Filterapparat
Die Erfindung befasst sich mit einem Filterapparat für mechanische Wasserreinigung, in dessen wasserdurchströmtem Gehäuseteil eine Filtermasse aus elastischen, porenh altigen Einzelstückchen untergebracht ist, die einerseits während des Filtrierens unter dem Druck des zu filtrierenden Rohwassers gegen eine im Bereich des einen Endes des durchströmten Gehäuseteils quer zur Strömungsrichtung in diesem angebrachte erste Siebplatte gedrängt werden, und die anderseits während eines Rückspülvorgangs von dem dann umgekehrt flie ssenden Rohwasser gegen eine im B, Bleich des andern Endes des durchströmten Gehäuseteils ebenfalls quer zur Strömungsrichtung in diesen angebrachte zweite Siebplatte gedrängt werden.
Bei einer bekannten Ausführungsform eines solchen Filterapparates (Schweizer Patentschnift Nr. 390 740) löst sich nach Beginn des Rückspülvorgangs die an der ersten Siebplatte iin Form eines durch das Druckwasser zusammengepressten Filterkuchens anliegende Filtermasse in ihre Einzelstückchen auf. Diese geben dabei weitgehend den ihnen anhaftenden Schmutz an das bei der Rückspülung durch den Filterapparat strömende Rohwasser ab, das sie zum Schmutzwasserauslass hinausführt.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass bei länger andauerndem Rückspülen die Einzelstückchen gegen die zweite Siebplatte gedrückt werden und dort schliesslich unter dem Druck des Rohwassers wieder einen kompakten Filterkuchen bilden. Wenn man das Rückspülen nach diesem Zeitpunkt zur Erzielung einer noch weiter gehenden Spülung fortsetzen will, muss man bei der bekannten Bauart des Filterapparates das Rückspülen ein- oder mehrmals unterbrechen, um eine Wiederauflösung des Filterkuchens zu erreichen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das Rückspülen kontinuierlich so lange fortsetzen zu können, bis der gewünschte Reinheitsgrad der Filtermassen-Einzelstückchen erreicht ist.
Zu diesem Zweck ist gemäss der Erfindung vorgesehen, dass an den von den beiden Siebpiatten eingeschlossenen Filterraum des Gehäuses eine die Einzelstückchen ansaugende und fördernde Umwälzmotorpumpe angeschlossen ist, deren Abflussrohr in diesen Filberraum zurückführt und mit geringem Abstand vor der ersten Siebplatte endet.
Bei einer solchen neuartigen Gestaltung des Filterapparates wird erreicht, dass bei der Rückspülung sich die Einzelstückchen des aufgelösten Filterkuchens nicht mehr an der zweiten Siebplatte zu ein, er geschlossenen Masse zusammenballen, sondern durch die Umwälzpumpe abgesaugt und gegen die erste Siebplatte ausgestossen werden.
Durch das dabei auftretende Herumwirbeln und Quetschen der Einzelstückchen im Gehäuse der Umwälzpumpe, durch ihr Aufprallen auf diese erste Siebplatte, durch ihr anschliessendes Umlenken längs dieser Siebplatte und schliesslich durch ihr erneutes Erfasstwerden von dem durch die erste Siebplatte dem Filterraum zufliessenden Rohwasser, also durch leinen zusätzlich zum Rückspülen vorgesehenen Waschvorgang, ist eine weitgehende Befreiung der Einzelstückchen von anhaftenden Schmutzbeilen erreicht.
In der beschriebenen Weise können gegebenlenfalls die Einzelstückchen während eines einzigen Rückspülvorgangs mehrmals auf dem beschriebenen, in sich geschlossenen Weg umgewälzt werden.
Durch die an der ersten Siebplatte entlangstreichen- den Einzelstückchen erreicht man die günstige Neben wirkung, dass auch diese Siebplatte von etwa an ihr anhaftenden Schmutzteilchen befreit wird.
Um den Rückspül- und Waschvorgang weitgehend unabhängig von manueller Betätigung zu machen, kann man auch vorsehen, dass für das im Zusammenhang mit d,em em Rückspülvorgang, zrforderliche Schalten der Umwälzmotorpumpe und der Betätigungsorgane von umsteuernden Ventilen ein Programmschaltwerk vorgesehen ist. In diesem Falle bedarf es nach festgestellter Notwendigkeit einer Rückspülung nur noch der Betätigung eines einzigen Schalters, um die Rückspülung samt Waschvorgang durchzuführen und nach deren Be endigung einen selbsttätigen Übergang auf den Filtriervorgang zu erhalten.
Selbst dieses Einschalten des einzigen Schalters kann man dadurch vermeliden, dass an der Rohwasserleitung ein Druckmesser vorgesehen ist, der mit dem das Programmschaltwerk in Gang setzenden Schalter in Verbindung steht, der auf ein Überschreiten eines vorbestimmten Rohwasserdruckes anspricht. Da mit zunehmender Verschmutzung der Filtermasse der für das Hindurchdrücken des Rohwassers erforderliche Druck entsprechend ansteigt, schaltet sich auf diese Weise der Filterapparat beim Erreichen eines vorbestimmten Verstopfungsgrad-s des Filterkuchens selbsttätig auf Rückspülen und Waschen und anschliessend selbsttätig wieder auf Filtrieren um.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Sie zeigt einen schematischen Längsschnitt durch den mit einem zylindrischen Gehäuse ausgestatteten Filterapparat während des Betriebszustandes des Rückspülens und Waschens.
Das zylindrische Gehäuse 11 des Filterapparates ist im dargestellten Beispiel zusammengesetzt aus einem zylinderförmigen Oberteil lla und einem zylinderförmigen Unterteil 1 ib. Der Oberteil ist abgeschlossen durch einen Deckel llc. Im oberen Bereich des Unterteils ii b ist eine Trennwand lid eingeschaltet, in deren Mitte sich eine als Sammelbecken dienende Vertiefung 1 ada befindet.
Der vom oberen Teil des Ge häuserunterteils 1 ib, der Trennwand lid, dem Gehäuseoberteil lla und dem Deckel llc umsehlossene, als Wasserkessel ausgebildete Gehäuseteil des Filterapparates ist im Betrieb desselben mit durchströmendem Wasser gefüllt.
Dieser durchströmte Gehäusettil ist unterteilt durch eine in der Ebene der Deckelfuge vorgesehene erste Siebplatte 13 und eine im Bereich der Trennfuge zwischen Gehäuseoberteil 1 la und Gehäuseunterteil 1 1b vorgesehene zweite Siebplatte 14. Der zwischen den beiden Siebplatten 13 und 14 befindliche und von diem zugeführten Rohwasser beim Filtrieren in der einen Richtung und beim Rückspülen in der andern Richtung durchflossene Filterraum enthält die Filtermasse 15, die aus lauter Einzelstückchen eines elastischen, porenhaltigen Werkstoffs b,esteht, z. B. aus lauter Schnitzeln von geschäumtem Kunststoff.
Für die Einführung des zu filtrierenden und auch zum Rückspülen zu verwendenden Rohwassers, z. B. des aus einem Schwimmbecken abgesaugten und zu reinigenden Schwimmbeckenwassers, ist an dem Gehäuseunterteil 1 ib ein Rohwasserstutzen 1 le vorgesehen, während für das Abführen des Reinwassers, das iin dem erwähnten Beispiel zum Schwimmbecken zurückzufördefn ist, an diesem Gehäuseunterteil 1 ib ein Reinwasserstutzen 1 if und für das Abführen des Schmutzwassers ein Schmutzwasserstutzen 1 log angebracht ist.
Im übrigen enthält dieser Gehäuseunterteil unterhalb der Trennwand lid die für die Führung des Rohwassers, des Reinwassers und des Schmutzwassers bei den verschiedenen Betriebszuständen erforderlichen Leitungen, ferner die für das Umschalten von dem einen auf den andern Betriebszustand erforderlichen Ventile samt den für das Fernschalten derselben erforderlichen Betätigungsorganen sowie die notwendigen Motorpumpen.
Die Rohwasserleitung führt in einem ersten Teilstück 1 6a vom Stutzen lle zu einer durch diese Leitung ansaugenden Motorpumpe 17 und danach in einem weiteren Teilstück 1 6b über ein Druckmessgerät 18 an einem in diese Leitung 1 6b einschaltbaren Drosselventil 19 vorbei zum Gehäuse 20 einles Mlehrfach- Umsteuerventils. Bei dieser Stellung dieses noch näher zu erläuternden Ventils 20 setzt sich dann die Rohwasserleitung von diesem Ventilgehäuse 20 aus in einem weiteren Teilstück 1 6c fort, das dicht oberhalb der Trennwand lid in einer zu dieser parallelen und zum Gehäuse tangentialen Richtung ausmündet.
An das Ventilgehäuse 20 sind ausser den Rohwasser-Leitungsstücken 1 6b und 1 6c noch vier weitere Rohrleitungen angeschlossen. Oberhalb des Leitung stücks 1 6b ist ein Zentralrohr 22 an das Ventilgehäuse 20 angeschlossen, das durch die Trennwand lid und die beiden Sjebplatten 14 und 13 bis in den im Bereich des Deckels llc befindlichen, beim Filtrieren als Reinwassersammelraum dienenden Raum hinaufreicht.
Am oberen Ende des Ventilgehäuses 20 ist eine zur Weiterleitung des Reinwassers dienende Leitung 23 ange schloss, en, die in ein Ventilgehäuse 24 mündet, das direkte Verbindung mit dem Reinwasserstutzen 1 if hat.
Unterhalb des Leitungsstückes 1 6c mündet in das Ventilgehäuse 20 das Teilstück 25a einer von der Trennwand-Vertiefung 11 da kommenden Schmutzwasserlei tung, d : deren weiteres Teilstück 25b vom unteren Ende des Ventil gehäuses 20 ausgeht und in direkter Verbindung mit dem Schmutzwasserstutzen 11 g steht.
Das Ventilgehäuse 24 steht über eine von seiner Grundfläche ausgehende Leitung 26 mit dem Teilstück 25b der Schmutzwasserleitung in Verbindung.
Das Drosselventil 19 ist so gestaltet, dass nur zwei Ventilstellungen möglich sind, nämlich ausser der den gesamten Querschnitt des Rohres 1 6b freigebenden Stellung eine zweite, bei der gemäss der Zeichnung ein Drosselschieber 19a den Durchflussquerschnitt des Rohrstücks 1 6b zu einem vorbestimmten Teilbetrag sperrt.
Auch das in dem Gehäuse 20 untergebrachte Ventil ist nur für zwei Stellungen, also Endstellungen, vorgesehen. Das Ventilgehäuse 20 ist durch eine zwischen den Mündungen der beiden Rohrstücke 16c und 25a vorgesehene Trennwand 20a unterteilt. In dieser Trennwand und der oberen Stirnwand des Gehäuses 20 ist eine Ventilstange 20b verschiebbar. Diese trägt eine obere Ventilplatte 20c, die in ihrer unteren Endlage unterhalb der Einmündung des Rohres 22 auf dem zugehörigen Ventilsitz 20ca aufliegt, während sie in ihrer oberen zwischen der Mündung des Rohres 22 und derjenigen des Rohres 23 gelegenen Stellung von unten an dem Ventilsitz 20cb anliegt.
Eine an dieser auf und ab beweglichen Ventilstange 20b angeordnete mittlere Ventilplatte 20d hat in ihrer unteren Endstellung keinerlei Ventilwirkung, sondern liegt nur bei ihrer oberen Endstellung im Sinne einer Durchflusssperrung an dem zugehörigen Ventilsitz 20da an.
Eine an der Ventilstange 20b vorgesehene untere Ventilplatte 20e hat nur bei der unteren Endstellung durch Auflage auf einem zugeordneten Ventilsitz 20ea eine Absperrwirkung, während sie bei der anderen oberen Endlage der Ventilstange 20b keinerlei Ventilwirkung hat. In der Zeichnung ist die obere Endstellung dargestellt.
Auch das in dem Ventilgehäuse 24 vorgesehene Ventil hat für seine Ventilstange 24b nur eine obere und untere Endstellung. Diese weist eine einzige Ventil platte 24c auf, welche bei der unteren Endstellung auf einem unterhalb der Mündung des Rohrs 23 angeordneten Ventilsitz 24ca und bei der oberen Endstellung von unten gegen einen weiteren Ventilsitz 24cb anliegt, der zwischen den Mündungen der Rohre 23 und 11f liegt.
Zur Verstellung des Drosselschiebers 19a des Drosselventils 19 und der Ventilstangen 20b bzw. 24b in reine ihrer beiden Endstellungen sind an diesen Ventilen fernsteuerbare Betätigungsorgane 27, 28 bzw. 29 vorgesehen, die z. B. als Verstelimagnete oder Verstellmotoren ausgebildet und elektrisch steuerbar sind.
Eine ebenfalls in dem unteren Gehäuseteil 1 1b unterhalb der Trennwand 11 d vorgesehene elektrische Motorpumpe 30 reicht mit ihrem Ansaugrohr 30a durch die Trennwand 11 d und durch die zweite Siebplatte 14 hindurch und endet kurz oberhalb derselben im Filterraum. Das Druckrohr 30b dieser Pumpe mündet in ein zentrales Steigrohr 30c, das das andere zentrale Rohr 22 konzentrisch und mit grossem Abstand umgibt. Das Steigrohr 30c endet ebenfalls im Filterraum kurz unterhalb der ersten Siebplatte 13, wobei seine Abstrahlrichtung senkrecht zu dieser verläuft.
Beim Rückspülen spielen sich folgende B.etniebs- vorgänge im beschriebenen Filterapparat ab:
Die durch den Filtriervorgang allmählich verschmut zende Filtermasse e muss von Zeit zu Zeit von ihrem Schmutz befreit werden. Hierzu wird in bekannter Weise der Rohwasserzufluss durch Ventilumsteuerun, so umgesteuert, dass er den Wasserraum des Gehäuses 11 des Filterapparats in umgekehrter Richtung durchströmt.
Will man, nachdem man festgestellt hat oder aus Erfahrung weiss, dass di e Filtermasse zu reinigen ist, den Rückspül- samt Waschvorgang einschalten, so kann dies durch Niederdrücken des Schaltknopfs 31 eines Programmschaltwerkes 32 geschehen, das auf die Be tätigungsorgane 27, 28, 29 der zugehörigen Ventile und auf die Motorpumpe 30 in einer vorgesehenen Reihenfolge und mit vorbestimmten Zeitabständen durch Steuerimpulse im Sinne der Umschaltung der Ventile 19, 20, 24 auf die andere Endsteilung bzw. lim Sinne des Eine und Ausschaltens der Motorpumpe 30 wirkt.
Hierbei wird zunächst das Mehrfachventil im Gehäuse 20 umgeschaltet. Dabei kommt die obere Ventilplatte 20c an den oberen Ventilsitz 20cb anzuliegen, während sie den bisher geschlossenen Ventilsitz 20ca freigibt. Anderselits kommt die mittlere Ventilplatte 20d an ihren zugehörigen Ventilsitz 20da zum Anliegen.
Die untere Ventilplatte 20e hebt sich von ihrem Ventilsitz 20ea ab. Bei dieser Ventilstellung kann das vom Rohrleitungsstück 1 6b in das Ventilgehäuse 24 einströmende Wasser nicht mehr zum Rohrleitungsstück 1 6c gelangen. Es muss vielmehr nun durch das in diesem Falle als Steigrohr dienende zentrale Rohr 22 hochsteigen, gelangt in den beim Filtrieren als Relin- wasserraum dienenden Raum des Deckels 1 1c und drückt durch die erste Siebplatte 13 hindurch nach unten.
Dabei drückt das Rohwasser die zu einem Filterkuchen zusammengedrückte Filtermasse 15 von der ersten Siebplatte 13 weg, löst den Filterkuchen in seine Einzelteilchen auf und drängt diese gegen die zweite Siebplatte hin, die dabei den an ihnen haftenden Schmutz an das sie umgebende Wasser freigeben. Dieses fliesst nun durch die Bodenvertiefung 1 lda, das Schmutz wasserieitungsstück 25a und das nunmehr für den Schmutzwasserdurchgang geöffnete Ventilgehäuse 20 und das Schmutzwasserleitungsstück 25b zum Schmutzwasserstutzen llg. Von hier aus wird es einem Abwasserkanal zugeleitet.
Die in dem Raum zwischen dem Boden 1 1d und der Siebplatte 14 befindlichen, von dieser abgefangenen und in der Vertiefung 1 ada angesammelten Grobschmutzteile werden dabei ebenfalls aus dem Filterapparat hinausgefördert.
Einige Zeit nach Beginn des Rückspülvorgangs wird durch das Programmschaltwerk auch die Umwälzmotorpumpe 30 eingeschaltet. Dadurch werden ein Wasserstrom mitsamt den nun oberhalb der Siebplatte 14 befindlichen losen Einzelstückchen der Filtermasse durch das Rohr 30a angesaugt, die Einzelstückchen in der Pumpe durcheinandergewirbelt, gequetscht und mit dem Wasser durch das Rohrstück 30b dem Steigrohr 30c zugedrückt. Durch dieses werden sie mit grober Geschwindigkeit nach oben gefördert und dabei gegen die Unterseite der Siebplatte 13 geschleudert.
Die von dem. Wasserstrom mitgerissenen Schnitzel strömen danach an der Unterseite dieser Siebplatte 13 entlang (strichpunktierbe Pfeile). Ausserdem geben bei diesem beschriebenen Umwälzvorgang die Einzelteilchen den etwa noch an ihnen haftenden Schmutz praktisch vollständig an das sie dabei umgebende Wasser ab.
Dieser umwälzende Waschvorgang kann je nach der in deim Filterapparat festgestellten üblichen Verschmutzung durch die Programmsteuerung genügend lang aufrecht erhalten werden. Da während dieses Waschvorgangs der Durchfluss von (im Vergleich zum mit aus der Filtermasse 15 stammenden Schmutzteilchen angereicherten Wasser) relativ sauberem Rohwasser durch den Filterraum nach unten zur Schmutzwasserleitung 25a, 25b erhalten blelibt, ist die Abfuhr des mit gelösten Schmutzteilchen angereicherten Wassers durch die Schmutzwasserleitung, gesichert.
Bei dem beschriebenen Filterapparat ist es für die Durchführung des Rückspül-und Waschvorgangs einschliesslich des Zurückschaltens auf den Filtriervorgang lediglich erforderlich, durch einen einzigen Schaltknopf 31 das Programmschaltwerk 32 wirksam zu machen.
Man kann jedoch noch weitergehen und dies bei verschmutzter Filtermasse 15 erforderliche Einschalten selbsttätig gestalten, indem man das Druckmessgerät 18 in nicht gezeichneter Weise mit dem Programmschaltwerk verbindet und das Programmschaltwerk mit einem Einschalter ausgerüstet ist, der auf das Überschreiten eines einstellbaren Höchstdruckes anspricht.
Wenn also mit zunehmender Verschmutzung der Filtermasse der für den Filtriervorgang erforderliche Rohwasserdruck einen Betrag erreicht hat, der erfahrungsgemäss dem höchst zulässigen Verschmutzungsgrad der Filtermasse entspricht und wenn weiterhin das Programmschaltwerk 32 auf diesen Ansprechpunkt reagiert, so wird vollautomatisch bei jeder Überschreitung des zulässigen Verschmutzungsgrades der Filtermasse der Filtriervorgang unterbrochen und stattdessen für eine dazu erforderliche Zeit der Rückspül- und Waschvorgang eingeschaltet, der sich dann seinersoits automatisch in den geschilderten Einzelphasen abspielt.
Das Ausführungsbeispiel ist entsprechend der am meisten üblichen Bauart solcher Filterapparate für ein Hochdrücken der Einzelteiichen der Filtermasse entgegen der Schwerkraft gegen die erste Siebplatte 14 vorgesehen, an der sich der Filterkuchen bildet. Selbstverständlich ist die Erfindung auch in solchen Fällen anwendbar, in denen das Filtergehäuse z. B. waagrecht liegt oder gar umgekehrt aufgestellt wird.