Rückspüleinrichtung für eine Filteranlage

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rückspüleinrichtung für eine Filteranlage zum Entfernen von Verunreinigungen aus einem Fluid, wobei die Rückspüleinrichtung in der Filteranlage zum Rückspülen eines in der Filteranlage eine Reinseite von einer Rohseite trennenden Filterkörpers dient.

Filteranlagen in gewerblichen oder stationären Anwendungen kommen bei einer Vielzahl von Prozessen zum Einsatz, beispielsweise um flüssige oder feste Partikel aus einer Gasströmung oder um feste Partikel aus einer Flüssigkeitsströmung herauszufiltern . Hierzu verwendet die jeweilige Filteranlage zumindest einen Filterkörper, der innerhalb der Anlage einen Rohraum von einem Reinraum trennt. Der Filterkörper weist hierzu ein vom jeweiligen Fluid durchströmbares Filtermaterial auf, das für die herauszufilternden Partikel undurchlässig ist. Im Laufe des Reinigungsbetriebs oder Filtrierbetriebs können sich die ausgefilterten Partikel am Filtermaterial, also am Filterkörper rohseitig ansammeln beziehungsweise ablagern. Hierdurch erhöht sich der Durchströmungswiderstand des Filterkörpers. Um den Filtrierbetrieb nicht oder nur kurzfristig unterbrechen zu müssen, können moderne Filteranlagen mit einer Rückspüleinrichtung ausges-

tattet sein, mit deren Hilfe der Filterkörper mit einem geeigneten Spülmedium rückspülbar ist. Die Rückspülung erfolgt dann entgegen der Filtrierrichtung, also von der Reinseite zur Rohseite. Hierdurch können die rohseitig am Filterkörper abgelagerten Verunreinigungen entfernt werden. Eine derartige Rückspüleinrichtung kann mit wenigstens einer Rückspüldüse arbeiten, mit deren Hilfe der Filterkörper reinseitig mit dem jeweiligen Spülmedium beaufschlagbar ist. Eine solche Rückspüldüse kann hierzu eine Vielzahl von öffnungen aufweisen, durch die das Spülmedium beim Rückspülen in einer durch die Längsachse der öffnung bestimmten Strömungsrichtung strömt und aus der Rückspüldüse austritt. Durch derartige punktuelle öffnungen tritt das Spülmedium bei einem entsprechenden Rückspüldruck mit einem geradlinigen Strahl oder mit einem sich kegelförmig auffächernden Strahl aus der jeweiligen öffnung aus und beaufschlagt den Filterkörper in einer entsprechenden kreisförmigen Auftreffflache .

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Rückspüleinrichtung beziehungsweise für eine damit ausgestattete Filteranlage beziehungsweise für eine Rückspüldüse einer solchen Rückspüleinrichtung eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass sie eine gleichmäßigere Beaufschlagung des Filterkörpers und somit eine gleichmäßigere Rückspülwirkung aufweist .

Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Rückspüldüse mit einer Schlitzöffnung auszustatten, also mit einer schlitzförmigen öffnung, die sich quer zur Strömungsrichtung geradlinig mit einem konstanten Querschnittsprofil erstreckt, wobei das Querschnittsprofil insbesondere einen sich in der Strömungsrichtung aufweitenden Düsenabschnitt aufweist. Durch die Schlitzform der öffnung wird der Auf- treffbereich für das Rückspülmedium an der Reinseite des Filterkörpers rechteckförmig. Insbesondere wird hierdurch über die gesamte Länge der Schlitzöffnung eine gleichmäßige Beaufschlagung des Filterkörpers mit Rückspülmedium erzielt. Dementsprechend ergibt sich auch eine relativ gleichmäßige Rückspülwirkung, was insgesamt zu einer verbesserten Leistungsfähigkeit der Rückspüleinrichtung und somit der damit ausgestatteten Filteranlage führt.

Besonders vorteilhaft ist dabei außerdem das Düsenprofil der Schlitzöffnung, das sich durch den sich in der Strömungsrichtung aufweitenden Düsenabschnitt charakterisiert. Durch das Düsenprofil kann das Rückspülmedium in der Schlitzöffnung in der Strömungsrichtung beschleunigt werden, wodurch das Rückspülmedium einen relativ hohen Impuls erhält, der sich zur Erhöhung der Rückspülwirkung am Filterkörper nutzen lässt .

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Rückspüldüse einen Düsenkörper aufweisen, der die wenigstens eine Schlitzöffnung enthält, wobei die Rückspüldüse außerdem einen Düsenträger aufweist, in den der Düsenkörper eingesetzt ist. Bei dieser Ausführungsform lassen sich Düsenkörper und Düsenträger separat herstellen, wodurch beispielsweise unterschiedliche Materialien verwendbar sind, die für die jeweilige Funktion des jeweiligen Bauteils optimiert sind.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform einer mit der Rückspüleinrichtung ausgestatteten Filteranlage kann die Rückspüldüse im Filterkörper so angeordnet sein, dass sie in der Strömungsrichtung vom Filterkörper beabstandet ist. Das bedeutet, dass zwischen der Rückspüldüse und dem Filterkörper kein direkter körperlicher Kontakt vorliegt. Ferner kann der Rückspülstrahl, sofern die Rückspülung bei befülltem Filterkörper, insbesondere während des Filtrierbetriebs, durchgeführt wird, durch das an der Reinseite des Filterkörpers vorhandene gereinigte Fluid offen hindurchströmen. Dies ist zwar mit einer erhöhten Reibung verbunden, kann jedoch durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit des Rückspülmediums kompensiert werden. Durch die berührungslose Anordnung von Rückspüldüse und Filterkörper kann beispielsweise ein Verschleiß der Rückspüldüse erheblich reduziert werden, wenn eine relative Rotation zwischen Rückspüldüse und Filterkörper verwendet wird, um den Filterkörper in Umfangsrichtung nach und nach, quasi segmentweise durch Rückspülung abzurei- nigen .

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen .

Es zeigen, jeweils schematisch,

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Filteranlage,

Fig. 2 eine Ansicht einer Rückspüldüse,

Fig. 3 eine Ansicht wie in Fig. 2, jedoch bei einer anderen Ausführungsform der Rückspüldüse,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Rückspüldüse entsprechend Schnittlinien IV in Fig. 2,

Fig. 5 einen Querschnitt der Rückspüldüse entsprechend Schnittlinien V in Fig. 4.

Entsprechend Fig. 1 weist eine Filteranlage 1 ein Gehäuse 2 auf, in dem ein Filterkörper 3 angeordnet ist. Der Filterkörper 3 trennt im Gehäuse 2 einen Rohraum 4 beziehungsweise eine Rohseite 4 von einem Reinraum 5 beziehungsweise von einer Reinseite 5. Der Filterkörper 3 ist zylindrisch ausgestaltet und bevorzugt so aufgebaut, dass er im Filtrierbetrieb radial von außen nach innen durchströmt wird. Dementsprechend befindet sich der Rohraum 4 radial außerhalb des Filterkörpers 3, während der Reinraum 5 vom Filterkörper 3 umschlossen ist. Beim Filterkörper 3 kann es sich beispielsweise um ein sogenanntes Kantenspaltfilter handeln. Ebenso sind grundsätzlich beliebige andere Bauweisen für den Filterkörper 3 denkbar, wie z.B. ein Filterkörper aus micro- mash-Material oder aus einem plissierten Filtermaterial. Die Filteranlage 1 dient zum Entfernen von Verunreinigungen aus einem Fluid. Hierbei können insbesondere feste Partikel aus einer Flüssigkeit herausgefiltert werden. Grundsätzlich ist es ebenso möglich, feste oder flüssige Partikel aus einem Gas herauszufiltern . Das verunreinigte Fluid wird über einen entsprechenden, hier nicht gezeigten Zulauf dem Inneren des Gehäuses 2, also dem Rohraum 4 zugeführt, während das gereinigte Fluid über einen entsprechenden, hier nicht gezeigten Ablauf aus dem Inneren des Filterkörpers 3, also aus dem Reinraum 5 abgeführt wird.

Während des Filtrierbetriebs können sich die Verunreinigungen, die den Filterkörper 3 nicht durchströmen können, an der rohseitigen Außenseite des Filterkörpers 3 ansammeln, eindicken und insbesondere einen sogenannten Filterkuchen bilden. Eine derartige Schicht aus Verunreinigungen erhöht zwar die Filtrationswirkung des Filterkörpers 3, erhöht jedoch auch den Durchströmungswiderstand des Filterkörpers 3. Dementsprechend ist es erforderlich, die angelagerten Verunreinigungen regelmäßig zu entfernen. Zu diesem Zweck ist die Filteranlage 1 mit einer Rückspüleinrichtung 6 ausgestattet, mit deren Hilfe der Filterkörper 3 rückspülbar ist. Das heißt, der Filterkörper 3 wird mit einem geeigneten Spülmedium entgegen der Reinigungsrichtung durchströmt. Das bedeutet im vorliegenden Fall, dass die Rückspüleinrichtung 6 auf geeignete Weise ein Rückspülmedium vom Reinraum 5 her in Richtung Rohraum 4 durch den Filterkörper 3 antreibt. Hierzu weist die Rückspüleinrichtung 6 zumindest eine Rückspüldüse 7 auf. Mit Hilfe dieser Rückspüldüse 7 kann die Rückspüleinrichtung 6 den Filterkörper 3 mit dem jeweiligen Spülmedium beaufschlagen. Die Rückspüldüse 7 weist zumindest eine öffnung 8 auf, durch die das Spülmedium beim Rückspülen in einer Strömungsrichtung 9 strömt, die hier durch einen Pfeil angedeutet ist, und aus der Rückspüldüse 7 austritt. Die öffnung 8 ist hierzu an ihrem Austrittsende 10 zum Filterkörper 3 hin offen und kommuniziert an ihrem Eintrittsende 11 mit einem Zulaufkanal 12. Mit Hilfe des Zulaufkanals 12 versorgt die Rückspüleinrichtung 6 die jeweilige Rückspüldüse 7 mit dem Spülmedium, das hierzu insbesondere mit einem entsprechenden, vergleichsweise hohen Spüldruck beaufschlagt

sein kann. Grundsätzlich kann die Rückspüleinrichtung 6 mehr als eine solche Rückspüldüse 7 aufweisen, die in axialer Richtung des Filterkörpers 3, also parallel zur Längsmittelachse 13 des Filterkörpers 3 hintereinander angeordnet sein können.

Im gezeigten Beispiel umfasst die Rückspüleinrichtung 6 außerdem einen Ablaufkanal 14, der im Rohraum 4 angeordnet ist und der zumindest eine dem Filterkörper 3 zugewandte Einlassöffnung 15 aufweist. Durch die jeweilige Einlassöffnung 15 kann das Rückspülmedium zusammen mit den entfernten Ablagerungen in den Ablaufkanal 14 gelangen, aus dem es abtransportiert wird. Hierzu herrscht im Ablaufkanal 14 ein entsprechend niedriger Druck. Die Einlassöffnung 15 ist zweckmäßig fluchtend zur öffnung 8 der Rückspüldüse 7 angeordnet.

Um den gesamten Filterkörper 3 nach und nach entlang seiner gesamten Oberfläche Abreinigen zu können, kann die Filteranlage 1 außerdem mit einem hier nicht gezeigten Antrieb ausgestattet sein, der eine Relativbewegung zwischen dem Filterkörper 3 einerseits und der Rückspüldüse 7 und - soweit vorhanden - des Ablaufkanals 14 andererseits ermöglicht. Im bevorzugten Beispiel sind die Komponenten der Rückspüleinrichtung 6, also insbesondere die Rückspüldüse 7 und der Ablaufkanal 14 stationär angeordnet, während der Filterkörper 3 um seine Längsmittelachse 13 drehend angetrieben ist.

Entsprechend den Fig. 1 bis 5 ist die öffnung 8 der Rückspüldüse 7 erfindungsgemäß als Schlitzöffnung ausgestaltet,

die im folgenden ebenfalls mit 8 bezeichnet wird. Diese Schlitzöffnung 8 erstreckt sich dabei quer zur Strömungsrichtung 9 geradlinig. Ferner weist die Schlitzöffnung 8 quer zur Strömungsrichtung 9 ein im wesentlichen konstantes Querschnittsprofil 16 auf. Dieses Querschnittsprofil 16 weist gemäß Fig. 5 einen Düsenabschnitt 17 auf, der sich in der Strömungsrichtung 9 aufweitet. Der sich aufweitende durchströmbare Querschnitt im Querschnittsprofil 16 führt im Düsenabschnitt 17 zu einem Druckabfall und somit zu einer Beschleunigung des Spülmediums.

Vorzugsweise ist die Schlitzöffnung 8 in ihrem Querschnittsprofil 16 außerdem mit einem Einlaufabschnitt 18 ausgestattet. Dieser Einlaufabschnitt 18 grenzt unmittelbar stromauf an den Düsenabschnitt 17 und besitzt einen sich in der Strömungsrichtung 9 reduzierenden durchströmbaren Querschnitt. Hierdurch kann bis zu einem übergangsquerschnitt 19, in dem der Einlaufabschnitt 18 endet und der Düsenabschnitt 17 beginnt, eine Druckkonzentration realisiert werden.

Entsprechend Fig. 5 kann das Querschnittsprofil 16 im Düsenabschnitt 17 bevorzugt mit einem spitzen Winkel ausgestattet sein. Dieser kann insbesondere kleiner als 10° sein. Im Unterschied dazu kann das Querschnittsprofil 16 im Einlaufabschnitt 18 einen stumpfen Winkel aufweisen. Dieser stumpfe Winkel kann insbesondere größer als 100° sein.

Vorzugsweise ist das Querschnittsprofil 16 im Düsenabschnitt 17 sowie im Einlaufabschnitt 18 jeweils durch geradlinige

Wandkonturen begrenzt. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann die Schlitzöffnung 8 im Querschnittsprofil 16 eine Laval-Düse bilden. Eine derartige Laval-Düse eignet sich in besonderer Weise zur Beschleunigung des Spülmediums .

Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist der Düsenkörper 7 aus einem Stück hergestellt und kann auf diese Weise in einen den Zulaufkanal 12 enthaltenden Zulaufkanalträger 20 eingesetzt werden, der hierfür eine entsprechende Dü- senkörperaufnähme 21 aufweist.

Im Unterschied dazu zeigt Fig. 3 eine Ausführungsform, bei welcher die Rückspüldüse 7 zweiteilig ausgebildet ist. In Fig. 3 umfasst die Rückspüldüse 7 daher einen Düsenkörper 22, der die wenigstens eine Schlitzöffnung 8 enthält, sowie einen Düsenträger 23, in den der Düsenkörper 22 eingesetzt ist. Düsenkörper 22 und Düsenträger 23 bilden zweckmäßig voneinander separat hergestellte Bauteile, die insbesondere aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sein können. Im montierten Zustand kann der Düsenkörper 22 am Düsenträger 23 auf geeignete Weise befestigt sein. Beispielsweise kann der Düsenkörper 22 mit dem Düsenträger 23 verschweißt sein. Der Düsenkörper 22 kann als Spritzgussteil, zum Beispiel aus Kunststoff, ausgestaltet sein. Ebenso ist es grundsätzlich möglich den Düsenträger 23 als Spritzgussteil, zum Beispiel aus Kunststoff, auszugestalten.

Entsprechend den Fig. 2 und 4 kann die Schlitzöffnung 8 in ihrer Längsrichtung durch einen oder durch mehrere Stege 24 unterbrochen sein. Der jeweilige Steg 24 befindet sich in der Schlitzöffnung 8 und erstreckt sich dabei parallel zur Strömungsrichtung 9. Der jeweilige Steg 24 dient zur Aussteifung des Düsenkörpers 22 beziehungsweise zur Aussteifung der Rückspüldüse 7. Hierzu verbindet der jeweilige Steg 24 einander gegenüberliegende, die Schlitzöffnung 8 quer zur Strömungsrichtung 9 begrenzende Wandabschnitte 25. Vorzugsweise ist der jeweilige Steg 24 so ausgestaltet, dass er sich ausschließlich im Düsenabschnitt 17 befindet. Dabei kann eine Abströmkante 26 des jeweiligen Stegs 24 einen Abstand gegenüber dem Austrittsende 10 der Schlitzöffnung 8 aufweisen. Im Unterschied dazu kann eine Anströmkante 27 genau am Eintrittsende des Düsenabschnitts 17 angeordnet sein, also im wesentlichen in der Ebene des übergangsquerschnitts 19. Im Längsschnitt der Rückspüldüse 7 kann der jeweilige Steg 24 gemäß Fig. 4 ein sich in der Strömungsrichtung 9 verjüngendes Profil aufweisen.

Entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann die Rückspüldüse 7 relativ zum Filterkörper 3 so montiert werden, dass sie in der Strömungsrichtung 9 vom Filterkörper 3 beabstandet ist, also keinen direkten Kontakt mit dem Filterkörper 3 besitzt. Hierzu ist die Rückspüldüse 7 in radialer Richtung vom Filterkörper 3 beabstandet. In entsprechender Weise kann auch der Zulaufkanalträger 20 beabstandet zum Filterkörper 3 angeordnet sein, so dass auch in der Umfangsrichtung des Filterkörpers 3 beiderseits der

Rückspüldüse 7 kein Kontakt zwischen dem Zulaufkanalträger 20 und dem Filterkörper 3 vorliegt. Hierdurch kann eine besonders reibungsarme und verschleißarme Wechselwirkung zwischen Rückspüleinrichtung 6 und Filterkörper 3 zumindest auf der Reinseite 5 realisiert werden. Besagter Abstand zwischen Rückspüldüse 7 und dem Filterkörper 3 ist in Fig. 1 mit 28 bezeichnet. Er entspricht einem Spalt, der radial zwischen dem Filterkörper 3 und der Rückspüldüse 7 ausgebildet ist.

Im Rohraum 4 kann ein Ablaufkanalträger 29 grundsätzlich e- benfalls so gegenüber dem Filterkörper 3 positioniert sein, dass sich hier ebenfalls ein radialer Spalt 30 zwischen dem Filterkörper 3 und dem Ablaufkanalträger 29 ausbildet. Durch eine in Umfangsrichtung relativ große überlappung kann dabei eine hinreichende Dichtwirkung erzielt werden. Somit kann auch auf der Rohseite 4 eine reduzierte Reibung und ein reduzierter Verschleiß zwischen Filterkörper 3 und Ablaufkanalträger 29 realisiert werden.

Als Spülmedium kann beispielsweise das bereits gereinigte Fluid verwendet werden. Beim Reinigen einer Flüssigkeit kann als Spülmedium auch ein Gas genutzt werden, wie zum Beispiel Pressluft. Demnach können kompressible und inkompressible Medien als Spülmedium zum Einsatz kommen. Je nach Anwendungsfall können in Abhängigkeit des verwendeten Spülmediums unterschiedlich gestaltete Rückspüldüsen 7 zum Einsatz kommen. Hier ermöglicht die zweiteilige Bauweise der Rückspüldüse 7 mit Düsenkörper 22 und Düsenträger 23 einen einfachen Austausch des jeweiligen Düsenkörpers 22.