Die Erfindung betrifft eine Ölfilteranlage zur Reinigung bzw. Reinigung und Trocknung des Schaltöles in einem Stufenschalter. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Filtereinsatz für eine solche Ölfilteranlage.
Aus der Firmendruckschrift der Anmelderin "Ölfilteranlage Typ 51 - Betriebsanleitung", Druckvermerk BA 18/03de-1196/1000, sind sowohl eine gattungsgemäße Ölfilteranlage als auch entsprechende Filtereinsätze bereits bekannt. Die bekannte Ölfilteranlage weist u.a. eine Pumpeneinheit auf die einen Pumpenmotor, eine Förderpumpe und einen Druckkessel umfaßt. Der Druckkessel ist als Stahlzylinder mit Deckel und Boden ausgebildet und nimmt in seinem Inneren den Filtereinsatz auf.
Bei Stufenschaltern mit mechanischen Schaltkontakten, die unter erschwerten Betriebsbedingungen arbeiten, etwa mit besonders hoher Schalthäufigkeit oder häufiger Überlast, oder die einem Konstantstrombetrieb ausgesetzt sind, wird das Schaltöl im Inneren des Stufenschalters durch die Einwirkung des unvermeidlichen Schaltlichtbogens in relativ kurzer Zeit stark verunreinigt. Um hier Abhilfe zu schaffen, empfiehlt es sich, eine periodische Filterung des Schaltöles vorzunehmen, was mit einer gattungsgemäßen Ölfülteranlage ohne Unterbrechung des Transformatorbetriebes möglich ist. Solche Ölfilteranlagen können wahlweise mit unterschiedlich wirkenden Filtereinsätzen versehen sein: Zum einen sind Papierfiltereinsätze bekannt, wodurch das Schaltöl von Feststoffanteilen gereinigt wird. Die Anzahl der sonst bei hoher Schalthäufigkeit kurz aufeinander folgenden Inspektionen mit gleichzeitigem notwendigem Schaltölwechsel kann damit reduziert werden. Zum anderen sind Kombi-Filtereinsätze bekannt, die besonders dann angewendet werden, wenn neben der Ausfilterung von verunreinigenden Feststoffanteilen des Schaltöls eine zusätzliche Reduzierung des Wassergehaltes erfolgen soll. Dies wird in vielen Fällen beim Einsatz des Stufenschalters in Ländern mit tropischem oder subtropischem Klima, extrem hoher Luftfeuchtigkeit o. dgl. erforderlich sein. Beide Arten von Filtereinsätzen sind dabei auf die gleiche Weise im Druckkessel der Pumpeneinheit befestigt: Der Druckkessel besitzt einen abnehmbaren Deckel, der an seiner Innenseite einen Gewindebolzen aufweist, der zentrisch senkrecht in die lichte Weite des Druckkessels hineinragt, wenn der Deckel aufgeschraubt ist. Der Filtereinsatz seinerseits weist eine zentrische, sich in Längsrichtung erstreckende durchgehende Öffnung auf, in die bei der Montage der Gewindebolzen des Deckels gesteckt wird. An der anderen Seite des Filtereinsatzes, an der das Ende des Gewindebolzens wieder aus diesem herausragt, wird durch ein Gegenstück zur Arretierung und eine Befestigungsmutter, die aufgeschraubt wird, der Filtereinsatz am Deckel befestigt.
Diese bekannte Anordnung, d.h. Befestigungsweise, hat jedoch verschiedene Nachteile. Zunächst einmal ist zu berücksichtigen, daß zum Filterwechsel der komplette Deckel des Druckkessels gemeinsam mit dem Filtereinsatz gelöst und aus dem Druckkessel herausgehoben werden muß. Dazu muß zunächst einmal die gesamte Baugruppe separat auf einem Montageplatz abgelegt werden. Erst dann ist die Befestigungsmutter zugänglich, und erst dann kann diese gelöst, gemeinsam mit dem Gegenstück zur Arretierung entfernt und der Filtereinsatz vom Gewindebolzen des Deckels abgezogen werden. Dies ist, da der Filtereinsatz dann mit Schaltöl vollgesogen ist und ein nicht unerhebliches Gewicht aufweist, nur unter großen körperlichen Anstrengungen möglich; außerdem ist es auch oft auf Grund eingeschränkter Platzverhältnisse schwierig. Insgesamt ist das Handling unbefriedigend. Zum anderen ist es unvermeidlich, daß bei dieser gemeinsam Demontage der fest miteinander verschraubten beschriebenen Bauteile Deckel und Ölfilter vom Druckkessel überschüssiges Schaltöl aus dem Filtereinsatz tropft und sowohl die Umgebung als auch den die entsprechenden Montagearbeiten durchführenden Monteur verschmutzt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ölfilteranlage der eingangs genannten Art anzugeben, bei der der jeweilige Filtereinsatz auf einfache und dennoch sichere Weise montiert, befestigt und wieder demontiert werden kann. Aufgabe der Erfindung ist es weiterhin, einen Filtereinsatz anzugeben, der für eine solche Befestigungsart geeignet ist.
Diese Aufgaben werden durch eine Ölfilteranlage mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches sowie einen entsprechenden Filtereinsatz mit den Merkmalen des 5. Patentanspruches gelöst. Die Unteransprüche betreffen jeweils besonders vorteilhafte Weiterbildungen.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Ölfilteranlage besteht darin, daß die bisher fest miteinander verbundenen Bauteile Deckel des Druckkessels" und Filtereinsatz" in zwei - auch im montierten Zustand getrennt bleibende - separate Bauteile aufgelöst sind. Erfindungsgemäß weist der Zylinder des Druckkessels an seinem oberen Bereich einen Aufnahmeflansch auf, in den der jeweilige erfindungsgemäße Filtereinsatz mit einem korrespondierenden Aufnahmekragen eingehängt wird. Der jeweilige Filtereinsatz wird also nicht mehr, wie nach dem Stand der Technik, am Deckel des Druckkessels befestigt und mit diesem bei dessen Aufsetzen auf den Zylinder des Druckkessels in diesen Druckkessel versenkt, vielmehr stützt sich der jeweilige Filtereinsatz selbst mit seinem Aufnahmekragen im Aufnahmeflansch des Druckkessels ab. Dies ist unabhängig davon, ob der Deckel montiert ist oder nicht. Dadurch ergibt sich insgesamt eine wesentlich vereinfachte Montage bzw. Demontage: Der Deckel des Druckkessels kann zunächst separat entfernt und abgelegt werden, danach kann der entsprechende Filtereinsatz separat montiert bzw. demontiert werden. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Aufnahmekragen des Filtereinsatzes elastisch ausgebildet; beim Festschrauben des Deckels wird er gegen den Aufnahmeflansch des Druckkessels gedrückt und verformt sich im elastischen Bereich, d.h. er schmiegt sich an die Kontur des Aufnahmeflansches an. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung besitzt dieser Aufnahmeflansch einen treppenförmigen Querschnitt, wodurch eine selbständige Zentrierung des eingelegten Filtereinsatzes beim Aufschrauben des Deckels gewährleistet ist. Dadurch, daß der Aufnahmekragen des Filtereinsatzes hinsichtlich des verwendeten Materiales und der geometrischen Dimensionierung so bemessen ist, daß sich die beschriebene Verformung gerade nur im elastischen Bereich volltzieht, ist eine Wiederverwendbarkeit des Filtereinsatzes ohne weiteres gegeben, d.h. er kann mehrere Male gelöst, entfernt und wieder eingelegt werden.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen noch näher erläutert werden.
Figur 1 zeigt den oberen Teil eines Druckkessels 1 einer erfindungsgemäßen Ölfilteranlage. Der untere Teil des Druckkessels 1, der auf bekannte Weise den Pumpenmotor und die Förderpumpe aufnimmt, sowie die außerhalb des Druckkessels befindlichen weiteren Bauteile der gesamten Ölfilteranlage sind nicht dargestellt. Der eigentliche Druckkessel 1 besteht aus einem Zylinder 2 aus Stahl mit einem Boden sowie aus einem Deckel 3. Am oberen Teil des Zylinders 2 ist ein umlaufender Flansch 4 vorgesehen, der angeschweißt ist und der mehrere Gewindebohrungen in radialer Anordnung aufweist. Durch Deckelschrauben 5, die mit diesen Gewindebohrungen korrespondieren, wird der Deckel 3 am Flansch 4 und damit am Zylinder 2 befestigt. Weiterhin steht der Deckel 3 mit einem Rohrbogen 6 in Verbindung, der zum Rücklauf führt. Ein Flansch 7 des Rohrbogens 6 ist durch Flanschschrauben 8 mit dem Deckel 3 dicht verschraubt; dies geschieht unter Zuhilfenahme an sich bekannter Dichtungen. Durch eine kreisförmige Deckelöffnung 10 im Deckel 3 steht der Rohrbogen 6 mit dem Inneren des Druckkessels 1, genauer gesagt mit dem Bereich, der sich beim montierten Filtereinsatz 18 in dessen Inneren befindet, in Verbindung. Im oberen Bereich des Rohrbogens 6 ist noch eine Entlüftungsschraube 9 dargestellt; die weiteren Anschluß- und Verbindungsmittel sind aus Gründen der Klarheit weggelassen. An einer Stelle weist der Flansch 4 noch eine ihn durchdringende Bohrung 11 auf, die bis in das Innere des Druckkessels 1, genauer gesagt in den Bereich, der sich beim montierten Filtereinsatz 18 außerhalb dieses Filtereinsatzes 18 befindet, hineinreicht. Oberhalb dieser Bohrung ist ein Anschlußteil 12 vorgesehen, das die Verbindung zu einem daran angeordneten Manometer 13 sowie einem Druckschalter 14 herstellt. Weiterhin ist im Flansch 4 eine ringförmige umlaufende Nut 15 mit eingelegter Dichtung vorgesehen, die beim Festschrauben des Deckels 3 mittels der Deckelschrauben 5 die absolute Dichtheit gegenüber dem Flansch 4 herstellt. An der inneren Seite des Deckels 3 ist eine weitere ringförmig umlaufende Nut 16 ebenfalls mit einer eingelegten Dichtung vorgesehen, auf deren Funktion später noch näher eingegangen wird. In seinem inneren Bereich weist der Flansch 4 einen besonderen Aufnahmeflansch 17 auf, der sich ringförmig stufenartig ins Innere des Zylinders 2 erstreckt.
Ein im Zylinder 2 zu befestigender erfindungsgemäßer Filtereinsatz 18 besteht aus einer zylindrischen - vorzugsweise metallischen - Wand 19, innerhalb der das Filtermaterial 20 angeordnet ist. Im Beispiel ist hier ein einfaches Papierfilter dargestellt, es sind jedoch auch andere Filterbestandteile, etwa kombinierte Filtereinsätze und/oder solche mit Zeolithfüllung, möglich. An der Unterseite ist eine verschließbare Öffnung 21 in einem Boden 22 vorgesehen; die obere Stirnfläche des Filtereinsatzes 18 ist innerhalb des Bereiches des Filtermaterials 20 offen, d.h. die metallische Wand 19 setzt sich nur in einem bestimmten äußeren Bereich 23 in der oberen Stirnfläche fort, während deren innerer Bereich offen bleibt. Am oberen Bereich der zylindrischen Wand 19 weist der Filtereinsatz 18 einen kreisförmigen umlaufenden Aufnahmekragen 24 auf, der sich in etwa waagerecht nach außen erstreckt, derart, daß im montierten Zustand der komplette Filtereinsatz 18 mit diesem Aufnahmekragen 24 auf dem korrespondieren Aufnahmeflansch 17 aufliegt.
Die Montage des Fittereinsatzes 18 geht folgendermaßen vonstatten:
Er wird zunächst von oben in die Öffnung des Flansches 4 und damit in den Zylinder 2 eingesteckt. Nach vollständigem Einstecken liegt der Aufnahmekragen 24 des Filtereinsatzes 18 ringförmig auf dem Aufnahmeflansch 17 auf. Anschließend wird der Deckel 3 aufgelegt und mittels der Deckelschrauben 5 mit dem Flansch 4 und damit dem Zylinder 2 verschraubt. Beim Verschrauben wird der Deckel 3 um einen geringen Betrag nach unten bewegt und damit auch der Filtereinsatz 18; der Aufnahmekragen 24 verformt sich elastisch und paßt sich, zumindest teilweise, der stufenartigen Kontur des Aufnahmeflansches 17 an. Die in die ringförmige Nut 15 eingelegte Dichtung im Flansch 4 dichtet diesen Flansch 4 gegenüber dem Deckel 3 ab und damit auch das freie Volumen im Zylinder 2 außerhalb des Filtereinsatzes 18. Die weitere, in die Nut 16 an der Innenseite des Deckels 3 eingelegte Dichtung dichtet den Aufnahmekragen 24 gegen den Deckel 3 ab; dadurch ist der Filtereinsatz 18 hermetisch abgedichtet. Das zu filternde Schaltöl wird durch die nicht dargestellte Pumpe im Druckkessel 1 von außen durch die Mantelfläche des Filtereinsatzes 18 in diesen gedrückt und durchströmt dabei das Filtermaterial 20; das gereinigte Schaltöl wird anschließend durch die Deckelöffnung 10 und den Rohrbogen 6 wieder zurück zum Stufenschalter geführt.
Fig. 2 zeigt ein Detail aus Fig. 1 in vergrößerter Darstellung. Deutlich ist dabei zu erkennen, wie sich im montierten Zustand der Aufnahmekragen 24 an die Kontur des Aufnahmeflansches 17 anschmiegt. Der Aufnahmekragen 24 kann besonders vorteilhaft aus etwa 0,8 mm dickem Stahl in Tiefziehqualität, St 1203 etwa, bestehen. Die elastische Verformung des Aufnahmekragens 24 sollte bei diesem Material etwa 2 mm nicht überschreiten. Dies ist durch geeignete Dimensionierung von Deckel 3, Aufnahmeflansch 17 und Aufnahmekragen 24 relativ zueinander erreichbar. In Fig. 3 ist der obere Teil eines erfindungsgemäßen Filtereinsatzes 18 allein dargestellt. Durch entsprechende Bemessung des Abstandes a des Aufnahmekragens 24 vom oberen Gehäusebereich 23 des Filtereinsatzes 18 kann-in Verbindung mit einer entsprechenden Dimensionierung der genannten anderen Bauteile-festgelegt werden, wie weit der obere Gehäusebereich 23 nach oben herausragt. Auf diesem Gehäusebereich 23 liegt der Deckel 3 auf, beim Festziehen des Deckels 3 durch Anziehen der Deckelschrauben 5 drückt die Innenfläche des Deckels 3 den gesamten Fittereinsatz 18 um einen bestimmten Betrag nach unten, der die elastische Verformung des Aufnahmekragens 24 verursacht und im wesentlichen vom gewählten Abstand a abhängt.
In Fig. 3 ist zu erkennen, daß im unbelasteten Zustand der Aufnahmekragen 24 in etwa waagerecht sich erstreckt. Nach einer Demontage des Filtereinsatzes 18 nimmt er, da die Verformung, wie bereits erläutert, nur im elastischen Bereich stattgefunden hat, wieder diese Lage ein, der Filtereinsatz 18 ist also wiederholt montier- und demontierbar.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist der Aufnahmeflansch 17 stufenförmig ausgebildet und korrespondiert mit einer entsprechenden Stufe im Deckel 3, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt. Dies hat den großen Vorteil, daß beim Lösen des Deckels 3 ein zusätzliches Volumen freigegeben wird, das das aus dem Rohrbogen 6 zurückfließende Öl aufnimmt und somit ein Überlaufen und im Ergebnis Verschmutzungen verhindert.
Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, den Deckel 3 nicht am gesamten Umfang mit Deckelschrauben 5 zu versehen, sondern den Bereich des auf dem Flansch 4 aufliegenden Deckels 3, an dem Anschlußteil 12, Manometer 13 und Druckschalter 14 oder andere Kontrollelemente am Flansch 4 angeordnet sind, auszusparen, derart, daß der Deckel 3 gelöst, entfernt und wieder montiert werden kann, ohne daß die genannten zusätzlichen Bauteile gelöst werden müssen.
In Fig. 4 und 5 ist eine besonders vorteilhaft ausgestaltete zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Filtereinsatzes gezeigt. Dabei ist der obere Gehäusebereich 23 derart ausgebildet, daß er eine umlaufende Ringnut 25 aufweist, die von einer inneren Flanke 26 begrenzt ist. Am Boden 27 dieser Ringnut 25 sind Aushebeklammem 28, 29 befestigt. Die Aushebeklammem 28, 29 sind aus federndem Material derart ausgebildet, daß sie im entspannten Zustand mit ihren freien Mittelteilen jeweils um einen bestimmten Betrag b nach oben ragen. Dadurch ist es möglich, den gesamten Filtereinsatz 18 auf einfache Weise anzufassen und aus dem Zylinder 2 herauszuheben, besonders auch, ohne sich die Finger dabei mit Schaltöl zu verschmutzen. Im montierten Zustand des Filtereinsatzes 18 werden die federnden Aushebeklammem 28, 29 durch den dann dicht aufliegenden Deckel 3 in die Ringnut 25 gedrückt, so daß sie nicht mehr aus dem oberen Gehäusebereich 23 des Filtereinsatzes 18 herausragen. Dazu ist es erforderlich, daß die Tiefe c der Ringnut 25 entsprechend größer gewählt wird als die Dicke der Aushebeklammem 28, 29. Beim Öffnen des Deckels 3 heben sich durch deren federnde Ausbildung die Aushebeklammem 28, 29 aus dem oberen Gehäusebereich 23 und damit dem Niveau des Pegels des Schaltöles heraus und sind leicht zu fassen.
In Fig. 4 und 5 sind zwei Aushebeklammem 28, 29 gezeigt, die aus Federdraht bestehen und an ihren Enden Ösen aufweisen, die mittels Schrauben 30 am Boden 27 befestigt sind. Aus Fig. 5 ist dabei zusätzlich zu entnehmen, daß die Aushebeklammem 28, 29 so geformt sind, daß sie von oben gesehen eine zur Ringnut 25 konzentrische Form aufweisen und im zusammengedrückten Zustand ohne gegenseitige Behinderung vollständig in der Ringnut 25 verschwinden.