DE3621724A1 - Vollautomatisches rueckspuelfilter fuer fluessige medien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein vollautomatisches, selbstreinigendes Rückspülfilter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Filter ist aus dem DE-GM 83 06 970 bekannt. Es wird in eine ein verschmutztes Medium, z.B. Abwasser führende Rohrleitung eingebaut. Das verschmutzte Medium strömt durch den Einlaßstutzen in den unteren Gehäuseraum ein und gelangt durch die Öffnungen in der Platte in den oberen Gehäuseraum, nachdem es die Filterelemente, im allgemeinen Filterkerzen, durchströmt hat. Das gereinigte Medium verläßt das Gehäuse über den Ausgangsstutzen. Die Vorrichtung zur Differenzdruckmessung mißt fortlaufend die Druckdifferenz zwischen unterem und oberem Gehäuseraum. Dadurch, daß sich die Filterkerzen mehr und mehr zusetzen, erreicht der Differenzdruck schließlich einen Wert, bei dem der Rotationsarm in Drehung versetzt wird und gleichzeitig das Rückspülventil geöffnet wird. Dadurch wird der obere Gehäuseraum mit der Atmosphäre verbunden. Die entstehende Druckdifferenz läßt gereinigtes Medium durch die Filterkerzen, den Rotationsarm und das geöffnete Rückspülventil nach außen abfließen. Dabei werden die in den Filterkerzen vorhandenen Verunreinigungen mitgeführt und die Filterkerzen gereinigt. Zum Antrieb des Rotationsarms dient bei dem vorbekannten Rückspülfilter ein Elektromotor, der über ein Motorritzel verfügt, welches mit einem Stirnrad am Rotationsarm kämmt.

Nachteilig bei einem derartigen Rückspülfilter ist zum einen, daß der Antrieb des Rotationsarmes auf Fremdenergie angewiesen ist. Die Versorgung mit Fremdenergie ist aber oft problematisch, da die Rückspülfilter häufig bei langen Überlandrohrleitungen weit entfernt liegen. Weiterhin ist die Wartung des Antriebs hierdurch erschwert. Die bewegten Antriebselemente, aber auch der Motor und die Filterkerzen sind teilweise durch das zu reinigende Medium, teilweise auch durch die Witterung der Korrosion ausgesetzt, so daß eine solche regelmäßige Wartung unumgänglich ist. Dabei entstehen jedoch erhebliche Stillstandszeiten des Filters.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Rückspülfilter der eingangs genannten Art so auszubilden, daß der Antrieb des Rotationsarmes unabhängig von Fremdenergie und ein weitgehend wartungsfreier Betrieb gewährleistet ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit Hilfe der Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Durch die besondere Bauart des Rotationsarmes ist es möglich, die aus den Filterkerzen und den Öffnungen in der Platte in die obere Öffnung des Rotationsarmes einströmende Rückspülflüssigkeit so zu leiten, daß die Wandung des horizontalen Teilstücks des Rotationsarmes als Prallfläche für die strömende Rückspülflüssigkeit dient. Die dadurch auf diese Prallfläche einwirkende Kraft übt über den durch das horizontale Teilstück gebildeten Hebelarm ein Drehmoment auf den Rotationsarm aus. Im Verlauf der Rotationsbewegung fährt die obere Öffnung des Rotationsarmes unter den konzentrisch zur Gehäuseachse angeordneten Öffnungen in der Platte hinweg. Die Rückspülflüssigkeit reinigt im Verlauf der Drehbewegung des Rotationsarmes sämtliche Filterkerzen von den in diesen angesammelten Verunreinigungen so lange, bis der Differenzdruck zwischen oberem und unterem Gehäuseraum wieder einen Wert erreicht hat, der über einen Schalter ein Schließen des Rückspülventils veranlaßt. Eine weitere Möglichkeit zur Beendigung des Rückspülvorganges besteht auch darin, hierfür eine Zeitschaltung vorzusehen. Die Betätigung des Rückspülfilters kann dabei auf elektrischem, aber auch auf pneumatischen Wege geschehen.

Zum Ausgleich einer etwaigen Unwucht bzw. zur Kompensation der Strömungskräfte am Gehäuseeingang, die der Drehbewegung des Rotationsarmes entgegenwirken, ist an dem horizontal verlaufenden Teilstück des Rotationsarmes ein Flügel angeordnet. Dieser Flügel wird von der Eingangsströmung des verunreinigten Mediums angeströmt und unterstützt die Drehbewegung des Rotationsarmes.

Gemäß dem Anspruch 5 sind als zusätzlicher Antrieb des Rotationsarmes an dessen Welle radial Flügel angeordnet. Diese Flügel werden von der Eingangsströmung des verunreinigten Mediums angeströmt. Die auf die Flügelflächen einwirkenden Kräfte bewirken eine Drehbewegung des Rotationsarmes. Zur Verbesserung des Effekts sieht der Anspruch 6 vor, daß zur Anströmung der Flügel im unteren Gehäuseraum neben dem Einlaßstutzen ein Leitblech angeordnet ist. Dieses Leitblech lenkt die Strömung so um, daß nur die Flügel angeströmt werden, die sich jeweils in einem Halbraum des Gehäuses befinden.

Der gleiche Effekt ergibt sich, wenn gemäß Anspruch 7 der Einlaßstutzen tangential in der Gehäusewand angeordnet ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der horizontal verlaufende Teilbereich des Rotatinsarmes durch eine horizontal verlaufende Wand in einen unteren und einen oberen Rohrquerschnitt unterteilt ist, wobei der untere Rohrquerschnitt im unteren Gehäuseraum offen ausgestaltet ist und im horizontal verlaufenden Abschnitt des Rotationsarmes mündet. Durch das im Rotationsarm an der Mündung des unteren Rohrquerschnittes vorbeiströmende Medium entsteht in diesem unteren Rohrquerschnitt ein Unterdruck, der verunreinigtes Medium aus dem unteren Gehäuseraum ansaugt. Diese Sogwirkung unterstützt ebenfalls den Drehantrieb des Rotationsarmes.

Zur Vermeidung einer zu hohen Drehgeschwindigkeit des Rotationsarmes sieht der Anspruch 9 vor, daß im Lager des Rotationsarmes eine Bremsvorrichtung vorgesehen ist. Eine Drehzahlregelung ist aber ebenfalls durch Androsselung des Rückspülventils möglich. Um einen kontinuierlichen Drehvorgang zu erreichen, sind die Filterlemente so nahe beieinander angeordnet, daß die Strömung in die obere Öffnung des Rotationsarmes nicht unterbrochen wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen dargestellt und näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 Rückspülfilter in durchsichtiger Darstellung,

Fig. 2 Querschnitt durch ein Rückspülfilter im Bereich unterhalb der Platte,

Fig. 3 teilweise Darstellung des unteren Gehäuseraumes aus einem von der Fig. 1 verschiedenen Blickwinkel,

Fig. 4 Querschnitt durch ein Rückspülfilter mit an der Drehwelle des Rotationsarmes befestigten Flügeln,

Fig. 5 Darstellung gemäß Fig. 4 mit tangential angeordnetem Einfüllstutzen,

Fig. 6 teilweise Darstellung des unteren Gehäuseraumes mit an der Drehwelle des Rotationsarms befestigten Flügeln, die von unten angeströmt werden,

Fig. 7 Querschnitt durch das Filtergehäuse (Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6),

Fig. 8 teilweise Darstellung des unteren Gehäuseraumes mit in das horizontale Teilstück des Rohres eingefügter Zwischenwand.

In den Zeichnungen ist das erfindungsgemäße Rückspülfilter mit dem Bezugszeichen (1) versehen. Es besteht im wesentlichen aus einem zylindrischen Gehäuse (2), welches aus zwei Gehäuseteilen (3 und 4) besteht, die mit Hilfe einer Platte (5) voneinander getrennt sind und bei (6) aneinandergeflanscht sind. In der Platte (5) befinden sich konzentrisch um die Gehäuseachse (7) angeordnete Öffnungen (8). Im oberen Gehäuseraum (3) auf der Platte (5) sind fluchtend mit den Öffnungen (8) Filterkerzen (9) angeordnet. In der Wand des unteren Gehäuseteils (4) ist ein Einlaßstutzen (10) und in der Wand des oberen Gehäuseteils (3) ist ein Auslaßstutzen (11) vorgesehen. Im unteren Gehäuseraum (4) ist ein Rotationsarm (12) angeordnet. Dieser Rotationsarm (12) ist in Lagern (13 und 14) drehbar gelagert. Die Drehachse stimmt mit der Gehäuseachse überein. Der Rotationsarm (12) ist folgendermaßen aufgebaut: Fluchtend mit den Öffnungen (8) in der Platte (5) verläuft ein erstes rohrförmiges Teilstück (15) vertikal parallel zur Gehäuseachse (7). Im Anschluß daran verläuft ein weiteres Teilstück (16) schräg nach unten in Richtung auf ein horizontal angeordnetes Zwischenstück (17), derart, daß die Mündung des Teilstücks (16) am äußeren Ende des Zwischenstückes (17) endet. Am entgegengesetzten Ende des Zwischenstückes (17) ist ein Flügel (18) in Höhe des Einlaßstutzens (10) angeordnet. Von der Mitte des Zwischenstücks (17) führt ein weiteres rohrförmiges Teilstück (19) des Rotationsarmes (12) vertikal und koaxial zur Gehäuseachse (7) durch den Boden (20) des unteren Gehäuseteils (4) in ein angeflanschtes Gehäuse (21). Dieses Gehäuse (21) ist mit einer Öffnung (22) versehen, in der ein Rohrstutzen (23) mündet, in den ein Rückspülventil (24) eingebaut ist. Im Boden (25) des Gehäuses (21) ist die Drehwelle (26) des Rotationsarms (12) im Lager (14) gelagert. Im Lager (14) ist eine nicht näher dargestellte Bremsvorrichtung (27) vorgesehen. Die Längsachsen der Teilstücke (15 und 17) des Rotationsarmes (12) stellen windschief zueinander verlaufende Geraden dar.

In der Fig. 4 ist der untere Gehäuseteil (4) in Draufsicht dargestellt. An der Welle (26) des Rotationsarmes (12) sind oberhalb des Zwischenstücks (17) schaufelartig ausgebildete Flügel (28) radial befestigt. Diese Flügel (28) werden von dem bei (10) einströmenden zu filternden Medium angeströmt, was zu einer Drehbewegung des Rotationsarmes (12) führt. Um die Strömung nur in eine Hälfte des unteren Gehäuseteils (4) zu richten, ist in Einströmrichtung rechts neben dem Einlaßstutzen (10) an der inneren Gehäusewand ein Leitblech (29) angeordnet.

Beim Beispiel der Fig. 5 ist auf dieses Leitblech (29) verzichtet worden. Stattdessen ist hier der Einlaßstutzen (10) so am Gehäuse angeordnet, daß das zu filternde Medium tangential in den unteren Gehäuseraum (4) einströmt.

In der Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Hierbei sind ebenfalls an der Welle (26) direkt unter der Platte (5) schräggestellte Flügel (30) radial angeordnet. Diese Flügel (30) werden von dem zu reinigenden Medium von unten angeströmt, was zu einer Drehbewegung des Rotationsarmes (12) führt.

Die Abbildung 7 stellt eine Draufsicht auf die Flügel (30) dar. In der Abbildung 8 ist schließlich eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Hierbei ist das Zwischenstück (16) des Rotationsarmes (12) waagerecht ausgeführt. Das Teilstück (16) ist in der unteren Querschnittshälfte durch ein Blech (31) in zwei Teilquerschnitte aufgeteilt. Der untere Teilquerschnitt ist dabei zum unteren Gehäuseraum (4) offen und mündet im Teilstück (19) des Rotationsarmes (12). Bei allen Ausführungsformen des Rotationsarmes (12) sind im unteren Teilstück (19) des Rotationsarmes (12) Öffnungen (32) vorgesehen, die in das Gehäuse (21) münden.

Am Gehäuse (2) ist eine nicht dargestellte Vorrichtung zur Differenzdruckmessung der Druckdifferenz zwischen dem unteren Gehäuseraum (4) und dem oberen Gehäuseraum (3) angeordnet. Diese Vorrichtung ist elektrisch oder pneumatisch mit dem Rückspülfilter (24) verbunden, um dieses zu öffnen oder zu schließen.

Die Funktionsweise des dargestellten Rückspülfilters ist folgende: Das zu filternde Medium strömt durch den Einlaßstutzen (10) in den unteren Gehäuseraum (4) und von dort weiter durch die Öffnungen (8) in der Platte (5) und die Filterkerzen (9) in den oberen Gehäuseraum (3), wo das gereinigte Medium durch den Auslaßstutzen (11) das Gehäuse (2) verläßt. Beim Filtervorgang setzen sich die Verunreinigungen in den Filterkerzen (9) fest und setzen diese im Laufe der Zeit mehr und mehr zu. Die Vorrichtung zur Messung des Differenzdrucks mißt laufend die Druckdifferenz zwischen Gehäuseraum (3) und Gehäuseraum (4). Bei einem vorher festgelegten Differenzdruck, der abhängig ist von der Verunreinigung der Filterkerzen (9) betätigt die Differenzdruckmessvorrichtung einen Schalter, der das Signal zum Öffnen des Rückspülfilters (24) gibt. In diesem Augenblick ist der obere Gehäuseraum (3), mit dem Rotationsarm (12), das Gehäuse (21) und den Rohrstutzen (23) mit der Atmosphäre verbunden. Die so erreichte Druckdifferenz läßt gereinigtes Medium aus dem Gehäuseteil (3) durch eine Öffnung (8) in den Rotationsarm (12) strömen, wonach es diesen durch die Öffnungen (32), die Öffnung (22) im Gehäuse (21) und den Rohrstutzen (23) nach außen verläßt. Auf seinem Weg durch den Rotationsarm (12) prallt das strömende Medium auf eine Wand des horizontalen Teilstücks (17) des Rotationsarms (12), wodurch auf den Rotationsarm (12) ein Drehmoment ausgeübt wird. Dadurch wird der Rotationsarm mit seiner oberen Öffnung auf eine benachbarte Öffnung (8) in der Platte (5) weiterbewegt, wo sich der Vorgang wiederholt. So fährt die obere Öffnung des Rotationsarmes (12) im Laufe der Zeit unter allen Öffnungen (8) hindurch und zieht gereinigtes Medium durch die Filterkerzen (9) zum Rohrstutzen (23). Das durch die Filterkerzen zurückströmende gereinigte Medium reißt dabei die Verunreinigungen in den Filterkerzen (9) mit sich. Nach einer vorher festgelegten Zeit bzw. nach dem Erreichen eines bestimmten Differenzdruckes zwischen unterem und oberem Gehäuseteil schaltet die Vorrichtung zur Messung des Differenzdruckes das Rückspülventil (24) und schließt dieses. Zur Unterstützung der Drehbewegung dient zum einen der Flügel (18) auf dem horizontalen Teilstück (17) des Rotationsarms (12).

Die Drehbewegung kann jedoch auch durch die in den Fig. 4 bis 7 dargestellten Flügel unterstützt werden.

Bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 8 findet diese Unterstützung der Drehbewegung dadurch statt, daß in dem unteren Teilquerschnitt des Teilstücks (16) durch das im Zwischenstück (17) und im unteren Teilstück (19) des Rotationsarmes (12) an der Mündung des unteren Teilquerschnitts vorbeiströmende Medium ein Unterdruck erzeugt wird. Infolge dieses Unterdrucks wird aus dem Gehäuseteil (4) ungereinigtes Medium angesaugt, welches ebenfalls gegen die Wand des Zwischenstücks (17) prallt und ebenfalls ein Drehmoment erzeugt.

Claims (9)

1. Vollautomatisches Rückspülfilter für flüssige Medien, bestehend aus einem zylindrischen Gehäuse, welches eine horizontal angeordnete Platte in zwei Teilräume unterteilt ist, wobei der untere Gehäuseraum mit einem Einlaßstutzen für das zu reinigende Medium und der obere Gehäuseraum mit einem Auslaßstutzen für das gereinigte Medium versehen ist, aus Filterelementen, die im oberen Gehäuseraum auf der Platte konzentrisch zur Gehäuseachse angeordnet sind und über Öffnungen in der Platte mit dem unteren Gehäuseraum in Verbindung stehen, in dem ein drehbar gelagerter rohrförmiger Rotationsarm angeordnet ist, dessen obere Öffnung an der Unterseite der Platte anliegt und unter den Öffnungen in der Platte entlang verfahrbar ist und dessen untere Öffnung mit einem von einem Ventil absperrbaren, mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Austragstutzen verbunden ist, wobei der Rotationsarm unterhalb seiner oberen Öffnung auf einem Teil seiner Länge parallel versetzt zur Gehäuseachse verläuft und im Anschluß daran zum Innenraum des Gehäuses hin abgebogen ist und nach einer weiteren Biegung koaxial zur Gehäuseachse verläuft, und aus einer Vorrichtung zur Messung des Differenzdruckes zwischen dem unteren und dem oberen Gehäuseraum, dadurch gekennzeichnet, daß das unterhalb der Platte (5) angeordnete erste Teilstück (15) des Rotationsarmes (12) über ein daran anschließendes weiteres Teilstück (16) in der Projektion senkrecht auf ein Ende eines horizontal angeordneten Zwischenstückes (17) mündet, von dem ein weiteres Teilstück (19) des Rotationsarmes (12) abgeht und koaxial zur Gehäuseachse (7) verläuft und in einem Gehäuse (21) mündet, welches über einen Rohrstutzen (23) in den ein Rückspülventil (24) eingebaut ist, mit der Atmosphäre verbindbar ist.

2. Rückspülfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückspülventil (24) durch einen Schalter der Vorrichtung zur Diffenrenzdruckmessung bei Erreichen eines vorher festgelegten Wertes betätigbar ist.

3. Rückspülfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Differenzdruckmessung elektrisch bzw. pneumatisch mit dem Ventil (24) verbunden ist.

4. Rückspülfilter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Rotationsarm (12) in seinem horizontal verlaufenden Zwischenteil (17) ein Flügel (18) zum Ausgleich der Unwucht bzw. zur Kompensation der Strömungskräfte am Gehäuseeingang (10) angeordnet ist.

5. Rückspülfilter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzlicher Antrieb des Rotationsarmes (12) an dessen Welle (26) radial Flügel (28, 30) angeordnet sind.

6. Rückspülfilter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anströmung der Flügel (28) im unteren Gehäuseraum (4) neben dem Einlaßstutzen (10) ein Leitblech (29) geordnet ist.

7. Rückspülfilter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anströmung der Flügel (28) der Einlaßstutzen (10) tangential in der Gehäusewand angeordnet ist.

8. Rückspülfilter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilstück (16) des Rotationsarmes (12) horizontal verläuft und dieser Teilbereich durch eine horizontal verlaufende Wand (31) in einen unteren und einen oberen Rohrquerschnitt unterteilt ist, wobei der untere Rohrquerschnitt zum unteren Gehäuseraum (4) offen ausgestaltet ist und im Zwischenstück (17) mündet.

9. Rückspülfilter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotationsarm in Lagern (13, 14) gelagert ist und in einem oder beiden Lagern des Rotationsarmes (12) eine Bremsvorrichtung vorgesehen ist.