DE19612788A1 - Filteranordnung - Google Patents
FilteranordnungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Filteranordnungen und
insbesondere wegwerfbare, mit Hülle bzw. Patrone versehene
Filteranordnungen mit erhöhter Festigkeit gegen Innendruck
im Filtergehäuse in einer kapselförmigen Filteranordnung,
die Einlaß- und Auslaßdüsen aufweist.
Bei der Filtration von Wasser, Chemikalien und Lösungsmit
teln schließt ein Filtergehäuse oft eine Entlüftungsdüse zur
Abgabe von Gas in dem Bereich (hier im folgenden als strom
auf gelegener Bereich bezeichnet) ein, wo ungefilterte Flüs
sigkeit in dem Filtergehäuse (hier im folgenden als auf der
stromauf gelegenen Seite befindliche Flüssigkeit bezeichnet)
so aufgenommen wird, daß der Raum des stromauf gelegenen
Bereichs mit Flüssigkeit gefüllt wird. Eine eine Patrone
umfassende Filteranordnung kann ein Filterelement in Form
eines Zylinders, üblicherweise eines Kreiszylinders, umfas
sen und ein Gehäuse, das das Filterelement aufnimmt und eine
Entlüftungsdüse einschließen kann. Herkömmlicherweise war es
schwierig, die Reliabilität aufrechtzuerhalten, während die
Größe der Filteranordnung für eine gegebene Filtrationsober
fläche minimiert wurde.
Das Anbringen einer Entlüftungsdüse für die Abgabe von
Schaum im Filter wird beispielsweise in der japanischen
Gebrauchsmusteroffenlegung Nr. 122614/1992 geoffenbart. In
dieser kapselförmigen Filteranordnung wird der Innendruck
des Filtergehäuses zur Gänze nur auf den Wandteil des Gehäu
ses aufgebracht. Folglich muß der Wandteil des Gehäuses für
erhöhte Druckdichte verdickt werden, insbesondere wenn die
kapselförmige Filteranordnung in Hochdruckfiltrationsanwen
dungen eingesetzt werden soll. Die Verdickung der Wände
verursacht eine Gewichtszunahme und/oder eine Vergrößerung
der Abmessungen der kapselförmigen Filteranordnung. In vie
len Anwendungen ist eine voluminöse und/oder schwere kapsel
förmige Filteranordnung nicht zufriedenstellend.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben die Entwick
lung einer leichten und kleinen kapselförmigen Filteran
ordnung, bei der die Flüssigkeitsdichtheit in Hochdruckanwen
dungen nicht geopfert wird, sorgfältig untersucht und festge
stellt, daß eine Filteranordnung vereinfacht werden und in
Hochdruckanwendungen verbesserte Flüssigkeitsdichtheit haben
kann, wenn die Endkappen des Filterelements direkt mit den
Gehäuseenden verbunden werden, wobei zumindest ein Ende
einen rohrförmigen Teil einschließt, der sich durch das
Gehäuse erstreckt. In einem Aspekt dieser Erfindung schließt
das Filterelement eine erste und eine zweite Endkappe ein,
die jede einen rohrförmigen Teil aufweisen. Die jeweiligen
rohrförmigen Teile können als Entlüftungsventil und Auslaß
ventil (oder Einlaßventil) in den jeweiligen Endkappen die
nen. In dieser Konfiguration durchdringen die rohrförmigen
Teile das Gehäuse und sind mit dem Gehäuse flüssigkeitsdicht
verbunden. In einem alternativen Aspekt der Erfindung ist
einer der rohrförmigen Teile durch ein Verbindungsmaterial
ersetzt, das mit dem Gehäuse verbunden ist.
Vorteile der kapselförmigen Filter, die einige Aspekte der
vorliegenden Erfindung verkörpern, schließen die Bereitstel
lung einer verbesserten kapselförmigen Filteranordnung mit
erhöhter Druckdichtheit, wobei die gleichen Materialien
eingesetzt werden wie in herkömmlichen kapselförmigen Filter
anordnungen; die Bereitstellung einer kapselförmigen Filter
anordnung, in der leicht eine Entlüftungsdüse auf der strom
ab gelegenen Seite des Filters vorgesehen sein kann, wodurch
beim Durchgang der Flüssigkeit durch das Filtermedium gebil
deter Schaum vorteilhaft entfernt werden kann; und die Ver
besserung der Reliabilität von kapselförmigen Filteranordnun
gen bei verminderten Kosten ein.
Eine Aspekte der vorliegenden Erfindung verkörpernde Filtera
nordnung kann einschließen: ein Gehäuse mit ersten und zwei
ten Endabschnitten und ersten und zweiten Öffnungen; ein in
dem Gehäuse angeordnetes zylindrisches Filterelement, umfas
send ein Filtermedium und erste und zweite Endkappen, wobei
die ersten und zweiten Endkappen direkt mit den jeweiligen
ersten und zweiten Endabschnitten des Gehäuses verbunden
sind, wobei die erste Endkappe einen ersten rohrförmigen
Abschnitt mit einer dritten Öffnung umfaßt, der erste rohr
förmige Abschnitt in der ersten Öffnung des Gehäuses angeord
net und mit ihr verbunden ist.
Die zweite Endkappe der Filteranordnung kann einen zweiten
rohrförmigen Abschnitt umfassen, wobei der zweite rohrförmi
ge Abschnitt in der zweiten Öffnung des Gehäuses angeordnet
und mit ihr verbunden ist. Alternativ dazu kann die zweite
Endkappe der Filteranordnung ein Verbindungsmaterial ein
schließen, das mit dem zweiten Ende des Gehäuses verbunden
ist.
Das heißt, eine kapselförmige Filteranordnung nach einer
erfindungsgemäßen Ausführungsform schließt Endkappen ein,
die mit den jeweiligen Enden der Filtermedien dicht verbun
den sind, wobei jede Endkappe einen rohrförmigen Teil um
faßt. Ein Innenraum der rohrförmigen Teile steht in Strö
mungsverbindung mit einem Innenraum des Filterelements. Die
rohrförmigen Teile jeder Endkappe erstrecken sich über das
Gehäuse hinaus, wobei die rohrförmigen Teile mit dem Gehäuse
flüssigkeitsdicht verbunden sind. In dieser Konfiguration
ist die strukturelle Festigkeit des Filtergehäuses erhöht,
indem ein integraler Körper der Endkappen und des Filterme
diums als Verstärkungsmittel für das Gehäuse fungiert.
Weiters bietet die vorliegende Erfindung eine kapselförmige
Filteranordnung, bei der leicht eine Entlüftungsdüse im
stromab gelegenen Bereich des Filters vorgesehen sein und
beim Durchgang der Flüssigkeit durch das Filtermedium 40
gebildeter Schaum vorteilhaft entfernt werden kann.
Der Ausdruck "Verbindung", der hier verwendet wird, bedeutet
eine integrale und irreversible Verbindung, wie Schweißen.
Der Ausdruck "dichte Verbindung", der hier verwendet wird,
bedeutet eine Verbindung, die dem auf die Filteranordnung
aufgebrachten Druck, wie Druckschweißen, Kleben oder Verbin
den, widersteht.
Obgleich Aspekte der vorliegenden Erfindung anhand der beige
fügten Ansprüche definiert werden, versteht es sich von
selbst, daß diese Ansprüche beispielhaft für erfindungsge
mäße Aspekte sind. Andere Aspekte der Erfindung schließen
die hier beschriebenen Vorrichtungen, Elemente und Verfahren
in jedweder Kombination oder Subkombination ohne Einschrän
kung ein. Folglich gibt es eine ganze Anzahl von Kombinatio
nen, um verschiedene Aspekte der Erfindung zu definieren,
worin ein oder mehrere Elemente aus den vorliegenden Ansprü
chen oder aus den in der Beschreibung geoffenbarten Ausfüh
rungsformen in verschiedenen Kombinationen oder Subkombinati
onen ohne Einschränkung - abgesehen vom Stand der Technik -
kombiniert werden.
Fig. 1: Eine Schnittansicht einer kapselförmigen Filteranord
nung mit Entlüftungsdüsen nach einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. Fig. 2: Eine Schnittansicht einer
kapselförmigen Filteranordnung nach einer anderen Ausfüh
rungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 3: Eine Schnittan
sicht eines Beispiels einer kapselförmigen Vergleichsfilter
anordnung mit einer Entlüftungsdüse.
Nun werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Konfiguratio
nen einer kapselförmigen Filteranordnung nach Aspekten die
ser Erfindung erläutert.
Fig. 1 ist eine schematische Zeichnung, die eine kapselförmi
ge Filteranordnung nach einer Ausführungsform erfindungsge
mäßer Aspekte illustriert. In dieser Ausführungsform besteht
die kapselförmige Filteranordnung aus einem oberen Gehäuse
21, einem unteren Gehäuse 22 und einem Filterelement 23. Der
Deckelteil des oberen Gehäuses 21 hat eine Einlaßdüse 24
(Flüssigkeitseinlaß) und eine stromauf gelegene Entlüftung
25. Zu filternde Flüssigkeit wird in das Filtergehäuse durch
die Einlaßdüse 24 eingeführt. Die Luft, die aus dem Raum des
stromauf gelegenen Bereichs des Filtergehäuses entfernt
werden soll, wird über die stromauf gelegene Entlüftung 25
entfernt, so daß der stromauf gelegene Raum des Filters
innerhalb des Gehäuses mit Flüssigkeit gefüllt wird.
Eine erste Öffnung 26 ist im oberen Gehäuse vorgesehen,
normalerweise im Mittelteil des Deckelteils. Es ist auch
eine zweite Öffnung 27 vorgesehen, normalerweise im Mittel
teil des Bodenabschnitts des unteren Gehäuses 22. Falls das
erforderlich ist, umfaßt der Bodenabschnitt des unteren
Gehäuses auch eine Ablaßöffnung 28.
Das Filterelement 23 wird hergestellt, indem ein Filterme
dium 40 in die Form eines Zylinders gebracht wird, üblicher
weise eines Kreiszylinders. Alternativ dazu kann das Filter
element 23 auch hergestellt werden, indem zuerst das Filter
medium 40 gefaltet und dann aus dem gefalteten Filtermedium
40 ein Zylinder, üblicherweise ein Kreiszylinder, geformt
wird. Da das Filtermedium 40 selbst nicht genug strukturelle
Festigkeit aufweist, ist es in den meisten Fällen vorzuzie
hen, einen porösen und flüssigkeitsdurchlässigen Kern (Innen
zylinder) 36 in der Mitte davon und, falls das erforderlich
ist, einen porösen und flüssigkeitsdurchlässigen Käfig
(Außenzylinder) 35 im peripheren Teil davon anzubringen. Der
Kern und/oder der Käfig kann die Reliabilität der kapselför
migen Filteranordnung weiter erhöhen.
Das Filterelement umfaßt vorzugsweise flüssigkeitsdichte
Endkappen 29 und 30, die an beiden Enden des Filtermediums
40 vorgesehen sind, um die Enden des Filtermediums flüssig
keitsdicht abzudichten. Das Filtermedium 40 ist zwischen den
beiden Endkappen fixiert, indem direkt die Enden des Filter
mediums 40 selbst mit den jeweiligen Endkappen verbunden
sind. Weiters können die Kern- und/oder Käfigenden struktu
rell mit den jeweiligen Endkappen durch Schweißen oder der
gleichen verbunden werden. In den jeweiligen Endkappen kann
eine Öffnung 31 oder 32 im Mittelteil ausgebildet sein.
Rohrförmige Teile 33, 34 erstrecken sich vorzugsweise von
den jeweiligen Endkappen 29, 30 über die Öffnung nach außer
halb des Gehäuses. Der Innenraum der rohrförmigen Teile 33
und 34 kann mit dem Innenraum des zylindrischen Filterele
ments 23 durch die Öffnungen 31 und 32 verbunden sein.
Die rohrförmigen Teile können integral mit den Endkappen
ausgebildet sein, oder sie können gebildet werden, indem das
Material des rohrförmigen Teils mit der Öffnung der Endkappe
verbunden wird. In den am meisten bevorzugten Ausführungsfor
men sind die rohrförmigen Teile einstückig mit den End
stücken geformt, um die strukturelle Festigkeit zu erhöhen.
Wenn die rohrförmigen Teile aus mehr als einem Stück gebil
det sind, werden die rohrförmigen Teile vorzugsweise durch
Schweißen verbunden, um hohe strukturelle Integrität sicher
zustellen und die flüssigkeitsdichten Verbindungen unter
hohem Druck zu verbessern.
Der rohrförmige Teil 33, der sich von der oberen Endkappe 29
erstreckt, kann in die Öffnung 26 eingesetzt werden, die im
Deckelteil des oberen Gehäuses 21 ausgebildet ist, und kann
als die auf der stromab gelegenen Seite angeordnete Entlüf
tungsdüse der kapselförmigen Filteranordnung fungieren. Der
rohrförmige Teil 34, der sich von der unteren Endkappe 30
erstreckt, kann in die Öffnung 27 eingesetzt werden, die im
Bodenteil des unteren Gehäuses 22 ausgebildet ist, und als
Auslaßdüse (Filtratablaßrohr) dienen. Die jeweiligen Verbin
dungsbereiche 42, 43 der jeweiligen rohrförmigen Teile 33,
34 werden flüssigkeitsdicht durch Schweißen, Kleben oder
andere Mittel mit den oberen und unteren Gehäuseteilen 21,
22 dicht verbunden. In den am meisten bevorzugten Ausfüh
rungsformen werden die rohrförmigen Teile 33, 34 mit den
oberen und unteren Gehäuseendstücken verschweißt, um für
bessere mechanische Festigkeit zu sorgen. Weiters wird die
Gesamtreliabilität des kapselförmigen Filters erhöht, indem
die rohrförmigen Teile durch das Gehäuse eingesetzt werden
und/oder Sitze 38, 39 auf den rohrförmigen Teilen vorgesehen
sind.
Die kapselförmige Filteranordnung in der obigen Konfigura
tion kann beispielsweise zusammengebaut werden indem ein
integraler Körper gebildet wird, indem zuerst die Endkappen
29 und 30 mit dem Filtermedium 40 und fallweise vorhandenem
Kern und/oder Käfig verbunden werden; der rohrförmige Teil
der unteren Endkappe 30 in die Öffnung 27 eingesetzt wird,
die im Bodenteil des unteren Filtergehäuses 22 ausgebildet
ist; der Verbindungsbereich durch Schweißen, Kleben oder
andere Mittel flüssigkeitsdicht verbunden wird; das obere
Gehäuse 21 auf den integralen Körper gelegt wird, so daß der
rohrförmige Teil der oberen Endkappe 29 in die Öffnung 26
eingesetzt wird, die im Deckelteil des oberen Filtergehäuses
21 ausgebildet ist; und der Verbindungsbereich zwischen dem
oberen und dem unteren Gehäuse sowie das obere Gehäuse und
der rohrförmige Teil der oberen Endkappe durch Schweißen,
Kleben oder andere Mittel flüssigkeitsdicht verbunden wer
den. Während die in Fig. 1 illustrierte und oben beschriebe
ne Konfiguration zwei vertikal unterteilte Abschnitte auf
weist, ist die erfindungsgemäße kapselförmige Filteranord
nung nicht auf eine solche Konfiguration eingeschränkt, und
sie kann beispielsweise hergestellt werden, indem der Gehäu
seboden und die Seitenwand als einstückiger Körper herge
stellt und dann ein Deckelteil darauf montiert wird. Alterna
tiv dazu kann das Gehäuse einen zylindrischen Gehäuseab
schnitt einschließen, der zwischen den oberen und unteren
Gehäuseabschnitten 21, 22 angeordnet und befestigt ist.
Diese Konfiguration ist jedoch weniger bevorzugt, weil drei
Gehäuseteile erforderlich sind.
Für das Filtermedium 40 des Filterelements in der erfindungs
gemäßen kapselförmigen Filteranordnung verwendbare Materia
lien schließen organische poröse Folien aus Polyolefin,
Nylon, Fluorkohlenstoffharz oder anderen Materialien ein.
Die Endkappe und/oder das Gehäuse können durch Formgießen,
Spritzgießen oder andere Mittel aus Polyolefin, Fluorkohlen
stoffharz wie PFA oder anderen Materialien hergestellt wer
den. Der Käfig 35 und/oder der Kern 36, die jeweils als
Verstärkung des Filterelements/Gehäuses verwendet werden
können, können aus einem ähnlichen Material gebildet werden,
wie es in der Endkappe und/oder dem Gehäuse verwendbar ist.
Die Enden der Einlaßdüse 24, der auf der stromauf gelegenen
Seite angeordnete Entlüftungsdüse 25, der Ablaßöffnung 28,
der auf der stromab gelegenen Seite angeordneten Entlüftungs
düse 33 und der Auslaßdüse 34 können die Form von Flanschen
haben, die mit dem Rohrsystem verbunden werden, oder die
Form von Öffnungen, die direkt mit den mit dem Rohrsystem zu
verbindenden Rohrverbindungen verbunden werden.
Im Betrieb fließt Flüssigkeit durch die Einlaßdüse 24 in das
Gehäuse, tritt in den stromauf gelegenen Raum ein, geht
durch den Käfig 35 (sofern vorhanden), das Filtermedium 40,
den Kern 36 (sofern vorhanden) in den Innenraum und tritt
aus der Auslaßdüse 34 aus (siehe Pfeile in der Fig. 1). In
diesem Verfahren bildet Gas in dem Raum auf der stromauf
gelegenen Seite (stromauf gelegener Bereich) des Filterelements
in dem Filtergehäuse die obere Schicht der Flüssig
keit, die in dem Gehäuse steht, und kann durch die an der
stromauf gelegenen Seite befindliche Entlüftungsdüse 25 nach
außen gedrängt werden. Folglich kann der stromauf gelegene
Bereich innerhalb des Gehäuses mit der Flüssigkeit gefüllt
werden. Wenn Flüssigkeit durch das Filtermedium 40 geht und
in den Raum innerhalb des Filterelements eintritt, wird
durch Druckdifferenzen Schaum gebildet. Der Schaum bildet
eine obere Schicht der Flüssigkeit in dem Raum und wird
durch die auf der stromab gelegenen Seite befindliche Entlüf
tungsdüse 33. Die im oberen Teil des Filterelements vorgese
hen ist, nach außerhalb des Gehäuses abgelassen.
Die kapselförmige Filteranordnung der erfindungsgemäßen
Ausführungsform besteht darin, daß, wie oben erläutert, jede
der Endkappen des Filterelements mit der Auslaßdüse für die
auf der stromab gelegenen Seite befindliche Flüssigkeit
(Filtrat) bzw. der auf der stromab gelegenen Seite angeordne
ten Entlüftungsdüse in die kapselförmige Filteranordnung
integriert ist, wobei die auf der stromab gelegenen Seite
befindliche Entlüftungsdüse mit dem oberen Gehäuse flüssig
keitsdicht verbunden ist. Indem man eine solche Konfigura
tion übernimmt, kann die Struktur der Filteranordnung verein
facht werden. Weiters verbessert die Konfiguration unerwarte
terweise die Druckdichtheit und die Reliabilität der kapsel
förmigen Filteranordnung. Man nimmt an, daß das auf der
Tatsache beruht, daß der integrale Körper, der die obere
Endkappe 29, das Filterelement 23, den gegebenenfalls vorhan
denen Käfig/Kern und die untere Endkappe 30 umfaßt, mit dem
oberen Filtergehäuse 21 beim rohrförmigen Teil 33 und mit
dem unteren Filtergehäuse beim rohrförmigen Teil 34 verbun
den ist, wobei sich die rohrförmigen Teile jeweils an den
Enden des Körpers befinden. Auf diese Weise fungiert der
integrale Körper als Verstärkungselement nach Art eines
Pfeilers im Filtergehäuse, und folglich ist die strukturelle
Festigkeit des Gehäuses stark erhöht.
Viele kapselförmige Filter bereiten Probleme hinsichtlich
der Reliabilität im Bereich der Verbindung zwischen dem
oberen Gehäuse, dem Filterelement, dem unteren Gehäuse und
jedwedem Einlaß/Auslaß und/oder Entlüftung, die mit dem
Inneren des Filtermediums in Verbindung steht. Insbesondere
kann sich der mittlere Teil des oberen und/oder des unteren
Abschnitts des Gehäuses ausdehnen und daher die Verbindung
schwächen, die das Filterelement mit Auslaß/Entlüftung dicht
verbindet. Beispielsweise bei kapselförmigen Filtern für
Hochdruck-/Hochtemperaturanwendungen kann das Ende des Gehäu
ses sich nach außen ausdehnen, was Probleme bezüglich der
Reliabilität verursacht. Im Gegensatz dazu lösen die erfin
dungsgemäßen Ausführungsformen diese Probleme, indem sie
zusätzliche strukturelle Festigkeit durch einen zusätzlichen
Pfeiler bieten, der sich durch den Mittelteil des Filterge
häuses erstreckt und das Filterelement, den Käfig und/oder
den Kern umfaßt. Es hat sich gezeigt, daß diese Konfigura
tion stark verbesserte Reliabilität aufweist. Weiters wurden
die herkömmlichen Probleme, die mit der Wandstärke eines
Filtergehäuses (die bisher nötig war, um die Druckdichtheit
des Filtergehäuses sicherzustellen) verbunden waren, gelöst.
Es ist daher möglich, ein Filtergehäuse herzustellen, das
verbesserte Druckdichtheit bei gleicher Wandstärke und glei
chem Material wie beim herkömmlichen aufweist. Es ist auch
möglich, ein Gehäuse mit einer dünneren Wand oder ein Gehäu
se aus einem leichteren Material herzustellen, ohne daß man
Abstriche bei der Druckdichtheit des Gehäuses in Kauf nehmen
müßte.
Während die obige Zeichnung und Beschreibung unter Bezugnah
me auf kapselförmige Filteranordnungen dargelegt wurden, in
denen ein Fluid (z. B. eine Flüssigkeit) von außerhalb des
Filterelements nach innen übertritt, ist für Fachleute auf
diesem Gebiet offensichtlich, daß die erfindungsgemäßen
kapselförmigen Filteranordnungen auch umgekehrt verwendet
werden können, wobei ein Fluid (z. B. eine Flüssigkeit) von
innerhalb des Filterelements nach außen geht. Die Anwendung
des letzteren Falles wird in Verbindung mit der in Fig. 1
dargestellten kapselförmigen Filteranordnung erläutert. Der
an der unteren Endkappe gebildete rohrförmige Teil 34 wird
nun als Einlaßdüse verwendet, von der aus zu filternde Flüs
sigkeit in das Gehäuse eingeführt wird, und die Flüssigkeit
geht von der Innenfläche des Filtermediums 40 nach außen.
Die Flüssigkeit wird dann durch die im Bodenabschnitt des
Gehäuses gebildete Öffnung 28, die nun als Auslaßdüse verwen
det wird, nach außen abgelassen. In diesem Verfahren kann
der rohrförmige Teil 33 als an der stromauf gelegenen Seite
angeordnete Entlüftungsdüse fungieren, und die im Deckelteil
des Gehäuses ausgebildete Öffnung 25 kann als auf dem strom
ab gelegenen Seite angeordnete Entlüftungsdüse fungieren. In
diesem Fall kann die in Fig. 1 gezeigte Öffnung 24 überflüs
sig sein und weggelassen werden.
In einer alternativen Ausführungsform kann die oben erörter
te verbesserte Reliabilität auch erreicht werden, indem der
rohrförmige Teil nur an einer der Endkappen und ein Verbin
dungsmaterial zum Gehäuse an der anderen Endkappe vorgesehen
wird. Wie in der ersten Ausführungsform sind das Verbindungs
material und der rohrförmige Teil durch irgendein geeignetes
Mittel am Gehäuse fixiert, vorzugsweise durch eine Verbin
dung (z. B. durch Schweißen). Folglich können erfindungsge
mäße Aspekte umfassen: ein Gehäuse mit Öffnungen; ein zylind
risches Filtermedium, das sich im Gehäuse befindet; obere
und untere Endkappen, die die jeweiligen Enden des Filterme
diums flüssigkeitsdicht abdichten, wobei eine der oberen und
unteren Endkappen eine Öffnung und einen sich von der Öff
nung erstreckenden rohrförmigen Teil aufweist, so daß der
Innenraum des rohrförmigen Teils mit dem Innenraum des zy
lindrischen Filterelements in Verbindung steht; ein Verbin
dungsmaterial, das die andere Endkappe am Gehäuse fixiert,
wobei der rohrförmige Teil in eine der Gehäuseöffnungen
eingeführt ist und die Verbindungsbereiche des rohrförmigen
Teils und das Verbindungsmaterial mit dem Gehäuse flüssig
keitsdicht verbunden sind.
Fig. 2 ist eine schematische Zeichnung, die eine Ausführungs
form der Filteranordnung nach dem zweiten Aspekt der vorlie
genden Erfindung darstellt. Komponenten der Fig. 2, die in
der fig. 1 gezeigten Komponenten ähnlich sind, haben die
gleichen Bezugsnummern. Die Filteranordnung der Fig. 2 unter
scheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten Filteranordnung,
wobei sich erstere von letzterer in dem Punkt unterscheidet,
wo die obere Endkappe ein Verbindungsmaterial 37 anstelle
des rohrförmigen Teils aufweist und das Verbindungsmaterial
37 und das Gehäuse durch Schweißen oder andere Mittel verbun
den sind. Das Verbindungsmaterial 37 kann integral mit einer
Endkappe 29 geformt sein, oder es kann als separate Komponen
te geformt und an einer Endkappe 29 fixiert sein. In anderen
Ausführungsformen kann das Verbindungsmaterial 37 vielfältig
konfiguriert sein. Beispielsweise kann es nicht mehr als
etwa zwischen 90% und 10%, vorzugsweise nicht mehr als etwa
zwischen 70% und 30%, bevorzugter nicht mehr als etwa die
Hälfte des Bereichs der Endkappe 29 einnehmen. Wenn ein
Verbindungsmaterial verwendet wird, berührt es weiters bevor
zugt die Endkappe und/oder das Gehäuse über etwa zumindest
10% des Verbindungsmaterials, bevorzugter über etwa zumin
dest 50% des Verbindungsmaterials, noch bevorzugter über
etwa zumindest 75% des Verbindungsmaterials, am bevorzugte
sten über das gesamte Verbindungsmaterial. Der rohrförmige
Teil 27 und das Verbindungsmaterial 37 halten vorzugsweise
die jeweiligen Endkappen 30, 29 vom Gehäuse beabstandet,
wobei ein ringförmiger Kanal zwischen der Endkappe und dem
Gehäuse gebildet wird. Weiters kann sich in Ausführungsfor
men, in denen die obere und die untere Gehäusedecke iden
tisch geformt sind, das Verbindungsmaterial durch die Öff
nung 26 erstrecken und sie abdichten.
In der Filteranordnung einer solchen Ausführungsform fließt
die Flüssigkeit ähnlich wie bei der in Fig. 1 gezeigten
Ausführungsform. Wo jedoch die auf der stromab gelegenen
Seite angeordnete Entlüftungsdüse nicht vorgesehen ist,
erfolgt die Entfernung von Luft nicht an der stromab gelege
nen Seite des Filters (Innenraum des Filterelements). In der
in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform kann die Druckdichtheit
der Filteranordnung auch erhöht sein, weil der integrale
Körper des Filterelements und der Endkappen nach Art eines
Pfeilers im Filtergehäuse fungiert.
Die vorliegende Erfindung wird detaillierter anhand der
nachstehend angeführten detaillierten Beispiele erläutert.
Diese Beispiele sollen spezifische Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung erläutern und schränken den Umfang
der vorliegenden Erfindung nicht ein.
Durch Spritzgießen von Polypropylen wurde ein Filtergehäuse
(Wandstärke 3 mm) 21 und 22 der in Fig. 1 gezeigten Konfigu
ration gebildet, das etwa 75 mm hoch war und etwa 70 mm
Durchmesser hatte.
Ebenfalls durch Spritzgießen von Polypropylen wurde jede der
Endkappen 29 und 30, die einen in Fig. 1 gezeigten rohrförmi
gen Teil aufwiesen, als integraler Körper gebildet. Wie in
Fig. 1 gezeigt, sind die erste und zweite Endkappe 29, 30
vorzugsweise identisch, um Formkosten zu sparen. Der rohrför
mige Teil 33 und 34 der Endkappen hatte 12 mm Außendurchmes
ser und 8 mm Innendurchmesser. Der Kernteil 36 des Filterele
ments mit 15 mm Außendurchmesser und 12 mm Innendurchmesser
wurde durch Spritzgießen von Polypropylen gebildet. Das
Filterelement 23 wurde durch Laminieren von Polyolefin-Non-
Woven auf beiden Seiten der porösen PTFE-Folie, Falten und
Herstellung einer zylindrischen Form mit 55 mm Außendurchmes
ser und 32 mm Innendurchmesser aus dem gefalteten Teil ge
macht. Das Filterelement und die Endkappen wurden durch
Schweißen verbunden. Die verbundenen Abschnitte der rohrför
migen Teile der Endkappen mit dem Gehäuse wurden durch
Schweißen des Polymers verbunden.
Das so konstruierte Filtergehäuse der kapselförmigen Filter
anordnung wurde mit Wasser gefüllt, und es wurde zusätzli
cher hydraulischer Druck auf das Gehäuse aufgebracht. Der
Druckdichtheitswert der Filteranordnung wurde als der aufge
brachte hydraulische Druckwert bestimmt, bei dem das Gehäuse
brach. Der Druckdichtheitswert des Filtergehäuses war 30
kg/cm².
Eine Filteranordnung wie in Fig. 2 gezeigt wurde unter Ver
wendung der gleichen Materialien und Anwendung der gleichen
Methoden wie im Arbeitsbeispiel 1 hergestellt. Die Größe der
Komponenten war derjenigen der Filteranordnung des Beispiels
1 ähnlich. Die obere Endkappe 26 war jedoch in Scheibenform
ausgebildet, und ein zylindrisches Verbindungsmaterial 37
mit 20 mm Durchmesser wurde mit der Scheibe durch Schweißen
verbunden. Das Verbindungsmaterial 37 wurde auch mit dem
Gehäuse durch Schweißen verbunden. Die Druckdichtheit wurde
wie im Arbeitsbeispiel 1 bestimmt und betrug 32 kg/cm².
Die Fig. 3 zeigt eine Vergleichskonfiguration, die von den
Erfindern konstruiert wurde, um die in den Fig. 1 und 2
gezeigten Ausführungsformen mit einer Vergleichsausführungs
form zu vergleichen.
Es folgt eine detaillierte Beschreibung der Vergleichskonfi
guration. Die Vergleichskonfiguration der Fig. 3 schließt
obere und untere Gehäuseabschnitte 1 und 2 und ein in den
Gehäuseabschnitten angeordnetes zylindrisches Filterelement
3 ein. Das Filterelement 3 wird durch Falten eines Filterme
diums und dann Formen des Filtermediums zu einem Zylinder,
üblicherweise einem Kreiszylinder, hergestellt. Eine blinde
Endkappe 4 und eine offene Endkappe 5 werden flüssigkeits
dicht mit gegenüberliegenden Endflächen des Filtermediums
verbunden. Eine Auslaßdüse 6 ist in der Mitte des Bodenteils
des unteren Gehäuses 2 ausgebildet. Ein rohrförmiger Vor
sprung 7 erstreckt sich von der Auslaßdüse 6 nach innen in
das Gehäuse, bildet einen vorstehenden Abschnitt, auf dem
das Filterelement installiert ist. Das Filterelement 3 ist
in einer vorbestimmten Position im Filtergehäuse fixiert,
indem die offene Endkappe 5 mit dem Installationssitz 7
verschweißt wird. Ein poröser Kern (Innenzylinder) 11 wird
innerhalb des Filterelements angebracht. Der Kern 11 wird
mit den Endkappen 4 und 5 verschweißt. Ein Deckelteil des
oberen Gehäuseabschnitts 1 hat eine Einlaßdüse 8, durch die
zu filternde Flüssigkeit in das Gehäuse eingeführt wird, und
eine Entlüftungsdüse 9 im stromauf gelegenen Bereich des
Filters. Eine Ablaßöffnung 12 kann im Bodenabschnitt des
unteren Gehäuses vorgesehen sein.
Eine Vergleichsfilteranordnung, wie sie in Fig. 3 gezeigt
wird, wurde unter Verwendung der gleichen Materialien und
Verfahren wie im Arbeitsbeispiel 1 hergestellt. Die Größe
der Gehäuse und des Filterelements war gleich wie in der in
Fig. 1 gezeigten Filteranordnung. Die Druckdichtheit wurde
wie im Arbeitsbeispiel 1 bestimmt und war 20 kg/cm².
Wie oben erklärt wurde, fungiert, da die kapselförmige Fil
teranordnung nach einem Aspekt dieser Erfindung einen inte
gralen Körper enthält, der das mit dem Deckelabschnitt und
dem Bodenabschnitt des Filtergehäuses verbundene Filterele
ment umfaßt, der integrale Körper als Verstärkungselement
des Filtergehäuses. Folglich ist die Druckdichtheit des
Filtergehäuses deutlich höher, oder das Filtergehäuse kann
mit leichteren Materialien hergestellt werden, während die
Druckdichtheit des Filtergehäuses erhalten bleibt.
Indem man sich die obigen Charakteristika zunutze macht, ist
die erfindungsgemäße kapselförmige Filteranordnung vorteil
haft auf Gebieten einsetzbar, wo eine Verkleinerung der
Filteranordnung erforderlich ist, wie bei Filtern für eine
Halbleiterproduktionsstraße, Filtern für eine Flüssigkri
stallproduktionsstraße, Filtern für eine Chemikalienproduk
tionsstraße für die Elektroindustrie und Filtern für eine
Produktionsstraße für gereinigtes Wasser.
Claims (17)
1. Filteranordnung umfassend: ein Gehäuse mit einem er
sten und zweiten Endabschnitt und einer ersten und
zweiten Öffnung; ein in dem Gehäuse angeordnetes zy
lindrisches Filterelement, das ein Filtermedium und
eine erste und zweite Endkappe aufweist, wobei die er
ste und zweite Endkappe direkt mit dem jeweiligen er
sten und zweiten Endabschnitt des Gehäuses verbunden
sind, wobei die erste Endkappe einen ersten rohrförmi
gen Abschnitt mit einer dritten Öffnung aufweist, wo
bei der erste rohrförmige Abschnitt in der ersten Öff
nung des Gehäuses angeordnet und mit ihr verbunden
ist.
2. Filteranordnung nach Anspruch 1, worin die zweite End
kappe einen zweiten rohrförmigen Abschnitt aufweist,
wobei der zweite rohrförmige Abschnitt in der zweiten
Öffnung des Gehäuses angeordnet und mit ihr verbunden
ist.
3. Filteranordnung nach Anspruch 2, worin der zweite
rohrförmige Abschnitt eine Öffnung aufweist, die mit
dem Inneren des Filterelements in Verbindung steht.
4. Filteranordnung nach Anspruch 2, worin das Filterele
ment einen Kern und einen Käfig aufweist, die mit der
ersten und zweiten Endkappe verbunden sind.
5. Filteranordnung nach Anspruch 4, worin der Käfig vom
Gehäuse beabstandet ist.
6. Filteranordnung nach Anspruch 2, worin die erste und
zweite Endkappe vom Gehäuse beabstandet sind, so daß
ein ringförmiger Strömungskanal entsteht.
7. Filteranordnung nach Anspruch 2, worin jeder rohrför
mige Abschnitt einen Sitz an der Stelle aufweist, wo
die Endkappe mit dem Gehäuse verbunden wird.
8. Filteranordnung nach Anspruch 1, worin die zweite End
kappe ein Verbindungsmaterial aufweist, das mit dem
zweiten Ende des Gehäuses verbunden ist.
9. Filteranordnung nach Anspruch 8, worin das Verbin
dungsmaterial einen Außendurchmesser hat, der nicht
mehr als etwa die Hälfte eines Außendurchmessers der
zweiten Endkappe beträgt.
10. Filteranordnung nach Anspruch 8, worin das Filterele
ment einen Kern und einen Käfig aufweist, die mit der
ersten und zweiten Endkappe verbunden sind.
11. Filteranordnung nach Anspruch 10, worin der Käfig vom
Gehäuse beabstandet ist.
12. Filteranordnung nach Anspruch 8, worin der erste rohr
förmige Abschnitt bzw. das Verbindungsmaterial die er
ste und zweite Endkappe vom Gehäuse beabstandet hal
ten, wodurch ein erster und zweiter ringförmiger Strö
mungskanal nahe dem ersten und zweiten Ende des Gehäu
ses gebildet wird.
13. Filteranordnung nach Anspruch 8, worin jeder rohrför
mige Abschnitt einen Sitz an der Stelle aufweist, wo
die erste Endkappe mit dem Gehäuse verbunden wird.
14. Filteranordnung umfassend: ein Gehäuse mit ersten und
zweiten Enden und Öffnungen; ein zylindrisches Filte
relement, das ein Filtermedium aufweist, das ein er
stes und ein zweites Ende aufweist, und in dem Gehäuse
angeordnet ist, wobei das zylindrische Filterelement
eine obere und eine untere Endkappe aufweist, die mit
den jeweiligen Enden des Filtermediums flüssigkeits
dicht verbunden sind, wobei eine der oberen und unte
ren Endkappen eine Öffnung hat und einen rohrförmigen
Abschnitt, der sich vom Öffnungsabschnitt nach außen
erstreckt, so daß der Innenraum des rohrförmigen Teils
mit dem Innenraum des zylindrischen Filterelements in
Verbindung steht, wobei die andere Endkappe ohne Öff
nung mit einem Verbindungsmaterial versehen ist, wobei
der rohrförmige Teil in einer der Gehäuseöffnungen an
geordnet und mit dem Gehäuse in einem Verbindungsbe
reich verbunden ist, wobei das Verbindungsmaterial mit
dem Gehäuse flüssigkeitsdicht verbunden ist.
15. Filteranordnung umfassend: ein Gehäuse mit mindestens
einer ersten und zweiten Öffnung; ein zylindrisches
Filterelement, das eine erste und eine zweite Endkappe
und ein einen Innenraum und ein erstes und ein zweites
Ende aufweisendes zylindrisches Filtermedium aufweist,
wobei das erste und zweite Ende jeweils mit dem ersten
und zweiten Ende des zylindrischen Filtermediums ver
bunden ist, wobei die erste und die zweite Endkappe
jede eine Öffnung und einen rohrförmigen Teil aufwei
sen, der einen Innenraum aufweist und sich von der
Öffnung nach außen erstreckt, so daß der Innenraum des
rohrförmigen Teils mit dem Innenraum des zylindrischen
Filtermediums in Verbindung steht, wobei die rohrför
migen Teile des ersten und zweiten Endstücks jeweils
in der ersten und zweiten Gehäuseöffnung angeordnet
sind, wobei ein Verbindungsbereich der rohrförmigen
Teile mit dem Gehäuse flüssigkeitsdicht verbunden ist.
16. Verfahren zur Herstellung eines Filterelements, bei
welchem ein poröses Medium zu einem Zylinder geformt
wird; eine erste Endkappe mit einem rohrförmigen Ab
schnitt mit einem ersten Ende des Filtermediums ver
bunden wird; eine zweite Endkappe mit einem zweiten
Ende des Filtermediums verbunden wird; die erste End
kappe durch ein Loch in einem ersten Gehäuseendstück
eingesetzt wird; die erste Endkappe mit dem ersten Ge
häuseendstück verbunden wird; ein zweites Gehäuseend
stück über dem Filtermedium angeordnet wird; das zwei
te Gehäuseendstück mit der zweiten Endkappe verbunden
wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, das weiters das Anordnen
eines rohrförmigen Abschnitts der zweiten Endkappe
durch eine Öffnung im zweiten Gehäuseendstück auf
weist.
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