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Die Erfindung betrifft Filter zum Entstauben von Prozessluft in einer Prozessapparatur, insbesondere aus einer Wirbelschichtapparatur, mit einem Tragkörper, über dessen Außenseite ein textiles, tuchförmiges Filtermaterial gelegt ist.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Prozessapparatur, insbesondere eine Wirbelschichtapparatur, mit einer Prozesskammer, in der ein partikelförmiges Gut mittels Prozessluft bewegbar ist und mit einer am oberen Ende der Prozesskammer angeordneten Filtervorrichtung.
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Aus der
DE 30 40 828 A1 ist ein Filtertuch-Stützgitter, insbesondere für Staubfilter und Abscheider, bekannt. Dieses Stützgitter weist ein Tragegerüst, das mit einem schlauchartig ausgebildeten Rundspiralgeflecht überzogen ist, auf. An einem Ende ist eine Mundstückanpressplatte und am anderen Ende ein Bodenschlussteil vorhanden. Das Tragegerüst ist in seiner Ebene bzw. in einer Querrichtung federnd ausgebildet. Das federnde Tragegerüst kann aus Rundstäben, Rohren, Flach- oder Profilmaterial oder dergleichen bestehen.
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Aus der
DE 30 00 821 C2 ist ein Staubgasfilter bekannt, in dessen von einem Reingasraum durch eine durchbrochene Wand getrenntem Staubgasraum eines Filtergehäuses waagerechte Filterschläuche parallel angeordnet sind, die je ein inneres starres, abgeflachtes Abstandselement besitzen, welches dem Schlauch einen flachovalen Querschnitt erteilt und wobei der Schlauchöffnungsrand auf der Reingasseite der Trennwand durch einen abgefederten Klemmrahmen abgedichtet ist. Das Abstandselement jedes an der Gehäuserückwand lose abgestützten Filterelementes endet vor dem Öffnungsrand des Filterschlauches, während der Klemmrahmen für das Festklemmen des Schlauchöffnungsrandes an der Trennwand durch eine Zugfeder mit einer in das Abstandselement passend eingreifenden Stütze verbunden ist, die durch die gespannte Zugfeder auf der Staubgasseite der Trennwand gegen den Rand einer Trennwanddurchbrechung abgestützt ist.
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Derartige Filter werden beispielsweise von der Firma WOKU Filtermedien GmbH & Co. KG, Bad Lauchstädt, Deutschland, angeboten. Vergleichbare Filter werden beispielsweise auch von der Firma Unifil AG Filtertechnik, Niederlenz, Schweiz, angeboten.
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Prozessapparaturen zum Behandeln von partikelförmigem Gut, die Filtervorrichtungen aufweisen, in denen solche Filter Einsatz finden, sind beispielsweise aus der
EP 1 732 666 B1 bekannt.
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Die bekannten Filter sind so aufgebaut, dass über einen Tragkörper ein textiles tuchförmiges Filtermedium gelegt ist. Hat der Tragkörper grob die Form eines hohlzylindrischen Gebildes, wird meist von einem Tragkorb gesprochen. Über den Tragkorb wird das Filtermedium in Form eines an einem Ende geschlossenen Schlauches geschoben.
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Hat der Tragkörper eher die Geometrie eines rechteckigen Rahmens, wird von einem Tragrahmen gesprochen, auf den das Filtermedium in Form einer einseitig geschlossenen Filtertasche aufgeschoben wird.
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Diese Filter haben gemeinsam, dass sie an einem Ende offen sind. Diese Filter dienen dazu, aus einem gasförmigen Medium ein partikelförmiges Gut auszufiltern. Dazu strömt das gasförmige Medium von der Außenseite durch das entsprechend feinmaschige Filtermedium hindurch in den Innenraum der Filter und verlässt diesen an dem einen offenen Ende.
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Die Maschenweite des textilen Filtermaterials wird so gewählt, dass das gasförmige Medium hindurch treten kann, das partikelförmige Gut aber zurückgehalten wird. Derartige Filtersysteme haben insbesondere einen breiten Einsatz in Wirbelschichtapparaturen gefunden, insbesondere dabei im pharmazeutischen Bereich.
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Im pharmazeutischen Bereich werden oftmals sehr feinstäubige Pulver im Bereich zwischen 10 und 50 μm verarbeitet, die in der Wirbelschichtapparatur verwirbelt werden und je nach Behandlung z. B. zu größeren Agglomeraten vereinigt werden (Granulieren), oder auf bereits vorhandene Kerne als Schicht nach und nach aufgebracht werden (Pelletieren). Zur Erzeugung eines Wirbelbettes muss permanent ein gasförmiges Medium, sogenannte Prozessluft, durch die Prozesskammer hindurch bewegt werden. Dabei etabliert sich ein Wirbelbett an umgewälztem partikelförmigem Gut. Da die Prozessluft aus dem Wirbelbett austritt und aus der Prozesskammer abgeführt wird, kann nicht ausgeschlossen werden, dass dabei feine Gutteilchen mitgerissen werden. Daher ist es üblich geworden, in einer solchen Prozesskammer im oberen Endbereich, zu dem die Prozessluft strömt, Filtervorrichtungen vorzusehen, die die zuvor erwähnten Filter enthalten. Diese Filter werden als sogenannte hängende Filterkerzen montiert, d. h. das obere offene Ende der Filter ist in einer Deckplatte eingelassen, so dass nur die mit dem endseitig geschlossenen Schlauch oder mit der Filtertasche bedeckten Bereiche des Filters in die Prozesskammer hineinragen, bzw. in diese abhängen.
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Beim Entstaubungsvorgang tritt die Prozessluft von der Außenseite durch das Filtermaterial in den Innenraum der Filter hinein und wird durch deren oberes offenes Ende aus der Prozessapparatur abgeführt.
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Da es sich insbesondere im pharmazeutischen Bereich bei den von den Filtern zurückgehaltenen feinen Feststoffpartikeln um sehr wertvolle Wirkstoffe handeln kann, werden diese Filter periodisch rückgespült, mit dem Ziel, die an der Außenseite am Filtermaterial anhaftenden Partikel wieder abzulösen, so dass diese zurück in das Wirbelbett fallen und dort in einen Behandlungsvorgang einbezogen werden. Bei einem solchen Spülvorgang wird Spülluft stoßartig in den Innenraum des Filters eingeblasen und dabei das textile tuchförmige Filtermaterial aufgebläht. Die von innen nach außen durchtretende Abblasluft sorgt dann zusätzlich für ein Ablösen der an der Außenseite zurückgehaltenen Partikel.
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Daher liegt das textile Filtermaterial relativ locker um den Tragkörper herum, so dass gewisse wabernde Bewegungen beim Ausfiltervorgang bzw. entsprechende ballonartige Aufblähbewegungen beim Spülblasvorgang möglich sind.
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Um eine möglichst große aktive Filterfläche zur Verfügung zu haben, werden die Tragkörper aus stangenförmigem Material aufgebaut.
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Bei einem Tragkorb werden Stangen, die sich längs Mantellinien eines Hohlzylinders erstrecken, mit boden- und deckelseitigen ringförmigen bzw. scheibenförmigen Körpern verbunden. Da diese Tragkörper meist aus metallischen Materialien hergestellt werden, werden dazu die entsprechenden Stäbe mit den Körpern verschweißt. Gleiches gilt für etwa rechteckige rahmenförmige Tragkörper als Stützkörper für Filtertaschen, die aus Stangen oder Profilmaterial zusammengesetzt sind.
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Bei diesen Filtern besteht das Problem, dass aufgrund der relativ lockeren Auflage des textilen Materials im Entstaubmodus die von außen nach innen durchtretende Prozessluft das textile Filtermaterial gegen die Stangen oder Gitterstäbe, insbesondere die Ecken und Kanten der Tragkörper, drückt. Da die Prozessluftführung meist nicht konstant ist, sondern auch gewissen Druckstößen unterliegt, erfolgt die zuvor erwähnte wabernde Bewegung mit der Folge, dass das Filtermaterial sich permanent an dem Tragkörper reibend hin- und herbewegt.
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Daher müssen die Tragkörper sehr aufwändig nach dem Verschweißen nachbearbeitet werden, um insbesondere die Verbindungsstellen zu glätten. Daher wurde auch versucht, die Tragkörper durch ein gelochtes Blech mit einem vorgegebenen Lochprofil zu ersetzen.
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All diese Konstruktionen haben den Nachteil, dass deren Innenseite für eine Reinigung und insbesondere für die Reinigungskontrolle kaum zugänglich ist.
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Bedenkt man den zuvor erwähnten Einsatzbereich in der pharmazeutischen Industrie mit den entsprechenden Hygienevorschriften, ist es einleuchtend, dass ein solcher Filter nach einem Einsatz nicht nur gereinigt, sondern auch desinfiziert werden muss und gegebenenfalls steril sein muss. Es ist möglich, das textile tuchförmige Filtermaterial nach einem Einsatz zu verwerfen, der eigentliche Tragkörper muss aber, bevor ein neuer Schlauch oder eine neue Tasche aufgezogen werden, entsprechend gereinigt werden. Allfällige Kanten oder scharfe Stellen beinhalten auch die Gefahr, dass beim Aufziehen der Filterstrümpfe auf den Tragkörper Beschädigungen entstehen, so dass die Filterwirkung verloren geht.
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Ein besonderes Problem ist die unrationale Herstellung solcher Tragkörper, sowohl bei der Verwendung von Edelstahlstäben als Gitter-Schweißkonstruktion als auch bei der Verwendung von gelochten Blechen. Bei gelochten Blechen entstehen bei der Stanzung immer eine scharfe Schnittkante und eine eingezogene geglättete Kante. In jedem Fall ist mit großem Aufwand die scharfe Schnittkante bei den Lochungen mechanisch zu glätten. Schweißstellen bei Gitter-Schweißkonstruktionen sind aufwändig mit mechanischen Mitteln zu glätten.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, auf rationale Weise und insbesondere pharmagerecht, solche Tragkörper sowie eine entsprechende Prozessapparatur zu schaffen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Tragkörper als um vertikale Faltlinien gefaltetes Blech ausgebildet ist, wobei von der ursprünglichen Blechebene beidseitig Faltungen hoch stehen, um die das tuchförmige Filtermaterial in Form eines an einem Ende geschlossenen Schlauches oder einer einseitig geschlossenen Filtertasche gelegt ist.
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Die Aufgabe wird auch durch eine Prozessapparatur gelöst, in der eine Filtervorrichtung vorhanden ist, die zumindest einen derartigen Filter aufweist.
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Ein solches gefaltetes Blech kann aus einem einzigen Materialstück durch einen Falt-/Biegevorgang hergestellt werden, wobei das ausgängliche Material ein flächiges glattes Material sein kann. Der Begriff Blech umfasst nun nicht nur metallische Materialien, sondern auch Kunststoffmaterialien, sofern diese die entsprechenden mechanischen Eigenschaften und Stabilitäten aufweisen und auch den pharmazeutischen Vorschriften entsprechen.
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Wird ein solches Blechmaterial um Faltlinien gefaltet, entsteht ein Körper, der ganz allgemein als ”Faltblech” bezeichnet werden kann. Dabei stehen die Faltungen beidseits von der ausgänglichen Blechebene hoch. Die Faltungen selbst können nun unterschiedliche geometrische Ausgestaltungen einnehmen, wie das nachfolgend noch näher beschrieben und erläutert wird. Als allgemeines oder übergeordnetes Konzept ist anzusehen, dass eine Faltung sich ausgehend von der ursprünglichen Blechebene von dieser erhebt und über eine endseitige sanfte Rundung wieder zur ursprünglichen Blechebene zurückkehrt. Von einer Seite des Bleches aus gesehen, stehen mehrere seitlich voneinander beabstandete solche Faltungen vor. Von der gegenüberliegenden Seite des Bleches her gesehen, ist es gleichermaßen, d. h. auch hier stehen von dieser Blechebene aus gesehen entsprechende Faltungen hoch. Eine von einer Seite hochstehende Faltung geht in eine von der gegenüberliegenden Seite hochstehende weitere Faltung über. Das tuchförmige Filtermaterial wird nun so ausgestaltet, dass es um die Außenkontur des gefalteten Bleches gelegt wird, und zwar derart, dass es jeweils die äußeren Enden der Faltungen belegt bzw. überspannt. Der Raum zwischen zwei Faltungen, die von dem Filtermaterial überspannt sind, stellt dann den Innenraum des Filters in diesem Bereich dar. Über die vertikale Höhe des gewellten Bleches gesehen liegt dann das Filtermaterial an den sich über die Höhe erstreckenden Kämmen oder äußeren abgerundeten Enden der Faltungen an. Da das Filtermaterial den Körper so überdeckt, dass ein Ende, nämlich das obere Ende, frei bleibt, kann das gasförmige Medium von der Außenseite her durch das Filtermaterial in die jeweiligen Innenräume zwischen zwei Faltungen eintreten und dann nach oben zum offenen Ende strömen und dort aus dem Filter abgeführt werden. Dabei werden durch das Filtermaterial die von dem gasförmigen Medium mitgerissenen feinen auszufilternden Partikel an der Außenseite zurückgehalten. Diese Verhältnisse, also solche Innenräume zwischen zwei hochstehenden Faltungen, liegen auf beiden Seiten der Blechebene vor, so dass eine relativ große aktive Filterfläche resultiert, nämlich jeweils die Bereiche zwischen den von dem Filtermaterial überspannten hochstehenden Faltungen. Da die äußeren Enden dieser Faltungen gerundet sind, besteht nicht die Gefahr, dass das an diesen Rundungen anliegende, sich bewegende Filtermaterial beschädigt wird. Diese Rundungen werden beim originären Biege- bzw. Faltvorgang bewerkstelligt und machen somit keine aufwändigen Nachbearbeitungen mehr notwendig. Derart gefaltete Bleche können extremen Flächenbelastungen ausgesetzt werden ohne dabei zu kollabieren. Durch die enorme Verstärkung des so gestalteten Bleches kann dies selbst bei extrem hoher Druckbelastung des Filters infolge zu hoher Luftmengenbelastung und daraus resultierendem Filterwiderstand nicht in sich zusammenfallen.
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Somit wird die Aufgabe vollkommen gelöst.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung geben äußere Enden der hochstehenden Faltungen des gefalteten Bleches eine äußere Umfangskontur vor, an denen das tuchförmige Filtermaterial anliegt.
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Das heißt, durch die Wahl der Höhe der Faltung gegenüber einer ausgänglichen Grundebene des Bleches gesehen und durch Ausbildung unterschiedlicher Höhen können verschiedene Geometrien und Größen, also insbesondere Querschnitt- bzw. Umfangsgeometrien hergestellt werden.
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Wird beispielsweise das Blech so gefaltet, dass alle Faltungen gleich hoch sind, entsteht ein Tragkörper mit einer Umfangskontur, quer zu den vertikalen Faltlinien gesehen, die in etwa rechteckförmig ist.
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Steigen die Faltungen von einer seitlichen Außenkante gesehen etwa bis zur Mitte stetig an und fallen wieder ab, resultiert eine Umfangskontur, die ovalär oder sogar kreisförmig sein kann.
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Die Wahl der Formgebung bei dem Faltvorgang eröffnet unzählige verschiedene Geometrien an Tragkörpern. Das tuchförmige Filtermaterial muss dann entsprechend zugeschnitten und gegebenenfalls vernäht oder verschweißt werden, um jeweils die Umfangskontur des zu bedeckenden Tragkörpers zu bilden, sei es in Form einer rechteckförmigen Tasche oder in Form eines zylindrischen Schlauches.
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Somit ist es also möglich, durch entsprechende Faltvorgänge Umfangskonturen zu schaffen, die etwa von grob rechteckförmig über oval bis zu kreisförmig ausgebildet sind.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das tuchförmige Filtermaterial unter einer derart lockeren Spannung um die Faltungen gelegt, dass dieses durch die das Filtermaterial durchtretende Prozessluft bereichsweise zwischen zwei benachbarte Faltungen hinein bewegbar ist.
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Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass dadurch die gewünschten wabernden Bewegungen im Filterbetrieb möglich sind. Im Reinigungsmodus kann dann das Filtertuch zu einem ballonartigen Schlauch oder sonstigen Körper aufgebläht werden, um allfällige Ansammlungen von Feststoffpartikeln ruckartig abzulösen.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung verringert sich die Höhe der Faltungen über eine vertikal verlaufende Faltlinie gesehen von oben nach unten.
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Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass von unten nach oben, also über die Höhe des Filters gesehen, immer mehr Innenraum zum Lufttransport zur Verfügung steht. Das heißt, Prozessluft, die durch das Filtermaterial im unteren verjüngten Bereich eingetreten ist, blockiert nicht den Eintritt von Prozessluft in höher gelegenen Bereichen, da dieser permanent ein größerer Raum im Innern des Filters zur Verfügung steht. Dies resultiert in einer optimalen Filterwirkung über die gesamte Höhe des Filters gesehen.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die vertikalen Seitenkanten des gefalteten Bleches abgerundet.
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Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass auch diese seitlichen Endbereiche mit sanften Rundungen versehen sind, um die das Filtermaterial läuft. Solche Rundungen an den seitlichen Kanten des Bleches sind ebenfalls fertigungstechnisch sehr einfach herzustellen.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Oberfläche des gefalteten Bleches glatt.
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Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass, wenn man von einem glatten Blechmaterial ausgeht, dann entsprechend glatte Faltungen entstehen, über die das Filtermaterial hin und her reiben kann, ohne dass die Gefahr von Einschnitten oder Verletzungen des Filtermaterials besteht.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das gefaltete Blech am oberen Ende mit einem Abschlussflansch versehen.
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Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass über diesen Abschlussflansch das Filter montiert werden kann. An diesen Abschlussflansch kann auch ein entsprechender Abschluss des Filtertuches angelegt oder befestigt werden. Dadurch kann sehr einfach der gesamte Umfang mit Ausnahme der oberen endseitigen Öffnung mit dem Filtermaterial belegt werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das gefaltete Blech am unteren Ende einen Einfassrahmen auf.
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Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass durch diesen Einfassrahmen das untere Ende des Tragkörpers eingefasst, sprich geschlossen werden kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Faltungen derart ausgebildet, dass eine ansteigende und eine absteigende Flanke einer Faltung parallel zueinander verlaufen.
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Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass dadurch ein mechanisch besonders stabiles gefaltetes Blech ausgebildet wird.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung liegen die parallel zueinander verlaufenden Flanken aneinander.
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Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass zwischen zwei benachbarten Falten ein relativ großer Innenraum vorherrscht, der durch die aus den beiden aneinanderliegenden Flanken resultierenden Doppelwand abgegrenzt ist. Diese Ausgestaltung ist besonders stabil gegenüber solchen mechanischen Kräften, die auf die ursprüngliche Blechebene gerichtet auf den Filter einwirken.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind zwischen den Faltungen Bereiche des Bleches vorhanden, die sich in Richtung der Blechebene erstrecken.
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Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass durch diese Bereiche jeweils einen Boden eines Innenraumabschnittes zwischen zwei hochstehenden Faltungen ausgebildet wird. Sind die Bereiche so lang, dass sie sich über die gesamte Strecke zwischen zwei Faltungen erstrecken, entsteht somit ein komplett geschlossener Boden zwischen zwei hochstehenden Faltungen. Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass über die gesamte Breite des Filters gesehen dieser durch die Böden in zwei Hälften aufgetrennt ist. Dies eröffnet die Möglichkeit, dass beim Reinigen des Filters nur jeweils eine Hälfte des Filterinnenraums nacheinander mit vollem Blasdruck angeblasen werden kann, was eine besonders effektive Reinigung zur Folge hat.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Faltungen als Wellenberge ausgebildet.
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Der so resultierende gewellte Körper kann als Wellblech bezeichnet werden und ist als solcher mechanisch stabil und die beiden Außenseiten sind nach Abziehen des Filterschlauches oder der Filtertasche einfach einer Reinigung zugänglich. Durch entsprechend sanft ausgebildete Rundungen der Wellenberge bzw. der Wellenkämme kann ausgeschlossen werden, dass das Tuchmaterial bei den wabernden Bewegungen so stark reibt, dass Verletzungen oder Beschädigungen entstehen können. Ein gewelltes Blech ist sehr einfach und mit gängigen Vorrichtungen über Falt- bzw. Tiefziehvorgänge einfach herstellbar. Ein gewelltes Blech weist auch bei dünnen Materialstärken von < 1,0 mm eine ausreichende mechanische Stabilität auf, um bei einer pneumatischen Abreinigung auftretende Druckstöße zu ertragen.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist bei einer Prozessapparatur, die mit erfindungsgemäßen Filtern versehen ist, vorgesehen, dass über den Filtern eine Vorrichtung zum Einblasen von Reinigungsluft in den Innenraum der Filter vorgesehen ist.
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Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass auf einfache und effektive Weise der Filter freigeblasen werden kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere umfänglich nebeneinander angeordnete abhängende Filter vorgesehen, über die ein Blasschuh der Vorrichtung zum Einblasen von Reinigungsluft läuft, der jeweils einen Filter mit Reinigungsluft bebläst und dabei dessen nächst benachbarte Filter abdeckt.
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Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass eine besonders effektive Abreinigung erzielt werden kann. Dadurch, dass die beidseits eines Filters nächst benachbarten Filter durch seitlich vom Blasschuh angeordnete Abdeckungen abgedeckt werden, kann in diese Filter zu diesem Zeitpunkt auch keine Prozessluft von außen eintreten. Diese Filter sind quasi kurzzeitig blockiert. Nur der zwischen diesen beiden liegende mittlere Filter wird abgeblasen. Durch die Blockade der beiden benachbarten Filter ist dann sichergestellt, dass die vom dazwischen liegenden Filter abgeblasenen Feststoffpartikel nach unten in Richtung Wirbelbett herabfallen und nicht in Richtung der benachbarten Filter bewegt bzw. gesaugt werden. Das resultiert in einer besonders effektiven Abreinigung.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erstrecken sich Filter mit einer unrunden Umfangskontur, längs deren längeren Querschnittsachse gesehen, längs Radien einer kreisförmigen Prozesskammer.
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Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass durch die sternartige Anordnung relativ viele Filter und somit eine große Filterfläche in der Prozesskammer angeordnet werden können, so dass eine effektive Entstaubung von Prozessluft möglich ist.
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In Kombination mit dem umlaufenden Blasschuh ist auch laufend eine Abreinigung der einzelnen Filter möglich, so dass allfällig zurückgehaltene Feststoffpartikel alsbald wieder dem Prozess in der Prozesskammer rückgeführt werden können.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine perspektivische Explosionsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Tragkörpers,
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2 eine Abwicklung des gewellten Bleches von 1 vor dem Faltvorgang,
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3 einen Schnitt längs der Linie III-III in 1,
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4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in 1,
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5 den in 1 dargestellten Tragkörper in montiertem Zustand,
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6 eine Situation, bei der auf den Tragkörper von 5 gerade ein taschenförmiges Filtermedium aufgeschoben wird,
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7 eine Draufsicht auf den endmontierten Filter,
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8 eine bodenseitige Ansicht des Filters,
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9 einen Längsschnitt des Filters von 7 längs dessen kürzerer Ovalseite,
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10 stark schematisch eine Prozessapparatur mit erfindungsgemäßen Filtern,
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11 den in 10 mit einem Kreis umgrenzten Abschnitt in größerem Maßstab,
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12 einen Schnitt längs der Linie XII-XII in 10,
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13 eine der oberen Hälfte von 3 vergleichbare Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels, wobei das anliegende Filtermedium angedeutet ist,
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14 ein drittes Ausführungsbeispiel entsprechend der Darstellung von 13,
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15 ein viertes Ausführungsbeispiel, wobei hier ein Abschnitt gezeigt ist, der der unteren Hälfte der Darstellung von 3 entspricht,
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16 eine der 15 entsprechende Darstellung eines fünften Ausführungsbeispiels,
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17 eine Darstellung entsprechend der Darstellung von 3 eines sechsten Ausführungsbeispiels, das in einem Filter mit einer kreisförmigen Umfangskontur mündet,
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18 eine der Darstellung von 3 entsprechende Darstellung eines siebten Ausführungsbeispiels, und
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19 eine der Darstellung von 4 entsprechende Darstellung des siebten Ausführungsbeispiels.
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Ein in den 1 bis 9 dargestelltes erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Filters ist in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet.
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Der Filter 10 weist einen in den 1 bis 5 dargestellten Tragkörper 11 auf.
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Der Tragkörper 11 besteht im Wesentlichen aus einem gewellten Blech 12 mit etwa rechteckförmiger Kontur 14. Der Tragkörper 11 weist eine Höhe 16 und eine Breite 18 auf.
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Das gewellte Blech 12 wurde durch einen Faltvorgang aus einem ebenen Blech 12' hergestellt, wie es in 2 dargestellt ist.
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Das ursprünglich ebene Blech 12' wurde längs vertikaler Faltlinien 20 und 20' so gefaltet, dass, von einer Seite auf die rechteckförmige Kontur 14 von 1 gesehen, auf einen Wellenberg 22 ein Wellental 24 folgt, das wiederum in einen Wellenberg 26 übergeht.
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Von der gegenüberliegenden Seite ist es genau umgekehrt, von dieser Seite aus stellt das Wellental 24 einen Wellenberg 26' dar.
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Betrachtet man die Schnittdarstellung von 4, also das untere Ende des Tragkörpers 11, so ist zu erkennen, dass ausgehend von einer mittigen Grundebene 28, die der ursprünglichen Ebene des Bleches 12' von 2 entspricht, sich die Wellenberge um dieselbe Höhe 30 erheben, wie die gegenüberliegenden Wellenberge um die Höhe 32. Zwischen den einzelnen Wellenbergen 22 und dem nächstliegenden Wellental 24 sowie dem darauffolgenden Wellenberg 26 verläuft die Wellenlinie etwa geradlinig, somit etwa entsprechend einer Sinuslinie. Das bedeutet, der Wellenberg 22 geht ab der Grundebene 28 direkt in das Wellental 24 über, dieses dann wieder in den Wellenberg 26. Die beiden äußeren vertikalen Seitenkanten 34 und 36 sind in Richtung des Tragkörpers 11 abgerundet gebogen. Das Blech 12 weist eine Wandstärke zwischen 0,6 und 1 mm auf und besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem polierten Edelstahl. Dadurch ist es für den Einsatz in Filtern geeignet, die beispielsweise im pharmazeutischen Bereich Einsatz finden.
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Sollten andere Einsatzgebiete erwünscht sein, die nicht solchen hohen Hygieneanforderungen entsprechen, können auch Kunststoffmaterialien bzw.
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Thermoplaste herangezogen werden, die in eine solche Wellenform gebracht werden können.
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Aus der Schnittdarstellung von 3 ist zu erkennen, dass am oberen Ende des Tragkörpers 11 die Höhe 30' der Wellenberge 22 bzw. die Tiefe 32' des nächst folgenden Wellentals 24 größer ist als am unteren Ende.
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Darüber hinaus nimmt die Höhe der Wellenberge 22, ausgehend von der Seitenkante 34 gesehen, zunächst einmal stetig zu, erreicht etwa auf Mitte der Breite 18 einen Höhepunkt und nimmt dann wieder bis zur gegenüberliegenden vertikalen Seitenkante 36 ab. Das gleiche gilt für die gegenüberliegenden Wellenberge 26 und deren Höhe 32'.
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Insgesamt resultiert somit am oberen Ende ein Tragkörper 11 mit einer etwa ovalen Umfangskontur 40, wie das insbesondere aus 7 ersichtlich ist.
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Am oberen Ende 58 des Tragkörpers 11 ist ein Abschlussflansch 42 vorgesehen, der passend auf das obere Ende des gefalteten Bleches 12 gesetzt werden kann. Daher entspricht die Kontur dieses Abschlussflansches 42 der Umfangskontur 40.
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Wie aus 1 und 5 zu erkennen ist, ist das untere Ende des gewellten Bleches 12 mit einem geschlossenen Einfassrahmen 44 versehen, der das untere Ende des Tragkörpers 11 abschließt. Durch diesen Einfassrahmen 44 ist das Blech 12 bzw. der Raum zwischen den entsprechenden Wellentälern und Wellenbergen zur Unterseite hin abgeschlossen.
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Der montierte Zustand ist in 5 dargestellt.
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In 6 ist dargestellt, dass gerade von der Unterseite her eine Filtertasche 46 auf den Tragkörper 11 aufgeschoben wird. Die Filtertasche 46 besteht aus einem textilen tuchförmigen Filtermaterial 48, das zu einer Tasche zusammengenäht worden ist. Am oberen Ende weist die Filtertasche 46 einen Flansch 50 auf, der in etwa der Umfangskontur 40 des oberen Endes des Tragkörpers 11 entspricht.
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Am unteren Ende 47 ist die Filtertasche 46 geschlossen, wie das insbesondere aus 9 ersichtlich ist.
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Aus der Darstellung von 6 wird die Filtertasche 46 noch so weit nach oben bewegt, bis deren Flansch 50 an die Unterseite des Abschlussflansches 42 stößt, wie das insbesondere aus 9 ersichtlich ist.
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In diesem endfertigen Montagezustand ist nunmehr der Filter 10 verwirklicht.
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Das obere Ende 58 des Filters 10 ist offen, wie das insbesondere aus dem Schnitt von 9 ersichtlich ist. An der Unterseite ist der Filter 10 durch den Boden 47 der Filtertasche 46 geschlossen. Das um die Außenseite des Bleches 12 gelegte textile Filtermaterial 48 liegt relativ locker auf.
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Wird der Filter 10, wie das nachfolgend noch erläutert wird, in eine Prozessapparatur eingebaut, um aus deren Prozessluft 52 partikelförmige Gutteilchen 54 auszufiltern, tritt die Prozessluft 52 über die Außenseite durch das textile Filtermaterial 48 in den Innenraum 56 des Filters 10 hinein. Wie insbesondere aus 8 ersichtlich ist, kann durch den Druck der durch das textile Filtermaterial 48 strömenden Prozessluft 52 dieses etwas in den Bereich zwischen zwei Wellenbergen hinein gedrückt werden. Da die Prozessluft 52 eine pulsierende Komponente zeigt, resultiert an der Außenseite des Filters eine mehr oder weniger wabernde Oberfläche des textilen Filtermaterials 48.
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Die Maschengröße des textilen Filtermaterials ist so gewählt, dass die partikelförmigen Gutteilchen 54 zurückgehalten werden, während die Prozessluft 52 durch das textile Filtermaterial 48 in den Innenraum 56 hineinströmt. Die Prozessluft 52 strömt über das oben offene Ende 58 des Filters 10 heraus, wie das insbesondere aus 9 ersichtlich ist.
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Soll nach einer gewissen Zeit, nach der sich an der Außenseite des textilen Filtermaterials 48 gewisse Anhäufungen an partikelförmigen Gutteilchen 54 ausgebildet haben, wieder freigeblasen werden, wird über das offene Ende 58 Reinigungsluft eingeblasen. Dabei bläht sich, wie das an sich bekannt ist, das textile Filtermaterial 48 ballonartig auf und die daran anhaftenden Gutteilchen 54 werden durch die nunmehr von der Innenseite nach außen durchtretende Blas- oder Reinigungsluft von der Außenseite entfernt und können entweder abgeführt oder weiter verwertet werden, wie das nachfolgend noch beschrieben wird.
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Der über die Außenseite einströmenden Prozessluft steht jeweils der Raum zwischen zwei Wellenbergen und dem dazwischen angeordneten Wellental zur Verfügung.
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Aufgrund der V-förmigen Aufweitung nach oben (siehe 9) wird dieser Raum immer größer, so dass über die gesamte Höhe des Filters 10 gesehen gleichmäßig Prozessluft eintreten kann.
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In den 10 bis 13 ist nunmehr eine in ihrer Gesamtheit mit der Bezugsziffer 60 bezeichnete Prozessapparatur dargestellt.
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Die Prozessapparatur 60 weist eine hochstehende zylindrische Wand 62 auf, in deren unterem Bereich ein Boden 64 vorgesehen ist. Der Boden 64 weist zahlreiche Durchtrittsöffnungen 68 auf, durch die Prozessluft 52 aus einer Anströmkammer 66 durch den Boden 64 hindurch in eine Prozesskammer 65 treten kann. Ein auf der Oberseite des Bodens 64 aufgenommenes partikelförmiges Gut 54 wird durch die Prozessluft 52 zu einem Wirbelbett 72 umgewälzt. Die Prozessluft 52 tritt aus dem Wirbelbett 72 aus und strömt nach oben in Richtung einer Filtervorrichtung 76.
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Dabei mitgerissene Gutteilchen 54 sollen von den Filtern 10 der Filtervorrichtung 76 ausgefiltert werden.
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Insbesondere aus der Schnittdarstellung von 12 ist zu erkennen, dass die Filtervorrichtung 76 insgesamt sechzehn Filter 10, wie zuvor beschrieben, aufweist.
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Die sechzehn Filter 10 sind sternförmig angeordnet, und zwar derart, dass diese sich längs Radien 67 der etwa kreisförmigen Prozesskammer 65 erstrecken. Dabei sind die sechzehn Filter 10 so eingebaut, dass deren oberes offenes Ende 58 jeweils in einer entsprechend geformten Mündungsöffnung 84 in der Trennplatte 74 mündet.
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Über der Trennplatte 74 läuft eine Vorrichtung 80 zum Abblasen bzw. Beaufschlagen des Innenraumes 56 der Filter 10 mit Blasluft 88 um.
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Die Vorrichtung 80 weist einen um eine zentrale Achse 81 rotierenden Blasschuh 82 auf, dessen Mündung 83 jeweils deckungsgleich über einer Mündung 84 in der Trennplatte 74 zum Liegen kommen kann.
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Wie aus 12 zu erkennen ist, weist der Blasschuh 82 seitliche Abdeckungen 86 auf, die, wenn sich der Blasschuh 82 über einem Filter 10 befindet, die jeweils benachbarten Filter 10'' abdecken.
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Über den Blasschuh 82 kann nunmehr Blasluft 88 über das oben offene Ende 58 eines Filters 10' eingeblasen werden, wobei das textile Filtermaterial 48 aufgebläht wird und somit anhaftende partikelförmige Gutteilchen 54 abgelöst werden, so dass diese wieder zurück auf das Wirbelbett 72 fallen und dort in den Behandlungsvorgang einbezogen werden können.
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Die Abdeckung 86 hat den Vorteil, dass während des Blasvorganges an dem Filter 10' die benachbarten Filter 10'' quasi stillgelegt sind, so dass nicht die Gefahr besteht, dass die vom Filter 10' abgelösten Gutteilchen in die unmittelbar benachbarten Filter 10'' eingesaugt werden.
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Dies stellt eine besonders effektive Reinigung dar.
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In den 13 bis 19 sind weitere Ausführungsbeispiele von gebogenen bzw. gefalteten Blechen dargestellt, die ebenfalls im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegen.
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Bei all den nachfolgenden Ausführungsvarianten ist gemeinsam, dass das textile Filtermaterial um eine durch die entsprechenden Wellenberge oder Faltungen vorgegebenen Umfangskontur geführt wird.
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Bei dem in 13 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel eines Filters 90 ist das Blech 92 so gebogen, dass die Wellenberge als Dome 94 mit etwa parallelen Flanken 95, 97 ausgebildet sind. Zwischen den Domen 94 erstreckt sich das Blech 92 teilweise in der ursprünglichen Grundebene 96. Dadurch entsteht ein besonders stabiler Tragkörper.
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Die Umfangskontur 98, die durch das aufgeschobene textile Filtermaterial dargestellt wird, ist wieder etwa oval, wobei die Auflagepunkte jeweils die runden Kuppen der Dome 94 darstellen. Auch hier sind die Seitenkanten des ursprünglich ebenen Ausgangsbleches abgerundet.
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Bei dem in 14 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel eines Filters 100 ist die horizontale Querschnittsstruktur des geformten Bleches 102 derart, dass die Wellen 104 den Zähnen eines Zahnrades entsprechen. Auch hier ergibt sich eine etwa ovale Umfangskontur.
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Bei dem in 15 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel eines Filters 110 ist das Blech so gebogen, dass sich Zähne 112 ergeben, die etwa parallele Flanken 114 aufweisen.
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Bei dieser Ausgestaltung können extrem hohe Drücke oder schlagartige Pulsierbewegungen aufgenommen werden, außerdem liegt das textile Filtermaterial 116 nur quasi punktuell oder über die Höhe gesehen über relativ schmale Kämme der Zähne 112 an.
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Bei dem in 16 gezeigten fünften Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Filters 120 ist das Blech so gefaltet, dass sich Dome 122 mit etwa parallelen Seitenflanken als Falten ausbilden, die jeweils über gekrümmte Bereiche 124 in die entsprechende Falte bzw. den gegenüberliegenden Dom übergehen. Auch hier ergibt sich eine etwa ovale Umfangskontur des darum gelegten Filtermaterials 126.
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Bei dem in 17 dargestellten sechsten Ausführungsbeispiel ist das Blech so gebogen, dass sich Wellenberge 132 ergeben, deren Kämme auf einer kreisförmigen Umfangskontur 142 liegen. Die jeweiligen Wellenberge 132 gehen über geradlinige Flanken 134, 136 in den jeweils nächsten gegenüberliegenden Wellenberg über.
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Aus den seitlich äußersten Flanken 144, 146 sind zusätzliche Wellenberge 145, 147 ausgedrückt, die zur ”Abrundung” der Umfangskontur 142 dienen.
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Somit ist es auch möglich, aus einem ebenen Blech einen Grundkörper eines Filters 130 auszuformen bzw. auszufalten, dessen Umfangskontur 142 in einem Kreis endet.
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Das bedeutet, in diesem Ausführungsbeispiel ersetzt das gebogene Blech einen Tragkörper, der aus Profilstäben und endseitigen Ringen oder Platten zusammengesetzt ist, um den sich ein runder Filterstrumpf legt.
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Hier ist besonders ersichtlich, dass sämtliche Seiten, insbesondere die Flanken 131, 131' einer Reinigung einfach zugänglich sind. Wird dies aus einem Blech mit einer glatten Oberfläche geformt, entsteht ein entsprechender Körper mit allseits glatter Oberfläche, die nicht nur einfach zu reinigen ist, sondern auch um die reibungsarm ein Filterstrumpf gelegt werden kann.
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Bei dem in den 18 und 19 dargestellten siebten Ausführungsbeispiel eines Filters 150 ist das Blech 152 so gefaltet, dass von der Blechebene 155 hochstehende Faltungen 153 und 154 entstehen, bei denen die jeweiligen Flanken 157 und 158 aneinanderliegen. Die gegenüberliegenden Faltungen 153 und 154 gehen direkt ineinander über und erheben sich etwa im rechten Winkel von der Blechebene 155. Der Bereich zwischen zwei benachbarten Faltungen 153 ist durch das Blech 152 vollständig geschlossen, so dass links und rechts der Blechebene 155 gesehen bodenseitig geschlossene Innenräume 156 entstehen. Der Blasschuh der zuvor beschriebenen Prozessapparatur kann dann beim Überlaufen des oben offenen Endes des Filters 150 die Innenräume links von der Blechebene 155 zunächst alleine abblasen, d. h. dessen volle Blasleistung dient zum Abblasen der linken Hälfte des Filters 150. Nach Weiterdrehen des Blasschuhs kann dann der Bereich rechts von der Blechebene 155 abgeblasen werden. Die Umfangskontur des Filters 150 ist am oberen Ende wieder oval.
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Bei den in den 13–16 und den 18 und 19 dargestellten Ausführungsbeispielen weitet sich der Tragkörper, wenn man auf eine Seitenkante schaut, von unten nach oben V-förmig auf, wie das in 9 ersichtlich ist.
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Somit können im Prinzip mit der Erfindung sämtliche bekannten Tragkörper oder Filtergrundformen hergestellt werden.
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Die zuvor beschriebenen gefalteten bzw. gewellten Bleche widerstehen selbst bei Bleckstärken unter 1,0 mm einem enormen Flächendruck. Es kann vorkommen, dass ein um den Tragkörper gelegtes Filtermaterial so stark mit Partikeln belegt wird, dass sich dadurch ein starker Flächendruck auf das zugebackene Filtermaterial und den darunterliegenden Tragkörper auswirkt. Es wird in den Prozessapparaturen mit Ventilatordrücken von 10.000 Pa, das sind etwa 1.000 kg/m2, gearbeitet. Bei einem Filter mit einer Filterfläche von 0,5 m2 sind das noch 250 kg Druck.
