过滤设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种过滤设备，包括多个过滤元件（9），各过滤元件能容纳在过滤器壳体（1）中，该过滤器壳体具有用于待过滤的流体的过滤器进口（45）和用于已过滤的流体的过滤器出口（43），其中，在过滤过程中，至少一个所述过滤元件为了净化其作用的过滤面而能借助于回冲洗装置（13、21）被回冲洗，所述回冲洗装置包括用于支持回冲洗的压力控制装置（13）；其特征在于，所述压力控制装置包括液压蓄能器（13），该液压蓄能器的流体室（67）在过滤过程中能被已净化的流体量填充，并且为了回冲洗过程，该流体室能经由回冲洗导向装置（21）连接于待净化的过滤元件（9）的净化侧（59），并且液压蓄能器（13）的另一流体室（79）为了回冲洗过程能被介质压力加载，以便通过由此引起的液压蓄能器（13）的分隔元件（65）的运动使已净化的流体填充量为了回冲洗过程而至少部分地从第一流体室（67）再次排出。
【专利说明】过滤设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种过滤设备，包括多个过滤元件，各过滤元件可被容纳在过滤器壳体中，该过滤器壳体具有用于待过滤的流体的过滤器进口和用于已过滤的流体的过滤器出口，其中，在过滤过程中，至少一个所述过滤元件为了净化其作用的过滤面而可借助于回冲洗装置被回冲洗，该回冲洗装置包括用于支持回冲洗的压力控制装置。
【背景技术】
[0002]DE 10 2007 054 737 Al公开一种这类的过滤设备。这样的过滤设备能够实现连续的过滤操作，其中，对需要复原的各接连的过滤元件进行回冲洗，而过滤经由剩下的过滤元件继续进行，从而过滤操作在任何时候都不被中断。
[0003]在已知的过滤设备中，回冲洗过程不只是以如下方式实现，即存在于过滤设备中的系统压力在相应的回冲洗阶段中允许一个过滤支流向相反的方向流过待净化的过滤元件以便分离和去除元件的污物，而且借助于压力控制装置对相应待回冲洗的过滤元件产生负压，以力求也可以除去顽固的污染物。因此为了回冲洗，不仅系统压力是有效的，而且在压力控制的作用下提供较高的压力差以便分离污染物。
[0004]在已知的过滤设备中，压力控制装置具有锁闭元件，对于相应的回冲洗过程，在流入过滤器壳体的待过滤的流体与所涉及的待回冲洗的过滤元件之间的流体连接可通过该锁闭元件锁闭。由此在回冲洗过程之前进入过滤元件的流体流动中导致流动中断，从而在锁闭过程中占主导的流速作为流动动力效应引起蚀吸作用。由此不仅提供系统压力以使滤液在所涉及的过滤元件的净化侧回流，而且滤液的回流通过基于动力效应提供的充液作用(Nachsaugwirkung)而加强,所述动力效应通过从污物侧流入的流动的锁闭而产生。
[0005]然而，由锁闭过程实现的液压动力效应的大小取决于流速并因此相应地受限。在需要考虑顽固污染物的应用领域中，顽固污染物难以从过滤面分离，因此存在对液压动力支持的回冲洗作用不完全满意的危险。
【发明内容】
[0006]鉴于这些问题，本发明的目的是，提供一种过滤设备，其中可实现由压力控制支持的特别有效的回冲洗作用。
[0007]按照本发明，该目的通过一种总体具有权利要求1的特征的过滤设备实现。
[0008]按此本发明的本质特点在于，压力控制装置包括液压蓄能器，在该装置在过滤操作中工作时，液压蓄能器的流体室可被已净化的流体量填充，并且对于回冲洗过程，该流体室可经由回冲洗导向装置连接于相应待净化的过滤元件的净化侧。在向液压蓄能器的另一流体室加载压力时，由此引起的液压蓄能器的分隔元件的运动导致流体填充量的排出，该填充量作为冲洗液经由回冲洗导向装置到达待净化的过滤元件。
[0009]通过选择在液压蓄能器中为了使分隔元件运动而使用的介质压力，已知使经由回冲洗导向装置到达过滤元件的冲洗液的流速最佳地匹配于现状，亦即这样选择，即在对过滤介质的种类的匹配中实现尽可能最佳的冲洗作用。特别是在过滤元件比较耐压(如圆锥形的或圆柱形的缝隙滤管元件)时，在液压蓄能器中可以以高的压力水平并随之以高的流速工作，因此即使顽固的污染物也从过滤面上可靠地分离。
[0010]在有利的实施例中，液压蓄能器的另一流体室为了回冲洗过程而可借助于阀控制装置连接于介质压力源、特别是呈压缩气体源的形式的介质压力源。在许多情况下，压缩空气的使用可以是特别有利的，例如在过滤设备与存在压缩空气供应的设备或装置相结合地操作的情况下。当然，可以设置其他的气态介质、气体乙醇混合物或流体固体混合物作为压力介质。同样特别是在水下设备(如深海钻孔)中可以将海水用作为处于深水压力下的压力介质。
[0011]在特别有利的实施例中，液压蓄能器和回冲洗导向装置相互连接、可转动地设置在过滤器壳体中并且为了在过滤操作与回冲洗之间的调节运动而可借助于转动驱动装置运动。如下设置结构能够实现特别简单和紧凑的结构型式，即，在液压蓄能器的自由且易接近的端部上安装驱动装置、优选呈电驱动马达(Getriebemotor)的形式的驱动装置，该驱动装置将转动运动经由液压蓄能器传向另外的在设备内部设置的回冲洗导向装置并且将其置于转动状态，在该转动状态下形成通到待净化的过滤元件的流体连接。
[0012]在特别有利的方式中，可以设置活塞式蓄能器作为液压蓄能器，其与在缸端部上设置的回冲洗导向装置一起可绕缸轴线转动。与其他蓄能器结构型式(如隔膜式蓄能器、弹簧蓄能器、膜盒式蓄能器等)相比，除了特别耐用的结构型式外，活塞式蓄能器的特征还在于结构尺寸与可容纳的已净化流体的填充量之间的良好比例，该填充量与活塞的全部冲程空间一致并因此与蓄能器缸的总容积近似一致。
[0013]在特别有利的方式中，各过滤元件可以分别容纳于自身的元件室中，各元件室在过滤器壳体中设置在同心地围绕缸轴线的圆上。在该同心的设置结构中可以特别简单地构成各个元件室与可转动的回冲洗导向装置的接口连接。
[0014]在此如下设置结构可以是特别有利的，即:各元件室具有连接于过滤元件的净化侧的第一室接口和连接于未滤侧的第二室接口，并且这两个接口向过滤器壳体的主室敞开，可转动的回冲洗导向装置作为开关机构延伸到该主室中，该开关机构的调节运动为了回冲洗而控制流体向第一和第二室接口的流入和从第一和第二室接口的流出。
[0015]此外为了特别紧凑的结构型式，回冲洗导向装置可以起分隔机构的作用，其将过滤器壳体的主室分为具有过滤器出口的滤液部分和具有过滤器进口的无滤液部分。对于具有长的过滤元件的较大过滤器公称宽度的情况，可以有利的是，将活塞式蓄能器在连接于过滤元件的净化侧的第一室接口与连接于未滤侧的第二室接口之间集成到可转动的回冲洗导向装置的开关机构中，或甚至将活塞式蓄能器设置在外部并借助于回冲洗介质的通道连接于切换机构。为此这样进行设置，即回冲洗导向装置在距活塞式蓄能器的和距该回冲洗导向装置的与活塞式蓄能器相反的端部的一轴向间距处具有形成径向突出部的带有环形的径向密封件的环形体，该环形体与主室的壁一起将主室分成滤液部分和无滤液部分。
[0016]关于回冲洗导向装置在其转动运动时实施的开关作用，可以这样进行设置，即各元件室的第一和第二室接口的通口位于主室的滤液部分和无滤液部分的形成圆柱面的壁上，并且在调节到回冲洗时，在回冲洗导向装置上形成的流入管道和流出管道的从缸轴线分别伸出的连接端与各室接口相重合，此时流入管道使活塞式蓄能器的第一流体室与第一室接口连接，流出管道使第二室接口与主室的回冲洗出口连接。
[0017]优选地，回冲洗出口可借助于阀装置闭锁和打开。
[0018]关于控制液压蓄能器的工作的阀装置，可以有利地这样进行设置，即存在可通过压力介质操纵的优选呈2位5通阀的形式的阀，该阀控制液压蓄能器的可被压力介质加载的流体室与所涉及的压力源的连接。
[0019]在一特别有利的实施例中，设置优选呈2位3通阀的形式的另一阀，其设置在流体室与压力源的连接中并且允许选择性地消除介质压力。
[0020]在特别有利的实施例中，液压蓄能器的容纳已净化的流体量的流体室可经由位于主室的滤液部分与回冲洗导向装置的流入通道之间的节流装置填充。由此确保总是发生填充过程，而不因较大的分支容积流量而随着从设备排出的滤液中流入的容积流量的相应减少弓I起系统压力的可能的降低。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]以下借助附图详细说明本发明。其中:
[0022]图1A至ID示出按照本发明的过滤设备的实施形式的示意简化绘制的斜视透视图，其包括两个或三个或四个或五个过滤元件室；
[0023]图2示出元件室的中心区域的相对于图1以较大比例绘制的纵剖面图，其中说明过滤操作；
[0024]图3示出与图2对应的纵剖面图，其中说明剖开示出的元件室的回冲洗的工作状态；
[0025]图4示出该实施例的邻接活塞式蓄能器阀的部分的相对于图2和3以较大比例和中断地绘制的部分纵剖面图；并且
[0026]图5示出类似图4的部分纵剖面图，但剖面的位置与图4相比扭转一定角度。【具体实施方式】
[0027]图1在其分图1A至ID中分别示出按照本发明的过滤设备的总图，在图1中，壳体主要部分用I标记，蓄能器部分用3标记，驱动装置部分用5标记。图1也说明，按照本发明的设备可以以模块式组合结构系统的型式构造为利用不同数目的过滤元件进行操作。这样，图1A示出包括两个过滤元件室7的示例，在各过滤元件室中可分别容纳一个过滤元件9(图2和3)，图1B示出包括三个元件室7的示例，图1C示出包括四个元件室7的示例，图1D示出包括五个元件室7的示例。过滤元件也可以由在支架中的多个滤烛构成。
[0028]如由图2和3可看出的，蓄能器部分3以空心圆柱体的形式法兰连接在主要部分I的上部敞开端11上，活塞式蓄能器13同轴地设置在该空心圆柱体内，从而该活塞式蓄能器的缸轴线限定蓄能器部分3的垂直轴线。在活塞式蓄能器13的外侧与蓄能器部分3的外周之间的间隙形成气体压力室15，该气体压力室在上端通过壳体盖17封闭且在下端通过回冲洗导向装置21的圆周边缘19相对于壳体主要部分I密封，所述回冲洗导向装置以其圆周边缘19形成活塞式蓄能器13的缸23的下端的密封贴边。
[0029]回冲洗导向装置21从缸23的下部敞开端穿过壳体主要部分I的主室一直延伸到其底部25，回冲洗出口 27位于该底部上，回冲洗导向装置21通过密封元件28相对于该回冲洗出口密封。
[0030]回冲洗管道29连接在回冲洗出口 27上，该回冲洗管道可借助于电动阀31闭锁和打开。在活塞式蓄能器13与位于回冲洗出口 27上的端部之间的约一半长度上，回冲洗导向装置21具有形成径向突出部的环形体33，该环形体将壳体主要部分I的被回冲洗导向装置21穿过的主室分为滤液部分35和无滤液部分37。为了密封的分隔，环形体33具有环形的密封件39，该密封件与主室的内壁41共同作用。已过滤的流体的过滤器出口 43位于滤液部分35上，而待过滤的流体的过滤器进口 45位于无滤液部分37上。
[0031]在附图中的上端，活塞式蓄能器13的缸23通过端头47封闭，端头47的上端连接于联接器49，该联接器连接于驱动装置部分5的驱动马达的输出轴。由此整个单元包括可共同在蓄能器部分3和壳体主要部分I内转动的活塞式蓄能器13和回冲洗导向装置21，其中设有用于控制转动调节的终端开关51。
[0032]在图2和3的剖视图中可看到过滤元件室7之一。每一元件室7都包括圆柱形或圆锥形的呈滤烛型式的过滤元件9。例如也可以涉及所谓的缝隙滤管元件。图2示出过滤元件9的过滤操作的工作状态，此时，如用流动箭头所说明的，经由进口 45流入的流体进入无滤液部分37、绕回冲洗导向装置21流动、经由位于壳体主室的壁41中的室接口 53到达元件室7的未滤侧55。从那里流体从外向内向通过过滤介质57流到由室盖61封闭的元件室7的净化侧59，从那里已净化的流体经由室接口 53到达滤液侧35并经由其过滤器出口43流出该设备。
[0033]图2示出在该工作状态下活塞65位于缸23的上端，并且与活塞65的底面邻接的流体室67具有其最大容积。在这种情况下，室67被已净化的流体量填充，如用多个带有横杠的圆符号所标示的，此时该填充量在过滤操作时经由节流阀69离开滤液部分35进入流入管道71，该流入管道构造在回冲洗导向装置21的内部并且其一端向邻接的活塞式蓄能器13流体室67敞开。该流入管道71的另一端形成从缸轴线径向伸出的连接端73，该连接端在图3中所示的过滤操作时通过贴靠在壳体主要部分I的内壁41上而封闭。
[0034]在回冲洗导向装置21的下端，该回冲洗导向装置形成与流入管道71的结构形式一致的流出管道75，该流出管道以在附图中的下端连接于回冲洗管道29，并且该回冲洗导向装置在另一端同样形成径向伸出的连接端77，该连接端在图2中所示的回冲洗导向装置21的转动位置同样如同另一连接端73通过贴靠在壁41上而封闭。
[0035]在图2的工作状态下，与活塞65的上端邻接的流体室79具有最小容积。该室79为了如在图3中所示的回冲洗过程而可被压缩空气加载，压缩空气可从气体压力室15经由活塞式蓄能器阀流入室79。在图2的视图中，活塞式蓄能器阀的可在端头47内移动的阀活塞81处于其关闭位置。
[0036]图4示出活塞式蓄能器阀的更详细的细节，其阀活塞81处于向上移动的打开位置，在该打开位置，阀活塞的控制棱边83打开从气体压力室15向流体室79的空气进口 85以便向下推动蓄能器活塞65。为此，阀活塞81可通过在阀室87中形成压力而上升，其方式是经由控制管道89供给控制压力介质。为了切换活塞式蓄能器阀，第二控制管道91处于关闭位置，该第二控制管道在阀活塞81的顶面通入阀室87。为了操纵活塞式蓄能器阀，控制管道89和91连接于2位5通阀93 (图5)，该2位5通阀又与未示出的控制压力源相连接。经由压缩气体接口 94从2位3通阀95可向气体压力室15供给压缩空气。在换向阀95上的充气接口 97允许在活塞式蓄能器阀位于打开位置时消除在流体室79中的气体压力，从而在过滤操作时活塞式蓄能器13的下部流体室67可被已净化的流体经由节流阀69填充，此时蓄能器活塞65向上移动。
[0037]图3示出在视图中剖开示出的元件室7的回冲洗的工作状态。如图中所示，回冲洗导向装置21处于一转动位置，在该转动位置，流入管道71或流出管道75的连接端73和77与元件室7中的室接口 63或53处于相重合。活塞式蓄能器阀处于其打开位置，从而如用流动箭头在图3中说明的，压缩气体流入活塞式蓄能器的流体室79中，使蓄能器活塞65向下移动并且使处于流体室67中的已净化的流体作为回冲洗量经由流入管道71到达元件室7的净化侧59，此时形成通过作用的压缩空气压力产生的较高强度的回冲洗流动，该回冲洗流动从内向外流过待净化的过滤元件9并且将污物颗粒从过滤介质57的外侧分离，以便经由流出管道75和回冲洗出口 27排出污染物。对于这样的回冲洗过程，回冲洗管道29总是经由电动阀31打开。在回冲洗过程在蓄能器活塞65到达下终端位置时结束以后，回冲洗管道29重新闭锁，并且压缩空气供给借助于阀95结束，而活塞式蓄能器阀的阀活塞81保留在打开位置并且在换向阀95上的充气接口 97敞开，从而再次消除在气体压力室15和流体室79中的压缩空气压力。因此，在紧接着的过滤操作时，流体室67经由节流阀69再次被已净化的流体装载，同时蓄能器活塞65向上移动。如果是这样的情况，则通过使阀活塞81向下移动并且在充气接口 97关闭时经由换向阀95再次向气体压力室15供给压缩空气，活塞蓄能器阀被再次关闭，从而该设备准备好用于随后的回冲洗过程。
【权利要求】
1.一种过滤设备，包括多个过滤元件(9)，各过滤元件能容纳在过滤器壳体(1)中，该过滤器壳体具有用于待过滤的流体的过滤器进口(45)和用于已过滤的流体的过滤器出口(43)，其中，在过滤过程中，至少一个所述过滤元件为了净化其作用的过滤面而能借助于回冲洗装置(13、21)被回冲洗，所述回冲洗装置包括用于支持回冲洗的压力控制装置(13)； 其特征在于，所述压力控制装置包括液压蓄能器(13)，该液压蓄能器的流体室(67)在过滤过程中能被已净化的流体量填充，并且为了回冲洗过程，该流体室能经由回冲洗导向装置(21)连接于待净化的过滤元件(9)的净化侧(59)，并且液压蓄能器(13)的另一流体室(79)为了回冲洗过程能被介质压力加载，以便通过由此引起的液压蓄能器(13)的分隔元件(65)的运动使已净化的流体填充量为了回冲洗过程而至少部分地从第一流体室(67)再次排出。
2.如权利要求1所述的过滤设备，其特征在于，液压蓄能器(13)的另一流体室(79)为了回冲洗过程能借助于阀控制装置(81、93、95)连接于介质压力源、特别是呈压缩气体源的形式的介质压力源。
3.如权利要求1所述的过滤设备，其特征在于，液压蓄能器(13)和回冲洗导向装置(21)相互连接、可转动地设置在过滤器壳体(1、3)中并且为了在过滤操作与回冲洗之间的调节运动能借助于转动驱动装置(5)运动。
4.如上述权利要求之一项所述的过滤设备，其特征在于，设置活塞式蓄能器(13)作为液压蓄能器，该活塞式蓄能器能与在缸端部(11)上设置的回冲洗导向装置(21) —起绕缸轴线转动。
5.如上述权利要求之一项所述的过滤设备，其特征在于，各过滤元件(9)能分别容纳在自身的元件室(7)中，各元件室在过滤器壳体(1)中在同心地围绕缸轴线的圆上设置。
6.如上述权利要求之一项所述的过滤设备，其特征在于，各元件室(7)具有连接于过滤元件(9)的净化侧(59)的第一室接口(63)和连接于未滤侧(55)的第二室接口(53)，并且这两个接口向过滤器壳体(1)的主室敞开，可转动的回冲洗导向装置(21)作为开关机构延伸到该主室中，该开关机构的调节运动为了回冲洗而控制流体向第一室接口(63)和第二室接口(53)的流入和从第一室接口和第二室接口的流出。
7.如上述权利要求之一项所述的过滤设备，其特征在于，回冲洗导向装置(21)在距活塞式蓄能器(13)的和距该回冲洗导向装置的与活塞式蓄能器相反的端部的一轴向间距处具有形成径向突出部的环形体(33)，该环形体包括环形的径向密封件(39)，该环形体与主室的壁(41) 一起将主室分为具有过滤器出口( 43 )的滤液部分(35 )和具有过滤器进口( 45 )的无滤液部分(37)。
8.如上述权利要求之一项所述的过滤设备，其特征在于，第一和第二室接口(63或53)的通口位于主室的滤液部分(35)和无滤液部分(37)的形成圆柱面的壁(41)上，并且在调节到回冲洗时，在回冲洗导向装置(21)上形成的流入管道(71)和流出管道(75)的从缸轴线上分别伸出的连接端(73、77)与室接口(63、53)相重合，此时流入管道(71)使活塞式蓄能器(13 )的第一流体室(67 )与第一室接口( 63 )连接，流出管道(75 )使第二室接口( 53 )与主室的回冲洗出口(27)连接。
9.如上述权利要求之一项所述的过滤设备，其特征在于，回冲洗出口(27)能借助于阀装置(31)闭锁和打开。
10.如上述权利要求之一项所述的过滤设备，其特征在于，阀控制装置具有能通过压力介质操纵的阀、优选呈2位5通阀的形式的阀，该阀控制液压蓄能器(13)的能被压力介质加载的流体室(79)与所涉及的压力源的连接。
11.如上述权利要求之一项所述的过滤设备，其特征在于，优选呈2位3通阀(95)的形式的另一阀允许选择性地消除液压蓄能器(13)中的介质压力，液压蓄能器(13)的流体室(79)能经由该另一阀连接于压力源。
12.如上述权利要求之一项所述的过滤设备，其特征在于，液压蓄能器(13)的容纳已净化的流体量的流体室(67)能经由位于主室的滤液部分(35)与回冲洗导向装置(21)的流入管道(71)之间的节流装置(69 )填充。
【文档编号】B01D29/52GK103561837SQ201280021848
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2012年4月26日 优先权日:2011年5月5日
【发明者】R·弗努克, J·H·格斯特纳, T·伯切尔, T·莫拉维茨 申请人:Hydac处理技术有限公司