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F i l t e r Zur Herstellung von Filtern mit gro@er Oberfläche mit
Hilfe starrer Filterelemente aus keramischen Materialien oder Metallpulver wurde
häufig vorgeschlagen, Einselelemente übereinander anzuordnen und hierben durch Zwischenstücke
zu trennen. Bis Form der Filterelemente, der Zwischenstücke und ihre Lage zueinander
erwöglichen die Verteilung des zu filtrierenden Produkts und die Entnahme des gefiterten
Produkte.
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Bekannt sind insbesonders Filter, die aus zwei runden porösen Scheiben
bestehen, die durch einen Außenmantel, der dicht Mit den Scheiben verbunden und
mit einer mitteleren Öffnung versehen ist, zu einem Filter vereinigt sind. Rings
um diese mittlere Öffnung wird durch einen Wulst auf der Außenseite wenigstens eines
Elemente bzw. einer Einzelscheibe beim Zusammenbau der Elemente der Abstand zwischen
den Klemmenten gebildet, der erforderlich ist, um die Verteilung des zu filtrierenden
Produkts ant alle Filterflächen zu ermöglichen, wobei jedoch der direkte Weg zur
mittleren Öffnung versperrt ist. bis Filtergut läuft in radialer Richtung durch
die porösen Platten, in den Zwischenraum, der die beiden Platten jedes Elements
trennt, und von dort
in die mittlere Öffnung. In allgemeinen seesen
zwischen die beiden Scheiben Jedes Elements Auflagen oder Stützen eingesetzt worden,
insbesondere bei hohes Arbeitsdruck.
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Diese Stutzen können unabhängig von den Scheiben sein und beispielsweise
aus Drahtgewebe oder gewellten Stücken bestehen. Ferner wurde vorgeschlagen, die
Rückseite der Scheiben mit in geeigneter Weise verteilten vorsprUnen zu versehen.
Bei dieser Art der Festlegung des Abstandes zwischen den beiden Scheiben muß jedoch
zwischen ihnen rings um die mittlere öffnung ein verhältnismäßig teures rundes Metallstück
eingesetzt werden. Ferner ist ar bein Zusammensetzen eines solchen Elemente praktisch
schwierig, die Vorsprnge so anzuordnen, daß sie einander genau gegenüberliegen,
so daß die Einhaltung der Lage der beiden Platten zueinander nicht immer gewährleistet
ist. Schließlich sind die Bereiche am Umfang der übereinander gelegten Elenente
durch einen Zwischenraum voneinander getrennt, so daß eine Deformation der Elemente
und sogar ein Bruch während des Betriebs festzustellen ist, insbesondere beis Filtern
von viskosen Flüssigkeiten und bei hohes Arbeitsdurck.
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Die beschriebenen Elemente ermöglichen zwar die Herstellung von Filtern
mit großer Oberfläche bei verkleinertem Volumen.
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Durch die Verwendung von Einzelteilen, die zusammengebaut worden,
und die Kosten dieses Zusammenbaues bleiben Jedoch die Elemente und die Filter verhältnismäßig
teuer.
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Gegenstand der erfindung ist ein Filter, das aus gleichen Einzelteilen
besteht, die obne Einfügung von Zwischenstücken übereinander gelegt werden. Das
erfindungsgemäße Filterelement besteht aus einer ebenen porösen Scheibe, die von
der Flüssigkeit in Richtung ihrer Dicke durchlaufen wird und mit einer Mittleren
Öffnung versehen ist. Auf der einen Seite ist die Scheibe längs ihres Umfanges Mit
einem vorspringenden Bereich und Mit geraden Stegen, die von des us den Umfang verlaufenden
Wulst zur Mitte in einer Reich. tung verlaufen, die zu den durch einen ihrer Punkte
gehenden
Radien geneigt ist, versehen. Auf der anderen Seite ist
sie mit einem gleichen vorspringenden Teil, der jedoch um die Mittlere Öffnung verläuft,
und Mit gleichen Stegen versehen, die vom Mittleren Wulst aus zum Umfang in einer
Richtung verlaufen, die zu den durch einen ihrer Punkte gehenden Radien geneigt
ist.
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Die Vorsprünge und Stege, die die gleiche Dicke haben, bestenen vorzugsweise
aus dem gleichen Material wie die poröse Scheibe und werden durch Pressen gleichzeitig
Mit der scheibe gebildet. Sie können Jedoch auch beispielsweise in Form eines Stücks,
das in eine dünne Platte aus porösem oder nichtporösem Material von anderer Art
als das die Scheibe bildende Material gestanst ist, aufgelegt werden.
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Die Stege können beliebigen Querschnitt haben, vorausgesetzt, daß
ihre Oberkante sich in einer Ebene befindet, die den Wulst der entsprechenden Seite
enthält. Einige der Stege brauchen sich nicht bis zum Umfang/@@ erstrecken, wenn
sie vom Mittelwulst ausgehen, oder nicht bis zur mittleren Öffnung zu verlaufen,
wenn sie vom Umfang ausgehen. Die Stege sind umso näher zueinander angeordnet, je
höher der vorgesehene Arbeitsdruck des zu bildenden Filters ist. Kbenso hängt die
Dicke der Scheiben hauptsächlich vom Arbeitsdruck unter Berücksichtigung der Zahl
der Stegs ab Als Material für die porösen Scheiben sowie für die Ringwülst@ und
Stege, falls die letzteren aus dem gleichen Nateril wie die Scheiben bestehen und
gleichzeitig mit diesen geformt werden, kann jeder beliebige Werkstoff verwendet
werden, der zur Herstellung von Filtern üblich ist. Infrage kommen keramische Materialien
oder Sintermetalle, wie Bronze, Messing, korrosionsbeständiger und nicht-korrom
ionnebeständ je ger Sthal, Monel, Inconel oder ganz allgemein alle Metalle und Legierungen,
die als Pulver herstellbar sind und gesintert werden künnen. Bei Verwendung eines
Sintermetalles genügt es, das Metall in die Form von Fulver der gewünschten Korngröße
nu bringen, mit dem Pulver unter Druck oder drucklos
eine Form
aus einem üblicherweise für das jeweilige Metall verwendeten Werkstoff zu fUllen
und das Stück unter Druck oder drucklos in geeigneter Atmosphäre, z.B. in reduzierender
Atmosphäre, zu sintern. Es ist zweckmäßig, die beiden Seiten jedes Elements sorgfältig
zu bearbeiten, beispielsweise spanabhebend oder durch einfaches Kalibriereng Die
Filterelemente kennen jede beliebige Form haben, z.B. die Form eines Quadrats, eines
Rechtecks, einer Rundscheibe, einer Ellipse. Die Form kann allen Problemen angepasst
werden, die zu lösen sind.
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Zur Herstellung eines Filters werden die erfindungsgemäßen Elemente
ohne Einfügung von Zwischenstücken so Ubereinandergelegt, daß abwechselnd die mittleren
Erhebungen und die Randerhebungen von aufeinanderfolgenden Elementen gegeneinander
liegen. Auf diese Weise wird ein Stapel gebildet, in dem jedes Element sich mit
Jeder Erhebung an einer großen Zahl von Punkten, die infolge der Neigung der Richtung
der stege zu den Radien gleichmäßig verteilt sind und durch Erhöhung der Zahl der
Stege beliebig zahlreich sein können, auf das benachbarte Element legt.
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Wann die zu filtrierende Flüssigkeit von außen zuvgeführt wird, gelangt
sie zu den Filterflächen durch den Raum, der zwischen den gegenüberliegenden Flächen
der Elemente gebildet wird, die Mit ihren Mittleren Erhebungen aufeinander ruhen.
Dann läuft sie durch die Scheiben. Die gefilterte Flüssigkeit tritt an der anderen
Seite Jeder Scheibe in die Kanäle aus, die durch die Stege der gegenüberliegenden
und tit ihren um den Umfang laufenden Erhebeungen sich berührenden Seiten gebildet
werden, und verlässt dann das Filter durch die Mittlere Öffnung. Die Flüssigkeit
kann auch den umgekehrten Weg nehmen, d.h. sie kann durch die mittlere Öffnung eingeführt
werden und durch die am Umfang mündenden Kanäle austreten.
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Zur Bildung eines Filters aus den erfindungsgemäßen Elementen
wird
die gewünschte Zatd von Filterelementen zwischen zwei Endplatte gelegt, deren den
Filterelementen zugewandte Seite eben oder mit den gleichen Erhebungen und Stegen
wie die ihr gegenüberliegende Fläche des Filterelements versehen sein kann. Wenn
die Endplatten mit Klammern zusammengehalten werden, wird eine starre Filtereinheit
gebildet, die in die zu filterende Flüssigkeit oder in einen Behälter, der die gefilterte
Flüssigkeit enthält, getaucht werden kann.
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Die erfindungsgemäßen Filterelemente und die mit ihnen gebildeten
Filter haben zahlreiche Vorteile. Alle Elemente sind gleich und können gegebenenfalls
durch Gießen hergestellt werden. Zu ihrer Herstellung und zum Zusammenbau sind keine
bearbeiteten Teile erforderlich, FUr den Zusammenbau sind keine Verbindungsstücke
notwendig. Das Filter kann ohne Bruchgefahr bei sehr hohen Drucken verwendet werden,
beispielsweise bei einem Druck von 200 kg/cm2, der zur Filtration von sehr zähflüssigen
Produkten häufig erforderlich ist.
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Es ist noch zu bemerken, daß die Betriebstemperatur sehr hoch sein
kann Beispielsweise konnten Filter aus gesintertar Bronze, die aus erfindungsgemäßen
Elementen zusammengesetzt waren, bei 2000C eingesetzt werden.
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Es ist auf die beschriebene Weise möglich, sehr große Filterflächen
auf verkleinertem Raum zu erhalten. Beispielsweise konnten fur mäßige Arbeitsdrucke
Filter von 60 cm Höhe und 300 mm Durchmesser zusammengestellt werden, deren wirksame
Fläche etwa 10 betrug. Eine Filterkerze von gleichem Umfang hat nur eine nutzbare
Oberfläche von 0,5 m2.
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In den Abbildungen sind erfindungsgemaße Filterelemente von runder
Form dargestellt. Fig. 1 ist eine Draufsicht aur eine Seite des Elements, Fig. 2
ein Schnitt durch das gleiche Element, Fig. 3 eine Draufsicht auf die andere Seite,
und Fig. 4 stellt ein zusammengebautes Filter dar, das in eine zu filternde Flüssigkeit
getaucht ist.
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In diesen Abbildungen bezeichnet 1 die um den Umfang verlaufende Erhebung,
2 die Stege der in Fig. 1 dargestellten Seite,
3 die Stege der in
Fig. 3 dargestellten Seite und 4 die Erhebung um die mittlere Öffnung 5. In Fig.
4 ist lt ein mit der zu filternden Flüssigkeit 12 gefüllter Behälter, 13 das aus
gleichen Elementen (z.B. dem schraffiert dargestellten Element 14) zusammengesetzte
Filter. Das Element 14' hat die Seite mit der mittleren Erhebung oben und din Seite
mit der Erhebung am Außenrand unten. Das Element 14"-hat die Seite mit der Randerhebung
oben und die Seite mit der mittleren Erhebung unten. Beim Element 14"' " zeigt die
Seite mit der um den Außenrand verlaufenden Erhebung nach unten und die Seite mit
der mittleren Erhebung nach oben.
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An den Enden befinden sich zwei Abschlußplatten, nämlich die Platte
15 unten und die Platte 16 oben. Die letztere bildet auch den Deckel des Behälters
11. Die Steifigkeit des Filters wird durch die Bolzen 17 gewährleistet.
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Die durch den Stutzen 18 zulaufende zu filterende Flüssigkeit füllt
den Behälter 11 und dringt in die Zwischenräume, die zu Behälter hin offen sind,
z.B. zwischen den Elementen 14" und 14"'. Sie fließt durch die porösen Platten,
und du Filtrat läuft durch die offenen Zwischenräume, z.B. zwischen den Elementen
14' und 14", zum Kanal 19, der durch die Mittelöffnungen gebildet wird. Die Fltissigkeit
kann auch in umgekehrter Richtung fließen, d.h. durch 19 zulaufen und durch 18 austreten.