BACK-WASHING FILTER ASSEMBLY

Abstract: 1. A back-washing filter assembly for fluids under overpressure, especially water, comprising a chamber (44) for untreated fluid connectable to an inlet (24) for untreated fluid, a chamber (48) for purified fluid which is separated from the chamber for untreated fluid (44) by at least one essentially hollow cylindrical filter element (12) and is connected to an outlet (46) for purified fluid, a back-washing chamber (49) connectable to sealable back-washing channel, and a channel section (50) which is disposed inside the filter element (12), is coaxially displaceable with at least one inlet port (56) over the surface of the filter element on the side facing the untreated fluid and is connectable on the exit side with the back-washing chamber (49), where the inlet port of the channel section (50) is constructed as a slot-shaped peripheral opening orientated radially towards the inner face of the filter element (12) and arranged on at least one wiper (148) abutting tightly with the delimiting edges of the inlet port (56) against the filter element (12) and sliding axially thereon when the channel section is displaced, characterized in that the filter element (12) exhibits a filter stocking (212) stretched taut across the inner surface of a support (210), with the wiper, elastically prestressed, abutting directly against the inner surface of said filter stocking, and in that at the starting and/or end position of the channel section (50) the chamber (44) for untreated fluid is connected to the back-washing chamber (49) below it via at least one passage (66 ; 122, 124 ; 238) for dirt particles which is self-sealing when the channel section (50) is displaced.

Description: Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Filtergerät mit rückspül barem Filterelement für unter Überdruck stehende strömende Flüssigkeiten, insbesondere für den Anschluss an Wasserleitungen, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung. Filtergeräte dieser Art sind an sich bekannt. Sie verhindern, dass von der Flüssigkeit mitgeführte Verunreinigungen, wie Sand, Hanf, Eisenspäne, Rostteilchen u.dgl., zu den nachgeordneten Armaturen, Verbrauchern und Geräten gelangen und dort zu Störungen oder Beschädigungen führen können. Die Verunreinigungen setzen sich auf der Rohflüssigkeitsseite des Filterelements ab. Mit zunehmender Verschmutzung des Filterelements erhöht sich der Druckabfall im Gerät. Deshalb muss das Filterelement von Zeit zu Zeit durch Umkehrung der Strömung gereinigt werden. Aufgrund der Strömungsumkehr wird der an der rohflüssigkeitsseitigen Oberfläche anhaftende Schmutz abgelöst und über einen während des Rückspülvorgangs offenen Rückspülkanal ausgeschwemmt. Zur Erzielung eines guten Reinigungseffekts ist eine möglichst hohe Strömungsgeschwindigkeit der Rückspülflüssigkeit durch das Filterelement erforderlich. Andererseits sollte der für den Rückspülvorgang erforderliche Flüssigkeitsverbrauch klein gehalten werden. Zu diesem Zweck ist es bei Filtergeräten der eingangs angegebenen Art, die für eine Hauswasserversorgung bestimmt sind, bekannt, ein austrittsseitig zum Rückspülkanal führendes Kanalstück zu verwenden, das eine relativ kleine Eintrittsöffnung aufweist, mit der durch Verschieben des Kanalstücks die gesamte Oberfläche des Filterelements überstrichen werde kann. Das Kanalstück wird dort beim Rückspülvorgang durch Drehen eines Handrades, mit dem zugleich das zum Rückspülkanal führende Absperrorgan geöffnet werden kann, schrittweise über die Oberfläche des Filterelements gedreht. Diese Handhabung ist verhältnismässig umständlich und kann nicht ohne weiteres, etwa mit Hilfe einer Zeit- oder Druckdifferenzsteuerung automatisiert werden. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein rückspülbares Filtergerät der eingangs angegebenen Art zu schaffen, das beim Rückspülvorgang einen kontinuierlichen Bewegungsablauf ermöglicht und daher besonders einfach handhabbar und automatisierbar ist. Zur Lösung dieser Aufgabe wird die in Anspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Mit den erfindungsgemässen Vorkehrungen wird erreicht, dass das axial verschiebbare Kanalstück mit seinem unter elastischer Vorspannung stehenden Abstreifer dicht gegen den Filterstrumpf anliegt und beim Rückspülvorgang kontinuierlich über die glatte Innenfläche des Filterstrumpfs verschoben werden kann. Die Verschiebebewegung kann dabei entweder von Hand oder automatisch ausgelöst werden. Da die Eintritts öffnung des Kanalstücks am Abstreifer nur einen kleinen Teil der Filterfläche überlappt, kann der Filtrierbetrieb auch während des Rückspülvorgangs aufrechterhalten werden. Gemäss einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Abstreifer aus mehreren in Umfangsrichtung in kleinem Abstand voneinander am Kanalstück angeordneten Abstreifelementen zusammengesetzt, deren voneinander getrennte, radial nach aussen weisende Eintrittsöffnungen sich zu einer weitgehend geschlossenen Umfangsöffnung ergänzen. Damit wird erreicht, dass die Abstreifelemente in radialer Richtung ausweichen können, so dass Fertigungstoleranzen sowie Unebenheiten aufgrund von Ablagerungen auf dem Filters trumpf #usgeglichen werden können. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Stützkörper eine schraubenförmig verlaufende Stützrippe für den Filterstrumpf auf, auf der der Abstreifer über die gesamte axiale Verschiebestrecke mit gleichbleibendem Druck und damit gleichbleibender Gleitreibung anliegt, wodurch ein kontinuierlicher Bewegungsablauf gewährleistet ist. Vorteilhafterweise ist das Kanalstück als Kolben ausgebildet, dessen wirksame Kolbenfläche mit Hilfe einer innerhalb des Filtergeräts angeordneten, manuell oder automatisch betätigbaren hydraulischen Steuerungseinrichtung wahlweise mit einem nach der einen oder anderen axialen Verschieberichtung des Kolbens weisenden Differenzdruck beaufschlagbar und das Kanalstück dadurch von einer Ausgangslage in eine Endlage oder umgekehrt verschiebbar ist. Vorteilhafterweise trägt das Kanalstück an seinem in die Rückspülkammer eintauchenden Ende einen Schliesskörper, der gegen einen Dichtsitz im Bereich des Rückspülkanals andrückbar ist. Das Kanalstück kann dabei verschiebefest und drehbar und der Schliesskörper drehfest und verschiebbar auf einer an ihrem einen Ende von Hand oder automatisch verschieb- und drehbaren Betätigungsstange angeordnet sein, während der Schliesskörper ausserdem mit einem Gewinde in ein im Bereich des Dichtsitzes am Filtergerät starr angeordnetes Gegengewinde eingreift und das Kanalstück innerhalb desFilterelements drehfest axial geführt ist. Das Öffnen und Schliessen des Schliesskörpers erfolgt also durch Drehen der Betätigungsstange und ist somit von der Verschiebebewegung der Betätigungsstange während des Rückspülvorgangs unabhängig. Im Verlauf der Verschiebebewegung wird das Filterelement an den augenblicklich vom Abstreifer überstrichenen Stellen von aussen nach innen rückgespült, während zugleich grobere Schmutzteilchen durch den Abstreifer von der Filteroberfläche abgeschabt und auf anderem Wege zur Auslass öffnung geführt werden. Um eine gleichförmige Verschiebebewegung zu gewährleisten, ist gemäss der Erfindung am Kanalstück oder an der Betätigungsstange ein in axialer Bewegungsrichtung wirkendes Dämpfungsglied angeordnet. Um darüber hinaus die internen Reibungsverluste so klein wie möglich zu halten, ist auf eine exakte koaxiale Ausrichtung der gegeneinander bewegten Teile zu achten. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass sowohl das Filterelement, als auch eine das Filterelement und das Kanalstück übergreifende Filtertasse an zueinander zentrischen Durchbrüchen eines den Roh flüssigkeitseinlass und den Reinflüssigkeitsauslass enthaltenden gemeinsamen Kopfstücks lösbar befestigt sind. Im folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen Fig. 1. bis 4 vier verschiedene Ausführungsbeispiele eines Filtergeräts mit Rückspülvorrichtung in senkrecht geschnittener Darstellung; Fig. 5 eine Draufsicht auf die vom Kopfstück abgenommene Filtertasse der Filtergeräte nach den Figuren 1 bis 3; Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Filter geräts in senkrecht geschnittener Darstellung; Fig. 7 einen Schnitt durch das Steuerventil des Filtergeräts nach Fig. 6; Fig. 8 ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Filtergeräts in senkrecht geschnittener Darstellung; Fig. 9 einen vergrösserten Ausschnitt aus Fig. 8 mit abgewandeltem Verschlussmechanismus im Bereich der Austrittsöffnung des Kanalstücks. Die in der Zeichnung dargestellten Filtergeräte sind vor allem für den Anschluss an Wasserleitungen, insbesondere für die Hauswasserversorgung bestimmt und haben die Aufgabe, die Leitungen und die daran angeschlossenen Armaturen und Geräte vor Verunreinigungen zu schützen. Sie bestehen im wesentlichen aus einer Filtertasse 10, einem in die Filtertasse 10 eingesetzten Filterelement 12, einer Rückspülvorrichtung 14 und einem mit Rohranschlüssen 16 versehenen Kopfteil 18, an dem die Filtertasse 10 zusammen mit dem Filterelement 12 befestigbar ist. Bei den in Fig. 1 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispielen befindet sich das Filterelement 12 an einem rohrfdrmigen Trag- oder Stützkörper 20 aus Kunststoff, dessen oberes Ende 22 in eine zum Rohwassereinlass 24 führende Öffnung 26 des Kopfteils 18 eingesteckt ist und dessen unteres Ende als mit einer Bodenöffnung 28 versehener Hohlzylinder 30 ausgebildet ist, der über einen Dichtungsring 32 am Tassenboden 34 abgestützt ist. Die Bodenöffnung 28 ist durch eine Muffe 36 mit einem am Tassenboden 34 angeordneten, zu einem Rückspülkanal führenden Rohranschluss 38 verbunden, der ein mit einem Handhebel 40 betätigbares Absperrorgan 42 enthält. Das Absperrorgan 42 kann beispielsweise als Ventil, Hahn oder Schieber ausgebildet sein. Statt von Hand kann das etwa als Magnetventil ausgebildete Absperrorgan auch automatisch, z.B. mit einer Zeit- oder Differenzdrucksteuerung angesteuert werden. Durch das Filterelement 12 wird der Innenraum der Filtertasse 10 in zwei Kammern unterteilt, eine mit dem Rohwassereinlass 24 verbundene Rohwasserkammer 44 im Inneren des Filterelements 12 und eine mit dem Reinwasserauslass 46 verbundene Reinwasserkammer 48 auf der Aussenseite des Filterelements 12. Während des Filtrierbetriebs tritt das ankommende Wasser durch den Rohwassereinlass 24 in die Rohwasserkammer 44 ein, durchströmt das Filterelement 12 von innen nach aussen und fliesst gereinigt durch den Reinwasserauslass 46 ab. Die im Rohwasser befindlichen Schwebeteilchen werden an der inneren Filterfläche zurückgehalten. Gröbere Teilchen sinken nach unten in die durch den Hohlzylinder 30 begrenzte Rückspülkammer 49. Mit zunehmender Verschmutzung des Filterelements 12 erhöht sich der Druckabfall am Gerät. Deshalb muss das Filterelement 12 von Zeit zu Zeit durch Rückspülen gereinigt werden. Hierfür dient die im Inneren des Filterelements 12 angeordnete Rückspülvorrichtung 14. Die Rückspülvorrichtung 14 enthält ein relativ zum Filterelement 12 axial verschiebbares Kanalstück 50, das ein in den Hohlzylinder 30 einführbares und zu diesem hin offenes Rohrstück 52 und mindestens einen radial über den Rohrmantel überstehenden und zum Filterelement 12 hin über seinen ganzen Umfang offenen Ringkanal 54 aufweist. Durch axiales Verschieben des Kanalstücks 50 kann mit der Öffnung 56 des Ringkanals 54 die gesamte rohwasserseitige Oberfläche des Filterelements 12 überstrichen werden. Der Ringkanal 54 und das Rohr 52 sind über mehrere im Winkelabstand voneinander angeordnete Radialkanäle 58 verbunden, deren freie Zwischenräume Durchtrittsöffnungen 60 für das vom Rohwassereinlass 24 zum Filterelement 12 fliessende Rohwasser bilden. Ein mit seiner Spitze zum Rohwassereinlass 24 weisender kegelförmiger Strömungsleitkörper 62 sorgt für eine gleichmässige Strömungsverteilung über den Filterquerschnitt. Bei geschlossenem Absperrorgan 42 befindet sich das Kanalstück 50 in der in den Figuren 1 bis 3 gezeigten oberen Ausgangslage. In dieser Lage ist das untere, einen Dichtungsring 64 tragende Ende des Rohrs 52 bis auf die nach unten überstehenden Führungsnasen 66 ganz aus dem Hohlzylinder 30 herausgezogen und gibt einen von der Rohwasserkammer 44 zur Rückspülkammer 49 führenden Ringspalt 68 frei. Durch diesen können bereits während des Filterbetriebs grobe Schmutzteilchen in die Rückspülkammer 48 gelangen. Ausgelöst wird der Rückspülvorgang durch Öffnen des Absperrorgans 42. Dabei strömt zunächst Rohwasser von oben durch den Ringspalt 68 in die Rückspülkammer 49 und spült die dort angesammelten Schmutzteilchen durch den Rückspülkanal aus. Gleichzeitig strömt Reinwasser von der Reinwasserkammer 48 durch das Filterelement 12 #ur Umfangsöffnung 56 des Ringkanals 54 und spült das Filterelement an der betreffenden Stelle frei. Das Rückspülwasser gelangt über das Kanalstück 50 zur Rückspülkammer 49 und fliesst über den Rückspülkanalanschluss 39 gegen AtmosphÅarendruck ab. Das nach oben geschlossene Kanalstück 50 bildet einen Kolben, auf dessen wirksame Kolbenfläche der Differenzdruck zwischen dem Rohwassereinlass 24 und der Rückspülkammer 49 bei geöffnetem Absperrorgan 42 eine nach unten gerichtete Kraft ausübt. Dadurch wird das Kanalstück 50 zunächst langsam nach unten verschoben, bis der Dichtungsring 64 die Rückspülkammer 49 gegen die Rohwasserkammer 44 abschliesst. Da die Rückspülkammer 49 dann nur noch über den Rückspülkanal gegen Atmosphären druck geöffnet ist und von oben durch den Ringspalt 68 kein Wasser mehr nachfliesst, erhöht sich der an der wirksamen Kolbenfläche angreifende Differenzdruck. Dadurch wird das Kanalstück 50 nun mit höherer Geschwindigkeit nach unten bis zu seiner unteren Endlage verschoben. Dabei wird die gesamte rohwasserseitige Oberfläche des Filterelements 12 von der Ringöffnung 56 des Ringkanals 54 überstrichen und durch das Rückspülwasser gereinigt. Um eine gleichförmige und ausreichend langsame Verschiebebewegung des Kanalstücks 50 zu gewährleisten, ist zusätzlich ein aus einem Drosselzylinder 70 und einem Drosselkolben 62 bestehendes Dämpfungsglied 74 vorgesehen. Der Drosselzylinder 70 ist axialsymmetrisch mit nach unten weisender Öffnung am Kanalstück 50 angeformt, während der Drosselkolben 72 am Ende einer innerhalb des Hohlzylinders 30 zentral nach oben weisenden Kolbenstange 76 angeordnet ist. Das Innere des Drosselzylinders 70 steht über eine Drosselöffnung 78 im Drosselkolben 72 und eine Bohrung 80 bzw. Leitung 82 in der Kolbenstange 76 mit der Reinwasserkammer 48 (Fig. 1) bzw. der Rückspülkammer 49 (Fig. 2 und 3) in Verbindung. Während des Rückspülvorgangs kann nach wie vor Wasser von-der-Rohwa#serseite durch den freien Teil des Filterelements 12 zur Reinwasserseite gelangen und damit der Filtrierbetrieb aufrechterhalten werden. Wird am Ende eines Rückspülvorgangs das Absperrorgan 42 geschlossen, gleicht sich der Druck in der Rückspülkammer 49 wieder dem Betriebsdruck an, so dass das Kanalstück 50 in der nachfolgend beschriebenen Weise in seine Ausgangslage zurückgelangen kann. Im Falle des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispielserfolgt die Rückstellung des Kanalstücks 50 mit Hilfe einer als Schraubenfeder ausgebildeten Rückstellfeder 83, die mit ihrem einen Ende an einem Widerlager des Kanalstücks 50 und mit ihrem anderen Ende am Boden des Hohlzylinders 30 abgestützt ist. Die für das Rückstellen zur Verfügung stehende Federkraft muss beim vorhergehenden Rückspülvorgang durch die auf die wirksame Kolbenfläche des Kanalstücks 50 ausgeübte Druckkraft überwunden werden, so dass eine zuverlässige Funktion nur oberhalb eines bestimmten Betriebsdrucks gewährleistet ist. Bei den in Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispielen ist die genannte Funktion dagegen unabhängig vom jeweils herrschenden Betriebsdruck. Für die Rückstellung des Kanalstücks 50 wird hier das unter dem Betriebsdruck stehende Wasser aus der Rückspülkammer 49 des Filtergeräts verwendet, das über die Leitung 82 und die Drossel öffnung 78 in das Innere des Drosselzylinders 70 gelangt. Hierzu ist ausserdem der durch die Unterseite des Drosselkolbens 72 und die Kolbenstange 76 begrenzte Ringraum 84 des Drosselzylinders 70 über die Bohrung 86 ständig mit Atmosphärendruck beaufschlagt. Während des reinen Filtrierbetriebs bei geschlossenem Rückspülkanal wird das Kanalstück 50 durch den sich zwischen dem Betriebsdruck in der Rückspülkammer 49 und dem Atmosphärendruck im Ringraum 84 einstellenden Differenzdruck in der oberen Ausgangslage gehalten. Sobald der Rückspülvorgang durch Öffnen des Absperrorgans 42 ausgelöst wird, wird das Wasser aus dem Drosselzylinder 70 unter der Einwirkung des sich zwischen dem Rohwassereinlass 24 und der Rückspülkammer 49 aufbauenden Differenzdrucks durch die Drosselöffnung 78 und die zum Rückspülkanal hin offene Leitung 82 verdrängt, so dass sich das Kanalstück langsam und gleichförmig nach unten bewegt. Die Geschwindigkeit des Bewegungsablaufs wird durch den Querschnitt der Drossel öffnung 78 bestimmt. Beim anschliessenden Verschliessen des Absperrorgans 42 gleicht sich der Druck im Inneren des Drosselzylinders 70 wieder dem Betriebsdruck an, während im Ringraum 84 nach wie vor Atmosphärendruck herrscht. Dadurch wird das Kanalstück 50 allmählich wieder in seine obere Ausgangslage verschoben. Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist im Abstand unter dem oberen Ringkanal 54 noch ein weiterer Ringkanal 90 mit Umfangsöffnung 92 vorgesehen. Dadurch steht bei gleicher Baugrösse des Filtergeräts trotz kleinerem Hubweg des Kanalstücks 50 eine grössere Filterfläche zur Verfügung. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 sind innerhalb der Filtertasse 10 mehrere nebeneinander angeordnete Filterelemente 12 mit Kanalstück 50 angeordnet, die jeweils entsprechend dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ausgebildet sind. Jedes Filterelement 12 ist einem mit einem Absperrorgan 42 getrennt verschliessbaren Rückspülkanal 38 zugeordnet. Durch Öffnen und Schliessen des betreffenden Absperrorgans 42# kann somit jedes Filterelement unabhängig von den anderen rückgespült werden. Grundsätzlich ist es auch möglich, das in Fig. 4 gezeigte Filtergerät dahingehend abzuändern, dass alle Filterelemente zu einem gemeinsamen Rückspülkanal mit einem entsprechend grösseren Querschnitt führen, der mit Hilfe eines einzigen Absperrorgans verschliessbar ist. In einem solchen Fall werden beim Öffnen des Absperrorgan alle Filterelemente gemeinsam rückgespült. Bei den in Fig. 6 bis 9 gezeigten Ausführungsbeispielen eines Filtergeräts ist das Filterelement 12 ausschliess lic + m Kopfteil 18 nach Art eines Bajonettverschlusses 102 befestigt und zusätzlich in einem zentrischen Durchbruch 100 des Kopfteils zentriert. Auch die Filtertasse 10 ist in eine zu den beiden Durchbrüchen zentrische Schrauböffnung 104 des Kopfteils 18 eingesetzt. Weiter enthält das Kopfteil 18 eine an einem weiteren zentrischen Durchbruch 105 befestigte Steuereinrichtung 106 für die Auslösung der Verschiebebewegung des Kanalstücks 50. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.' 6 und 7 greift das Kanalstück 50 mit seinem nach unten weisenden Rohr 52 durch eine zentrische Öffnung 108 des mit einem Dichtring 110 gegen die Innenfläche der Filtertasse 10 anliegenden Filterelements 12 hindurch und weist am unteren Rohrende einen in einen Dichtsitz 112 einführbaren Schliesskörper 114 auf. Die Rückspülkammer 49 wird durch den unteren Teil der Filtertasse 10 gebildet, die über die durch den Schliesskörper 114 verschliessbare Rückspülwasserauslassöffnung 116 zu einem von unten auf die Filtertasse 12 aufschraubbaren Abflussstutzen 118 führt. Der Abflussstutzen 118 ist über eine radiale Ringöffnung 120 mit Atmosphärendruck beaufschlagtt so dass ein ungewolltes Ansaugen von Schmutzwasser aus einem angeschlossenen Kanal in das Filtergerät unmöglich ist. Das in die Rückspülkammer 49 eingreifende Rohr 52 des Kanalstücks weist in seinem oberen und unteren Teil Schlitzaussparungen 122,124 auf, durch die sowohl in dem dargestellten Schliesszustand als auch bei vollständig nach oben verschobenem Kanalstück 50 grobe Schmutzpartikel aus der Rohwasserkammer 44 in die Rückspülkammer 49 und von dort zur Auslassöffnung 116 gelangen können. Im Zwischenbereich 123 zwischen den oberen und unteren Schlitzaussparungen 122,124 wird das Rohr dicht in der zentrischen Öffnung 108 des Filterelements geführt. In seinem oberen Bereich weist das Kanalstück 50 einen axial überstehenden Hohlkolben 126 auf, der in einen nach unten offenen Steuerzylinder 128 der hydraulischen Steuereinrichtung 106 eingreift. Wie aus Fig. 7 zu ersehen ist, enthält die hydraulische Steuereinrichtung 106 ein Drei/zwei-Wegeventil 130, das von aussen über einen Ventilstössel 132 betätigbar ist. In der dargestellten sogenannten Betriebsstellung des Ventils 130 steht der Steuerzylinder 128 über die Kanäle 134 mit der Rohwasserkammer 44 in Verbindung, so dass das Kanalstück 50 unter der Einwirkung des in der Rohwasserkammer 44 herrschenden Netzdrucks mit seinem Schliesskörper 114 im Dichtsitz 112, der sich in der Rückspülauslass- öffnung befindet, gehalten wird. Beim Verschieben des Ventilstössels 132 von der Betriebsstellung aus in seine nach unten verschobene sogenannte Rückspülstellung wird im Bereich des Ventilsitzes 136 der Durchtritt von der Rohwasserkammer 44 zum Steuerzylinder 128 versperrt und durch Öffnen im Bereich des Ventilsitzes 138 eine Verbindung zwischen dem Steuerzylinder 128 und einem zentral nach unten führenden Rohr 140 hergestellt. Das zentrale Rohr 140 ist dicht durch eine zentrale Axialbohrung 142 des Kanalstücks 50 hindurchgeführt und ist an seinem Ende 144 zum Abflussstutzen 118 hin offen. In der Rückspülstellung wird der Steuerzylinder 128 daher gegen Atmosphärendruck entlastet. Wird somit das Steuerventil 130 von der Betriebsstellung in die Rückspülstellung umgesteuert, so wird das Kanalstück 50 aufgrund des sich zwischen der Rückspülkammer 49 und dem Steuerzylinder 128 einstellenden Differenzdrucks nach oben verschoben, wobei das Wasser aus dem Steuerzylinder 128 über das zentrale Rohr 140 verdrängt wird. Dabei hebt sich der Schliesskörper 114 von seinem Dichtsitz 112 ab und gibt die Auslassöffnung 116 frei. In der ersten Rückspülphase wird zunächst der sich im unteren Teil der Rückspülkammer angesammelte Grobschmutz ausgespült. Beim weiteren Anheben des Kanalstücks 50 gelangen die Mantelaussparungen 112 aus dem Bereich der zentrischen Öffnung 108 heraus, so dass kein Druckausgleich zwischen der Rohwasserkammer 44 und der Rückspülkammer 49 mehr auftreten kann. In diesen Zwischenstellungen wird das Filterelement 12 an den augenblicklich von der Ring öffnung überstrichenen Stellen von aussen nach innen mit Reinwasser rückgespült, wobei das Rückspülwasser durch die Axialbohrungen 146 im Rohr 52 hindurch zum Abflussstutzen 118 gelangt. Beim Hochfahren des Kanalstücks 50 werden zugleich grobere Schmutzteile durch den schräg nach oben weisenden, den Ringkanal 54 enthaltenden Abstreifer 148 von der glatten Filteroberfläche abgeschabt und gelangen durch die Öffnungen 60 hindurch in den darunter befindlichen Raum 150 des Filterelements 12. In der oberen Endstellung decken sich die unteren Mantelaussparungen 124 mit der zentrischen Öffnung 108, so dass die sich im Raum 150 angesammelten Schmutzteilchen mit dem sodann nach unten strömenden Rohwasser zur Auslassöffnung 116 gelangen können. Das Kanalstück 50 bewegt sich nur so lange bis zu einem oberen Anschlag aufwärts, als das mit dem Ventilstössel 132 verbundene Betätigungselement 152 niedergehalten wird. Wird das Betätigungselement 152 losgelassen, so gelangt das Steuerventil 130 unter der Einwirkung der Rückholfeder 154 und des gegen die ringförmige Kolbenfläche 156 wirkenden Wasserdrucks aus der Rohwasserkammer 44 wieder in seine Betriebsstellung, in der der Steuerzylinder 128 mit dem Betriebsdruck aus der Rohwasserkammer 44 beaufschlagt wird. Die Kanäle 134 im Steuerventil 130 besitzen eine Drosselwirkung, die gewährleistet, dass kein schlagartiger Druckausgleich auftritt und sich das Kanalstück 50 wieder langsam in seine untere Endstellung bewegt Hierbei wird die innere Filterfläche des Filterelements 12 ein zweites Mal überstrichen und vom Restschmutz gereinigt. Beim Schliessen der Auslassöffnung 116 tritt im Bereich des kegelförmigen Drosselkörpers 158 eine allmähliche Querschnittsverengung auf, die das Entstehen von Flüssigkeitsstössen während des Schliessvorgangs verhindert. Der Schliesskörper 114 enthält als Dichtelement einen Nutring 160, der mit seiner nach oben offenen Nut dafür sorgt, dass die Dichtwirkung der Nutenflanken nach beiden Seiten durch den Flüssigkeitsdruck in der Rückspülkammer 49 unterstützt wird. Bei dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Ventilstössel über das Betätigungselement 152 manuell betätigt. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, das Steuerventil automatisch, beispielsweise mit Hilfe eines Elektromagneten, zu betätigen. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 und 9 weist das Zentralrohr 52 des Kanalstücks 50 je sechs auf zwei Ringen angeordnete Mantelöffnungen 200 auf, in die einzelne, sich zu je einem ringförmigen Abstreifer 148 ergänzende Abstreifelemente 202 mit ihren Rohransätzen 204 dichtend einrastbar sind. Die elastische Verformbarkeit der Rohransätze 202 wird durch die Längsschlitze 206 erleichtert. Die Abstreifelemente 202 liegen mit den Kanten ihrer schlitzförmigen Eintrittsöffnungen 56 unter elastischer Vorspannung gegen die glatte Innenfläche des innenseitig über den mit Durchtrittsöffnungen 208 versehenen Stützkörper 210 gespannten Filterstrumpfs 212 an. In die radial nach innen weisenden, sich zu einer Ringnut ergänzenden Nuten 214 der Abstreifelemente 202 kann ausserdem bei Bedarf noch ein nicht dargestellter Spreizring eingesetzt werden, der die Andrückkraft der Abstreifelemente 202 gegen den Filterstrumpf 212 erhöht. Die Abstreifelemente 202 eines jeden Abstreifers 148 weisen in Umfangsrichtung kleine Abstände 216 voneinander auf, die gewährleisten, dass die Abstreifelemente 202 in radialer Richtung elastisch ausweichen können, so dass Fertigungstoleranzen sowie Unebenheiten aufgrund von Ablagerungen auf dem Filterstrumpf 212 ausgeglichen werden. Der als Gewebeschlauch ausgebildete Filterstrumpf 212 ist an seinen Enden mit angespritzten Rastringen 218,220 versehen, die an entsprechenden stirnseitigen Rastflächen 222,224 des Stützkörpers 210 unter Spannen des Filterstrumpfs 212 unlösbar eingerastet sind. Die als Anlage für den Filterstrumpf 212 dienende Stützrippe 226 ist schraubenförmig ausgebildet, so dass die Abstreifer 148 über ihre gesamte axiale Verschiebestrecke mit annähernd gleichbleibendem Druck und damit gleichbleibender Gleitreibung gegen den Filterstrumpf 212 und den Stützkörper 210 anliegen, wodurch ein kontinuierlicher Bewegungsablauf gewährleistet ist. Auch in den durchtrittslosen Bereichen 228,230,232 des Stützkörpers 210, die zur Aufnahme der Abstreifer 148 in ihren Endlagen bestimmt sind, ist die schraubenförmige Stützrippe 226 fortgesetzt, so dass auch dort keine Änderung im Gleitreibungswiderstand auftritt. Am austrittsseitigen Ende des Kanalstücks 50 befinden sich mehrere in Umfangsrichtung einen Abstand voneinander aufweisende, radial nach aussen weisende Austrittsöffnungen 234, die in der in Fig. 8 gezeigten Schliessstellung des Kanalstücks 50 durch den am Filterelement 12 angeordneten Schliessring 236 gegen Rohwasserzutritt verschlossen sind. Im Bereich zwischen den Austrittsöffnungen 234 weist das Kanalstück 50 nach unten durchgehende Schlitzaussparungen 238 auf, durch die während des Filtrierbetriebs Grob schmutz von der Rohwasserkammer 44 in die Rückspülkammer 49 gelangen kann. Diese Schlitzöffnungen 238 werden während des Rückspülvorgangs beim Niederdrücken des Kanalstücks 50 durch die in den Schliessring 236 eindringende Zylinderfläche 240 verschlossen, während gleichzeitig die Austrittsöffnungen 234 zur Rückspülkammer 49 hin geöffnet werden. Das Verschieben des Kanalstücks 50 erfolgt über eine nach oben über das Filtergehäuse überstehende Betätigungsstange 242, die mit dem Kanalstück 50 verschiebefest, aber drehbar verbunden ist. Am unteren Ende der Betätigungsstange 242 ist ausserdem ein Schliesskörper 244 mit einem in einen Hohlraum 246 der Betätigungsstange 242 eingreifenden Zapfen 250 axial verschiebbar gelagert und mit dieser durch einen Bolzen 252 drehfest verbunden. Der Schliesskörper 244 greift ferner mit einer Gewindespindel 254 in eine Gewindehülse 256 ein, die in einem drehfest in die Austrittsöffnung 258 der Filtertasse 10 eingesetzten, mit dem Dichtsitz 260 für den Schliesskörper 244 versehenen metallischen Rohrstück 262 angeordnet ist. Auf diese Weise werden die auf den Dichtsitz 260 übertragenen Schliesskräfte vollständig innerhalb des metallischen Rohrstücks 262 abgebaut und nicht auf die aus Kunststoff bestehende Filtertasse 10 übertragen. Das Öffnen und Schliessen des Schliesskörpers 244 erfolgt durch Drehen der Betätigungsstange 242 und ist somit unabhängig von der Verschiebebewegung der Betätigungsstange während des Rückspülvorgangs. Im geschlossenen Zustand wird die Schliesskraft des Schliesskörpers 244 durch den sich innerhalb des Filtergehäuses aufbauenden Netzdruck erhöht, während der Öffnungsvorgang durch das im Bereich der vom Schliesskörper 244 teilweise übergriffenen Umlenkrinne 264 nach oben gegen den Schliesskörper 244 umgelenkte austretende Rückspülwasser unterstützt wird. Die Betätigungsstange 242 ist an ihrem nach oben aus dem Filergehäuse herausgeführten Ende 266 mit einem in den Gehäuseansatz 268 gegen die Kraft der Druckfeder 270 versenkbaren Betätigungsknopf 272 versehen, über den die Betätigungsstange 242 sowohl zum Öffnen und Schliessen des Schliesskörpers 244 gedreht, als auch zum Verschieben des Kanalstücks 50 axial verschoben werden kann. Die Versenkbarkeit des Drehknopfs wird durch zwei im Schaft 274 des Betätigungsknopfes 272 angeordnete, mit einer oberen und einer unteren Rastaussparung 276 versehene Längsschlitze 278 ermöglicht, in die ein beidseitig über die Betätigungsstange radial berstehender Führungs- und Rastzapfen 280 eingreift. Um während des Rückspülvorgangs eine gleichmässige langsame Verschiebebewegung des Kanalstücks 50 und der Abstreifer 148 zu gewährleisten, ist ferner ein Dämpfungsglied 282 vorgesehen, das aus einem innerhalb der Rohflüssigkeitskammer 44 starr angeordneten, von der Betätigungsstange 242 durchgriffenen Drosselzylinder 284 und einem innerhalb des Drosselzylinders 284 auf der Betätigungsstange 242 angeordneten, mit einer Drossel öffnung 286 versehenen Drosselkolben 288 besteht. Der Drosselzylinder 284 weist im oberen Bereich seiner Zylinderflächen eine Querschnittserweiterung 290 auf, so dass auf dem ersten Stück der Verschiebestrecke, auf dem zunächst die Haftreibung der gegen das Filterelement 12 andrückenden Abstreifer 148 überwunden werden muss, ein zusätzlicher Reibungswiderstand vermieden wird. Der Drosselkolben 288 ist mit einer nach unten weisenden ringförmigen Dichtlippe 292 versehen, die beim Niederdrücken eine erhöhte Dämpfungswirkung gewährleistet. Weiter ist die im Drosselzylinder befindliche untere Durchtrittsöffnung für die Betätigungsstange 242 von einer Dichtlippe 294 begrenzt, die beim Niederdrücken der Betätigungsstange 242 einen Wasseraustausch mit der Rohflüssigkeitskammer 44 verhindert, nicht jedoch beim Zurückbewegen. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 ist die Austrittsöffnung des Kanalstücks 50 als axial nach unten weisende Ringöffnung 234' ausgebildet, die in einem doppelwandigen Rohransatz 300 des Kanalstücks 50 angeordnet ist. Auf dem nach unten überstehenden, auf die Betätigungsstange 242 aufgesteckten Innenrohr 302 des Rohransatzes 300 ist ein mit einem ringförmigen Verschlussorgan 306 versehener Verschlusskörper 308 axial verschiebbar gelagert. Solange zwischen dem Inneren des Kanalstücks 50 und der Rückspülkammer 49 keine oder nur eine geringe Druckdifferenz besteht, wird das Verschlussorgan 306 unter der Einwirkung der Rückstellfeder 310 gegen die Berandungen der Austrittsöffnung 234' gedrückt. Dadurch wird verhindert, dass während des Filtrierbetriebs Rohwasser aus der Rohwasserkammer 44 oder der Rückspülkammer 49 durch die Austrittsöffnung 234' in das Innere des Kanalstticks 50 gelangen kann und sich dort Schmutzteilchen aus dem Rohwasser ablagern können. Andererseits steht die Rohwasserkammer 44 über die ringförmige Durchtrittsöffnung 238' mit der Rückspülkammer 49 in Verbindung, so dass grobe Schmutzteilchen während des Filtrierbetriebs nach unten in die Rückspülkammer 49 hindurchfallen können. Wenn zu Beginn des Rückspülbetriebs zunächst der Schliesskörper 244 durch Drehen der Betätigungsstange 242 von seinem Dichtsitz 260 abgehoben wird, wird das Rohwasser aus der Rückspülkammer mit den dort angesammelten Grobschmutzteilchen durch das über die Durchtrittsöffnung 238' nachströmende Rohwasser ausgespült. Solange die Durchtrittsöffnung 238' offen ist, bleibt die Austrittsöffnung 234' immer noch verschlossen. Wenn jedoch anschliessend beim Verschieben der Betätigungsstange 242 mit dem Kanalstück 50 das Aussenrohr 312 des Rohransatzes 300 in die Durchtritts öffnung 238' gelangt und diese gegen einen weiteren Durchtritt von Rohwasser aus der Rohwasserkammer 44 verschliesst, baut sich zwischen dem Inneren des Kanalstücks 50 und der Rückspülkammer 49 eine Druckdifferenz auf, die das Verschlussorgan 306 entgegen der Kraft der Rückstellfeder 310 von der Austrittsöffnung 234' abhebt und den Austritt von Rückspülwasser mit vom Filterelement abgetragenem Feinschmutz aus dem Kanalstück 50 über die Rückspülkammer 49 zum Abflussstutzen 118 ermöglicht. In dieser Phase wird der durch die Abstreifelemente 202 von der Oberfläche des Filterstrumpfes 212 abgestreifte Grobschmutz in dem konischen Ringraum 314 des Filterelements 12 gesammelt, bis die Durchtrittsöffnung 238' beim anschliessenden Anheben der Betätigungsstange 242 wieder freigegeben wird. Sofort nach der Freigabe der Durchtrittsöffnung 238' gelangt das Verschlussorgan 306 unter der Einwirkung der Rückstellfeder 10 wieder nach oben in seine Schliessstellung. Dadurch kann der sich im Verlauf des Rückspülvorgangs im Filterelement 12 angesammelte Grobschmutz mit dem ausströmenden Rohwasser in die Rückspülkammer 49 gelangen und zum Abflussstutzen hin ausgespült werden, und zwar wiederum ohne dass Teile davon in das Kanalstück 50 eindringen können.

Claims: 1. A back-washing filter assembly for fluids under overpressure, especially water, comprising a chamber (44) for untreated fluid connectable to an inlet (24) for untreated fluid, a chamber (48) for purified fluid which is separated from the chamber for untreated fluid (44) by at least one essentially hollow cylindrical filter element (12) and is connected to an outlet (46) for purified fluid, a back-washing chamber (49) connectable to a sealable back-washing channel, and a channel section (50) which is disposed inside the filter element (12), is coaxially displaceable with at least one inlet port (56) over the surface of the filter element on the side facing the untreated fluid and is connectable on the exit side with the back-washing chamber (49), where the inlet port of the channel section (50) is constructed as a slot-shaped peripheral opening orientated radially towards the inner face of the filter element (12) and arranged on at least one wiper (148) abutting tightly with the delimiting edges of the inlet port (56) against the filter element (12) and sliding axially thereon when the channel section is displaced, characterised in that the filter element (12) exhibits a filter stocking (212) stretched taut across the inner surface of a support (210), with the wiper, elastically prestressed, abutting directly against the inner surface of said filter stocking, in that at the starting and/or end position of the channel section (50) the chamber (44) for untreated fluid is connected to the back-washing chamber (49) below it via at least one passage (66; 122, 124; 238) for dirt particles which is self-sealing when the channel section (50) is displaced, in that the wiper (148) is composed of several wiping elements (202) spaced at small intervals (216) in circumferential directin on the channel section (50), the inlet ports (56) of said wiper elements (202) being spaced apart, pointing radially outwards and complementing each other to form the peripheral opening, and in that the channel section (50) exhibits a central pipe (52) provided on its bottom surface with the outlet port (234) and on its circumferential surface with openings (200), and in that the wiper elements (202) are inserted tightly, preferably latching, with pipe sockets (204) pointing obliquely downwards, into the openings (200) in the central pipe (52). 2. The filter assembly as claimed in claim 1, characterised in that the support (210) exhibits a helical stiffening rib (226) for the filter stocking (212). 3. The filter assembly as claimed in claim 2, characterised in that the support (210) exhibits at least one axial region (228, 230, 232), spanned by the filter stocking (212) and containing no passages, for accomodating the associated wiper (148) in the latter's starting or end position, and in that the helical stiffening rib (210) also extends across the region (228, 230, 232) that contains no passages. 4. The filter assembly as claimed in any of claim 1 to 3, characterised in that the filter stocking (212) is constructed as a fabric hose whose ends are provided with rigid annular members which locate on locking faces (222, 224) on the end surface of the support (210), thereby stretching the fabric hose taut. 5. The filter assembly as claimed in any of claim 1 to 4, characterised in that the channel section (50) exhibits at least one outlet port (234, 234′) leading to the back-washing chamber and self-sealing in the starting position of the channel section (50) against entry of water. 6. The filter assembly as claimed in any of claim 1 to 5, characterised in that the channel section (50) exhibits at least two axially spaced wipers (148) which are axially displaceable across various regions of the filter stocking (212). 7. The filter assembly as claimed in any of claim 1 to 6, characterised in that the region of the ends of the pipe sockets (204) on the insert side are disposed longitudinal slots (206) which permit elastic material deformation. 8. The filter assembly as claimed in any of claim 1 to 7, characterised in that the wipper elements (202) of the wiper (148) exhibit radially onward pointing grooves (214) which complement each other to form an annular groove to accomodate an elastically prestressed expanding ring which bends the wiper elements (202) radially outwards. 9. The filter assembly as claimed in any of claim 1 to 8, characterised in that the channel section (50) is constructed as a piston whose effective piston surface can be subjected as required, using a manually or automatically actuable hydraulic control device (106) arranged inside the filter assembly, to a differential pressure in one or the other direction of axial displacement of the piston, thereby making the channel section (50) displaceable from a starting position to an end position or vice versa. 10. The filter assembly as claimed in any of claims 1 to 9, characterised in that the channel section (50) or an actuating rod (242) connected thereto carries a closing member (114; 244) at the end immersed in the back-washing chamber (49) where said closing member can be pressed against a sealing fit (112; 260) in the region of the back-washing channel. 11. The filter assembly as claimed in claim 10, characterised in that the channel section is disposed, locked against displacement and rotatable, on the actuating rod (242) one end of which can be manually or automatically displaced and rotated, and the closing member (244) is disposed thereon, locked against rotation and displaceable, and in that the closing member (244) is lead-screw (254) actuated and engages in an antagonistic thread (threaded sleeve 256) rigidly disposed on the filter assembly in the region of the sealing fit (260). 12. The filter assembly as claimed in claim 11, characterised in that the channel section (50) passes, locked against rotation, axially inside the filter element (12). 13. The filter assembly as claimed in claim 11 or 12, characterised in that at one of its ends the actuating rod (242) exhibits an operating button (272) which can be recessed into a casing section (268) against the force a spring (270). 14. The filter assembly as claimed in any of claims 11 to 13, characterised in that a damping member (74; 282) operating in the axial direction of motion is arranged on the channel section (50) or on the actuating rod (242). 15. The filter assembly as claimed in claim 14, characterised in that the damping member (74; 282) exhibits a regulating cylinder (70; 284) and a regulating piston (288) which engages therein and can be displaced when the channel section (50) is displaced relative to the regulating cylinder (70; 284), and which is provided with a regulating port (286), and in that the interior of the regulating cylinder (70; 284) can be connected via a valve or regulating port (294) to one of the fluid chambers (44) of the filter assembly. 16. The filter assembly as claimed in claim 15, characterised in that the region of its starting position the regulating piston (288) exhibits a short, essentially undamped displacement path (cross-sectional extension 290). 17. The filter assembly as claimed in either claim 15 or 16, characterised in that the regulating cylinder (284) is disposed in the untreated fluid chamber (44), and in that the actuating rod engages through a passage in the regulating cylinder (284) which is constructed as a lip seal (294). 18. The filter assembly as claimed in any of claims 1 to 17, characterised in that in the region of the part that engages in the back-washing chamber (49) the channel section (50) forms a piston of the fluid in the back-washing chamber (49). 19. The filter assembly as claimed in any of claims 10 to 18, characterised in that the sealing fit (260) and a threaded sleeve (256) forming the antagonistic thread are arranged on a common pipe section (262) made of metal, which is inserted in an outlet port (258) on the plastic filter cup (10) so as to be locked against rotation and displacement. 20. The filter assembly as claimed in claim 19, characterised in that in its closure position the closing member (244) is pressed against the sealing fit (260) under the action of the pressure of fluid in the filter cup (10). 21. The filter assembly as claimed in either claim 19 to 20, characterised in that the pipe section (262) exhibits a diverting conduit (264) for the emerging back-wash fluid which concentrically encloses the sealing fit (260) and is partly overlapped by the closing member (244). 22. The filter assembly as claimed in any of claims 1 to 21, characterised in that the outlet port (116) of the back-washing chamber (49) terminates in a preferably funnel-shaped run-off connection (118), which can be subjected to atmospheric pressure via an essential radially outward pointing annular orifice (120). 23. The filter assembly as claimed in any of claims 10 to 22, characterised in that the filter element (12), the actuating mechanism (128; 242) and a filter cup (10) which overlaps the filter element (12) and the channel section (50) are detachably fixed to mutually concentric through holes (100, 102) or openings in a head end (18) containing the inlet (24) for untreated fluid and the outlet (46) for purified fluid. 24. The filter assembly as claimed in any of claims 1 to 5, characterised by a closure device (306) disposed on the channel section (50) and axially displaceable relative to the outlet port (234′) which when the passage (238′) is sealed off can be displaced against the force of a return spring (310) into its open position to uncover the outlet port (234′) under the action of the pressure differential which builds up between the interior of the channel sectin (50) and the back-washing chamber (49).

Inventors: BELLEMANN, RUDOLF, DIPL.-ING., DIEHLMANN, ROLF, ING. GRAD., DOBROCSI, BELA, WACKER, KARL FRIEDRICH
Applicants: JOH.A. BENCKISER WASSERTECHNIK GMBH
Application year: 1983
Main classification: B01D29
IPC codes: B01D24, B01D29