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Filterrahmen, insbesondere für Filterpressen Die Erfindung betrifft
einen Filterrahmen, insbesondere für Filterpressen, mit einem rechteckigen, insbesondere
quadratischen, aus Rohr hergestellten Hohlrahmen, der aus vier einzelnen Rahmenschenkeln
zusammengeschweißt ist, von denen mindestens zwei in Betriebslage horizontal liegende
Schenkel mit je einer inneren Rippe versehen sind, und mit zwei Halteelementen sowie
einem oberen Zu- und einem unteren Ablaufrohrstück, das jeweils mit den Rahmenteilen
verschweißt ist.
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Ein bekannter Filterrahmen besteht aus an den Ecken in Gehrung stehenden
und dort zusammengeschweißten, aus Stahlblech zu U-förmigem Querschnitt gebogenen
Rahmenschenkeln. An zwei Rahmenschenkeln sind Öffnungen für Längskanäle und Durchbrechungen
für Handgriffe vorgesehen.
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Außerdem sind in diese Rahmenschenkel Rohrstücke zur Bildung von Kanalaugen
eingesetzt. Der Zuflußkanal für den Filterrahmen ist in den oberen Rahmenschenkel
eingesetzt und durch Verschweißen zweier gepreßter Stahlblechstücke gebildet, die
in einen Ausschnitt in den oberen Rahmenteil eingeschweißt sind.
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Ferner ist ein Filterrahmen für Kesselfilter mit stark abgerundeten
Ecken bekannt, der aus einem Blechrahmen mit U-förmigem oder schlüssellochähnlichem,
die Sammelleitung für das Filtrat bildendem Profil besteht. Der Filterrahmen ist
aus zwei im Prägeverfahren hergestellten Rahmenhälften mit dem Querschnitt des halben
Profils gebildet, die am äußeren Rand durch Schweißung, Lötung, Nietung od. dgl.
verbunden sind.
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Ein anderer bekannter Filterrahmen ist aus seitlich abgeflachten
Rohren hergestellt. Die Abflachung der Rohre dient hierbei nur zur Vergrößerung
der Auflageflächen zwischen den einzelnen Filterrahmen, damit die Gefahr des Durchdrückens
einer dazwischenliegenden Filterschicht oder eines den Rahmen schützenden Überzugs
beseitigt ist. Der abgeflachte elliptische Querschnitt ist nicht geeignet, große
Kräfte aufzunehmen und muß bei großen Filterrahmen durch Distanzstücke versteift
werden.
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An einem elliptischen Querschnitt läßt sich eine Filterplatte nur
anbringen, wenn der Rahmenschenkel noch besondere Halte- und Befestigungsglieder
aufweist.
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Wieder ein anderer bekannter Filterrahmen weist im Querschnitt rechteckige
Rahmenschenkel auf, welche an entsprechend in den Ecken angebrachten Rechteckplatten
angeschweißt sind. Zwei diametral angeordnete Platten sind mit quer zum Rahmen
verlaufenden
Bohrungen versehen. An zwei zueinander parallelen Rahmenschenkeln ist ein in den
Rahmen mit parallel zu diesen Schenkeln verlaufenden Wellenbergen und -tälern eingesetztes
Wellblech durch Schweißen befestigt. Zwischen den beiden andern Rahmenschenkeln
und den welligen Stirnseiten des Wellblechs ist ein Zwischenstück eingesetzt, das
schmaler ist als die Höhe der Wellenberge des Wellblechs und das an dem ihm zugeordneten
Rahmenschenkel einerseits und an dem ihm benachbarten Abschnitt des Wellblechs andererseits
angeschweißt ist. Von den Rändern des Zwischenstückes oder der Abstandsleiste und
den ausgebogenen Abschnitten des Wellblechs werden Öffnungen gebildet, welche für
den Durchfluß von zu filterndem Gut dienen, wodurch der Bildung von Schmutzecken
und -winkeln entgegengetreten ist.
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Der bekannte Rahmen ist sehr teuer in seiner Herstellung.
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Weiterhin ist ein Verfahren zur Herstellung einer aus einer Hülse
hergestellten Einpreßmutter bekannt, wobei in den Vertiefungen der Gewindegänge
Flansche gebildet werden. Diese Flansche gehen nicht über die ganze Länge der Einpreßmutter
durch und ragen auch nicht über den Außendurchmesser des Gewindes hinaus, so daß
sie nicht zur Klemmbefestigung eines andern Teiles an der Einpreßmutter, sondern
nur zur Drehsicherung der Mutter in einem sie umgebenden weichen Werkstoff dienen
können. Die bekannten kleinen Flanschabschnitte haben nicht die Aufgabe, die Mutter
zu versteifen, sondern die Mutter wird gegen vom Einschrauben eines Bolzens herrührende
Kräfte von dem sie allseitig umgebenden Werkstoff unterstützt, da beim Einschrauben
keine bevorzugte Beanspruchungsrichtung vorhanden ist. Die Mutter ist auch
nicht
Beanspruchungen gewachsen, die senkrecht zu den Flanschen auftreten können, da die
Kräfte auf einen gebogenen Körperabschnitt auftreffen würden.
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Die Mutter darf während des Preßvorganges nicht so beansprucht werden,
da sie fest auf einem Gewindedorn sitzt, sondern sie muß leicht von diesem abgeschraubt
werden können.
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Die Erfindung besteht dem Bekannten gegenüber darin, daß auch die
beiden senkrecht stehenden Rahmenschenkel mit einer inneren Rippe versehen sind,
daß jede Rippe mit ihrem Rahmenschenkel homogen verbunden ist und daß die vier Rahmenschenkel
mit den Rippen in den Ecken in Gehrung stehen. Der derart geformte Rahmenschenkel
kann unter Verwendung eines Rohres als Ausgangsstück in einem sehr einfachen Verfahren
hergestellt werden. Hierbei genügt die Verformung des Rohrstückes, um ein geschlossenes,
flüssigkeitsdichtes Profil zu bilden. Gegenüber einem aus Hälften oder einem aus
je einem U- und Winkeleisen zusammengesetzten Profil ergibt sich der Vorteil, daß
keine längs des Rahmenschenkels verlaufende Schweiß-oder Lötverbindung notwendig
ist, um das Profil flüssigkeitsdicht zu machen. Ein derartiges Verbindungsverfahren
erzeugt den Rahmenschenkel zu biegen suchende Wärmespannungen. Eine Verbiegung müßte
anschließend durch Verformen oder Spannungsfreiglühen des Rahmenschenkels zurückgebildet
werden, oder es wäre notwendig, vorher den Rahmenschenkel mit entsprechender Vorspannung
in eine Schweißvorrichtung einzuspannen. Auch können infolge der Schweißwärme unliebsame,
nicht immer in einfacher Weise durch Wärmebehandlung zurückzubildende Kornveränderungen
in den meist hochwertigen Werkstoffen, z. B. Chromnickelstählen, auftreten. Eine
Nietverbindung aber braucht verhältnismäßig viel Platz und bildet, wenn sie nur
in einer Reihe angeordnet ist, keinen flüssigkeitsdichten Abschluß.
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An die Rahmenschenkel nach der Erfindung können jedoch Anschlußteile
angeschweißt werden, weil die hierfür notwendigen Schweißnähte verhältnismäßig kurz
sind, so daß keine gefährlichen Wärmespannungen während des Schweißvorganges auftreten
können. Dies gilt auch wegen der guten Wärmeableitung nach zwei Seiten für die Gehrungsschweißung.
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Der erfindungsgemäß ausgebildete Filterrahmen ist auf Grund seines
rechteckigen Querschnittes senkrecht zur Rahmenebene ausreichend steif und braucht
keine besondere Abstützung. Ein in der Mitte einer Rechteckseite vorspringender
und in das Rahmeninnere hineinragender flanschartiger Abschnitt versteift den Rahmenschenkel
außerdem noch gegen den Innendruck. Der zylindrische Abschnitt ist zwar den senkrecht
zum Filterrahmen auftretenden Kräften und der Anlagefläche der Filterrahmen entsprechend
unabhängig von dem flanschartigen Abschnitt. Dieser versteift aber den Zylinderabschnitt
gegenüber in der Ebene des Filterelementes wirkenden Kräften und dient zugleich
zum Anbringen mindestens einer Filterplatte. Hierzu können die flanschartigen Abschnitte
ohne Mehraufwand an Arbeitsgängen entsprechend den jeweiligen Erfordernissen und
Wünschen ausgebildet sein.
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Das erfindungsgemäß ausgebildete Profil hat insbesondere den Vorteil,
daß es bei geringem Werkstoffaufwand und bei geringen Herstellungskosten in
zwei
senkrecht zueinander stehenden Kraftrichtungen genügend steif und auch zur einfachen
Anbringung von Filterplatten geeignet ist.
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Eine Profilform mit dem bekannten elliptischen Querschnitt ist insbesondere
in Richtung der kleinen Halbachse weicher als ein rechteckiger Querschnittgleicher
Wanddicke, und bei der geschweißten Profilform mit dem bekannten fünfeckigen Querschnitt
ist nur eine Wand zur Aufnahme von senkrecht zum Filterrahmen wirkenden Kräften
vorhanden, während der gegenüberliegende Winkelabschnitt zur Aufnahme von in der
genannten Richtung wirkenden Kräften nicht geeignet ist.
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Damit beim Zusammenpressen der Filter die Rahmen nicht wesentlich
nachfedern, berühren sich in Weiterbildung der Erfindung die Innenflächen der die
Rippe bildenden Wände mindestens in Nähe der benachbarten Rechteckseite des Rahmenschenkels.
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Ein seitliches Ausweichen der der Rippe gegenüberliegenden Fläche
des Rahmenschenkels wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch verhindert,
daß der in das Rahmeninnere hineinragenden Rippe auf der Außenseite eine zweite
Rippe zugeordnet ist. Dadurch wird auch der außenliegende Abschnitt des Rahmenschenkels
versteift.
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Außerdem können an die äußere Rippe zusätzliche Teile in einfacher
Weise angeschlossen werden, wobei durch die zusätzliche Versteifung durch die äußere
Rippe die Gefahr einer Durchbiegung des Rahmenschenkels infolge von Wärmespannungen
verringert wird.
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Ein Verfahren zur Herstellung eines Filterrahmens ist dadurch gekennzeichnet,
daß zur Herstellung eines Rahmenschenkels das Rohr mit einem Kern versehen und auf
eine Matrize gelegt wird und daß mit Hilfe eines entsprechend ausgebildeten Stempels
aus dem Rohr ein im Querschnitt rechteckiger, mit mindestens einer Rippe gestalteter
Rahmenteil geformt wird.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Es zeigt F i g. 1 ein Filterpressenelement, Fig.2 einen Querschnitt
nach Linie II-II in Fig. 1, F i g. 3 Matrize und Stempel zur Herstellung eines Rahmenschenkels
eines Filterpressenelementes in schematischer Darstellung.
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Ein Filterpressenelement ist aus vier auf Gehrung geschnittene Rahmenschenkeln
1 bis 4 zusammengesetzt, die durch Schweißnähte miteinander verbunden sind. Jeder
Rahmenschenkel besteht aus einem zylindrischen, etwa rechteckig geformten Abschnitt
5, an dem an zwei gegenüberliegenden Seiten je ein flanschartiger Abschnitt 6 und
7 angeschlossen ist. An die Rahmenschenkel 1 und 3 ist je ein Haltestück 9 und 10
angeschweißt. An die Rahmenschenkel 2 und 4 ist mit Hilfe von Platten 12, 13 bzw.
15, 16 je ein Rohrstück 18 und 19 angeschweißt, wobei die Rohrstücke so ausgebildet
sind, daß sie mit entsprechenden Rohrstücken an einem benachbarten Filterelement
unter Zwischenlage eines nicht dargestellten Dichtringes eine dichte Leitung bilden.
Von dem Rohrstück 18 bzw. 19 geht ein sich erweiterndes Rohrstück 21 bzw. 22 aus,
das durch den Rahmenschenkel 2 bzw. 4 hindurchgeführt ist und auf der Innenseite
des zugehörigen Rahmenschenkels an einem Abschnitt mündet, an dem der Flansch 6
ausgespart ist. Die flanschartigen
Abschnitte 6 jedes der Rahmenschenkel
1 bis 4 tragen nach vorne vorstehende Erhebungen 24 und nach hinten vorstehende
Erhebungen 25. Letztere treten in der gezeigten Ansicht als Vertiefungen in Erscheinung.
Auf die Erhebungen 24 einerseits und auf die Erhebungen 25 andererseits werden nicht
dargestellte Filterplatten, z. B. Siebe, Lochbleche, Gewebe od. dgl., aufgelegt,
die mit Hilfe von Befestigungsmitteln, z. B. Schrauben, miteinander verbunden und
damit fest am Rahmen gehalten sind.
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Zur Herstellung des im Querschnitt in F i g. 2 dargestellten Rahmenschenkels
dient die Vorrichtung nach F i g. 3. In ein Rohrstück wird ein Kern 28 eingelegt,
der etwa rechteckige Form hat, wobei die Seitenflächen, von der Mitte ausgehend,
einen Anzug von etwa 30 haben. Das Rohrstück wird dann auf einer Presse zusammengedrückt,
so daß es eine ovale Form aufweist, wobei der kleinere lichte Durchmesser etwa dem
Außendurchmesser des Kerns 28 entspricht. Das ovale Rohr 30 wird mit eingelegtem
Kern 28 auf eine Matrize 32 gelegt und, wenn notwendig, von außen unterstützt. Die
Matrize hat eine Vertiefung 33, deren Abmessungen den Abmessungen des halben Kerns
und der Wanddicke des Rohres 30 entsprechend gewählt sind.
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Links und rechts der Ausnehmungen 33 liegen vertiefte Abschnitte34
und 35, wobei der linke Abschnitt 34 breiter ist als der rechte Abschnitt 35. Der
Stempel 36 ist mit einer entsprechenden Ausnehmung 37 und mit entsprechenden Abschnitten
38 und 39 versehen. Wird der Stempel gegen die Matrize 32 gedrückt, so nimmt das
Rohrstück am Ende des Verformungsvorganges die in Fig.2 im Querschnitt gezeigte
Form an. Nach der Herstellung dieser Form wird der Kern 28 aus dem Rohr 30 herausgezogen.
Das Rohr wird an seinen Enden und in entsprechender Länge unter 450 auf Gehrung
geschnitten und mit gleich ausgebildeten Rahmenschenkeln zu einem Rahmen verschweißt,
an den Stützelemente 9 und 10 sowie Rohrstücke 18 und 19, letztere unter Verwendung
von Zwischenplatten 12, 13 und 15, 16, angeschweißt werden. Die Verbindungen können
anstatt durch Schweißen auch durch Löten hergestellt werden.
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Um die in der Nähe des zylindrischen Abschnittes 5 liegenden Innenflächen
der flanschartigen Abschnitte7 und 6 aneinander anzulegen, können die Abschnitte
34 und 35 der Matrize und die Abschnitte 38 und 39 des Stempels so ausgebildet sein,
daß sie in Nähe der genannten Stellen auf das Rohr einen größeren Druck ausüben
als an seinen Falzabschnitten, wozu die Böden der Abschnitte 34 und 35 sowie 38
und 39 entsprechend gegeneinander geeignet ausgeführt werden. Die genannten Böden
können auch zur Erzeugung der Erhebungen 24 und 25 mit entsprechenden, wechselweise
ineinandergreifenden Vorsprüngen und Vertiefungen versehen sein.
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Für die Herstellung eines Rahmenschenkels ist ein Rohr aus austenitischem
Chromnickelstahl besonders zweckmäßig, weil durch die Kaltformgebung eine Verfestigung
des Werkstoffes erzielbar ist. Um das verfestigte Gefüge nicht auszuglühen, sollten
die Schweißnähte zum Anbringen der Halteelemente 9, 10 und der Rohrstücke 18, 19
möglichst kurz gehalten sein, und die Schweißtemperatur sollte so niedrig als möglich
liegen. Eine vorteilhafte Befestigung wird durch das Punktschweißen erzielt. Es
ist
auch möglich, die Halteelemente 9, 10 und die Rohrstücke 18, 19 anders als durch
Löten oder Schweißen, z. B. durch Nieten mit dem Filterrahmen, zu verbinden.