JP5256297B2 - フィルタ装置 - Google Patents

Description

本発明は、特許請求の範囲の請求項１前段における特徴の構成による複数のフィルタ素子を有するフィルタ装置に関する。

特許文献１（独国特許出願公開第１９９５６８５９号）において、とくに管状のいわゆるウェッジワイヤスクリーンフィルタ素子と称される形式の、円錐形状のフィルタ素子を有するフィルタ装置が記載されている。円錐形状とすることで、管状のウェッジワイヤスクリーンフィルタ素子間の距離が個別領域で増加し、この結果、フィルタハウジングにおける流出スペースも増大する。バックフラッシュ中、円錐形状のフィルタ素子は、円筒形状のものと比べ明らかに有利である。この理由は、主に、同一のフィルタ表面に対して円錐形状のフィルタ素子の出口横断面が円筒形状のフィルタ素子と比較して相対的に大きいからである。バックフラッシュ中、円錐形状のフィルタ素子における出口横断面が、フィルタ面積、すなわち自由素子面積が形成する入口横断面より小さくなるため、分割チューブにおける流動抵抗の大きさに基づいて、ボトルネックを形成し、システム圧力の大部分を低下する。従って、僅かな圧損失を生じ、バックフラッシュでは、エネルギーの点で有利である。

バックフラッシュでは、円錐形状のフィルタ素子および同様に円筒形状のフィルタ素子における体積処理量の大部分は、一般に下側のフィルタ端部において行われる。このとき、体積流の量は、急速に減少する。さらに、円錐形状素子に関しては速度勾配がより小さくなるため、速度曲線のプロフィルを含めて、フィルタ表面に関して、素子が円錐形状であることで円柱形状の素子と比較して付加的な洗浄効果が生じる。円錐形状フィルタ素子の洗浄で得られるほぼ等速である速度に基因して、洗浄を念入りに行うことができる。これにより、関連するフィルタ素子の耐用年数が長くなる。

バックフラッシュにおいて、好適には全てのフィルタ素子を順次に再生する。個別の素子におけるバックフラッシュ中、残りの素子によるフィルタ処理は継続するため、いかなる時でもフィルタ処理の作業を中断することはない。

既知のフィルタ装置において、バックフラッシュ段階中、フィルタ装置に生ずる過剰圧力により濾過物の部分的な流れが、清浄化すべきフィルタ素子を逆方向に通過して、素子から汚れを分離および除去することは、絶対的には起こり得ず、頑強な汚れでさえも除去してバックフラッシュするためには、バックフラッシュすべきそれぞれのフィルタ素子に負圧を加える圧力制御手段を設ける。従って、バックフラッシュではシステム圧力の動作だけではなく、負圧を加えることで汚れを分離するより高い圧力勾配を利用可能にする。

既知の装置において、負圧手段は、隔膜（ダイヤフラム）アキュムレータの形式とした液圧アキュムレータを有し、吸入またはポンプ動作用のアキュムレータにおける分離素子を形成する隔膜（ダイヤフラム）を作動シリンダのピストンロッドに連結する。この作動のため、制御に費やす労力が相当必要になるだけではなく、信頼性高い作動確実にするようピストンロッドダクトおよびその封止を有する隔膜アキュムレータの複雑な構造が必要になる。高価な構造であるにもかかわらず、作動の信頼性を保障する比較的長期間の作動寿命を達成することは難しい。さらに、アキュムレータおよび駆動手段用に相当な設置スペースが必要になる。

特許文献２（独国特許出願公開第１０２００５０１６１５１号）において、ハウジングおよび濾過すべき流体用のフィルタ入口、ならびに濾過した流体用のフィルタ出口を有するフィルタ装置が記載されている。フィルタハウジング内において、複数のフィルタ素子が存在し、それぞれのフィルタ素子が第１貫通開口を有し、この貫通開口をフィルタ入口に流体接続し、また濾過処理中、該貫通開口を通過して汚れた液体が内部から外部に流動する。さらに、汚れた流体をバックフラッシュする流体開口を有する可動フラッシングアームが存在し、流体開口をフィルタ素子の第１流路開口に流体接続することができ、これによりフィルタ素子の外部から内部へのバックフラッシュの流動を生ずるようにする。それぞれのフィルタ素子が第２流路開口部を有し、また濾過処理中に第２流路開口を閉鎖し、バックフラッシュ処理中に開放する１個のバルブユニットが存在するため、バックフラッシュ処理中にバルブを開くことで、フィルタ素子内での付加的なバックフラッシュ流動を可能にする第２流路開口を介してバックフラッシュ液体が２回目の接触をする可能性を生じ、バックフラッシュ処理において高度の洗浄を行う。

特許文献３（独国特許出願公開第１００２４４０１号）において、とくに潤滑オイル濾過用の一般的なバックフラッシュフィルタ装置が記載されている。このフィルタ装置は、両端が開放しておりフィルタハウジング内で回転軸周りに配置したフィルタカートリッジであって、フィルタ動作において、バックフラッシュフィルタに流入する濾過すべき重い液体をカートリッジ内部に供給することができる、該フィルタカートリッジと、回転軸によって移動し、またバックフラッシュ動作でフィルタカートリッジの個別またはグループ毎の洗浄用に回転軸を介してドレーン弁に接続した少なくとも２個のいわゆるフラッシュコックを有する洗浄手段と、を有し、第１フラッシュコックはフィルタカートリッジの１方の端部側に配置し、他方の第２フラッシュコックをフィルタカートリッジの他方の端部側に配置する。第１フラッシュコックを第２フラッシュコックに対して回転方向にある角度だけオフセットして配置し、また同時移動する第１および第２の封止部材をフィルタカートリッジの互いに対向する端部側で第１および第２フラッシュコックに割り当て配置することにより、フラッシュコックの回転方向の指示したオフセット角度によって示された変位により、２つの流入端における遅延モードでフィルタカートリッジをフラッシュ圧力に曝すことができる。このため、遅延モードにおける正逆両方向におけるバックフラッシュにより、フィルタカートリッジの高さにわたり高いフラッシング速度または速度曲線プロフィルを達成する。このことは、向上したフラッシング効果に作用する高いフラッシング速度によるもので、とくに流入端部間における中間領域に有益な効果をもたらす。

独国特許出願公開第１９９５６８５９号明細書 独国特許出願公開第１０２００５０１６１５１号明細書 独国特許出願公開第１００２４４０１号明細書

この従来技術に対して、本発明の目的は、良好な濾過性能に加えて、向上したバックフラッシュ効果をもたらすことができ、ならびにとくに構造簡単および長期間動作における高い動作信頼性の双方の特徴を有するフィルタ装置を得ることにある。

本発明によれば、この目的は、特許請求の範囲の請求項１に記載した特徴を有するフィルタ装置によって達成される。

特許請求の範囲の請求項１における特徴部分に記載のように、ブロッキング素子は急速閉鎖するプレートバルブとし、このプレートバルブは、液圧ピストンによりトリガ（動作）でき、バックフラッシュしたフィルタ素子に対して液圧衝撃を生ずるよう流体接続を急速に遮断することで、フィルタ素子上の汚れの除去を向上する送り込み効果が生ずる急速閉鎖プレートバルブとし、それぞれのフィルタ素子のバックフラッシュにおいて向上した洗浄効果を達成する。ブロッキング素子の特定の構造により、バックフラッシュ動作の前にフィルタ素子に入る流体の流れにおいて、急激な流動中断を生ずるため、流体力学的効果としてブロッキング動作において生ずる流速が大きな送り込み効果をもたらす。フィルタ処理に対して逆転する、フィルタ素子を通過する流れに基因して、関連するフィルタ素子の洗浄側においてシステム圧力を得ることができるだけでなく、汚染側から流入する流れを突然遮断することで生じる上述の力学的効果としてもたらされる送り込み効果によって濾過物の逆流が激しくなる。本発明による解決手法により、一種の液圧衝撃作用を生じ、円錐形状のフィルタ素子を用いるとこの作用は向上する。後者の場合、従来技術に記載のような特定の中間領域だけではなく、素子全体にわたり一様な送り込み効果が生じる。

圧力制御手段のブロッキング素子としてプレートバルブを用いることで、とくに、製造に有利な簡単構造にすることができる。さらに、プレートバルブは少ない設置空間しか必要とせず、この点から、フィルタハウジング内に容易に組み込むことができる。さらに、動作の信頼性は、ほぼ無制限な動作期間にわたり確実なものになる。

好適には、フィルタ素子は、フィルタ処理中にフィルタ入口に接続した一方の端部における入口開口と、これとは反対側の他方の端部における排出開口との間に延在する縦方向軸線を画定する内部フィルタキャビティを有し、また排出開口からバックフラッシュの過程において汚れた液体を排出することができ、バックフラッシュのために、洗浄すべきフィルタ素子の入口開口をブロッキング素子により遮断可能にすることができる。また、好適には、フィルタ素子は、フィルタハウジング内で垂直縦方向軸線に沿って配置し、頂部が円錐形状にテーパの付いた形状を有する構成とする。上述のように、とりわけ、この構成は、素子全体で見てバックフラッシュの効率を向上する。

有利な例示的な実施形態において、洗浄すべき前記フィルタ素子の排出開口を、バルブ手段により交互に開通または遮断することができるバックフラッシュラインに接続可能とする。これは、汚れた液体の流出領域における流れを制御する付加的なオプションをもたらす。とくに、装置において縦方向軸線の方向に測ったバックフラッシュラインの長さがフィルタ素子の長さよりも長いまたは極めて長い場合、比較的長い流体コラムの流速を制御することで、とくに強い送り込み効果、およびこのようなとくに効果的な洗浄を生じる力学的効果を得る。

好適な例示的な実施形態において、バックフラッシュ手段は可動のバックフラッシュアームを有し、このバックフラッシュアームは、洗浄すべきフィルタ素子の排出開口に駆動手段により接続することができるようにし、駆動手段によるバックフラッシュアームの動作行程においてブロッキング素子は、バックフラッシュアームに接続したフィルタ素子の入口開口に整合してバックフラッシュアームとの接続を生じ、フィルタキャビティに流入する流体進入を開通または遮断できる構成とする。
図面に示す１つの例示的な実施形態を用いて、本発明を詳細に説明する。

本発明の例示的な一実施形態を、線図的で縮尺通りではない縦断面で示す。 図１中IIで示す領域を、図１よりも拡大した抜粋図である。 垂直方向を著名に短縮して描いた装置を大幅に簡略化して示す部分的な抜粋図であり、バックフラッシュ用に調製したフィルタ素子およびこれを通過して流れる流体を線図的に示す。 実際のバックフラッシュ処理において生じる流体の流れを示す、図３と同様に描いた図である。

図示のフィルタ装置は、すべてフランジ接続によりフィルタハウジング１に固定することができる、上部封止カバー３、下部ハウジング終端部５、およびこれらの間に介在する中間基部７を有する円筒形状のハウジング１を有する。ハウジング１において、中間基部７は、未フィルタ処理の材料用の空間であって、フィルタ入口１３からフィルタ処理すべき流体を流入させることができる該空間１１を、フィルタ処理した液体がフィルタ出口１７から流出することができるフィルタ装置の清浄側１５から分離する。

中間基部７と下部ハウジング終端部５に配置した素子収容部１９との間に、円錐状に上方に起立するフィルタ素子２１を挿入し、またこの円錐形状のフィルタ素子２１の代わりに、少なくとも部分的に円筒形状のフィルタ素子（図示せず）を設けることもできる。いわゆる管状のウェッジワイヤスクリーンと称されるフィルタ素子により構成した図示の円錐形状のフィルタ素子２１を、円筒円弧に沿って互いに距離をとってフィルタハウジング１内に配列する。詳細には示さないが１つの実施例において、円筒円弧に沿って分割したグループ毎にフィルタ素子２１を反復配置することもできる。

フィルタ素子２１は、入口断面、すなわちほぼ円筒形に形成した中間基部７の凹部２４に排出する入口開口２３を有するものとして示し、この入口開口２３は、未フィルタ処理の材料を含む空間１１に流体接続しているため、フィルタ処理のため、フィルタ素子２１内のフィルタキャビティ２５に流入し、濾過を生じてフィルタ素子２１を通り外側に清浄側に向かって流動する。反対に、バックフラッシュ処理において、流動は、この逆に清浄側１５から、外側から洗浄すべき各フィルタ素子を経て内側に向かって、生ずる。フィルタハウジング１から導出するバックフラッシュライン２９の始点を形成するバックフラッシュアーム２７を回動可能に取り付けることにより、バックフラッシュ処理において分離した汚れを含んでいる汚濁流体を、洗浄したフィルタ素子２１の底部排出開口３１から流出する。

回動動作のため、バックフラッシュアーム２７をフィルタハウジング１に同心に配置した駆動軸手段を有する歯車付き（ギヤード）モータ３３により駆動できるようにし、駆動軸手段は、ギヤードモータ３３の駆動側に取り付けた上部軸ジャーナル３５、中空の中間軸３７、およびバックフラッシュアーム２７に連結した下部軸ジャーナル３９を有する。フィルタ素子２１は、回転駆動軸に関して平行かつ同心円に整列する。

歯車モータ３３は、バックフラッシュアーム２７を回転するのに用いるだけではなく、ブロッキング素子４１の回動駆動手段も形成し、バックフラッシュ処理のため、空間１１における未フィルタ処理材料と洗浄すべきフィルタ素子２１のフィルタキャビティ２５との間における流体接続を、入口開口２３の閉鎖により遮断することができる。プレートバルブ４３を収容するブロッキング素子４１に関連の詳細を図２〜図４に基づき説明する。

これら図面から明らかなように、プレートバルブ４３は軸ジャーナル３５に連結したキャリア４５に設けるため、歯車モータ３３は、バックフラッシュアーム２７と共にプレートバルブ４３を回転させる。図面において、歯車モータ３３により、バックフラッシュアーム２７およびプレートバルブ４３を回動位置にセットし、この回動位置において図面の左側に位置するフィルタ素子２１がバックフラッシュ処理を行うように選択される。プレートバルブ４３は、キャリア４５における弁座４９と相互作用する、横方向に伸びる弁プレート４７を有する。弁プレート４７を整列するよう縦方向軸線５１に沿って生じるプレートバルブ４３の閉鎖動作のため、また関連するフィルタ素子２１の入口２３を遮断するため、キャリア４５に接続し、弁プレート４７に対して垂直方向に伸び、駆動軸手段３５，３７，３９の駆動軸に対して平行に伸びた液圧シリンダ５５内で案内される液圧ピストン５３により弁プレート４７を移動することができる。

動作モードを説明するため、とくに図３および図４を参照する。図３は、流れ矢印５７（図面には全てに符号を付けていない）によって、バックフラッシュ処理を行うよう選択したフィルタ素子２１において液体の流れがどのように流動するかを示し、バックフラッシュするフィルタ素子２１の入口開口２３にプレートバルブ４３が整列し、バックフラッシュするフィルタ素子２１の排出開口３１がバックフラッシュアーム２７に接続される状態を示す。図３に示す流動状態は、図１にのみ示すバルブ手段５９がバックフラッシュライン２９を通過状態にし、プレートバルブ４３をまだ閉鎖していないときに得られる。この時点において、バックフラッシュ処理を行うためプレートバルブ４３をこの流動状態で閉鎖する、すなわち空間１１からフィルタ素子２１への未フィルタ処理材料のアフターフローが遮断する場合、流動は、フィルタ素子２１に対して逆転する。空間１１からフィルタ素子２１を通過して流動する未フィルタ処理材料（図３の状態）の流速により、プレートバルブ４３の遮断が負の液圧衝撃をもたらし、これにより供給効果が向上し、したがって、図４において流れ矢印６１で示した清浄側１５の地点からフィルタ素子２１内への逆流によって、システム圧力だけでなく、さらに送り込み効果も、未フィルタ処理液体コラム（柱）遮断により得ることができる。このような方法でフィルタ素子の通過部位で生じるノズル動作により、最も頑固な汚れでさえ、フィルタ素子から分離する。バックフラッシュライン２９がより一層長い場合、すなわち、比較的長い液体コラムに対応する流速で遮断プロセスを生ずる場合、特に強力な送り込み効果を生ずる。

Claims (4)

1. フィルタ処理すべき流体用のフィルタ入口（１３）およびフィルタ処理した流体用のフィルタ出口（１７）を有するフィルタハウジング（１）と、
   流体のフィルタ処理またはバックフラッシュ両方のために、前記フィルタハウジング（１）内に収容される複数のフィルタ素子（２１）であって、前記複数のフィルタ素子（２１）のうち、１個以上のフィルタ素子（２１）のフィルタ処理を行うことができ、かつ、少なくとも１個の他のフィルタ素子（２１）の有効フィルタ表面を洗浄するようバックフラッシュを行うことができ、前記フィルタ素子（２１）のそれぞれが内部フィルタキャビティ（２５）および該内部フィルタキャビティ（２５）への素子入り口開口（２３）を有する複数のフィルタ素子（２１）と、
   前記フィルタ素子（２１）のバックフラッシュを支援する圧力制御手段を有するバックフラッシュ手段であって、前記圧力制御手段はブロッキング素子（４１）を有し、このブロッキング素子（４１）により、前記フィルタ素子（２１）の前記素子入り口開口（２３）にて、前記フィルタ入口（１３）と前記フィルタキャビティ（２５）との間の流体接続を遮断または開通することができるようにする前記バックフラッシュ手段と、を備え、
   前記ブロッキング素子（４１）は、フィルタ処理中に前記流体接続を開通し、少なくともバックフラッシュの開始または実行中に前記流体接続を遮断するフィルタ装置において、
   前記ブロッキング素子（４１）は、液圧動作ピストン（５３）により可動のプレートバルブ（４３）を有し、前記プレートバルブ（４３）は、バックフラッシュする前記フィルタ素子（２１）の一つで前記流体接続を遮断し、バックフラッシュする前記フィルタ素子（２１）の一つに対して液圧衝撃を生じさせ、バックフラッシュする前記フィルタ素子（２１）の一つにおける汚れの除去を向上する送り込み効果を生じさせ、
   前記プレートバルブ（４３）は、バックフラッシュする前記フィルタ素子（２１）の一つの前記素子入り口開口（２３）に隣接する、横方向に伸びる弁プレート（４７）を有し、
   前記ピストン（５３）は、前記弁プレート（４７）に対して垂直方向に伸び、
   前記バックフラッシュ手段は可動のバックフラッシュアーム（２７）を有し、このバックフラッシュアーム（２７）は、駆動手段（３３）によって洗浄すべき前記フィルタ素子（２１）の一つの前記排出開口（３１）に接続可能であり、
   前記駆動手段（３３）は、駆動軸に沿って回動可能な駆動軸ジャーナルを有し、
   前記ブロッキング素子（４１）は、前記バックフラッシュアーム（２７）と共に前記駆動手段によって動作して、バックフラッシュする前記フィルタ素子（２１）の一つの前記入口開口（２３）と整列して、前記バックフラッシュアーム（２７）と接続し、
   前記フィルタ素子（２１）は、前記駆動軸に対して平行かつ同心円に整列し、
   前記ブロッキング素子（４１）は前記駆動軸と結合して共に回転し、かつ、前記駆動軸から半径方向に間隔を置き、
   前記液圧動作ピストン（５３）は、前記駆動軸に対して平行であり、かつ、横方向に間隔を置き、
   垂直縦方向軸線（５１）は、前記フィルタ素子（２１）それぞれの前記内部フィルタキャビティ（２５）によって画定され、前記フィルタ入口（１３）に接続した一方の端部における前記素子入り口開口（２３）とこれとは反対側の他方の端部における前記排出開口（３１）との間で延在し、
   汚れた液体は、バックフラッシュ中に、それぞれの前記排出開口（３１）から排出することができ、前記プレートバルブ（４３）は、バックフラッシュのために、それぞれの素子入口（２３）を連続的に遮断する
   ことを特徴とするフィルタ装置。
2. 請求項１に記載のフィルタ装置において、前記フィルタ素子（２１）は、前記フィルタハウジング（１）内で前記垂直縦方向軸線（５１）に沿って配置し、頂部が円錐状にテーパの付いた形状を有する構成としたことを特徴とするフィルタ装置。
3. 請求項１または２に記載のフィルタ装置において、洗浄すべき前記フィルタ素子（２１）の前記排出開口（３１）を、バルブ手段（５９）により交互に開通または遮断することができるバックフラッシュライン（２９）に接続可能としたことを特徴とするフィルタ装置。
4. 請求項３に記載のフィルタ装置において、前記縦方向軸線（５１）方向において測った前記バックフラッシュライン（２９）の全長は、前記フィルタ素子（２１）の全長よりも長いものとしたことを特徴とするフィルタ装置。

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