WO2013034144A1 - Filteranlage für ein flüssiges medium - Google Patents

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WO2013034144A1
WO2013034144A1 PCT/DE2012/100257 DE2012100257W WO2013034144A1 WO 2013034144 A1 WO2013034144 A1 WO 2013034144A1 DE 2012100257 W DE2012100257 W DE 2012100257W WO 2013034144 A1 WO2013034144 A1 WO 2013034144A1
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WO
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filter
tank
container
filter system
modules
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PCT/DE2012/100257
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English (en)
French (fr)
Inventor
Johannes Jänen
Original Assignee
Mayfran International B.V.
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Publication date
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Priority to US13/261,827 priority patent/US20140231334A1/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/62—Regenerating the filter material in the filter
    • B01D29/66—Regenerating the filter material in the filter by flushing, e.g. counter-current air-bumps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/50—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition
    • B01D29/52—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition in parallel connection
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/76—Handling the filter cake in the filter for purposes other than for regenerating
    • B01D29/80—Handling the filter cake in the filter for purposes other than for regenerating for drying
    • B01D29/84—Handling the filter cake in the filter for purposes other than for regenerating for drying by gases or by heating
    • B01D29/843—Handling the filter cake in the filter for purposes other than for regenerating for drying by gases or by heating by direct contact with a fluid

Definitions

  • the invention relates to a filter system for a liquid medium according to the preamble of claim 1.
  • liquid medium may be, for. B. to act a resource
  • a filter unit of the type mentioned is z. B. from DE 10 2007 049 658 A1.
  • a filter module is disclosed which has a filter housing with therein
  • Filter elements has a clean tank and a dirt tank. From one
  • Unfiltrate source As an outlet for contaminated coolant of one or more processing machines, unfiltered material is fed to the dirt tank. From the dirt tank, the unfiltered material is fed to an unfiltrate side of the filter housing by means of a pump and the liquid medium is forced through the filter elements. From the filtrate side of the filtrate is fed to the clean tank, from where it its further purpose, eg. B. as a fresh coolant for machine tools, is supplied.
  • the filter elements are cleaned from time to time by means of a backwashing process.
  • the cited prior art discloses the supply of unfiltrate and the removal of filtrate initially to prevent and in the
  • the size and capacity of filter systems are determined by the underlying application, in the metalworking industry z. B. by the size and number of processing machines and the resulting requirement for cooling lubricants. If a need changes, for example B. in the case of increasing the processing capacity, often the filter system must be adjusted. This means either a costly new acquisition of the entire system or at least individual parts, such. As the filter housing and the tanks, or there are additional filter housing and / or tanks provided, which are to be connected to the existing system. In addition, the known filter systems on a considerable and costly space.
  • the invention is therefore the technical problem of providing a filter system of the type mentioned is available, which is built to save space and is particularly suitable for adaptation to changing filter needs.
  • a container unit of the filter module surrounds the other. So z. B. the filter housing through a first tank, for. B. the
  • Soil tank be surrounded. If at least a second tank, z. B. the clean tank is needed, this can be nested in a similar manner, for. B. the
  • the filter housing Surrounding the dirt tank, be arranged. It is also possible to form the filter housing in an annular manner surrounding one of the tanks or even all the tank units.
  • the outer side of the side wall of an inner container unit can simultaneously serve as an inner wall of the surrounding container unit. If the innermost container unit z. B. given by the filter housing, a part of the outer wall of the filter housing at the same time as a boundary for the surrounding tank, z. B. the dirt tank, serve. The outer wall of this dirt tank can then z. B. also form the inner wall of him surrounding annular clean tank.
  • This shell like construction of the Container units is particularly space-saving. In addition, this saves the necessary piping between the container units or can be performed at least very briefly.
  • container unit also be executed incomplete, in the sense that still remains a lateral access to the inner container unit, z.
  • the inner container unit is the filter housing, to facilitate the removal or replacement of filter units, e.g. Filter cartridges.
  • the side wall only at least 60%, preferably
  • the inner container unit may be in one or more particular ones
  • the container units are supported by a support structure, wherein at least one supporting element of the support structure can simultaneously serve as a fluid conduit.
  • the existing of the container units and the support structure filter module can be dimensioned by its compact structure in its outer dimensions so that it is entirely by means of roadworthy transporter, z. B. by means of a truck, without special permission for excess dimensions can be transported.
  • the filter system according to the invention may consist of a single filter module. However, a filter module can also be designed such that it can be coupled with further filter modules. In this way, the filter system can be expanded in basically any way.
  • Can be used filter system can be used by the user as a basic element. If required and increased capacities, additional modules can be added. For this purpose, coupling elements can already be provided on the filter module in order to provide the necessary connections between the filter modules. Conversely, with a reduction in demand, individual modules can also be removed.
  • the filter system consists of at least two modules, it is also possible to clean one of the modules, while the at least one further filter module can further filter the liquid medium. Particularly in the case of a larger number of filter modules, the cleaning process can be carried out optimally without the overall negative effect on the filter process.
  • tank elements of different filter modules it is possible to couple the tank elements of different filter modules together via fluid lines in such a way that they can be used like a common tank.
  • This has advantages especially for filter cleaning.
  • the tank contents of the filter module to be cleaned and additionally the tank contents of the further filter modules can be used for the filter cleaning process.
  • the maximum cleaning time available can be extended, resulting in an improvement in process quality, e.g. through a prolonged
  • Precoat time or extended drying time for the filter cake Precoat time or extended drying time for the filter cake.
  • one of the filter modules can be redundantly routed.
  • a filter module to be cleaned or a damaged filter module can be replaced by the redundant filter module and a negative influence of the filter cleaning or the accident on the filter process can be avoided.
  • Filter systems can for example consist of 5 or 6 filter modules. This order of magnitude can be a largely trouble-free continuous filtering guarantee. With exceptionally large cooling lubricant requirement, a filter system according to the invention can also consist of more than six filter modules. With correspondingly low cooling lubricant requirement, the individual operation of a filter module or a filter system consisting of 2, 3 or 4 filter modules can also make sense.
  • the vote of the filter modules with each other can be achieved by a correspondingly established control, z. B. by a master controller controls one or more filter modules, the filter modules each one of the
  • Master control dependent slave control may have.
  • FIG. 2 shows the filter module of FIG. 1 in a cross section in plan view
  • FIG. 4 shows a filter module in perspective view with support structure elements
  • Fig. 5 schematic representation of the generation phase
  • Fig. 6 shows an alternative embodiment of a filter module.
  • Fig. 1 shows schematically a filter module 1 in a lateral cross-section.
  • Filter container 2 with filter cartridges not shown here is of a
  • FIG. 2 shows the filter module 1 according to FIG. 1 in a cross section in plan view.
  • a filter module 1 of the type concerned can be used as a filter system for the
  • Coolant lubricant used by processing machines Via a KSS return 7 passes e.g. Contaminated cooling lubricant originating from the processing machines is fed into the dirt tank 3 via a non-filtrate pump 8, which is loaded with contaminated cooling lubricant from the dirt tank 3 into an unfiltrate chamber 9 of the filter container 2. About a pressure difference, the unfiltered is pressed through the filter cartridges, not shown here, and thereby filtered. As a result, a filtrate chamber 10 of the filter container 2 fills with filtrate. Filtrate filtering
  • Coolant passes through a 3-way valve 1 1 in the clean tank 5, from where the filtrate via a filtrate 12 a KSS flow 13 for the cooling lubricant and thus again directly or indirectly via a not shown here
  • Coolant container is fed to the processing machines.
  • the filtrate is passed through a heat exchanger 14 in order to extract heat from the cooling lubricant. If the clean tank 5 is filled to a predetermined limit, the filtrate is returned to the dirty tank 3 via an overflow, not shown.
  • the filter container 2 has a discharge chute 15 for the filter cake.
  • the regeneration of the filter module 1 is shown below. Below the
  • Chute 15 is a conveyor 16 for removal of the ejected filter cake.
  • Fig. 3 shows a filter system of three filter modules 1 a, 1 b and 1 c, all of which are constructed consistent. Because of the structure of the individual filter modules 1 a, 1 b and 1 c reference is made to the description of Figures 1 and 2.
  • All dirty tanks 3a, 3b and 3c of the filter modules 1 a, 1 b and 1 c are connected to the KSS return 7. Likewise, each filter module 1 a, 1 b and 1 c feeds into the KSS feed 13.
  • Filter cake collecting container 18 passes.
  • the modular design of the filter system according to FIG. 3 makes it possible to regenerate any one of the filter modules 1 a, 1 b or 1 c, while the
  • Processing machines from the clean tanks 5a, 5b and 5c of all modules 1 a, 1 b and 1 c are supplied with filtered coolant on.
  • the dirty tanks 3a, 3b and 3c are connected to each other via a compensation line 34.
  • a compensation line 34 By suitable valve elements 35 and / or closure elements individual modules 1 a, 1 b or 1 c can be shut off manually or automatically by the compensation line 34.
  • the clean tanks 5a, 5b and 5c can be connected to each other via a compensation line with shut-off.
  • the equalizing lines allow replacement of the corresponding liquid, e.g. according to the principle of communicating tubes, between the so connected tanks.
  • the filter modules 1 a, 1 b and 1 c of the filter system of FIG. 3 are matched to each other in the control of the respective pumps, wherein a master control unit, not shown here, is provided to which the slave controllers of the modules 1 a, 1 b and follow 1 c.
  • a master control unit not shown here
  • the illustration in Fig. 3 is of a general nature. It can be provided other elements, in particular valves, shut-off or the like, which are useful for the operation.
  • This supporting structure 19 carries clean tank 5, dirty tank 3 and filter container 2 and comprises on a base member 26 patch support tubes 20, 21 and 22, which are hollow and serve in addition to their support function as fluid lines , A fourth support tube is also provided and is placed in the rear corner of the base member 26 and not visible in the illustration.
  • the support tubes 20, 21 and 22 have the further crosspoints 23, 24 and 25 (if necessary, also a further crosspoint on the invisible fourth support tube), via the adjacent filter modules 1 with each other for the exchange of cooling lubricant (filtered or unfiltered) can be connected together.
  • Cooling water outlet 32 connected.
  • the support tubes 20 and 21 are each connected to the dirty tank 3 and provide for a fluid balance between the dirty tanks 3 coupled to each other
  • FIG. 5 illustrates a regeneration process in a filter module 1, in which the different phases of the regeneration are shown on the same filter module 1.
  • Fig. 5a shows the filter module 1 in the filter mode, wherein the clean tank 5 is filled to 100%.
  • the degree of filling of the clean tank 5 has further decreased and that of the dirty tank. 3 increased.
  • the change in the degree of filling results from the coupling with other filter modules 1 associated with the retrieval of filtered cooling lubricant and the supply of contaminated coolant through the processing machines.
  • filter cartridges require a certain amount of filter cake, as this significantly improves the filter effect. Due to this, liquid from the dirty tank 3 is washed onto the filter cartridges so that a filter cake batch forms there again. After the filter cake in
  • FIG. 6 shows an alternative form of filter module 100, with respect to FIG.
  • Filter module 1 according to Figures 1 to 5 changed container units filter container 102, dirt tank 103 and 105 clean tank.
  • the filter container 2 is surrounded in its entirety by the dirt tank 103 and this again in its entirety surrounded by the clean tank 105.
  • both the dirt tank 103 and the clean tank 105 have a common access opening 132, which allows access to the filter container 102.
  • the filter container 102 is in its
  • the reference numeral 102 ' is the upper, sufficient for a lateral removal of the filter elements position of an upper
  • Cover element of the filter container 102 is provided, which together with the
  • Reintank 105 fully exploit the room height of a room installation, since the filter elements of the filter container 102 no longer need to be raised above the dirt tank 103 and 105 clean tank for removal. In this way, the container contents of the dirty tank 103 and clean tank 105 can be optimized with respect to the available room height.
  • a support structure 1 19 and the other structure of the filter module 100 corresponds to that of the filter module 1 according to FIGS. 1 to 5.

Abstract

Es wird eine Filteranlage für ein flüssiges Medium vorgeschlagen, umfassend mindestens ein Filtermodul (1, 100) mit mindestens zwei jeweils eine äußere Seitenwandung (4, 6) aufweisenden Behältereinheiten, wobei eine der Behältereinheiten ein geschlossenes Filtergehäuse (2, 102) und jede andere Behältereinheit jeweils ein Tankelement bildet. Die Filteranlage kennzeichnet sich dadurch, dass eine der Behältereinheiten als innere Behältereinheit entlang zumindest eines überwiegenden Teils des Umfangs ihrer Seitenwandung (4, 6) von der anderen Behältereinheit oder im Fall von mindestens drei Behältereinheiten von mindestens einer der anderen Behältereinheiten umgeben ist.

Description

Filteranlage für ein flüssiges Medium
Die Erfindung betrifft eine Filteranlage für ein flüssiges Medium gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
Bei dem flüssigen Medium kann es sich z. B. um ein Arbeitsmittel handeln,
vorzugsweise um einen Kühlschmierstoff, wie er in der spanabhebenden Bearbeitung, insbesondere in der metallverarbeitenden Industrie, eingesetzt wird. Eine Filteranlage der eingangs genannten Art ist z. B. aus der DE 10 2007 049 658 A1 bekannt. Darin ist ein Filtermodul offenbart, welches ein Filtergehäuse mit darin angeordneten
Filterelementen, einen Reintank sowie einen Schmutztank aufweist. Aus einer
Unfiltratquelle, z. B. einem Auslass für verunreinigten Kühlschmierstoff einer oder mehrerer Bearbeitungsmaschinen, wird Unfiltrat dem Schmutztank zugeführt. Aus dem Schmutztank wird das Unfiltrat einer Unfiltratseite des Filtergehäuses mittels einer Pumpe zugeführt und das flüssige Medium durch die Filterelemente gepresst. Von der Filtratseite aus wird das Filtrat dem Reintank zugeführt, von wo es seiner weiteren Bestimmung, z. B. als frischer Kühlschmierstoff für Bearbeitungsmaschinen, zugeführt wird.
Die Filterelemente werden von Zeit zu Zeit mittels eines Rückspülprozesses einer Reinigung unterzogen. Hierzu offenbart der zitierte Stand der Technik, die Zuführung von Unfiltrat und die Abführung von Filtrat zunächst zu unterbinden und das im
Filterbehälter verbliebene Unfiltrat in den Schmutztank zu leiten. Anschließend wird gegebenenfalls noch verbliebenes Filtrat mittels Druckluft durch die Filterelemente gepresst, so dass sich der Filterkuchen von den Filterelementen löst. Das abgelöste Material wird dem Schmutztank - gegebenenfalls über einen weiteren Filterschritt - zugeführt. Schließlich kann mittels durch die Filterelemente gepresster Druckluft der Reinigungsprozess weitergeführt werden. Nach der Reinigung kann der Filterprozess wieder in Gang gesetzt werden. Die Filteranlage steht während des
Reinigungsprozesses für die Filterung von Unfiltrat nicht zur Verfügung. Die Größe und Kapazitäten von Filteranlagen werden durch die dahinter stehende Anwendung bestimmt, in der Metall verarbeitenden Industrie z. B. durch die Größe und Anzahl der Bearbeitungsmaschinen und den hierdurch vorgegebenen Bedarf an Kühlschmierstoffen. Verändert sich ein Bedarf, z. B. im Falle der Vergrößerung der Bearbeitungskapazitäten, muss oftmals auch die Filteranlage angepasst werden. Dies bedeutet entweder eine kostenträchtige Neuanschaffung der kompletten Anlage oder zumindest einzelner Teile, wie z. B. des Filtergehäuses und der Tanks, oder es werden zusätzliche Filtergehäuse und/oder Tanks vorgesehen, die mit der vorhandenen Anlage zu verbinden sind. Zudem weisen die bekannten Filteranlagen einen erheblichen und kostenträchtigen Platzbedarf auf.
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine Filteranlage der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, die Platz sparend gebaut ist und in besonderer Weise für eine Anpassung an sich ändernden Filterbedarf geeignet ist.
Diese Aufgabe wird bei einer Filteranlage der eingangs genannten Art durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind durch die Unteransprüche gegeben.
Demnach ist vorgesehen, dass eine Behältereinheit des Filtermoduls die andere umgibt. So kann z. B. das Filtergehäuse durch einen ersten Tank, z. B. den
Schmutztank, umgeben sein. Sofern mindestens ein zweiter Tank, z. B. der Reintank benötigt wird, kann dieser in entsprechender Weise verschachtelt, z. B. den
Schmutztank umgebend, angeordnet sein. Es ist auch möglich, das Filtergehäuse ringförmig einen der Tanks oder gar sämtliche Tankeinheiten umgebend auszubilden.
Die Reihenfolge der verschiedenen Behältereinheiten ist austauschbar. Dabei kann die äußere Seite der Seitenwand einer inneren Behältereinheit gleichzeitig als Innenwand der sie umgebenden Behältereinheit dienen. Ist die innerste Behältereinheit z. B. durch das Filtergehäuse gegeben, kann ein Teil der Außenwand des Filtergehäuses gleichzeitig als Begrenzung für den umgebenden Tank, z. B. den Schmutztank, dienen. Die Außenwand dieses Schmutztankes kann dann z. B. auch die Innenwand des ihn ringförmig umgebenden Reintanks bilden. Dieser schalenartige Aufbau der Behältereinheiten ist in besonderer weise Platz sparend. Zudem werden hierdurch die notwendigen Rohrleitungen zwischen den Behältereinheiten eingespart oder können zumindest sehr kurz ausgeführt werden.
Umgibt eine Behältereinheit die andere, so kann dies vollständig sein in dem Sinne, dass die Seitenwandung der inneren Behältereinheit vollständig von der anderen Behältereinheit umfasst wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Umschließen der inneren
Behältereinheit aber auch unvollständig ausgeführt sein, in dem Sinne, dass noch ein seitlicher Zugang zur inneren Behältereinheit bleibt, z. B. zu Wartungsarbeiten oder - sofern die innere Behältereinheit das Filtergehäuse ist - zur Erleichterung des Ausbaus oder Austausche von Filtereinheiten, z.B. Filterkerzen. Hierfür kann z.B. die äußere Behältereinheit die Seitenwandung lediglich mindestens 60 %, vorzugsweise
mindestens 70 %, weiter vorzugsweise mindestens 75 % des Umfanges umschließen. Alternativ kann die innere Behältereinheit in einem oder mehreren bestimmten
Bereichen auf dem vollen Umfange von der äußeren Behältereinheit umschlossen sein, während mindestens ein anderer Bereich für einen Zugang frei bleibt. Wird die innere Behältereinheit von mehreren anderen Behältereinheiten umgeben, kann durch geeignete Anordnung der weiter außen angeordneten Behältereinheit(en) der Zugang zur inneren Behältereinheit frei gelassen werden. Ein seitlicher Zugang ist besonders vorteilhaft, wenn eine gegebene Raumhöhe möglichst vollständig für die Höhe des Filtermoduls ausgenutzt werden soll.
Die Behältereinheiten werden durch eine Trägerstruktur getragen, wobei mindest ein tragendes Element der Trägerstruktur gleichzeitig als Fluidleitung dienen kann.
Hierdurch können in gewissem Rahmen Fluidleitungen eingespart werden.
Das aus den Behältereinheiten und der Trägerstruktur bestehende Filtermodul kann durch seinen kompakten Aufbau in seinen äußeren Abmessungen so dimensioniert werden, dass es in seiner Gänze mittels straßentauglicher Transporter, z. B. mittels eines LKWs, ohne Sondergenehmigung für Übermaße transportiert werden kann. Die erfindungsgemäße Filteranlage kann aus einem einzigen Filtermodul bestehen. Ein Filtermodul kann aber auch so ausgebildet sein, dass es mit weiteren Filtermodulen koppelbar ist. Auf diese Weise lässt sich die Filteranlage in grundsätzlich beliebiger Weise erweitern. Ein Grundmodul, das für sich alleine funktionsfähig und als
Filteranlage einsetzbar ist, kann vom Benutzer als Grundelement eingesetzt werden. Bei Bedarf und Vergrößerung der Kapazitäten ist eine Ergänzung durch weitere Module möglich. Hierfür können an dem Filtermodul bereits Koppelelemente vorgesehen werden, um die notwendigen Verbindungen zwischen den Filtermodulen zu schaffen. In umgekehrter Weise können bei einer Verringerung des Bedarfs einzelne Module auch entfernt werden.
Besteht die Filteranlage aus mindestens zwei Modulen, ist es überdies möglich, eines der Module zu reinigen, während das mindestens eine weitere Filtermodul das flüssige Medium weiter filtern kann. Insbesondere bei einer größeren Anzahl von Filtermodulen kann der Reinigungsvorgang optimal durchgeführt werden, ohne dass hierdurch der Filterprozess insgesamt negativ beeinflusst wird.
Insbesondere ist es möglich, die Tankelemente verschiedener Filtermodule über Fluidleitungen derart miteinander zu koppeln, dass sie wie ein gemeinsamer Tank genutzt werden können. Dies hat insbesondere auch für die Filterreinigung Vorteile. So können die Tankinhalte des zu reinigenden Filtermoduls und zusätzlich die Tankinhalte der weiteren Filtermodule für den Filterreinigungsprozess genutzt werden. Hierdurch lässt sich die zur Verfügung stehende maximale Reinigungszeit verlängern mit der Folge einer Verbesserung der Prozessqualität, z.B. durch eine verlängerte
Anschwemmzeit oder eine verlängerte Trocknungszeit für den Filterkuchen.
Bei einer größeren Anzahl von Filtermodulen kann eines der Filtermodule redundant geführt werden. Somit kann ein zu reinigendes oder ein havariertes Filtermodul durch das redundante Filtermodul ersetzt und ein negativer Einfluss der Filterreinigung oder der Havarie auf den Filterprozess vermieden werden.
Filteranlagen können beispielsweise aus 5 oder 6 Filtermodulen bestehen. Diese Größenordnung kann eine weitgehend störungsfreie durchgehende Filterung gewährleisten. Bei außergewöhnlich großem Kühlschmierstoffbedarf kann eine erfindungsgemäße Filteranlage aber auch aus mehr als sechs Filtermodulen bestehen. Bei entsprechend geringem Kühlschmierstoffbedarf kann auch der Einzelbetrieb eines Filtermoduls oder eine Filteranlage aus 2, 3 oder 4 Filtermodulen sinnvoll sein.
Die Abstimmung der Filtermodule untereinander kann durch eine entsprechend eingerichtete Steuerung erreicht werden, z. B. indem eine Mastersteuerung eine oder mehrere Filtermodule steuert, wobei die Filtermodule jeweils eine von der
Mastersteuerung abhängige Slave-Steuerung aufweisen können.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Filteranlage sind im
Folgenden anhand von Figuren dargestellt. Es zeigt schematisch
Fig. 1 : ein Filtermodul im seitlichen Querschnitt,
Fig. 2: das Filtermodul gemäß Fig. 1 in einem Querschnitt in Aufsicht,
Fig. 3: eine Filteranlage mit drei Filtermodulen,
Fig. 4: ein Filtermodul in perspektivischer Darstellung mit Stützstrukturelementen,
Fig. 5: schematische Darstellung der Generationsphase und
Fig. 6 eine alternative Ausbildungsform eines Filtermoduls.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Filtermodul 1 in einem seitlichen Querschnitt. Ein
Filterbehälter 2 mit hier nicht näher dargestellten Filterkerzen ist von einem
Schmutztank 3 umgeben. Eine Außenwand 4 des Filterbehälters 2 bildet somit zugleich eine Innenwand des Schmutztanks 3. Der Schmutztank 3 ist von einem Reintank 5 umgeben, wobei eine Außenwand 6 des Schmutztanks 3 gleichzeitig eine Innenwand des Reintanks 5 bildet. Durch das Ineinandersetzen von Filterbehälter 2, Schmutztank 3 und Reintank 5 ist ein sehr Platz sparendes Konzept für das Filtermodul 1 gegeben. Fig. 2 zeigt das Filtermodul 1 gemäß Fig. 1 in einem Querschnitt in Aufsicht.
Ein Filtermodul 1 der hier betroffenen Art kann als Filteranlage für den
Kühlschmiermittelstoff von hier nicht dargestellten Bearbeitungsmaschinen dienen. Über einen KSS-Rücklauf 7 gelangt z.B. von den Bearbeitungsmaschinen stammender verschmutzter Kühlschmierstoff in den Schmutztank 3. Über eine Unfiltratpumpe 8 wird belasteter Kühlschmierstoff aus dem Schmutztank 3 in eine Unfiltratkammer 9 des Filterbehälters 2 gepumpt. Über eine Druckdifferenz wird das Unfiltrat durch die hier nicht dargestellten Filterkerzen gedrückt und dadurch filtriert. Hierdurch füllt sich eine Filtratkammer 10 des Filterbehälters 2 mit Filtrat. Das Filtrat, der filtrierte
Kühlschmierstoff, gelangt über ein 3-Wege-Ventil 1 1 in den Reintank 5, von wo aus das Filtrat über eine Filtratpumpe 12 einem KSS-Vorlauf 13 für den Kühlschmierstoff und damit wieder unmittelbar oder mittelbar über einen hier nicht dargestellten
Kühlschmierstoffbehälter den Bearbeitungsmaschinen zugeführt wird. Dabei wird das Filtrat über einen Wärmetauscher 14 geführt, um dem Kühlschmierstoff Wärme zu entziehen. Ist der Reintank 5 bis zu einem vorgegebenen Grenzwert gefüllt, wird das Filtrat über einen nicht dargestellten Überlauf zurück in den Schmutztank 3 gegeben.
Der Filterbehälter 2 weist einen Auswurfschacht 15 für den Filterkuchen auf. Die Regeneration des Filtermoduls 1 wird weiter unten dargestellt. Unterhalb des
Auswurfschachtes 15 befindet sich eine Förderanlage 16 zum Abtransport des ausgeworfenen Filterkuchens.
Fig. 3 zeigt eine Filteranlage aus drei Filtermodulen 1 a, 1 b und 1 c, die allesamt übereinstimmend aufgebaut sind. Wegen des Aufbaus der einzelnen Filtermodule 1 a, 1 b und 1 c wird auf die Beschreibung zu den Figuren 1 und 2 verwiesen.
Sämtliche Schmutztanks 3a, 3b und 3c der Filtermodule 1 a, 1 b und 1 c sind mit dem KSS-Rücklauf 7 verbunden. Genauso speist jedes Filtermodul 1 a, 1 b und 1 c in den KSS-Vorlauf 13 ein.
Unterhalb der Filtermodule 1 a, 1 b und 1 c sind einzelne Förderelemente 17a, 17b und 17c der Förderanlage 16 zu erkennen. Die Förderelemente 17 sind miteinander verbunden, so dass ein hierdurch aufgefangener Filterkuchen in einen
Filterkuchenauffangbehälter 18 gelangt.
Der modulare Aufbau der Filteranlage gemäß Fig. 3 ermöglicht es, ein beliebiges einzelnes der Filtermodule 1 a, 1 b oder 1 c zu regenerieren, während die
Bearbeitungsmaschinen aus den Reintanks 5a, 5b und 5c aller Module 1 a, 1 b und 1 c mit gefiltertem Kühlschmierstoff weiter versorgt werden.
Es wird regelmäßig vorgesehen, die Menge an Kühlschmierstoff aus einem hier nicht dargestellten Vorratsbehälter bei Bedarf aufzufüllen. Dies kann z. B. durch Einleitung in einen der Reintanks 5a, 5b oder 5c erfolgen.
Die Schmutztanks 3a, 3b und 3c sind über eine Ausgleichsleitung 34 miteinander verbunden. Durch geeignete Ventilelemente 35 und/oder Verschlusselemente können einzelne Module 1 a, 1 b oder 1 c manuell oder automatisch von der Ausgleichsleitung 34 abgesperrt werden. In entsprechender hier nicht dargestellter Weise können auch die Reintanks 5a, 5 b und 5c über eine Ausgleichsleitung mit Absperrmöglichkeit miteinander verbunden werden. Die Ausgleichsleitungen ermöglichen einen Austausch der entsprechenden Flüssigkeit, z.B. nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren, zwischen den so verbundenen Tanks.
Die Filtermodule 1 a, 1 b und 1 c der Filteranlage gemäß Fig. 3 sind in der Steuerung der jeweiligen Pumpen aufeinander abgestimmt, wobei eine hier nicht dargestellte Master- Steuereinheit vorgesehen ist, dem die Slave-Steuerungen der Module 1 a, 1 b und 1 c folgen. Die Darstellung in Fig. 3 ist prinzipieller Art. Es können weitere Elemente, insbesondere Ventile, Absperrelemente oder dergleichen vorgesehen werden, die für den Betrieb sinnvoll sind.
Fig. 4 zeigt perspektivisch ein Filtermodul 1 einschließlich einer Stützstruktur 19. Diese Stützstruktur 19 trägt Reintank 5, Schmutztank 3 und Filterbehälter 2 und umfasst auf einem Grundelement 26 aufgesetzte Stützrohre 20, 21 und 22, die hohl ausgebildet sind und neben ihrer Stützfunktion als Fluidleitungen dienen. Ein viertes Stützrohr ist ebenfalls vorhanden und ist in der hinteren Ecke des Grundelements 26 aufgesetzt und in der Darstellung nicht sichtbar. Die Stützrohre 20, 21 und 22 weisen des weiteren Koppelpunkte 23, 24 und 25 (erforderlichenfalls auch einen weiteren Koppelpunkt am nicht sichtbaren vierten Stützrohr) auf, über die benachbarte Filtermodule 1 miteinander zum Austausch von Kühlschmierstoff (gefiltert oder ungefiltert) miteinander verbunden werden können.
Über die Fluidleitungen der hinteren beiden Stützrohre 22 erfolgt ein Fluidausgleich zwischen den Reintanks 5 aneinander gekoppelter Filtermodule 1 . Außerdem kann hier die Ansaugung über die Filtratpumpe 12 (siehe Fig. 1 ) angeschlossen werden, die gefilterten Kühlschmierstoff aus dem Reintank 5 über einen Zulauf 30 dem
Wärmetauscher 14 und weiter über die Verbindungsleitung 33 dem Kühlschmierstoff- Vorlauf 13 zuführt. Am Wärmetauscher 14 sind zudem Kühlwasserzulauf 31 und
Kühlwasserablauf 32 angeschlossen.
Die Stützrohre 20 und 21 sind jeweils mit dem Schmutztank 3 verbunden und sorgen für einen Fluidausgleich zwischen den Schmutztanks 3 aneinander gekoppelter
Filtermodule 1 .
Fig. 5 verdeutlicht einen Regenerationsvorgang in einem Filtermodul 1 , in dem die verschiedenen Phasen der Regeneration am selben Filtermodul 1 dargestellt sind.
Fig. 5a zeigt das Filtermodul 1 im Filterbetrieb, wobei der Reintank 5 zu 100% gefüllt ist.
Zu Beginn der Regeneration wird der Filterbehälter 2 geleert, indem sein Inhalt (Filtrat und Unfiltrat) in den Schmutztank 3 entleert wird. Der Reintank 5 versorgt dabei weiter die Bearbeitungsmaschinen mit Kühlschmierstoff, weshalb sein Füllungsgrad über die verschiedenen Phasen der Regeneration abnimmt (Fig. 5b)). Ist der Filterbehälter 2 zumindest nahezu vollständig von Flüssigkeit befreit, wird der Filterkuchen, nach einem eventuellen Zwischenschritt der Trocknung des Filterkuchens mittels Pressluft, von den Filterkerzen gelöst, z. B. durch einen Schlagimpuls. Der Kuchen kann durch den in Fig. 5 nicht dargestellten Auswurfschacht 15 (siehe Fig. 1 ) entweichen und wird über die in Fig. 5 ebenfalls nicht dargestellte Förderanlage 16 (Fig. 3) abtransportiert. In dieser Zeit hat der Füllungsgrad des Reintanks 5 weiter abgenommen und der des Schmutztanks 3 zugenommen. Die Änderung des Füllungsgrades ergibt sich aus der Kopplung mit anderen Filtermodulen 1 verbunden mit dem Abruf von gefiltertem Kühlschmierstoff und der Zuführung von verschmutztem Kühlschmierstoff durch die Bearbeitungsmaschinen.
Für einen optimalen Filterbetrieb benötigen Filterkerzen allerdings einen gewissen Filterkuchenbelag, da dieser die Filterwirkung deutlich verbessert. Aufgrund dessen wird Flüssigkeit aus dem Schmutztank 3 an die Filterkerzen angeschwemmt, so dass sich dort wieder ein Filterkuchenansatz bildet. Nachdem der Filterkuchen in
hinreichender Weise angeschwemmt ist oder nachdem die Volumina der verschiedenen Reintankbehälter zwecks Regeneration voll ausgenutzt sind, wird das Filtrat in den Reintank 5 zurückgegeben und der Filterbetrieb wird wieder eingesetzt (Fig. 5e).
Figur 6 zeigt eine alternative Form eines Filtermoduls 100, mit gegenüber dem
Filtermodul 1 gemäß den Figuren 1 bis 5 geänderten Behältereinheiten Filterbehälter 102, Schmutztank 103 und Reintank 105.
In einem unteren Teil 130 des Behälterkomplexes ist der Filterbehälter 2 in vollem Umfange vom Schmutztank 103 und dieser wiederum in vollem Umfange vom Reintank 105 umgeben. In einem oberen Teilbereich 131 weisen sowohl der Schmutztank 103 als auch der Reintank 105 eine gemeinsame Zugangsaussparung 132 auf, die einen Zugang zum Filterbehälter 102 erlaubt. Der Filterbehälter 102 ist in seiner
Betriebsposition gestrichelt dargestellt. Mit dem Bezugszeichen 102' ist die obere, für einen seitlichen Ausbau der Filterelemente hinreichende Position eines oberen
Deckelelements des Filterbehälters 102 versehen, welches zusammen mit den
Filterelementen angehoben werden kann. Somit können Schmutztank 103 und
Reintank 105 die Raumhöhe eines Aufstellungsraums vollständig ausnutzen, da die Filterelemente des Filterbehälters 102 nicht mehr nach oben über den Schmutztank 103 und Reintank 105 hinaus für den Ausbau angehoben werden müssen. Auf diese Weise kann der Behälterinhalt von Schmutztank 103 und Reintank 105 in Bezug auf die zur Verfügung stehende Raumhöhe optimiert werden.
Eine Stützstruktur 1 19 sowie der sonstige Aufbau des Filtermoduls 100 entspricht dem des Filtermoduls 1 gemäß den Figuren 1 bis 5. Bezugszeichenliste
1 Filtermodul 100 Filtermodul
2 Filterbehälter 102 Filterbehälter
3 Schmutztank 103 Schmutztank
4 Außenwand des Filterbehälters 105 Reintank
5 Reintank 1 19 Stützstruktur
6 Außenwand des Schmutztanks 130 Unterer Teil Behälterkomplex
7 KSS-Rücklauf 131 Oberer Teil Behälterkomplex
8 Unfiltratpumpe 132 Zugangsaussparung
9 Unfiltratkammer
10 Filtratkammer
1 1 3-Wege-Ventil
12 Filtratpumpe
13 KSS-Vorlauf
14 Wärmetauscher
15 Auswurfschacht
16 Förderanlage
17 Förderelement
18 Filterkuchenauffangbehälter
19 Stützstruktur
20 Stützrohr
21 Stützrohr
22 Stützrohr
23 Koppelpunkt
24 Koppelpunkt
25 Koppelpunkt
26 Grundelement
30 KSS-Zulauf
31 Kühlwasserzulauf
32 Kühlwasserablauf
33 Verbindungsleitung
34 Ausgleichsleitung für Schutztanks

Claims

Filteranlage für ein flüssiges Medium Patentansprüche
1 . Filteranlage für ein flüssiges Medium, umfassend
mindestens ein Filtermodul (1 , 100) mit mindestens zwei jeweils eine äußere
Seitenwandung (4, 6) aufweisenden Behältereinheiten, wobei eine der
Behältereinheiten ein geschlossenes Filtergehäuse (2, 102) und jede andere
Behältereinheit jeweils ein Tankelement bildet, dadurch gekennzeichnet, dass
eine der Behältereinheiten als innere Behältereinheit entlang zumindest eines überwiegenden Teils des Umfangs ihrer Seitenwandung (4, 6) von der anderen
Behältereinheit oder im Fall von mindestens drei Behältereinheiten von mindestens einer der anderen Behältereinheiten umgeben ist.
2. Filteranlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die innerste Behältereinheit das Filtergehäuse (2, 102) ist.
3. Filteranlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Tankelemente vorgesehen sind, wobei eines der beiden Tankelemente ein Reintank (5) und das andere Tankelement ein Schmutztank (3) ist.
4. Filteranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtergehäuse (2, 102) von mindestens einem Tankelement lediglich entlang eines Teils der Seitenwandung (4, 6) derart umgeben ist, dass das mindestens eine Tankelement eine Zugangsöffnung (132) auf die Seitenwandung (4, 6) des
Filtergehäuses (2, 102) freilässt.
5. Filteranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil einer Außenseite der Seitenwandung (4, 6) einer inneren der Behältereinheiten zumindest einen Teil der Innenwand der diese innere Behältereinheit umgebenden Behältereinheit bildet.
6. Filteranlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behältereinheiten von einer Stützstruktur (19, 1 19) getragen sind, wobei mindestens ein tragendes Element (20, 21 , 22) der Stützstruktur (19, 1 19) als Fluidleitung dient.
7. Filteranlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das mindestens eine Filtermodul (1 , 102) mindestens ein
Koppelelement (23, 24, 25) zum Anschluss eines fluidübertragenden Elements aufweist.
8. Filteranlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Koppelelemente (23, 24, 25) an der Stützstruktur (19, 1 19) vorgesehen ist.
9. Filteranlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass mindestens zwei Filtermodule (1 , 100) vorgesehen sind, wobei die Filtermodule (1 , 100) untereinander zum Austausch von Fluiden zwischen den Tankelementen verschiedener Filtermodule (1 , 100) miteinander verbunden sind.
10. Filteranlage nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch mindestens drei Filtermodule (1 , 100), wobei der Reintank (5, 105) und/oder der Schmutztank (3, 103) mindestens eines der Filtermodule (1 , 100) mit den entsprechenden Tankelementen mindestens zweier anderer Filtermodule über fluidübertragende Elemente verbunden ist (sind).
1 1 . Filteranlage nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes Filtermodul (1 , 100) eine eigene Modul-Steuereinheit zur Steuerung von
Fluidflüssen zwischen den Behältereinheiten und/oder zwischen den Filtermodulen (1 , 100) vorgesehen ist.
12. Filteranlage nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Master-Steuereinheit für die Steuerung der Filteranlage vorgesehen ist und jede Modul- Steuereinheit als der Master-Steuereinheit untergeordnete Slave-Steuereinheit eingerichtet ist.
13. Filteranlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermodul (1 , 100) oder mindestens eines der Filtermodule (1 , 100) eine Filterkuchen-Abtransporteinrichtung (16, 17) aufweist.
14. Filteranlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass
Filterkuchen-Abtransporteinrichtungen (16, 17) benachbarter Filtermodule (1 , 100) miteinander koppelbar sind.
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