Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung mit einer Mehrzahl von Filterelementen, die in einem Filtergehäuse mit einem Filtereinlass für zu filtrierendes Fluid und einem Filterauslass für das gefilterte Fluid aufnehmbar sind, wobei während des Filtrationsvorganges zumindest eines der Fil- terelemente zum Abreinigen seiner wirksamen Filterfläche mittels einer Rückspüleinrichtung rückspülbar ist, die eine Drucksteuereinrichtung zur Unterstützung der Rückspülung beinhaltet.

Eine gattungsgleiche Filtervorrichtung ist in DE 10 2007 054 737 A1 offen- bart. Eine derartige Filtervorrichtung ermöglicht einen kontinuierlichen Filtrationsbetrieb, wobei nacheinander Filterelemente, die zu regenerieren sind, rückgespült werden, während die Filtration über die restlichen Filterelemente fortgesetzt wird, so dass der Filtrationsbetrieb zu keiner Zeit unterbrochen wird.

Bei der bekannten Filtervorrichtung erfolgt der Rückspülvorgang nicht ausschließlich in der Weise, dass der in der Filtervorrichtung anstehende Systemdruck während der jeweiligen Rückspülphase einen Teilstrom des Filtra- tes das zu reinigende Filterelement in umgekehrter Richtung durchströmen lässt, um den Schmutz vom Element abzulösen und auszutragen, sondern dass, in dem Bestreben, auch hartnäckigere Verschmutzungen entfernen zu können, mittels einer Drucksteuereinrichtung an dem jeweils rückzuspü- lenden Filterelement ein Unterdruck erzeugt wird. Für die ückspülung ist daher nicht nur der Systemdruck wirksam, sondern es steht unter Einwirkung der Drucksteuerung ein höherer Druckgradient zum Ablösen von Verschmutzungen zur Verfügung.

Bei der bekannten Filtervorrichtung weist die Drucksteuereinrichtung ein Absperrelement auf, durch das für einen jewei ligen Rückspülvorgang die Fluidverbindung zwischen dem in das Filtergehäuse einströmenden, zu fi ltrierenden Fluid und dem betreffenden, rückzuspülenden Filterelement sperrbar ist. Dadurch kommt es bei der vor dem Rückspülvorgang in das Filterelement eintretenden Fluidströmung zu einer Strömungsunterbrechung, so dass die beim Absperrvorgang herrschende Strömungsgeschwindigkeit als strömungsdynamischer Effekt eine Sogwirkung hervorruft.

Dadurch steht für das Rückströmen von Filtrat an der Reinseite des betref- fenden Fi lterelementes nicht nur der Systemdruck zur Verfügung, sondern das Rückströmen von Filtrat wird durch die Nachsaugwirkung verstärkt, die aufgrund des dynamischen Effektes zur Verfügung steht, der sich durch das Sperren der Strömung ergibt, die von der Schmutzseite her einströmt. Die Größe des durch den Absperrvorgang erzielten hydrodynamischen Effekts ist al lerdings von der Strömungsgeschwindigkeit abhängig und daher dementsprechend limitiert. Bei Einsatzgebieten, bei denen mit hartnäckigen Verschmutzungen zu rechnen ist, die von der Fi lterfläche schwer abzulösen sind, besteht daher die Gefahr, dass die hydrodynamisch unterstützte Rück- spülwirkung nicht voll zufriedenstellend ist.

Im Hinblick auf diese Problematik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine Filtervorrichtung zur Verfügung zu stellen, bei der eine durch Drucksteuerung unterstützte, besonders effektive Rückspülwirkung erreichbar ist. Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch eine Filtervorrichtung gelöst, die die Merkmale des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist.

Eine wesentliche Besonderheit der Erfindung besteht demgemäß darin, dass die Drucksteuereinrichtung einen Hydrospeicher beinhaltet, dessen eine Fluidkammer, während die Vorrichtung im Filtrationsbetrieb arbeitet, mit einer Menge an abgereinigtem Fluid befüllbar ist und für einen Rückspülvorgang über eine Rückspülführung mit der Reinseite des jeweils abzureini- genden Filterelements verbindbar ist. Bei einer Druckbeaufschlagung der weiteren Fluidkammer des Hydrospeichers führt die dadurch bewirkte Bewegung des Trennelementes des Hydrospeichers zu einem Ausstoß der Füllmenge des Fluids, das als Spülflüssigkeit über die Rückspülführung zum abzureinigenden Filterelement gelangt. Durch Wahl des Mediendruckes, der im Hydrospeicher für die Bewegung des Trennelements zur Anwendung gelangt, hat man es in der Hand, die Strömungsgeschwindigkeit der über die Rückspülführung zum Filterelement gelangenden Spülflüssigkeit optimal an die Gegebenheiten anzupassen, d.h. so zu wählen, dass in Anpassung an die Art des Filtermediums die bestmögliche Spülwirkung erreicht wird. Insbesondere bei verhältnismäßig druckfesten Filterelementen, wie konischen oder zylindrischen Spaltsiebrohrelementen, kann im Hydrospeicher mit hohem Druckniveau und damit hohen Strömungsgeschwindigkeiten gearbeitet werden, wodurch selbst hartnäckige Verschmutzungen von der Filterfläche sicher abgelöst werden.

Bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist die weitere Fluidkammer des Hydrospeichers für den Rückspülvorgang mittels einer Ventilsteuereinrichtung mit einer Mediendruckquelle, insbesondere in Form einer Druckgasquelle, verbindbar. In vielen Fällen kann die Verwendung von Pressluft be- sonders vorteilhaft sein, beispielsweise wenn die Filtervorrichtung in Verbindung mit Anlagen oder Einrichtungen betrieben wird, bei denen eine Pressluftversorgung vorhanden ist. Es versteht sich, dass andere gasförmige Medien, Gas-Alkoholgemische oder Fluid-Feststoff-Gemische als Druckmedien vorgesehen sein könnten. Ebenfalls könnte, insbesondere bei Un- terwassereinrichtungen wie Tiefseebohrungen, Seewasser als unter dem Tiefwasserdruck stehendes Druckmedium benutzt werden.

Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen sind Hydrospeicher und Rückspülführung miteinander verbunden, im Filtergehäuse drehbar angeordnet und für Einstellbewegungen zwischen Filtrationsbetrieb und Rück- spülung mittels eines Drehantriebes bewegbar. Eine derartige Anordnung ermöglicht eine besonders einfache und kompakte Bauweise, indem an einem freien und gut zugänglichen Ende des Hydrospeichers ein Antrieb, vorzugsweise in Form eines elektrischen Getriebemotors, angebracht ist, der die Drehbewegung über den Hydrospeicher auf die weiter im Inneren der Vorrichtung gelegene Rückspülführung überträgt und diese in die Drehstellungen einstellt, in denen die Fluidverbindung zum abzureinigenden Filterelement gebildet ist.

In besonders vorteilhafter Weise kann als Hydrospeicher ein Kolbenspei- eher vorgesehen sein, der zusammen mit der an einem Zylinderende angeordneten Rückspülführung um die Zylinderachse drehbar ist. Im Vergleich zu anderen Speicherbauarten, wie Membranspeicher, Federspeicher, Balgspeicher oder dergleichen, zeichnet sich der Kolbenspeicher neben einer besonders robusten Bauweise durch ein gutes Verhältnis zwischen Baugrö- ße und aufnehmbarer Füllmenge an gereinigtem Fluid aus, die dem gesamten Hubraum des Kolbens und somit näherungsweise dem Gesamtvolumen des Speicherzylinders entspricht.

In besonders vorteilhafter Weise können die Filterelemente in jeweils einer eigenen Elementkammer aufnehmbar sein, die im Filtergehäuse auf einer die Zylinderachse konzentrisch umgebenden Kreislinie angeordnet sind. Bei dieser konzentrischen Anordnung lässt sich die Anschlussverbindung der einzelnen Elementkammern mit der drehbaren Rückspülführung besonders einfach gestalten. Mit besonderem Vorteil kann die Anordnung hierbei so getroffen sein, dass die Elementkammern einen ersten, mit der Reinseite des Filterelements verbundenen Kammeranschluss und einen zweiten mit der Rohseite verbundenen Kammeranschluss aufweisen und dass beide dieser Anschlüsse zu einem Hauptraum des Filtergehäuses offen sind, in den hinein sich die drehbare Rückspülführung als Schaltorgan erstreckt, dessen Einstellbewegungen den Zustrom und Abstrom von Fluid zu und vom ersten und zweiten Kammeranschluss für die Rückspülung steuern.

Für eine besonders kompakte Bauweise kann die Rückspülführung zudem als Trennorgan fungieren, das den Hauptraum des Filtergehäuses in einen den Filterauslass aufweisenden Filtratteil und einen den Filtereinlass aufweisenden Unfiltratteil trennt. Bei größeren Filternennweiten mit langen Filterelementen kann es vorteilhaft sein, den Kolbenspeicher in das Schaltorgan der drehbaren Rückspülführung, zwischen dem ersten mit der Reinseite des Filterelements verbundenen Kammeranschluss und dem zweiten mit der Rohseite verbundenen Kammeranschluss zu integrieren, oder sogar extern anzuordnen und mittels eines Kanals für das Rückspülmedium mit dem Umschaltorgan zu verbinden. Hierfür ist die Anordnung so getroffen, dass die Rückspülführung in einem axialen Abstand vom Kolbenspeicher und von ihrem dazu entgegengesetzten Ende einen einen radialen Vorsprung bildenden Ringkörper mit umfänglicher Radialdichtung aufweist, der zusammen mit der Wand des Hauptraumes diesen in Filtratteil und Unfiltratteil auftrennt. Hinsichtlich der Schaltfunktion, die die Rückspülführung bei ihrer Drehbewegung ausführt, kann die Anordnung so getroffen sein, dass sich die Mün- dung der ersten und zweiten Kammeranschlüsse der Elementkammern an einer eine Zylinderfläche bildenden Wand des Filtratteils bzw. Unfiltratteils des Hauptraumes befinden und dass bei der Einstellung auf Rückspülen von der Zylinderachse jeweils auskragende Anschlussenden von an der Rück- spülführung gebildeter Zuströmleitung und Abström leitung mit den Kammeranschlüssen zur Deckung gelangen, wobei die Zuströmleitung die Verbindung der ersten Fluidkammer des Kolbenspeichers mit dem ersten Kammeranschluss und die Abströmleitung die Verbindung des zweiten Kammeranschlusses mit einem Rückspülausgang des Hauptraumes bilden.

Vorzugsweise ist der Rückspülausgang mittels einer Ventilanordnung sperrbar und freigebbar.

Hinsichtlich der die Tätigkeit des Hydrospeichers steuernden Ventileinrich- tung kann die Anordnung vorteilhaft so getroffen sein, dass ein durch ein Druckmittel betätigbares Ventil, vorzugsweise in Form eines 5/2-Wege- Ventils, vorhanden ist, das die Verbindung der mit Druckmedium beaufschlagbaren Fluidkammer des Hydrospeichers mit der betreffenden Druckquelle steuert.

Bei einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist ein weiteres Ventil, vorzugsweise in Form eines 3/2-Wege-Ventils, vorgesehen, das in der Verbindung der Fluidkammer mit der Druckquelle angeordnet ist und einen wahlweisen Abbau des Mediumdruckes ermöglicht.

Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist die die Menge des abgereinigten Fluids aufnehmende Fluidkammer des Hydrospeichers über eine zwischen Filtratteil des Hauptraums und Zuströmleitung der Rückspülführung befindl iche Drosseleinrichtung befüllbar. Dadurch ist sichergestellt, dass der Füllvorgang jeweils stattfindet, ohne dass durch einen größeren, abgezweigten Volumenstrom ein möglicher Abfall des Systemdruckes mit entsprechender Verringerung des Volumenstromes des aus der Vorrichtun abgegebenen Filtrats eintritt.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen: schematisch vereinfacht gezeichnete, perspektivische Schrägansichten der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung in einer Ausführungsform mit zwei bzw. drei bzw. vier bzw. fünf Filterelementkammern; einen gegenüber Fig.1 in größerem Maßstab gezeichneten Längsschnitt durch den Zentralbereich einer Elementkammer, wobei der Filtrationsbetrieb verdeutlicht ist; einen der Fig.2 entsprechenden Längsschnitt, wobei der Betriebszustand der Rückspülung der geschnitten dargestellten Elementkammer verdeutlicht ist;

Fig.4 einen gegenüber Fig. 2 und 3 in größerem Maßstab und abgebrochen gezeichneten Teillängsschnitt lediglich des dem Kolbenspeicherventil benachbarten Teilabschnittes des Ausführungsbeispiels und

Fig.5 einen der Fig. 4 ähnlichen Teillängsschnitt, jedoch mit demgegenüber verdrehter Lage der Schnittebene. In der Fig.1 die in den Teilfiguren 1A bis 1 D jeweils die Gesamtansicht der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung zeigt, sind ein Gehäuse-Hauptteil mit 1 , ein Speicherteil mit 3 und ein Antriebsteil mit 5 bezeichnet. Die Fig.1 verdeutlicht auch, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Art eines modularen Baukastensystems für einen Betrieb mit einer unterschiedlichen Anzahl von Filterelementen ausbildbar ist. So zeigt Fig.1 A ein Beispiel mit zwei Filter-Elementkammern 7, in denen jeweils ein Filterelement 9 (Fig.2 und 3) aufnehmbar ist, während Fig.1 B ein Beispiel mit drei Elementkammern 7, Fig. IC ein Beispiel mit vier Elementkammern 7 und Fig.1 D ein Bei- spiel mit fünf Elementkammern 7 zeigen. Ein Filterelement kann auch aus mehreren Filterkerzen in einem Halter gebildet sein.

Wie den Fig.2 und 3 entnehmbar ist, ist am oberen offenen Ende 1 1 des Hauptteils 1 das Speicherteil 3 in Form eines Hohlzylinders angeflanscht, innerhalb dessen koaxial ein Kolbenspeicher 13 angeordnet ist, so dass dessen Zylinderachse die Hochachse des Speicherteils 3 definiert. Ein Zwischenraum zwischen der Außenseite des Kolbenspeichers 13 und dem Mantel des Speicherteils 3 bildet einen Gasdruckraum 15, der am oberen Ende durch einen Gehäusedeckel 17 geschlossen ist und am unteren Ende gegenüber dem Gehäuse-Hauptteil 1 durch den Umfangsrand 19 einer Rückspülführung 21 abgedichtet ist, die mit ihrem Umfangsrand 19 eine dichte Einfassung des unteren Endes des Zylinders 23 des Kolbenspeichers 13 bildet. Die Rückspülführung 21 erstreckt sich vom unteren offenen Ende des Zylinders 23 weg durch einen Hauptraum des Gehäuse-Haupttei ls 1 hindurch bis zu dessen Bodenteil 25, an dem sich ein Rückspülauslass 27 befindet, gegenüber dem die Rückspülführung 21 durch ein Dichtelement 28 abgedichtet ist. An den ückspülauslass 27 schließt sich eine Rückspülleitung 29 an, die mittels eines Motorventils 31 sperrbar und freigebbar ist. Auf etwa halber Länge zwischen Kolbenspeicher 13 und dem am Rückspülauslass 27 befindlichen Ende weist die Rückspülführung 21 einen einen radialen Vor- sprung bildenden Ringkörper 33 auf, der den von der Rückspülführung 21 durchgriffenen Hauptraum des Gehäuse-Hauptteils 1 in ein Filtratteil 35 und ein Unfiltratteil 37 trennt. Für die dichte Trennung weist der Ringkörper 33 eine umfängliche Dichtung 39 auf, die mit der Innenwand 41 des Hauptraums zusammenwirkt. Am Filtratteil 35 befindet sich der Filteraus- lass 43 für das gefilterte Fluid, und am Unfiltratteil 37 befindet sich der Fil- tereinlass 45 für zu filterndes Fluid.

Am in der Zeichnung oberen Ende ist der Zylinder 23 des Kolbenspeichers 13 durch ein Endstück 47 geschlossen, dessen oberes Ende mit einem Kupplungsstück 49 verbunden ist, das mit der Ausgangswelle eines Getriebemotors des Antriebsteils 5 verbunden ist. Dadurch ist die gesamte Einheit aus Kolbenspeicher 13 und Rückspülführung 21 gemeinsam innerhalb des Speicherteils 3 und des Gehäuse-Hauptteils 1 drehbar, wobei ein Endschalter 51 zur Kontrolle der Dreheinstellungen vorgesehen ist.

In den Fig.2 und 3 ist eine der Filter-Elementkammern 7 in der Schnittdarstellung sichtbar. Jede Elementkammer 7 enthält ein Filterelement 9 in der Art einer Filterkerze zylindrischer oder konischer Form. Beispielsweise kann es sich auch um ein sog. Spaltsiebrohrelement handeln. In Fig.2 ist der Be- triebszustand des Filtrationsbetriebs dieses Filterelements 9 dargestellt, wobei, wie mit Strömungpfeilen verdeutlicht, das über den Einlass 45 einströmende Fluid das Unfiltratteil 37 betritt, die Rückspülführung 21 umströmt und über einen Kammeranschluss 53, der sich in der Wand 41 des Gehäuse-Hauptraums befindet, in die Rohseite 55 der Elementkammer 7 gelangt. Von dort durchströmt das Fluid das Filtermedium 57 von außen nach innen zur Reinseite 59 der durch einen Kammerdeckel 61 geschlossenen Ele- mentkammer 7, von wo das gereinigte Fluid über einen Kammeranschluss 63 zur Filtratseite 35 gelangt und über deren Filterauslass 43 aus der Vorrichtung austritt. Die Fig.2 zeigt, dass bei diesem Betriebszustand der Filtration sich der Kolben 65 am oberen Ende des Zylinders 23 befindet und die an die Unterseite des Kolbens 65 angrenzende Fluidkammer 67 ihr größtes Volumen besitzt. Hierbei ist die Kammer 67, wie mit Kreissymbolen, die mit Querstrichen versehen sind, angedeutet ist, mit einer Menge an gereinigtem Fluid befüllt, wobei diese Fül lmenge während des Filtrationsbetriebs über eine Drossel 69 aus dem Fi Itrattei I 35 heraus in eine Zuströmleitung 71 eintritt, die im Inneren der Rückspülführung 21 ausgebildet ist und an ihrem einen Ende zur angrenzenden Fluidkammer 67 des Kolbenspeichers 13 hin offen ist. Das andere Ende dieser Zuströmleitung 71 bildet ein von der Zylinderachse radial auskragendes Anschlussende 73, das bei dem in Fig.3 gezeigten Filtrationsbetrieb durch Anlage an der Innenwand 41 des Gehäuse-Hauptteils 1 geschlossen ist.

Am unteren Ende der Rückspülführung 21 bildet diese eine der Bauform der Zuströmleitung 71 entsprechende Abströmleitung 75, die mit dem in der Zeichnung unteren Ende mit der Rückspülleitung 29 verbunden ist und am anderen Ende ebenfalls ein radial auskragendes Anschlussende 77 bildet, das bei der in Fig.2 gezeigten Drehposition der Rückspülführung 21 ebenfalls, wie das andere Anschlussende 73, durch Anlage an der Wand 41 geschlossen ist.

Bei dem Betriebszustand von Fig.2 hat die am oberen Ende des Kolbens 65 angrenzende Fluidkammer 79 das kleinste Volumen. Diese Kammer 79 ist für einen Rückspülvorgang, wie er in Fig.3 dargestellt ist, mit Druckluft be- aufschlagbar, die vom Gasdruckraum 15 her über ein Kolbenspeicherventil in die Kammer 79 einströmbar ist. Bei der Darstellung von Fig.2 befindet sich der innerhalb des Endstückes 47 bewegbare Ventilkolben 81 des Kolbenspeicherventils in seiner Schließposition.

In Fig.4, die nähere Einzelheiten des Kolbenspeicherventils zeigt, befindet sich dessen Ventilkolben 81 in der nach oben bewegten Öffnungsstellung, bei der seine Steuerkante 83 einen Lufteinlass 85 vom Gasdruckraum 1 5 her in die Fluidkammer 79 freigibt, um den Speicherkolben 65 nach unten zu treiben. Hierfür ist der Ventilkolben 81 durch Druckaufbau in einer Ventilkammer 87 anhebbar, indem über eine Steuerleitung 89 ein Steuer- druckmedium zugeführt wird. Für die Umschaltung des Kolbenspeicherventils in die Schließposition befindet sich eine zweite Steuerleitung 91 , die an der Oberseite des Ventilkolbens 81 in die Ventilkammer 87 mündet.

Für die Betätigung des Kolbenspeicherventils sind die Steuerleitungen 89 und 91 mit einem 5/2-Wege- Ventil 93 (Fig.5) verbunden, das wiederum mit einer Steuerdruckquelle in Verbindung ist, die nicht dargestellt ist. Über einen Druckgasanschluss 94 ist von einem 3/2-Wege- Ventil 95 her Preßluft zum Gasdruckraum 15 zuführbar. Ein Belüftungsanschluss 97 am Wegeventil 95 ermöglicht bei in Öffnungsstellung befindlichem Kolbenspeicherventil einen Abbau des Gasdrucks in der Fluidkammer 79, so dass während des Filtrationsbetriebes die untere Fluidkammer 67 des Kolbenspeichers 13 mit abgereinigtem Fluid über die Drossel 69 befüllbar ist, wobei sich der Speicherkolben 65 nach oben bewegt.

Die Fig.3 zeigt den Betriebszustand der Rückspülung der in der Darstellung geschnitten dargestellten Elementkammer 7. Wie gezeigt, befindet sich die Rückspülführung 21 in einer Drehposition, bei der sich die Anschlussenden 73 und 77 von Zuströmleitung 71 bzw. Abströmleitung 75 in Deckung mit den Kammeranschlüssen 63 bzw. 53 der Elementkammer 7 befinden. Das Kolbenspeicherventil befindet sich in seiner Öffnungsstellung, so dass, wie mit Strömungspfeilen in Fig.3 angedeutet, Druckgas in die Fluidkammer 79 des Kolbenspeichers einströmt, den Speicherkolben 65 nach unten bewegt und das in der Fluidkammer 67 befindliche, abgereinigte Fluid als Rückspülmenge über die Zuströmleitung 71 zur Reinseite 59 der Elementkammer 7 gelangt, wobei eine durch den wirkenden Pressluftdruck erzeugte Rückspülströmung hoher Intensität erzeugt wird, die das abzureinigende Filterelement 9 von innen nach außen durchströmt und Schmutzpartikel von der Außenseite des Filtermediums 57 ablöst, um die Verschmutzungen über die Abströmleitung 75 und den Rückspülauslass 27 auszutragen. Für einen solchen Rückspülvorgang ist die Rückspülleitung 29 jeweils über das Motorventil 31 entsperrt. Nachdem der Rückspülvorgang bei Erreichen der unteren Endlage des Speicherkolbens 65 abgeschlossen ist, wird die Rückspülleitung 29 wieder gesperrt, und die Pressluftzufuhr wird mittels des Ventils 95 beendet, während der Ventilkolben 81 des Kolbenspeicherventils in der Offenstellung verbleibt und der Belüftungsanschluss 97 am Wegeventil 95 offen ist, so dass der Pressluftdruck in dem Gasdruckraum 15 und in der Fl uidkammer 79 wieder abgebaut wird. Bei dem sich anschließenden Fi ltrationsbetrieb wird so die Fluidkammer 67 über die Drossel 69 wieder mit gereinigtem Fluid beladen, während sich der Speicherkolben 65 nach oben bewegt. Wenn dies der Fall ist, wird das Kolbenspeicherventil wieder geschlossen, indem der Ventilkolben 81 nach unten be- wegt wird, und der Gasdruckraum 1 5 wird über das Wegeventil 95, bei geschlossenem Belüftungsanschluss 97, wieder mit Pressluft versorgt, so dass die Vorrichtung für einen nachfolgenden Rückspülvorgang bereit ist.