlösung besteht darin, daß das Filter einen Saugkopf bildet, der in eine Wasserströmung eingebracht wird und daß die Filtrieroberfläche durch in Längsrichtung verlaufende Profile gebildet ist, zwischen denen Schlitze mit zunehmender Breite belassen sind, wobei die Profile den geringsten Abstand an auf die Wasserströmung bezogenen strömungsaufwärts gelegenen Ende angeordnet sind.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ergibt sich eine automatische Anpassung der Filtrierfeinheit in Abhängigkeit von der Durchflußgeschwindigkeit sowie dem Verschmutzungsgrad des Wassers dadurch, daß auf Grund der hohen Geschwindigkeit des zu filtrierenden Wassers dieses zunächst bis zum Ende des Filterelementes gelangt an dem die lichte Weite der Filtrieröffnungen am geringsten ist. Bei starker Verschmutzung des Wassers oder bei großen Fntnahmemegen verschiebt sich dieser Filtrierbereich oder die kreisringförmige Filtrierzone in Richtung auf das Einlaßende des Filters, an dem die lichte Weite der Filtrieröffnungen am größten ist Auf diese Weise durchläuft das Wasser auf automatische Weise immer den Filterbereich, der die Feinheit aufweist, am besten an die Verunreinigungslast des Wassers sowie die Durchflußmenge des Wassers zum Zeitpunkt der Filtrierung angepaßt ist
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung noch näher erläutert ίο In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 eine Längsschnittansicht einer Ausführungsform eines Filters zur Durchführung des Verfahrens;
F i g. 2 eine seitliche Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform eines Filters;
F i g. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 nach F ig. 2;
F i g. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 nach Fig. 2.
Die in F i g. 1 dargestellte Ausführungsform eines Filters für unter Druck stehendes Wasser ist durch vier rohrförmige Elemente gebildet, von denen lediglich zwei Elemente bei 1 und 2 gezeigt sind. Jedes Filterelement ist durch drei Filterrohre 3, 4 und 5 gebildet, die Ende an Ende miteinander verschweißt sind. Das Filterrohr 3 weist die feinsten Durchlässe auf, während die Durchlässe des mittleren Filterrohres 4 eine mittlere Feinheit aufweisen und das strömungsaufwärts gelegene Filterrohr 5 weist die gröbste Filterwirkung auf.
Die Filterelemente 1 und 2 sind in einem dichten Gehäuse 6 angebracht, das den Körper des Filters bildet und das in eine Leitung 7 derart eingefügt werden kann, daß das in der Leitung 7 strömende Wasser die Filterelemente durchströmt und gefiltert am anderen Ende des Gehäuses 6 austritt.
Eine Blende 8 trennt das Rohwasser von dem gefilterten Wasser direkt am Eingang des Filters.
Am Ende jedes Filterelementes 1,2 ist ein Krümmer 9 angeschweißt, der das Gehäuse 6 abgedichtet durchläuft. Ein automatisches Spülventil 10 ist in dem offenen Ende jedes Krümmers 9 befestigt. Dieses Spülventil ist normalerweise geschlossen.
Die Wirkungsweise des beschriebenen Filters ist folgende: Das Wasser kommt von der Leitung 7 mit einer relativ hohen Geschwindigkeit (in der Größenordnung von 2 bis 4 m/sec) an, tritt in die Filterelemente 1 und 2 ein und durchläuft eben auf Grund dieser Geschwindigkeit des Wassers die Filterrohre 3 mit der größten Feinheit. Es bildet sich auf diese Weise ein so virtueller Kreisring, der die einzige Filterzone des Filters darstellt. So wie sich die Verunreinigungen entlang der filtrierenden Oberfläche ablagern und diese verstopfen, wandert dieser Kreisring in Richtung auf den Eingang des Filters, d. h. in Richtung auf das Filterrohr 5 mit der geringsten Feinheit. In diesem Moment ruft die Feststellung des Druckabfalls auf beiden Seiten des Filterelementes (+ und —) durch einen differentiellen Druckregler das gleichzeitige öffnen der Spülventile 10 über einen Programmierer 12 für Elektroventile 13 und über pneumatische Betätigungskolben 14 hervor. Die Bezugsziffer 15 bezeichnet ein Ablagerungsgefäß, daß die Steuereinrichtungen schützt. Die Spülwasserströmung spült das Innere jedes Fil«°relementes und reinigt somit die gesamte Filterb5 oberfläche, worauf der Filtervorgang wieder beginnt und der virtuelle Kreisring sich erneut am strömungsabwärts gelegenen Ende der Filterelemente bildet. Ein Vorteil des beschriebenen Filters besteht darin,
daß im Fall der einfachen Filtrierung von relativ sauberem Wasser die feinen Elemente arbeiten. Im Fall der Filtrierung von normal verunreinigtem Wasser sind es die mittleren Filterrohre, die mit einer mittleren Filterfeinheit arbeiten und im Fall einer übermäßigen Belastung sind es die gröbsten Filterrohre, die während einer gewissen Zeit das Wasser liefern können. Es ist tatsächlich besser, weniger gut gefiltertes Wasser zur Verfügung zu haben als überhaupt kein Wasser, was mit Filtern passieren kann, deren Feinheit während der Zeiten starker Überlastung kontinuierliche Reinigungsvorgänge erfordert, so daß ein Mangel an gefiltertem Wasser auftreten kann.
Die in den F i g. 2 bis 4 dargestellte Ausführungsform bezieht sich auf einen Saugkopf, der in eine Wasserströmung eingebracht werden kann. Dieses Filterelement wird beispielsweise in einen Fluß eingetaucht und ist durch in Längsrichtung verlaufende Profile 16 gebildet, die Schlitze 17 entlang der Mantellinien freilassen, wobei der freie Raum dieser Schlitze sich vom strömungsaufwärts gelegenen Ende zum strömungsabwärts gelegenen Ende hin (bezüglich der durch die Pfeile dargestellten Hauptströmung) vergrößert. Am strömungsabwärts gelegenen Ende ermöglicht die Konstruktion die freie Entfernung aller von der Strömung mitgeführten Verunreinigungen.
Das gefilterte Wasser tritt vom Äußeren des Saugkopfes aus nach Durchlaufen der Längsschlitze 17 ein und wird dann über den Kupplungsflansch 18 engesaugt, der gleichzeitig zur Befestigung des Saugkopfes an eine Saugleitung dient. Die durch die Praxis bestätigten Hydraulikgesetze bewirken, daß das Wasser in das Filter ausgehend von dem Beginn der Schlitze eintritt, und damit durch den feinsten Teil des Filters.
Wenn sich diese Filterzone beispielsweise infolge einer Überlastung verstopft, bewegt sich das zu filtrierende Wasser etwas weiter in Richtung auf das strömungsabwärts gelegene Ende, so daß es entsprechend in das Filter über breitere Bereiche eintritt, so daß das Gleichgewicht der Filtrierung wieder hergestellt wird.
Nachdem die Überlastung, die durch Verstopfen die Verschiebung der Filterzone bewirkt hat, beseitigt ist,
ίο verschwindet die Schwierigkeit der Filtrierung und die Filterzone nimmt ihre ursprüngliche Lage in Richtung auf die feineren Schlitze hin wieder an.
Diese Vergrößerung der Schlitze von dem strömungsaufwärts gelegenen zum strömungsabwärts gelegenen Ende hin ermöglicht eine leichtere Reinigung des Saugkopfes durch die Strömung.
Am strömungsabwärts gelegenen Ende des Saugkopfes, zu dem das überschüssige Wasser strömt, das die Verunreinigungen mit sich führt, ermöglicht eine Anordnung von konischen Ablenkeinrichtungen 19 die Abführung der Verunreinigungen, ohne daß sich diese am Ende des Saugkopfes festsetzen können. Ein gestrichelt dargestellter Kegel ist in umgekehrter Richtung im Inneren des Saugkopfes angeordnet.
Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen erfolgt der Übergang von einer Feinfilterung auf eine gröbere Filterung — und umgekehrt — automatisch ohne daß irgendeine Betätigung vorgenommen werden muß, es besteht ein natürliches Gleichgewicht der Filtrierung zwischen der Verunreinigungslast und dem Filterschwellwert (Feinheit), wobei sich die Filterzone entlang des Filterelementes in Abhängigkeit von diesen beiden Parametern einspielt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Filtrieren von Feststoffe enthaltendem Wasser unter Verwendung eines Filters mit allgemein rohrförmiger Form, das in seiner Seitenwand Filtrieröffnungen aufweist, deren lichte Weite sich von einem Ende des Filters zum anderen ändert, dadurch gekennzeichnet, daß auf Grund der Geschwindigkeit des zu Filtrierenden Wassers eine dynamische Wirkung derart hervorgerufen wird, daß das Wasser die Filtrieröffnungen in einer Zone durchläuft, die einem der Enden des Filters benachbart ist und die sich automatisch gegenüber diesem Ende in Abhängigkeit von den Parametern des Filtriervorganges verschiebt, wobei diese Parameter durch die Menge der Verunreinigungen und die Geschwindigkeit des Wassers entlang des Filters gegeben sind und daß die Zone sich ausgehend von dem Ende des Filters aus verschiebt, an der das Filter die geringste lichte Weite aufweist
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu filtrierende Wasser an demjenigen Ende des Filters eingeleitet wird, an dem die lichte Weite der Filtrieröffnungen am größten ist und daß das gegenüberliegende Filterende während des Filtriervorganges verschlossen ist, um in dem Filter in der Nähe dieses verschlossenen Endes einen Überdruck zu erzeugen, der ein Hindurchströmen des Wassers nach außen durch die Filtrieröffnungen dieser Zone hervorruft
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Filter in eine Wasserströmung derart eingesetzt wird, daß die Achse des Filters im wesentlichen parallel zur Wasserströmung verläuft, wobei das auf die Wasserströmung bezogene strömungsaufwärts gelegene Ende dasjenige ist, an dem die lichte Weite der Filtrieröffnungen am kleinsten ist und an dem die Entnahme des filtrierten Wassers erfolgt.
4. Filter zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Filterelement eine allgemein rohrförmige Form mit in seiner Seitenwand vorgesehenen Filtrieröffnungen aufweist, deren lichte Weite sich von einem Ende des Filters zum anderen ändert, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (1, 2) durch mehrere koaxiale Filterrohre gebildet ist, die Kante an Kante miteinander verbunden sind und daß die Filtrieroberflächen dieser Rohre (3,4, 5) am strömungsabwärts gelegenen Ende feiner sind als am strömungsaufwärts gelegenen Ende.
5. Filter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement an seinem strömungsabwärts gelegenem Ende durch eine normalerweise geschlossenes Spülventil Iu abgeschlossen ist.
6. Filter zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 3, mit einem allgemein rohrförmigen Filterelement, das in seiner Seitenwand Filtrieröffnungen aufweist, deren lichte Weise sich von einem Ende des Filters zum anderen ändert, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter einen Saugkopf bildet, der in eine Wasserströmung e ngebracht wird und daß die Filtrieroberfläche durch in Längsrichtung verlaufende Profile (16) gebildet ist, zwischen denen Schlitze mit zunehmender Breite belassen sind, wobei die Profile (16) den geringsten Abstand an auf die Wasserströmung
bezogenen strömungsaufwärts gelegenen Ende angeordnet sind.
7. Filter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß am strömungsabwärts gelegenen Ende eine hydrodynamische Vorrichtung (19) angeordnet ist, die das Herausbewegen der Verunreinigungen aus dem Saugkopf mit Hilfe der Wasserströmung ermöglicht
8. Filter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrodynamische Vorrichtung zumindest ein kegelstumpfförmiges Rohr (19) umfaßt, die eine Ablenkeinrichtung bildet, deren konisches Ende in Richtung auf das Innere des Saugkopfes gerichtet ist
9. Filter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die hydromechanische Vorrichtung einen aus zwei Kegeln (19) gebildeten Körper umfaßt, von denen der eine in das Innere des Saugkopfes gerichtet ist und als Ablenkeinrichtung wirkt während der andere nach außen aus dem Saugkopf heraus gerichtet ist, um eine Wirbelbildung zu verhindern.
10. Filter nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß eine Saugleitung an dem strömungsaufwärts gelegenen Ende des Saugkopfes angeordnet ist.
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