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1. WO1989005183 - DISPOSITIF DE FILTRAGE DE LIQUIDES CONTAMINES PAR DES PARTICULES SOLIDES, NOTAMMENT HUILES LUBRIFIANTES, EMULSIONS DE COUPE ET SIMILAIRES

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[ DE ]

Vorrichtung zum Filtern von durch Feststoffteilchen
verunreinigten Flüssigkeiten, insbesondere Schmieröl, Schneidemulsionen und dergleichen

B schreibung

Um verunreinigte Flüssigkeiten einer Neuverwendung zuführen zu können, ist es notwendig, sie gründlich, bis zu einer beherrschbaren Größe auch von feinsten Schmutzpartikeln zu befreien. Da es sich hierbei um Teilchen in der Größenordnung unter 100 my handelt, sind in der Regel sehr feine und damit teure Filterelemente erforderlich.

Bekannt ist durch die deutsche Offenlegungsschrift 34 09 826 eine Filtervorrichtung, bei der eine Scheibentrommel mit zwei seitlichen Stirnscheiben drehbar auf einer gerätfesten Achse sitzt, wobei die Stirnscheiben an ihrem Umfang durch einzelne Stäbe verbunden sind und auf ihrem Rand ein endliches Filterband, in der Regel Vlies, mittels Umfangsdich-tungen abgedichtet und durch ein äußeres endloses Stützband an die Scheiben angedrückt geführt wird. Dabei wird in der Trommel durch das Filterband eine nach außen abgetrennte Mulde gebildet, die die Schmutzflüssigkeit aufnimmt, während die aus dem Filter heraustretende Reinflüssigkeit gesondert abgeleitet wird.

Da sich das Filterband bei stehender Scheibentrommel im Betrieb langsam zusetzt, sinkt seine Durchlässigkeit, und der Spiegel der Schmutzflüssigkeit in der Trommel steigt an.
Durch einen Schwimmerschalter kann dann der Antrieb der Scheibentrommel kurzzeitig in Betrieb gesetzt werden, bis neues, durchlässiges Filterband eingezogen ist.

Der Nachteil dieser bekannten Filteranordnung liegt in der nur einmaligen Verwendung des Filterbandes, das nach einem Durchlauf weggeworfen wird. Bei den zahlreichen Filterzyklen, die in modernen Maschinenbetrieben anfallen, entstehen dadurch sehr erhebliche Unkosten.

Auch bei dieser Vorrichtung sind zwar an der Trommel bewegbare Mitnehmerstege angebracht, die am Filterband anliegen und den sich am Boden der Schmutzmulde absetzenden Schmutz mitnehmen und an der letzten Umlenkrolle ausgeben sollen. Dort müssen jedoch gesonderte Hilfsvorrichtungen angebracht werden, um den Schmutz auf eine Rutschfläche abzuladen.

Die Erfindung geht aus von der eingangs definierten Filtervorrichtung und verfolgt die Aufgabe, diese Vorrichtung auf möglichst einfache Weise so weiterzubilden, daß eine langdauernde wiederholte Verwendung des gleichen Filtermediums möglich ist und damit die Betriebskosten erheblich gesenkt werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung zum Filtern von durch Feststoffteilchen verunreinigten Flüssigkeiten, insbesondere Schmieröl, Schneidemulsionen und dgl. mit folgenden Merkmalen ausgestattet :
a) eine mit FlüssigkeitsZulauf und -ablauf versehene Badwanne ist mit Höhenabstand über einer Auflagefläche
angeordnet;
b) in die Badwanne taucht mit Abstand von deren Boden eine Scheibentrommel mit flüssigkeitsdichten Stirnscheiben ein;
c) auf den Rändern der Stirnscheiben ist abdichtend das Obertrum eines endlosen Filterbandes geführt und trennt die Schmutzmedien innerhalb der Scheibentrommel von den Reinmedien zwischen Sch ibentrommel und Badwanne;
d) das Untertrum des Filterbandes ist durch den Einwir- kungsbereich von außerhalb und/oder unterhalb der Badwanne angeordneten Abreinigungseinrichtungen zurückgeführt .

Hier ist anstelle des bisher üblichen Trägerbandes für einen endlichen Vliesstreifen ein endloses Filterband eingeführt, dessen Untertrum außerhalb der Wanne im Luftraum zurückgeführt und dort bis zum nächsten Filtervorgang mit bekannten Mitteln nach Belieben abgereinigt werden kann. Es ist also nur Sorge dafür zu tragen, daß das Filterband von sich aus diese Abreinigung ermöglicht und zum anderen so widerstandsfähig ausgebildet ist, daß es für eine überüberschaubare Betriebsperiode eingesetzt werden kann.

Die Abreinigung in der Maschine dient dabei keineswegs dem Zweck, das Filterband ständig absolut sauber und auf seinem größten Durchsetzungsgrad zu halten, sofern nur ein hinreichender Filtereffekt verblieben ist. Da das endlose Filterband ein selbständiges Maschinenelement ist und leicht und schnell ausgewechselt werden kann, kann es empfehlenswert sein, in bestimmten Intervallen das Band einer Grundreinigung außerhalb der Filterzone zuzuführen. Da die Verunreinigungen ohnehin auf der Schmutzseite des Filters haften bleiben, wird der Reinheitsgrad der gefilterten Flüssigkeit, also der "Reinflüssigkeit" dadurch nicht oder nur unwesentlich beeinflußt. Im übrigen hat eine zwischenzeitige Teilverstopfung des Filterbandes nur die Folge eines größeren Durchgangswiderstandes. Dadurch wird die F infilterwirkung gesteigert, das heißt ein für etwa 60 my ausgelegtes Filterband kann durch eine solche Teilverstopfung etwa bis 30 my und damit feiner und gründlicher filtern.

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird das Filterband durch ein Geflecht oder Gewebe von Fasern, Fäden oder Drähten aus biegeelastischem, zug- und druckfestem Werkstoff gebildet. Derartige dünne Bauelemente sind in praktisch allen herstellbaren Qualitäten verfügbar und bringen daher ohne weiteres die erforderliche Verschleißwiderstandsfähigkeit und Lebensdauer. Sie lassen sich in außergewöhnlich großer Gleichmäßigkeit ineinanderfügen, so daß auch die verbliebenen engen Spalte praktisch gleichbleibende Weite haben. Zudem kommt man regelmäßig mit einer einzigen Geflechtlage aus, das heißt das Filter ist dünn und dadurch auch bei großem Formwiderstand von etwa Edelstahl-drahten hinreichend biegsam und läßt sich zudem auf einfache Weise wieder abreinigen.

Für die Abreinigung kommen bevorzugt Spül- oder Blasdüsen in Betracht, beispielsweise eine Schlitzdüse, die insbesondere durch eine Reihe Punktdüsen mit einander übergreifenden Sprühkegeln gebildet ist. Vor allem bei gasförmigem Blasmedium empfiehlt sich die Impulssteuerung, sofern der damit verbundene Lärm am jeweiligen Betriebsplatz zulässig ist. Jedenfalls können auf diese Weise wesentlich größere Drücke und damit Abreinigungskräfte freigesetzt werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung werden zwischen den S imscheiben der Scheibentrommel an der Schmutzseite des Filterbandes anliegende Mitnehmer erstreckt, die selbsttätig, etwa radial zur Scheibentrommel über deren Rand hinaus bewegbar vorgesehen sind. Auf diese Weise ist es möglich, beim Auflauf auf eine Umlenkrolle den auf dem Filterband liegenden Schmutz noch soweit mitzuschieben, daß dieser zuverlässig vom Filterband bis zum Ablauf weitergefördert wird.

Um dies zu ermöglichen, können die Mitnehmer jeweils um eine feste oder veränderliche Lagerachse exzentrisch pendelnd an den beiden Trommel Scheiben gelagert sein, wobei ihr Schwenkweg durch einen gegenüber der Lagerachse zurückversetzten Anschlag begrenzt sein kann. Anstelle einer grundsätzlich möglichen Fremdsteuerung werden also die Mitnehmer durch ihr Eigengewicht gesteuert, das heißt, im unteren Bereich der Trommel liegen sie unter Eigengewicht auf dem Filterband an, ragen schließlich aus dem Umfang der Trommel heraus und werden dann nach Lösen von ihrem Anschlag durch Eigengewicht in den Innenraum der Trommel zurückgeführt.

Um diese Rückstellung zu überwachen, kann hinter einer definierten Rückstellposition in der Bahn der über den Rand der Scheibentrommel hinausragenden Mitnehmer ein Tastelement angeordnet sein, das auf einen Sicherheitsschalter für den Maschinenantrieb einwirkt und dadurch den Antrieb
abschaltet, falls nach einer Störung ein Mitnehmer nicht zurückgeschwenkt wird.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der folgenden Schilderung einiger Ausführungsbeispiele der Erfindung festgehalten. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße
Filtereinrichtung nach der Linie I-I in Fig. 2,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht von oben auf dieses Filteraggregat, wobei auch das Obertrum des Filterbandes weggeschnitten ist,
Fig. 4 in vergrößertem Maßstab die Stelle IV in Fig. 1
kurz vor dem Lösen eines Mitnehmers vom Filterband,
Fig. 5 ebenfalls in vergrößertem Maßstab die Steuerung
der Abschalteinrichtung durch einen nicht eingeschwenkten Mitnehmer, Fig. 6 eine weitgehend spiegelbildlich der Fig. 1 entsprechende Seitenansicht einer abgewandelten
Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 7 eine Teilansicht dieser Vorrichtung in Richtung des Pfeiles VII in Fig. 6 gesehen und
Fig. 8 eine vergrößerte Darstellung des Schwenkvorganges der Mitnehmer an der Stelle VIII in
Fig. 6.

Die dargestellte Filtervorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Vorrichtungsgehäuse (1) mit einer in diesem eingebauten Badwanne (2), einer Scheibentrommel (3), einem endlosen Filterband (4) mit Obertrum (4.1) und Untertrum (4.2), sowie der Rollenführung (5) mit Umlenkrollen (5.1), der Ab-reiniguπgsvorrichtung (6) mit Blasdüsen (6.1) und einer Abstreifleiste (6.2).

Das Vorrichtungsgehäuse (1) weist zwei Seitenwände (11,12) auf, die einen abhebbaren Deckel (10) tragen und zwischen welchen, diese verbindend, fest und dicht die Badwanne (2) eingeschweißt ist. Ihr Boden (13) hat einen lotrechten Abstand (a) von der Aufsteilfläche (14) . Dadurch werden ein Schmutzflüssigkeitsraum (15) innerhalb der Scheibentrommel (3), ein Reinflüssigkeitsraum (16) zwischen Scheibentrommel (3) und Badwanne (2) , sowie außerhalb dieser ein Luftraum (17) voneinander getrennt.

Das Obertrum (4.1) des endlosen Filterbandes (4) liegt zwischen den Umlenkrollen (5.1) und (5.2) am Umfang der Scheibentrommel (3) an, während das Untertrum (4.2) des Filterbandes außerhalb/unterhalb der Badwanne (2) im Luftraum (17) zurückgeführt wird. Zum Antrieb der Scheibentrommel (3) und damit des Filterbandes (4) im Drehsinne des Pfeiles (18) dient ein elektrischer Antriebsmotor (19) mit MehrStuf ngetriebe (20). Dieser ist in Abhängigkeit von der Höhe des Flüssigkeitsspiegels (23) durch einen Schwimmer mittels Schwimmerschalter (25) steuerbar. Der Antriebsschluß zwischen Scheibentrommel (3) und Filterband (4) wird dabei durch die mittels Federkraft selbsttätige Höheneinstellung der Umlenkrolle (5.1) gemäß Doppelpfeil (26) gewährleistet.

Die Schmutzflüssigkeit wird gemäß Pfeil (28) in Fig. 2 durch den Endzapfen (29) der hohlen Trommelachse (30) eingeleitet, und die gefilterte Reinflüssigkeit wird durch den Ablaufstutzen (31) abgeführt. Auf der Trommelachse (30) sitzt fest ein Einleitkasten (32) , der gemäß Fig. 1 eine Auslaß- Schlitzdüse (33) aufweist, welche die Schmutzflüssigkeit gemäß Pfeil (34) zur Eintauchseite des Filterbandes (4) rechts in Fig. 1 hinleitet, damit vor allem die frisch eingeleitete Flüssigkeit möglichst lange mit dem Filterband in Kontakt bleib .

Die Scheibentromm l (3) weist zwei zylinderförmige Stirnscheiben (3.1) und (3.2) auf, die durch an ihrem Umfang gleichmäßig verteilte Zuganker (3.3) gegeneinander verspannt sind und mittels Lager (3.4) drehbar und abgedichtet auf der Trommelachse (30) sitzen.

Am Umfang der Stirnscheiben (3.1) und (3.2) sind Dichtungsringe (35) aus Gummi oder gummiartigem Kunststoff angebracht, der gegenüber der behandelten Flüssigkeit chemisch widerstandsfähig ist und durch die Anlage des Obertrums (4.1) eine kreissegmentförmige Abdichtung nach außen für den muldenförmigen Schmutzflüssigkeitsraum (15) schafft.

Aus diesem Raum kann somit die Schmutzflüssigkeit nur durch den unteren Teil des Obertrums (4.1) des Filterbandes (4) abfließen. Bei stehender Scheibentrommel (3) bildet sich dabei auf der Oberseite des Obertrums (4.1) eine Schlammschicht (36), die das Filterband teilweise verstopft, und seine Durchlässigkeit mindert. Da die Schmutzflüssigkeit mit unveränderter Menge in der Zeiteinheit zugeführt wird, steigt dann der Flüssigkeitsspiegel (23) in der Trommel an, und durch den Schwimmerschalter (25) wird der Antriebsmotor (19) eingeschaltet, der die Scheibentrommel (3) über einen Winkel von etwa 120° bis 150° weiterdreht , bis er durch den Schwimmerschalter (25) wieder abgeschaltet wird. Die jetzt wirksame Filterfläche läßt zunächst mehr Flüssigkeit durch als in der Zeiteinheit zugeführt wird. Dadurch wird aber wiederum eine Schlammschicht (36) aufgebaut, die den
Durchfluß behindert und erneut zu. einer Einschaltung durch den Schwimmerschalter (25) führt.

Anstatt die Schmutzflüssigkeit unmittelbar oder durch die Trommelachse (30) in die Scheibentrommel und damit die
Badwanne einzuleiten, kann unter der Badwanne (2) und ggf. dem Vorrichtungsgehäuse (1) ein Auffangbehälter für Schmutzwasser und Reinigungsflüssigkeit angebracht werden. In diesem Fall wird zweckmäßigerweise das zugeführte Schmutzwasser zunächst in diesen Behälter geleitet und von dort durch eine Pumpe in die Scheibentrommel hochgefordert .

Schmutzflüssigkeiten ändern oft leicht und unkontrolliert ihre Konsistenz, insbesondere ihre Viskositätseigenschaften. Bei technischen Geräten, die dauernd oder überwiegend im Schmutzwasser arbeiten müssen, lassen sich auch bei hochqualifizierter technischer Ausführung Störungen nicht immer ausschließen. Zur Absicherung der Steuerung durch den Schwimmerschalter (25) wird daher zweckmäßigerweise eine zweite Abschaltung durch ein Zeitglied vorgesehen, das beim Abschalten des Trommelantriebs in Gang gesetzt wird und mit seinem Ablauf unter Uberbrückung des Schwimmerschalters (25) den Antriebsmotor (19) wieder einschaltet. Es versteht sich, daß anstelle einer Schwimmerschaltung auch eine andere, insbesondere berührungsfrei arbeitende Tastschaltung für den FlüssigkeitsSpiegel herangezogen werden kann.

Damit bei der Drehung der Trommel die Schlammschicht (36) mit hochgefördert wird, sind in gleicher U fangsteilung zwischen den Zugankern (3.3) Mitnehmer (41) vorgesehen. Der Steg (42) eines jeden Mitnehmers (41) ist an seinen Enden mittels rechtwinklig abgebogener Schenkel (43) über Gelenkbolzen (44) an den Stirnscheiben (3.1 und 3.2) angelenkt. Er bildet im Betrieb mit dem Filterband einen spitzen Winkel von etwa 70° bis 80°, der sich in der Abgabestellung nach Fig. 4 dem rechten Winkel nähert. Ein darüber angebrachter Deckstreifen (46) deckt die Schlammschicht (36) etwas ab und stellt sicher, daß sie auf den waagerechten Teil des
Obertrums (4.1) zwischen den Umlenkrollen (5.2) und
(5.3) ufgeschoben wird. Von dort kann sie gemäß Pfeil (49) in ein Auffanggefäß herabfallen und weitergefördert werden.

Mit dem Abheben von der Umlenkrolle (5.2) wird der Mitnehmer (41) durch einen Anschlag (50) abgestützt, der ihn in der radialen Stellung hält, bis er seine senkrechte Lage in Fig. 1 oben erreicht hat und dann gemäß Pfeil (51) um 180° aus seiner Projektionsstellung über dem Rand der Scheibentrommel (3) in den Innenraum der Trommel nach unten kippt.

In die Bahn des hochragenden Mitnehmers (41), insbesondere des Deckstreifens (46) ragt ein von einem Tastschalter ausgehender Tasthebel (53) , der bei Betätigung den Antriebs-motor (19) und ggf. die Schmutzflüssigkeitspumpe abschaltet.

Unterhalb des Untertrum-Bereiches mit den Umlenkrollen (5.4) und (5.5) ist eine Schublade (54) oder ein Behälter angebracht, wo sich Tropfwasser und andere Flüssigkeitsteile sammeln und von dort mit Heberpumpe einer weiteren Filterung zugeführt werden können.

Das Filterband (4) ist hier als einlagiges Geflecht in
Köper-Machart aus hochfesten Edelstahldrähten hergestellt. Grundsätzlich ist aber auch die Verwendung anderer hoch- fester Fasern, Fäden oder Drähte und auch der Einsatz von Verbundmaterialien, etwa in Form von kunstStoffummantelten bruchfesten Drähten möglich.

Sollte für irgendwelche Zwecke die Reinigungsfunktion mit einem endlosen Filterband keine zufriedenstellenden Ergebnisse liefern, so kann stets ein endlicher Vliesstreifen zwischen Filterband und Trommel eingeführt werden. Zu diesem Zweck läßt sich an der Einlaufseite eine Lagerung für eine Vliesrolle (61) anbringen, wie dies in Fig. 6 oben links gezeigt ist. Der von dieser Vliesrolle abgezogene endliche Filterstreifen (62) läßt sich von dort über die Umlenkrolle (5.1) zwischen der Scheibentrommel (3) und dem Obertrum (4.1) des endlosen Filterbandes (4) einführen. Dieses
Filterband (4) dient dabei als Trägerband für den endlichen Vlies-Filterstreifen (62), der beim Auslaufen aus der
Maschine gemäß Pfeil (63) in einen Auffangbehälter (64) gelangt .

Während sich der endliche Vlies-Filterstreifen ohne weiteres auf seinem Trägerband zentrieren läßt, kann dieses, d.h. das endlose Filterband, mitunter aus der vorgegebenen Bahn seitlich ablaufen. Dem wirkt eine Geradlaufeinrichtung (66) entgegen, deren Taster (67) unterhalb eines lotrecht
verstellbaren Lagers (68) einer weiteren Umlenkrolle (5.6) an einer Seitenkante des Untertrums (4.2) des Filterbandes (4) anliegt. Zeigt sich eine Abweichung vom Sollwert, so wird durch das Gestänge (71) ein elektrischer Sensor (69) verstellt, der über eine Stellvorrichtung (72) mit einem Stellmotor (70) das Lager (68) in die erforderliche Richtung verschiebt und dadurch die Umlenkrolle (5.6) in Bezug auf ihr zweites Rollenlager verstellt, insbesondere die Rolle schrägstellt, um eine Rückführung des Bandes zu ermöglichen.

Die Mitnehmer (41) sind hier normalerweise über den ganzen Winkel um ihre Gelenkbolzen (44) frei drehbar, in der Regel also pendelnd, wie links und oben in Fig. 6 gezeigt. Unten kommen sie zur Auflage an der Innenseite des Filterbandes, bis ihre untere Vorderkante (76) nach der rechten
Darstellung in Fig. 6 in einer Abgabestellung (75) auf die Umlenkrolle (5.2) aufläuft. Unmittelbar anschließend kommt jedoch die diagonal entgegengesetzt liegende Kante (77) an einem Umlenkelement (78) zur Anlage, das am freien Ende exnes radial von der gerätfesten Trommelachse (30)
abstehenden und an dieser befestigten Auslegerstab (79) befestigt ist.

Das Umlenkelement (78) wird dabei durch zwei Blechbügel (81,82) gebildet, die, wie am besten aus Fig. 8 zu ersehen, auf entgegengesetzten Seiten am Auslegerstab (79)
angeschweißt sind.

Die Kante (77) läuft dabei zunächst an der Außenseite des Bügels (81) auf die Umfangskurve (74) auf. Dadurch wird der Mitnehmer (41) aus seiner annähernd waagrechten Stellung immer weiter hochgeschwenkt, bis er mit seiner längeren Unterseite an der Nase (83) des Bügels (82) entlanggezogen wird und dann von dem Umlenkelement (78) freikommt und sich wieder in die lotrechte Stellung einpendelt. FehlSchaltungen werden auf diese Weise praktisch vollständig vermieden.

Parallel zum Schalter (25) wirkt auf die Steuerung des
Antriebsmotors (19) für das endlose Filterband (4) noch eine nicht dargestellte ZeitSteuerung, die einen löschbaren
Speicher für die Betriebszeit des Bandantriebs aufweist. Nach Ablauf der vorgegebenen maximalen Betriebsdauer wird der Bandantrieb unabhängig von der Funktion des Schwimmerschalters (25) wieder eingeschaltet. Durch eine ÜberlagerungsSchaltung ist dabei sichergestellt, daß Betriebspausen nicht mitgerechnet werden, die Neueinschaltung des Bandan- triebes ist so maßgeblich durch die Filterbetriebszeit, also durch die Dauer der Zuführung von Schmutzwasser in der vorgegebenen Intensität bestimmt.. Hierzu helfen elektrische oder elektronische Speicher, die am Ende eines
Betriebszyklus entleert werden.