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Rückspülbare Filtriervorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine
Filtriervorrichtung mit zwei oder mehr Filtereinheiten, von welcher ein Teil des
Filtrates einer oder mehreren Verbrauchsstellen zugeführt wird und der andere Teil
des Filtrates zum Rückspülen einer oder mehrerer abgeschalteter Filtereinheiten
dient.
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Eine solche Filtriervorrichtung kann beispielsweise im Schmierstoffkreislauf
eines Flugzeugtriebwerks verwendet werden, bei dem außer dem Olsumpf am Triebwerk
noch ein größerer Ölvorratsbehälter vorgesehen ist, in welchen der zum Rückspülen
von Filtereinheiten verwendete Teil des Filtrates zurückgeführt werden kann, damit
sich dort die Schmutzteile absetzen können.
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Eine solche Filtriervorrichtung kann auch in dem Brennstoffsystem
eines Flugzeug - Verbrennungsturbinentriebwerks verwendet werden, bei welchem ein
Teil des Brennstoffs für Brennzwecke und ein anderer Teil des Brennstoffs als hydraulisches
Medium für Steuerungszwecke benutzt wird. Bei dieser Anwendung wird das Filtrat
als hydraulisches Medium für Steuerzwecke benutzt und die für das Rückspülen verwendete
Flüssigkeit nicht zu einem Absetzbehälter zurückgeleitet, sondern den Brennern zugeführt,
da diese gegen Verunreinigungen unempfindlich sind.
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Bei einer bekannten Filtriervorrichtung dieser Bauart hat man das
zu filtrierende Medium zu den Filtereinheiten von Einlaßkammern aus zugeführt, die
durch Ventile abwechselnd an einen Einlaßkanal anschließbar sind. Dabei erfolgt
die Reinigung der Filter in der Weise, daß ein Teil des gefilterten Mediums bzw.
Filtrats zur Rückspülung der Filter verwendet wird, indem es von einer für alle
Filtereinheiten gemeinsamen Kammer aus mindestens durch einen der Filter hindurch
wieder dem Einlaßkanal zugeführt wird. Bei diesen Filtriervorrichtungen wird das
durch die Rückspülung in die Einlaßkammern ge langende Filtrat durch einen Auslaß
abgeleitet, der ständig unverschlossen ist. Infolgedessen gelangt beim Anschluß
der Einlaßkammern an den Einlaßkanal auch ein Tei,l des zu filtrierenden Mediums
durch den Auslaß in ein Abfluß rohr. Um diesen Teil wieder der Filtriervorrichtung
zuzuführen, ist das Abflußrohr bei diesen Vorrichtungen an den Einlaßkanal angeschlossen.
Dieser Anschluß des Abflußrohres an den Einlaßkanal hat aber einen ungünstigen Einfluß
auf die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung, da er bewirkt, daß das zu filtrierende
Medium durch die Rückspülung verunreinigt wird. Außerdem ist diese bekannte Filtriervorrichtung
sehr kompliziert. Bei einer anderen bekannten Filtriervorrichtung, bei der ein Einlaß
für das zu filtrierende Medium, ein Auslaß für das Filtrat und ein Auslaß für Schmutzflüssigkeit
vorgesehen ist, ist das Filter als Trommelfilter mit
einzelnen in Umfangsrichtung
voneinander getrennten Filterflächen ausgebildet. Außerdem ist die Einlaßkammer,
die auf der Außenseite des Trommelfilters vorgesehen ist, durch zwei radial gegenüber
angeordnete Trennwände unterteilt, die sich zusammen mit der in einem Gehause drehbar
gelagerten Trommel drehen. Der Auslaß für Schmutzflüssigkeit ist dem Einlaß radial
gegenüber angeordnet, so daß die beiden durch die Trennwände geteilten Filterhälften
abwechselnd dem Einlaß gegenübergestellt werden können, wobei jeweils die zweite
Filterhälfte rückgespült werden kann, wenn die an den Einlässen und Auslässen angeordneten
Ventile entsprechend bedient werden.
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Ein drehbares Trommelfilter macht jedoch an großem Durchmesser angeordnete
Ab di chtungsflächen notwendig, die eine sehr genaue Bearbeitung verlangen. Außerdem
unterliegen sie einem großen Verschleiß. Dies trifft insbesondere auch für die Trennwände
zu. Weiterhin bedingt diese bekannte Konstruktion große 13 etätigungskräfte bei
der Umschaltung und ist somit nicht für automatischen Betrieb geeignet.
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Ziel der Erfindung ist es, eine Filtriervorrichtung der angegebenen
Bauart zu schaffen, die baulich einfacher und verschleißärmer und somit funktionssicherer
und für automatischen Betrieb geeignet ist.
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Die Filtriervorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß die Einlaßkammern je einen zu einem Abfluß führenden Auslaß haben und daß eine
Ventileinrichtung vorgesehen ist, welche jeweils die Einlaßkammer einer Filtereinheit
an den Einlaßkanal anschließt, während sie den Auslaß dieser
:inlaßkammer
und gleichzeitig die Einlaßöffnung zulindest einer der übrigen Filtereinheiten verschließt
nd die Einlaßkammer dieser Filtereinheit an den abfluß anschließt, so daß diese.
Filtereinheit durch filtrat aus der Filterkammer rückgespült und damit ereinigt
wird.
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Die abwechselnde Inbetriebnahme der Filtereineiten kann mit Hilfe
einer Vorrichtung zum periodichen selbsttätigen UmstelIen der Ventileinrichtung
erbeigeführt werden. Diese Vorrichtung kann durch .as die Filtriervorrichtung verlassende
Filtrat in egelmäßigen Abständen betätigt werden, indem sie .n die das Filtrat enthaltende.
für alle Filtereinheiten gemeinsame Kammer angeschlossen wird.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der iltriervorrichtung
ergibt sich, wenn die Fìlterein leiten. wie dies an sich bekannt ist, die Form eines
rohres haben, dessen Hohlraum die Einlaßkammer bildet und dessen Umfangsfläche mit
der das Filtrat mfnehmenden Kammer in Verbindung steht.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand schema-:ischer Zeichnungen
an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt den Querschnitt durch eine cyclische Filtriervorrìchtung
nach der Erfindung; Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung zur Treibstoffzufuhr tür eine
Verbrennungsmaschine, bei der eine solche svclische Filtriervorrichtung verwendet
wird.
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Die cyclische Filtriervorrichtung in Fig. 1 besteht hunter anderem
aus einem Hauptteil 1. in dem sich eine flauptkammer 2 befindet, um deren unteren
Teil ein Sekundärgehäuse 3 angeordnet ist, das zwischen seiner Innenseite und der
Außenseite des Hauptteils 1 eine gemeinsame AbfluRkammer 4 für verunreinigte Fluidsubstanz
bildet. Aus der Kammer 4 führt ein Abflußstutzen 5 für verunreinigte Fluidsubstanz.
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In die Hauptkammer 2 erstreckt sich eine durchbrochene Stauwandung
7, die in der Mitte einen gemeinsamen Zulaufstutzen 8 bildet, wobei in mittlerer
Tiefe der Kammer 2 zwei Durchlässe 9 und 10 vorgesehen sind. Diese Durchlässe stellen
eine Verbindung zwischen dem gemeinsamen Zulaufstutzen 8 und der Hauptkammer 2 dar.
An beiden Endwandungen 24 und 25 der Kammer 2 sind entsprechende Auslaßöffnungen
11 und 12 vorgesehen, die eine Verbindung zu der Abflußkammer 4 für die verunreinigte
Fluidsubstanz darstellen. Die Auslaßöffnungen 11 und 12 und die Einlässe 9 und 10
sind so angeordnet. daß eine Pendelventilstauge 13 durch die Hauptkammer und aus
der Vorrichtung hinaus durch eine einfache Labyrinthdichtung 14 in dem Außengehäuse
3 zu einem automatischen Pendelmotor 15 bekannter Art fiihrt. Auf der Pendelventilstange
13 sind in geeigneter Lage zu den verschiedenen Durchlässen vier Ventil scheiben
16, 17, 18 uud 19 vorgesehen, so daß bei entsprechender Lage der Pendelvetitilstange
13 entweder die Durchlässe 9 und 12 offen und die Durchlässe 10 und 11, wie in Fig.
1 gezeigt, geschlossen oder die Durchlässe 10 und 11 offen und 9 und 12 geschlossen
sind.
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Der Fluidmotor 15 wird durch Fluidsubstanz betriehen. die aus der
Kammer 2 fiir gereinigte Fluidsubstanz über eine Leitung 20 für gereinigte Fluidsubstanz
und eine Sekundärleitung 21 fließt. lii der Vorrichtung ist ein Paar von röhrenförmigen
Filterelementen 22 und 23 vorgesehen, die auf beiden Seiten der Wandung7 in naher
Berührung mit den Endwandungen 24 und 25 der Kammer 2 liegen, wobei die Anordnung
so ist, daß die Fiuidsubstanz bei ihrem Eintritt in die Vorrichtung durch den gemein-
samen
Zulaufstutzen 8 und einen der Durchlässe 9 oder 10 in den Innenraum 26 oder 27 des
Filters 22 bzw. 23 gelangt und durch den einen oder anderen Filter hindurchtreten
muß, um in die gemeinsame Kammer für gereinigte Flüssigkeit zu gelangen, die von
dem Teil 28 der Hauptkammer gebildet wird. Es ist zu ersehen, daß die Bohrung jedes
Filterelements die normale Einlaß seite des Elements und die AuBenoberfläche die
normale Auslaßseite des Elements darstellt.
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Im Betrieb arbeitet die Vorrichtung wie folgt: Zu filtrierende Fluidsubstanz
tritt durch den gemeinsamen Zulaufkanal 8 in die Vorrichtung ein und fließt durch
eine der Einlaßöffnungen 9 oder 10, wie beispielsweise in Fig. 1 gezeigt, durch
die Einlaßöffnung 9.
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Da der Auslaß 11 durch die Ventilscheibe 16 geschlossen ist, muß
die Fluidsubstanz durch das Filter element 22 in den Teil 28 der Hauptkammer 2 fließen.
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Ein Teil dieser gereinigten Fluidsubstanz kann nun durch den Auslaß
20 abgezogen werden, wobei eine geringe Menge zur Betätigung des Motors 15 abgezapft
wird. Der Rest der gereinigten Fluidsubstanz tritt durch das Filterelement 23 von
seiner Außenfläche in den Innenraum 27, von wo sie durch den Auslaß 12 in die gemeinsame
Abflußkammer 4 und den Abflußstutzen 5 für verunreinigte Fluidsubstanz entweichen
kann. Befindet sich das Pendelventil in seiner Alternativstellung, dann gelangt
die zu filtrierende Fluidsubstanz aus dem gemeinsamen Zulaufstutzen 8 in den Innenraum
27 des Filterelements 23, tritt durch jedes Filterelement in umgekehrter Richtung
und gelangt durch die Auslaßöffnung 11 in die gemeinsame Abflußkammer 4. Um dem
Leser die Durchflußrichtung in beiden Stellungen des Pendelventils anzuzeigen, sind
in der Zeichnung Pfeile eingetragen. Die ausgezogenen Richtungspfeile bezeichnen
die Durchflußrichtung, wenn sich das Pendelventil in der in Fig. 1 gezeigten Stellung
befindet, und die unterbrochenen Richtungspfeile die Durchflußrichtung, wenn sich
das Pendelventil in der Alternativstellung befindet und die Durchlässe 9 und 12
geschlossen sind.
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Aus dieser Beschreibung ist zu erkennen, daß die gereinigte Fluidsubstanz,
die aus dem Teil 28 der Hauptkammer 2 durch das eine oder andere der Filterelemente
in dessen Innenraum fließt, dieses Element durch Rücklauf wäscht und so aus dem
Innenraum des Filters alle festen Teilchen beseitigt, die vorher durch die zu filtrierende
und in die Kammer für die gereinigte Fluidsubstanz gelangende Fluidsubstanz abgelagert
worden sind, wobei die festen Teilchen durch den-Abflußstutzen 5 für die mit Schmutz
beladene Fluidsubstanz aus der Vorrichtung hinausgeführt werden. Aus der Zeichnung
geht auch hervor, daß man aus dem Teil 28 der Hauptkammer 2 selbst während der zwischen
den Offnungszeiten auftretenden Bberlappungsperioden der Teile, wenn die Einlaßöffnungen
beider Elemente vorübergehend mit dem gemeinsamen Zulaufstutzen 8 und beide Auslaßöffnungen
11 und 12 vorübergehend mit der Abflußkammer 4 für die verunreinigte Fluidsubstanz
verbunden sind. nur gefilterte Fluidsubstanz abziehen kann.
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Die Frequenz des Fluidmotors 15 kann mittels Drosselvorrichtungen
in einer oder sämtlichen Zufuhrleitungen steuern und die Pausenlänge am Ende jedes
Hubes kann man ebenso durch Verminderung der Ansprechgeschwindigkeit des Steuerschiebers
29 in bekannter BTeise steuern.
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Die neue Filtriervorrichtung ist besonders für die Anwendung in dem
Brennstoffsystem eines Flugzeug-Verbrennungsturbinentrichwerks geeignet, bei welchem
ein
Teil des Brennstoffes für Brennzwecke und ein anderer Teil des Brennstoffes als
hydraulisches Medium für Steuerzwecke benutzt wird. Bei dieser Anwendung kann der
als hydraulisches Medium dienende Teil des Brennstoffes der leitung 20 für gereinigten
Brennstoff und der zu Brennzwecken dienende Teil des Brennstoffes der Leitung 5
entnommen werden. in der der die Schmutzteilchen enthaltende Brennstoff abfließt,
da die Brennerdüsen unempfindlich gegen diese Verunreinigungen sind. In diesem Fall
ist also eine Rückführung des die Schmutzteilchen enthaltenden Brennstoffs zu einem
Brennstoffbehälter oder besonderen Absetzbehälter nicht erforderlich.
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Auf diese Weitse werden alle empfindlichen beweglichen Teile der Steuer-
und Regeleinrichtungen des Triebwerks mit reinem filtriertem Brennstoff betrieben,
wodurch eine größtmögliche Betriebssicherheit erreicht ist, da der betätigende Brennstoff
ständig durch einen Filter filtriert wird, der immer rein ist, ein Zustand, den
man bei Verwendung von Filtern üblicher Art überhaupt nicht erreichen kann.
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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die Verwendung im
Brennstoffsystem eines Flugzeugtriebwerks beschränkt, sondern kann auch bei Filtriervorrichtungen
für andere Zwecke, und zwar für Gase und für Flüssigkeiten, verwendet werden.