(57)【要約】  濾過すべき流体のためのフィルタ入口（５０）と濾過済み流体のためのフィルタ出口（５２）とを備えるフィルタハウジング（１２）内に収容可能な複数のフィルタエレメント（２０）を有するフィルタ装置（１０）であって、圧力制御装置（４２）が少なくとも１つの制御プレート（５８）を有し、圧力制御装置（４２）は少なくとも１つの制御プレート（５８）を有し、制御プレート（５８）は接続室（１４）の内部に配置されて設定可能な順序でそれぞれ逆洗すべきフィルタエレメント（２０）の個々の上側エレメント開口部（５４）を徐々に覆って再び開放するように側方に移動すること、及び前記逆洗装置（４４）の排出口（４６）はそれぞれ逆洗すべきフィルタエレメント（２０）の下側エレメント開口部（５６）と少なくともまだ部分的に流体連通しており、その間上側エレメント開口部（５４）は圧力制御装置（４２）によって制御されていることを特徴とする。【選択図】図１ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
濾過すべき流体のためのフィルタ入口（５０）と濾過済み流体のためのフィルタ出口（５２）とを備えるフィルタハウジング（１２）内に収容可能な複数のフィルタエレメント（２０）を有するフィルタ装置（１０）であって、前記フィルタエレメント（２０）は濾過又は逆洗のためにそれらのエレメントジャケットを通して両方向に貫流可能であり、前記フィルタエレメント（２０）の対向する両端部にそれぞれ１つの上側エレメント開口部（５４）と下側エレメント開口部（５６）を有しており、運転中は同時に少なくとも１つのフィルタエレメント（２０）が濾過を行い、少なくとも１つの別のフィルタエレメント（２０）がその有効濾過表面を洗浄するために逆洗装置（４４）によって逆洗可能であり、前記逆洗装置（４４）は逆洗を支援するために少なくとも１つの圧力制御エレメントを有する圧力制御装置（４２）と協働し、前記圧力制御エレメントによって逆洗過程で洗浄すべきフィルタエレメント（２０）に沿って流体流動が制御可能であり、さらにフィルタ装置（１０）は未濾過液側を形成するフィルタエレメント（２０）のフィルタ中空室の上側エレメント開口部（５４）と少なくとも部分的に連通する接続室（１４）を有しており、濾過中に未濾過液が接続室（１４）内に流入するための流路が設けられており、洗浄すべき濾過エレメント（２０）に付属する上側エレメント開口部（５４）を通る未濾過液の貫流が圧力制御エレメントによって制御可能であり、さらに浄化流体のための排出口（４６）を有する逆洗装置（４４）はそれぞれ逆洗すべきフィルタエレメント（２０）の下側エレメント開口部（５６）の下にもたらすことができるものにおいて、
前記圧力制御装置（４２）は少なくとも１つの制御プレート（５８）を有し、前記制御プレート（５８）は接続室（１４）の内部に配置されて設定可能な順序でそれぞれ逆洗すべきフィルタエレメント（２０）の個々の上側エレメント開口部（５４）を徐々に覆って再び開放するように側方に移動すること、及び前記逆洗装置（４４）の排出口（４６）はそれぞれ逆洗すべきフィルタエレメント（２０）の下側エレメント開口部（５６）と少なくともまだ部分的に流体連通しており、その間上側エレメント開口部（５４）は圧力制御装置（４２）によって制御されていることを特徴とするフィルタ装置。
【請求項２】
前記逆洗装置（４４）は排出口（４６）を備えた集合室を有しており、前記集合室は逆洗の順序で後続のフィルタエレメント（２０）とその下側エレメント開口部（５６）を通して既に少なくとも部分的に流体連通しており、その間に圧力制御装置（４２）の制御プレート（５８）はまだ順序で先行するフィルタエレメント（２０）の上側エレメント開口部（５４）をまだ横断している、請求項１に記載のフィルタ装置。
【請求項３】
前記逆洗装置（４４）の集合室は逆洗アーム（７８）によって案内されたカバープレート（６０）内の凹部（８４）から形成されており、前記逆洗アーム（７８）内には好ましくは逆洗アーム（７８）を通して弁制御装置と流体連通している排出口（４６）が開口していることを特徴とする、請求項１又は２に記載のフィルタ装置。
【請求項４】
前記集合室（８４）の延長は、前記集合室（８４）が逆洗アーム（７８）の少なくとも１つの旋回位置で隣接する２つのフィルタエレメント（２０）の２つの下側エレメント開口部（５６）を完全に覆うように選択されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
【請求項５】
前記圧力制御装置（４２）と前記逆洗装置（４４）は、剛性駆動エレメント（６２）を介して前記制御プレート（５８）と前記カバープレート（６０）を一定の空間的ずれで制御する共通駆動装置（４０）を有すること、又は前記圧力制御装置（４２）と前記逆洗装置（４４）はフィルタハウジング（１２）の内部に静止して配置されており、前記フィルタエレメント（２０）は共通駆動装置（４０）によって前記圧力制御装置（４２）と前記逆洗装置（４４）の下に回転木馬式に移動可能であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
【請求項６】
各フィルタエレメント（２０）の上側エレメント開口部（５４）と下側エレメント開口部（５６）は、フィルタハウジング（１２）の内部の間仕切り板（２２、２４）内に配置されており、前記間仕切り板（２２、２４）の貫通孔はエレメント開口部（５４、５６）自体によって形成されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
【請求項７】
前記制御プレート（５８）と前記カバープレート（６０）は、エレメント開口部（５４、５６）を有するそれぞれの間仕切り板（２２、２４）を実質的に隙間なく横断することを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
【請求項８】
設定可能な長さの張出し部を有するカバープレート（６０）が、集合室（８４）を特に移動方向に見て側方に限定して、フィルタエレメント（２０）の下側エレメント開口部（５６）を有する間仕切り板（５６）と当接可能であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
【請求項９】
それぞれの逆洗の持続時間は共通駆動装置（４０）による回転数によって、又は所定の逆洗時間によって制御されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
【請求項１０】
それぞれのフィルタエレメント（２０）は円錐形に形成されていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、濾過すべき流体のためのフィルタ入口と濾過済み流体のためのフィルタ出口とを備えるフィルタハウジング内に収容可能な複数のフィルタエレメントを有するフィルタ装置であって、フィルタエレメントは濾過又は逆洗のためにそれらのエレメントジャケットを通して両方向に貫流可能であり、フィルタエレメントの対向する両端部にそれぞれ１つの上側エレメント開口部と下側エレメント開口部を有しており、運転中は同時に少なくとも１つのフィルタエレメントが濾過を行い、少なくとも１つの別のフィルタエレメントがその有効濾過表面を洗浄するために逆洗装置によって逆洗可能であり、逆洗装置は逆洗を支援するために少なくとも１つの圧力制御エレメントを有する圧力制御装置と協働し、圧力制御エレメントによって逆洗過程で洗浄すべきフィルタエレメントに沿って流体流動が制御可能であり、さらにフィルタ装置は未濾過液側を形成するフィルタエレメントのフィルタ中空室の上側エレメント開口部と少なくとも部分的に連通する接続室を有しており、濾過中に未濾過液が接続室内に流入するための流路が設けられており、洗浄すべき濾過エレメントに付属する上側エレメント開口部を通る未濾過液の貫流が圧力制御エレメントによって制御可能であり、さらに浄化流体のための排出口を有する逆洗装置はそれぞれ逆洗すべきフィルタエレメントの下側エレメント開口部の下にもたらすことができるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
このようなフィルタ装置は、様々なタイプの工業用プラント及び機械で、そこで使用される流体、例えばプロセス液、潤滑剤及び同種のものを洗浄するために用いられる。フィルタ装置の性能は実質的にフィルタエレメント、及び特にそれらの濾材によって決まる。その際に安定性、長寿命、及び濾材とフィルタエレメントの粒子汚染物質の良好な洗浄が決定的な基準である。多くのフィルタ装置はいわゆる逆洗フィルタとして設計されているので、濾過過程の進行中に個々のフィルタエレメントを逆洗装置によって連続的に洗浄できる。例えばバラスト水用途では、高い汚れ負荷が発生する可能性があり、それらは極めて短い時間内にフィルタエレメント及びそれらの濾材に付加されて、それによって濾過プロセスを妨げる。従って逆洗装置及び圧力制御装置の設計は、逆洗におけるフィルタエレメントの可能な限り最良の洗浄が、そのような高い汚れ負荷でも確実に行われるように選択されている。
【０００３】
冒頭に記載した種類のフィルタ装置は、例えば特許文献１（独国特許出願公開第１０２０１１１１１４５７号明細書）から知られている。この公知のフィルタ装置では、定期的に粒子汚染物質が堆積し、そのため濾過する必要のある流体若しくは未濾過液が、本来の濾過過程のためにフィルタ入口を通って装置のフィルタハウジング内に流入して、フィルタエレメントを内側から外側に貫流する。このようにして浄化された流体は、次いでハウジング内に配置されたフィルタ出口を通って流出する。フィルタエレメントを内側から外側へ貫流する際に、流体の流れから分離される粒子はフィルタエレメントの内側に堆積し、浄化された流体の流れはフィルタエレメントを半径方向に見て内側から外側に横切る。典型的にはフィルタエレメントはスペースを節約してフィルタハウジング内に円形に配置されており、特に分離すべき粒子の大きさに適合された設定可能なフィルタ精度を有する。
【０００４】
フィルタエレメントを逆洗するためには、逆洗装置の逆洗アームをこの目的のために設けられた中央駆動装置によって洗浄すべきフィルタエレメントの下側開口部の下に旋回可能に移動させる。上記開口部はそうでなければ本来の濾過プロセス中に未濾過液を供給する働きをする。フィルタ入口と、洗浄アームに接続して通常は弁装置として形成された逆洗継手によって開閉可能である逆洗管路との間に生じる圧力勾配により、このときはフィルタエレメントを通って外側から内側へ半径方向流動が生じる。フィルタエレメントの内部に堆積した粒子状物質は、逆洗の枠内でフィルタ装置の清浄側から出て逆洗アームを通して流入する流体により、継手が開いた状態でフィルタ装置から逆洗管路に向かって排出される。この逆洗過程の間、残りのフィルタエレメントによる濾過運転が確保されており、このフィルタエレメントで逆洗過程が完了した後、逆洗装置の逆洗アームはこのエレメントの後続のフィルタエレメントに向かってさらに移動することができ、次にこのフィルタエレメントで先行の濾過の枠内で発生した粒子汚染物質の浄化を行う。
【０００５】
この既知のフィルタ装置はさらに、複数の圧力制御エレメントを備えた圧力制御装置を有しており、圧力制御エレメントはそれぞれ可動弁体を有する、好ましくは空気圧で操作可能な遮断弁からなり、この弁体により接続室からフィルタエレメントのそれぞれの上側エレメント開口部を通る割り当て可能な貫通路を制御できる。この場合、弁体はカバープレートのエレメント開口部の縁部と協働して一種のプレート弁を形成する。接続室自体は、濾過過程で濾過のために使用されるこれらのフィルタエレメントのそれぞれ上側開口部と、濾過のために使用されるフィルタエレメントの下側開口部を通して濾過装置の未濾過液側若しくは入口側と少なくとも部分的に連通しており、これにより装置の運転中に接続室は絶えず未濾過液によって満たされている。この場合、それぞれのフィルタエレメントの逆洗の際に濾液がエレメントの外側から内側へ貫流するだけでなく、同時にフィルタ装置の逆洗管路若しくは汚れ出口の方向の圧力勾配により、それぞれプレート弁が開いた状態で接続室から未濾過液が絶えず「吸い込まれる」。その際に濾過装置の濾液側から出て流入する清浄流量に対して実質的に横断方向に、接続室から出る未濾過液による接線流（ｃｒｏｓｓ  ｆｌｏｗ）が生じるが、これは明らかに逆洗すべき濾過エレメントの内側の粒子状汚染物質の浄化を支援する。従ってそれぞれ逆洗すべきエレメントの内部には一種の中心流（ｃｏｒｅ  ｆｌｏｗ）が形成され、これは主に貯留室として設計された接続室によって供給され、装置の濾液側から濾液が洗浄すべきフィルタエレメントの内部に流入する自由噴流効果によって支援される。この過程は粒子汚染物質が分離される逆洗の第１段階を形成する。
【０００６】
逆洗過程の枠内で、付属のプレート弁を制御することによって上側エレメント開口部が閉じられ、それに伴い接続室とフィルタエレメントの内部との間の通路が突然遮断されると、逆洗されたフィルタエレメントの内部に残っている液柱内にパルス状の衝撃が起こり、逆洗の枠内でフィルタエレメント又はそのエレメント材料にまだ粒子が残っていれば「吹き飛ばし」、フィルタ装置の出口に送る。このようにして洗浄プロセスは著しく加速及び改善される。この過程は本来の汚れ排出として逆洗の第２段階を形成する。接続室又は貯留室を閉じることによって、圧力制御エレメントによって閉じられた上側エレメント開口部を通って接続室からそれ以上流体が流入できないので、既に動いている流体柱若しくは液柱が装置の濾液側から流体を吸い込む。このようにして好ましくは円錐形に形成された、特に好ましくはスロット付き管として形成されたフィルタエレメントは、いかなる残留物も残さずに粒子が除去される。汚れ排出はさらに逆洗管路が開いた状態で排出口を通して行われ、洗浄が行われた後で付属のプレート弁が開き、洗浄アームが次に洗浄すべきフィルタエレメントの下に回転して、後続のエレメントに対する逆洗のプロセスを繰り返すことができる。逆洗サイクルの完了後、弁装置の形態の逆洗継手は閉じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２０１１１１１４５７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、この先行技術から出発して、上述した実用において非常に定評があり技術的に信頼できる濾過プロセス及び逆洗プロセスを維持しながら、これらをさらに改良して、逆洗過程のための単純化された制御コンセプトを達成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題は、特許請求項１の特徴をその全体において有するフィルタ装置によって解決される。フィルタ装置の有利な実施形態は、従属請求項の主題である。
【００１０】
本発明によれば、この目的は請求項１の特徴部に従い、圧力制御装置は少なくとも１つの制御プレートを有し、この制御プレートは接続室の内部に配置されて設定可能な順序でそれぞれ逆洗すべきフィルタエレメントの個々の上側エレメント開口部を徐々に覆って再び開放するように側方に移動すること、及び逆洗装置の排出口はそれぞれ逆洗すべきフィルタエレメントの下側エレメント開口部と少なくともまだ部分的に流体連通しており、その間上側エレメント開口部は圧力制御装置によって制御されていることによって解決される。
【００１１】
接続室内で円周方向に移動可能に配置された少なくとも１つの制御プレートが横方向に移動するようにしたことにより、それぞれのフィルタエレメントに割り当てられて垂直方向移動可能な制御部材又はプレート弁の形態の弁部材は省略される。こうすることにより制御プレートは個々のフィルタエレメントの上側エレメント開口部の上に速やかに遅れなく移動し、このようにして接続室からそれぞれのフィルタエレメントの内部フィルタキャビティへの流体連通を遮断し、これにより粒子洗浄及び自由噴流効果のために既述のパルス状圧力衝撃が引き起こされる。制御プレートはフィルタ装置の運転中に連続的に循環するので、このようにして逆洗モードで連続的な浄化運転が達成されている。制御プレートは、少なくとも１つのエレメント開口部を完全に覆うことができるように寸法設計されているが、２つ以上のエレメント開口部を少なくとも部分的に、しかし同時にそれぞれの制御プレートによって覆うように予め調整することも可能である。移動及び制御しなければならないコンポーネントが大幅に少なくなるため、コスト及びメンテナンスの手間が削減され、運転及び機能上の安定性が向上する。
【００１２】
フィルタエレメントの逆洗の改善された効果は本発明により、排出口のある洗浄アームを有する逆洗装置が制御プレートよりも機能的に先行し、その結果として特に時間制御又は圧力制御された逆洗を導入した場合に、粒子洗浄の枠内で逆洗すべきフィルタエレメント内部の接線方向クロスフローがさらに助長されることによっても達成される。これに基づいて設定可能な圧力制御装置の逆洗装置に対するに空間的ずれと、ここから生じるそれぞれ洗浄すべきフィルタエレメントのそれぞれ上側エレメント開口部とこれに対応する下側エレメント開口部の少なくとも部分的に異なる覆い範囲とにより、それぞれの逆洗過程に対する流動経過は洗浄の必要度に応じて調整可能である。粒子洗浄のための逆洗過程の枠内で圧力制御装置と逆洗装置の共通駆動軸線若しくは回転軸線に対する空間的ずれは、好ましくは約１８°である。
【００１３】
それぞれ同一軌道上で共通の駆動軸線を中心に回転可能に配置された、使用される制御プレートと排出口の数及び配置は、例えば１つ以上の同心円状の円形線に沿ったフィルタハウジング内のフィルタエレメントの数及び配置に依存する。特に好ましくは、圧力制御装置の上側エレメント開口部での回転運動と、逆洗装置の下側エレメント開口部での回転運動は互いに連結されており、例えば両装置は共通の駆動軸線に剛性的に配置されており、それによってフィルタ装置の単純な設計構造と、フィルタエレメントの逆洗の高い動作安定性と効率が達成されている。逆洗のために、両装置は個々のフィルタエレメント若しくはそれらのエレメント開口部の下又は上に回転して、これらを逆洗の枠内で順次洗浄する。
【００１４】
本発明によるフィルタ装置の好ましい実施形態では、前述のオフセットを実現するための逆洗装置が、排出口を備える拡大された集合室を有しており、この集合室は逆洗の順序で後続のフィルタエレメントとその下側エレメント開口部を通して既に少なくとも部分的に流体連通しており、その間に圧力制御装置の制御プレートはまだ順序で先行するフィルタエレメントの上側エレメント開口部を側方から来て横断している。このようにして順序でそれぞれ後続又は次のフィルタエレメントに対して時間的に延長された逆洗過程が実現されている。なぜなら逆洗装置の共通集合室を通して、フィルタエレメントの逆洗が完了する前に、制御プレートを使用して順序で次のフィルタエレメントの逆洗が既に開始しているからである。この場合、両装置は順番に割り当て可能なエレメント開口部を完全に且つ実質的に隙間なく横断することが好ましい。
【００１５】
集合室は、好ましくは腎臓形に拡大された凹部又は好ましくはプレート形に形成された逆洗ユニットの切り欠き部によって、即ち逆洗装置のカバープレートの方式で形成されており、その大きさにより円形線に沿って直接隣接するフィルタエレメントの１つ以上の下側エレメント開口部を覆う。このようにして本発明による解決法では、少なくとも一時的に流体が逆洗液として２つ又は場合によってはそれ以上のフィルタエレメントから逆洗アームを通して外方へ導出できることが確保される。その際にフィルタエレメントは、既に述べたように、１つ以上の同心円状の円形線に沿って配置され、圧力制御装置と逆洗装置は上側及び下側エレメント開口部に沿って均一な回転運動で案内される。逆洗の持続時間は回転数によって、又は所定の周期によって制御することができる。本発明によるフィルタ装置のための典型的な回転速度は、例えば１回転当たり２〜３秒の範囲の値である。両装置の回転方向は、装置の平面図において時計方向である。
【００１６】
本発明によるフィルタ装置の別の好ましい実施形態では、逆洗装置の集合室は、逆洗ユニットとして用いられ逆洗アームによって案内されたカバープレート内の凹部から形成されており、この逆洗アーム内には好ましくは逆洗アームを介して逆洗継手の弁制御装置と流体連通している排出口が開口している。フィルタハウジングの外部に配置されている弁制御ユニットにより、圧力制御装置と組み合わせて逆洗における粒子洗浄はさらに改善できる。特に弁制御装置が比較的長い管路部分の後に続き、そのため圧力制御装置の後で高められた圧力勾配を生じる場合は、それぞれのフィルタエレメントからの粒子の分離はさらに支援される。
【００１７】
さらに、集合室の延長が、逆洗アームの少なくとも１つの旋回位置で２つの隣接するフィルタエレメントの２つの下側エレメント開口部が完全に覆われているように選択されていることが有利である。このようにして進行中の濾過運転においてそれぞれのフィルタエレメントの特に効果的な逆洗が、フィルタ装置の他のフィルタエレメントによって実現されている。逆洗アームは、好ましくはフィルタエレメントの上方でシャフトを介して制御プレートと固く接続されている。両者は共通の中央駆動装置であるモータ、好ましくはギヤードモータによって同時に且つ同じ比較的高い速度で駆動される。
【００１８】
本発明によるフィルタ装置の別の好ましい実施形態では、圧力制御装置と逆洗装置は、剛性駆動エレメントを介して制御プレートとカバープレートを一定の空間的ずれ（１８°）で制御する共通の駆動装置を有しており、又は代替として圧力制御装置と逆洗装置はフィルタハウジングの内部に静止して配置されており、フィルタエレメントは共通駆動装置によってこれらの装置の下に回転木馬式に移動可能である。圧力制御装置と逆洗装置のそれぞれのフィルタエレメントに対する回転相対運動により、共通のフィルタハウジング内でフィルタ装置全体をコンパクトに構成することが可能になる。
【００１９】
本発明によるフィルタ装置の別の好ましい実施形態では、各フィルタエレメントの上側エレメント開口部と下側エレメント開口部はフィルタハウジングの内部の間仕切り板内に配置されており、それらの貫通孔はエレメント開口部自体によって形成されている。間仕切り板はフィルタハウジングを、フィルタエレメントの上方に配置された未濾過液を案内する接続室と、フィルタエレメントを収容して濾液を案内する濾過室と、フィルタエレメントの下方に配置されて接続室と同様に未濾過液を案内する部分室とに分割する。平坦に延びる間仕切り板はさらにフィルタ装置の内部でフィルタエレメントの位置を固定する働きをし、両装置に対する確実な移動案内を保証する。両装置はそれぞれそれらの制御プレートとカバープレートと共に、間仕切り板の上若しくは下に沿って、間仕切り板と当接しながら中央駆動装置によって移動可能に動いている。
【００２０】
さらに圧力制御装置の制御プレートと逆洗装置のカバープレートは、エレメント開口部を有するそれぞれの間仕切り板を実質的に隙間なく横断することが有利である。このようにすることによって流体案内中にエレメント開口部の自由断面を制御する際に絞り効果が生じて、粒子洗浄中の圧力衝撃の誘発を促進する。
【００２１】
本発明の好適な実施形態では、所望された寸法設計の一部として設定可能な長さの張出し部を有するカバープレートが、特に移動方向に見て側方に集合室を限定して、フィルタエレメントの下側エレメント開口部を有する間仕切り板と滑り接触している。このようにしてフィルタエレメント上に垂直に配置されている間仕切り板の下方で未濾過液室に対する集合室の改善された密封が達成される。
【００２２】
本発明によるフィルタ装置の別の好ましい実施形態では、それぞれの逆洗の持続時間は共通駆動装置による回転数によって、又は所定の逆洗時間によって制御されている。この場合、逆洗過程におけるフィルタエレメントの連続的な洗浄を保証するために、圧力制御装置と逆洗装置は一定の速度で動かされる。さらに逆洗過程は、著しく粒子汚染物質に負荷されたフィルタエレメントにおいて差圧の検出によって引き起こされ得る。
【００２３】
好ましくは、それぞれのフィルタエレメントは円錐形に形成されている。フィルタエレメントを下端から上端に向かって直径が減少する円錐形に形成することにより、内側から外側へ貫流されるフィルタエレメントの濾過性能が向上する。さらにそれに続く圧力衝撃を伴う逆洗において、逆洗すべき又は浄化すべきフィルタエレメントの内部における既に冒頭で言及した中心流効果を考慮すると、改善された粒子洗浄が行われる。フィルタ装置のフィルタエレメントは全て同一に形成されることが好ましい。しかしながら異なる形状及び異なる寸法、例えば異なる直径を有するフィルタエレメントをフィルタハウジング内に互いに隣接して配置することも考えられる。濾材として好ましくはワイヤメッシュが使用される。焼結したワイヤメッシュ金網又はコーティングを施した濾材も考えられる。さらにフィルタエレメントのために、濾材の有無にかかわらず、好ましくはステンレス鋼材から作られたいわゆるスロット付き管を使用することができる。
【００２４】
本発明のその他の利点及び特徴は、図面及び以下の図面の説明から明らかになる。上述の特徴及びさらに記載される特徴は、本発明によるフィルタ装置においてそれぞれ個々に又は任意に組み合わせて本発明に従い実現することができる。図示された特徴は、全く模式的であり、縮尺通りではないことを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１ａ】図１ａは、圧力制御装置と逆洗装置の位置の間にずれを有する、本発明によるフィルタ装置の実施形態の斜視図を、少なくとも部分的に切断された表現で示す。
【図１ｂ】図１ｂは、圧力制御装置と逆洗装置の位置の間にずれを有する、本発明によるフィルタ装置の実施形態の斜視図を、少なくとも部分的に切断された表現で示す。
【図２】図２は、圧力制御装置の構成及び機能原理を斜視図で説明するための、図１ａと図１ｂのフィルタ装置の部分図を示す。
【図３ａ】図３ａは、図２に示す圧力制御装置の制御プレートの上面の斜視図を示す。
【図３ｂ】図３ｂは、図３ａに示す制御プレートの端面の平面図を示す。
【図３ｃ】図３ｂの線Ａ−Ａに沿った制御プレートの縦断面図を示す。
【図３ｄ】図３ｄは、図２に示す圧力制御装置の制御プレートの底面の斜視図を示す。
【図４ａ】図４ａは、図１ａと図１ｂに示したフィルタ装置の逆洗装置を下方から見た斜視図で示す。
【図４ｂ】図４ｂは、図１ａと図１ｂに示したフィルタ装置の逆洗装置を下方から見た斜視図で示す。
【図５ａ】図５ａは、図４ａと図４ｂに示した逆洗装置のカバープレートを上方から見た斜視図を示す。
【図５ｂ】図５ｂは、図４ａと図４ｂに示した逆洗装置のカバープレートを下方から見た斜視図を示す。
【図５ｃ】図５ｃは、図４ａと図４ｂに示した逆洗装置のカバープレーの平面図を示す。
【図６】図６は、圧力制御と逆洗装置との間の空間的なずれを説明するために、図１ａと図１ｂのフィルタ装置の下部間仕切り板と仮想的に重ね合わせた図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１ａと図１ｂはそれぞれ、接続室１４と濾過室１６と中間室１８に分割された円筒形のフィルタハウジング１２を有するフィルタ装置１０を斜視図で、及び部分的に縦断面で示す。濾過室１６には全部で６つのフィルタエレメントが配置されており、そのうち４つのエレメント２０ａ、２０ｂ、２０ｄ、２０ｅのみが示されている。部分的に切断して示したフィルタエレメント２０はそれぞれ直径が下端から上端に向かって減少する円錐形に形成されている。フィルタエレメント２０は、円形線上にフィルタハウジング１２の対称軸線又は長手方向軸線に対して一様且つ回転対称に配置されている。個々のフィルタエレメント２０はそれらの上端部及び下端部５４、５６で、それぞれ接続室を濾過室１６から分離している第１の間仕切り板２２、若しくは濾過室１６を中間室１８から分離している第２の間仕切り板２４内に垂直方向に延びる配置で挿入され、そこで保持されている。
【００２７】
フィルタハウジング１２は、接続室１４を有する上側ハウジング部２６と、濾過室１６を有する中間ハウジング部２８と、中間室１８を有する下側ハウジング部３０とを含んでいる。ハウジング部２６、２８、３０は個々の環状フランジを介して、互いに取外し可能に接続されており、それぞれの間仕切り板２２又は２４は環状フランジから形成されたそれぞれの複合材に挟まれて横断方向に受容されている。環状フランジからなるそれぞれの複合材はそれらの間に固持された間仕切り板２２、２４と共に、複数のねじ固定要素３２によって互いに固く接続されている。下側ハウジング部３０には足状の台部３４が設けられており、これらによってフィルタ装置１０は詳細に図示しない床面に設置することができる。
【００２８】
フィルタ装置１０は、詳細に図示されていないプロセスプラントの一部である。フィルタ装置１０は中間ハウジング部２８の側方に配置された接続・操作部３６を介してプロセスプラントの中央制御装置（図示せず）に接続することもできる。フィルタハウジング１２の長手方向軸線に沿って駆動軸３８が配置されており、これは上側ハウジング部２６のカバーに固定されている電気モータ又は空気圧駆動装置の形態の中央駆動装置４０によって駆動可能である。圧力制御装置４２と逆洗装置４４が、駆動軸３８に固定して接続されて駆動装置４０の周りを回転可能に設けられている。圧力制御装置４２は、フィルタエレメント２０の上方の接続室１４内に配置されている。逆洗装置４４は、フィルタエレメント２０の下方の中間室１８内に配置されている。排出口４６を介して部分的にしか示されていない逆洗管路４８との流体連通が設けられており、この逆洗管路４８は、フィルタハウジング１２の長手方向軸線に沿って垂直方向に延びて逆洗装置４４に接続している。逆洗管路４８にはフィルタ装置１０の外部で、特に制御可能な弁装置の形態の逆洗継手（図示せず）が接続しており、これは冒頭で先行技術に関して言及したように逆洗機能を支援する。
【００２９】
下側ハウジング部３０には、未濾過液用のフィルタ入口５０が、中間ハウジング部２８の濾液用のフィルタ出口５２と同様の方法で、フィルタハウジング１２に水平に配置されている。フィルタエレメント２０の上側エレメント開口部５４ａ〜５４ｆ（図２参照）は、それぞれ第１の間仕切り板２２を貫通する孔を、従って接続室１４とそれぞれのフィルタエレメント２０の内部フィルタキャビティとの間の流体連通を表している。これに対応して下側エレメント開口部５６ａ〜５６ｆ（図６参照）は、第２の間仕切り板２４を貫通する孔を、従って接続室１８とそれぞれのフィルタエレメント２０の内部フィルタキャビティとの間の流体連通を表している。
【００３０】
流体を浄化するためにフィルタ装置１０を使用すると、浄化されていない流体は未濾過液としてフィルタ入口１２からフィルタハウジング１２に入り、中間室１８から６つの下側エレメント開口部５６のうち５つを通ってそれぞれのフィルタエレメント２０のフィルタキャビティに達し、６つのフィルタエレメント２０のうち５つを内側から外側へ貫流する際に洗浄される。６つのエレメント２０のうち１つについて触れておくと、これは逆洗のために濾過に利用できない。フィルタハウジング１２の濾過室１６から浄化された流体が濾液として、フィルタ出口５２を通ってフィルタ装置１０から排出される。５つのフィルタエレメント２０を貫流する流体の一部は部分的に浄化されないままであり、上側エレメント開口部５４を通って接続室１４に達する。その際にフィルタエレメント２０はそれらの濾材によって、中間室１８、接続室１４、及びそれぞれ濾過に利用されるフィルタエレメント２０のフィルタキャビティ内の未濾過液を有するいわゆる汚れ側と、フィルタエレメント２０の外側を包囲してフィルタ装置１０の内部の濾過室１６を形成する流体室内の濾液を有する清浄側との間の界面をなしている。
【００３１】
濾過中に濾材及び／又はスロット付き管の中間室の内側に堆積した粒子を除去するために、逆洗装置４４は駆動装置４０に駆動されて浄化すべきフィルタエレメント２０に移動し、中間室１８からそれぞれのフィルタエレメント２０のフィルタキャビティへの未濾過液の流路が遮断される。このとき同時に未濾過液は、貯留室として働く接続室１４から付属の内部フィルタキャビティ内に流れ、洗浄された粒子と共に付属の下側エレメント開口部５６と逆洗浄装置４４の排出口４６を通って逆洗管路４８に達する。逆洗に使用された流体は汚れ負荷と共に逆洗管路４８を通ってフィルタ装置１０から排出される。接続室１４からそれぞれのフィルタエレメント２０のフィルタキャビティを通って逆洗管路４８へ流れる接線流（クロスフロー）は、圧力制御装置４２によって付属の上側エレメント開口部５４を閉じることによって中断される。これに伴う流動停止により濾過室１６内の清浄側からそれぞれのフィルタエレメント２０の内部への流体又は濾液の流入が強化されて、汚れ粒子は濾材から衝撃的に洗浄される。これに先立って逆洗継手が開いていると、フィルタ入口５０と、流入する未濾過液と、洗浄された粒子を含む汚れ流体を装置１０から排出する働きをする逆洗管路４８との間の圧力勾配によって逆洗が助長される。必要に応じて関連するエレメント開口部５４ａ〜５４ｆ、５６ａ〜５６ｆを閉鎖するために、圧力制御装置４２には制御プレート５８が設けられ、逆洗装置４４にはカバープレート６０が設けられている。制御プレート５８は第１の間仕切り板２２の上側に位置し、同様の方法でカバープレート６０は第２の間仕切り板２４の下側に位置している。両プレート５８、６０は腎臓形の基本形状を有し、それぞれの間仕切り板２２、２４内の少なくとも２つのエレメント開口部５４ａ〜５４ｆ、５６ａ〜５６ｆを少なくとも部分的に覆う。しかしながら円形線に沿って隣接するエレメント開口部の自由流動断面の被覆率は、制御プレート５８よりもカバープレート６０の方が著しく大きい。
【００３２】
圧力制御装置４２と逆洗装置４４は駆動軸３８に固く接続されており、駆動装置４０によってフィルタエレメント２０の上方又は下方で相応の回転運動にもたらされる。図１ａに示す位置では、両装置４２、４４は、フィルタエレメント２０ａと、図１ａには示されていないが回転方向で先行する隣のフィルタエレメント２０ｆの領域に配置されている。これに対し図１ｂでは両装置４２、４４の位置は、反時計方向に約１００°ずらして示されている。従ってフィルタエレメント２０ｆと他の隣接する先行のフィルタエレメント２０ｅのエレメント開口部５４ｆと５６ｆ及び５６ｅは、プレート５８及び６０によって少なくとも部分的に覆われている。両装置４２、４４は、最初に図１ｂの表現に従う位置を取り、それから時計方向に回転して、上方から装置１０を見て図１ａに示す位置にさらに動かされる。従って個々のフィルタエレメント２０に関する位置交換は、時計方向に連続的に行われる。
【００３３】
濾過運転と並行して個々のフィルタエレメント２０ａ〜２０ｆの一つを逆洗するために、圧力制御装置４２と逆洗装置４４は駆動装置４０によって時計方向に一定の速度で動かされる。この場合、上側エレメント開口部５４ａ〜５４ｆと下側エレメント開口部５６ａ〜５６ｆは、制御プレート５８とカバープレート６０によって順次覆われ、次いで再び開放される。図１ａと図１ｂによる表現から、逆洗の枠内で逆洗装置４４のカバープレート６０が圧力制御装置４２の制御プレート５８に「先行する」こと、即ち制御プレート５８が上側エレメント開口部５４ａを開放して、エレメント２０ａの次の後続の上側エレメント開口部５４ｆに移動して圧力衝撃を誘発する前に、既にフィルタエレメント２０ａの逆洗が始まっている容易に分かる。
【００３４】
図２は、フィルタ装置の拡大部分断面図を示し、圧力制御装置４２の構成を図解しており、制御プレート５８は、旋回部６２を介して駆動軸３８に固く接続されている。第１の間仕切り板２２に載っている若しくは当接している制御プレート５８は、その上側で旋回部６２と接続されており、これにより可動に案内されている。第１の間仕切り板２２に形成された４つの上側エレメント開口部５４ａ〜５４ｄは、図２に示す表現では完全に開放されているのに対し、第５のエレメント開口部５４ｅは制御プレート５８によって部分的にのみ覆われ、さらに第６のエレメント開口部５４ｆは制御プレート５８によって完全に覆われている。第１の間仕切り板２２の周縁部には、フィルタハウジング１２の中間ハウジング部２８と上側ハウジング部２６（図１ａ及び図１ｂ参照）を間仕切り板２２に固定するためのねじ固定要素３２（図１ａ及び図１ｂ参照）のための貫通孔３３が設けられている。
【００３５】
図３ａ〜図３ｄは、制御プレート５８の詳細な構成を示しており、この制御プレート５８により逆洗過程で第１の間仕切り板２２の上側に現れている個々の上側エレメント開口部５４ａ〜５４ｆ（前出の図参照）が順次覆われる。図３ａによる斜視図は、制御プレート５８が円板状の固定部６４と、そこから下方に一体的に突出するプレート部６６とを有することを示している。固定部６４には、制御プレート５８を旋回部６２（図２参照）に固定するための２つの固定手段６８が形成されている。固定部６４には、さらに段付き断面形状を有する貫通孔７０が設けられており、旋回部６２によって覆われている。
【００３６】
制御プレート５８の上側の見た図３ｂによる平面図は、貫通孔７０が円形固定部６４の中心と同心円状に形成されていることを示している。両固定孔６８は互いに対向しており、貫通孔７０に対して対角線上に配置されている。図３ｃによる制御プレート５８の断面図は、貫通孔７０がプレート部６６の領域で拡張されていることを示している。
【００３７】
固定部６４には、第１の縁部７２が設けられている。第１の縁部７２に対して幅が狭くされている第２の縁部７４が、プレート部６６に円周状に設けられている。図３ｄの斜視図は、制御プレート５８の下側で制御面７６を円周状に包囲している第２の縁部７４’を示している。第２の縁部７４’は、第１の間仕切り板２２における制御面７６の摺動及び部分的な密封当接を容易にする。さらに制御プレート５８は、図４の平面図に示すように腎臓形に形成されている。
【００３８】
図４ａと図４ｂは、それぞれ逆洗装置４４の構成を斜視図で示しており、図４ａでは下方から見た斜視図、図４ｂでは上方から見た斜視図が選択されている。逆洗装置４４は、中空円筒状の管部分８０に接続する曲管状の逆洗アーム７８を含んでいる。逆洗アーム７８の上端部にはカバープレート６０が配置され、クランプ部材８２によって位置固定されている。複数の、好ましくは２つのフィルタエレメント２０（図１ａ、図１ｂ、図２参照）からの洗浄液の平行な導出を可能にするために、第２の間仕切り板２４に割り当てられたカバープレート６０の上側に凹部８４が設けられている。凹部８４はカバープレート６０全体の約３分の２にわたって延びて、その底側で円形排出口４６を取り囲んでいる。逆洗装置４４の取付け位置において、管部分８０はフィルタハウジング１２の長手方向軸線に沿って配置されており、逆洗管路４８への接続部を形成する。フィルタ装置１０内で逆洗装置４４を位置固定に配置するために、管部分８０の上端に接続スリーブ８６が設けられて、駆動装置４０の駆動軸３８と固く接続されている。
【００３９】
図５ａ〜図５ｄはカバープレート６０の構成を図解する。図５ａはカバープレート６０の平坦なカバー面８８を示し、図５ｂはカバープレート６０の平坦に延びる下側９０を示している。カバー８８上には凹部８４が形成されており、その底側には排出口４６が設けられている。排出口４６は円形の接続部材９２によって空間的に包囲されて、カバープレート６０の下側９０で垂直方向に突出している。
【００４０】
図５ｃのカバープレート６０の上側若しくは覆い側の平面図は、腎臓形カバープレート６０内の異なるレベルに円形接続部材９２と腎臓形凹部８４が形成及び配置されていることを示している。逆洗運転の進行中は制御プレート５８のカバープレート６０が覆う機能の点で先行するので、凹部８４を有するカバープレート６０の移動方向、図示の実施形態では時計方向で排出口７６の前に位置する部分は、より大きく形成されている。さらに図５ａと図５ｃに示されている凹部８４の前方上端部には、カバープレート６０によって覆われる下側エレメント開口部５６ａ〜５６ｆの円形に対応して切片状の窪みが設けられている。
【００４１】
フィルタ装置１０に形成された圧力制御装置４２と逆洗装置４４の特徴は、複数の、図示の実施形態では２つの隣接するフィルタエレメント２０ａ〜２０ｆの平行逆洗である。これは、両装置４２、４４が駆動軸３８を介して互いに相対回動しないように接続され、互いに個々のフィルタエレメント２０ａ〜２０ｆに沿って順次動かされることによって達成される。図６に示す下側エレメント開口部５６ａ〜５６ｆを有する第２の間仕切り板２４の平面図は、仮想的に重ね合わされたカバープレート６０と制御プレート５８とが互いに空間的にずれていることを示している。制御プレート５８のプレート部６６に接続する円形固定部６４は、カバープレート６０の排出口４６を包囲する接続部材９２と、フィルタ装置１０の中軸線又は長手方向軸線を起点として１８°の角度範囲で重なり合っている。対応する重なり範囲は９４で示されている。
【００４２】
図６に示された圧力制御装置４２と逆洗装置４４の位置で、制御プレート５８は、下側エレメント開口部５６ａに割り当てられた上側エレメント開口部５４ａ（図１ａ、図１ｂ、図２参照）を完全に覆っている。これに対してカバープレート６０はその凹部８４で、２つの隣接する下側エレメント開口部５６ａ及び５６ｂを覆い、このようにするのと同時に関連するフィルタエレメント２０ａ、２０ｂから洗浄液を導出する。カバープレート６０がその凹部８４を越えて突出する部分で既に目に見えて後続の下側エレメント開口部５６ｃの領域に達して、逆洗装置４４が時計方向にさらに回転すると、凹部８４が下側エレメント開口部５６ｃの自由断面の下に回転し、このようにしてフィルタエレメント２０ｃの逆洗工程を導入する。この時点で制御プレート５８は上側エレメント開口部５４ａを完全に横断しており、プレート５８が後続のエレメント２０ｂ上にさらに移動する前にエレメント２０ａに対する圧力衝撃を誘発している。
【００４３】
制御プレート５８が関連する上側エレメント開口部５４ａを開放するとすぐに、対応する逆洗過程は循環の枠内で完全に終了する。下側をカバープレート６０によって横断されていない他のフィルタエレメント２０では、フィルタ装置１０に供給された未濾過液によってさらに濾過が行われる。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図６】
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【国際調査報告】
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