-
Filter aus einem Stapel von Filterelementen Die Erfindung bezieht
sich auf Filter, bei denen eine Filtereinheit aus einer Mehrzahl von Filterelementen
besteht, die aus in der Mitte durchlochten, übereinandergestapelten Scheiben aus
durchlässigem Material, wie beispielsweise Filterpapier, aufgebaut sind. Dieses
Filterpapier ist üblicherweise mit einem warmhärtenden Kunstharz imprägniert, um
seine Festigkeit zu erhöhen und den erreichbaren Grad der Filtrierung zu regeln.
-
Filter dieser Art sind insbesondere, aber nicht ausschließlich, zum
Filtern von O1 geeignet, das bei Schmiersystemen von Kraftfahrzeugen verwendet wird.
Um nach Verschmutzen solcher Filter die zum Reinigen erforderliche Zeit und Kosten
zu vermeiden, ist es üblich, auswechselbare Filterelemente zu verwenden. Der Auswechselvorgang
ist einfach und verlangt nur geringes mechanisches Können sowie wenig Zeit. Andererseits
ist es dazu wünschenswert, einfache und billige auswechselbare Filterelemente zu
schaffen, die dennoch große Wirksamkeit aufweisen.
-
Es sind bereits Filter bekannt, bei denen die Filterelemente aus
Scheiben hergestellt sind, die eine unterschiedliche Dicke besitzen. Der innere
und äußere Rand dieser Scheiben ist dicker ausgeführt als der übrige Teil so daß
beim Aufeinanderlegen der Scheiben Abstände gebildet werden. Selbstverständlich
können derartige Scheiben nicht aus einer Lage Filterpapier mit gleichbleibender
Dicke hergestellt werden, so daß die Filterelemente relativ aufwendig werden.
-
Es sind weiterhin Filter bekannt, bei denen die einzelnen Scheiben
der Filterelemente an ihrem inneren und äußeren Rand Faltungen aufweisen, die als
Abstandshalter zwischen den Scheiben dienen, so daß zwischen den aufeinandergeschichteten
Scheiben spitz zulaufende Räume gebildet werden, in denen die Schlammablagerung
ungleichmäßig ist und daher ein steigend ungleichmäßiger Druckabfall entsteht. Ein
weiterer Nachteil dieser bekannten Filter ist, daß infolge der Faltungen an den
Scheibenrändern die angrenzenden Teile der Filterscheiben nicht unterstützt sind
und diese unterschiedlichen Pressungen leicht Anlaß zu Leckstellen geben können,
an denen ungefilterte Flüssigkeit in den Filtratablauf eindringen kann.
-
Es sind weiterhin Stapelfilter bekannt, die nach dem Prinzip des
Spaltfilters arbeiten und bei denen eine Mehrzahl von ebenen, in der Mitte mit einem
Loch versehenen und mit einem polymerisierbaren Mittel getränkten Scheiben aus porösem
Material zu einem Stapel geschichtet und durch Polymerisation des Tränkungsmittels
zu einer Einheit vereinigt sind, wobei die Oberflächenunebenheiten der Scheiben
als Kanäle zur Filterung dienen. Diese bekannten Filter
haben naturgemäß nur eine
sehr beschränkte Kapazität und neigen leichter, insbesondere bei Ablagerung von
gröberem Schmutz, zur Verstopfung.
-
Bei einem anderen bekannten Stapelfilter werden die Lagen aus Filtriermaterial
von mit Noppen versehenen Gittern sowie Trag- und Abstandsscheiben getragen. Diese
Anordnung stellt durch die außer den Filterlagen erforderlichen Halte- und Stützteilen
eine aufwendige und auch komplizierte Konstruktion dar Ferner ist es bei Stapelfiltern
aus identischen Filtrierpapierscheiben bekannt, in den Scheiben radiale Nuten bzw.
Schlitze für den Filtratablauf vorzusehen.
-
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein auswechselbares
Filterelement zu schaffen, das einfacher und billiger herzustellen ist als die bisher
benutzten Filterelemente und eine gleichmäßige Ablagerung des Filterschlamms über
die gesamte Oberfläche des Filterelementes gewährleistet.
-
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die aus
einer Filtermateriallage mit im wesentlichen gleichbleibender Dicke hergestellten
Filterscheiben jeweils an ihrem äußeren Rand eine Anzahl von in Umfangsrichtung
im Abstand voneinander liegende Distanznoppen besitzen, die nach einer Seite der
Scheibe hervortreten und an ihrem inneren
Rand einen mit der Scheibe
aus einem Stück bestehenden Flansch aufweisen, der auf der gleichen Seite wie die
Distanznoppen parallel oder im wesentlichen rechtwinklig zur Scheibenebene verläuft,
so daß zu Filterelementen paarweise aufeinandergelegte Scheiben durch die Distanznoppen
in von innen nach außen im wesentlichen gleichbleibendem Abstand voneinander als
auch durch den inneren Flansch mit durchgehender innerer Randdichtung und gleichmäßiger
Pressung zueinander gehalten werden. Eine Scheibe des aus zwei Scheiben bestehenden
Elementes wird weiterhin durch axialen Druck mit ihrem äußeren Umfang in abdichtender
Berührung mit der benachbarten Scheibe des nächsten Elementes gehalten, wobei eine
Anzahl derartiger Elemente, die koaxial übereinandergestapelt sind und auf beiden
Enden zusammengedrückt werden, eine Filtereinheit bilden, bei der die zu filternde
Flüssigkeit frei zwischen den im Abstand voneinander liegenden Scheiben eines jeden
Elementes strömen und durch das Material des einen Elementes in den Zwischenraum
zwischen den Scheiben des nächsten Elementes treten kann.
-
Durch die Erfindung wird ein Filter mit im Verhältnis zur Gesamtgröße
sehr großer wirksamer Oberfläche geschaffen. Die relativ großen und im wesentlichen
gleichförmigen Räume zwischen den Scheiben eines jeden Elementes gewährleisten,
daß sich der Filterschlamm gleichmäßig auf der Oberfläche des Filterelementes ablagert
und nicht nur in bestimmten Teilen der Filterelemente ansammelt und dadurch den
Durchtritt der Flüssigkeit zu anderen Teilen verhindert. Der Zusammenbau der Scheiben
zu einer Filtereinheit ist äußerst einfach. Wie bereits oben bemerkt, wird die gewünschte
abdichtende Berührung an den inneren und äußeren Scheibenrändern nur durch axialen
Druck erreicht, obwohl, wenn es gewünscht wird, auch zusätzlich eine mechanische
Befestigung oder ein Klebemittel verwendet werden kann.
-
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen
beschrieben.
-
Fig. list eine Draufsicht auf ein Filterelement nach der Erfindung;
Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1; Fig. 3 zeigt einen Teil zweier
Filterelemente, die auf einem Ablaufrohr sitzen, im Schnitt und in vergrößertem
Maßstab; Fig. 4 ist ein Schnitt durch einen Filter mit einer Vielzahl von Filterelementen,
wie sie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt wurden; Fig. 5, 6 und 7 zeigen in der Art wie
Fig. 3 Schnitte mit einer unterschiedlichen Ausbildung der inneren Flansche der
Filterelemente; Fig. 8 und 9 zeigen zwei Stufen bei der Bildung anderer innerer
Flansche bei einem Filterelement; Fig. 10 und 11 sind die Draufsicht auf zwei Scheiben,
die ein Filterelement bilden, wobei eine weitere Ausbildungsmöglichkeit der Flansche
gezeigt wird; Fig. 12 und 13 sind Schnitte entsprechend den Fig. 10 und 11; Fig.
14 zeigt die Anordnung zweier Scheiben nach den Fig. 10 bis 13; Fig. 15 zeigt eine
weitere Ausbildungsmöglichkeit der inneren Flansche der Scheiben eines Filter elementes.
-
Die gezeigten Filterelemente werden aus durch lässigem, plattenförmigem
Material hergestellt, wie Papier oder einem anderen faserigen Material. das mit
einem synthetischen Harz getränkt ist, wodurch
seine Festigkeit vergrößert wird,
ohne seine Filter rungseigenschaften in unerwünschter Weise zu beeinflussen.
-
Wie in den Fig. 1 bis 3 dargestellt, wird ein Filterelement nach
der Erfindung aus zwei Scheiben 1 und 2 gebildet, die aus solchem Material bestehen.
Jede Scheibe trägt in der Nähe des äußeren Randes die gleichen Ausbuchtungen 3,
die voneinander getrennt sind und durch die der Abstand zwischen den beiden Scheiben
jedes Elementes gehalten wird, sowie radiale Nuten 4 und verbindende Kreisnuten
5. Dadurch wird der freie Durchfluß der ungefilterten Flüssigkeit zwischen den Scheiben
1 und 2 und der der gefilterten Flüssigkeit zwischen den aufeinanderliegenden Scheiben
aufeinanderliegender Elemente, wie unten noch beschrieben, erleichtert.
-
Die inneren Ränder der Scheiben 1 und 2 werden durch die Flansche
6 bzw. 7 gebildet, die vorzugsweise im wesentlichen senkrecht zur Scheibenebene
sind, aber (wie in den Fig. 6 und 7 gezeigt) auch teilweise parallel zur Scheibenebene
sein können.
-
Der innere Durchmesser der oberen Scheibe 1 des in Fig. 2 gezeigten
Elementes ist etwas größer als derjenige der unteren Scheibe 2, so daß die Flansche
6 und 7 ineinanderpassen, wenn die beiden Scheiben, wie dargestellt, zu einem Filterelement
zusammengesetzt werden. In der Mitte halten die Flansche 6 und 7 den Abstand zwischen
den beiden Scheiben des Elementes, während dieses an den äußeren Rändern durch die
Ausbuchtungen 3 erzielt wird.
-
Wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt, wird zur Er zeugung einer Filtereinheit
eine Vielzahl der in Fig. 2 gezeigten Elemente auf ein in der Mitte liegendes, mit
Löchern versehenes Rohr 8 gesteckt. Dadurch wird die Abdichtung durch die Flansche
6 und 7 wirkungsvoller, wie es bei dem oberen der beiden Elemente in Fig. 3 dargestellt
ist. Die gestrichelte Linie zeigt die Stellung des Flansches 7, bevor das Element
auf das Rohr gesteckt wurde. Die Abdichtung wird durch den Druck der Flüssigkeit
während der Filtrierung unterstützt.
-
Die Elemente sind vorzugsweise so geformt, daß sie auf dem mittleren
Rohr 8, auf dem sie sitzen, ein geringes Spiel haben. Durch das axiale Zusammendrücken
der Elemente nach dem Aufstecken aller Elemente auf das Rohr wird erreicht, daß
die Elemente sich am Rohr anlegen. Das ursprüngliche Spiel von etwa 0,5 mm erleichtert
auch den Zusammenbau der Elemente auf dem Rohr.
-
Wie in Fig. 4 gezeigt, kann die axial zusammengedrückte Anordnung
der Elemente auf dem Rohr 8 durch die gegeniiber dem Rohr festliegenden Endplatten
9 und 10 festgesetzt werden. Die so gebildete Filtereinheit wird in einem Filtergehäuse
11 durch eine Feder 12 gehalten. Das eine Ende der Feder drückt gegen einen Sitz
13 im einen Ende des Filtergehäuses 11, und ihr anderes Ende drückt gegen einen
mittleren, zurückgezogenen Teil der Endplatte 9. Das andere Ende des Stapels von
Filterelementen liegt gegen eine Metallscheibe 14, wobei zwischen dieser und dem
letzten Element noch eine Abdichtscheibe 15 liegt. Die Scheibe 14 sitzt auf einem
in der Mitte durchbohrten Stopfen 16> der auch den Auslaß des Filters darstellt
und in dem Gehäuse 11 befestigt ist.
-
Der Einlaß für die zu filternde Flüssigkeit ist bei 17 gezeigt.
-
Wie dargestellt, kann das Gehäuse aus zwei Metallpreßteilen 18 und
19 mit den Flanschen 20 bzw. 21 hergestellt werden. Die beiden Preßteile 18 und
19 werden dadurch abgedichtet, daß der Flansch 20 über
dem Flansch
21 umgefalzt und ein Dichtungsring 22 dazwischengelegt wird.
-
Wie aus den Fig. 3 und 4 zu erkennen, verursacht der auf den Stapel
von Filterelementen ausgeübte axiale Druck die Abdichtung zwischen aufeinanderliegenden
Scheiben aufeinanderliegender Elemente an ihren äußeren Rändern. Die beiden Scheiben
jedes Elementes werden an ihren äußeren Rändern durch die Ausbuchtungen 3 und an
ihren inneren Rändern durch die Flansche 6, 7 in Abstand gehalten. Die zu filternde
Flüssigkeit tritt durch das Material der Scheiben 2 und 1 aufeinanderliegender Elemente
hindurch, liegt dann zwischen den aufeinanderliegenden Scheiben aufeinanderliegender
Elemente durch die radialen und verbindenden kreisförmigen Nuten 4 und 5 in jeder
Scheibe zum inneren Rand des Elementes und kommt dann durch die Offnungen im Abflußrohr
8 zum Auslaß 16 des Filters.
-
Die dargestellten Scheiben sind 12seitig, sie können aber auch die
Gestalt eines anderen Vielecks besitzen oder rund sein. Auch können die Scheiben
dadurch axial zu einem Stapel aufgereiht werden, daß sie in einem mit Löchern versehenen,
röhrenförmigen Behälter gestapelt werden, anstatt sie auf ein Mittelrohr zu setzen.
-
Falls es wünschenswert erscheint, kann auch die Abdichtung durch
die Flansche 6, 7 durch ein Klebemittel unterstützt werden.
-
Jede Scheibe kann, wie in Fig. 5 gezeigt, auch mit Flanschen 6a.
und 7a von doppelter Dicke versehen werden, indem der äußere Teil jedes Flansches
zu seinem inneren Teil hin zurückgebogen wird.
-
Weiter können die Scheiben, wie in Fig. 8 und 9 dargestellt, mit
U-förmigen Flanschen 6 b und 7 b hergestellt werden, wobei die beiden Schenkel des
U einen Abstand voneinander haben. Die Flansche entstehen in den beiden Scheiben
1 und 2 eines Elementes gleichzeitig, so daß jeweils ein Schenkel des U-förmigen
Flansches der einen Scheibe zwischen den beiden Schenkeln des U-förmigen Flansches
der anderen Scheibe liegt und dort gehalten wird.
-
Die aufeinanderfolgenden Herstellungsstufen solcher Flansche sind
in den Fig. 8 bzw. 9 durch gestrichelte und ausgezogene Linien und durch die Pfeile
dargestellt.
-
Die Scheiben können ferner mit Flanschen 6c und 7c versehen werden,
deren innerer Teil senkrecht zur Scheibe und deren äußerer Teil parallel zur Scheibe
liegt, so daß die äußeren parallelen Teile der Flansche jedes Scheibenpaares zusammenstoßen,
wenn die beiden Scheiben zur Bildung eines Filterelementes zusammengelegt werden.
Die äußeren Teile der Flansche können durch an den Enden aufgebrachten Druck, durch
Klebstoff oder durch mechanisches Festklammern oder Umbiegen oder durch irgendeine
Kombination hiervon abgedichtet werden. Die äußeren parallelen Teile der Flansche
können nach innen gerichtet sein, wie bei 6c und 7c in Fig. 6 gezeigt, oder nach
außen gerichtet sein, wie bei 6 d und 7 d in Fig. 7 gezeigt.
-
Es ist vorteilhaft, bei der Herstellung der Filterelementscheiben
1, 2, die am inneren Rand Flansche im rechten Winkel zur Ebene der Scheibe besitzen,
jede Scheibe mit einer Vielzahl von radialen Einkerbungen 23 oder 23a (Fig. 10 bis
14) in dem als Flansch vorgesehenen Teil der Scheibe zu versehen, bevor dieser im
rechten Winkel umgebogen wird. Bei der Herstellung eines Elementes wird eine Scheibe
so auf die andere gelegt, daß die Flansche 6, 7 so liegen, daß die Einkerbungen
23 in der einen Scheibe keine
Durchtrittsöffnungen mit den Einkerbungen 23 a in der
anderen Scheibe bilden.
-
Wenn die äußere Fonn der Scheiben ein Vieleck bildet, wie es dargestellt
ist, werden die Einkerbungen 23 in der einen Scheibe an einer anderen Stelle relativ
zu den Seiten des Polygons vorgenommen, so daß, wenn die beiden Scheiben jedes Elementes
in einer Reihe liegen, die Gruppen von Einkerbungen 23 und 23 a nicht übereinanderliegen.
-
Die Einkerbungen können die Form von Schlitzen oder Scharten haben,
wie es in den Fig. 10 bis 14 gezeigt ist, oder sie können aus einer Reihe von Wellen
oder Zacken 23 b bestehen, die, wie in Fig. 15 gezeigt, im gleichen Abstand am inneren
Rand der Scheibe angebracht sind.
-
Wenn die Flansche 6, 7 im rechten Winkel zur Ebene der Scheiben 1,
2 abgebogen werden, verhindern die winkligen oder kurvenförmigen Einkerbungen 23,
23 a oder 23b das Aufreißen der Flansche, oder sie erreichen, daß Risse im Flansch
nur an vorbestimmten Stellen auftreten, nämlich dort, wo sich die genannten Einkerbungen
befinden. Die beiden Scheiben eines Elementes können dabei so angeordnet werden,
daß die Risse nicht übereinanderliegen. Dadurch bleibt die Dichtfähigkeit durch
die zusammengesteckten Flansche erhalten. Solche Formgebung der Flansche der Scheiben
ist dann besonders vorteilhaft, wenn das Scheibenmaterial eine geringe Dehnung besitzt,
wie es bei Materialien, die als Luftfilter verwendet werden können, möglich ist.
-
PATENTBSPROCHE: 1. Filter aus einem Stapel von Filterelementen, die
je aus zwei in der Mitte mit einem Loch versehenen Scheiben aus plattenförmigem
Filtriermaterial gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (1, 2)
aus einem Material mit im wesentlichen gleichbleibender Dicke bestehen und daß jedes
Filterelement aus zwei Scheiben besteht, die jeweils an ihrem äußeren Rand eine
Anzahl von in Umfangsrichtung im Abstand voneinanderliegende Distanznoppen (3) besitzen,
die nach einer Seite der Scheibe hervortreten und die jeweils an ihrem inneren Rand
einen mit der Scheibe aus einem Stück bestehenden Flansch (6, 7) besitzen, der auf
der gleichen Seite wie die Distanznoppen parallel oder im wesentlichen rechtwinklig
zur Scheibenebene verläuft, so daß die beiden Scheiben, wenn sie zur Herstellung
eines Elementes aufeinandergelegt werden, an ihren äußeren Randteilen durch die
Distanznoppen im Abstand voneinander gehalten werden und an ihren inneren Randteilen
durch die Flansche abdichtend aneinanderliegen, wobei die benachbarten Scheiben
benachbarter Elemente an ihren äußeren Randteilen sich durch Zusammendrücken eines
in einer Richtung liegenden Stapels der Elemente abdichtend berühren.