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Dokumentenidentifikation DE60013793T2 29.09.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0001169103
Titel FILTER- UND PUMPENVORRICHTUNG
Anmelder Hosford, James Peter, Bridport, Dorset, GB
Erfinder Hosford, James Peter, Bridport, Dorset DT6 6BU, GB
Vertreter Schaumburg, Thoenes, Thurn, Landskron, 81679 München
DE-Aktenzeichen 60013793
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 23.03.2000
EP-Aktenzeichen 009127812
WO-Anmeldetag 23.03.2000
PCT-Aktenzeichen PCT/GB00/01109
WO-Veröffentlichungsnummer 0000061258
WO-Veröffentlichungsdatum 19.10.2000
EP-Offenlegungsdatum 09.01.2002
EP date of grant 15.09.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.09.2005
IPC-Hauptklasse B01D 29/11
IPC-Nebenklasse B01D 29/68   A01K 63/04   B01D 35/26   

Beschreibung[de]

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für Pumpen- und Filter-Anordnungen. Die Erfindung findet insbesondere in aquatischen Systemen wie Teichen oder Aquarien und dergleichen Anwendung, doch das Verfahren und die Vorrichtung können auch auf anderen Gebieten verwendet werden.

In unserem bereits erteilten Patent GB 2 293 333B ist eine Pumpen- und Filter-Anordnung von großem praktischen Nutzen offenbart, bei der vorgesehen ist, den Filter durch einen entsprechenden Strom des filtrierten flüssigen Mediums automatisch rückzuspülen.

Wir haben herausgefunden, dass die in unserem früheren Patent offenbarte Anordnung hinsichtlich der nachstehend beschriebenen Rückspülfunktion noch verbessert werden kann.

Wir haben festgestellt, dass es vorteilhaft wäre, ein verbessertes System zum Regulieren des Flüssigkeitsdrucks bei der Flüssigkeitsförderung von der Pumpenanordnung zu dem Pumpenausgang (typischerweise ein Brunnen oder dergleichen in einem aquatischen System) und bei der Flüssigkeitsförderung zu der Filter-Rückspülanordnung an sich bereitzustellen.

Was typischerweise beim normalen Gebrauch des Systems nach dem Stand der Technik, das in der GB 2,293 333 offenbart ist, geschieht, ist, dass sich der Strom zu dem Rückspülsystem erhöht, wenn der Gegendruck auf der Hauptausgangsleitung erhöht wird. Dies geschieht, da der Rückspülstrom von einer T-Verbindung auf der Ausgangsseite der Pumpe entnommen wird und der erhöhte Widerstand gegenüber dem Strom von der Pumpe in der Hauptausgangsleitung daher einen verbesserten Strom zu der Rückspülanordnung bewirkt. Einfach ausgedrückt, nimmt der Pumpenausstoß die Leitung mit dem geringeren Widerstand, was bei erhöhtem Widerstand in der Hauptausgangsleitung die Leitung zu der Rückspülanordnung ist. Ist der Widerstand in der Hauptausgangsleitung jedoch erhöht, so nimmt der Gesamtausgangsstrom von der und durch die Pumpe ab. Dies ist vor allem bei einer Kreiselpumpe der Fall, bei der sich der Pumpenausstoß mit abnehmendem Widerstand in der Pumpenausgangsleitung erhöht. Folglich ist das Rückspülen in geringerem Maße möglich, da weniger Gesamtstrom in die Anordnung gelangt und sie daher nicht so leicht verstopft. Die Erhöhung des Rückspülstroms ist in diesem Fall daher nicht nötig. Genauer gesagt, ist die Erhöhung des Rückspülstroms in diesem Fall sogar unerwünscht, da dadurch der Strom und die Pumpenleistung von der Hauptausgangsleitung weg geleitet würden.

In dem umgekehrten Fall, in dem der Widerstand in der Hauptausgangsleitung abnimmt, tritt das Gegenteil ein, d.h. der Strom in der Hauptausgangsleitung erhöht sich und der Rückspülstrom wird verringert. Insgesamt wird der Strom durch die Pumpe jedoch zunehmen. Nimmt der Gesamtstrom jedoch zu, so ist es wahrscheinlicher, dass der Filter verstopft, und somit müsste in diesem Fall der Rückspülstrom idealerweise erhöht werden.

Bei der in der GB 2,293,333 offenbarten Anordnung ist es daher offensichtlich, dass die Veränderungen des Rückspülstroms auf Grund von Veränderungen des Widerstands in der Hauptausgangsleitung oder des Gesamtstroms genau das Gegenteil von dem bewirken, was wünschenswerterweise nötig wäre.

Nachdem wir den vorstehend genannten Aspekt entdeckt hatten, haben wir eine Lösung für das Problem entwickelt, bei der die tendenzielle Zunahme des Rückspülstroms, die mit zunehmendem Widerstand in dem Hauptpumpenausgang und abnehmendem Hauptausgangsstrom einhergeht, zumindest teilweise ausgeglichen wird und/oder die allgemein Verbesserungen von Pumpen- und Filter-Anordnungen vorsieht.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine kombinierte Pumpen- und Filter-Anordnung vorgesehen, wie sie in den beiliegenden Ansprüchen 1 bis 9 beschrieben ist.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben einer kombinierten Pumpen- und Filter-Anordnung vorgesehen, wie es in den beiliegenden Ansprüchen 10 bis 14 beschrieben ist.

Dementsprechend versucht die vorliegende Erfindung in ihrem breitesten Aspekt ein Mittel anzugeben, durch das die tendenzielle Zunahme des Rückspülstroms bei erhöhtem Strömungswiderstand im Hauptausgang zumindest teilweise ausgeglichen wird.

Bei einem Ausführungsbeispiel wird dieser Ausgleich durch Bereitstellen von Doppelpumpenmitteln erzielt. Bei einem Ausführungsbeispiel verringert der erhöhte Strömungswiderstand in dem Ausgang eines der Pumpenmittel (des Hauptpumpenmittels) zwar seinen Ausgangsstrom, verringert jedoch den Ausgangsstrom in dem anderen Pumpenmittel nicht entsprechend. Dort, wo die Doppelpumpenmittel vollständig getrennt sind, gibt es nur eine geringe oder fast keine Ausstoßwirkung auf das zweite Pumpenmittel, außer sie haben einen gemeinsamen Antrieb und die erhöhte Last auf der Hauptpumpe verlangsamt die zweite Pumpe.

Die vorliegende Erfindung wir nun rein beispielhaft an Hand der folgenden Figuren beschrieben, in denen:

1 ein schematischer Querschnitt einer Pumpen- und Filter-Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist;

2 eine schematische Schnittansicht entlang des Bereichs X-X der Pumpen- und Filter-Anordnung der 1 ist;

3 ähnlich der 1 ein schematischer Querschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels der Pumpen- und Filter-Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist;

4 und 5 schematische Querschnitte weiterer Ausführungsbeispiele der Pumpen- und Filteranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung sind;

6 eine Axialansicht des Radialrückspüllaufrads der in den 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispiele ist.

1 zeigt eine kombinierte Pumpen- und Filter-Anordnung 7, die einen Filterabschnitt 10 und einen Pumpenabschnitt 12 umfasst, die beide in einem allgemein zylindrischen Gehäuse 2 untergebracht sind. Die Pumpen- und Filter-Anordnung 7 ist um eine zentrale Achse 1 angeordnet, wobei der Filterabschnitt 10 auf ein axiales Ende und der Pumpenabschnitt 12 auf das andere axiale Ende gerichtet ist. Innerhalb des Gehäuses 2 trennt eine innere Trennwand 9 den Pumpenabschnitt 12 von dem Filterabschnitt 10. In der Trennwand 9 ist ein zentraler Durchgang 16 definiert, der den Filterabschnitt 10 mit dem Pumpenabschnitt 12 verbindet.

Der Pumpenabschnitt 12 ist eine Kreiselpumpe und umfasst ein rotierendes Laufrad 14, das innerhalb des Gehäuses 2 und einer Pumpenkammer 3 montiert ist, die durch das Gehäuse 2 und die Trennwand 9 definiert ist. Das Laufrad 14 ist so angeordnet, dass es sich um die zentrale Achse 1 dreht, wie durch den Pfeil 36 dargestellt ist. Eine Welle 15 erstreckt sich von dem Laufrad 14 durch das Gehäuse 2 und verbindet das Laufrad 14 antriebsmäßig mit einem Motor 18. Der zentrale Durchgang 16 stellt den Einlass des Pumpenabschnitts 12 dar, während ein Auslass 8 in einem Abschnitt des Gehäuses 2 radial außerhalb des Laufrads 14 angeordnet ist.

Der Teil des Gehäuses 2 des Filterabschnitts 10 und die Trennwand 9 definieren eine innere Filterkammer 20. Ein Teil des Gehäuses 2 des Filterabschnitts 10 umfasst eine Filtersiebanordnung 4. Typischerweise erstreckt sich diese Filtersiebanordnung 4 um einen Großteil des Umfangs, wenn nicht sogar den gesamten Umfang des Gehäuses 2. Die Filtersiebanordnung 4 hat einen herkömmlichen Aufbau und umfasst ein Maschennetz oder einen Filter. Die Filteranordnung 4 ist so angeordnet, dass Treibmittel aus einem umgebenden Bereich 6 außerhalb des Gehäuses 2 durch die Filteranordnung 4 in die innere Kammer 20 fließen kann, während jegliche Festsstoffe oder Partikel ab einer gewissen Größe, die in dem Treibmittel mitgeführt werden, durch die Filteranordnung 4 blockiert und daran gehindert werden, in die innere Kammer 20 zu gelangen. Folglich wird der Treibmittelstrom aus dem umgebenden Bereich 6 in die innere Kammer 20 durch die Filteranordnung 4 gefiltert.

Eine Rückspülanordnung 29 ist drehbar um die zentrale Achse 1 innerhalb der Filterkammer 20 montiert. Die Rückspülanordnung 29 umfasst ein Paar Armelemente 22, die sich radial von einer zentralen Nabe aus erstrecken. An dem distalen Ende jedes Arms 22 ist ein axial verlaufendes Schienenelement 24a, 24b vorgesehen. Die Rückspülanordnung 29 ist so montiert und angeordnet, dass sich die Schienenelemente 24a, 24 nahe dem Inneren der Filtersiebanordnung 4 befinden, wobei sich die Schienenelemente 24a, 24b im Wesentlichen axial über die axiale Länge der Filtersiebanordnung 4 erstrecken. Innerhalb der Rückspülanordnung sind Rohrleitungen 32 definiert, durch die bei Gebrauch die Rückspülflüssigkeit fließt und die sich von einem Einlass 30 in der zentralen Nabe der Rückspülanordnung durch die Arme 22 und entlang der Schienenelemente 24a, 24b erstrecken. Entlang der Länge jedes Schienenelements 24a, 24b ist eine Reihe von Düsen 26 vorgesehen, die mit den Rohrleitungen 32 verbunden sind. Während die Düsen 26 radial nach außen zu der Filteranordnung 4 hin gerichtet sind, sind sie zudem winklig relativ zu der radialen Richtung und rückwärts relativ zu der Drehrichtung der Rückspülanordnung 29 gerichtet. Durch diese Anordnung tritt bei Gebrauch der Rohrleitung 32 zugeführte Rückspülflüssigkeit aus den Düsen 26 aus und wird auf die Filtersiebanordnung 4 gerichtet. Desweiteren liefert der Rückspülmittelstrom von den Düsen 26 ein Antriebsmoment, um die Rückspülanordnung 29 um die zentrale Achse 1 zu drehen. Wenn sich die Rückspülanordnung 29 dreht, wird folglich ein Rückspülmittelstrom über die Düsen 26 gegen die radiale Innenseite des gesamten Umfangs der Filteranordnung 4 gerichtet.

Ein Rückspülflüssigkeit zuführendes Pumpenmittel 31, das von der Hauptpumpe 12 getrennt ist, steht mit dem Einlass 30 und der Filterkammer 20 der Rückspülanordnung in Fluidverbindung. Das Rückspülflüssigkeit zuführende Pumpenmittel 31 umfasst ein Rückspüllaufrad 28, das drehbar um die zentrale Achse 1 koaxial mit dem und innerhalb des kreisförmigen Einlasses 30 an der Rohrleitung 32 der Rückspülanordnung 29 montiert ist. Das Rückspüllaufrad 28 ist ein Axiallaufrad. Bei diesem Ausführungsbeispiel verbindet eine Rückspüllaufradwelle 34 das Rückspüllaufrad 28 antriebsmäßig mit dem Hauptpumpenlaufrad 14 und somit mit dem Motor 18. Dementsprechend wird das Rückspüllaufrad 28 bei Gebrauch um die zentrale Achse 1 gedreht und zieht Treibmittel aus der Filterkammer 20, welches dann in die Rückspülrohrleitung 32 geleitet wird, um die Düsen 26 mit Rückspülflüssigkeit zu versorgen.

Wenn der Motor 18 in Betrieb ist, treibt er das Hauptpumpenlaufrad 14 und das Rückspülversorgungslaufrad 28 an und dreht diese. Das Treibmittel, welches mitgeführte Partikel und Fremdstoffe aus dem die Anordnung umgebenden Bereich 6 enthalten kann, wird dann durch die Filtersiebanordnung 4 in den Filterabschnitt 10 gezogen, wie es allgemein durch die Pfeile A gezeigt ist. Das Treibmittel tritt durch die Filtersiebanordnung 4, während die sich in dem Treibmittel befindenden Fremdstoffe und Partikel durch die Filteranordnung 4 aufgefangen werden. Der Großteil der Flüssigkeit, der durch die Filtersiebanordnung 4 in die Filterkammer 20 fließt, wird dann durch den zentralen Durchgang 16 in die Ansaugseite des Pumpenabschnitts 12 und den Einlass der Hauptpumpe gezogen, wie es durch den Pfeil B gezeigt ist. Das Hauptpumpenlaufrad 14 wirkt dann auf diese Flüssigkeit ein und die Flüssigkeit wird ausgelassen und durch den Auslass 8 gepumpt, wie es durch den Pfeil C gezeigt ist. Ein geringerer Teil der Flüssigkeit innerhalb der Filterkammer 20 wird jedoch durch das Rückspüllaufrad 28 in die Rückspülanordnung 29 befördert, um als Rückspülflüssigkeit verwendet zu werden, wie es durch den Pfeil D gezeigt ist. Diese Rückspülflüssigkeit wird dann mittels des Rückspüllaufrads durch die Rohrleitungen 32 in der Rückspülanordnung 29 getrieben und durch die Düsen 26 in den Schienenanordnungen nach außen befördert, wie es durch die Pfeile E und F gezeigt ist. Dieser Flüssigkeitsstrom durch die Düsen 26 dreht die Rückspülanordnung 29 und spült die Filtersiebanordnung 4 rück. Die Rückspülung, die mittels des Flüssigkeitsstroms F aus den Düsen 26 erfolgt, wird durch die Filteranordnung 4 gegenüber der allgemeinen Flussrichtung in die entgegengesetzte Richtung gerichtet. Dementsprechend werden alle in der Filtersiebanordnung 4 eingefangenen Partikel und Fremdstoffe abgelöst und durch den Düsenstrom F von der Filtersiebanordnung 4 radial nach außen gedrängt. Dadurch bleibt die Filtersiebanordnung 4 im Wesentlichen sauber und verstopft nicht.

Mit zunehmender Drehzahl des Hauptpumpenlaufrads 14, was wahrscheinlich auf den geringeren Widerstand am Pumpenauslass 8 zurückzuführen ist, fließt auch insgesamt mehr Treibmittel durch die Anordnung 7. Dadurch erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, dass die Filtersiebanordnung 4 verstopft, da mehr mitgeführte Partikel und Fremdstoffe in die Filteranordnung 4 gezogen werden. Mit dieser Anordnung und dem System 7 wird jedoch eine Beziehung zwischen der Drehzahl des Hauptpumpenlaufrads 14 und dem Rückspüllaufrad 28 beibehalten. Diese Beziehung erhält man, indem man das Hauptpumpenlaufrad 14 und das Rückspüllaufrad 28 über die Welle 34 miteinander verbindet. Erhöht sich also die Geschwindigkeit des Hauptpumpenlaufrads 14, so fließt mehr Rückspülflüssigkeit durch die Filtersiebanordnung 4 und sie wird stärker rückgespült. Diese verstärkte Rückspülung gleicht die größere Menge mitgeführter Partikel und Fremdstoffe aus, die auf Grund des stärkeren Stroms in die Filteranordnung 4 gezogen werden. Damit die Filtersiebanordnung 4 sauber bleibt und nicht verstopft, wird der erforderliche Grad an Rückspülung und Reinigung der Filtersiebanordnung 4 von mitgeführten Partikeln und Fremdstoffen deshalb automatisch durch dieses System 7 bereitgestellt. Da das Pumpenlaufrad 14 auf Grund von veränderten Flusswiderständen am Pumpenauslass 8 verlangsamt wird, verlangsamt sich durch diese Anordnung auch das Rückspüllaufrad 28, und der Rückspülstrom wird verringert. Folglich stellt die Anordnung des Systems ein Mittel dar, das die tendenzielle Erhöhung des Ausgangswiderstands am Pumpenauslass 8 ausgleicht, um eine Zunahme des Flüssigkeitsstroms zu der Rückspülanordnung 29 zu bewirken.

Dies ist auf die oben genannten Probleme gerichtet, die bei derzeitigen Anordnungen nach dem Stand der Technik bestehen.

Die Probleme der gegenseitigen Beeinflussung des Rückspülstroms und des Stroms des Hauptpumpenausgangs 8, die bei herkömmlichen Anordnungen bestehen, werden bei der vorliegenden Erfindung zudem dadurch verringert, dass der Rückspülstrom von der Ansaug- oder Einlassseite des Pumpenabschnitts 12 angezogen und bereitgestellt wird. Das steht im Gegensatz zu den bisherigen, herkömmlichen, in GB 2,234,168 beschriebenen Anordnungen, bei denen der Rückspülstrom von der Druckseite und dem Auslass der Hauptpumpe angezogen wird.

Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung liegen darin, dass sie eine einfache kombinierte Pumpen- und Filter-Einheit ist, die das gefilterte Treibmittel verwendet, um die Rückspülung bereitzustellen und den Filter automatisch sauber zu halten. Zudem bleiben Fremdstoffe außerhalb des Pumpenabschnitts 14, und die Pumpe ist gegen Fremdstoffe und andere in der Flüssigkeit mitgeführte Partikel geschützt. Dadurch, dass der Pumpenabschnitt 12 und der Filterabschnitt 10 in einer Kombination der Einheit und des Gehäuses 2 nahe beieinander angeordnet sind, ist die Wahrscheinlichkeit geringer, dass zusätzliche Fremdstoffe in der Flüssigkeit mitgeführt werden, wenn die Flüssigkeit von dem Filterabschnitt 10 zu dem Pumpenabschnitt 12 fließt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind eine Hauptpumpe 14 und eine separate Rückspülpumpe 28 vorgesehen, bei der der Rückspülpumpeneinlass 30 an der Ansaugseite der Hauptpumpe 14 angeordnet ist, wobei die Hauptpumpe 14 und die Rückspülpumpe 28 die Rückspülpumpe 28 antriebsmäßig mit der Hauptpumpe 14 verbinden. Auf diese Weise sind die Hauptpumpe 14 und die Rückspülpumpe 28 funktionsmäßig miteinander verbunden, so dass bei Gebrauch die tendenzielle Zunahme des Stroms C am Ausgang 8 der Hauptpumpe 14, die eine Zunahme des Flüssigkeitsstroms zu der Rückspülanordnung 29 bewirkt, ausgeglichen wird. Aufgrund dieser funktionsmäßigen Verbindung gemäß der Erfindung führt eine Abnahme des Stroms C am Ausgang 8 der Hauptpumpe 14 (beispielsweise aufgrund eines erhöhten Widerstands der Hauptpumpe 8) nicht zu einer Erhöhung des Rückspülstroms F. Im Gegensatz dazu führt vorzugsweise eine Abnahme des Stroms C am Hauptausgang 8 zu einer Verringerung des Rückspülstroms F. In dem umgekehrten Fall stellt die funktionsmäßige Verbindung gemäß der Erfindung sicher, dass bei einer Zunahme des Stroms C am Hauptausgang 8 der Rückspülstrom F zumindest gleich gehalten und vorzugsweise erhöht wird.

Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung 7 liegt darin, dass die Anordnung 7 wesentlich effizienter ist als die Anordnungen nach dem Stand der Technik und insbesondere als die in der GB 2,292,333 beschriebene Anordnung. Bei der Anordnung nach dem Stand der Technik, die in der GB 2,293,333 beschrieben ist, wird die Rückspülflüssigkeit aus einer T-Verbindung in den Pumpenausgang geleitet. Solch eine T-Verbindung führt zu Reibungswiderständen und Ineffizienz des Rückspülflüssigkeitsstroms. Desweiteren führt die Anordnung von Rohrleitungen, welche die Rückspülanordnung stromaufwärts versorgen, zu weiteren Verlusten. Typischerweise können bei Einheiten ähnlich der in GB 2,393,333 beschriebenen Einheiten, bei denen mehrere, unterschiedliche Kreiselpumpen und Verdrängerpumpen verwendet werden, 20 bis 25% der Pumpenleistung zur Versorgung der Rückspülanordnung benötigt werden. Dies sind 20 bis 25% der Gesamtleistung, die benötigt wird, um die Rückspüldüsen mit ausreichend Flüssigkeitsstrom zu versorgen. Es wurde herausgefunden, dass bei der Anordnung 7 der vorliegenden Erfindung, bei der eine separate Rückspülpumpe und ein Laufrad 28 verwendet werden, nur 7–10% der Gesamtleistung benötigt werden, um einen äquivalenten Rückspülstrom F bereitzustellen. Dementsprechend ermöglicht die Anordnung 7 der vorliegenden Erfindung eine erhebliche Reduzierung der insgesamt benötigten Leistung und eine Verbesserung der Effizienz.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 3 gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen dem in 1 und 2 beschriebenen ähnlich, und daher werden nur die Unterschiede beschrieben. Zudem werden für gleiche Merkmale dieselben Bezugszeichen verwendet.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die die Rückspülflüssigkeit zuführenden Pumpenmittel und insbesondere das Rückspüllaufrad 28' nicht mit der Hauptpumpe 12 und dem Laufrad 14 verbunden. Stattdessen ist ein separater Motor 40 über eine Welle 44 antriebsmäßig mit dem Rückspülflüssigkeit zuführendem Laufrad 28' verbunden. Auf diese Weise sind die Hauptpumpe und die Rückspülpumpe physisch nicht antriebsmäßig miteinander verbunden, sondern sind physisch vollständig unabhängig voneinander.

Eine Steuerung 42 ist mit dem Hauptpumpenmotor 18 und auch mit dem Rückspülmotor 40 verbunden. Die Steuerung 42 sorgt vorzugsweise für eine derartige Beziehung zwischen den Drehzahlen der beiden Motoren 18, 40, dass bei zunehmender Drehzahl des Hauptmotors 18 die Drehzahl des Rückspülmotor ebenfalls erhöht wird. Mit zunehmender Drehzahl des Hauptpumpenlaufrads 14, was wahrscheinlich auf den geringeren Widerstand am Pumpenauslass 8 zurückzuführen ist, fließt auch insgesamt mehr Treibmittel durch die Anordnung 7. Dadurch erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, dass die Filtersiebanordnung 4 verstopft, da mehr mitgeführte Partikel und Fremdstoffe in die Filteranordnung 4 gezogen werden. Da jedoch auch die Drehzahl des Rückspülmotors 40 durch die Steuerung 42 erhöht wird, werden auch der Rückspülflüssigkeitsstrom und die Rückspülung der Filtersiebanordnung 4 verstärkt. Diese verstärkte Rückspülung gleicht die größere Menge mitgeführter Partikel und Fremdstoffe, die in die Filteranordnung 4 gezogen werden, auf Grund des stärkeren Stroms aus.

In dieser Anordnung stellt die Steuerung 42 bei diesem Ausführungsbeispiel eine funktionsmäßige Verbindung zwischen der Hauptpumpe und der Rückspülanordnung 29 dar. Diese funktionsmäßige Verbindung ist so vorgesehen, dass sie das Mittel darstellt, das bei Gebrauch eine tendenzielle Zunahme des Stromwiderstands am Hauptpumpenausgang 8 und somit eine Abnahme des Hauptpumpenausgangsstroms C ausgleicht, um eine Zunahme des Flüssigkeitsstroms zu der Rückspülanordnung 29 zu bewirken. Die funktionsmäßige Verbindung und die Anordnung sehen zudem vorzugsweise vor, dass mit abnehmendem Strom C am Hauptpumpenausgang 8 der Rückspülstrom F abnimmt und ähnlich bei zunehmendem Strom C am Hauptpumpenausgang 8 der Rückspülstrom F zunimmt.

Durch Feineinstellen der Beziehung zwischen dem Motor 18, 40 durch die Steuerung 42 kann das System optimiert werden und die nötige Rückspülstärke und die Befreiung der Filtersiebanordnung 4 von Fremdstoffen und mitgeführten Partikeln unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen aufrechterhalten werden, damit die Filtersiebanordnung 4 sauber bleibt und nicht verstopft.

Obwohl dieses Ausführungsbeispiel etwas komplizierter ist als das aus 1 und einen weiteren Motor 18 benötigt, hat es den weiteren Vorteil, dass die Rückspül- und Pumpenabschnitte innerhalb der kombinierten Pumpen- und Filter-Einheit und des -Systems 7' gänzlich unabhängig und nicht miteinander verbunden sind. Während sich die Rückspülung also mit den erforderlichen Veränderungen in dem Pumpenabschnitt 12 verändert, haben sowohl der Pumpenabschnitt 12 als auch die Rückspülung keinen Einfluss aufeinander. Da das Hauptpumpenlaufrad 14 und das Rückspülpumpenlaufrad 28 einen gemeinsamen Antrieb haben, wird das Rückspülpumpenlaufrad 28 bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel durch eine erhöhte Belastung des Hauptpumpenlaufrads 14 verlangsamt.

Dieses zweite Ausführungsbeispiel hat zudem dem Vorteil, dass die Schwankungen der Rückspülung bei Veränderungen des Hauptpumpenbetriebs über die Steuerung 42 besser optimiert und eingestellt werden können. Insbesondere können für verschiedene Abschnitte des Betriebsbereichs unterschiedliche Beziehungen zwischen der Rückspülmenge für die Hauptpumpengeschwindigkeit angewandt werden. Anders gesagt kann eine nicht konstante und/oder nicht lineare Beziehung durch Verwendung der Steuerung 42 und separater Motoren 18, 40 angewandt werden. Zudem können weitere Wandler, die den Betrieb der Anordnung 7' und der Drücke überwachen, mit der Steuerung 42 eingesetzt werden, um eine zusätzliche Steuerung zu ermöglichen.

Bei einem der in den Figuren dargestellten Systeme 7, 7' könnte die Rückspülanordnung 29 mit dem Rückspüllaufrad 28 und/oder dem Hauptpumpenlaufrad und/oder den Motoren 18, 40 verbunden sein. Durch solch eine Verbindung könnte eine direktere und zuverlässigere Drehung der Rückspülanordnung 29 als in dem Fall erzielt werden, in dem die Drehung der Anordnung 29 von dem Ausstoß der Düsen abhängt.

Es ist ebenfalls ersichtlich, dass, obwohl in den Figuren dargestellt und beschrieben ist, dass diese Systeme einfach Flüssigkeit aus einem das System 7, 7' umgebenden Bereich 6 ziehen, bei alternativen Ausführungsbeispielen weitere Rohrleitungsmittel angeordnet sein können, um die Flüssigkeit zu der Filtersiebanordnung 4 zu leiten.

Bei den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen wurde beschrieben, dass die Rückspülpumpenmittel 31 Axialrückspülpumpenmittel sind. Es ist jedoch ersichtlich, dass die Rückspülpumpe und das Rückspüllaufrad 28 bei anderen Ausführungsbeispielen auch vom Zentrifugaltyp mit radialem Strom sein können.

Ferner wurde beschrieben, dass die Rückspülanordnung 29 mehrere Düsen 26 enthält, die den Rückspülstrom F ausrichten, damit er die Filtersiebanordnung 4 säubert. Es ist ersichtlich, dass diese Düsen 26 jede Art von herkömmlichen Düsen sein können, die in Rückspülanordnungen verwendet werden. Vorzugsweise bestehen die Düsen 26 jedoch aus einem Elastomer, das eine Öffnung definiert, durch die ein Flüssigkeitsstrahl ausgelassen wird. So kann sich die Öffnung auf Grund der Elastizität des Elastomermaterials öffnen, um einen Durchtritt der restlichen Fremdstoffe zu ermöglichen und so zu verhindern, dass die Düsen 26 verstopfen. Solch eine aus einem Elastomer bestehende Düse 26 ist in der GB 2,293,333 beschrieben. Die einzelnen Düsen 26 könnten ebenfalls amalgamiert sein und durch eine große Düse ersetzt werden, die im Wesentlichen die Form eines Schlitzes hat, um einen einzelnen breiten, aber dünnen Strahl zu erhalten. Solch eine schlitzartige Düse kann leichter hergestellt werden als eine Reihe von Düsen 26 und stellt sicher, dass ein einheitlicherer Rückspülflüssigkeitsstrahl und -strom F auf die Filtersiebanordnung 4 gerichtet wird.

Zwei weitere Ausführungsbeispiele, die denen der 1 und 3 entsprechen, jedoch die oben beschriebenen Alternativen beinhalten, sind in den 4 und 5 beschrieben.

In den 4 und 5 werden dieselben Bezugszeichen für dieselben in 1 und 3 dargestellten Merkmale verwendet und die Anordnungen entsprechen im Allgemeinen denen der vorhergehenden Ausführungsbeispiele. Die Anordnung 7" der 4 entspricht im Allgemeinen dem Ausführungsbeispiel der 2, während die Anordnung 7''' der 5 im Allgemeinen dem Ausführungsbeispiel der 3 entspricht und einen separaten Rückspülmotor 40 enthält. Die Rückspülmittel 31' und das Rückspüllaufrad 28" haben jedoch einen radialen Strom und umfassen radiale Flügel 50, die so angeordnet sind, dass sie Rückspülflüssigkeit aus der internen Filterkammer 20 durch einen Einlass 52 ziehen und die Rückspülflüssigkeit radial nach außen zu den Rückspüldüsen 28" treiben. Das die Flügel 50 enthaltende Rückspüllaufrad 28" ist detaillierter in 6 beschrieben und entspricht im Wesentlichen dem Kreisel-Hauptpumpenlaufrad 14 mit radialem Strom. Solche Radialpumpen sind allgemein im Stand der Technik bestens bekannt. Desweiteren umfassen die Filterdüsen 26" einen einzelnen, sich axial erstreckenden Schlitz, der entlang der axialen Länge der Schienenelemente 24a, 24b verläuft. Solch eine schlitzartige Düse 26" stellt bei Gebrauch einen Rückspülflüssigkeitsstrahl in Form eines breiten blattartigen Strahls F' bereit, der auf und über die axiale Länge der Filtersiebanordnung 4 gerichtet ist.

Die vorstehend beschriebenen und in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele zeigen Doppelpumpenanordnungen mit Doppelpumpenrotoren, welche die oben genannte vorteilhafte ausgleichende Wirkung erzielen.

Ein entsprechender Ausgleich kann ferner durch Flusssteuerungsmittel geschaffen werden, die für eine Beziehung zwischen den Ausgangsströmen der Pumpenanordnung zu ihrem Hauptauslass und zu ihrer subsidiären Rückspülfunktion sorgen.

Unter anderem können bei den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen die folgenden Modifikationen vorgenommen werden:

  • a) die Verwendung von unterschiedlichen Pumpen einschließlich Verdrängerpumpen und Kreiselpumpen;
  • b) die Verwendung von separaten Pumpeneinheiten oder separaten Pumpeneinheiten mit einem gemeinsamen Antrieb;
  • c) die Verwendung der Erfindung hinsichtlich Gasfiltration und Flüssigkeitsfiltration; und die Verwendung von alternativen Anordnungen zum Rückspülen und sogar von alternativen Systemen zum Säubern oder Reinigen des Filters außer der Rückspülung an sich, ob in Kombination mit der Rückspülung oder nicht.


Anspruch[de]
  1. Kombinierte Pumpen- (12) und Filter- (10) Anordnung (7), in Stromfolge umfassend:

    a) einen Einlass, der mit einer Flüssigkeitsquelle (6) in Verbindung steht und im Gebrauch so angeordnet ist, dass er einen Flüssigkeitsstrom (A) aus der Quelle (6) einlässt,

    b) eine Filteranordnung (10), die ausgebildet ist, im Gebrauch den durch den Einlass eingelassenen Flüssigkeitsstrom (A) zu filtern und jegliche in der Flüssigkeit mitgeführte Fremdstoffe zu blockieren,

    c) eine Hauptpumpe (12), die mit einem Hauptpumpenantrieb (15) verbunden ist,

    d) einen Hauptauslass (8), der mit der Hauptpumpe (12) verbunden ist und durch den Flüssigkeit, die durch den Einlass und die Filteranordnung (10) eingelassen wurde, durch Betätigung der Hauptpumpe (12) als Hauptausgangsstrom (C) ausgelassen wird,

    wobei die Anordnung (7) ferner ein Rückspülmittel (29) enthält, dem ein Strom (D) von Rückspülflüssigkeit zugeführt wird und das im Gebrauch zum Rückspülen des Filters (10) angeordnet ist, um im Gebrauch jegliche Fremdstoffe von dem Filter (10) zu entfernen;

    dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpen- und Filter-Anordnungen (7) in einer einzigen Einheit kombiniert sind, und dass eine Rückspülpumpe (28) vorgesehen ist, die im Gebrauch so angeordnet ist, dass sie dem Rückspülmittel (29) Rückspülflüssigkeit zuführt, wobei die Rückspülpumpe (28) und die Hauptpumpe (12) antriebsmäßig miteinander verbunden sind.
  2. Kombinierte Pumpen- und Filter-Anordnung (7) nach Anspruch 1, bei der die Rückspülpumpe (28) durch eine Antriebswelle (34) antriebsmäßig mit der Hauptpumpe (12) und dem Antrieb verbunden ist.
  3. Kombinierte Pumpen- und Filter-Anordnung (7) nach Anspruch 1, bei der die Rückspülpumpe (28) antriebsmäßig mit einem Rückspülantrieb (44, 40) verbundenen ist, der separat von dem Hauptpumpenantrieb (18) vorgesehen ist, wobei der Rückspülantrieb (44, 40) und der Hauptpumpenantrieb (18) antriebsmäßig über ein Steuermittel (42) miteinander verbunden sind, das den Hauptpumpenantrieb (18) oder den Rückspülantrieb (40) steuert, um ein Verhältnis zwischen den Ausgangsströmen (C, E) der Hauptpumpe (12) und der Rückspülpumpe (28) beizubehalten.
  4. Kombinierte Pumpen- und Filter-Anordnung (7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der ein Einlass (30) zu der Rückspülpumpe (28) auf einer Ansaugseite der Hauptpumpe (12) derart angeordnet ist, dass der Rückspülstrom (F) im Gebrauch von der Ansaugseite der Hauptpumpe (14) abgezogen wird.
  5. Kombinierte Pumpen- und Filter-Anordnung (7) nach Anspruch 4, bei der die Hauptpumpe (12) und die Rückspülpumpe (28) antriebsmäßig mit einem gemeinsamen Antriebsmotor (18) verbunden sind.
  6. Kombinierte Pumpen- und Filter-Anordnung (7) nach Anspruch 5, bei der die Hauptpumpe (12) und die Rückspülpumpe (28) koaxial angeordnet sind und eine Welle (34) die Hauptpumpe (12) und die Rückspülpumpe (28) mit einem gemeinsamen Antriebsmittel (18) verbindet.
  7. Kombinierte Pumpen- und Filter-Anordnung (7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Pumpen- (12) und Filter- (10) Anordnung in einer einzigen Einheit kombiniert ist.
  8. Kombinierte Pumpen- und Filter-Anordnung (7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Filter-Anordnung (10) und die Pumpe (12) in Stromfolge angeordnet sind, wobei die Anordnung (7) eine Hauptpumpe (12) umfasst, um für einen Hauptauslassstrom (C) von einer Druckseite der Hauptpumpe (14) her zu sorgen, und die Rückspülmittel (29) so angeordnet sind, dass für eine Flüssigkeitszufuhr für das Rückspülmittel (29) von einer Ansaugseite der Hauptpumpe (12) her gesorgt ist.
  9. Kombinierte Pumpen- und Filter-Anordnung (7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der Mittel vorgesehen sind, um den Rückspülstrom (F) zu erhöhen, wenn sich der Pumpenausgangsstrom (C) erhöht.
  10. Verfahren zum Betreiben einer kombinierten Pumpen- und Filter-Anordnung (7), wobei die Anordnung eine Pumpenanordnung (12) und eine Filteranordnung (10), die in Stromfolge angeordnet sind, und ein Rückspülmittel (29) zum Rückspülen des Filters (10) umfasst, wobei das Verfahren umfasst:

    i) Bereitstellen einer Hauptpumpe (12), die durch einen Hauptpumpenantrieb (15) angetrieben wird, wodurch die durch den Filter (10) aufgenommene Flüssigkeit durch Betätigung der Hauptpumpe (12) als Hauptausgangsstrom (C) ausgelassen wird;

    dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner umfasst:

    ii) Bereitstellen einer Rückspülpumpe (28), die durch einen Antrieb angetrieben wird, um dem Rückspülmittel (29) Rückspülflüssigkeit zuzuführen; und

    iii) antriebsmäßiges Verbinden und Betätigen der Rückspülpumpe (28) und der Hauptpumpe (12), so dass, wenn sich der Ausgangsstrom (C) aus der kombinierten Anordnung (7) erhöht, ein Flüssigkeitsstrom (E) zu dem Rückspülmittel (29) aus der Rückspülpumpe (28) auf einem zumindest im Wesentlichen gleichen Pegel gehalten wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem, wenn sich der Ausgangsstrom (C) aus der Pumpe (12) erhöht, ein Flüssigkeitsstrom (E) zu den Rückspülmitteln (29) verstärkt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem das Verbinden der Rückspülpumpe (28) und der Hauptpumpe (12) vorsieht, eine Steuerung (42) bereitzustellen, welche die Betätigung und einen Antrieb (15, 18) für die Hauptpumpe (12) und die Betätigung und einen Antrieb (44, 40) für die Rückspülpumpe (28) steuert.
  13. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem das Verbinden der Betätigung der Rückspülpumpe (28) und der Hauptpumpe (12) vorsieht, die Hauptpumpe (12) und die Rückspülpumpe (28) mit einem gemeinsamen Antrieb (18) zu verbinden.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, umfassend das Bereitstellen einer Antriebswelle (34), um die Hauptpumpe (12) und die Rückspülpumpe (28) antriebsmäßig miteinander zu verbinden.
Es folgen 5 Blatt Zeichnungen






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