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Vorrichtung zum Filtern von flüssigen Medien,
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insbesondere des Nutzwassers in Wasserversorgungen Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zum Filtern von flüssigen Medien, insbesondere des Nutzwassers
in Wasserversorgungen, wie Haushaltungen oder Betrieben, bestehend aus einem Gehause
mit einer Mediumeintritts- und -austrittsöffnung, in dem ein vom Medium durchströmter
Filtereinsatz angeordnet ist, der in umgekehrter Mediumfließrichtung rückspülbar
bzw. abspülbar ist.
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In Wasserversorgungsanlagen sind eine Reihe von Schmutzfiltern bekannt,
die dazu dienen, das angebotene Wasser für Haushaltungen oder Betriebe vor der Verwendung
zu filtern, um dadurch dem Wasser Verunreinigungen zu entziehen, die ansonsten korrosion
oder auch Betriebsstörungen von Wasserverbrauchsgeräten hervorrufen können.
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Es sind Rückspülschmutzfilter bekannt geworden, bei denen innerhalb
eines Gehäuses Filtereinsätze angeordnet sind, die rückgespült und somit von Verunreinigungen
gesäubert werden können, wobei
das rückgespülte Wasser nach außen
hin abläuft. Diese Rückspülschmutzfilter gewährleisten aber keine ständige Schinutzabspülung
des Siebgewebes der Filtereinsätze.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Gattung zu schaffen, bei der der Filtereinsatz in verschiedenen Stufen
entsprechend der Verschmutzung rückgespült werden kann, wobei natürlich gleichzeitig
die Versorgung mit filtriertem Medium gewährleistet sein muß. Desweiteren soll die
Vorrichtung nur eine geringe Mediumführungsumlenkung und einen geringen Druckverlust
aufweisen, wobei die Vorrichtung als Massenartikel herzustellen geeignet sein soll.
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Die lösung der Aufgabe besteht darin, daß erfindungsgemåß der Filtereinsatz
aus mindestens zwei ansich bekannten Filterkörben mit Filtergewebe besteht, die
axial von mindestens einer im Gehäuse verschiebbar gelagerten Steuerstange durchsetzt
sind, die zum Verschließen der angeströmten oberen wie der unteren Filterkorböffnungen
Verschlüsse aufweist und daß die angeströmten oberen Enden der Filterkörbe gemeinsam
angeströmt sind, wobei die abgewandten, unteren Enden der Filterkörbe gemeinsam
in eine Umgehungsleitung münden, die eine separate Abflußöffnung aufweist.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt gegenüber bekannten Filtern
den hervorstechenden Vorteil, daß bei ihr bei Rückspülen der Filterkörbe eine vollständige
Reinigung derselben von Schmutzpartikeln möglich ist. Da nämlich zwei Rückspülmögliclilceiten
gegeben sind, kann je nach den Funktionserfordernissen, d.h. Abspülen oder Rückspülen,
eine idividuelle Säuberung der Filterkörbe entsprechend ihrer Verschmutzung gewählt
werden. Darüber hinaus findet in vorteilhafter Weise eine Säuberung der Filterkörbe
immer dann statt, wenn der Vorrichtung ungefiltertes Medium, z.B. Wasser für den
Garten oder zum Autowaschen, entnommen wird. Da bei der Verwendung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung für Nutzwasser eine derartige Wasserentnahme von ungefiltertem Wasser
in der Regel von Zeit zu Zeit stattfindet, kann eine vollständige
Verschmutzung
des Filtergewebes und dadurch unzulässige Druckerhöhung am Filtergewebe praktisch
nicht mehr auftreten.
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Darüber hinaus besitzt die erfindungsgemäße Vorrichtung eine geringe
Wasserumlenkung und somit geringe Druckverluste. Aufgrund der kurzenpülkanäle läßt
sich das Gehäuse leicht herstellen, obei ein geringer mechanischer Bearbeitungsaufwand
notwendig ist.
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Die Steuerwellen sind leicht zugänglich, die Filterkörbe können leicht
ausgetauscht werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Verschlüsse
Ventilteller, die mit Ventilsitzen an den oberen und unteren Enden der Filterkörbe
zusanenwirken. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Filterkörbe
senkrecht nebeneinander angeordnet, wobei die Steuerstangen aus je einer oberen
und einer unteren Hälfte bestehen, die je einen Ventilteller tragen, wobei der untere
Ventilteller zum Vers,chließen des abgewandten Endes des Filterkorbes federbeaufschlagt
auf der unteren Hälfte der Steuerstange fest angeordnet ist. In diesem Falle sind
also die Ventilteller mit den Steuerstangenhälften fest verbunden, die Steuerstangenhälften
können separat mit den auf ihnen sitzenden Ventiltellern verschoben werden.
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Darüber hinaus können die Steuerstangen einstückig ausgebildet sein,
wobei auf den unteren Enden derselben die unteren Ventilteller gleitbar und federbeaufschlagt
angeordnet sind.
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In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung können die Ventilteller
Bohrungen aufweisen. Diese Bohrungen dienen zur Druckentlastung für den Fall, daß
die Filtereinsätze gleichzeitig zur Rückspülung in Funktion gesetzt werden. Ohne
diesen Bohrungen könnte sich der Druck zu schnell aufbauen, was sich als Schlag
in der Rohrleitung darstellen vlürde. Es wird somit der RückspüldrUCk durch die
Bohrungen gemindert.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können die Filterkörbe
auch einander gegenüber,liegend angeordnet sein und eine gemeinsame Steuerstange
aufweisen, die drei Ventilteller trägt, wobei der mittlere Ventilteller zwischen
den angeströmten, oberen Enden der Filterkörbe angeordnet ist und mit beiden Filterkörben
zum Verschließen jeweils der einen oder der anderen Filterkorböffnung zusarninenwirkt.
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Durch die Anordnung der Bilterkörbe entweder senkrecht nebeneinander
oder einander gegenüberliegend lassen sich verschiedene Baumögliclikeiten erzielen,
die entsprechend den zur Verfugung stehenden Einbau-Räumlichkeiten zweckmäßig eingesetzt
werden können.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung können für größere
Nedien-Anschlußquerschnitte innerhalb des Gehäuses eine Vielzahl von Filterkörben
angeordnet sein, die, ohne daß die Einzelfunktion derselben beeinträchtigt ist,
gruppenweise zusamnengefaßt sind.
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In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung besitzen die Filterkörbe
im inneren Anströmbereich axiale Längsrippen und im äußeren Abströmbereich quer
dazu verlaufende, ringförmige Querrippen, wobei zwischen den Längs- und Querrippen
das Filtergewebe angeordnet ist. Die axialen Längsrippen begünstigen in höchst vorteilhafter
Weise die Schmutzabführung beim Abspülen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich für eine Vielzahl von
flüssigen Vedien, vorzugsweise Nutæwasser.
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Die Erfindung ist in der nachfolgenden Bes,chreibung anhand von vier
in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen naher erläutert. Dabei zeigen:
Figur
1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der zwei Filterkörbe
senkrecht nebeneinander innerhalb des Gehäuses angeordnet sind, wobei die unteren
Ventilteller nur teilweise geschnitten sind, Figur 2 einen Längs schnitt durch eine
Vorrichtung, bei der die beiden Filterkörbe einander gegenüberliegend in einer Achsrichtung
angeordnet sind, wobei der Mediumeintritt oberhalb der Zeichenebene und der Nediumaustritt
des filtrierten Mediums unterhalb der Zeichenebene liegen, Figur 3 einen Querschnitt
durch eine weitere Vorrichtung mit vier Filterkörben, wobei je zwei Pilterkörbe
paarweise zusammengefaßt sind und Figur 4 einen Querschnitt durch ein weiteres Beispiel,
welches ähnlich der Figur 1 ausgeführt ist, wobei wiederum die unteren Ventilteller
nur teilweise geschnitten dargestellt sind.
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In der folgenden Beschreibung sind die erfindungsgemäßen Vorrichtungen
beispielhaft für den Einsatz von Nutzwasser beschrieben.
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Geräß der Figur 1 besteht die erfindungsgetnäße Vorrichtung zum filtern
des Nutzwassers aus einem Gehause 1, welches oben eine Wassereintrittsöffnung 2
für das ungefilterte Wasser und unten eine Wasseraustrittsöffnung 4 für das filtrierte
; sehr aufweist. Innerhalb des Gehäuses ist eine waagrechte Wand 5 angeordnet, die
einen oberen Pereich 3 abschließt, in dem sich ungefiltertes Wasser befindet. Innerhalb
der Wand 5 finden sich zwei runde Durchtrittsöffnungen, die einen clii1 t< r
firpi gen Absatz aufweisen können, wobei innerhalb der Durchtrittsöffnungen je ein
Filterkorb 6, 7 durchgeführt ist
die mit ihren unteren Enden in
eine Umgehungsleitung 29 münden, was später noch genauer beschrieben wird. Die pilterkörbe
6 und 7 sind mittels eines Gewindes 37 in ein Gewinde 36 der Durchtrittsöff-.nungen
der Wand 5 geschraubt.
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Die Filterkörbe 6, 7 sind zylindrisch geformt und bestehen aus Längsrippen
8, die von kreisförmigen Rippen 9 in Abständen gehaltert sind. Zwischen den längs
verlaufenden Rippen 8 und den quer verlaufenden Rippen 9 ist ein Filtergewebe 10
angeordnet, welches zur Zurückhaltung der Schmutzpartikel dient.
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Aufgrund des Aufbaus des Filterkorbes kann das Filtergewebe in Durchströmrichtung
von innen nach außen einem größeren Druck ausgesetzt werden, als in umgekehrter
Strömriohtung von außen nach innen.
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Die Filterkörbe besitzen je an ihren oberen und unteren Enden einen
Ventilsitz, bestehend aus einer umlaufenden Abachrägung 12, 19, 34 und 35, die innerhalb
eines massiven Abschlußringes angeordnet ist, wobei der obere und untere Abschlußring
des Filterkorbes diLängsZippen 8 haltern. Die langsverlaufen Rippen 8 und die quer
verlaufenden Rippen 9 bilden somit Fenster 11, durch die das gefilterte Wasser in
einen Raum 20 austritt, von dem es durch die Austrittsöffnung 4 wegströmt.
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Die Filterkörbe sind von je einer Steuerstange durchsetzt, die aus
zwei Hälften 13, 21 für den Filterkorb 7, bzw. 14, 22 für den Filterkorb 19 besteht.
Jede Hälfte der Steuerstange hält einen Ventilteller 15,23 bzw. 16, 24, wobei die
Ventilteller ebenfalls eine rundumlaufende Abschrägung 17, 18 aufweisen, die mit
der Abschrägung 12, 34 bzw. 19, 35 der Filterkörbe bei Verschließen der Filteröffnungen
zusammen wirkt.
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Die Enden der Steuerstangenhalften 13, 14 sind in Führungen 32, 33
des Gehäuses 1 verschieblich gelagert und nach außen gefiihrt. In der Zeichnung
1 sind die Enden abgebrochen gezeichnest, sie tragen noch je einen nicht gezeichneten
Griff.
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Die unteren Ventilteller 23, 24 der unteren Hlften 21,22 der Steuerstangen
sind fest auf den unteren Enden 27, 28 der Steuerstangen angeordnet und werden mittels
je einer Druckfeder 25, 26 nach oben in Schließrichtung gedrückt. Die unteren Ventilteller
23, 24 schließen die Umgehungsleitung 29 von den unteren Öffnungen der Filterkörbe
ab, wobei die Urgehungsleitung 29 eine Austrittsöffnung 30 besitzt. Die Funktionsweise
der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist folgende: In Figur 1 ist der normale Betriebsfall
dargestellt. Beide Steuerstangen sind nach oben bewegt, so daß die oberen Ventilteller
15, 16 die angeströmten, oberen Enden der Filterkörbe 6, 7 freigeben. Die unteren
Enden der Filterkörbe sind durch die unteren Ventilteller 23, 24 verschlossen, wobei
die separate Abflußöffnung 30 geschlossen ist. Das unfiltrierte Wasser tritt durch
die Eintrittsöffnung 2 ein, verteilt sich innerhalb des Raumes 3 auf beide Filterkörbe
gleichmäßig, die durchströmt werden, wonach das filtrierte Wasser in den Raum 20
tritt und durch die Austrittsöffnung 4 das Gehäuse filtriert verläßt. Da die separate
Abflußöffnung 30 des Umgehungskanals 29 geschlossen ist, herrscht innerhalb des
Umgehungskanals 29 der gleiche Wasserdruck, wie in der gesamten übrigen Vorrichtung.
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Es erfolgt nun das sogenannte Abspülen)in die die separate Abflußöffnung
30 der Umgelwngsleitung 29 geöffnet wird. Da nunmehr der Druck innerhalb der Umgehungsleitung
29 abfällt,drückt
das Wasser oberhalb der Ventilteller 23, 24 diese
bei entsprechender Federauslegung gegen die Federvorspannung nach unten, wodurch
beide Filterkörbe gleichzeitig durchströmt werden und somit Schmutzpartikel weggespült
werden, die über die Abflußöffnung 30 ins Freie treten. Gleichzeitig ist über die
Wasseraustrittsöffnung 4 die Entnahme von filtriertem Wasser gewährleistet.
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Beim Rückspülen wird entweder die Steuerstange 13 oder 14 nach unten
bewegt und somit eine der oberen Öffnungen der Filterkörbe 6, 7 geschlossen. Gleichzeitig
wird gegen die Federvorspannung die untere Öffnung desselben Filterkorbes geöffnet,
ebenso wird die Abflußöffnung 30 der Umgehungsleitung 29 geöffnet. Kunmehr durchströmt
das Wasser den noch offenen i?ilterkorb, tritt aus dem Raum filtriert in umgekehrter
Schlick richtung in den anderen Filterkorb ein, aus dem es nach unten über die Umgehungsleitung
29 und die Abflußöffnung 30 wegströmt.
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Bei starker Verschmutzung der Innenbereiche der Filtergewebe öffnet
zusätzlich auch der untere Ventilteller des in Irormalrichtung durchströmten Ventils
und verhindert so das Durchdrücken des Filtergewebes.
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Die Steuerstangen können auch einstückig ausgebildet ein, wenn die
unteren Ventilteller verschieblich gegen einen Anschlag auf den unteren Enden der
Steuerstangen mittels der Druckfedern gedrückt sind.
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Figur 2 zeigt ein weiteres Ausfiihrungsbei spiel einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung, bestehend aus einem Gehäuse 38 mit einer Wassereintrittsöffnung 39,
die einen Verteilerraum 40 umfasst.
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Die Zuströmung des unfiltrierten Wassers geschieht oberhalb der Zeiche-nebene,
die Wasseraustrittsöffnung liegt unterhalb der Zeichenebene unterhalb des Raumes
41 und ist in der Figur 2 nicht dargestellt.
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Innerhalb des Gehäuses 38 sind wiederum zwri Filterkörbe 49, 51 mit
F;ergewebe 50 angeordnet, wobei die beiden Filterkörbe
längsachsengleich
einandergegeniiber liegen. Die angeströmten Öffnungen der Filterkörbe münden in
die Wassereintrittsöffnung 39, die wegweisenden Austrittsöffnungen der Filterkörbe
münden in je einen Raum 59, 60 die mittels einer Umgehungsleitung 42 verbunden sind,
welche eine separate Abflußöffnung 43 zum Gully aufweist. Die wegweisenden Austrittsenden
der Filterkörbe besitzen einen umlaufenden Flansch, der innerhalb einer Schulter
47, 48 des Gehäuses aufsitzt.
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Die Filterkörbe sind durchsetzt von einer Steuerstange 57, die in
einem Abschlußdeckel 45 des Gehäuses geeignet geführt ist und einen Griff 58 aufweist.
Die Steuerstange 57 besitzt drei feststehende Ventilteller 54, 55 und 56, die wiederum
umlaufende Abschrägungen 61, 62 und 64 aufweisen, welche mit Ventilaitzen 52, 53,
65, 66 der jeweiligen Filterkörbe 49, 51 zusammenwirken. Der mittlere Ventilteller
55 dient dabei zum wechselseitigen Verschließen sowohl des einen als auch des anderen
Filterkorbes.
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Die Wirkungsweise dieser Ausfü.hrungsform ist entsprechend derwenigen
von Figur 1: as ungefilterte Wasser strömt über die Wassereintrittsöffnung 39 in
den Raum 40 , verteilt sich hier auf beide Filterkörbe 49 und 51, tritt in den Raum
41 filtriert ein und strömt (nach unten aus der Zeichenebene) durch die Wasseraustrittsöffnung
ab. Die separate Abflußöffnung 43 ist geschlossen, innerhalb der Umgehungslei tung
42 herrscht der normale Wasser druck. Die Steuerstange nimmt illre mittlere Stellung
ein, bei der der mittlere Ventilteller genau zwi scilen beiden Filterkörben angeordnet
ist; die beiden jußeren Venti ltel ler 54 und 56 iind von illren zugeordneten Ventilsitzen
52, 53 wegbewegt.
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Zum kbspülen wird nun einfach die separate Abfluß öffnung 43 geöffnet,
wodurch zusätzlich unfiltriertes Wasser in die Räume 59 und 60 tritt, die Umgehungsleitung
42 durchströmt und über die Abflußöffnung 45 dem Verbraucher von unfiltrierteim
Wasser zuläuft. Dadurch werden beide Filterkörbe durchspiilt und somit von Schmutz
freigehalten.
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Zum Riickspülen wird die Steuerstange entweder in ihre obere oder
in ihre untere Endstellung bewegt, wodurch einerseits die wegweisende Öffnung eines
Filterkorbes geschlossen, andererseits die angeströmte Öffnung des anderen Filterkorbes
geschlossen wird. Das Wasser durchströmt nun den noch in Anströmrichtung geöffneten
Filterkorb tritt in den Raum 41 filtriert ein, durchströmt in Gegenrichtung den
anderen Filterkorb und verläßt diesen über das geöffnete, abgewandte Ende, durchströmt
die Umgehungsleitung und tritt durch die Abflußöffnung ins Freie.
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Dadurch kann eine vollständige Reinigung der jeweiligen Filterkörbe
geschehen. Gleichzeitig ist natürlich zu jedem Zeitpunkt gewährleistet, daß beim
Rückspülen filtriertes Wasser für die Versorgung zur Verfiigung;teht.
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In den Figuren 1 und 2 ånd mit den Bezugsziffern 31 bzw. 44 j-eweils
zusätzliche Entnahmeöffnungen für filtriertes Wasser ge-kezze i chne t
In
Figur 3 ist ein weiteres Beispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt, bestehend
aus einem Gehäuse 67 mit einer Wassereintrittsöffnung 68 und einer Wasseraustrittsöffnung
69.
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Innerhalb des Gehäuses 67 sind vier Filterkörbe 70, 71, 72 und 73
angeordnet, wobei Jeweils die Filterkörbe 70, 72 und 71, 73 paarweise zusammengefaßt
sind. Die paarweise zusammengefaßten Filterkörbe arbeiten entsprechend den Filterkörben
der Figuren 1 oder 2. Das filtrierte Wasser strömt dabei in zwei Räurae 74, 75 innerhalb
des Gehäuses 67, um von da der Wasseraustrittsöffnung 69 zu zuströmen.
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Darüberhinaus sind innerhalb des Gehäuses 67 zwei essfühler 76, 77
angeordnet die zum Beispiel Temperaturfühler sein können und mit dem Wasser in Verbindung
stehen und zum Beispiel zur Thermostatsteuerung einer Heizung dienen.
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Darüberhinaus können innerhalb des die Filterkörbe aufnehmenden Gehäuses
weitere Instrumente, wie zum Beispiel Wasserzähler, Indikatoren u.a.m. angeordnet
sein.
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Figur 4 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die derjenigen von
Figur 1 sehr ähnlich ist, wobei gleiche Teile der Figuren 1 und 4 mit gleichen Bezugsziffern
gekennzeichnet sind.
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Im Unterschied zur Ausführung der Figur 4 ist das Gehäuse 86 der Ausführungsform
gemäß Figur 4 für den Wasserdurchgang querorientiert, d.h., das Wasser durchströmt
das Gehäuse 86 quer zu den Filterkörben. Es tritt durch eine Eintrittsöffnung 80
in das Gehäuse 86 ein, verteilt sich innerhalb eines Verteilerkanals 82 auf beide
Filterkörbe 6 und 7, durchströmt diese und tritt durch die Austrittsöffnungen 11
der Filterkörbe aus, durchströmt einen seitlich angeordneten Abströmkanal 83 und
tritt durch die Austrittsöffnung 81 aus dem Gehäuse 86 aus. Der Abströmkanal 83
und die Austrittsöffnung 81 sind seitlich in einem Seitenteil 87 des Gehäuses angeordnet.
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Die unteren Austrittsöffnungen der Filterkörbe 6 und 7 münden in einen
gemeinsamen Kanal 84, der eine Abströmöffnung 85 zur Entnahme von ungefiltertem
Wasser besitzt.
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Die Ventilteller 23 und 24 der Figuren 1 und 4 besitzen mehrere Bohrungen
78, 79, die zur Druckentlastung dienen. Denn werden beide oder mehrere Filterkörbe
gleichzeitig zur Rückspülung in Funktion gesetzt, so baut sich der Druck innerhalb
der Vorrichtung und der Leitung sehr schnell auf, was sich mittels eines "Schlages"
auf das Gehäuse und die Leitungen kunt tut.
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Die Funktionsweise der Ausführungsform von Firgur 4 entsprach völlig
derjenigen von Figur 1, weshalb hierzu bezüglich der Funktionsbeschreibung auf Figur
1 verwiesen wird.
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Im Gehäuse können desweiteren zusätzlich Neßfühler- insbesondere Differenzfühler
- angeordnet sein, die bei einstellbarer Druckdifferenz aus Zulauf- und Filterbereich
mechanisch, hydraulisch
bzw. mit Fremdenergie den Abspül- bzw.
Rückspülvorgang automatisch auslösen. Wesentlich ist hierbei , daß der Rückspülvorgang
immer mit filtrierter Flüssigkeit erfolgt.
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L e e r s e i t e