DE102007019222B3

DE102007019222B3 - Filteranlage mit Rückspüleinrichtung

Info

Publication number: DE102007019222B3
Application number: DE200710019222
Authority: DE
Inventors: Bela Seebach
Original assignee: Individual
Current assignee: Seebach GmbH
Priority date: 2007-04-24
Filing date: 2007-04-24
Publication date: 2008-10-23
Anticipated expiration: 2027-04-25

Abstract

Filteranlage zur Reinigung eines Mediums mit Doppelfilter in vorzugsweise paralleler Anordnung, bei der die beiden Filterkammern im Filterbetrieb parallel durchströmt werden und wechselseitig mittels Vorsteuerventilen auf Rückspülen umschaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass zum Umschalten des Filters (10, 11) vom Filtrations- zum Rückspülvorgang dem Filter (10, 11) jeweils ein hydraulisch betätigbares 3/2-Wege-Ventil (13) in Patronenbauweise zugeordnet ist, das in Kompaktbauweise in einem gemeinsamen Ventil- und Filtergehäuse (4) mit Pumpen-, Filteranschluss (5, 22), Rückspülauslass (7), wobei der Rückspülauslass (7) aus radialen Bohrungen (23) größeren Durchmessers besteht als die Radialbohrungen (18), und einem Pilotdruckanschluss (26) für die Funktion Filtern sowie einem Pilotdruckanschluss (29) für die Funktionen Rückspülung und Druckentlastung versehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Filteranlage mit Rückspüleinrichtung zur Reinigung eines Mediums von den mitgeführten Schmutzpartikeln, die z. B. im Strebbetrieb eines Untertagebergbaus durch die langen Versorgungswege und auch dem verwendeten Öl-/Wassergemisch anfallen. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, Doppelfilter mit voneinander unabhängigen Filterkammern zu verwenden. Hierbei werden z. B. die beiden Filterkammern durch zwei im Kopf eingesetzte Umschaltkugeln derart miteinander verbunden, dass beide Filterkammern im Filterbetrieb parallel durchströmt werden. Die Drehung einer Umschaltkugel bewirkt, dass der eingangsseitige Zulauf zur nachfolgenden Filterkammer gesperrt wird. Gleichzeitig wird für die gesperrte Filterkammer die Rückspülung freigegeben. Die Rückspülung der beiden Filterkammern erfolgt stets wechselseitig und ist ohne Unterbrechung des laufenden Betriebes durchführbar. Als Parameter für die Umsteuerung auf Rückspülung kann z. B. die Druckdifferenz zwischen Eingang und Auslass der Filtergehäuse gewählt werden. Die bekannten Filteranlagen haben sich selbst im rauen Untertagebetrieb bewährt und sind auch ebenso erfolgreich in anderen Einsatzgebieten im Einsatz.
Als weiterer nennenswerter Stand der Technik werden die Offenlegungsschriften DE 31 00 016 A1 und DE 35 26 293 A1 genannt. Hier wird jedoch der Nachteil darin gesehen, dass zwar zwei Filtereinheiten parallel zueinander angeordnet sind, aber jeweils nur eine Filtereinheit sich im Einsatz befindet. Bei zu hohem Verschmutzungsgrad der aktiven Filtereinheit wird diese aus dem Filterprozess ausgeschlossen und die Rückspülung für diese Filtereinheit eingeleitet; erst dann kommt die parallele Filtereinheit zum Einsatz. Durch die DE 10 2005 054 028 A1 ist ein Stand der Technik bekannt, bei dem jedem Filter ein Speicherventil, ein Rückspülventil und ein Steuerventil zugeordnet ist. Zusätzlich zum baulichen Aufwand ist eine wechselseitige Beeinflussung von parallel zueinander angeordneten Filtereinheiten nicht vorgesehen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, Filteranlagen zu schaffen, die noch höhere Standzeiten mit weniger Bauteilen bei einfacherer Montage und Demontage erreichen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Filteranlage entsprechend Anspruch 1 und den nachgeschalteten Unteransprüchen gelöst.
Die durch die Erfindung hauptsächlich erzielbaren Vorteile sind darin zu sehen, dass der vorbeschriebene Stand der Technik dahingehend angereichert wird, dass ein 3/2-Wege-Ventil als Patronen-Ventil zum Einsatz kommt, dass vorzugsweise automatisch geschaltet wird und alle wichtigen Funktionen zum Filtern und Rückspülen in sich vereint und somit eine kompakte Baueinheit bildet. Durch den kleineren Durchmesser am Pumpeneintritt werden schon Verunreinigungen abgefangen und die größeren Durchmesser zum Filterelement und zum Auslass der Rückspülung garantieren einen effektiven Durchtritt des Mediums. Da die Kolbenflächen und Kolbenringflächen druckausgleichend ausgelegt sind, werden zuverlässig hydraulische Kräfte vermieden.
Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei hervorgehoben wird, dass alle beschriebenen Merkmale und Maßnahmen von erfindungswesentlicher Bedeutung sein können.
Die Zeichnungen zeigen in:
1 ein 3/2-Wege-Ventil in Patronenbauweise von der Pilotleistenseite aus gesehen;
2 in Schnittansicht nach 1 ein erfindungsgemäßes 3/2-Wege-Ventil in Schaltfunktion;
3 eine andere Schnittebene des erfindungsgemäßen Ventils gemäß 1;
4 eine Filteranlage in Seitenansicht von rechts;
5 eine Filteranlage in Vorderansicht mit Doppelfilter;
6 eine Filteranlage in Seitenansicht von links;
7 eine vergrößerte Schnittdarstellung gemäß 6;
8 zeigt Steuerfunktionen der Filteranlage.
2 zeigt einen Schnitt in 1 entsprechend Schnittebene A-A und 3 einen Schnitt in 1 entsprechend Vertikalschnitt B-B. Die Funktionen des 3/2-Wege-Ventils werden zusammenfassend entsprechend dieser drei Figuren beschrieben.
Die Filteranlage 1 (siehe 5) besteht aus zwei an einem Filterkopf 2 angebrachte Doppelfilter 9, die durch zwei im Filterkopf 2 eingesetzte 3/2-Wege-Ventile 13 derart miteinander verbunden sind, dass während des Filterbetriebes die Filter 10, 11 parallel durchströmt werden (siehe hierzu 8).
Das 3/2-Wege-Ventil 13 besteht aus der Patronenhülse 14 und setzt sich zusammen aus den miteinander verbundenen Ober- und Unterteilen 15, 16. Im Unterteil 16 ist der Pumpenanschluss 17 über kleine Radialbohrungen 18 mit der Eintrittskammer 19 verbunden. Im dargestellten Beispiel ist das Ventil 13 auf Rückspülung geschaltet und der direkte Pumpenanschluss 17 geschlossen. Der freigegebene Pumpenanschluss 17 des Nachbarventils 13 drückt das gefilterte Medium über einen Abzweig 40 (siehe 8) durch den parallel angeordneten Filter in Rückspülrichtung durch den Filteranschluss 22 über die großen Radialbohrungen 21 in die Filterkammer 20 und durch die großen Radialbohrungen 23 zum Tank 41 (siehe 8). Um diesen Schaltvorgang durchführen zu können wird die Pilotdruck-Rückspülkammer 30 über radiale Ausnehmungen 28 mit Druck beaufschlagt und der Pilotkolben 32 mit dem Kolben 31 gegen den Dauerdruck in der Pilotdauerdruckkammer 24 soweit eingefahren, bis der Kolben 31 die Eintrittskammer 19 gegen den Pumpenanschluss 17 geschlossen hat. Damit das Einfahren des Kolbens 31 problemlos möglich ist, ist dieser mit einer balligen Oberfläche 33 versehen. Zum normalen Filtervorgang wird die Pilotdruck-Rückspülkammer 30 druckentlastend über die radialen Ausnehmungen 28 eingefahren. Zur Unterstützung dieses Vorganges wird die Druckhilfsfeder 27 eingesetzt. Der Kolbenring 35 ist im Außendurchmesser geringfügig kleiner ausgelegt als der korrespondierende Innendurchmesser des Unterteils 16 der Patronenhülse 14. Dieser Entlastungsspalt 36 bringt beim Schalten des Kolbens 31, vorrangig in die Filtrationsposition, den Vorteil mit sich, dass die Strömung durch diesen Ringspalt derart gebrochen wird, dass unzulässig hohe Strömungsgeschwindigkeiten im eigentlichen Dichtbereich der Dichtung 38 und der Umlenkscheibe 39 vermieden werden. Die Umlenkscheibe 39 sorgt dafür, dass im Rückspülprozess Schmutzpartikel von der eigentlichen Dichtfläche der Dichtung 38 ferngehalten werden.
Durch die pumpeneingangsseitig kleineren Radialbohrungen 18 können grobe Schmutzpartikel nur schwer die kleinen Bohrungen passieren und eine gewisse Vorfilterung wird vorgenommen.
Die druckausgeglichene Gestaltung des Kolbenbodens 34 gegenüber dem Kolbenring 35 und auch dem Pilotkolben 32 kompensiert die auftretenden Kräfte.
Die 8 stellt die Funktionsweise der Filteranlage 1 bezüglich Filtern und Rückspülen dar. Wobei in der linken Darstellung die Rückspülung für den linken Filter 10 erkennbar wird. Es ist unschwer erkennbar, wie auch schon zu den 1 bis 3 beschrieben, dass die direkte Hochdruckzufuhr zum linken Filter 10 gesperrt ist und über einen Abzweig 40, nach Passieren des rechten Filters 11 der Filter 10 entgegen der eigentlichen Filterrichtung zur Rückspülung durchspült wird.
Der Rückspülvorgang der Filter 10, 11 wird durch elektrische Ansteuerung nur einer Seite des Doppelmagnetventils 8 (A) ausgelöst (siehe 8, Rückspülung linker Filter).
Die Rückspülung des rechten Filters 11 ergibt sich aus der spiegelbildlichen Betrachtung, eine Beschreibung ist daher nicht erforderlich; ebenso ergibt sich aus dem Funktionsbild, mittlere Darstellung, der normale Filterbetrieb.
Bei einer eventuell anstehenden Demontage zur Erneuerung des oder der Ventile 13 sind lediglich ein paar Schrauben an der Pilotleiste 3 vom Filterkopf 2 zu entfernen. Bei der Beschreibung sind überwiegend nur erfindungsrelevante Merkmale beschrieben und mit Bezugszeichen versehen worden.

1: Filteranlage
2: Filterkopf
3: Pilotleiste
4: Ventil- und Filtergehäuse
5: Pumpenanschluss
6: Tankanschluss
7: Rückspülauslass
8: Doppelmagnetventil
9: Doppelfilter
10: Filter links
11: Filter rechts
12: Befestigungsleiste
13: 3/2-Wege-Ventil
14: Patronenhülse
15: Oberteil
16: Unterteil
17: Pumpenanschluss
18: Radialbohrungen, kleiner Durchmesser
19: Eintrittskammer
20: Filterkammer
21: Radialbohrungen, großer Durchmesser
22: Filteranschluss
23: Radialbohrungen, großer Durchmesser
24: Pilotdauerdruckkammer
25: Radialbohrungen
26: Pilotdruckanschluss
27: Notrückstellfeder
28: Radiale Ausnehmungen
29: Pilotdruckanschluss
30: Pilotdruck-Rückspülkammer
31: Kolben
32: Pilotkolben
33: Gallige Oberfläche
34: Kolbenboden
35: Kolbenring
36: Entlastungsspalt
37: Entlastungsbohrungen
38: Dichtung
39: Umlenkscheibe
40: Abzweig
41: Tank
42: Kolbenstange
43: Druckanschluss
44: Tankanschluss
45: Rückspülanschluss

Claims

Filteranlage zur Reinigung eines Mediums mit Doppelfilter in vorzugsweise paralleler Anordnung, bei der die beiden Filterkammern im Filterbetrieb parallel durchströmt werden und wechselseitig mittels Vorsteuerventilen auf Rückspülen umschaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass zum Umschalten des Filters (10, 11) vom Filtrations- zum Rückspülvorgang dem Filter (10, 11) jeweils ein hydraulisch betätigbares 3/2-Wege-Ventil (13) in Patronenbauweise zugeordnet ist, das in Kompaktbauweise in einem gemeinsamen Ventil- und Filtergehäuse (4) mit Pumpen-, Filteranschluss (5, 22), Rückspülauslass (7), wobei der Rückspülauslass (7) aus radialen Bohrungen (23) größeren Durchmessers besteht als die Radialbohrungen (18), und einem Pilotdruckanschluss (26) für die Funktion Filtern sowie einem Pilotdruckanschluss (29) für die Funktionen Rückspülung und Druckentlastung versehen ist.
Filteranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Patronenhülse (14) zweiteilig ausgelegt ist und aus einem Oberteil (15) und Unterteil (16) besteht.
Filteranlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (15) die Pilotdruckanschlüsse (26, 29) für die Funktionen Filtern, Rückspülung und Druckentlastung sowie den Auslass (7) für die Rückspülung beinhaltet.
Filteranlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterteil (16) den Pumpen- und Filteranschluss (5, 22) beinhaltet.
Filteranlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Bohrungen (23) größeren Durchmessers in Richtung des Unterteils (16) geneigt angeordnet sind und von der Filterkammer (20) ausgehen.
Filteranlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Kopfbereich der Patronenhülse (14) eine Pilotdauerdruckkammer (24) angeordnet ist, die durch in Richtung des Unterteils (16) geneigte Radialbohrungen (25) beaufschlagt ist.
Filteranlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Pilotdauerdruckkammer (24) eine Notrückstellfeder (27) angeordnet ist.
Filteranlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Stirnbereich der Patronenhülse (14) radiale Ausnehmungen (28) vorgesehen sind, über die die Pilotdruck-Rückspülkammer (30) beaufschlagt und die Druckentlastung eingeleitet wird.
Filteranlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Filteranschluss (22) sowohl für die Funktion Filtern als auch für die Funktion Rückspülung vorgesehen ist.
Filteranlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Eintritt des Pumpenanschlusses (17) aus an der Patronenhülse (14) in Richtung des Oberteils (15) geneigten Radialbohrungen (18) kleinen Durchmessers besteht und in die Eintrittskammern (19) mündet.
Filteranlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Filteranschluss (22) aus radialen Bohrungen (21) größeren Durchmessers als die der Radialbohrungen (18) des Pumpenanschlusses (17) besteht und in die Filterkammer (20) mündet.
Filteranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (31) zweiteilig ausgebildet ist und im Kopfbereich aus einem auf die Kobenstange (42) aufgesetzten Pilotkolben (32) mit balliger Oberfläche (33) besteht.
Filteranlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die wirksamen Kolbenflächen des Kolbenbodens (34) und des Kolbenringes (35) druckausgeglichen gestaltet sind.
Filteranlage nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenring (35) im Umfangsbereich mit einem Entlastungsspalt (36) zur Patronenhülse (14) ausgerüstet ist.
Filteranlage nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Kolbenring (35) Entlastungsbohrungen (37) vorgesehen sind.
Filteranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Verbindungsbereich zwischen Ober- und Unterteil (15, 16) der Dichtung (38) eine Umlenkscheibe (39) vorgeschaltet ist.