DE2812331B2 - Serien-Doppelfeinfilter für flüssige Medien - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Serien-Doppelfeinfilter nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einem bekannten Doppel-Feinfilter der angegebenen Art (DE-AS 22 60 571) ist das erste Filterelement als Tiefbett-Sandfilter ausgebildet und wirkt als Hauptfilter. Das zweite Filterelement ist als Patronenfilter ausgebildet und dient zum Abfangen kleinster Teilchen, die das erste Filterelement passiert haben. Zu diesem Zweck muß in dem zweiten Filterelement die für diese gewünschte Arbeitsweise niedrige Strömungsgeschwindigkeit vorliegen; dementsprechend ist durch die konstruktive Gestaltung des als zweites Filterelement verwendeten Faltenfilters dafür gesorgt, daß dort ein sehr großer Strömungsquerschnitt und damit eine entsprechend niedrige Strömungsgeschwindigkeit vor banden ist. Die Standzeit des als Hauptfilter verwendeten ersten Filterelements wird durch die Nachschaltung des zweiten Filterelements naturgemäß nicht beeinflußt.

Es gibt viele Anwendungsfälle, bei denen eine möglichst große Standzeit des Hauptfilters äußerst erwünscht ist, insbesondere bei Feinfiltern zum Filtrieren des Schmieröls von Schiffsdiselmaschinen im Leistungsbereich von etwa 1500 kW bis etwa 000 kW. Das Regenerieren oder Auswechseln des Hauptfilters erfordert bei derartigen Anwendungsfällen einen beträchtlichen Aufwand und kann auf See nicht oder nur unter Schwierigkeiten durchgeführt werden.

Es sind Serien-Doppelfeinfilter bekannt (DE-OS 37 104), bei denen zur Erhöhung der Standzeit ein zweischichtiger Filtereinsatz verwendet wird, wobei die als zweites Filterelement und Hauptfilter dienende Schicht eirgangsseitig an eine als Tiefenfilter ausgebildete Schicht anschließt, die das erste Filterelement darstellt und erheblich dicker ist als die das Hauptfilter bildende Schicht Die zusammengesetzte Bauweise bietet den Vorteil baulicher Einfachheit Im Vergleich zu Filtern, die nur aus einem dem zweiten Filterelement entsprechenden Feinfilter bestehen, ergibt sich eine beträchtlich erhöhte Standzeit Die Anwendung dieser bekannten Doppel-Feinfilter bei großen Maschinen, beispielsweise Schiffsdieselmaschinen von 1500 kW bis 15 00OkW Leistung zum Filtrieren des Schmieröls, bereitet jedoch Schwierigkeiten, weil die Abmessungen dann entsprechend groß werden. So kann beispielsweise bei einem Schiffsdieselmotor von etwa 2000 kW Leistung ein herkömmliches Feinstfilter, das etwa dem beschriebenen zweiten Filterelement entspricht aus 8 bis 14 säulenartigsn Filtereinsätzen eines Tiefenfilters bestehen. Diese Einsätze oder Patronen haben je etwa einen Durchmesser von 30 cm und eine Höhe von 60 cm und sind in einem runden Filtergehäuse von etwa 70 bis 90 cm Durchmesser und etwa 150 cm Höhe untergebracht Bei zusätzlicher Verwendung eines relativ dicken vorgeschalteten Filtermaterials als erstes Filterelement würden sich die Abmessungen untragbar vergrößern, und der Arbeits- und Kostenaufwand für den Wechsel der Filtereinsätze würde überproportional steigen. Man zieht deshalb in der Praxis andere Lösungen ,rar. Meist verzichtet man ganz auf die Vorschaltung eines ersten Filterelements und nimmt die dadurch bedingte Verringerung der Standzeit des Feinfilters in Kauf. Es ist auch bekannt, Zentrifugen oder Separatoren vor ein Feinstfilter zu schalten; derartige rotierende Geräte sind aber baulich aufwendig und erfordern laufende Wartung.

Eine andere bekannte Vorrichtung (Firmenprospekt »Enzinger-Schalenfilter«, 10.64, Spalte 2) verwendet zwei Filter gleicher Art und Größe, die normalerweise hintereinander geschaltet sind. Nach Erschöpfung des ersten Filters wird dieses aus dem Mediumstrom herausgenommen, regeneriert oder mit neuem Filtermaterial beschickt und dann hinter dem weiterbenutzten zweiten Filter wieder in den Mediumstrom eingefügt, so daß die Reihenfolge der beiden Filter vertauscht ist. Bei dieser bekannten Vorrichtung geht man von dem Gedanken aus, daß das Filtrat zum Auslauf hin nur noch mit neuem oder regeneriertem Filtermaterial in Berührung kommen soll, aber doch das Filtermaterial durch zweimalige Verwendung besser genutzt werden soll. Bei dieser Vorrichtung sind der bauliche Aufwand und der Platzbedarf aber noch größer als bei den beschriebenen Vorrichtungen mit kombinierten Filterelementen; man hat lediglich die Vorteile, daß man beim Regenerieren oder Neubeschicken des Filters den Filtrationsvorgang nicht zu unterbrechen braucht und daß die Menge des jeweils auszutauschenden oder zu regenerierenden Filtermaterials geringer ist als bei den kombinierten Filtern.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, ein Feinfilter zu schaffen, das den Vorteil einer Vorfiltration und der dadurch erhöhten Standzeit mit geringem Aufwand erzielt, einen geringen Platzbedarf hat und leicht regeneriert oder neu beschickt werden kann.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst mit dem Filter nach dem Anspruch 1.

Bei dtm erfindungsgemäßen Filter ist das als Hilfseinrichtung dienende vorgeschaltete erste Filterelement ungewöhnlich klein ausgebildet, nämlich im Vergleich zu dem als Hauptfilter dienenden zweiten

Filterelement für einen mehrfach höheren spezifischen Durchfluß ausgelegt Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß damit die Standzeit des Hauptfilters (zweiten Filterelements) stark erhöht werden kann. Da außerdem das vorgeschaltete, im Vergleich zum Hauptfilter wesentlich kleinere erste Filterelement leicht auswechselbar und getrennt vom zweiten Filterelement angeordnet ist, können die zur vollen Ausnutzung der stark erhöhten Standzeit des Haupuilters (zweiten Filterelemente) erforderlichen Arbeiten zum Austauschen oder Regenerieren des ersten Filterelements bequem und ohne großen Aufwand leicht ausgeführt werden. Das vorgeschaltete erste Filterelement kann wegen seiner Kleinheit und wegen seiner räumlichen Trennung vom zweiten Filterelement an einer beliebigen bequem zugänglichen Stelle angeordnet werden; die darin verwendeten Mengen oder Abmessungen an Filtermaterial oder Filtereinsätzen sind entsprechend gering, so daß Austausch oder Regenerierung leicht und bequem möglich sind. Dabei stört es praktisch nicht, wenn in dem ersten Filterelement das Filtermaterial vielleicht öfter ausgetauscht oder regeneriert werden muß. Das als Hauptfilter verwendete zweite Filterelement entspricht nach Aufwand und Platzbedarf einem vergleichbaren Einfach-Feinstfilter; insbesondere sind die darin verwendeten Filtereinsätze (Filtermaterialien) im Vergleich zu diesen nicht größer und schwerer.

Die im Vergleich zu anderen Fütern vergleichbarer Baugröße erzielte Verlängerung der Standzeit des so Hauptfilters (zweiten Filtcrelements) ist trotz uer Kleinheit und der hohen Belastung des ersten Filtereleir.ents beträchtlich und kann das Zwei- bis Dreifache mehr betragen. Bei Filtrationsversuchen in Schmiermittelkreisläufen von Diesel-Brennkraftmaschinen betrug die Standzeit des erfindungsgemäßen Filters z. B. 3000 Stunden im Vergleich zu einer Standzeit des zweiten Filterelemente allein von nur etwa 1000 Stunden. Da große Dieselmaschinen, beispielsweise Schiffsdieselmotoren, normalerweise nicht mehr als etwa 400 Stunden jährlich im Betrieb sind, braucht bei dem erfindungsgemäßen Filter das Filtermaterial des zweiten Filterelements nur etwa einmal jährlich gewechselt oder regeneriert zu werden. Bei den Versuchen betrug die Standzeit eines etwa im Verhältnis 1:10 räumlich kleineren ersten Filterelements immerhin 300—400 Stunden. Das bedeutet, daß das Filtermaterial des ersten Filterelements etwa alle zwei Monate ausgewechselt oder regeneriert werden muß. Das ist dank der Kleinheit des ersten Filterelements ohne Schwierigkeiten möglich.

Das erste Filterelement kann mit Vorteil als Filtermaterial ein Oberflächenfilter aufweisen; dieses hat einen geringen Platzbedarf und Iä3t sich leicht durch Rückspülen regenerieren.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Filters besteht weiter darin, daß das erste Filterelement sich wegen seiner Kleinheit und seiner räumlichen Trennung vom zweiten Filterelement leicht und ohne großen Aufwand auch doppelt versehen läßt. Dann können die beiden ersten Filterelemente mittels entsprechender Umschalteinrichtungen wahlweise eingeschaltet werden, und das jeweils nicht benutzte Element kann bequem ausgetauscht oder regeneriert werden. Diese Vorgänge können in an sich bekannter Weise auch automatisch zum Ablauf gebracht werden.

Ebenfalls wegen der Kleinheit des ersten Filterelements und seiner räumlichen Trennung vom zweiten Filterelement ist es mit geringem Aufwand möglich, das erste Filterelement als automatisch rückspülbares Filter auszubilden. Dadurch kann ein Arbeitsaufwand beim Regenerieren ganz vermieden werden. Entsprechend dem weiter oben Gesagten können derartige automatisch rückspülbare Ausführungsformen auch doppelt vorgesehen und automatisch oder von Hand umgeschaltet werden, so daß der Strom des zu filtrierenden Mediums nicht unterbrochen zu werden braucht

Das erfindunggemäße Serien-Doppelfiiter ist besonders zum Filtrieren von Flüssigkeiten geeignet, die Feststoffgehalte stark unterschiedlicher Korngröße bei vergleichsweise kleinem Anteil der gröberen Korngrößen aufweisen, besonders dann, wenn die grobkörnigeren Anteile nicht immer in störenden Mengen auftreten. Das erste Filterelement ist vorzugsweise so ausgelegt daß es Teilchen bis herunter zu 10 ... 50 μπι zurückhält Natürlich ist es auch möglich, weitere Grobfilter, beispielsweise Drahtnetze, vorzuschalten, um grobstükkige Verunreinigungen schon vor dem Doppelfeinfilter zurückzuhalten.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F > g. 1 eine schematische Darstellung eines Schmiermittelkreislzufs mit einem erfindungsgemäßen Filter und

Fig.2 eine Teildarstellung einer im Vergleich zu F i g. 1 etwas abgeänderten Ausführungsform.

F i g. 1 zeigt in ganz schematischer Darstellung einen Nebenstrom-Filtrationskreislauf für das Schmiermittelsystem eines Schiffsdieselmotors 1 mit einer Ölwanne 2. Der durch den Motor 1 führende Haupt-Schmiermittelkreislauf ist durch eine Pumpe 3 und Leitungen 4 und 5 angedeutet Eine Pumpe 6 saugt über eine Leitung 8 Schmiermittel 2 aus der ölwanne 2 und drückt es über eine Leitung 10 in das erste Filterelement 12, das hier eine selbständige Filtereinheit bildet. Diese hm ein eigenes Gehäuse 14, ein darin angeordnetes Filtermaterial 16, einen Einlaß 18, einen Auslaß 20 und einen lösbaren Deckel 22. Das Filtermaterial 16 besteht hier aus einer dünnen Filzschicht 24, also einem im wesentlichen als Oberflächenfilter wirkenden Element, auf einem perforierten oder mit oberflächlichen Abflußkanälen versehenen hohlen Tragkörper 26, dessen Inneres an den Auslaß 20 angeschlossen ist. Der Auslaß 20 ist über eine Leitung 28 an den Eingang 30 des zweiten Filterelements 32 angeschlossen. Auch dieses bildet eine selbständige Filtereinheit; sie ist um ein Mehrfaches größer als die Filtereinheit des ersten Filterelements 12. Dieses zweite Filterelement 32 hat hier ein Gehäuse 34 mit einem lösbaren Deckel 36. In dem Gehäuse sind mehrere säulenförmige Filtereinsätze 38 (von denen in der F i g. 1 nur einer dargestellt ist) angeordnet, die aus ringförmigen feinporigen Filterkörpern 40 zusammengesetzt sind. Diese wirken adsorptiv als Tiefenfilter, in denen wegen der verwendeten geringen Filtrationsgeschwindigkeit auch kleine Teilchen mit Abmessungen von z. B. 0,05 bis 1,0 μιτι abgeschieden werden. Die Filterkapazität des zweiten Filterelements 32 ist um ein Mehrfaches größer als die des Filtermaterials 16 im ersten Filterelement 12. Das Innere der Filterkörper 40 ist an einen Auslaß 42 angeschlossen, von dem eine Leitung 44 zurück zu der ölwanne 2 des Motors 1 führt.

F i g. 2 zeigt eine abgeänderte Ausführung, bei der anstelle des einen ersten Filterelements 12 der Fig. 1 zwei gleiche erste Filterelemente 212a und 2126

vorgesehen sind, deren Eingänge 218a, 2186 und Ausgänge 220a, 2206 über miteinander gekoppelte Umschaltventile 246 bzw. 248 an die von der Pumpe 206 kommende Leitung 210 bzw. die zum zweiten Filterelement (nicht dargestellt) führende Leitung 228 angeschlossen sind. Der übrige Aufbau entspricht der Fig. 1. Die Filterelemente 212a und 2126 können auch in bekannter Weise für automatische Rückspülung eingerichtet sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 Patentansprüche:

1. Serien-Doppelfeinfilter für flüssige Medien, insbesondere öl, Hydraulikflüssigkeit, flüssige Treibstoffe oder Wasser, mit zwei hintereinander geschalteten Filterelementen, mittels derer eine Initration im Mikronbereich stattfindet, von denen das stromaufwärtige erste Filterelement vorwiegend relativ gröbere und das stromabwärtige zweite Filterelement vorwiegend feinere Teilchen zurückhält, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Filterelement (12) entsprechend einem mehrfach höheren spezifischen Durchfluß räumlich kleiner ist als das zum Zurückhalten feiner Teilchen im Größenbereich 0,05 bis 1,0 μσι ausgelegte zweite Filterelement (32) und getrennt von diesem leicht auswechselbar vorgesehen ist.

?.. Serien-Doppelfeinfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Filterelement (12) ein Oberflächenfilter ist.

3. Serien-Doppelfeinfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei wahlweise einschaltbare erste Filterelemente (212a, 2\2b) vorgesehen sind.

4. Serien-Doppelfeinfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Filterelement als automatisch rückspülbares Filter ausgebildet ist

5. Serien-Doppelfeinfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauvolumen des ersten Filterelements etwa V₄ bis V20 des Bauvolumens des zweiten Filterelements ausmacht