JP7112434B2 - フィルタ装置 - Google Patents

Description

本発明は、未濾液用の流体入口及び濾液用の流体出口を備えたフィルタハウジングと、フィルタハウジング内に収容された少なくとも１つの１又は複数の部分からなるフィルタインサートとを有するフィルタ装置であって、このフィルタインサートは少なくとも１つの逆洗機構により濾過方向とは逆流で洗浄可能であり、逆洗機構は回転駆動装置の流体連通駆動シャフトによってそれぞれのフィルタインサートの内側に沿って移動可能で、この内側に隣接する端部にギャップ状の貫通孔を有しており、貫通孔は駆動シャフトの回転軸線に対して平行に延びて、駆動シャフトと流体連通接続された流動空間内に開口している、フィルタ装置に関する。

内燃機関の動作安定性と寿命にとって、潤滑油の申し分のない性状が非常に重要である。特に例えば海運用途において重油で運転されるディーゼルエンジンの連続運転は、潤滑油の性状に格別高い要求を課すので、そのような用途では潤滑油を浄化するためのフィルタ装置の使用が不可欠である。これに関して先行技術は、フィルタインサートの交換時期の間のより長い運転時間を可能にし、それにより保守費用を少なく抑えるために、フィルタインサートの逆洗が可能なフィルタ装置を利用する。これに関する先行技術の例として、特許文献１（独国特許出願公開第３４４３７５２号）及び特許文献２（独国実用新案第２０２０１６０１２２０６号）は、冒頭に記載した種類のフィルタ装置を示している。

独国特許出願公開第３４４３７５２号 独国実用新案第２０２０１６０１２２０６号

本発明の課題は、この先行技術から出発して、高い洗浄効率と特に高い動作安定性を特徴とする、冒頭に記載した種類のフィルタ装置を提供することである。

本発明によれば上記の課題は、特許請求項１の特徴をその全体において有するフィルタ装置によって解決される。

請求項１の特徴部によれば、本発明の本質的な特徴は、それぞれの逆洗機構と、隣接して割り当て可能なフィルタインサートとの間の間隔は調整装置によって設定可能であることにある。逆洗機構を関連するフィルタインサートに適合させる可能性により公差補償が与えられ、通常の公差範囲内にある誤差の場合もそれぞれの逆洗機構のギャップ状貫通孔がフィルタ材料の壁に間隔なしで最適に当接することを可能にする。そうすることにより本発明によるフィルタ装置は、逆洗プロセス中に達成される洗浄の特に高い効率だけでなく、高い動作安定性を特徴とする。

有利な実施形態では、調整装置は駆動シャフトの一方の側から手で操作可能であるスピンドル駆動装置と、駆動シャフトの他方の側でそれぞれの逆洗機構と係合する移動調節手段とを有する。

有利には、この場合、スピンドル駆動装置は調整運動を行うスピンドルで、内部流体連通路を有する駆動シャフトに貫入し、駆動シャフトを貫通する端部でそれぞれの逆洗機構と係合する移動調節手段の一部を形成する。

代替として、スピンドル駆動装置により可動な移動調節手段は、駆動シャフトの外側を通るように案内されており、同様に移動調節手段の他方の側に向けられた端部は逆洗機構と係合する。

逆洗機構は、スピンドル駆動装置がそれぞれの移動調節手段で係合する受容ハウジンを有しており、この受容ハウジング内には少なくとも２つの部分逆洗機構が受容されており、各部分逆洗機構には流体連通路が割り当てられていて、この流体連通路は長手方向に移動可能に案内されて受容ハウジングの各移動位置で駆動シャフトの内部流体連通路に突入係合する。部分逆洗機構の流体連通路は、互いに入れ子式に可動な管部分によって形成でき、それらのうち一方の管部分はそれぞれの逆洗機構と接続され、他方の管部分は駆動シャフトの内部流体連通路と接続されている。

スピンドル駆動装置が駆動シャフトを貫通している実施形態では、１対の逆洗機構の流体連通路の間で、スピンドル駆動装置がそれぞれの移動調節手段で受容ハウジングに係合する。

駆動シャフトの側方を通るように案内されている移動調節手段において、各部分逆洗機構に対するそれぞれの移動調節手段は、駆動シャフトの外側に取り付けられた案内ハウジング内で移動可能に案内されており、これらの案内ハウジングと、隣接して配置された受容ハウジングのハウジング部分との間で、ばね要素が移動調節力を生み出す別の移動調節手段として働く。

有利には、この場合、それぞれのばね要素は、それぞれの部分逆洗機構のギャップ状の貫通孔に対して相対的な受容ハウジングの補償運動を可能にするように配置構成できる。これにより調整装置は、追加の角度補償を可能にする一種の「振り子装置」を形成する。

特に有利には、上記の補償運動はスピンドル駆動装置のそれぞれの移動調節手段の移動調節方向に対して平行に行われるか、又は受容ハウジングの傾斜位置で隣接するフィルタインサートに向かって少なくとも部分的により強く移動調節されて、１対の逆洗機構の他方の逆洗機構がインサートから離れる傾斜角で行われることができる。

平行な移動調節運動のためには、ばね要素として付勢されている圧縮ばねが使用され、傾斜運動のためには、駆動シャフトの内部流体連通路内に進入すると部分逆洗機構の流体連通路を包囲する、弾性的に可撓なシール要素が使用される。

有利な実施形態では、傾斜運動を実現するためにスピンドル駆動装置と協働する受容プレートが用いられ、この受容プレートはその自由端で受容ハウジングと接続されていて、間隔を維持しながら受容ハウジングを駆動シャフトの方向に見て少なくとも部分的に包囲している。

スピンドル駆動装置の移動調節手段が駆動シャフトの傍らを通るように案内されている実施形態では、有利には受容プレートがスピンドル駆動装置に付属する２本のロッドと接続されており、これらのロッドは駆動シャフト上にある外側案内ハウジングに案内されており、案内ハウジングの内部でトグル駆動装置によって固持され、それによって調整をロックする。

以下に本発明を図面に示した実施形態に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明によるフィルタ装置の実施形態の中心面からわずかにずらして示した破断垂直断面図である。 図２は、ハウジング壁が切り開かれた、図１に示す装置部分の斜視図である。 図３は、図１及び図２に示された装置部分を中央で切断した垂直断面図である。 図４は、図１～図３の装置部分の中心面に沿って切断された斜視図である。 図５は、本発明によるフィルタ装置の第２の実施形態による駆動シャフトの長手方向セクションとその上にある逆洗機構の斜視図である。 図６は、図５に示された第２の例示的な実施形態の装置部分の斜視図であり、装置部分は駆動シャフトの側方にある案内ハウジングの領域において断面で示されている。 図７は、第２の実施形態の装置部分の中央垂直面で切断して示された斜視図である。 図８は、第２の実施形態の調整装置が割り当てられた逆洗機構を縮小して示した、駆動シャフトのない別個の表現による側面図である。 図９は、断面で示された駆動シャフトに取り付けられた図８の逆洗機構の平面図である。 図１０は、第２の実施形態の調整装置のスピンドル駆動装置に付属している案内ハウジングの側面図である。 図１１は、第２の実施形態の調整装置のスピンドル駆動装置に付属している案内ハウジングの縦断面図である。 図１２は、第２の実施形態の駆動シャフトとその上にある逆洗機構の長手方向セクションの側面図である。 図１３は、図１２の側面図を部分的に破断した断面図である。 図１４は、図１３にＸＩＶで表した範囲を拡大して示した部分断面図である。

図１～図４は、本発明によるフィルタ装置の第１の実施形態を示している。これは全体を１で表すフィルタハウジングを有しており、フィルタハウジングの構造は関連する上記の先行技術に対応している（上記の独国特許出願ＤＥ２０２０１６００３０８９Ｕ１号の図１を参照）。したがって図１～図４の短縮された表現では、フィルタハウジング１のうち、ハウジング主要部３、及びその下に続くハウジング底部若しくはハウジング入口部５の一部のみが示されている。主要部３には、第１のフィルタインサート７と、その上にある第２のフィルタインサート９が配置されており、それらのうち下側のフィルタインサートのみ全体が見える。底部５には側方の流入部１１があり、フィルタ動作時にこれを通って未濾過液が底部５内に流入し、海運用途でいわゆるフィッシュトラップとして設けられている入口フィルタ１３を貫流した後、貫流部１５を通って濾材の内側１７によって囲まれたフィルタインサート７及び９の内部中空室に流入する。濾材を内側から外側に貫流する濾過プロセスにおいて、流体はフィルタインサート７、９を囲んで主要部３内の濾液側を形成する空間１８に流れ、そこから側方流出部１９を通って流出する。

先行技術に従って、正方形管によって形成された駆動シャフト２０に各フィルタインサート７及び９に対してそれぞれ１つの逆洗機構が存在しており、これらの逆洗機構は受容ハウジング２１内に上下に配置された２つの部分逆洗機構２２を含んでいる。先行技術に対応しているため図では概略的に示されているにすぎない分割逆洗機構２２は、通常のように一種のスクレーパによって形成されており、駆動シャフト２０の回転運動時に、駆動シャフト２０の回転軸線に対して平行に延びるギャップ状の貫通孔でフィルタインサート７、９の内側１７に当接するように案内されている。この貫通孔は部分逆洗機構２２の内部で、駆動シャフト２０の内部と流体連通路２３を介して連通している流動室に続いている。これらの流体連通路２３は駆動シャフト２０上にある接続部２４内に入れ子式に長手方向移動可能に案内されている。駆動シャフト２０は先行技術に従って駆動可能及び回転可能に支持されているが、軸受のうち下側ピボット軸受２５のみが見え、ここで駆動シャフト２０の下端は濾滓排出管２６に移行している。

部分逆洗機構２２を備えた受容ハウジング２１の移動調節、すなわち、部分逆洗機構２２のギャップ状貫通孔と駆動シャフト２０の回転軸線１６との間隔の調整のために、スピンドル駆動装置を有する調整装置が設けられている。スピンドル駆動装置は図１～図４の例では、回転軸線１６に対して垂直方向に駆動シャフト２０を貫通しているねじスピンドル２７を有する。ねじスピンドル２７は移動調節手段を形成しており、部分逆洗機構２２の間の中央において受容ハウジング２１に向けられた端部でこの受容ハウジング２１と接続されている。受容ハウジング２１は、駆動シャフト２０の回転軸線１６に対して平行に延びる長辺２８及び２９（図２）を備えた角材状の長尺体の形状を有しており、この受容ハウジング２１の内部で部分逆洗機構２２が長辺２８、２９の間に垂直軸を一致させて上下に配置されている。部分逆洗機構２２の流体連通路２３は流体連通路２３の側面に出口管３０を有しており、この出口管３０は図３及び図４を参照すると駆動シャフト２０の関連する接続部２４内に入れ子式に伸縮自在に案内されている。ねじスピンドル２７の受容ハウジング２１に向けられた端部は、受容ハウジング２１の駆動シャフト２０に向けられた終端壁を形成するプレート３１で受容ハウジング２１と接続されている。ねじスピンドル２７との接続箇所３７は、流体連通路２３の間の中央に位置している。ねじスピンドル２７の位置調整のために、図４に最も明瞭に示されているように、受容ハウジング２１と対面する駆動シャフト２０の外側にナット３２が固持されていて、ねじスピンドル２７の雄ねじと螺合している。体連通路２３は螺合している。駆動シャフト２０の反対側の外側３３では、刻み付きナット３４が雄ねじと螺合している。刻み付きナット３４の上方に突出しているねじスピンドル２７の自由端には、手動で操作可能な回転レバー３５がある。

受容ハウジング２１のプレート３１におけるねじスピンドル２７の端部との接合部３７は、スピンドル２７が受容ハウジング２１に対して相対的に回転可能であるが、受容ハウジング２１の半径方向外側へ進出する位置がスピンドル２７によって制限されるように設計されている。この位置は、レバー３５によってねじスピンドル２７を回転させるときに刻み付きナット３４を固く締めない場合に、ナット３２との螺合によりスピンドル２７の軸方向の位置、したがって受容ハウジング２１が完全に進出した終端位置が指定されることによって調整可能である。刻み付きナット３４を固く締めることにより、スピンドル２７の回転位置が固定され、それによって調整がロックされる。図１及び図２に示されているように、部分逆洗機構２２の流体連通路２３に、受容ハウジング２１を移動調節のために半径方向外側へ付勢するばね要素３６が挿入されていると、スピンドル２７とプレート３１との間の接合部３７は有利には一種の浮動軸受として形成でき、これは受容ハウジング２１の半径方向外方への運動を確動的に制限するが、受容ハウジング２１の主軸に対して横断方向に延びる軸を中心とした受容ハウジング２１の傾斜運動を可能にし、場合によっては半径方向内方へのばね行程のための軸方向の遊びを提供する。

特に図５～図１５に示されている第２の実施形態は、補償運動及び傾斜運動を提供する。第１の実施形態と同様に、調整装置は駆動シャフト２０の外側から手動で操作可能なスピンドル駆動装置を有する。第１の実施形態とは異なり、部分逆洗機構２２の受容ハウジング２１は角材状の長尺体の形状を有しておらず、その外形は端面プレート４１により半径方向外側で接続されている部分逆洗機構２２の互いに上下する２つの流動漏斗によって形成されている。スピンドル駆動装置と協働するために、端面プレート４１に対して平行に延びる受容プレート４３が設けられている。受容プレート４３は側方翼部４４を有しており、これらの翼部２２は部分逆洗機構２２を部分的に包囲し、部分逆洗機構２２の間の中間室を通って延びる中央ウェブ４５を介して互いに接続されている。翼部４４の端部は、それぞれ受容ハウジング２１の端面プレート４１と固く接続されている。最初に説明した例との別の違いは、スピンドル駆動装置のねじスピンドルが駆動シャフト２０を貫通していない点である。図５及び図６と併せて図７に最も明瞭に示されているように、手動調整回転運動を可能にする刻み付き頭部４９を有する圧縮ねじ４７の形のねじスピンドルが設けられている。図１０が示すように、圧縮ねじ４７は、ねじ山のない端部５１とねじ部５２とを有する。案内体５４内で回転可能なねじ山のない端部５１は、その自由端で駆動シャフト２０の外側にある圧縮プレート５３に支持されている。ねじ部５２は、横木５５の雌ねじと螺合している。横木５５は、駆動シャフト２０の対向する外側の幅を超えて延び、その張り出した端部でロッド５７のための接続箇所を形成する。ロッド５７はそれぞれ案内ハウジング５９内で、駆動シャフト２０の回転軸線１６に対して垂直に延びる方向に縦に摺動可能に案内されている。図５及び図６と併せて図１０及び図１１に示すように、横木５５とロッド５７とのそれぞれの接合部でスリーブ６１及び環状ディスク６０は固定ねじ６３によって貫通されている。これに対応してロッド５７のそれぞれ他方の端部は、翼部４４の端部の間の中央に位置する箇所でねじ止めによって受容プレート４３と接続されている。このねじ止めでは、固定ねじ４３はエラストマスリーブ体６６を貫通していて、受容プレート４３には駆動シャフト２０に対して相対的に受容ハウジング２１の可撓性支持が形成されている。

第１の実施形態と同様に、部分逆洗機構２２の流体連通路２３は、駆動シャフト２０の関連する接続部２４内で入れ子式に摺動可能に案内されている。ロッド５７と受容ハウジング２１の受容プレート４３との間の接合部において使用されるエラストマスリーブ体６６によって可撓性支持が形成されているように、駆動シャフト２０の接続部２４で流体連通路２３を案内する場合も可撓性案内が設けられている。図１３に見て取れるように、流体連通路２３と接続部２４との間には半径方向遊び（図１４の６５を参照）が設けられていて、可撓性密封要素６７が挿入されており、この密封要素６７に対して接続部２４において密封要素６７の撓みを可能にする運動余地が提供されている。

第１の実施形態と同様に、受容ハウジング２１は、流体連通路２３を包囲するばね要素３６により半径方向外方に延びる調整運動のために付勢されており、この調整運動はスピンドル駆動装置と接続された移動調節手段の位置によって制限されている。この実施形態では、これは受容ハウジング５９内で側方に案内されたロッド５７の位置である。これらのロッド５７はばね要素３６の力に抗して、圧縮ねじ４７及びこれと螺合している横木５５によって支持されている。刻み付き頭部４９を用いて圧縮ねじ４７を手動で一方又は他方の回転方向に回すことにより、ロッド５７の軸方向位置を調整することができる。駆動シャフト２０の接続部２４における流体連通路２３の図示された可撓性案内と協働して、受容ハウジング２１の受容プレート４３でロッド５７を可撓性に支持することにより、駆動シャフト２０の軸線に対して平行な平面内で受容ハウジング２１の端面プレート４１のプラス／マイナス１度の傾斜角のように補償運動が可能になる。図５及び図８及び図９は、各案内ハウジング５９に対してトグル駆動装置６９を示しており、これは該当する案内ハウジング５９の受容ハウジング２１に対面する端部に取り付けられていて、ロッド５７の位置を締め付けによってロックするように手動で操作可能である。

本発明によるフィルタ装置は、潤滑油濾過に加えて、その他の適している用途に使用することができる。この装置は船舶のバラスト水を浄化するという既述の海運用途に加えて、プロセス水の処理にも使用できる。

Claims (11)

1. 未濾液用の流体入口（１１）及び濾液用の流体出口（１９）を備えたフィルタハウジング（１）と、前記フィルタハウジング（１）内に収容された少なくとも１つの１又は複数の部分からなるフィルタインサート（７、９）とを有するフィルタ装置であって、前記フィルタインサート（７、９）は少なくとも１つの逆洗機構（２１）により濾過方向とは逆流で洗浄可能であり、前記逆洗機構（２１）は回転駆動装置の流体連通駆動シャフト（２０）によってそれぞれの前記フィルタインサート（７、９）の内側（１７）に沿って移動可能で、前記内側（１７）に隣接する端部にギャップ状の貫通孔を有しており、前記貫通孔は前記駆動シャフト（２０）の回転軸線（１６）に対して平行に延びて、前記駆動シャフト（２０）と流体連通接続された流動空間内に開口しており、それぞれの前記逆洗機構（２１）と、隣接して割り当て可能な前記フィルタインサート（７、９）との間の間隔を、調整装置（２７、４７）によって設定可能であり、移動調節手段（５７）が設けられている、フィルタ装置において、
   各部分逆洗機構（２２）に対するそれぞれの移動調節手段（５７）は、前記駆動シャフト（２０）の外側に取り付けられた案内ハウジング（５９）内で移動可能に案内され、これらの案内ハウジング（５９）と、隣接して配置された受容ハウジング（２１）のハウジング部分との間で、ばね要素（３６）が移動調節力を生み出す別の移動調節手段として働くことを特徴とする、フィルタ装置。
2. 前記調整装置は、前記駆動シャフト（２０）の一方の側から手で操作可能であるスピンドル駆動装置（２７；４７）と、前記駆動シャフト（２０）の他方の側でそれぞれの前記逆洗機構（２１）と係合する移動調節手段とを有することを特徴とする、請求項１に記載のフィルタ装置。
3. 前記スピンドル駆動装置はその調整運動を行うスピンドル（２７）で、内部流体連通路を有する前記駆動シャフト（２０）に貫入し、その前記駆動シャフト（２０）を貫通する端部（３７）でそれぞれの前記逆洗機構（２１）と係合する移動調節手段の一部を形成する、請求項２に記載のフィルタ装置。
4. 前記スピンドル駆動装置（４７）により可動な移動調節手段（５７）は、前記駆動シャフト（２０）の外側を通るように案内されていることを特徴とする、請求項２に記載のフィルタ装置。
5. 前記逆洗機構は、前記スピンドル駆動装置（２７；４７）がそれぞれの移動調節手段（３７；５７）で係合する受容ハウジング（２１）を有しており、前記受容ハウジング（２１）内に少なくとも２つの前記逆洗機構が受容されていること、及び各部分逆洗機構（２２）には流体連通路（２３）が割り当てられており、前記流体連通路（２３）は長手方向移動可能に案内されて前記受容ハウジング（２１）の各移動位置で前記駆動シャフト（２０）の内部流体連通路（２４）に突入係合することを特徴とする、請求項２～４のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
6. １対の部分逆洗機構（２２）の流体連通路（２３）の間で、前記スピンドル駆動装置（２７）がそれぞれの移動調節手段（３７）で前記受容ハウジング（２１）と係合することを特徴とする、請求項２～５のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
7. それぞれの前記ばね要素（３６）は、それぞれの前記部分逆洗機構（２２）のギャップ状の貫通孔に対して相対的な前記受容ハウジング（２１）の補償運動を可能にすることを特徴とする、請求項２～６のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
8. 前記補償運動は、前記スピンドル駆動装置（４７）のそれぞれの移動調節手段（５７）の移動調節方向に対して平行に行われるか、又は前記受容ハウジング（２１）の傾斜位置で隣接する前記フィルタインサート（７、９）に向かって少なくとも部分的により強く移動調節されて、１対の逆洗機構の他方の逆洗機構（２２）が前記フィルタインサート（７、９）から離れる傾斜角で行われることを特徴とする、請求項７に記載のフィルタ装置。
9. 平行な移動調節運動のためには、ばね要素として付勢されている圧縮ばね（３６）が使用され、傾斜運動のためには、前記駆動シャフト（２０）の内部流体連通路（２４）内に進入すると前記部分逆洗機構（２２）の流体連通路（２３）を包囲する、弾性的に可撓なシール要素（６７）が使用されることを特徴とする、請求項２～８のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
10. 傾斜運動を実現するために前記スピンドル駆動装置（４７）と協働する受容プレート（４３）が用いられ、前記受容プレート（４３）はその自由端（４４）で前記受容ハウジング（２１）と接続されていて、間隔を維持しながら前記受容ハウジング（２１）を前記駆動シャフト（２０）の方向に見て少なくとも部分的に包囲していることを特徴とする、請求項２～９のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
11. 前記受容プレート（４３）は、前記スピンドル駆動装置（４７）に付属する２本のロッド（５７）と接続されており、前記ロッド（５７）は前記駆動シャフト（２２）上にある外側案内ハウジング（５９）内に前記スピンドル駆動装置（４７）の移動調節手段として案内されており、案内ハウジング（５９）の内部でトグル駆動装置（６９）によって固持されることを特徴とする、請求項１０に記載のフィルタ装置。

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