DE102020123725B4

DE102020123725B4 - Filtereinheit zur Aufnahme einer Filterkartusche

Info

Publication number: DE102020123725B4
Application number: DE102020123725.1A
Authority: DE
Inventors: Heiko Duderstadt
Original assignee: ADFILTEC GmbH; Dueker Email Tech GmbH; Dueker Email Technologie GmbH
Current assignee: ADFILTEC GmbH; Dueker Email Tech GmbH; Dueker Email Technologie GmbH
Priority date: 2020-09-11
Filing date: 2020-09-11
Publication date: 2023-02-16
Anticipated expiration: 2040-09-12
Also published as: DE102020123725A1

Abstract

Filtereinheit (2) zur Aufnahme einer Filterkartusche (4), umfassend ein rohrförmiges Filtergehäuse (6) mit einer Längserstreckung, wobei das Filtergehäuse (6) ausgebildet ist, in seinem Inneren eine Filterkartusche (4) aufzunehmen und darin lösbar festzulegen, und das Filtergehäuse (6) eine Einlauföffnung (10) stromaufwärts von einer eingesetzten Filterkartusche (4) und eine Auslauföffnung (12) stromabwärts von der eingesetzten Filterkartusche (4) aufweist, wobei an gegenüberliegenden Stirnseiten des rohrförmigen Filtergehäuses (6) jeweils ein Metallflansch (14, 16) an dem Filtergehäuse (6) angeordnet oder ausgebildet ist,wobei die Filtereinheit (2) mehrere außen über den Umfang des rohrförmigen Filtergehäuses (6) verteilt angeordnete erste Haltestangen (18) aus Metall aufweist, die mit ihren gegenüberliegenden Enden jeweils zwischen den Metallflanschen (14, 16) an den gegenüberliegenden Stirnseiten des rohrförmigen Filtergehäuses (6) befestigt sind,dadurch gekennzeichnet, dassein an einer ersten Stirnseite befestigter Metallflansch (14) eine Öffnung (42) aufweist, die Filtereinheit (2) einen Adapter (52) zur lösbaren Befestigung eines Endes der Filterkartusche (4) aufweist, der Adapter (52) von außen an dem an der ersten Stirnseite befestigten Metallflansch (14) befestigt ist, und dass der Adapter (52) eine Öffnung aufweist, welche die Auslauföffnung (12) bildet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filtereinheit zur Aufnahme einer Filterkartusche. Die Filtereinheit umfasst ein rohrförmiges Filtergehäuse mit einer Längserstreckung. Das Filtergehäuse ist ausgebildet, in seinem Inneren eine Filterkartusche aufzunehmen und darin lösbar festzulegen. Das Filtergehäuse weist eine Einlauföffnung stromaufwärts von einer eingesetzten Filterkartusche und eine Auslauföffnung stromabwärts von der eingesetzten Filterkartusche auf. An gegenüberliegenden Stirnseiten des rohrförmigen Filtergehäuses ist jeweils ein Metallflansch an dem Filtergehäuse angeordnet oder ausgebildet. Die Filtereinheit weist mehrere außen über den Umfang des rohrförmigen Filtergehäuses verteilt angeordnete erste Haltestangen aus Metall auf, die mit ihren gegenüberliegenden Enden jeweils zwischen den Metallflanschen an den gegenüberliegenden Stirnseiten des rohrförmigen Filtergehäuses befestigt sind.
Eine derartige Filtereinheit ist bspw. aus der DE 102 24 634 A1 bekannt. Eine ähnliche Filtereinheit kann der US 5,705,065A entnommen werden.
Aus der DE 20 2012 010 780 U1 ist eine Filtereinheit bekannt, die den Vorteil hat, dass sie zur Aufnahme von unterschiedlichen Standard-Filterkartuschen, insbesondere von Standard-Filterkerzen, ausgebildet ist. Standard-Filterkerzen vom Typ Code 2 (oben flach) oder Code 7 (oben Fin) sind bspw. mittels eines 226-Bajonettadapters in dem Filtergehäuse lösbar und auswechselbar befestigt. Andere Standard-Filterkerzen sind bspw. vom Typ Code DOE (beidseitig flachdichtend), Code 3 (oben flach, 222-Adadpter) oder Code 8 (oben Fin, 222-Adapter). Die Filterkerzen weisen bspw. einen Stützkörper mit einer Membran auf. Der Stützkörper besteht bspw. aus Polypropylen und die Membran aus PTFE (Teflon®, hydrophob). Die bekannte Filtereinheit hat ein Filtergehäuse aus Glas. Die Filtereinheit kann auch zur Filterung von aggressiven Chemikalien und Lösungsmitteln in der Chemie- oder Pharmaindustrie eingesetzt werden.
Die bekannten Filtereinheiten bzw. deren Filtergehäuse sind für Drücke von bis zu etwa 4 bar ausgelegt. Höheren Drücken können die bekannten Filtereinheiten nicht langfristig standhalten. Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Filtereinheit der eingangs genannten Art dahingehend auszugestalten und weiterzubilden, dass sie längerfristig höheren Drücken standhalten kann.
Die vorliegende Erfindung schlägt eine Filtereinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vor. Insbesondere wird ausgehend von der Filtereinheit der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass ein an einer ersten Stirnseite befestigter Metallflansch eine Öffnung aufweist, die Filtereinheit einen Adapter zur lösbaren Befestigung eines Endes der Filterkartusche aufweist, der Adapter von außen an dem an der ersten Stirnseite befestigten Metallflansch befestigt ist, und dass der Adapter eine Öffnung aufweist, welche die Auslauföffnung bildet.
Die Öffnung in dem Adapter steht mit dem stromabwärts der Filterkartusche angeordneten zweiten Bereich des Inneren des Filtergehäuses in Verbindung. Die Verwendung eines Adapters hat den Vorteil, dass die Filtereinheit - bei Verwendung eines passenden Adapters - für unterschiedliche Typen von Filterkartuschen verwendet werden kann. Dadurch ist die erfindungsgemäße Filtereinheit flexibel einsetzbar und einfach und kostengünstig auf individuelle Kundenwünsche adaptierbar.
Nach der Montage des Adapters an der restlichen Filtereinheit kann eine Filterkartusche durch die an der zweiten Stirnseite des Filtergehäuses vorhandene verschließbare Einführöffnung in das Filtergehäuse eingeführt und durch die Öffnung in dem an der ersten Stirnseite des Filtergehäuses befestigten Metallflansch hindurch an dem Adapter lösbar befestigt werden. In entsprechender Weise kann eine in das Filtergehäuse eingesetzte Filterkartusche durch die in dem an der zweiten Stirnseite befestigten Metallflansch ausgebildete geöffnete Einführöffnung von dem Adapter gelöst und durch die Einführöffnung aus dem Filtergehäuse entnommen werden.
Bevorzugt ist das Filtergehäuse aus Glas, insbesondere aus Borosilikatglas gefertigt. Die Metallflansche sind an den gegenüberliegenden Stirnseiten des Glas-Filtergehäuses befestigt. Borosilikatglas ist besonders chemikalien- und temperaturbeständig. Die gute chemische Beständigkeit gegenüber Wasser, vielen Chemikalien und pharmazeutischen Produkten erklärt sich durch den Bor-Gehalt des Glases. Die Unempfindlichkeit gegen plötzliche Temperaturschwankungen ist eine Folge des geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Borosilikatglas im Bereich von etwa 3,3 × 10^-6 K^-1. Alternativ wird vorgeschlagen, dass das Filtergehäuse aus Stahl, vorzugsweise aus einem Kohlenstoff-Stahl gefertigt ist. Die Metallflansche können an den gegenüberliegenden Stirnseiten des Stahl-Filtergehäuses als separate Bauteile befestigt sein. Alternativ können die Metallflansche einstückig mit dem Stahl-Filtergehäuse an den gegenüberliegenden Stirnseiten des Filtergehäuses ausgebildet sein.
Bei der erfindungsgemäßen Filtereinheit sind also die gegenüberliegenden Metallflansche über die ersten Haltestangen aneinander befestigt, so dass bei höheren Drücken (> 4 bar) die Metallflansche eine Ausdehnung des Filtergehäuses in Richtung der Längserstreckung des rohrförmigen Filtergehäuses verhindern. Im drucklosen Zustand sind die Metallflansche vorzugsweise nicht gegeneinander verspannt bzw. ist das rohrförmige Filtergehäuse nicht zwischen den Metallflanschen eingespannt. Erst mit zunehmendem Druck im Inneren des Filtergehäuses hat das Filtergehäuse das Bestreben, sich in Längsrichtung weiter auszudehnen, wobei die ersten Haltestangen unter Zugspannung gesetzt werden. Ein weiteres Ausdehnen in Längsrichtung wird- bis zum Erreichen eines zulässigen Maximaldrucks - durch die ersten Haltestangen verhindert. Der Maximaldruck liegt vorzugsweise bei > 6 bar, insbesondere bei > 8 bar, besonders bevorzugt bei etwa 10 bar. Eine Stabilität des Filtergehäuses in radialer Richtung kann bspw. durch die Stärke des Stahl- oder Glasmaterials erreicht werden. Die Stärke des Glasmaterials beträgt vorzugsweise > 1,0 cm, insbesondere > 1,5 cm, besonders bevorzugt etwa 2 cm.
Wenn das Filtergehäuse aus Glas besteht, hat ein Anwender einen freien Blick auf die eingesetzte Filterkartusche. Die Rundumverglasung hat gegenüber einem Fenster in einem Filtergehäuse aus Stahl o.ä. den Vorteil, dass ausreichend Licht auf die Filterkartusche fällt, damit diese gut sichtbar ist. Zudem ist ein Blick auf die Filterkartusche aus unterschiedlichen Richtungen möglich.
Die Metallflansche sind vorzugsweise aus Stahl, insbesondere aus einem Kohlenstoff-Stahl (sog. C-Stahl) gefertigt. Eine gute Chemikalienbeständigkeit kann durch Emaillieren der Oberflächen der Metallflansche erreicht werden. Vorzugsweise sind die Metallflansche mit säurefestem oder technischem, insbesondere hochsäurefestem Email beschichtet (vgl. bspw. Machu, W. (1952); Säurefeste und hochsäurefeste Emails; In: Nichtmetallische Anorganische Überzüge; Springer, Vienna; ISBN 978-3-7091-5061-0).
Die ersten Haltestangen bestehen vorzugsweise aus einer Stahl-Legierung, insbesondere aus einem Edelstahl, besonders bevorzugt aus einem V2A- oder V4A-Edelstahl. Edelstähle sind vorzugsweise korrosionsbeständig (rostfrei). V2A umfasst CrNi-Stähle mit den Werkstoffnummern 1.4301, 1.4541 und 1.4307 (gemäß DIN EN ISO 3506-1), während V4A CrNiMo-Stähle mit den Werkstoffnummern 1.4401, 1.4571 und 1.4404 umfasst.
An den ersten Haltestangen können Befestigungselemente vorgesehen sein, über welche die Filtereinheit auf einem Boden, an einer Wand oder an einer beliebigen Tragestruktur befestigt ist. Auf diese Weise wird ein Großteil des Gewichts der Filtereinheit über die Befestigungselemente abgeleitet und lastet nicht an den angeschlossenen Einlauf- bzw. Auslaufrohrleitungen eines Rohrleitungssystems, in das die Filtereinheit integriert ist. Außerdem ist die Filtereinheit selbst bei Krafteinwirkung von außen, bspw. beim Wechseln der Filterkartusche oder beim Öffnen oder Verschließen einer Entleerungsöffnung, sicher und fest in dem Rohrleitungssystem integriert. Die Befestigungselemente umfassen bspw. Standfüße oder Stützträger.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Enden der ersten Haltestangen an den Metallflanschen verschraubt oder verschweißt sind. Wenn die Metallflansche separat von dem Filtergehäuse ausgebildet sind, ist es denkbar, dass erste Enden der ersten Haltestangen mit einem der beiden Metallflansche verschweißt sind. Die Metallflansche werden dann auf die Stirnseiten des Filtergehäuses aufgesetzt, einer der Metallflansche mit den angeschweißten ersten Haltestangen, und die gegenüberliegenden freien Enden der ersten Haltestangen werden an dem gegenüberliegenden Metallflansch befestigt, bspw. verschraubt. Denkbar wäre jedoch auch, dass die ersten Haltestangen an beiden Enden mit den entsprechenden Metallflanschen verschraubt werden. Dazu können Befestigungsschrauben, bspw. Sechskantschrauben, verwendet werden, vorzugsweise aus Stahl, insbesondere aus Edelstahl.
Zur Befestigung der ersten Haltestangen an den Metallflanschen mittels Befestigungsschrauben verfügen die Metallflansche jeweils über einen radial nach außen abstehenden, vorzugsweise umlaufenden Kragen, in den über den Umfang verteilt, vorzugsweise gleichverteilt Löcher zum Hindurchführen des Schraubenschafts der Schrauben eingebracht sind. Auf der Außenseite des Kragens der Metallflansche (in Längsrichtung des Filtergehäuses von dem jeweils gegenüberliegenden Metallflansch abgewandt) können Vertiefungen für die Köpfe der Befestigungsschrauben ausgebildet sein. Auf der Innenseite des Kragens der Metallflansche (in Längsrichtung des Filtergehäuses dem jeweils gegenüberliegenden Metallflansch zugewandt) können Vertiefungen für die Enden der ersten Haltestangen ausgebildet sein.
In Ihrem montierten Zustand verlaufen die ersten Haltestangen vorzugsweise parallel zu der Längserstreckung des Filtergehäuses bzw. zu einer Längsachse des rohrförmigen Filtergehäuses. Die Haltestangen haben einen beliebigen Querschnitt, vorzugsweise jedoch einen runden Querschnitt. Die Haltestangen können hohl sein, bevorzugt sind sie jedoch massiv. Der Querschnitt des Filtergehäuses muss nicht kreisförmig sein, sondern kann auch elliptisch, oval, quadratisch, rechteckig oder beliebig polygonal (die letzten drei bevorzugt mit abgerundeten Ecken) sein. Auch andere Querschnitte des Filtergehäuses sind denkbar.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Einlauföffnung in einer Rohrwandung des rohrförmigen Filtergehäuses ausgebildet und durch einen bündig an die Rohrwandung anschließenden Kragen eingefasst ist. Der Kragen besteht aus dem gleichen Material wie das restliche Filtergehäuse (Glas oder Stahl) und ist vorzugsweise einstückig mit diesem ausgebildet. Das Filtergehäuse ist somit bevorzugt als ein T-Stück ausgebildet. Das Innere des Filtergehäuses ist durch die Filterkartusche in einen ersten Bereich stromaufwärts der Filterkartusche (für das zu filternde Medium, vorzugsweise ein Fluid) und einen zweiten Bereich stromabwärts der Filterkartusche (für das gefilterte Medium, vorzugsweise ein Fluid) unterteilt. Die Einlauföffnung mündet in den ersten Bereich des Filtergehäuses, so dass über die Einlauföffnung das zu filternde Medium in die Filtereinheit fließen und gefiltert werden kann. Die Einlauföffnung kann an einer beliebigen Stelle der Filtereinheit angeordnet sein, so lange sie mit dem ersten Bereich für das zu filternde Medium in Verbindung steht. Die erfindungsgemäße Filtereinheit wird insbesondere in der Chemie- oder Pharmaindustrie eingesetzt.
Die Filtereinheit ist zwar für besonders hohe Drücke (derzeit bis zu 10 bar) einsetzbar, kann aber auch sehr gut bei niedrigeren Drücken eingesetzt werden. Die derzeit erreichbaren max. Drücke, denen die Filtereinheit standhalten kann, hängen hauptsächlich von den verwendeten Materialien (z.B. Stahl und Glas) und den Wandstärken der in der Filtereinheit verwendeten Bauteile ab. Selbstverständlich wäre es denkbar, bei entsprechender Verwendung anderer, stabilerer (möglichweise neuartiger) Materialien oder bei Verwendung größerer Wandstärken der Bauteile die Filtereinheit so stabil auszugestalten, dass sie noch höheren Drücken standhalten kann.
Vorteilhafterweise ist an dem distalen Ende des die Einlauföffnung umgebenden Kragens ein weiterer Metallflansch an dem Filtergehäuse befestigt oder (wenn das Filtergehäuse aus Stahl gefertigt ist) einstückig mit diesem ausgebildet. Der weitere Metallflansch kann ein Instrumentenanschlussteil zur Verfügung stellen, an das eine Einlaufleitung angeschlossen werden kann, über die das zu filternde Medium der Filtereinheit zugeführt wird. Vorzugsweise stellt der Metallflansch ein Standard-Anschlussteil zur Verfügung, bspw. vom Typ DN50 PN10 (Durchmesser 50mm; max. Druck 10bar) oder DN100 PN10 (Durchmesser 100mm; max. Druck 10bar). Der Metallflansch weist die erforderliche Stabilität auf, um die Filtereinheit sicher, zuverlässig und flüssigkeitsdicht an die Einlaufleitung anzuschließen. Zwischen der Einlaufleitung und dem weiteren Metallflansch kann eine Dichtung vorgesehen sein, bspw. eine Kunststoff- oder Polymer-Dichtung, insbesondere eine PTFE-Dichtung. Die Dichtung ist vorzugsweise elektrisch leitfähig, um statische Aufladung ableiten zu können. Zu diesem Zweck kann das Material der Dichtung mit Kohlenstoff! Graphit versetzt sein.
Der weitere Metallflansch ist vorzugsweise aus Stahl, insbesondere aus einem Kohlenstoff-Stahl (sog. C-Stahl) gefertigt. Eine gute Chemikalienbeständigkeit kann durch Emaillieren der Oberflächen des weiteren Metallflansches erreicht werden. Vorzugsweise ist der weitere Metallflansch mit säurefestem oder technischem, insbesondere hochsäurefestem Email beschichtet.
Um die Druckbeständigkeit der Filtereinheit weiter zu verbessern, wird vorgeschlagen, dass die Filtereinheit mehrere zweite Haltestangen aus Metall aufweist, die jeweils mit ihrem einen Ende an dem weiteren Metallflansch und mit ihrem anderen Ende an einer der ersten Haltestangen befestigt sind. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass sich auch der Kragen, der die Einlauföffnung umgibt, bei Druckbeaufschlagung der Filtereinheit nicht über ein beschränktes Maß hinweg ausdehnen kann. Die zweiten Haltestangen bestehen vorzugsweise aus einer Stahl-Legierung, insbesondere aus einem Edelstahl, besonders bevorzugt aus einem V2A- oder V4A-Edelstahl. Sie können hohl oder massiv, mit rundem oder einem anderen Querschnitt ausgebildet sein.
Vorteilhafterweise sind die Enden der zweiten Haltestangen an dem weiteren Metallflansch und/oder an einer der ersten Haltestangen verschraubt oder verschweißt. Wichtig ist, durch die zweiten Haltestangen einerseits eine hochfeste Verbindung zwischen dem weiteren Metallflansch und mindestens einer, vorzugsweise mehreren der ersten Haltestangen herzustellen, und andererseits auch eine einfache und schnelle Montage der Filtereinheit zu ermöglichen.
Falls kein Adapter mit einer Öffnung, welche die Auslauföffnung bildet, an der Filtereinheit vorgesehen wäre, könnte auch der an der ersten Stirnseite befestigte Metallflansch eine Öffnung aufweisen, welche dann die Auslauföffnung bilden könnte. Die Auslauföffnung steht mit dem stromabwärts der Filterkartusche befindlichen zweiten Bereich des Filtergehäuses für das gefilterte Medium in Verbindung. Der an der ersten Stirnseite befestigte Metallflansch kann ein Instrumentenanschlussteil zur Verfügung stellen, an das eine Auslaufleitung angeschlossen werden kann, über die das gefilterte Medium aus der Filtereinheit abgeführt wird. Vorzugsweise stellt der Metallflansch ein Standard-Anschlussteil zur Verfügung, bspw. vom Typ DN50 PN10 oder DN100 PN10. Der Metallflansch weist die erforderliche Stabilität auf, um die Filtereinheit sicher, zuverlässig und flüssigkeitsdicht an die Auslaufleitung anzuschließen. Zwischen der Auslaufleitung und dem Metallflansch kann eine Dichtung vorgesehen sein, bspw. eine Kunststoff- oder Polymer-Dichtung, insbesondere eine PTFE-Dichtung. Die Dichtung ist vorzugsweise elektrisch leitfähig, um statische Aufladung ableiten zu können. Zu diesem Zweck kann das Material der Dichtung mit Kohlenstoff! Graphit versetzt sein.
Die im Inneren des Filtergehäuses aufnehmbaren und lösbar befestigbaren Filterkartuschen können beliebig ausgebildet sein, vorzugsweise als Filterkerzen. Die erfindungsgemäße Filtereinheit hat den Vorteil, dass sie zur Aufnahme von unterschiedlichen Standard-Filterkartuschen, insbesondere von Standard-Filterkerzen, ausgebildet ist. Standard-Filterkerzen vom Typ Code 2 (oben flach) oder Code 7 (oben Fin/ Spitze) können bspw. mittels eines 226-Bajonettadapters in dem Filtergehäuse lösbar und auswechselbar befestigt werden. Andere Standard-Filterkerzen sind bspw. vom Typ Code DOE (beidseitig Flachdichtungen), Code 3 (oben flach, 222-Adadpter) oder Code 8 (oben Fin/ Spitze, 222-Adapter). Die Filterkerzen weisen bspw. einen Stützkörper und eine Filter-Membran auf. Der Stützkörper besteht bspw. aus Polypropylen, und die Membran kann aus PTFE (Teflon®, vorzugsweise hydrophob) bestehen. Die Filterkartusche bzw. die gesamte Filtereinheit kann zur Filterung von aggressiven Chemikalien und Lösungsmitteln in der Chemie- und Pharmaindustrie eingesetzt werden.
Die Filterkartusche kann bspw. von der zweiten Stirnseite des Filtergehäuses aus durch eine dort vorhandene verschließbare Einführöffnung in das Filtergehäuse eingeführt und darin lösbar befestigt werden, bspw. mittels eines Adapters, insbesondere eines Bajonettadapters. Dazu ist im Bereich der ersten Stirnseite des Filtergehäuses ein entsprechender Adapter mit einem Befestigungsabschnitt zur lösbaren Befestigung der Filterkartusche vorgesehen. Der Adapter bzw. sein Befestigungsabschnitt ist an den Typ der einzusetzenden Filterkartusche angepasst. Der Befestigungsabschnitt erlaubt eine sichere und zuverlässige lösbare Befestigung der Filterkartusche an dem Adapter, bspw. mittels einer Bajonettverbindung, einer Steckverbindung, einer Schraubverbindung o.ä. Der Adapter bildet sozusagen eine Schnittstelle zwischen dem Filtergehäuse und der Filterkartusche. Im Bereich der zweiten Stirnseite bzw. der Einführöffnung oder an einer beliebigen Stelle im Inneren des Filtergehäuses können eine oder mehrere Abstützflächen vorgesehen sein, welche die Filterkartusche in radialer und/oder axialer Richtung abstützen und diese sicher und zuverlässig in dem Filtergehäuse positionieren. Der Adapter ist vorzugsweise aus Kunststoff, insbesondere aus PTFE, ganz besonders aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff gefertigt.
Zum Verschließen der Einführöffnung in dem an der zweiten Stirnseite befestigten Metallflansch ist vorzugsweise ein Deckel vorgesehen. Dieser kann insbesondere an dem an der zweiten Stirnseite befestigten Metallflansch mittels eines Schwenklagers schwenkbar gelagert sein. Auf der dem Schwenklager zwischen Metallflansch und Deckel diametral gegenüberliegenden Seite des Metallflansches ist vorzugsweise ein Verschluss zum Verschließen des geschlossenen Deckels vorgesehen. Der Verschluss ist vorzugsweise ein Schnellverschluss, so dass er schnell und einfach (möglichst mit nur einer Hand) geöffnet und verschlossen werden kann. Das Schwenklager und der Schnellverschluss dienen zur lösbaren Befestigung des Deckels an dem Metallflansch.
Der Deckel verschließt die Einführöffnung vorzugsweise flüssigkeitsdicht und druckdicht. Zu diesem Zweck kann zwischen dem Deckel und dem an der zweiten Stirnseite befestigten Metallflansch (um die Einlassöffnung herum) eine Dichtung vorgesehen sein, bspw. eine Kunststoff- oder Polymer-Dichtung, insbesondere eine PTFE-Dichtung. Die Dichtung ist vorzugsweise elektrisch leitfähig, um statische Aufladung ableiten zu können.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Filtereinheit eine Entleerungsöffnung aufweist. Die Entleerungsöffnung dient bspw. zur Restentleerung oder zum Spülen der Filtereinheit bzw. des Inneren des Filtergehäuses. Die Entleerungsöffnung kann an ein Entleerungsrohr angeschlossen sein. Das Entleerungsrohr kann die Entleerungsöffnung in Form eines Kragens umgeben und einstückig mit der Wandung ausgebildet sein, in der die Entleerungsöffnung ausgebildet ist. In dem Entleerungsrohr kann ein Entleerungshahn, bspw. in Form eines Kugelhahns angeordnet sein, um die Entleerungsöffnung bspw. während des bestimmungsgemäßen Betriebs der Filtereinheit verschließen zu können. Die Entleerungsöffnung kann bspw. in einer Rohrwandung des rohrförmigen Filtergehäuses ausgebildet sein. Bevorzugt ist die Entleerungsöffnung an der Unterseite des Filtergehäuses, insbesondere gegenüberliegend von der Einlauföffnung in der Rohrwandung ausgebildet.
Besonders bevorzugt ist es allerdings, wenn der an der ersten Stirnseite befestigte Metallflansch eine Öffnung aufweist, wenn die Filtereinheit einen Adapter zur lösbaren Befestigung eines Endes der Filterkartusche aufweist, wenn der Adapter von außen an dem an der ersten Stirnseite befestigten Metallflansch befestigt ist, wobei die Filterkartusche durch die Öffnung in dem an der ersten Stirnseite befestigten Metallflansch in das Innere des Filtergehäuses ragt, und wenn der Adapter eine Öffnung aufweist, welche die Auslauföffnung bildet. Dann kann die Entleerungsöffnung Teil eines T-Stücks mit Öse sein, wobei die Öse derart ausgestaltet und außen um den Adapter gelegt ist, dass zwischen der Innenumfangsfläche der Öse und der Außenumfangsfläche des Adapters ein Abstand verbleibt, der als Fluidkanal dient. Der Fluidkanal steht einerseits über die Öffnung des an der ersten Stirnseite befestigten Metallflansches mit dem Inneren des Filtergehäuses und andererseits mit der Entleerungsöffnung in Verbindung.
Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Entleerungsöffnung nicht in der Rohrwandung des rohrförmigen Filtergehäuses ausgebildet werden muss. Zudem kann die Winkelposition der Entleerungsöffnung durch Verdrehen des T-Stücks um die Längsachse des Filtergehäuses beliebig variiert werden. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Entleerungsöffnung unabhängig von der Einbaulage der Filtereinheit in das Rohrleitungssystem immer nach unten zeigt und stets eine vollständige Restentleerung des Filtergehäuses möglich ist. Das T-Stück mit der Entleerungsöffnung sowie das gegebenenfalls daran befestigte Entleerungsrohr sind vorzugsweise aus Stahl, insbesondere aus einem Kohlenstoff-Stahl (sog. C-Stahl) gefertigt. Eine gute Chemikalienbeständigkeit kann durch Emaillieren der Stahl-Oberflächen der Stahl-Bauteile erreicht werden. Vorzugsweise sind die Rohre mit säurefestem oder technischem, insbesondere hochsäurefestem Email beschichtet.
Zur Erleichterung der Montage der Filtereinheit wird vorgeschlagen, dass die um den Adapter, der an dem Metallflansch befestigt ist, gelegte Öse des T-Stücks zwischen dem an der ersten Stirnseite des Filtergehäuses befestigten Metallflansch und dem daran befestigten Adapter eingespannt ist. Dabei ist die Öse vorzugsweise in axialer Richtung, also parallel zur Längserstreckung des rohrförmigen Filtergehäuses, eingespannt. Sowohl der Metallflansch als auch die Öse bestehen vorzugsweise aus Stahl. Somit können sehr hohe Haltekräfte aufgebracht werden. Die Öse und mit ihr das T-Stück sind sicher und flüssigkeitsdicht zwischen dem Metallflansch und dem Adapter eingespannt. Zwischen dem Metallflansch und der Öse und/oder zwischen dem Adapter und der Öse können Dichtungen vorgesehen sein, bspw. Kunststoff- oder Polymer-Dichtungen, insbesondere PTFE-Dichtungen. Die Dichtungen sind vorzugsweise elektrisch leitfähig, um statische Aufladung ableiten zu können. Zu diesem Zweck kann das Material der Dichtungen mit Kohlenstoff! Graphit versetzt sein.
Alternativ ist es denkbar, dass die Öse des T-Stücks an dem an der ersten Stirnseite des Filtergehäuses befestigten Metallflansch befestigt ist, bspw. mittels Befestigungsschrauben. In Richtung der Längserstreckung kann auf der von dem Filtergehäuse abgewandten Seite des Adapters ein Anschlussstück angeordnet sein. Das Anschlussstück weist eine Öffnung auf, die im montierten Zustand mit der Auslauföffnung des Adapters in Verbindung steht. Das Anschlussstück kann einen radial nach außen abstehenden Kragen aufweisen, über den es an der Öse des T-Stücks befestigt ist. Alternativ kann es über den Kragen auch an dem an der ersten Stirnseite des Filtergehäuses befestigten Metallflansch befestigt sein. In beiden Fällen kann der Adapter über einen Adapterflansch zwischen dem Anschlussstück und der Öse des T-Stücks eingespannt sein.
In diesem Sinne wird vorgeschlagen, dass die Filtereinheit ein Anschlussstück aufweist, welches von außen an dem Adapter für die Filterkartusche befestigt und/oder an der Öse des T-Stücks mit der Entleerungsöffnung befestigt ist und nach außen einen Standard-Anschluss, z.B. einen DN50 PN10-Anschluss oder einen DN100 PN10-Anschluss, zur Verfügung stellt.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die erfindungsgemäße Filtereinheit kann die in den Zeichnungen gezeigten und nachfolgend beschriebenen Merkmale auch einzeln oder in einer beliebigen Kombination aufweisen, selbst wenn dies nicht explizit in den Zeichnungen gezeigt und/oder in der nachfolgenden Beschreibung beschrieben ist. Es zeigen:

1 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Filtereinheit in einem Längsschnitt;
2 das Ausführungsbeispiel aus 1 in einem Längsschnitt mit einem auslassseitig montierten Anschlussstück;
3 ein anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Filtereinheit in einer Ansicht von einer Schmalseite;
4 das Ausführungsbeispiel aus 3 in einer Ansicht von einer Längsseite;
5 das Ausführungsbeispiel aus 3 in einer Ansicht von oben;
6 einen Ausschnitt des Ausführungsbeispiels aus 3 in einem Längsschnitt;
7 das Ausführungsbeispiel aus 1 in einer perspektivischen Ansicht mit geschlossenem Deckel;
8 das Ausführungsbeispiel aus 2 in einer perspektivischen Ansicht mit geschlossenem Deckel;
9 das Ausführungsbeispiel aus 7 mit geöffnetem Deckel; und
10 das Ausführungsbeispiel aus 9 mit entnommener Filterkartusche.

In den Zeichnungen ist eine erfindungsgemäße Filtereinheit in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnet. Die Filtereinheit 2 dient zur Aufnahme einer Filterkartusche 4. Die Filtereinheit 2 umfasst ein rohrförmiges Filtergehäuse 6 mit einer Längserstreckung entlang einer Längsachse 8. Das Filtergehäuse 6 ist ausgebildet, in seinem Inneren die Filterkartusche 4 aufzunehmen und darin lösbar festzulegen. Das Filtergehäuse 6 weist eine Einlauföffnung 10 stromaufwärts von der eingesetzten Filterkartusche 4 und eine Auslauföffnung 12 stromabwärts von der eingesetzten Filterkartusche 4 auf. An gegenüberliegenden Stirnseiten des rohrförmigen Filtergehäuses 6 ist jeweils ein Metallflansch 14, 16 an dem Filtergehäuse 6 angeordnet oder ausgebildet. Das Filtergehäuse 6 kann aus Glas, Stahl (mit oder ohne Emaillierung, bspw. mittels eines technischen Emails, oder einer anderen Beschichtung) und aus einer Vielzahl anderer geeigneter Materialien gefertigt sein.
Bekannte Filtereinheiten sind für relativ niedrige Drücke bis max. 4 bar ausgelegt. Höheren Drücken können die bekannten Filtereinheiten langfristig nicht standhalten. Die vorliegende Erfindung schlägt eine Filtereinheit 2 vor, die auch über einen längeren Zeitraum hinweg höheren Drücken standhalten kann. Insbesondere wird vorgeschlagen, dass die Filtereinheit 2 mehrere außen über den Umfang des rohrförmigen Filtergehäuses 6 verteilt angeordnete erste Haltestangen 18 aus Metall aufweist, die mit ihren gegenüberliegenden Enden jeweils zwischen den Metallflanschen 14, 16 an den gegenüberliegenden Stirnseiten des rohrförmigen Filtergehäuses 6 befestigt sind.
Bei der erfindungsgemäßen Filtereinheit sind also die gegenüberliegenden Metallflansche 14, 16 über die ersten Haltestangen 18 aneinander befestigt, so dass bei höheren Drücken (> 4 bar) die Metallflansche 14, 16 eine Ausdehnung des Filtergehäuses 6 in Richtung der Längserstreckung 8 des rohrförmigen Filtergehäuses 6 unterbinden. Im drucklosen Zustand sind die Metallflansche 14, 16 vorzugsweise nicht gegeneinander verspannt bzw. das rohrförmige Filtergehäuse 6 ist nicht zwischen den Metallflanschen 14, 16 eingespannt. Erst mit zunehmendem Druck im Inneren des Filtergehäuses 6 dehnt sich das Filtergehäuse 6 immer weiter in Längsrichtung 8 aus, bis die Haltestangen 18 über die Metallflansche 14, 16 eine weitere Ausdehnung in Längsrichtung 8 - bis zum Erreichen eines zulässigen Maximaldrucks - verhindern. Der Maximaldruck liegt vorzugsweise bei > 6 bar, insbesondere bei > 8 bar, besonders bevorzugt bei etwa 10 bar. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, dass die gegenüberliegenden Metallflansche 14, 16 bereits im drucklosen Zustand unter Vorspannung stehen und folglich gegeneinander verspannt sind. Eine Stabilität des Filtergehäuses 6 in radialer Richtung kann bspw. durch das Material und die Stärke der Rohrwandung des Filtergehäuses 6 erreicht werden. Die Stärke beträgt bei einem Filtergehäuse 6 aus Glas vorzugsweise > 1,0 cm, insbesondere > 1,5 cm, besonders bevorzugt etwa 2 cm.
Bevorzugt ist das Filtergehäuse 6 aus Glas, insbesondere aus Borosilikatglas gefertigt (vgl. 1, 2, 7-10). Borosilikatglas ist besonders chemikalien- und temperaturbeständig. Die Metallflansche 14, 16 sind an den gegenüberliegenden Stirnseiten des Glas-Filtergehäuses 6 befestigt.
Alternativ wird vorgeschlagen, dass das Filtergehäuse 6 aus Stahl, vorzugsweise aus einem Kohlenstoff-Stahl (C-Stahl) gefertigt ist. Die Metallflansche 14, 16 können an den gegenüberliegenden Stirnseiten des Stahl-Filtergehäuses 6 als separate Bauteile befestigt sein. Alternativ können die Metallflansche 14, 16 auch einstückig mit dem Stahl-Filtergehäuse 6 an den gegenüberliegenden Stirnseiten des Filtergehäuses 6 ausgebildet sein (vgl. 3-6).
Bei einer Ausgestaltung der Metallflansche 14, 16 separat von dem Filtergehäuse 6 kann zwischen den Metallflanschen 14, 16 und dem Filtergehäuse 6 eine Dichtung 44 vorgesehen sein, bspw. eine Kunststoff- oder Polymer-Dichtung, insbesondere eine PTFE-Dichtung. Dadurch wird ein flüssigkeitsdichter und druckdichter Übergang bzw. Abschluss zwischen Filtergehäuse 6 und Metallflansche 14, 16 erzielt.
Ein Filtergehäuse 6 aus Glas hat den Vorteil, dass ein Anwender einen freien Blick auf die eingesetzte Filterkartusche 4 hat. Die Rundumverglasung hat gegenüber einem Fenster in einem Filtergehäuse aus Stahl o.ä. den Vorteil, dass ausreichend Licht auf die Filterkartusche 4 fällt, damit diese gut sichtbar ist.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand einer Filtereinheit 2 mit einem Filtergehäuse 6 aus Glas erläutert. Die Ausführungen gelten in entsprechender Weise jedoch auch für eine Filtereinheit 2 mit einem Filtergehäuse 6 aus Stahl.
Die Metallflansche 14, 16 sind vorzugsweise aus Stahl, insbesondere aus einem Kohlenstoff-Stahl (sog. C-Stahl) gefertigt. Eine gute Chemikalienbeständigkeit kann durch Emaillieren der Oberflächen der Metallflansche 14, 16 erreicht werden. Vorzugsweise sind die Metallflansche 14, 16 mit säurefestem oder technischem, insbesondere hochsäurefestem Email beschichtet (vgl. bspw. Machu, W. (1952); Säurefeste und hochsäurefeste Emails; In: Nichtmetallische Anorganische Überzüge; Springer, Vienna; ISBN 978-3-7091-5061-0).
Die ersten Haltestangen 18 bestehen vorzugsweise aus einer Stahl-Legierung, insbesondere aus einem Edelstahl, besonders bevorzugt aus einem V2A- oder V4A-Edelstahl. Edelstähle sind vorzugsweise korrosionsbeständig (rostfrei). V2A umfasst CrNi-Stähle mit den Werkstoffnummern 1.4301, 1.4541 und 1.4307 (gemäß DIN EN ISO 3506-1), während V4A CrNiMo-Stähle mit den Werkstoffnummern 1.4401, 1.4571 und 1.4404 umfasst.
Beispielhaft betragen die in 1 eingezeichneten Abmessungen:

l₁: etwa 350-450 mm, insbesondere 390 mm bei einer 10-Zoll (25,4 cm)-Ausführung, etwa 600-700 mm, insbesondere 640 mm bei einer 20-Zoll-(50,8 cm)-Ausführung,
l₂: etwa 250 mm bei der 10-Zoll-Ausführung,
l₃: etwa 160 mm bei der 10-Zoll-Ausführung,
h₁: etwa 410 mm,
h₂: etwa 175 mm,
h₃: etwa 185 mm,
d: Durchmesser etwa 25 mm.

Selbstverständlich kann die Filtereinheit 2 auch andere Abmessungen aufweisen. Auch das Verhältnis der Abmessungen zueinander muss nicht den beispielhaft angegebenen Werten entsprechen.
Aufgrund des verwendeten Materials, der Materialstärken und der relativ großen Abmessungen der Filtereinheit 2, weist sie ein relativ hohes Gewicht auf. An den ersten Haltestangen 18 können Befestigungselemente 20 vorgesehen sein, über welche die Filtereinheit 2 auf dem Boden 22, an einer Wand oder an einer beliebigen Tragestruktur befestigt ist. Auf diese Weise wird ein Großteil des Gewichts der Filtereinheit 2 über die Befestigungselemente 20 abgeleitet und lastet nicht an den einlauf- und auslaufseitig angeschlossenen Einlauf- bzw. Auslaufrohrleitungen eines Rohrleitungssystems. Außerdem ist die Filtereinheit 2 selbst bei Krafteinwirkung von außen, bspw. beim Wechseln der Filterkartusche 4 oder beim Öffnen oder Verschließen einer Entleerungsöffnung 24 (wird nachfolgend noch näher beschrieben), sicher und fest in dem Rohrleitungssystem integriert. Die Befestigungselemente 20 umfassen bei der hier gezeigten stehenden Montage der Filtereinheit 2 einen oder mehrere Standfüße.
Es wird vorgeschlagen, dass die Enden der ersten Haltestangen 18 an den Metallflanschen 14, 16 verschraubt sind. Selbstverständlich können sie auch auf andere Weise an den Metallflanschen 14, 16 befestigt sein, bspw. verschweißt. Es ist denkbar, dass die ersten Enden der ersten Haltestangen 18 mit einem der beiden Metallflansche 14; 16 verschweißt werden. Dann werden die Metallflansche 14, 16 auf die Stirnseiten des Filtergehäuses 6 aufgesetzt, einer der Metallflansche 14; 16 zusammen mit den daran festgeschweißten ersten Haltestangen 18. Anschließend werden die gegenüberliegenden freien Enden der ersten Haltestangen 18 an dem gegenüberliegenden Metallflansch 16; 14 befestigt, bspw. verschraubt. Bevorzugt ist jedoch, dass die ersten Haltestangen 18 an beiden Enden mit den entsprechenden Metallflanschen 14, 16 verschraubt sind. Dazu können Befestigungsschrauben 26, bspw. Sechskantschrauben (vgl. 3, 8-10), verwendet werden, vorzugsweise aus Stahl, insbesondere aus Edelstahl.
Zur Befestigung der ersten Haltestangen 18 an den Metallflanschen 14, 16 mittels Befestigungsschrauben 26 verfügen die Metallflansche 14, 16 jeweils über einen über den Außenumfang des Filtergehäuses 6 radial nach außen abstehenden, vorzugsweise umlaufenden Kragen 28, 30, in den über den Umfang verteilt, vorzugsweise gleichverteilt, Löcher 32 zum Hindurchführen des Schraubenschafts der Schrauben 26 eingebracht sind. Auf der Außenseite des Kragens 28, 30 der Metallflansche 14, 16 (in Längsrichtung 8 des Filtergehäuses 6 von dem gegenüberliegenden Metallflansch 16; 14 abgewandt) können Vertiefungen 34 für die Köpfe der Befestigungsschrauben 26 ausgebildet sein (vgl. 7). Die Köpfe der eingeschraubten Schrauben 26 schließen dadurch in etwa bündig mit der axialen Außenfläche von einem oder beiden Kragen 28, 30 ab (vgl. 8-10). Auf der Innenseite des Kragens 28, 30 der Metallflansche 14, 16 (in Längsrichtung 8 des Filtergehäuses 6 dem gegenüberliegenden Metallflansch 16; 14 zugewandt) können Vertiefungen für die Enden der ersten Haltestangen 18 ausgebildet sein (in den Figuren nicht erkennbar, da von den Haltestangen 18 verdeckt).
In ihrem montierten Zustand verlaufen die ersten Haltestangen 18 vorzugsweise parallel zu der Längserstreckung der Filtereinheit 2 bzw. zu einer Längsachse 8 des rohrförmigen Filtergehäuses 6. Der Querschnitt des Filtergehäuses 6 muss nicht kreisförmig sein, sondern kann auch elliptisch, oval, quadratisch, rechteckig oder polygonal (die letzten drei bevorzugt mit abgerundeten Ecken) sein. Auch andere Querschnitte des Filtergehäuses 6 sind denkbar.
Die Einlauföffnung 10 kann an einer beliebigen Stelle der Filtereinheit 2 stromaufwärts von der Filterkartusche 4 angeordnet sein. Es wird vorgeschlagen, dass die Einlauföffnung 10 in einer Rohrwandung des rohrförmigen Filtergehäuses 6 ausgebildet und durch einen bündig an die Rohrwandung anschließenden Kragen 36 eingefasst ist. Der Kragen 36 ist aus dem gleichen Material gefertigt wie das Filtergehäuse 6. Das Filtergehäuse 6 ist somit bevorzugt als ein T-Stück ausgebildet (vgl. 1, 2, 6). Das Innere des Filtergehäuses 6 ist durch die Filterkartusche 4 in einen ersten Bereich 37 stromaufwärts der Filterkartusche 4 (für das zu filternde Medium, vorzugsweise ein Fluid) und einen zweiten Bereich 41 stromabwärts der Filterkartusche 4 (für das gefilterten Medium, vorzugsweise ein Fluid) unterteilt. Die Einlauföffnung 10 mündet in den ersten Bereich 37 des Filtergehäuses 6, so dass über die Einlauföffnung 10 das zu filternde Medium in die Filtereinheit 2 fließen und gefiltert werden kann.
Die erfindungsgemäße Filtereinheit 2 wird insbesondere in der Chemie- oder Pharmaindustrie eingesetzt. Die Filtereinheit 2 ist zwar für besonders hohe Drücke (derzeit bis zu 10 bar) einsetzbar, kann aber auch sehr gut bei niedrigeren Drücken eingesetzt werden. Die derzeit erreichbaren max. Drücke, denen die Filtereinheit standhalten kann, hängen hauptsächlich von den verwendeten Materialien (z.B. Stahl und Glas) und den Bauteilstärken der Filtereinheit 2 ab. Selbstverständlich wäre es denkbar, bei entsprechender Verwendung anderer, stabilerer (möglichweise neuartiger) Materialien oder Materialmischungen oder bei Verwendung größerer Stärken der Bauteile der Filtereinheit 2 diese so stabil auszugestalten, dass sie noch höheren Drücken (> 10 bar) standhalten kann.
Vorteilhafterweise ist an dem distalen Ende des Kragens 36 ein weiterer Metallflansch 38 an dem Filtergehäuse 6 befestigt. Bei einem Filtergehäuse 6 aus Stahl kann der weitere Metallflansch 38 einstückig mit dem Filtergehäuse 6 ausgebildet sein (vgl. 6). Der weitere Metallflansch 38 kann ein Instrumentenanschlussteil zur Verfügung stellen, an das eine Einlaufleitung (nicht dargestellt) angeschlossen werden kann, über die das zu filternde Medium der Filtereinheit 2 zugeführt wird. Vorzugsweise stellt der Metallflansch 38 ein Standard-Anschlussteil zur Verfügung, bspw. vom Typ DN50 PN10 (Durchmesser 50mm; max. Druck 10bar) oder DN100 PN10 (Durchmesser 100mm; max. Druck 10bar). Der Metallflansch 38 weist die erforderliche Stabilität auf, um die Filtereinheit 2 sicher, zuverlässig und flüssigkeitsdicht an die Einlaufleitung anzuschließen. Zwischen der Einlaufleitung und dem weiteren Metallflansch 38 kann eine Dichtung vorgesehen sein, bspw. eine Kunststoff- oder Polymer-Dichtung, insbesondere eine PTFE-Dichtung. Die Dichtung ist vorzugsweise elektrisch leitfähig, um statische Aufladung ableiten zu können. Zu diesem Zweck kann das Material der Dichtung mit Kohlenstoff! Graphit versetzt sein.
Der weitere Metallflansch 38 ist vorzugsweise aus Stahl, insbesondere aus einem Kohlenstoff-Stahl (sog. C-Stahl) gefertigt. Eine gute Chemikalienbeständigkeit kann durch Emaillieren der Oberflächen des weiteren Metallflansches 38 erreicht werden. Vorzugsweise ist der weitere Metallflansch 38 mit säurefestem oder technischem, insbesondere hochsäurefestem Email beschichtet.
Um die Druckbeständigkeit der Filtereinheit 2 weiter zu verbessern, wird vorgeschlagen, dass die Filtereinheit 2 mehrere zweite Haltestangen 40 (vgl. 4-6) aus Metall aufweist, die jeweils mit ihrem einen Ende an dem weiteren Metallflansch 38 und mit ihrem anderen Ende an einer der ersten Haltestangen 18 befestigt sind. Die zusätzlichen Haltestangen 40 können aber auch entfallen, insbesondere wenn das Filtergehäuse 6 und der Kragen 36 aus Stahl bestehen. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass sich auch der Kragen 36, der die Einlauföffnung 10 umgibt, bei Druckbeaufschlagung der Filtereinheit 2 nicht über ein beschränktes Maß hinweg ausdehnen kann. Die zweiten Haltestangen 40 bestehen vorzugsweise aus einer Stahl-Legierung, insbesondere aus einem Edelstahl, besonders bevorzugt aus einem V2A- oder V4A-Edelstahl.
Bevorzugt sind die Enden der zweiten Haltestangen 40 an dem weiteren Metallflansch 38 und/oder an einer der ersten Haltestangen 18 verschraubt, bspw. mittels Befestigungsschrauben 39 (vgl. 5). Selbstverständlich können sie auch auf andere Weise befestigt sein, bspw. durch Verschweißen.
Falls kein Adapter 52 mit einer Öffnung, welche die Auslauföffnung 12 bildet, an der Filtereinheit 2 vorgesehen wäre, könnte auch die Öffnung 42 des an der ersten Stirnseite befestigten Metallflansches 14 die Auslauföffnung 12 bilden. Grundsätzlich steht die Auslauföffnung 12 mit dem stromabwärts der Filterkartusche 4 befindlichen Bereich 41 des Filtergehäuses 6 in Verbindung.
In einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel kann der an der ersten Stirnseite befestigte Metallflansch 14 ein Instrumentenanschlussteil zur Verfügung stellen, an das eine Auslaufleitung angeschlossen werden kann, über die das gefilterte Medium aus der Filtereinheit 2 abgeführt wird. Vorzugsweise stellt der Metallflansch 14 ein Standard-Anschlussteil zur Verfügung, bspw. vom Typ DN50 PN10 oder DN100 PN10. Es wäre allerdings auch denkbar, dass ein anderes Teil, das außen an dem Metallflansch 14 anliegt, bspw. ein T-Stück 66 (wird weiter unten noch erläutert), das Instrumentenanschlussteil zur Verfügung stellt (vgl. 1). Der Metallflansch 14 weist die erforderliche Stabilität auf, um die Filtereinheit 2 sicher, zuverlässig und flüssigkeitsdicht an die Auslaufleitung anzuschließen. Zwischen der Auslaufleitung und dem Metallflansch 14 kann eine Dichtung vorgesehen sein, bspw. eine Kunststoff- oder Polymer-Dichtung, insbesondere eine PTFE-Dichtung. Die Dichtung ist vorzugsweise elektrisch leitfähig, um statische Aufladung ableiten zu können. Zu diesem Zweck kann das Material der Dichtung mit Kohlenstoff! Graphit versetzt sein.
Die im Inneren des Filtergehäuses 6 aufnehmbaren und lösbar befestigbaren Filterkartuschen 4 können beliebig ausgebildet sein, vorzugsweise als Filterkerzen. Die erfindungsgemäße Filtereinheit 2 hat den Vorteil, dass sie zur Aufnahme von Standard-Filterkartuschen 4, insbesondere von Standard-Filterkerzen, ausgebildet ist. Standard-Filterkerzen vom Typ Code 2 (oben flach) oder Code 7 (oben Fin/ Spitze) können bspw. mittels eines 226-Bajonettadapters in dem Filtergehäuse 6 lösbar und auswechselbar befestigt werden. Andere Standard-Filterkerzen sind bspw. vom Typ Code DOE (beidseitig Flachdichtungen), Code 3 (oben flach, 222-Adadpter) oder Code 8 (oben Fin/ Spitze, 222-Adapter). Die Filterkerzen 4 weisen bspw. einen Stützkörper 46 und eine Filter-Membran 48 auf. Der Stützkörper 46 besteht bspw. aus Polypropylen, und die Membran 48 kann aus PTFE (Teflon®, vorzugsweise hydrophob) bestehen. Die Filterkartusche 4 bzw. die gesamte Filtereinheit 2 kann zur Filterung von aggressiven Chemikalien und Lösungsmitteln in der Chemie- und Pharmaindustrie eingesetzt werden. Selbstverständlich können - je nach Einsatzgebiet - auch andere Arten Filterkartuschen 4, bspw. Papierfilter eingesetzt werden.
Die Filterkartusche 4 kann bspw. von der zweiten Stirnseite des Filtergehäuses 6 (wo der zweite Metallflansch 16 befestigt ist) aus durch eine dort vorhandene verschließbare Einführöffnung 50 in das Filtergehäuse 6 eingeführt und darin lösbar befestigt werden, bspw. mittels eines Bajonettadapters. Die Einführöffnung 50 ist in dem zweiten Metallflansch 16 ausgebildet. Dazu ist im Bereich der ersten Stirnseite des Filtergehäuses 6 (wo der erste Metallflansch 14 befestigt ist) ein entsprechender Adapter 52 zur lösbaren Befestigung der Filterkartusche 4 vorgesehen. Im Bereich der zweiten Stirnseite bzw. der Einführöffnung 50 oder im Inneren des Filtergehäuses 6 können eine oder mehrere Abstützflächen (nicht gezeigt) vorgesehen sein, welche die Filterkartusche 4 in radialer und/oder axialer Richtung abstützen und diese sicher und zuverlässig in dem Filtergehäuse 6 positionieren. In dem gezeigten Beispiel ist die Filterkartusche 4 nicht direkt an dem Filtergehäuse 6 befestigt. Vielmehr ist die Filterkartusche 4 über den Adapter 52 und den Metallflansch 14 an dem Filtergehäuse 6 befestigt und - sofern vorhanden - über Abstützflächen an dem Filtergehäuse 6 abgestützt. Die Filterkartusche 4 hält ihre Position in dem Gehäuse 6 über den Adapter 52.
Es wird vorgeschlagen, dass der an der ersten Stirnseite befestigte Metallflansch 14 eine Öffnung 42 aufweist, dass die Filtereinheit 2 einen Adapter 52 zur lösbaren Befestigung eines Endes (in den 1 und 2 das linke Ende) der Filterkartusche 4 aufweist, und dass der Adapter 52 von außen an dem an der ersten Stirnseite befestigten Metallflansch 14 befestigt ist. Die Filterkartusche 4 ist durch die Öffnung 42 in dem an der ersten Stirnseite befestigten Metallflansch 14 hindurch an dem Adapter 52 lösbar befestigt, bspw. mittels einer Bajonettverbindung. Der Adapter 52 weist eine Öffnung auf, welche die Auslauföffnung 12 bildet. Die Öffnung 12 in dem Adapter 52 steht somit mit dem stromabwärts der Filterkartusche 4 befindlichen zweiten Bereich 41 des Inneren des Filtergehäuses 6 in Verbindung. Die Verwendung des Adapters 52 hat den Vorteil, dass die Filtereinheit 2 - bei Verwendung eines passenden Adapters 52 - für unterschiedliche Typen von Filterkartuschen 4 verwendet werden kann. Dadurch ist die erfindungsgemäße Filtereinheit 2 flexibel einsetzbar und einfach und kostengünstig auf individuelle Kundenwünsche bzgl. der zu verwendenden Filterkartuschen 4 adaptierbar.
Nach der Montage des Adapters 52 an der restlichen Filtereinheit 2 kann eine Filterkartusche 4 durch die an der zweiten Stirnseite des Filtergehäuses 6 in dem Metallflansch 16 vorhandene verschließbare Einführöffnung 50 in das Filtergehäuse 6 eingeführt und durch die Öffnung 42 in dem an der ersten Stirnseite des Filtergehäuses 6 befestigten Metallflansch 14 hindurch an dem Adapter 52 lösbar befestigt werden. Die Befestigung der Filterkartusche 4 an dem Adapter 52 ist vorzugsweise flüssigkeitsdicht, so dass das gesamte gefilterte Medium aus dem Bereich 41 über die Auslauföffnung 12 aus der Filtereinheit 2 abfließen kann und Leckagen vermieden werden.
In entsprechender Weise kann eine in das Filtergehäuse 6 eingesetzte Filterkartusche 4 durch die in dem an der zweiten Stirnseite befestigten Metallflansch 16 ausgebildete geöffnete Einführöffnung 50 von dem Adapter 52 gelöst und durch die Einführöffnung 50 aus dem Filtergehäuse 6 entnommen werden. Zum Verschließen der Einführöffnung 50 ist vorzugsweise ein Deckel 54 vorgesehen. Dieser kann insbesondere an dem an der zweiten Stirnseite befestigten Metallflansch 16 schwenkbar gelagert sein. Auf der einem Schwenklager 56 zwischen Metallflansch 16 und Deckel 54 gegenüberliegenden Seite des Metallflansches 16 ist vorzugsweise ein Verschluss 58 zum Verschließen des geschlossenen Deckels 54 vorgesehen. Der Verschluss 58 ist vorzugsweise ein Schnellverschluss, so dass er schnell und einfach (möglichst mit nur einer Hand) geöffnet und verschlossen werden kann. Der Schnellverschluss 58 dient zur lösbaren Befestigung des Deckels 54 an dem Metallflansch 16. Der Verschluss 58 verfügt bspw. über ein Handkreuz zur Betätigung. Auch eine motorisierte Betätigung (bspw. elektrisch) wäre denkbar.
Der Deckel 54 verschließt die Einführöffnung 50 vorzugsweise flüssigkeits- und druckdicht. Zu diesem Zweck kann zwischen dem Deckel 54 und dem Metallflansch 16 (um die Einlassöffnung 50 herum) eine Dichtung 60 vorgesehen sein, bspw. eine Kunststoff- oder Polymer-Dichtung, insbesondere eine PTFE-Dichtung. Die Dichtung 60 ist vorzugsweise elektrisch leitfähig, um statische Aufladung ableiten zu können. Alternativ oder zusätzlich kann auch auf der Innenseite des Deckels 54 eine Dichtung vorgesehen sein (nicht dargestellt).
Es wird vorgeschlagen, dass die Filtereinheit 2 eine Entleerungsöffnung 24 aufweist. Die Entleerungsöffnung 24 steht vorzugsweise mit dem Bereich 37 im Inneren des Filtergehäuses 6 stromaufwärts der Filterkartusche 4 in Verbindung und dient bspw. zur Restentleerung oder zum Spülen der Filtereinheit 2 bzw. des Inneren des Filtergehäuses 6. Die Entleerungsöffnung 24 ist vorzugsweise Teil eines anderen Teils, das außen an dem Metallflansch 14 anliegt, bspw. eines T-Stücks 66 (wird weiter unten noch erläutert). Sie kann an ein Entleerungsrohr 62 angeschlossen sein. In dem Entleerungsrohr 62 kann ein Entleerungshahn 64, bspw. in Form eines Kugelhahns angeordnet sein, um die Entleerungsöffnung 24 während des bestimmungsgemäßen Betriebs der Filtereinheit 2 verschließen zu können. In einem nicht gezeigten Beispiel kann die Entleerungsöffnung auch unmittelbar in einer Rohrwandung des rohrförmigen Filtergehäuses 6 ausgebildet sein. Dabei ist die Entleerungsöffnung bevorzugt derart positioniert, dass sie bei in das Rohrleitungssystem (mit Einlaufrohr und Auslaufrohr) integrierter Filtereinheit 2 nach unten gerichtet ist, so dass das Filtergehäuse 6 schwerkraftgetrieben restentleert werden kann. Insbesondere wäre die Entleerungsöffnung dann gegenüberliegend von der Einlauföffnung 10 in der Rohrwandung ausgebildet.
Besonders bevorzugt ist es allerdings, wenn die Entleerungsöffnung 24 Teil eines T-Stücks 66 mit Öse sein, wobei die Öse um den Adapter 52 gelegt ist, so dass ein Abstand 68 zwischen der Innenumfangsfläche der Öse und der Außenumfangsfläche des Adapters 52 verbleibt, der als Fluidkanal dient. Der Fluidkanal steht einerseits über die Öffnung 42 des an der ersten Stirnseite befestigten Metallflansches 14 mit dem Bereich 37 im Inneren des Filtergehäuses 6 und zum anderen mit der Entleerungsöffnung 24 bzw. dem an diese angeschlossenen Entleerungsrohr 62 in Verbindung.
Alternativ wäre es denkbar (nicht gezeigt), dass die Entleerungsöffnung Teil eines ringförmigen Nutenrohrs mit radial nach innen gerichteter Nut ist, wobei die Nut einen Fluidkanal bildet, der mit der Entleerungsöffnung 24 und der Öffnung 42 in dem an der ersten Stirnseite befestigten Metallflansches 14 in Verbindung steht. Das ringförmige Nutenrohr ist um den an dem Metallflansch 14 befestigten Adapter 52 gelegt, sodass über die Nut und die Öffnung 42 des Metallflansches 14 eine Verbindung zwischen dem Inneren (bzw. dem Bereich 37 für das zu filternde Fluid) des Filtergehäuses 6 und der Entleerungsöffnung 24 bzw. dem an diese angeschlossenen Entleerungsrohr 62 besteht.
Diese Ausführungsform mit der Entleerungsöffnung 24 als Teil eines T-Stücks 66 mit Öse oder eines ringförmigen Nutenrohrs hat den Vorteil, dass die Entleerungsöffnung 24 nicht in der Rohrwandung des rohrförmigen Filtergehäuses 6 ausgebildet werden muss. Zudem kann die Winkelposition der Entleerungsöffnung 24 um die Längsachse 8 des Filtergehäuses 6 herum in eine beliebige Winkelposition eingestellt werden. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Entleerungsöffnung 24 unabhängig von der Einbaulage der Filtereinheit 2 in dem Rohrleitungssystem immer nach unten zeigt und eine vollständige Restentleerung des Filtergehäuses 6 möglich ist.
Das T-Stück 66 mit der Öse und das Nutenrohr mit der Entleerungsöffnung 24 sowie das gegebenenfalls daran befestigte Entleerungsrohr 62 sind vorzugsweise aus Stahl, insbesondere aus einem Kohlenstoff-Stahl (sog. C-Stahl) gefertigt. Eine gute Chemikalienbeständigkeit kann durch Emaillieren der Stahl-Oberflächen erreicht werden. Vorzugsweise sind die Bauteile mit säurefestem oder technischem, insbesondere hochsäurefestem Email beschichtet. Alternativ können die Stahl-Oberflächen auch galvanisch verzinkt sein. Denkbar ist ferner, dass ein Teil der Stahl-Oberflächen bspw. im Inneren der Bauteile, emailliert ist, und der restliche Teil der Stahl-Oberflächen galvanisch verzinkt ist.
Zur Erleichterung der Montage der Filtereinheit 2 wird vorgeschlagen, dass die um den an dem an der ersten Stirnseite befestigten Metallflansch 14 befestigten Adapter 52 gelegte Öse des T-Stücks 66 zwischen dem Metallflansch 14 und dem daran befestigten Adapter 52 eingespannt ist. Dabei ist die Öse in axialer Richtung, also parallel zur Längsachse 8 des rohrförmigen Filtergehäuses 6, eingespannt. Sowohl der Metallflansch 14 und der Adapter 52 als auch das T-Stück 66 mit der Öse bestehen vorzugsweise aus Stahl. Somit können sehr hohe Haltekräfte aufgebracht werden. Die Öse mit dem T-Stück 66 ist sicher und flüssigkeitsdicht zwischen dem Metallflansch 14 und dem Adapter 52 eingespannt. Zwischen dem Metallflansch 14 und der Öse und/oder zwischen dem Adapter 52 und der Öse können Dichtungen vorgesehen sein, bspw. Kunststoff- oder Polymer-Dichtungen, insbesondere PTFE-Dichtungen. Die Dichtungen sind vorzugsweise elektrisch leitfähig, um statische Aufladung ableiten zu können. Zu diesem Zweck kann das Material der Dichtungen mit Kohlenstoff! Graphit versetzt sein.
Alternativ ist es denkbar, dass die Öse des T-Stücks 66 an dem an der ersten Stirnseite des Filtergehäuses 6 befestigten Metallflansch 14 befestigt ist, bspw. mittels Befestigungsschrauben. In Richtung der Längsachse 8 hinter dem Adapter 52 kann ein Anschlussstück 70 angeordnet sein (vgl. 2). Das Anschlussstück 70 weist eine Öffnung 72 auf, die im montierten Zustand mit der Auslauföffnung 12 des Adapters 52 in Verbindung steht. Das Anschlussstück 70 kann einen radial nach außen abstehenden Kragen 74 aufweisen, über den es an der Öse des T-Stücks 66 befestigt ist. Alternativ kann es über den Kragen 74 auch an dem an der ersten Stirnseite des Filtergehäuses 6 befestigten Metallflansch 14 befestigt sein. Wenn das Anschlussstück 70 an der Öse des T-Stücks 66 befestigt ist, kann der Adapter 52 über einen Adapterflansch 76 zwischen dem Anschlussstück 70 und der Öse eingespannt sein. Das Anschlussstück 70 kann als Rohrstück, als Reduzierung oder als T-Stück ausgeführt sein.
In diesem Sinne wird vorgeschlagen, dass die Filtereinheit 2 ein Anschlussstück 70 aufweist, welches von außen an dem Adapter 52 für die Filterkartusche 4 befestigt und/oder an der Öse des T-Stücks 66 befestigt ist und nach außen einen Standard-Anschluss, z.B. einen DN50 PN10-Anschluss oder einen DN100 PN10-Anschluss, zur Verfügung stellt.

Claims

Filtereinheit (2) zur Aufnahme einer Filterkartusche (4), umfassend ein rohrförmiges Filtergehäuse (6) mit einer Längserstreckung, wobei das Filtergehäuse (6) ausgebildet ist, in seinem Inneren eine Filterkartusche (4) aufzunehmen und darin lösbar festzulegen, und das Filtergehäuse (6) eine Einlauföffnung (10) stromaufwärts von einer eingesetzten Filterkartusche (4) und eine Auslauföffnung (12) stromabwärts von der eingesetzten Filterkartusche (4) aufweist, wobei an gegenüberliegenden Stirnseiten des rohrförmigen Filtergehäuses (6) jeweils ein Metallflansch (14, 16) an dem Filtergehäuse (6) angeordnet oder ausgebildet ist, wobei die Filtereinheit (2) mehrere außen über den Umfang des rohrförmigen Filtergehäuses (6) verteilt angeordnete erste Haltestangen (18) aus Metall aufweist, die mit ihren gegenüberliegenden Enden jeweils zwischen den Metallflanschen (14, 16) an den gegenüberliegenden Stirnseiten des rohrförmigen Filtergehäuses (6) befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein an einer ersten Stirnseite befestigter Metallflansch (14) eine Öffnung (42) aufweist, die Filtereinheit (2) einen Adapter (52) zur lösbaren Befestigung eines Endes der Filterkartusche (4) aufweist, der Adapter (52) von außen an dem an der ersten Stirnseite befestigten Metallflansch (14) befestigt ist, und dass der Adapter (52) eine Öffnung aufweist, welche die Auslauföffnung (12) bildet.
Filtereinheit (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der ersten Haltestangen (18) an den Metallflanschen (14, 16) verschraubt oder verschweißt sind.
Filtereinheit (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtergehäuse (6) aus Glas, vorzugsweise aus Borosilikatglas gefertigt ist und die Metallflansche (14, 16) an den gegenüberliegenden Stirnseiten des Filtergehäuses (6) befestigt sind, oder das Filtergehäuse (6) aus Stahl, vorzugsweise aus einem Kohlenstoff-Stahl gefertigt ist und die Metallflansche (14, 16) einstückig mit dem Filtergehäuse (6) an den gegenüberliegenden Stirnseiten des Filtergehäuses (6) ausgebildet sind.
Filtereinheit (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtergehäuse (6) aus Glas gefertigt ist und eine Wandstärke des Glases von mehr als 1 cm aufweist.
Filtereinheit (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlauföffnung (10) in einer Rohrwandung des rohrförmigen Filtergehäuses (6) ausgebildet und durch einen bündig an die Rohrwandung anschließenden Kragen (36) umgeben ist.
Filtereinheit (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem distalen Ende des Kragens (36) ein weiterer Metallflansch (38) an dem Filtergehäuse (6) befestigt ist.
Filtereinheit (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinheit (2) mehrere zweite Haltestangen (40) aus Metall aufweist, die jeweils mit ihrem einen Ende an dem weiteren Metallflansch (38) und mit ihrem anderen Ende an einer der ersten Haltestangen (18) befestigt sind.
Filtereinheit (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der zweiten Haltestangen (40) an dem weiteren Metallflansch (38) und/oder an einer der ersten Haltestangen (18) verschraubt oder verschweißt sind.
Filtereinheit (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinheit (2) eine Entleerungsöffnung (24) aufweist.
Filtereinheit (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der an der ersten Stirnseite befestigte Metallflansch (14) eine Öffnung (42) aufweist, dass die Filtereinheit einen Adapter (52) zur lösbaren Befestigung eines Endes der Filterkartusche (4) aufweist, dass der Adapter (52) von außen an dem an der ersten Stirnseite befestigten Metallflansch (14) befestigt ist, und dass der Adapter (52) eine Öffnung (12) aufweist, welche die Auslauföffnung bildet, dass die Entleerungsöffnung (24) Teil eines T-Stücks (66) mit Öse ist, dass die Öse außen um den Adapter (52) gelegt ist, so dass ein Abstand (68) zwischen einer Innenumfangsfläche der Öse und einer Außenumfangsfläche des Adapters (52) verbleibt, der als Fluidkanal dient, wobei der Fluidkanal einerseits über die Öffnung (42) des an der ersten Stirnseite befestigten Metallflansches (14) mit dem Inneren des Filtergehäuses (6) und zum anderen mit der Entleerungsöffnung (24) in Verbindung steht.
Filtereinheit (2) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die um den an dem Metallflansch (14) befestigten Adapter (52) gelegte Öse des T-Stücks (66) zwischen dem an der ersten Stirnseite befestigten Metallflansch (14) und dem daran befestigten Adapter (52) eingespannt ist.
Filtereinheit (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinheit (2) ein Anschlussstück (70) aufweist, welches von außen an dem Adapter (52) für die Filterkartusche (4) befestigt und/oder an dem T-Stück (66) befestigt ist und nach außen einen Standard-Anschluss, z.B. einen DN50 PN10-Anschluss oder einen DN100 PN10-Anschluss, zur Verfügung stellt.
Filtereinheit (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der an der zweiten Stirnseite befestigte Metallflansch (16) eine Öffnung (50) aufweist, und an dem Metallflansch (16) ein verschließbarer Deckel (54) zum Verschließen der Öffnung (50) lösbar befestigt ist.
Filtereinheit (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallflansche (14, 16, 38), der Adapter (52) für die Filterkartusche (4), das Anschlussstück (52), der Deckel (54) und/oder das Anschlussstück (70) aus Stahl bestehen und die Oberflächen dieser Bauteile emailliert sind, vorzugsweise mit einem säurefesten, besonders bevorzugt hochsäurefesten Email.