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Dokumentenidentifikation DE60111169T2 04.05.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001216739
Titel Kombinationsfilter mit erhöhter Lebensdauer
Anmelder Fleetguard, Inc., Nashville, Tenn., US
Erfinder Verdegan, Barry M., Stoughton, Wisconsin 53589, US;
Herman, Peter K., Cookeville, Tennessee 38506, US
Vertreter Patentanwälte Gesthuysen, von Rohr & Eggert, 45128 Essen
DE-Aktenzeichen 60111169
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 14.12.2001
EP-Aktenzeichen 011298031
EP-Offenlegungsdatum 26.06.2002
EP date of grant 01.06.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 04.05.2006
IPC-Hauptklasse B01D 29/11(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse B01D 36/04(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   B04B 5/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   F01M 11/03(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft Filter, insbesondere Filter mit erhöhter Lebensdauer und noch spezieller Kombinationen, die Filter- und Speicherfunktionen trennen.

Endverbraucher versuchen die Wartungsintervalle zu vergrößern und die Wartung von verschiedenen Maschinen, die eine Filterung von Arbeitsfluid benötigen, wie z. B. Schmieröl bei Verbrennungsmotoren, hydraulisches Fluid bei hydraulische Anlagen u. dgl., zu reduzieren. Letztendlich würde der Verbraucher bevorzugen, wartungsfreie Anlagen zu haben. Aufgrund einer Vielzahl von Gründen konnte dieses Ziel nicht erreicht werden. Einer der Gründe ist die Erfordernis für Filter, wie z. B. Schmieröl-, Hydraulik- und Kraftstoffilter, regelmäßig gewartet zu werden. Im Fall konventioneller wegwerfbarer Filter haben die Filter eine Schmutzhaltekapazität, die nicht groß genug ist, um die Lebensdauer der Anlage auszureichen. Im Fall reinigbarer Filter stellt die Kapazität kein Problem dar, wenn der Filter regelmäßig gereinigt wird, aber stattdessen muß der von dem Filter entfernte Schmutz irgendwie entsorgt werden. Eine mögliche Lösung bei einem Verbrennungsmotor ist es den Schmutz mit dem Kraftstoff zu verbrennen, wie z. B. in der EP 1 008 731 A1 gezeigt ist. Dieser spezielle Stand der Technik bildet den Ausgangspunkt für die vorliegende Erfindung.

Ein anderes Filtersystem (US 5,906,733 A) zeigt eine Kombinationen eines reinigbaren Filters mit einem Schmutzabscheider. Der reinigbare Filter kann rückgewaschen werden, wobei das Arbeitsfluid als Reinigungsfluid verwendet wird. Der Schmutzabscheider weist eine Zentrifuge mit einem Rotor auf, der durch eine Bewegungskraft zur Rotation angetrieben wird. Die Bewegungskraft wird durch Verwendung des Arbeitsfluids einerseits und durch Verwendung eines Mediums von einer separaten Quelle, wie z. B. eines Fluids, einer Flüssigkeit oder eines Gases, bereitgestellt.

Die Erfindung basiert auf dem technischen Problem ein Filtersystem zur Filterung des Arbeitsfluids einer Maschine zu schaffen, basierend auf einem Rückwaschkonzept mit dem Ergebnis einer hohen Reinigungsleistung bei gleichzeitig geringem konstruktiven Aufwand.

Das oben angegebene technische Problem wird durch ein Filtersystem mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird ein reinigbarer rückwaschbarer Filter bereitgestellt, wie z. B. gezeigt in den US-Patenten 5,462,679, 5,779,900, 5,858,224, der EP 1 008 731 A1 und den gemeinsam gehaltenen schwebenden US-Anmeldungen SN 09/563,737, angemeldet am 3. Mai 2000 (korrespondierend zur EP 1 151 783 A1) und SN 09/466,388, angemeldet am 17. Dezember 1999 (korrespondierend zur EP 1 108 456 A1), in Kombination mit einem Schmutzabscheider, der das schmutzbelastete Arbeitsfluid rückgewaschen von dem reinigbaren Filter aufnimmt und filtert. Der Schmutzabscheider trennt den Schmutz von dem Arbeitsfluid und außerdem speichert er den Schmutz.

In einer Ausführung wird das Fluid nach Trennung von dem Schmutz zurückgeführt in das Zirkulationssystem, welches das Arbeitsfluid zu der Maschine zirkuliert, und so wird in Kombination mit dem reinigbaren Filter ein permanentes Filtersystem bereitstellt oder zumindest ein Filtersystem mit reduzierter Wartung.

Der Schmutzabscheider ist vorzugsweise ein Batch-Prozessor, der während des Rückwaschmodus des reinigbaren Filters wirksam ist und das schmutzbelastete Arbeitsfluid von dem reinigbaren Filter aufnimmt und den Schmutz abscheidet und speichert und das Arbeitsfluid weiterleitet.

Der reinigbare Hauptfilter ist im Filtermodus vorzugsweise ein kontinuierlicher Strömungsfilter und der Schmutzabscheiderbatch-Prozessor ist vorzugsweise eine nichtkontinuierliche Strömungszentrifuge mit einem Rotor, der während des Rückwaschmodus des reinigbaren Hauptfilters angetrieben wird, und während des Filtermodus des rückwaschbaren Hauptfilters nicht angetrieben wird.

In Übereinstimmung mit der Erfindung wird Druckluft als Reinigungsfluid für den reinigbaren Filter verwendet, ebenso wie zur Bereitstellung einer Bewegungskraft für den Rotor der Zentrifuge. In bevorzugter Ausführung kann die gleiche Druckluftquelle verwendet werden, um das Reinigungsfluid bereitzustellen und um eine Turbine an dem Rotor der Zentrifuge anzutreiben. Das rückgewaschene schmutzbelastete Fluid des reinigbaren Filters wird zu der Zentrifuge abgelassen, deren Rotor sich vorzugsweise bereits dreht oder rasch Geschwindigkeit aufnimmt, wodurch bewirkt wird, daß das Fluid eine hohle zylindrische Luftsäule aufgrund der Zentrifugalkraft ausbildet, wobei es die mittige Luftsäule überschüssiger gereinigter Luft ermöglicht, von dem Rotor zu entweichen, auch wenn dieser voll mit gereinigtem Fluid, wie z. B. Schmieröl, ist. Die Verwendung von Druckluft als Bewegungskraft ist der Einfachheit halber vorteilhaft, da diese bereits zum Rückwaschen des reinigbaren Hauptfilters verwendet wird.

Die Zentrifuge ist so bemessen, daß sie zumindest eine Gehäusefüllung Fluid des reinigbaren Filters zusätzlich zu einer gewünschten Menge komprimierten Schmutzes, beispielsweise Ölrückstände für vorgesehene Zentrifugenwartungsintervalle, aufnimmt, d. h. ein Rotor der voll ist mit abgeschiedenem Schmutz oder Ölrückständen, muß immer noch ausreichend verbleibendes Volumen aufweisen, um einen Filter voll mit Fluid oder Öl von dem reinigbaren Hauptfilter zu halten. Im Anschluß an den Reinigungszyklus des reinigbaren Filters wird die Zentrifuge für eine ausreichend lange Zeit angetrieben, um den Schmutz von dem Fluid zu trennen, bei Motorölanwendungen ist beispielsweise die Länge dieser Zeit eine Funktion der Zentrifugengeometrie, der Geschwindigkeit und der Ölviskosität mit typischerweise einem Intervall von 1 bis 5 Minuten, das angemessen ist, um Partikel größer als 1 &mgr;m zu entfernen. Nach diesem Intervall wird die Luftversorgung zu der Rotorturbine unterbrochen und der Rotor kommt allmählich zum Stillstand. Das saubere, getrennte Fluid läuft dann aufgrund der Schwerkraft aus dem Rotor heraus und strömt vorzugsweise aufgrund der Schwerkraft zurück zu einer Motorölwanne in einer solchen Anwendung. Alternativ kann der Abfluß zurück zu der Wanne unterstützt werden durch eine verzögerte Zuführung von Druckluft, die das Zentrifugengehäuse unter Druck setzt und das Öl durch den Abflußkanal zu dem Ölreservoir oder der Wanne zurückleitet, wodurch die Möglichkeit der Verwendung einer Abflußleitung mit kleinem Durchmesser geschaffen wird und Probleme mit hydraulischen Klappen oder einem Abflußeinlaß an der Wanne unterhalb des Öls vermieden werden.

Der abgeschiedene Schmutz, wie z. B. Ölrückstände, verbleibt in dem Zentrifugengehäuse, bildet einen zylindrischen Kuchen mit losen oder nicht adhesiven Partikeln, eingeschlossen in einem Speicherbehälter in dem Rotor, der vorzugsweise mit High-Loft-Filtermitteln gefüllt ist, wobei das High-Loft-Filtermittel vorzugsweise eine Matrix aus Filtermaterial mit mindestens 75% des Hohlraumvolumens beinhaltet, vorzugsweise mit mindestens 95%. Als weiteren wünschenswerten Aspekt reduziert dies Fluidturbulenzen und das Mitreißen von Partikeln während der starken Geschwindigkeitsübergänge des Rotors in Betriebs- und Anlaufphase.

Rückwaschen des reinigbaren Filters mit Luft sollte zumindest jedesmal, wenn das Öl gewechselt wird, durchgeführt werden, allerdings ist es umsobesser je häufiger dies durchgeführt wird. Idealerweise ist der ganze Prozeß automatisiert und wird jedesmal dann durchgeführt, wenn die Anordnung zur Wartung ausgeschaltet wird, beispielsweise zum Wiederauffüllen. Als weiterer Aspekt kann das gereinigte und getrennte Öl anstelle von der Zentrifuge zurückgeleitet zu werden zu einem anderen Tank oder einem anderen Ort geleitet werden, wie z. B. dem Kraftstofftank zur Verbrennung mit dem Kraftstoff, wie bereits oben genannt wurde.

Obwohl es bevorzugt ist, daß der Speicherbehälter der Zentrifuge groß genug bemessen ist, um den gesamten Schmutz zu halten, der von dem reinigbaren Filter während der Lebensdauer der Ausstattung entfernt wird, ist dies nicht immer möglich. In solchen Fällen ist der Zentrifugenspeicherbehälter eine leicht zu entfernende und zu ersetzende modulare Komponente, die eine leichte regelmäßige manuelle Wartung anstelle des Hauptfilters vereinfacht. Eine Schalenkapsel-Einwegauskleidung erstreckt sich entlang und kleidet aus die Innenseite der äußeren Wand des Rotors und akkumuliert Schmutz und behält diesen ein, so daß die Zentrifuge gewartet werden kann durch Entfernen der äußeren Seitenwand des Rotors und dann Entsorgen der Schalenkapsel-Einwegauskleidung mit dem darin enthaltenen Schmutz und Ersetzen derselben mit einer anderen Schalenkapsel-Einwegauskleidung.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel dient eine einzelne Zentrifuge für mehrere Filter. Rückwaschbare reinigbare Filter sind parallel mit der Zentrifuge verbunden. Die Filter werden der Reihe nach gereinigt und die Zentrifuge wird in sequentiellen Batch-Aufbereitungsmoden, in einem für jeden Filter, betrieben. Wenn die Speicherkapazität der Zentrifuge groß genug ist, kann diese, alternativ, das gesamte Volumen der Filter gleichzeitig bearbeiten.

In bevorzugter Ausführung stellt die Erfindung ein Filtersystem bereit, das einen reinigbaren Filter und eine Zentrifuge kombiniert und eine Schmutzspeicherfunktion von dem reinigbaren Filter zu der Zentrifuge transferiert.

In einer weiteren Ausführung stellt die Erfindung ein Filtersystem zur Filterung von Arbeitsfluid einer Maschine bereit, bei dem die Filterkapazität zu gering ist für einen dauerhaften Filter, die Strömungsrate jedoch zu groß ist für eine Zentrifuge. Die Kombination verbindet das Leistungsvermögen des Filters bezüglich der Strömungsrate mit dem Leistungsvermögen einer Zentrifuge bezüglich der Speicherkapazität.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, die bevorzugte Ausführungsbeispiele zeigen.

1 zeigt ein Filtersystem in Übereinstimmung mit der Erfindung,

2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Ausschnitts des Systems aus 1,

3 ist ähnlich zu dem Ausschnitt aus 2 und zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel,

4 ist eine vergrößerte Ansicht eines Ausschnitts aus 3.

1 zeigt ein Filtersystem 10 zum Filtern von Arbeitsfluid, wie z. B. Schmieröl, aus einer Maschine 12, wie z. B. einem Verbrennungsmotor mit einer Ölwanne 14. Das System weist einen reinigbaren, rückwaschbaren Filter 16 auf, wie er in den US-Patenten 5,462,679, 5,779,900, 5,858,224 gezeigt ist. Der Filter 16 weist einen oben offenen zylindrischen Behälter 18 auf, der durch eine mit einem Gewinde versehene Adapterplatte 20 in dichtender Verbindung mittels eines O-Rings 22 geschlossen ist. Die Adapterplatte 20 weist eine Mehrzahl umlaufend beabstandeter Öffnungen 24 auf, die Eingänge zur Aufnahme des Fluids von der Maschine 12 bereitstellen, z. B. von Motoröl, und weist einen Ausgang 26 zur Rückgabe des Fluids an die Maschine auf. Der Ausgang 26 weist ein Innengewinde zur Befestigung an einer Befestigungsnabe des Verbrennungsmotors auf, wie es üblich ist. Das Filtergehäuse ist mittels der Adapterplatte 20 an dem Motorblock in dichtender Verbindung durch einen O-Ring 28 befestigt. In dem Gehäuse ist ein Filterelement 30 befestigt, das durch gefaltetes Filtermaterial bereitgestellt wird und eine strömaufwärtige unsaubere Seite 32 und eine strömabwärtige saubere Seite 34 aufweist und Fluid, das dadurch von der unsauberen Seite 32 zu der sauberen Seite 34 strömt, filtert, wie es üblich ist. Das gefaltete Filtermaterial ist zwischen Endkappen 36 und 38 eingegossen und weist ein inneres Lochblech 40 auf, das in die inneren Faltenspitzen eingreift und diese stützt und einen inneren Hohlraum 42 des Filters definiert. Die obere Endkappe 36 ist zu dem Ausgang der Adapterkappe durch eine Dichtung 44 abgedichtet. Die untere Endkappe 38 ist durch eine Gummidichtung 46 zu einem mittleren aufrechten Ansatzabschnitt 48 abgedichtet, der sich axial von dem unteren Ende 50 des Gehäuses erstreckt. Das Filtergehäuse weist einen mittleren unteren Eingang 52 mit einem Gewinde auf, der ein Lufteinlaßventil 58 darin eingeschraubt aufnimmt, wie es aus dem US-Patent 5,779,900 bekannt ist. Das Filtergehäuse kann eine untere Öffnung 60 mit einem Gewinde zur Aufnahme eines Drucksensors 62 aufweisen, wie es aus dem US-Patent 5,858,224 bekannt ist.

Wie aus der US 5,779,900 A bekannt, weist das Filtergehäuse einen ersten Durchflußweg durch dasselbe auf, wie durch Pfeile 64 gezeigt, von den Eingängen 24 dann nach unten strömend durch eine äußere ringförmige Passage 66, dann radial nach innen strömend durch das gefaltete Filterlement 30 und dann axial nach oben strömend durch den Ausgang 26. Das Filtergehäuse weist einen zweiten Durchflußweg durch dasselbe auf, wie durch Pfeile 68 gezeigt, von dem Eingang 52 axial nach oben strömend in den inneren Hohlraum 42, dann radial nach außen und dann nach unten durch die ringförmige Passage 66 zu einer unteren Sammelkammer 70 zu dem Ausgang 56 und durch ein Abflußventil 58. Während normalem Filterbetriebs bei laufendem Motor strömt Schmieröl entlang des ersten Durchflußwegs 64 und wird gefiltert und zu dem Motor zurückgegeben. Bei ausgeschaltetem Motor kann eine Reinigungszyklus gestartet werden durch Einführen von Luft als Reinigungsfluid an dem Lufteinlaßventil 54 von einer Druckluftquelle 71, so daß die Luft entlang des zweiten Durchflußweges 68 strömt, um das gefaltete Filterelement 30 rückzuwaschen und zu reinigen, wobei die Luft und das rückgereinigte schmutzbelastete Arbeitsfluid am Ausgang 56 abgelassen wird, wie es alles aus den in Bezug genommenen Patenten bekannt ist. Die saubere Seite 34 des Filtermittelelements 30 steht mit dem Ausgang 26 und dem Eingang 52 in Verbindung. Die unsaubere Seite 32 des Filtermittelelements steht mit dem Eingang 24 und dem Ausgang 56 in Verbindung. Der Filter weist den Durchflußweg 64 durch denselben von dem Einlaß 24 durch das Filtermittelelement 30 in eine Richtung zu dem Ausgang 26 auf. Der Filter weist den Durchflußweg 68 durch denselben von dem Eingang 52 durch das Filtermittelelement 30 in die entgegengesetzte Richtung zu dem Ausgang 56 auf. Die Durchflußwege 64 und 68 weisen gemeinsame aber entgegengesetzte Richtungsabschnitte 65 und 69, jeweils durch das Filtermittelelement 30, auf. Bei Betrieb eines Filtermodus des Filters 16 sind die Ventile 54 und 58 geschlossen und das Fluid strömt durch den Filter entlang des Durchflußwegs 64. Der Filter weist einen Rückwaschmodus bei Betrieb mit offenen Ventilen 54 und 58 auf und das Reinigungsfluid strömt durch den Filter entlang des Durchflußwegs 68 und wäscht das schmutzbelastete Arbeitsfluid von der unsauberen Seite 32 des Filtermittelelements 30 zu dem Ausgang 56 rück. Wie in der EP 1 008 731 A1 beschrieben, können die Ventile jeweils in Ölleitungen 72 und 74 zu und von dem Filter bereitgestellt werden, wobei die Ventile während des Rückwaschmodus geschlossen werden können, wenn dies erwünscht ist.

Ein Schmutzabscheider 82 weist einen Eingang 84 auf, der durch eine Leitung 86 mit dem Abflußventil 58 am Ausgang 56 des Filter 16 verbunden ist, so daß der Schmutzabscheider 82 das schmutzbelastete Arbeitsfluid rückgewaschen von dem Filter 16 aufnimmt und filtert. In bevorzugter Ausführung ist der Schmutzabscheider 82 eine Zentrifuge ähnlich zu den in den US-Patenten 5,575,912, 5,637,217, 5,795,477, 6,017,300, 6,019,717 gezeigten, aber wie nachfolgend beschrieben modifiziert. Die Zentrifuge 82 trennt Schmutz von dem Arbeitsfluid und speichert den Schmutz, und weist einen Ausgang 92 auf zum Ableiten des Arbeitsfluids nach der Trennung von dem Schmutz. Es ist bevorzugt, daß der Ausgang 92 das Arbeitsfluid zu einer Ölrückleitung 94 zu der Ölwanne 14 ableitet, um dies so in das Zirkulationssystem zurückzuführen, das das Öl zu dem Motor 12 mittels Ölversorgungs- und Rückleitungen 72 und 74 zirkuliert. Die Zentrifuge 82 ist vorzugsweise ein Batch-Prozessor, der wirksam ist während des Rückwaschmodus des Filters 16 und das schmutzbelastete Arbeitsfluid von dem Ausgang 56 aufnimmt und trennt und den Schmutz speichert und das Arbeitsfluid durch den Ausgang 92 und die Leitung 94 zurück zu der Ölwanne 14 leitet.

Die Zentrifuge 82 weist ein Gehäuse 98 mit einem darin zur Rotation um eine Achse 100 befestigten Rotor 96 auf. Der Rotor 96 weist eine innere zylindrische Seitenwand 102 mit einem inneren Hohlraum 104 und eine äußere zylindrische Seitenwand 106 auf, die radial nach außen von der inneren zylindrischen Seitenwand 102 beabstandet ist und einen ringförmigen Raum 108 dazwischen definiert.

Der Rotor weist eine Basisplatte 110 auf, die sich zwischen den inneren und äußeren zylindrischen Seitenwänden 102 und 106 erstreckt. Die äußere zylindrische Seitenwand 106 ist, vorzugsweise als glockenförmiges Teil ausgeführt, an ihrem offenen Ende durch die Basisplatte 110 geschlossen. Die Rotorbasisplatte 110 weist eine Abflußpassage 111 auf, vorzugsweise an der Grenzfläche mit der inneren zylindrischen Seitenwand 102, wie in dem US-Patent 6,019,717 A bei 65, die mit dem ringförmigen Raum 108 in Verbindung steht und ist nach dem Stoppen der Rotation des Rotors effektiv, um das Fluid von dem ringförmigen Raum 108 abzuleiten. Das Gehäuse 98 weist eine zylindrische Seitenwand 112 auf, die radial nach außen von der äußeren zylindrischen Seitenwand 106 des Rotors beabstandet ist und einen ringförmigen Raum 114 dazwischen definiert. Das Gehäuse 98 weist eine Basisplatte 116 auf, die befestigt an und abgedichtet zu der Gehäuseseitenwand 112 ist mittels eines Klemmbandes 118 wie in dem US-Patent 6,019,717. Die Gehäuseseitenwand 116 ist, vorzugsweise als glöckenförmiges Teil ausgeführt, an ihrem offenen Ende durch die Basisplatte 116 geschlossen. Eine mittlere stationäre Welle 122 ist mittels eines Gewindes an ihrem unteren Ende an der Gehäusebasisplatte 116 befestigt und erstreckt sich axial nach oben in den inneren Hohlraum 104 in eine stationäre obere Aufsatzgriffanordnung 122 für die Bezug genommen wird auf das US-Patent 6,019,717 A, das eine Welle 23 zeigt, die sich in 1 und 3 nach oben in eine obere externe stationäre Griffanordnung 51 erstreckt. Der Rotor 96 rotiert an oberen und unteren Kugellagern 124 und 126 um die stationäre Welle 120, vergleichbar den Kugellagern 34 und 35 in dem US-Patent 6,019,717 A. Die Gehäuseseitenwand 112, die Basisplatte 116, die obere Aufsatzanordnung 122 und die mittige Welle 120 sind stationär und der Rotor 96 rotiert in dem Gehäuse um die Welle 120, wie es alles aus den in Bezug genommenen Patenten bekannt ist.

Der Rotor 96 weist eine Turbine 128 auf zur Erzeugung der Rotation des Rotors 96 als Antwort auf die Bewegungskraft durch einen Druckluftstrahl, der durch eine oder mehrere Gasdüsen 130 bereitgestellt wird, die Druckluftstrahlen auf die Turbinenflügel 132 leiten, wofür weiter Bezug genommen wird auf die 9 bis 11 des US-Patents 6,019,717 A, das Gasstrahlen 165 zeigt, die Druckluft auf Turbinenflügel 161 leiten. Das Ventil 134 steuert die Versorgung der Druckluft durch Luftleitungen 136 zu den Gasdüsen 130. Das Ventil 138 steuert die Versorgung von Druckluft durch die Leitung 140 zu dem Ventil 54 am Eingang 52 des Filters 16. Alternativ kann ein einzelnes Ventil die Ventile 134 und 138 ersetzen.

Rückgewaschenes schmutzbelastetes Fluid vom Filter 16 wird durch die Leitung 86 zum Zentrifugeneinlaß 84 zugeführt und strömt nach oben durch eine mittlerre axiale Passage 142 der Welle 120, dann radial durch Passage 144 in den inneren Hohlraum 104 der inneren zylindrischen Seitenwand 102, dann axial nach oben durch den inneren Hohlraum 104 entlang des Äußeren der Welle 120, dann radial nach außen durch eine Mehrzahl von Öffnungen 146 durch die innere zylindrische Seitenwand 102, die eine Transferpassage zur Verbindung des inneren Hohlraums 104 mit dem ringförmigen Raum 108 bereitstellt, der durch Drehung die Zentrifugaltrennung bereitstellt. In Übereinstimmung mit der Erfindung werden beide, die Bewegungskraft zur Rotation der Zentrifuge und das Reinigungsfluid für den Filter 16 jeweils durch Druckluft bereitgestellt. Jedoch wird aufgrund getrennt angeordneter Luftleitungen 136, 140 die Bewegungskraft durch Druckluft bereitgestellt, die getrennt von der Druckluft, die das Reinigungsfluid ist, zugeführt wird. Vorzugsweise stellt die gleiche Druckluftquelle 71 beide die Bewegungskraft zur Rotation des Rotors 96 und das Reinigungsfluid für Filter 16 bereit. Die Ventile 134 und 138 werden so betrieben, daß der Rotor 96 anfängt sich zu drehen, bevor schmutzbelastetes Arbeitsfluid in den Eingang 84 der Zentrifuge 82 eingeführt wird, so daß die Zentrifugalkraft des sich bereits drehenden Rotors eine hohle mittige Luftsäule in dem schmutzbelasteten Arbeitsfluid in dem inneren Hohlraum 104 erzeugt, die ein Entweichen der Luft ermöglicht. Ein einzelnes Ventil kann die Ventile 134 und 138 ersetzen, weil der Rotor üblicherweise sehr schnell beginnt sich zu drehen und sich bereits dreht, wenn das schmutzbelastete Fluid vom Filter 16 den Zentrifugeneingang 84 erreicht.

Die ringförmige Kammer 108 im Rotor 96 stellt einen Speicherbehälter bereit, der den abgeschiedenen Schmutz speichert, und weist ein Filtermittelelement 148 auf, das Fluidturbulenzen reduziert, insbesondere während Rotorgeschwindigkeitsgradienten in der Anlaufphase, und das Schmutzpartikel einfängt und ein erneutes Mitreißen der Partikel während solcher Rotorgeschwindigkeitsgradienten reduziert.

Das Filtermittelelement 148 ist als Matrix aus einem High-Loft-Filtermaterial mit mindestens 75% des Hohlraumvolumens ausgeführt und weiter vorzugsweise aus mindestens 95% des Hohlraumvolumens. Die Matrix des Filtermaterials des High-Loft-Filtermittels 148 ist vorzugweise ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus: Fasermaterial; Polyester; Schaum, einschließlich retikuliertem Schaum, Spinnvlies; Maschendraht, einschließlich Edelstahl; und Sintermaterial, einschließlich poröser Keramiken. Die Zentrifuge weist eine minimale Kapazität in der ringförmigen Kammer 108 auf, die gleich der Kapazität des gesammelten Schmutzes plus der Kapazität des Filters 16 ist.

Das Filtersystem 10 ist wünschenswert zur Filterung von Arbeitsfluid einer Maschine 12 bei der die Filterkapazität zu gering ist für einen dauerhaften Filter aber die Strömungsrate zu hoch ist für eine Zentrifuge. Das Filtersystem 10 stellt eine Kombination bereit, die die Leistungsfähigkeit eines Filters 16 bezüglich der Strömungsrate mit der Leistungsfähigkeit einer Zentrifuge bezüglich der Speicherkapazität verbindet. Das System stellt einen reinigbaren Filter 16 in Verbindung mit einer Zentrifuge 82 bereit. Die Zentrifuge 82 weist einen Batch-Prozessmode auf, der während des Rückwaschmodus des reinigbaren Filters 16 wirksam ist und schmutzbelastetes Arbeitsfluid von dem Ausgang 56 des reinigbaren Filters 16 aufnimmt und trennt und den Schmutz speichert. Wie zuvor beschrieben, ist der reinigbare Filter 16 in dem Filtermodus ein kontinuierlicher Strömungsfilter. Die Zentrifuge 82 ist ein nicht kontinuierliche Strömungsbatchprozessor mit einem Rotor 96, der während des Rückwaschmodus des reinigbaren Filters 16 angetrieben wird und den Schmutz abscheidet. Der Rotor 96 wird während des Filtermodus des reinigbaren Filters 16 nicht angetrieben.

In einer weiteren Ausführungsform wird eine Mehrzahl reinigbarer Filter 16, 16a etc. bereitgestellt, die jeweils jeweilige erste Eingänge 24, 24a etc., erste Ausgänge 26, 26a etc., zweite Eingänge 52, 52a etc. und zweite Ausgänge 56, 56a etc. aufweisen. Die zweiten Ausgänge 56, 56a etc. der Mehrzahl reinigbarer Filter 16, 16a etc. sind parallel mit dem Eingang 84 der Zentrifuge 82 verbunden. Die Zentrifuge weist eine Mehrzahl von Batch-Prozeßmoden auf, die seriell der Reihe nach betrieben werden, einen für jeden reinigbaren Filter 16, 16a etc. Wenn die Speicherkapazität der Zentrifuge groß genug ist kann diese alternativ das gesamte Volumen der Filter 16, 16a etc. gleichzeitig bearbeiten.

Das Filtersystem 10 kombiniert einen reinigbaren Filter 16 und eine Zentrifuge 82 und überträgt eine Schmutzspeicherfunktion von einem reinigbaren Filter auf die Zentrifuge. Die Rotorbasisplatte 110 weist eine Abflußpassage 111 auf, die mit dem ringförmigen Raum 108 verbunden ist und nach dem Stoppen der Rotation effektiv wird, um das Fluid von dort abzuführen. Vorzugsweise ist die Abflußpassage 111 zwischen der Rotorbasisplatte 110 und der Welle 120 angeordnet, wie in dem US-Patent 6,019,717 bei 65. Die Zentrifuge 82 ist ein Batch-Prozessor, der die Trennfunktion während der Rotation des Rotors 96 ausführt und der die Abflußfunktion nach der Rotation des Rotors ausführt, wenn der Rotor gestoppt ist. Der ringförmige Raum 108 stellt den Speicherbehälter bereit, der den abgeschiedenen Schmutz speichert und der den Schmutz in High-Loft-Filtermittel 148 zurückhält. Das High-Loft-Filtermittel hält den abgeschiedenen Schmutz zurück und speichert diesen im ringförmigen Raum 108, wenn der Rotor 96 gestoppt ist. Darüber hinaus, wie bereits zuvor beschrieben, reduziert das High-Loft-Filtermittel 148 ein Mitreißen von abgeschiedenen Schmutz während der Anlaufphase zu Beginn der nächsten Rotation des Rotors.

Das Zentrifugengehäuse 98 weist Eingänge 84 und 150 und einen Ausgang 92 auf. Der Eingang 84 ist ein Fluideingang, der schmutzbelastetes Fluid einläßt zur zentrifugalen Trennung des Schmutzes bei der Rotation des Rotors 96. Der Eingang 150 ist ein Gaseingang, der Druckluft als Bewegungskraft einläßt, um die Rotation des Rotors zu bewirken. Der Ausgang 92 ist beides, ein Gas- und ein Fluidausgang, durch den beides, das Fluid nach der Trennung und das Bewegungskraftgas nach dem Antreiben des Rotors 96 entweicht. Der Eingang 84 in der Gehäusebasisplatte 116 ist mit dem inneren Hohlraum 104 verbunden und stellt den Eingang zum Einlassen des schmutzbelasteten Fluids von dem Ausgang 56 des reinigbaren Filters 16 in den inneren Hohlraum 104 der inneren zylindrischen Seitenwand 102 des Rotors bereit, zum Leiten durch die Transferpassagen 156 in den ringförmigen Raum 108 zur Zentrifugentrennung bei der Rotation. Der Anschluß 92 in der Gehäusebasisplatte 116 ist mit der Abflußpassage 111 und mit dem ringförmigen Raum 114 verbunden und stellt den Ausgang bereit zum Entweichen des Fluids von dem ringförmigen Raum 108 durch die Abflußpassage 111 und zum Entweichen des Gases von dem ringförmigen Raum 114. Der Anschluß 150 ist mit dem ringförmigen Raum 114 bei der Turbine 128 verbunden zur Einleitung der Preßluft zur Rotation des Rotors 96.

Wie zuvor beschrieben ist das Reinigungsfluid Luft, das schmutzbelastete Fluid enthält vorzugsweise beides, Flüssigkeit und Luft, und die Druckluft für die Bewegungskraft ist Luft. Bei einer weiteren Ausführung kann das Gehäuse ein Luftventil beinhalten, wie im US-Patent 6,019,717 bei 152, 150, 6.

Es ist bevorzugt, daß das Fluid von dem Ausgang 92 des Zentrifugenfilters 82 durch Gravitation abgeleitet wird. In einer alternativen Ausführung kann das Fluid von dem Ausgang 92 in das Zirkulationssystem abgeführt werden durch eine verzögerte Zufuhr von Luftdruck von der Druckluftquelle 71, wodurch die Zentrifuge nach der Trennung mit Druck beaufschlagt wird. Es ist bevorzugt, daß die Versorgung mit Druckluft von der Quelle 71 zu dem Einlaß 52 des Filters 16 und zu dem Eingang 150 der Zentrifuge 82 so gesteuert wird, wie bereits zuvor beschrieben, daß der Rotor 96 beginnt zu Drehen bevor schmutzbelastetes Arbeitsfluid in den Eingang 84 der Zentrifuge 82 eingelassen wird, so daß die Zentrifugalkraft des sich bereits drehenden Rotors eine hohle mittige Luftsäule in dem schmutzbelasteten Arbeitsfluid in dem inneren Hohlraum 104 erzeugt, die ein Entweichen von Luft ermöglicht.

Die Turbine 128 weist einen inneren Ring 152 an der äußeren zylindrischen Seitenwand 106 des Rotors 96 auf und eine Mehrzahl von Flügeln 132, die sich nach außen zu den äußeren Flügelspitzen 154 erstrecken, wofür weiter Bezug genommen wird auf das US-Patent 6,019,717, 9 bis 11. Die Turbine 128 weist auch einen äußeren Ring 156 an den äußeren Flügelspitzen 154 auf, wobei der äußere Ring einen abgelenkten radial äußeren Gasstrom von den Flügeln blockiert und enthält und den abgelenkten Gasstrom zu dem radialen Abstand 158 zwischen inneren und äußeren Ringen 152 und 156 eindämmt. Die Turbine 128 ist in dem ringförmigen Raum 114 angeordnet.

Die Rotorbasisplatte 110 weist eine konfigurierte Oberfläche 160 auf, die dem ringförmigen Raum 108 zugewandt ist und aufgrund der Gravitation den Abfluß des Fluids von dort zu der Abflußpassage 111 nach dem Stopp der Rotation führt. Die konfigurierte Oberfläche 160 weist einen hohen äußeren Teil 162 neben der äußeren zylindrischen Rotorseitenwand 106 auf, einen niederen Taschenteil 164 und einen mittelhohen inneren Teil 166 neben der inneren zylindrischen Rotorseitenwand 102. Die konfigurierte Fläche 160 ist spitz zulaufend, radial nach innen und nach unten von dem hohen äußeren Teil 162 zu dem niederen Taschenteil 164 und dann nach oben zu dem mittelhohen inneren Teil 166. Der hohe äußere Teil 122 weist eine Höhe höher als der mittelhohe innere Teil 166 auf. Der mittelhohe innere Teil 166 weist eine Höhe höher als der niedere Taschenteil 164 auf. Die Abflußpassage 111 befindet sich an dem mittelhohen inneren Teil 166, so daß abgeschiedener Schmutz, der nicht durch das High-Loft-Filtermittel 148 zurückgehalten wird, in dem niederen Taschenteil 164 gesammelt wird und das Fluid oberhalb dieses gesammelten Schmutzes in dem niederen Taschenteil 164 zu der Abflußpassage 111 abfließen kann.

2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Zentrifuge aus 1 und verwendet die gleichen Referenzennummern wie zuvor, wo dies angebracht ist, um das Verständnis zu erleichtern. Die äußere zylindrische Seitenwand 112 des Rotors ist zum Auswechseln der Basisplatte 110 trennbar, wofür weiter verwiesen wird auf die US-Patente 5,637,217 und 6,019,717. Wie aus dem US-Patent 5,637,217 bekannt, können nach Freigabe des Klammerbandes 118 die äußere Seitenwand 112 und der Griff 122 als verbundene Unteranordnung von der mittigen stationären Welle 120 abgeschraubt werden, wie es bekannt ist aus dem US-Patent 5,637,217, Spalte 13, Zeilen 59 ff. Die Sicherungsmutter 172 ist dann von der inneren zylindrischen Seitenwand 102 abgeschraubt, um dadurch ein Entfernen der äußeren zylindrischen Seitenwand 106 des Rotors zu ermöglichen. Eine Schalenkapsel-Einwegauskleidung 170 mit darin enthaltenem Schmutz wird entfernt und entsorgt und ersetzt durch eine andere Schalenkapsel-Einwegauskleidung. Die Schalenkapsel-Einwegauskleidung 170 kann ferner ein Basisteilstück 174 aufweisen, das sich entlang der Innenseite der Rotorbasisplatte 110 erstreckt und diese auskleidet. Die Abflußpassage 111 ist unbedeckt von dem Basisteilstück 174 der Schalenkapsel-Einwegauskleidung. Das Basisteilstück 174 ist an die Schalenkapsel-Einwegauskleidung 170 bei 176 geheftet. Die äußere zylindrische Seitenwand 106 des Rotors ist ein glockenförmiges Teil und die Schalenkapsel-Einwegaus-kleidung 170 ist komplementär glockenförmig entlang der inneren Seite derselben. In bevorzugter Ausführung ist das High-Loftfiltermittel 148 in dem ringförmigen Raum 108 in der Schalenkapsel-Einwegauskleidung 170 beinhaltet. Die Schalenkapsel-Einwegauskleidung 170 mit dem High-Loftfiltermittel 148 darin wird bei Wartung der Zentrifuge entsorgt und ersetzt durch eine andere Schalenkapsel-Einwegauskleidung mit frischem High-Loftfiltermittel darin.

Das bevorzugte System verwendet die Leistungsfähigkeit eines Filters 16 bezüglich der Strömungsrate und die Leistungsfähigkeit einer Zentrifuge bezüglich der Speicherkapazität in einem Kombinationsfiltersystem 10 zur Filterung von Arbeitsfluid einer Maschine 12, bei der die Filterkapazität zu gering ist für einen dauerhaften Filter aber die Strömungsrate zu hoch ist für eine Zentrifuge.

Die 3 und 4 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel und verwenden die gleichen Bezugsziffern wie zuvor, wo dies angebracht ist, um das Verständnis zu erleichtern. Die Zentrifuge in den 3 und 4 ist wünschenswert zur Reduktion des Mitreißens von Partikeln in dem Filtersystem der 1 nach der Abscheidung des Schmutzes von der schmutzbelasteten Flüssigkeit, wie z. B. schmutziges Schmieröl in einem Gasstrom wie Luft. Ein Standrohr 180 umgibt die innere zylindrische Seitenwand 102 des Rotors und teil den ringförmigen Raum 108 in einen inneren ringförmigen Raum 182 zwischen dem Standrohr 180 und der inneren zylindrischen Seitenwand 102 und einen äußeren ringförmigen Raum 184 zwischen dem Standrohr 180 und der äußeren zylindrischen Seitenwand 106. Das Standrohr 180 weist ein oberes flaches Ende 186 an und geringfügig unter der Transferpassage 146 auf und ein unteres Ende 188 an der Abflußpassage 111. Während der Rotation des Rotors wird Luft von der Transferpassage 146 nach unten durch den inneren ringförmigen Raum 182 zu der Abflußpassage 111 belüftet und schmutzbelastete Flüssigkeit von der Transferpassage 146 wird zentrifugal angetrieben in die äußere ringförmige Kammer 184. Das Standrohr 180 weist eine oder mehrere Löcher oder Öffnungen 190 an dem unteren Ende 188 auf, die Flüssigkeit durch diese von der äußeren ringförmigen Kammer 184 zu der Abflußpassage 111 nach dem Stopp des Rotationsrotors leiten. In 4 wird die Belüftung durch Pfeil 192 gezeigt und die Flüssigkeitsleitung wird durch Pfeil 194 gezeigt.

Das Standrohr 180 dient einem dualen Zweck. Zuerst reduziert es die Flüssigkeitsablaufrate bei 194 nachdem der Rotor die Drehung stoppt, folgend dem Reinigungszyklus des reinigbaren Filters 16, und reduziert dadurch die Menge von Partikeln, die mit dem Abfluß der Flüssigkeit herausgetragen werden. Zweitens stellt das Standrohr eine ringförmige Zone bei 182 neben der Rotornabe oder der inneren zylindrischen Seite 102 bereit, die frei ist von High-Loft-Filtermittel 148, um einem hohen volumetrischen Strom gereinigter Luft bei 192 zu ermöglichen von dem Rotor schnell und mir geringem Druckverlust zu entweichen. Der Reinigung des reinigbaren Filters 16 und dem Stoppen des Zentrifugenrotors 96 nachfolgend können abgeschiedene, gesammelte Schmutzpartikel während der Ablaufstufe des Rotors als Flüssigkeitsablauf von dem Rotor mitgerissen werden. Dieses Mitreißen gesammelter Partikel kann reduziert werden durch Verringerung der Abflußrate der Flüssigkeit von dem Rotor. Dies wiederum könnte erzielt werden durch eine einfache Reduktion der Größe der Abflußpassage 111, jedoch zu dem Preis, daß die hohe volumetrische Strömungsrate der Luft während des Reinigungszyklus durch eine solche reduzierte Größe der Rotorabflußpassage gedrosselt würde und dies wiederum ist nicht wünschenswert. Das Standrohr 180 mit kleinen Abflußlöchern 190 in der Nähe des unteren Ende 188 trifft die dualen Ziele einer niedrigen Flüssigkeitsabflußrate nach dem Stopp der Rotation und einer dennoch hohen Leistungsfähigkeit bezüglich des Luftstroms zur Luftentlüftung während der Rotation. Ein anderer Vorteil, der durch das Standrohr 180 realisiert wird, ist die Erschaffung einer ringförmigen Zone an der inneren ringförmigen Kammer 182, die vollständig frei von High-Loft-Filtermittel 148 ist, wodurch der Luft eine uneingeschränkte Passage zum Entweichen gegeben wird, und die hohe Strömungsgeschwindigkeit der Luft durch befeuchtetes Material 148 in dem ringförmigen Raum 108 minimiert wird. In einer weiteren Alternative ist das Standrohr 180 perforiert mit einer Mehrzahl von Löchern an dem unteren Ende 188 und bedeckt mit einem Ring aus Filtermaterial, wie in 4 bei der gestrichelten Linie 196 gezeigt, z. B. gewebtes Maschenmaterial o. dgl., um die Abflußrate ähnlich zu reduzieren und einen finalen Filter bereitzustellen, um den Ausfluß von Partikeln zu reduzieren. Das Standrohr 180 an dem unteren Ende 188 ist an der Rotorbasisplatte 110 an der konfigurierten Oberfläche 160, vorzugsweise um den inneren Teil 166, vorzugsweise durch Schweißen o. dgl. befestigt.

Es ist anzumerken, daß verschiedene Äquivalente, Alternativen und Modifikationen im Rahmen der anschließenden Patentansprüche möglich sind.


Anspruch[de]
  1. Ein Filtersystem zum Filtern von Arbeitsfluid aus einer Maschine (12), das einen Filter (16) mit einem Filtermittelelement (30) zum Filtern besagten Arbeitsfluids beinhaltet, wobei der Filter (16) einen ersten Eingang (24) hat, der Arbeitsfluid von der Maschine (12) erhält, wobei der Filter (16) einen ersten Ausgang (26) hat, der Arbeitsfluid an die Maschine (12) zurückgibt, wobei der Filter (16) einen zweiten Eingang (52) hat, der ein Reinigungsfluid von einer Reinigungsfluidquelle (71) erhält, wobei der Filter (16) einen zweiten Ausgang (56) hat, der das Reinigungsfluid nach außen befördert,

    wobei das Filtermittelelement (30) eine saubere Seite (34) hat, die mit dem ersten Ausgang (26) und dem zweiten Eingang (52) in Verbindung steht, wobei das Filtermittelelement (30) eine unsaubere Seite (32) hat, die mit dem ersten Eingang (24) und dem zweiten Ausgang (56) in Verbindung steht,

    wobei der Filter (16) einen ersten Durchflussweg durch denselben von dem ersten Eingang (24) durch das Filtermittelelement (30) in eine Richtung zu dem ersten Ausgang (26) hat, wobei der Filter (16) einen zweiten Durchflussweg durch denselben von dem zweiten Eingang (52) durch das Filtermittelelement (30) in die entgegengesetzte Richtung zu dem zweiten Ausgang (56) hat, wobei der erste und der zweite Durchflussweg gemeinsame, aber in der Richtung entgegengesetzte Teile durch das Filtermittelelement (30) haben,

    wobei der Filter (16) bei geschlossenem zweiten Eingang (52) und geschlossenem zweiten Ausgang (56) in einem Filtermodus funktioniert und den Fluidfluss durch denselben den ersten Durchflussweg entlang filtert,

    wobei der Filter (16) bei geöffnetem zweiten Eingang (52) und geöffnetem zweiten Ausgang (56) in einem Rückwaschmodus funktioniert, und wobei das Reinigungsfluid dadurch den zweiten Durchflussweg entlang fließt und das schmutzbelastete Arbeitsfluid von der unsauberen Seite (32) des Filtermittelelements (30) bis zu dem zweiten Ausgang (56) rückwäscht,

    wobei das Reinigungsfluid Druckluft ist, und die Reinigungsfluidquelle (71) eine Quelle komprimierter Luft ist,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    ein Schmutzabscheider (82) vorgesehen ist, der einen Eingang (84) hat, der mit einem zweiten Ausgang (56) des Filters (16) verbunden ist und Schmutz von dem schmutzbelasteten Arbeitsfluid erhält und dieses davon trennt,

    wobei der Schmutzabscheider (82) eine Zentrifuge mit einem Rotor (96) aufweist, der Schmutz von Arbeitsfluid trennt, und einen Speicherbehälter (108) aufweist, der den Schmutz speichert,

    wobei der Rotor (96) der Zentrifuge (82) angetrieben wird, um aufgrund einer Antriebskraft zu rotieren, und die Antriebskraft durch Druckluft erzeugt wird, die separat von jener Druckluft zugeführt wird, welche das Reinigungsfluid ist.
  2. Filtersystem nach Anspruch 1, wobei die selbe Quelle komprimierter Luft (71) sowohl das Reinigungsfluid für den Filter (16) als auch die Antriebskraft für den Rotor (96) zuführt,

    vorzugsweise, mit einem ersten Ventil (138), das die Zufuhr von Druckluft aus der Quelle komprimierter Luft (71) zu dem zweiten Eingang (52) des Filters (16) kontrolliert, und mit einem zweiten Ventil (134), das die Zufuhr von Druckluft aus der Quelle komprimierter Luft (71) zu dem Rotor (96) der Zentrifuge (82) kontrolliert, wobei das erste und das zweite Ventil (134, 138) so funktionieren, dass sich der Rotor (96) zu drehen beginnt, bevor schmutzbelastetes Arbeitsfluid in den Eingang (84) der Zentrifuge (82) einfließt, so dass die Zentrifugalkraft des sich bereits drehenden Rotors (96) in der Mitte einen hohlen Luftraum in dem schmutzbelasteten Arbeitsfluid erzeugt und das Abziehen von Luft gestattet.
  3. Filtersystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schmutzabscheider (82) einen Ausgang (92) hat, der Arbeitsfluid nach Abscheidung von Schmutz abgibt,

    wobei das Filtersystem vorzugsweise ein Zirkulationssystem beinhaltet, das Arbeitsfluid zu der Maschine (12) zirkulieren lässt, und wobei der Ausgang (92) des Schmutzabscheiders (82) Arbeitsfluid an das Zirkulationssystem abgibt,

    wobei vorzugsweise das Zirkulationssystem außerdem eine Senkwanne (14) beinhaltet, die Arbeitsfluid für die Maschine (12) enthält, und wobei der Ausgang (92) des Schmutzabscheiders (82) Arbeitsfluid in die Senkwanne (14) abgibt.
  4. Filtersystem nach einem jeden der vorangehenden Ansprüche, wobei die Mindestkapazität der Zentrifuge (82) gleich der Kapazität des gespeicherten Schmutzes zuzüglich der Kapazität des Filters (16) ist.
  5. Filtersystem nach einem jeden der vorangehenden Ansprüche, wobei der Speicherbehälter ein zweites Filtermittelelement (148) beinhaltet, das Fluidturbulenz insbesondere während Rotorgeschwindigkeitsgradienten in der Anlaufphase verringert, Schmutzpartikel einfängt und erneutes Mitreißen von Partikeln während der Rotorgeschwindigkeitsgradienten verringert,

    wobei das zweite Filtermittelelement (148) vorzugsweise eine Filtermaterialmatrix von mindestens 75% des Hohlraumvolumens beinhaltet, wobei vorzugsweise das Hohlraumvolumen außerdem mindestens 95% beträgt.
  6. Filtersystem nach einem jeden der vorangehenden Ansprüche, wobei die Zentrifuge (82) ein Gehäuse (98) aufweist, in dem der Rotor (96) montiert ist, um darin um eine Achse (100) zu rotieren, wobei der Rotor (96) eine innere zylindrische Seitenwand (102) mit einem hohlen Innenraum (104) und eine äußere zylindrische Seitenwand (106) hat, die einen Zwischenraum lassend von der inneren zylindrischen Seitenwand (102) radial nach außen verläuft und einen ringförmigen Raum (108) dazwischen begrenzt, wobei die innere zylindrische Seitenwand (102) eine Transferpassage (146) dadurch hat, welche eine Kommunikation des hohlen Innenraums (104) mit dem ringförmigen Raum (108) ermöglicht, wobei das Gehäuse (98) einen Eingang (84) hat zum Einlassen von schmutzbelastetem Fluid in den hohlen Innenraum (104) der inneren zylindrischen Seitenwand (102), damit diese durch die Transferpassage (146) in den ringförmigen Raum (108) zur zentrifugalen Abscheidung nach der Rotation strömt, wobei der ringförmige Raum (108) den Speicherbehälter bildet, der den Schmutz speichert,

    wobei der Rotor (96) vorzugsweise eine Basisplatte (110) hat, die sich zwischen der inneren und der äußeren zylindrischen Seitenwand (102, 106) erstreckt, wobei die Rotorbasisplatte (110) eine Abflusspassage (111) hat, die mit dem ringförmigen Raum (108) in Verbindung steht und daraus nach Anhalten der Rotation Fluid wirkungsvoll abströmen lässt, und wobei die Zentrifuge (82) ein Batch-Prozessor ist, der die Abscheidefunktion während der Rotation des Rotors (96) und die Abflussfunktion nach der Rotation des Rotors (96) durchführt, sobald der Rotor (96) angehalten ist,

    wobei vorzugsweise die Rotorbasisplatte (110) außerdem eine konfigurierte Oberfläche (160) hat, die dem ringförmigen Raum (108) zugewandt ist und gravitationsmäßig den Abfluss von Fluid daraus zur Abflusspassage (111) nach dem Anhalten der Rotation leitet,

    wobei vorzugsweise die konfigurierte Oberfläche (160) außerdem einen hohen äußeren Teil (162), der an die äußere zylindrische Seitenwand (106) angrenzt, einen niederen Taschenteil (164) und einen mittelhohen inneren Teil (166) hat, der an die innere zylindrische Seitenwand (102) angrenzt, wobei die konfigurierte Oberfläche (160) radial nach innen und nach unten von dem hohen äußeren Teil (162) zu dem niederen Taschenteil (164) und dann nach oben zu dem mittelhohen inneren Teil (166) verläuft, wobei der hohe äußere Teil (162) höher ist als der mittelhohe innere Teil (166), der seinerseits höher ist als der niedere Taschenteil (164), wobei die Abflusspassage (111) bei dem mittelhohen inneren Teil (166) liegt, so dass abgeschiedener Schmutz, der nicht von den High-Loft-Filtermitteln (148) zurückgehalten wird, in dem niederen Taschenteil (164) aufgefangen wird, und Fluid über dem aufgefangenen Schmutz in dem niederen Taschenteil (164) zu der Abflusspassage (111) abströmt.
  7. Filtersystem nach Anspruch 6, welches die High-Loft-Filtermittel (148) in dem ringförmigen Raum (108) beinhaltet, die eine Filtermaterialmatrix von mindestens 75% des Hohlraumvolumens beinhalten, und den Schmutz im High-Loft-Filtermittel (148) zurückhält, wobei die High-Loft-Filtermittel (148) den abgeschiedenen Schmutz in dem ringförmigen Raum (108) zurückhalten und speichern, einschließlich nach der Rotation, wenn der Rotor (96) angehalten ist, wobei die High-Loft-Filtermittel (148) das erneute Mitreißen des abgeschiedenen Schmutzes während der Anlaufphase beim Beginn der nächsten Rotation des Rotors (96) verringern,

    wobei vorzugsweise die Filtermaterialmatrix der High-Loft-Filtermittel (148) aus der folgenden Gruppe gewählt wird: Faserstoff; Polyester; Schaum, einschließlich retikuliertem Schaum; Spinnvlies; Maschendraht, einschließlich Edelstahl; und Sintermaterial, einschließlich porösen Verbundwerkstoffen.
  8. Filtersystem nach Anspruch 6 oder 7, wobei die äußere zylindrische Seitenwand (106) des Rotors (96) zum Auswechseln von der Basis trennbar ist, und

    wobei der Rotor (96) außerdem eine Schalenkapsel-Einwegauskleidung (170) beinhaltet, die sich entlang der Innenseite der äußeren zylindrischen Seitenwand (106) erstreckt und diese auskleidet und Schmutz akkumuliert und einbehält, so dass die Zentrifuge (82) gewartet werden kann durch Entfernen der äußeren zylindrischen Seitenwand (106) und Entsorgen der Schalenkapsel-Einwegauskleidung (170) mit dem darin enthaltenen Schmutz und Ersetzen derselben mit einer anderen Schalenkapsel-Einwegauskleidung (170),

    wobei vorzugsweise die Schalenkapsel-Einwegauskleidung (170) außerdem ein Basisteilstück (174) enthält, das sich entlang der Rotorbasisplatte (110) erstreckt und deren Innenseite verkleidet, wobei die Abflusspassage (111) von dem Basisteilstück (174) der Schalenkapsel-Einwegauskleidung (170) nicht bedeckt wird,

    und/oder wobei vorzugsweise die äußere zylindrische Seitenwand (106) des Rotors ein glockenförmiger Teil ist, und die Schalenkapsel-Einwegauskleidung (170) ergänzend glockenförmig entlang der Innenseite derselben geformt ist.
  9. Filtersystem nach Anspruch 8, wobei die Schalenkapselauskleidung (170) den ringförmigen Raum (108) darin begrenzt, und das Filtersystem die High-Loft-Filtermittel (148) in der Schalenkapselauskleidung (170) beinhaltet, die eine Filtermaterialmatrix von mindestens 75% des Hohlraumvolumens beinhalten, wobei die Schalenkapselauskleidung (170) den Speicherbehälter bildet, der den Schmutz speichert und diesen in den High-Loft-Filtermitteln (148) hält, wobei die High-Loft-Filtermittel (148) den abgeschiedenen Schmutz in der Schalenkapselauskleidung (170) halten und speichern, einschließlich nach der Rotation, wenn der Rotor (96) angehalten ist, wobei die High-Loft-Filtermittel (148) erneutes Mitreißen des abgeschiedenen Schmutzes während der Anlaufphase beim Beginn der nächsten Rotation des Rotors (96) verringern, wobei die Schalenkapsel-Auskleidung (170) mit den High-Loft-Filtermitteln (148) darin nach Wartung der Zentrifuge (82) entsorgt wird und durch eine andere Schalenkapsel-Einwegauskleidung (170) mit frischen High-Loft-Filtermitteln (148) darin ersetzt wird.
  10. Filtersystem nach einem jeden der vorangehenden Ansprüche, wobei der Rotor (96) eine Turbine (128) hat, um den Rotor (96) als Reaktion auf die Antriebskraft des Druckluftstrahls rotieren zu lassen, wobei die Turbine (128) einen inneren Ring (152) auf dem Rotor (96), eine Vielzahl von Schaufeln (132), die sich radial nach außen zu äußeren Schaufelspitzen (154) erstrecken, und einen äußeren Ring (156) an den äußeren Schaufelspitzen (154) hat, wobei der äußere Ring (156) von den Schaufeln (132) radial nach außen abgelenkte Gasströmung blockiert und kontrolliert und die abgelenkte Gasströmung auf die radiale Lücke zwischen den inneren und äußeren Ringen (152, 156) begrenzt,

    wobei, vorzugsweise, der Rotor (96) in einem Gehäuse (98) mit erstem und zweitem Eingang (84, 150) und einem Ausgang (92) angebracht ist, wobei der erste Eingang (84) ein Eingang für Fluid ist, das schmutzbelastetes Fluid zwecks der zentrifugalen Abscheidung des Schmutzes nach Rotation des Rotors (96) einlässt, wobei der zweite Eingang (150) ein Einlass für Gas ist, der die Druckluft als Antriebskraft einlässt, um die Rotation des Rotors (96) zu bewirken, wobei der Ausgang (92) sowohl ein Ausgang für Gas als auch für Fluid ist, und das Fluid nach der Abscheidung und das Antriebsgas nach Antrieb des Rotors (96) nach außen befördert,

    wobei, vorzugsweise, der Rotor (96) außerdem eine innere zylindrische Seitenwand (102) mit einem hohlen Innenraum (104) und eine äußere zylindrische Seitenwand (106) hat, die von der inneren zylindrischen Seitenwand (102) einen Zwischenraum lassend radial nach außen verläuft und einen ersten ringförmigen Raum (108) dazwischen begrenzt, wobei das Gehäuse (98) eine zylindrische Seitenwand (112) hat, die von der äußeren zylindrischen Seitenwand (106) des Rotors einen Zwischenraum lassend radial nach außen verläuft und einen zweiten ringförmigen Raum (114) dazwischen begrenzt, wobei die innere zylindrische Seitenwand (102) des Rotors eine Transferpassage (146) durch dieselbe hat, welche die Kommunikation des hohlen Innenraums (104) mit dem ersten ringförmigen Raum (108) ermöglicht, wobei sich die Turbine (128) in dem zweiten ringförmigen Raum (114) befindet, wobei der Rotor (96) eine Basisplatte (110) mit einer Abflusspassage (111) hat, die mit dem ersten ringförmigen Raum (108) in Verbindung steht, wobei das Gehäuse (98) eine Basisplatte (116) mit einem ersten Zugang (84) hat, der mit dem hohlen Innenraum (104) in Verbindung steht und besagten Eingang für Fluid bildet, um schmutzbelastetes Fluid aus dem zweiten Ausgang (56) des nach Reinigung wiederverwendbaren Filters (16) in den hohlen Innenraum (104) der inneren zylindrischen Seitenwand (102) des Rotors einzulassen, damit dieses durch die Transferpassage (146) in den ersten ringförmigen Raum (108) zwecks zentrifugaler Abscheidung nach der Rotation laufen kann, wobei die Basisplatte (116) des Gehäuses einen zweiten Zugang (92) hat, der mit der Abflusspassage (111) und dem zweiten ringförmigen Raum (114) in Verbindung steht und besagten Gehäuseausgang (92) bildet, der Fluid aus dem ersten ringförmigen Raum (108) durch die Abflusspassage (111) und Gas aus dem zweiten ringförmigen Raum (114) nach außen befördert.
  11. Filtersystem nach einem jeden der vorangehenden Ansprüche, wobei die Zentrifuge (82) einen Rotor (96) aufweist, der in einem Gehäuse (98) zur Rotation um eine Achse (100) angebracht ist, um zentrifugal Schmutzpartikel aus dem schmutzbelasteten Arbeitsfluid abzuscheiden, wobei der Rotor (96) eine innere zylindrische Seitenwand (102) mit einem hohlen Innenraum (104) und eine äußere zylindrische Seitenwand (106) hat, die einen Zwischenraum lassend von der inneren zylindrischen Seitenwand (102) radial nach außen verläuft und einen ersten ringförmigen Raum (108) dazwischen begrenzt, wobei das Gehäuse (98) eine zylindrische Seitenwand (112) hat, die einen Zwischenraum lassend von der äußeren zylindrischen Seitenwand (106) des Rotors radial nach außen verläuft und einen zweiten ringförmigen Raum (114) dazwischen begrenzt, wobei die innere zylindrische Seitenwand (102) des Rotors eine Transferpassage (146) durch dieselbe hat, welche Kommunikation des hohlen Innenraums (104) mit dem ersten ringförmigen Raum (108) ermöglicht, wobei der Rotor (96) eine Basisplatte (110) mit einer Abflusspassage (111) hat, die mit dem ersten ringförmigen Raum (108) in Verbindung steht, wobei der Rotor (96) eine Turbine (128) hat, um den Rotor (96) als Reaktion auf die Antriebskraft des Druckluftstrahls rotieren zu lassen, wobei das Gehäuse (98) eine Basisplatte (116) mit erstem, zweitem und dritten Zugang (84, 150, 92) hat, wobei der erste Zugang (84) mit dem hohlen Innenraum (104) in Verbindung steht und mit dem zweiten Ausgang (56) des nach Reinigung wiederverwendbaren Filters (16) verbunden ist, und einen Eingang für Fluid bietet, um schmutzbelastetes Fluid in den hohlen Innenraum (104) der inneren zylindrischen Seitenwand (102) des Rotors zu lassen, damit dieses durch die Transferpassage (146) in den ersten ringförmigen Raum (108) zwecks zentrifugaler Abscheidung durchlaufen kann, wobei der zweite Zugang (150) mit dem zweiten ringförmigen Raum (114) bei der Turbine (128) in Verbindung steht, um Druckluft zum Rotieren des Rotors (96) einzulassen, wobei der dritte Zugang (92) mit der Abflusspassage (111) und dem zweiten ringförmigen Raum (114) in Verbindung steht und sowohl das Fluid aus dem ersten ringförmigen Raum (108) durch die Abflusspassage (111) als auch das Gas aus dem zweiten ringförmigen Raum (114) nach außen befördert.
  12. Filtersystem nach Anspruch 6 und, wenn geeignet, nach einem jeden der Ansprüche 7 bis 11, wobei besagtes System einen nach Reinigung wiederverwendbaren Filter (16) und eine Zentrifuge (82) kombiniert und eine Schmutzspeicherfunktion von dem nach Reinigung wiederverwendbaren Filter (16) zu der Zentrifuge (82) transferiert, wobei die Zentrifuge (82) ein Standrohr (180) aufweist, welches die innere zylindrische Seitenwand (102) umgibt und den ringförmigen Raum (108) in eine innere ringförmige Kammer (182) zwischen dem Standrohr (180) und der inneren zylindrischen Seitenwand (102) und in eine äußere ringförmige Kammer (184) zwischen dem Standrohr (180) und der äußeren zylindrischen Seitenwand (106) teilt,

    wobei, vorzugsweise, der Rotor (96) eine Basisplatte (110) hat, die sich zwischen der inneren und der äußeren zylindrischen Seitenwand (102, 106) erstreckt, wobei die Rotorbasisplatte (110) eine Abflusspassage (111) hat, die mit dem ringförmigen Raum (108) in Verbindung steht, um nach Anhalten der Rotation wirkungsvoll Fluid daraus abzulassen, wobei das Standrohr (180) ein oberes Ende (186) bei der Transferpassage (146) und ein unteres Ende (188) bei der Abflusspassage (111) hat, und wobei das schmutzbelastete Fluid schmutzbelastetes Flüssiges in einer Gasströmung aufweist, und dies in einer Weise, dass während der Rotation Gas in die Gasströmung aus der Transferpassage (146) durch die innere ringförmige Kammer (182) zu der Abflusspassage (111) durchgelassen wird, und schmutzbelastetes Fluid aus der Transferpassage (146) zentrifugal in die äußere ringförmige Kammer (184) getrieben wird,

    wobei, vorzugsweise, das System außerdem High-Loft-Filtermittel (148) in der äußeren ringförmigen Kammer (184) beinhaltet, die eine Filtermaterialmatrix von wenigstens 75% des Hohlraumvolumens beinhalten, wobei die äußere ringförmige Kammer (184) einen Speicherbehälter bietet, der den Schmutz speichert und den Schmutz in den High-Loft-Filtermitteln (148) hält, wobei die High-Loft-Filtermittel (148) den abgeschieden Schmutz in der äußeren ringförmigen Kammer (184) halten und speichern, einschließlich nach der Rotation, wenn der Rotor (96) angehalten ist, wobei die High-Loft-Filtermittel (148) das erneute Mitreißen des abgeschiedenen Schmutzes während der Anlaufphase beim Beginn der nächsten Rotation des Rotors (96) verringern.
  13. Filtersystem nach Anspruch 12, wobei das Standrohr (180) eine obere Ausdehnung an dem oberen Ende (186) auf einem Niveau vertikal unterhalb der Transferpassage (146) hat,

    und/oder wobei, vorzugsweise, das Standrohr (180) eine oder mehr Öffnungen (190) an dem unteren Ende (188) hat und dadurch Fluid von der äußeren ringförmigen Kammer (184) zu der Abflusspassage (111) nach Anhalten der Rotation ablässt, und wobei das Standrohr (180) an dem unteren Ende (188) an die Rotorbasisplatte (110) an der konfigurierten Oberfläche (160) montiert ist.
  14. Filtersystem nach einem jeden der vorangehenden Ansprüche, das eine Vielzahl von nach Reinigung wiederverwendbaren Filtern (16) beinhaltet, die jeweils besagte zweite Ausgänge (56) haben, die parallel mit dem Eingang (84) der Zentrifuge (82) verbunden sind,

    wobei vorzugsweise die Zentrifuge (82) eine Vielzahl von Batch-Processing Modi hat, die seriell sequentiell funktionieren, und zwar einen Modus für jeden der nach Reinigung wiederverwendbaren Filter (16).
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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