DE20112561U1

DE20112561U1 - Filter

Info

Publication number: DE20112561U1
Application number: DE20112561U
Authority: DE
Original assignee: PRO CARD SERVICE GEISSBUEHLER
Current assignee: Star Filter Ag Ch
Priority date: 2001-07-17
Filing date: 2001-07-17
Publication date: 2001-10-11
Anticipated expiration: 2011-07-18

Description

Beschreibung;

PRO CARD SERVICE GEISSBÜHLER. Gewerbestraße 5 CH-6330 Cham

Filter

Die Erfindung betrifft ein Filter mit einem Filtergehäuse, wenigstens einem Zulauf für den Eintritt des zu filtrierenden Mediums und wenigstens einem Ablauf für das Permeat sowie mit in dem Filtergehäuse nebeneinander angeordneten Rohrfiltern mit filterwirksamen Rohrwandungen.

Filter der vorgenannten Art werden auch als Kerzenfilter bezeichnet (Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Aufl., Band 2, Verfahrenstechnik I, 1972, S. 177 f). Bei Kerzenfiltern sind innerhalb eines Filtergehäuses meist mehrere Rohrfilter - in diesem Fall als Filterkerzen bezeichnet - nebeneinander angeordnet, wobei die Anordnung sowohl hängend als auch stehend geschehen kann. Die Rohrfilter bzw. Filterkerzen haben filterwirksame Rohrwandungen, die aus verschiedenen Materialien bestehen können, unter anderem auch aus Keramikmaterialien. Die Rohrwandungen sind bei Verwendung solcher Materialien eigenstabil, d.h. sie sind im wesentlichen starr.

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Insbesondere bei der Verwendung von spröden Materialien für die Rohrwandungen, wie beispielsweise Keramik, ist die Länge der Rohrfilter begrenzt, da ansonsten Stabilitätsprobleme entstehen. Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, solche Filter so zu gestalten, daß auch bei Verwendung von spröden Materialien für die Rohrwandungen Rohrfilter auch großer Längen verwirklicht werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rohrwandungen aus übereinander gestapelten und gegeneinander verspannten Rohrsegmenten aufgebaut sind. Grundgedanke der Erfindung ist es also, die Rohrwandungen jeweils in mehrere Rohrsegmente aufzuteilen und sie dann gegeneinander zu verspannen, wobei die Rohrsegmente vorzugsweise identisch ausgebildet sind. Auf diese Weise aufgebaute Rohrfilter werfen auch bei großen Längen keine Stabilitätsprobleme auf, so daß für die einzelnen Rohrsegmente sehr spröde Materialien verwendet werden können, sofern sie eine für die Verspannung ausreichende Druckfestigkeit aufweisen. Im übrigen sind solche Rohrsegmente leicht zu handhaben und als Einzelteile nicht zerstörungsanfällig. Sie lassen sich - soweit sie aus gesintertem Material bestehen - in kleinen Sinteröfen und in großen Serien herstellen. Zudem sind sie einfach zu transportieren.

In Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß zwischen den Rohrsegmenten Abdichtelemente angeordnet sind. Sie

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unterbinden ein Durchströmen der Rohrwandungen im Bereich der Stirnwandungen der Rohrsegmente.

Ferner ist vorgesehen, daß der Zulauf für den Eintritt des zu filtrierenden Mediums in das Gehäuse mündet und der Ablauf Verbindung mit den von den Rohrfiltern umschlossenen Innenräumen hat, so daß die Rohrwandungen radial von außen nach innen durchströmt werden. Die außenseitige Anströmung der Rohrfilter erleichtert die Abreinigung von Ablagerungen auf den äußeren Oberflächen der Rohrwandungen, was insbesondere dann erforderlich ist, wenn die Rohrwandungen für eine Oberflächenfiltration ausgebildet sind.

Die Rohrsegmente können grundsätzlich eine beliebige Formgebung haben, sofern der Rohrcharakter der Rohrfilter im wesentlichen erhalten bleibt. So können die Rohrsegmente Zylinderform oder auch eine ballige Form aufweisen. Als besonders zweckmäßig hat sich jedoch eine kegelstumpf förmige Ausbildung mit einer schmalen und einer breiten Öffnung erwiesen. In diesem Fall sollten die Rohrsegmente derart aufeinander gestapelt sein, daß sich abwechselnd zwei schmale und zwei breite Öffnungen gegenüberstehen. Diese Anordnung ist insbesondere für das Verspannen der Rohrsegmente günstig, da sich die Rohrsegmente jeweils mit den Stirnseiten abstützen können. Zudem entsteht beim Vorbeiströmen an den Rohrwandungen ein turbulentes Strömungsverhalten, da sich die Querschnitte der Rohrwandungen abwechselnd vergrößern und verkleinern. Dieser Effekt kann noch dadurch gesteigert werden, daß

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Rohrsegmente bei zwei benachbarten Rohrfiltern auf gleicher Höhe liegen und daß die auf gleicher Höhe liegenden Rohrsegmente zueinander seitenverkehrt angeordnet sind, d.h. bei dem einen Rohrfilter befindet sich die schmale Öffnung eines Rohrsegments obenseitig und bei dem auf gleicher Höhe liegenden Rohrsegment des benachbarten Rohrfilters untenseitig. Diese Ausbildung der Rohrfilter hat zur Folge, daß die an den Rohrfiltern vorbeigehende Strömung ständig umgelenkt wird, wodurch das turbulente Strömungsverhalten noch verstärkt wird und damit ein Selbstreinigungseffekt an der Oberfläche der Rohrwandungen entsteht.

Die Rohrwandungen sind zweckmäßigerweise an beiden Enden über Endscheiben verspannt. Die Endscheiben können beispielsweise an Deckeln des Filtergehäuses angebracht sein. Zweckmäßig ist jedoch eine Konstruktion, bei der die Innenräume der Rohrfilter von je einem sich in Längsrichtung erstreckenden Spannstab durchsetzt sind, auf denen die Endscheiben sitzen und über den die Verspannung der Rohrsegmente erfolgen kann. Dieser Spannstab kann auch als ein die Innenräume der Rohrfilter in Längsrichtung durchsetzendes Ansaugrohr ausgebildet sein, wobei die Ansaugrohre mit über ihre Länge verteilten Ansaugöffnungen, beispielsweise Bohrungen oder Schlitze, versehen sind und Verbindung mit dem Auslauf haben. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Unterdruckbeaufschlagung über die gesamte Länge der Rohrfilter sichergestellt, insbesondere wenn sich die Ansaugrohre über die gesamte Länge erstrecken.

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Als Material für die Rohrwandungen kommen solche in Frage, mit denen sich eine für die Verspannung ausreichende Eigenstabilität erzielen läßt. Ein hierfür geeignetes Material ist poröses Keramikmaterial, da es bei entsprechender Dicke eine ausreichende Festigkeit hat und sich mit ihm über ein breites Spektrum gehende Filterfeinheiten erzielen lassen.

Die Rohrwandungen können auch mehrschichtig aufgebaut sein, beispielsweise in der Weise, daß sie jeweils eine poröse Trägerwandung aufweisen, die außenseitig mit wenigstens einer porösen, dünnen Membranschicht versehen ist. Dabei stellen die Trägerwandungen die Stabilität der Rohrwandungen sicher und sind deshalb vorzugsweise aus porösem Keramikmaterial hergestellt. Filterwirksam ist die dünne Membranschicht, die die geringere Porosität hat und auch weniger dick sein soll als die Trägerwandungen. Mit Hilfe der Membranschichten kann im wesentlichen eine Oberflächenfiltration erzielt werden, die ein Abreinigen der Rohrfilter begünstigt.

Der Zulauf und auch der Ablauf können an den gegenüberliegenden Stirnseiten des Filtergehäuses, aber auch an einer der beiden Stirnseiten angeordnet sein. Zusätzlich kann an der Unterseite des Filtergehäuses ein Schlammauslaß vorgesehen sein, und zwar zweckmäßigerweise in koaxialer Anordnung mit dem Ablauf. Die den freien Enden der Rohrfilter benachbarte Stirnseite des Filtergehäuses sollte offenbar sein, und es sollten dort an diesen Enden

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Spannschrauben vorgesehen sein, über die die Rohrwandungen zwischen an deren Stirnseiten anliegenden Endscheiben verspannt sind. Durch Lösen der Endscheiben können die einzelnen Rohrsegmente entnommen und durch neue ersetzt werden.

Schließlich ist nach der Erfindung vorgesehen, daß ein zentraler Rohrfilter von wenigstens einem Ring von Rohrfiltern umgeben ist. Hierdurch läßt sich eine dichte Pakkung an Rohrfiltern erzielen. Selbstverständlich können die Rohrfilter auch andersartig angeordnet sein.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher veranschaulicht. Es zeigen:

Figur 1 einen Vertikalschnitt durch das erfindungsgemäße Filter und

Figur 2 einen Horizontalschnitt durch das Filter gemäß Figur 1 in der Ebene A-A (Figur 1).

Das in den Figuren dargestellte Filter 1 weist ein im wesentlichen zylindersches Filtergehäuse 2 auf, das obenseitig von einem flachen Gehäusedeckel 3 abgeschlossen wird. Der Gehäusedeckel 3 ist an einem Gelenk 4 über eine horizontale Achse hochschwenkbar gelagert, so daß sich das Filtergehäuse 2 nach oben hin öffnen läßt. Das Gelenk 4 ist an einer Konsole 5 angebracht, die an der Außenseite des Filtergehäuses 2 befestigt ist.

Der Gehäusedeckel 3 wird von einem Zulaufrohr 6 durchsetzt, über das das zu filtrierende Medium in das Filtergehäuse 2 eingeführt werden kann. Untenseitig weist das Filtergehäuse 2 einen Boden 7 auf, der mittig eine Öffnung hat, die von einem Schlammauslaßstutzen 8 eingefaßt wird. Der Schlammauslaßstutzen 8 kann auch als Zulauf dienen, wenn auf das Zulaufrohr 6 verzichtet wird. An den Schlammauslaßstutzen 8 schließt sich eine Stutzenfortsetzung 9 an. Ein Ablaufstutzen 10 durchstößt mit einem Krümmerabschnitt eine Wandung der Stutzenfortsetzung 9 und verläuft dann in einem vertikalen Abschnitt koaxial durch den Schlammauslaßstutzen 8. Außenseitig schließt sich ein waagerechter Abschnitt an.

Innerhalb des Filtergehäuses 2 sind neun Rohrfilter, beispielhaft mit 11, 12, angeordnet. Wie aus Figur 1 ersichtlich, sind die Rohrfilter 11, 12 senkrecht stehend angeordnet. Die Rohrfilter 11, 12 sind im wesentlichen gleich aufgebaut. Ihr Aufbau sei nachstehend anhand des in Figur 1 linken Rohrfilters 11 erläutert.

Das Rohrfilter 11 hat eine insgesamt mit 13 bezeichnete Rohrwandung, die einen Innenraum 14 umschließt, der mittig von einem über die gesamte Höhe des Rohrfilters 11 gehenden Ansaugrohr 15 durchsetzt ist. Die Rohrwandung 13 besteht aus sechs übereinander gestapelten Rohrsegmenten, beispielhaft mit 16 bezeichnet, die identische Formgebung haben und aus porösem Keramikmaterial bestehen. Die Rohrsegmente 16 sind kegelstumpfförmig ausgebildet, haben al-

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so an einem Ende eine schmale kreisrunde Öffnung und am anderen Ende eine breite kreisrunde Öffnung. Sie sind derart übereinander gestapelt, daß sich abwechselnd zwei schmale Öffnungen und zwei breite Öffnungen gegenüberstehen. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die großen Öffnungen der obersten und untersten Rohrsegmente 16 die freien Enden der Rohrwandung 13 bilden.

Nur insoweit besteht ein Unterschied zu dem mittigen Rohrfilter 12. Dort ist die Anordnung so vorgenommen worden, daß die schmalen Öffnungen der obersten und untersten Rohrsegmente 16 die freien Enden der Rohrwandung 17 bilden.

Wie aus Figur 2 zu ersehen ist, ist der mittige Rohrfilter 12 von sechs äußeren Rohrfiltern 11, 12 umgeben, deren Längsachsen den gleichen radialen Abstand zu der Längsachse des mittigen Rohrfilters 11 haben. Die äußeren Rohrfilter 11, 12 sind eng von dem Filtergehäuse 2 umschlossen. Dabei wechseln sich Rohrfilter 11 des einen Typs mit Rohrfiltern 12 des anderen Typs jeweils ab, d.h. ein Rohrfilter 11 hat zwei benachbarte Rohrfilter 12.

Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, ergeben sich zwischen Rohrfiltern 11, 12 unterschiedlichen Typs Zwischenräume, die in Längsrichtung mehrere Richtungswechsel· haben. Soweit auf zwei Diagonalen im Querschnitt des Filtergehäuses 2 drei Rohrfilter 12 gleichen Typs liegen, entstehen zwischen diesen Rohrfiltern 12 Zwischenräume mit sich ändernden Querschnitten, also Querschnitte, die sich erwei-

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tern, verengen und wieder erweitern. Beide Arten von Zwischenräumen führen zu turbulenzartigen Strömungsverhältnissen bei der Durchströmung des Filtergehäuses 2 in Längsrichtung und begünstigen auf diese Weise die Abreinigung von Belägen, die sich auf den Außenseiten der Rohrwandungen 13, 17 gebildet haben, oder verhindern von vornherein solche Ablagerungen.

Die Stirnseiten der Rohrsegmente 16 liegen nicht direkt aufeinander. Zwischen ihnen sind dem jeweiligen Durchmesser der gegenüberliegenden Öffnungen angepaßte Dichtscheiben, beispielhaft mit 18, 19 bezeichnet, angeordnet, die innenseitig auf dem Ansaugrohr 15 geführt sind und außenseitig nicht nur eine Abdichtung vornehmen, sondern mit Stufenabsätzen versehen sind, die die Rohrsegmente 16 radial führen und folglich mittig zur Längsachse des Rohrfilters 11, 12 halten. Die untenseitige Dichtscheibe 18 liegt auf einer Stützscheibe 20 auf. Gegen diese Stützscheibe 20 wird das System aus sechs Rohrsegmenten 16 und Dichtscheiben 18, 19 mittels einer Spannmutter 21 verspannt, die auf einem Gewinde am oberen Ende des Ansaugrohrs 15 aufgeschraubt ist und gegen die dortige Dichtscheibe 18 drückt. Die Spannmutter 21 ist durch eine Kontermutter 22 gesichert.

Die unteren Enden der Ansaugrohre 15 aller Rohrfilter 11, 12 sind jeweils an Zweigleitungen, beispielhaft mit 23 bezeichnet, angeschlossen, die die Rohrfilter 11, 12 über ihre Ansaugrohre 15 in der vertikalen Position halten. Die Zweigleitungen 23 münden im Bereich des Bodens 7 in

einen Sammelblock 24, der mit dem innenseitigen oberen Ende des AblaufStutzens 10 verbunden ist.

Das Filter 1 wird mit dem freien Ende des Ablaufstutzens 10 an eine Saugpumpe angeschlossen, während das freie Ende des Zulaufrohrs 6 mit einer Leitung gekoppelt wird, über die das zu filtrierende Medium herangeführt. Die Ansaugrohre 15 weisen innerhalb der Rohrwandungen 13, 17 über den Umfang verteilt vertikale Lochreihen, beispielhaft mit 25 bezeichnet, auf. Bei Betrieb der Saugpumpe wird das zu filtrierende Medium, beispielsweise Wasser, über das Zulaufrohr 6 in das Innere des Filtergehäuses 2 gesaugt und durchströmt dort die Rohrsegmente 16 der Rohrfilter 11, 12. Das Permeat tritt in die Innenräume 14 der Rohrfilter 11, 12 ein und gelangt über die Lochreihen 25 in die Ansaugrohre 15 und von dort über die Zweigleitungen 23 und den Sammelblock 24 in den Ablaufstutzen 9.

Eine Abreinigung der Ablagerungen auf den Außenseiten der Rohrwandungen 13, 17 kann durch Rückspülen erfolgen, indem ein entsprechendes Medium über den Ablaufstutzen 9 in die Innenräume 14 der Rohrfilter 11, 12 eingeleitet wird. Aufgrund der umgekehrten Strömungsrichtung werden die äußeren Ablagerungen gelöst und aus dem Filtergehäuse 2 über den Schlammauslaßstutzen 8 und die Stutzenfortsetzung 9 entfernt.

Die Montage und Demontage der Rohrsegmente 16 kann von oben nach Aufklappen des Gehäusedeckels 3 und Abnahme der Kontermuttern 22 und Spannmutter 23 erfolgen, da die

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Dichtscheiben 18, 19 und die Rohrsegmente 16 lediglich auf die Ansaugrohre 15 aufgeschoben sind. Zur leichteren Montage läßt sich zudem die komplette Einheit aus Rohrfiltern 11, 12, Zweigleitungen 23 und Sammelblock 24 am Stück entnehmen.

Das vorbeschriebene Filter kann auch als Druckfilter verwendet werden. In diesem Fall wird das zu filtrierende Medium über den Ablaufstutzen 10, den Sammelblock 24, die Zweigleitungen 23 und die Ansaugrohre 15 in die Innenräume 14 der Rohrfilter 11, 12 geführt. Es verläßt dann das Filtergehäuse 2 entweder über das Zulaufrohr 6 oder den Schlammauslaßstutzen 8.

Claims

1. Filter (1) mit einem Filtergehäuse (2) mit wenigstens einem Zulauf (6) für den Eintritt des zu filtrierenden Mediums und wenigsten einem Ablauf (10) für das Permeat sowie mit in dem Filtergehäuse (2) nebeneinander angeordneten Rohrfiltern (11, 12) mit filterwirksamen Rohrwandungen (13, 17), dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrwandungen (13, 17) aus übereinander gestapelten und gegeneinander verspannten Rohrsegmenten (16) aufgebaut sind.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrsegmente (16) identisch ausgebildet sind.

3. Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulauf (6) in das Filtergehäuse (2) mündet und der Ablauf (10) Verbindung mit den von den Rohrfiltern (11, 12) umschlossenen Innenräumen (14) hat.

4. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Rohrsegmenten (16) Abdichtelemente (18, 19) angeordnet sind.

5. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrsegmente (16) kegelstumpfförmig mit einer schmalen und einer breiten Öffnung ausgebildet sind.

6. Filter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrsegmente (16) derart aufeinandergesetzt sind, daß sich abwechselnd zwei schmale Öffnungen und zwei breite Öffnungen gegenüberstehen.

7. Filter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rohrsegmente (16) auf gleicher Höhe befinden und daß bei benachbarten Rohrfiltern (11, 12) die auf gleicher Höhe liegenden Rohrsegmente (16) zueinander seitenverkehrt angeordnet sind.

8. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrwandungen (13, 17) an beiden Enden über Endscheiben (18, 20) verspannt sind.

9. Filter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenräume (14) der Rohrfilter (11, 12) von je einem sich in Längsrichtung erstreckenden Spannstab (15) durchsetzt sind, auf denen die Endscheiben (18, 20) sitzen.

10. Filter einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenräume (14) der Rohrfilter (11, 12) von einem sich in Längsrichtung erstreckenden Ansaugrohr (15) durchsetzt sind, das mit über seine Länge verteilten Ansaugöffnungen (25) versehen ist und Verbindung mit dem Ablauf (10) hat.

11. Filter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ansaugrohre (15) über die gesamte Länge der Rohrfilter (11, 12) erstrecken.

12. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrwandungen (13, 17) zumindest teilweise aus porösem Keramikmaterial bestehen.

13. Filter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrwandungen jeweils eine poröse Trägerwandung aufweisen, die außenseitig mit wenigstens einer porösen Membranschicht versehen ist.

14. Filter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranschichten eine geringere Porosität haben als die Trägerwandungen.

15. Filter nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranschichten weniger dick sind als die Trägerwandungen.

16. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulauf (6) an einer Stirnseite des Filtergehäuses (2) angeordnet ist.

17. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablauf (10) an einer Stirn- Seite des Filtergehäuses (2) angeordnet ist.

18. Filter nach Anspruch 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß Zulauf (6) und Ablauf (10) an gegenüberliegenden Stirnseiten des Filtergehäuses (2) vorgesehen sind.

19. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß an der Unterseite des Filtergehäuses (2) ein Schlammauslaß (8) vorgesehen ist.

20. Filter nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß Schlammauslaß (8) und Ablauf (10) koaxial austreten.

21. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die den freien Enden der Rohrfilter (11, 12) benachbarte Stirnseite des Filtergehäuses (2) öffenbar ist und daß an diesen Enden Spannschrauben (20) vorgesehen sind, über die die Rohrwandungen (13, 17) zwischen an deren Stirnseiten anliegenden Endscheiben (18, 20) verspannt sind.

22. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß ein zentraler Rohrfilter (12) von wenigstens einem Ring von Rohrfiltern (11, 12) umgeben ist.