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Filter für flüssige Kohlenwasserstoffe u. dgl.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Filter mit einem Ríng aus gefälteten
Filterpapierschichten, deren Falten sich axial zum Ring erstrecken, wobei die Schichten
aus mehreren Filterpapierlagen bestehen, deren Porosität in Durchsatzrichtung feiner
wird.
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Es ist bereits bekannt, eine Filterpapierschicht mit Harz zu behandeln,
so daß diese Schicht versteift ist und sich die Fasern von der Schicht nicht ablösen
können.
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Es ist auch bereits bekannt, mehrere Filterpapierschichten übereinander
anzuordnen, mit in radialer Richtung verlaufenden Nuten zu versehen, in Zickzackform
zu falten, dann zu einem Ring zu verformen und auf diesen Ring Stirnkappen zu setzen
und zur Erhöhung der Filtrationswirkung zwischen die Zickzackfalten lose Zellulose
anzuordnen.
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Es ist auch bekannt, ein Filter mit einem ringförmigen Körper aus
Baumwolle zu umgeben.
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Es ist ferner bekannt, eine Filterfläche aus mehreren Zelluloseschichten
herzustellen, wobei die Porosität dieser Schichten in der Durchsatzrichtung feiner
wird und eine derartige Filterfläche durch eine oder mehrere steife Schichten abzustützen.
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Diesen bekannten Ausführungen gegenüber kennzeichnet sich das Filter
nach der Erfindung dadurch, daß die Schichten auf der Abströmseite auf einer ge
lochten Stützscbicht aus verhältnismäßig festerem Papier aufliegen und von dieser
Stützschicbt getragen werden.
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Dabei ist die in dem Ring am weitesten nach außen liegende Schicht
die durchlässigste Schicht, während die innerste Lage der Schichten von der gelochten
Stützschicht gebildet ist.
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Wird das Filter mit einem an sich bekannten ringförmigen Körper aus
Baumwolle umgeben, dann füllt die Baumwolle auch die Falten des Ringes aus und wird
in an sich bekannter Weise von einem gelochten Mantel eingeschlossen.
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Die Vorteile des Filters nach der Erfindung sind in der einfachen
Herstellung und in der Schaffung eines selbsttragenden Filterkörpers zu sehen, der
keine metallischen Stützflächen zum Beibehalten seiner Form benötigt.
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In den Zeichnungen ist Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht eines Filters
nach der Erfindung, Fig. 2 eine abgeänderte Anordnung der in dem Filter nach Fig.
1 verwendeten Schichten, Fig. 3 eine weitere abgeänderte Anordnung der in dem Filter
nach Fig. 1 verwendeten Schichten, Fig. 4 eine schaubildliche Teilansicht mit einem
anderen Merkmal der Erfindung und Fig. 5 ein vergrößerter Teilschnitt durch die
Schichten der Ausführung nach Fig. 1.
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Das in Fig. 1 dargestellte Filter besteht aus einem gefälteten Ring
10, der an seinen Stirnseiten geschlossen und festgehalten wird durch die beiden
Stirnkappen 11 und 12, von denen jede einen axialen Umfangsflansch 13 bzw. 14 besitzt,
die die Umfangskanten des Ringes 10 überlappen und aufnehmen. Die Kappen 11 und
12 werden mit den Stirnseiten des Ringes durch zweckentsprechende Dichtungsstoffe
abgedichtet. Zur Herstellung des Ringes 10 werden seine einzelnen Schichten in parallel
ausgerichteten Streifen übereinandergestapelt, dann der ganze Stapel nach Art eines
Akkordeons oder Balges gefältet, so daß sich die Falten quer zur Längsrichtung des
Streifens erstrecken, und dann die gefälteten Verhundstreifen, deren Schichten in
der aus den Fig. 1 und 5 ersichtlichen Weise zusammengesetzt sind, zu einem Ring
10 gerollt, dessen übereinanderliegende Streifenenden so miteinander verbunden werden,
daß ein völlig geschlossener Ringkörper entsteht. Nach dieser Anfertigung werden
die Stirnkappen 11 und 12 aufgesetzt.
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Vor dem Fälteln werden die gestapelten oder übereinandergelegten
Schichten in Längsrichtung zwischen Nutenwalzen hindurchgezogen, so daß in die Schichten
eine Vielzahl paralleler Nuten oder Vertiefungen 15 eingepreßt wird, die nach der
Umformung der Streifen zu einem Ring 10 in radialen Richtungen verlaufen. Diese
Ablaufnuten oder Vertiefungen versteifen den Ring 10 und geben ihm auch eine größere
Fläche. Durch diese Vertiefungen 15 werden die verschiedenen Schichten auch miteinander
verriegelt, so daß keine Relativbewegung zwischen den Schichten auftritt.
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Die verschiedenen Schichten des Ringes 10 können aus einer Gruppe
von Filterpapierschichten oder -lagen 16, 17 und 18 von in stromab gelegener Richtung
des Flüssigkeitsstromes allmählich zunehmender Dichte oder abnehmender Porosität
und aus einer etwas steiferen Stützschicht 19 bestehen. Die stromab gelegene Richtung
verläuft bei der Darstellung von der Außenseite des Ringes 10 zur Innenseite des
Ringes 10, d. h., das zu filternde Öl fließt durch die Schichten 16, 17, 18 und
19 in dieser aufgezählten Ordnung hindurch. Soll die Strömungsrichtung umgekehrt
verlaufen, d. h. von der Innenseite zur Außenseite des Ringes 10, so muß die Reihenfolge
der Schichten umgekehrt werden. Die Stützschicht 19 soll in erster Linie dem Ring
10 eine Festigkeit geben, so daß die bekannten innerhalb des Ringes 10 liegenden
mechanischen Stützen, wie Metallrohre usw., weggelassen werden können. Das für die
Schicht 19 verwendete Papier soll deshalb ziemlich dicht und kräftig sein. Das Papier
besitzt eine Vielzahl von Bohrungen 20, durch die das Ol nach seinem Durchfluß durch
die Hauptfilterschichten 16, 17 und 18 austritt. Auf diese Weise entsteht ein im
wesentlichen selbsttragender Ring 10.
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Die Schichten des Ringes 10 können mit Harz, z. B.
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Phenolkunstharz, behandelt werden. Es können aber auch nur bestimmte
Schichten behandelt werden, während andere Schichten keine Behandlung erfahren,
wie dies nachstehend in Verbindung mit anderen Kennzeichen der Erfindung beschrieben
wird.
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Der Schichtenaufban des Ringes 10, d. h. wenigstens derjenige Teil,
aus dem die Filterschichten 16, 17 und 18 bestehen, wird aus einer Vielzahl einzelner
Filterpapierbogen gebildet. Unter bestimmten Bedingungen kann dieser Teil jedoch
aus einem einzigen zusammenhängenden Papierbogen gebildet werden, dessen Dichte
von einer Seite zur anderen Seite sich ändert. Ein derartiger einstückiger Papierbogen
wird hergestellt, indem seine Schichten oder Lagen verschiedener Dichte im Naßzustand
auf der Langsiebpapiermaschine miteinander verfilzt und zusammengepreßt werden,
um die Feuchtigkeit abzuquetschen.
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Die Verwendung eines solchen einstückigen Bogens erleichert den Zusammenbau
des Filterbauteils.
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Bei einem nach Art der Fig. 1 gebauten gebrauchsfähigen Filter wurden
gute Erfolge erzielt, wenn Filterpapier folgender Sorten für die entsprechenden
Schichten verwendet wurde: Für die Schicht 16 Filterpapiere von 20 bis 25 Mikron;
für die Schicht 17 Filterpapiere von 10 bis 15 Mikron; für die Schicht 18 Filterpapiere
von 2 bis 5 Mikron und für die durchlochte Schicht 19 Filterpapiere von 5 bis 10
Mikron.
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Die hier angegebenen Mikronwerte sind ein Maß für die Porosität, bei
dem die Größe der Durchschnitts öffnung im Papier zu den Teilchen, die durch das
Papier hindurchtreten wollen, in Mikron ausgedrückt ist. Das für die Schicht 19
angegebene Papier war steifer und fester als die für die anderen Schichten angegebenen
Papiere. Das Papier wurde so gewählt, daß es einen Druck von 4,9 bis 7 kgtem2 ohne
Knicken überstand.
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In Fig. 2 ist ein weiteres Kennzeichen schematisch dargestellt, das
in dem in Fig. 1 wiedergegebenen Aufbau verwendet werden kann, um die Filterwir
kung zu verbessern. Die Fig. 2 zeigt einen flachen, ungefälteten Streifen, der aus
einer Anzahl den Schichten 16, 17 und 18 der Fig. 1 entsprechender Filterschichten
besteht und eine nachstehend beschriebene Filterschicht aufweist. Diese Schichten
können mit oder ohne zusätzliche Stützschicht ver-
wendet werden, wie sie durch die
in Fig. 1 dargestellte Stützschicht 19 gebildet wird.
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Der Ausführung nach Fig. 2 liegt die bekannte Tatsache zugrunde,
daß ein unbehandeltes Filterpapier, d h. ein Papier, das nicht mit Harzen, z. B.
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Phenolkunstharz, behandelt worden ist, wirksamer oder säugfähiger
als ein auf diese Weise behandeltes Papier ist. Ein unbehandeltes Papier hat jedoch
den Nachteil, daß es durch den Flüssigkeitsstrom leicht aufgelöst und zerstört wird,
und zwar infolge der mechanischen Auflösung des Papiers in dem besonders schwierig
zu behandelnden Ö1. Die mechanische Auflösung des Papiers mit dem anschließenden
Lockern und Freigabe der Fasern in den Flüssig keitsstrom hinein kann jedoch vermieden
oder wenig stens stark vermindert werden, wenn die unbehandelten Schichten durch
eine auf die obige Weise behandelte Schicht gestützt werden. Die Schichten 21, 22
und 23 der Fig. 2 entsprechen beispielsweise den Schichten 16, 17 und 18 der Fig.
1 und können aus unbehanweitem Papier bestehen, das sich, wie oben erwähnt, leicht
auflöst. Die Aufstellung ist nun so erfolgt, daß die Stromabrichtung von der Schicht21
zur Schicht 23 verläuft. Die unbehandelten Schichten werden durch eine Schicht 24
getragen, die mit Harz, z. B. Phenolkunstharz, in bekannter Weise behandelt ist.
Lockere Fasern, die sich durch die Auflösung der Schichten 21, 22 und 23 bilden,
können infolge der Stützwirkung der Schicht 24, die nicht aufgelöst wird, nicht
in den Ölstrom gelangen. Die behandelten Schichten 24 können natürlich auch an anderer
Stelle des Stapels aus unbehandelten Schichten liegen und verhindern dann alle schädlichen
Wirkungen einer Faserablösung auf ihren stromauf gelegenen Seiten.
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Das gleiche Prinzip kann vorteilhaft auch angewendet werden, um die
Verwendung von Bogen aus Asbestfasern oder von Bogen aus Asbest- und Zellulosefasern
zu ermöghchen. Asbestfasern sind ein ganz besonders vorteilhaftes Material für Filterzwecke,
haben aber den Nachteil, daß sie einen hohen Verschleiß verursachen, wenn sie in
den gereinigten Ölstrom und mit dem Ölstrom in die Motorteile gelangen.
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Fig. 3 zeigt schematisch einen der Fig. 2 ähnlichen und auch nach
dem gleichen Prinzip arbeitenden Aufbau. Bei dieser Ausführung können die Schichten
25 und 26, die den Schichten 16, 17 und 18 der Fig. 1 entsprecleen, unbehandelte
Schichten sein und können auf jeder Seite mit behandeken Schichten 27 und 28 belegt
werden, die im wesentlichen die gleiche Eigenheit haben wie die Schicht 24 in Fig.
2. Hierdurch sollen die stromauf und die stromab gelegene Seite der Hauptfilterschichten
gestützt werden, so daß die in Verbindung mit Fig. 2 erwähnten Vorteile in beiden
Richtungen erhalten werden. Dies ist beispielsweise dann besonders erwünscht, wenn
kurzzeitige Rückfiüsse von Öl durch das Filter hindurch erwartet werden.
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Bei der in Fig. 4 dargestellten abgeänderten Ausführungsform ist
zu dem Aufbau nach Fig. 1 noch ein aus Baumwolle oder einem anderen saugfähigen
Filterstoff bestehender Körper zugefügt, der den Ring 10 umgibt. Baumwolle an sich
ist ein sehr gutes Filtermaterial, besitzt jedoch den Nachteil, daß es sich örtlich
auflöst, so daß die Flüssigkeit in Kanälen zusammengefaßt wird, und daß sich die
Baumwolle; fasern ablösen und in den Ölstrom gelangen. Die Ausführung nach Fig.
4 behebt diesen Nachteil und ermöglicht die Verwendung von Baumwolle. Bei der Ausführung
nach Fig. 4 ist der Ring 10 der gleiche wie der Ring 10 in Fig. 1. Um den Ring 10
herum
liegt ein Körper 29 aus Baumwolle, von dem ein Teil in die
stromauf gelegenen Seiten der Falten des Ringes 10 gestopft ist. Wie in Fig. 1 wird
die Außenseite des Ringes 10 als stromauf gelegene Seite angesehen. Der aus Baumwolle
bestehende Körper wird in seiner Lage durch einen gelochten Außenbehälter 30 aus
Pappe oder einem anderen zweckentsprechenden Material gehalten. Stirnkappen (nicht
dargestellt), die den Kappen 11 und 12 der Fig. 1 entsprechen, können über den Behälter
30 und den Ring 10 gesetzt werden. Die Baumwolle kann durch einfaches Einschieben
eingelegt werden oder kann elektrostatisch oder auf andere Weise auf das Papier
des Ringes 10 vor dessen Formen aufgebracht sein.
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PATENTANSPRtJCHE 1. Filter mit einem Ring aus gefältelten Filterpapierschichten,
deren Falten sich axial zum Ring erstrecken, wobei die Schichten aus mehreren Filterpapierlagen
bestehen, deren Porosität in Durchsatzrichfung feiner wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schichten auf der Abströmseite auf einer gelochten Stützschicht (19) aus
verhältnismäßig festerem Papier aufliegen und von dieser getragen werden.