DE2102863B2

DE2102863B2 - Filtervorrichtung

Info

Publication number: DE2102863B2
Application number: DE2102863A
Authority: DE
Inventors: George Vincent Roslyn Pa. Jordan (V.St.A.)
Original assignee: Selas Corp Of America Dresher Pa (vsta)
Current assignee: Selas Corp Of America Dresher Pa (vsta)
Priority date: 1970-04-15
Filing date: 1971-01-21
Publication date: 1975-03-27
Also published as: GB1283129A; US3664507A; CA945478A; DE2102863C3; BE760327A; DE2102863A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung mit einer zwei einander gegenüberliegende Stirnflächen aufweisenden Querwand und eine,· Vielzahl von zwischen den Stirnflächen durchgehenden Öffnungen, in denen die Enden von hohlen zylindrischen Filterstäben aus starrem porösem Material abgedichtet und in radialer Richtung feiernd nachgiebig gehaltert sind.

Durch das DT-Gbm 18 78 430 ist eine Filtervorrichtung dieser Art bekannt, bei der jedoch für jeden Filter-Itab ein Abdichtungsring zylindrischer Form angeordnet ist, der innerhalb der Querwand das offene Ende von jeweils einem Filterstab dichtschließend umgibt und mit seinem Außenumfang auch dichtschließend an der Halteöffnung der Querwand anliegt. Hierzu wird der Dichtungsring unter Anwendung einer axialen Druckkraft zwischen einer Ringschulter und einem Druckstück zusammengedrückt, wobei sich jedoch Dicht vermeiden läßt, daß der Dichtungsring mit der Zeit so stark zusammengequetscht wird, daß die federnd nachgiebige Halterung der Filterstäbe verlorengeht und der jeweilige Abdichtungsring zu einer starren Halterung für den Filterstab wird.

Weiterhin ist durch die US-PS 33 41 023 bekannt, die Filterstäbe an einer aus einheitlichem Material bestelienden Grundplatte bzw. Querwand anzuordnen. Bei dieser bekannten Filtervorrichtung sind jedoch die Filierstäbe mit Gewindeansätzen versehen und mit diesen Ansätzen in Gewindebohrungen der Querwand bzw. Grundplatte eingeschraubt.

Diesem Stand der Technik gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Filtervorrichtung der ingegebenen Art derart auszubilden, daß bruchempfindliche hohle Filterstäbe bei erheblich einfacherer Cestaltung ihrer Halterung an der Querwand auf langere Dauer in radialer Richtung federnd nachgiebig gehaltert sind.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung bei einer Filtervorrichtung der eingangs angegebenen Art darin, daß die Querwand aus elastisch nachgiebigem Werkstoff besteht und im Bereich ihrer jeweils von einer durchgehend zylindrischen Wandung begrenzten Öffnungen die Filterstäbe jeweils auf deren

gesamter Eingriffslange mit Dichtsitz umschließ.

Die Filterstöbe können dabei aus starrem porösem Material bestehen, während die Querwand vorzugsweise aus Gummi besteht.

Bei der Filtervorrichtung nach der Erfindung können Filterstäbe aus sehr brüchigem Material, insbesondere aus mikroporösem Porzellan, wie sie z. B. zur Feinfilirierung und Sterilisierung von Flüssigkeiten erforderlich sind, verwendet werden, ohne daß eine Bruchgefahr für die in der Querwand gehaltenen, bruchempfindlichen Filterstäbe besteht. Dabei ist die Halterung der Filterstäbe verhältnismäßig einfach ausgebildet, da weder besondere Abdichtungsringe noch diese zusammendrückende besondere Druckstücke erforderlich sind, um die Filterstäbe in der Querwand zu haltern. Vielmehr wird eine in radialer Richtung federnd nachgiebige Halterung der Filterstäbe in der Querwand lediglich dadurch erreicht, daß die Querwand selbst aus elastisch nachgiebigem Werkstoff besteht und die Filterstäbe in den Öffnungen der Querwand von dieser auf ihrer gesamten Eingriffslänge unmittelbar und dichtschließend umfaßt werden. Um zu dieser Lösung der angegebenen Aufgabe zu kommen, war es, von der Filtervorrichtung nach dem DT-Gbm 18 78 430 ausge hend, nicht nur notwendig, die Abdichtungsringe und die Querwand zu einem einzigen Werkstück zusammenzufassen, sondern dieses gemeinsame Werkstück aus elastisch nachgiebigem Werkstoff zu bilden, in dem auch die Funktion des Druckstückes mit der Funktion der Querwand und mit der Funktion der Abdichtnnge zusammengefaßt ist. Eine solche Zusammenfassung ist weder durch das DT-Gbm für sich noch durch dieses in Verbindung mit der als bekannt erwähnten Ausbildung einer die Filterstäbe halternden Querwand aus einheitlich durchgehendem Material nahegelegt und bietet den erheblichen Fortschritt, daß die Filterstäbe bei einfacher Gestaltung ihrer Halterung bruchsicherer gehultert sind als bei den bekannten Filiervorrichtungen dieser Art. Da die Filterstäbe lediglich durch die Haltekraft des mit einer gewissen Vorspannung am Umfang der Filterstäbe anliegenden e^stisch nachgiebigen Werkstoffes der Querwand in dieser gehalten werden und diese Halterung nur am Ende der Filterstäbe angeordnet ist, kann eine aus der Querwand und den in sie eingesetzten Filterstäben gebildete Filtereinheit leicht in den einen Teil eines aus zwei axialen Teilen bestehenden Filtergehäuses oder in eine besondere Fassung dieses Gehäuseteiles eingeschoben werden, ohne daß hierbei etwa auftretende Biegebeanspruchungen der Querwand entsprechende Spannungen in den Filterstäben hervorrufen. Außerdem können die Filterstäbe Schwingungen ausgesetzt werden, ohne daß Spannungen übertragen werden oder ein Filterstab mit einem anderen Filterstab in Berührung kommt. Weiterhin können die Filterstäbe leicht einzeln ausgewechselt werden, ohne daß die ganze Filtervorrichtung unbenutzbar wird, wenn z. B. einer der Filterstäbe sich zusetzt oder nach längerer Betriebsdauer brechen sollte. Dabei kann die Filtervorrichtung auch dann weiter benutzt werden, wenn ein neuer Filterstab als Ersatz für einen zerbrochenen Filterstab nicht zur Verfugung stehen sollte, da in diesem Fall der noch erhalten gebliebene Teil eines FÜterstabes in die Querwand leicht wieder eingesetzt werden kann.

Nachstehend ist die Erfindung an Hand der in der Zeichnung als Beispiele dargestellten Ausführungsformen beschrieben, In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch eine erste

Ansführungsform der nitervorrichtung,
Fig.2 einen Querschnitt nach der Linie 2-2 der

F i g. 3 und 4 axiale Längsschnitte von weiteren Aus-

tthrungsformen der Erfindung.

Die Filtervorrichtung nach der Erfindung besteht aus liner Vielzahl von hohlen Filterstäben 1, die in jeweils mit ihrem einen Ende in einer aus elastisch nachgiebigem Werkstoff bestehenden Querwand 3 gehaltert lind. Die Filterstäbe sind durch zylindrische Röhrchen «us beliebigem porösem, aber starrem Material, insbeiondere einem mikroporösen keramischen Material, gebildet. Die Querwand 3 besteht aus einem elastischen Polymer, das gegenüber dem im allgemeinen aus einer Flüssigkeit bestehenden zu filtrierenden Stoff inert ist. ,₅ Zum Beispiel kann die Querwand aus Gummi bestehen, wie er für chemische Gummistöpsel verwendet wird. Pie Querwand 3 ist mit flachen Stirnflächen versehen lind weist eine im wesentlichen zylindrische Form auf. Ihre Umfangsfläche kann aber gegebenenfalls auch ichwach konisch ausgebildet sein. In der Querwand 3 sind zu den Stirnflächen rechtwinklig verlaufende durchgehende öffnungen angeordnet, die jeweils zur Aufnahme eines Filterstabes 1 dienen und hierzu genau xylindrisch mit einem etwas kleineren Durchmrsser wie die Filterstäbe ausgebildet sind, so daß der elastisch nachgiebige Werkstoff der Querwand die Filierstäbe jeweils auf deren gesamter Eingriffslänge mit Dichtsiiz umschließt. Die in der Zeichnung oberen Enden 2 der Filterstäbe 1 sind verschlossen, während die unteren Enden der Filterstäbe an der unteren Stirnfläche der Querwand 3 offen sind. Die zu filtrierende Flüssigkeit umgibt die Fikerstäbe auf ihrem äußeren Umfang, dringt durch die Poren der Fikerstäbe hindurch und wird auf der Unterseite der Querwand 3 weggenom- 3; men.

Die Fikerstäbe 1 und die Querwand 3 bilden eine Filtereinheit, die in einem vorzugsweise zylindrischen Gehäuse 4, 5 aus rostfreiem Stahl angeordnet ist. Der Unterteil 4 des Gehäuses besitzt einen mit Gewinde versehenen A-'slaßstutzen 6, an den ein beliebiges Auslaßrohr angeschraubt werden kann. In dem Unterteil 4 ist ferner eine Ringscheibe 7 befestigt, an der eine napfförmige Fassung 8 angebracht ist, die eine Trennwand bildet und die Querwand 3 unter Bildung eines Dichtungssitzes umschließt. Der Unterteil 4 ist weiterhin an seinem oberen Ende mit einem äußeren Ringflansch 9 versehen, der sich an seiner Unterseite schwach nach außen verjüngt. Der Oberteil 5 des Gehäuses ist am oberen Ende mit einem Einlaßstutzen 11 und mit einer Lüftungsöffnung verseher, die gewöhnlich durch einen Stöpsel 12 verschlossen ist. Am unteren Rand ist der Oberteil 5 ebenfalls mit einem äußeren Ringfiansch 13 versehen, der sich an seiner Oberseite schwach verjüngt. Der Oberteil 5 weist im unteren Bereich ferner mehrere im Umfangsabstand voneinander angeordnete winkelförmige Halteglieder 14 auf, die die Querwand 3 auf ihrem Dichtungsitz in der Fassung 8 halten. Zur Bildung der Filtervorrichtung wird auf die obere Fläche der mit den eingesetzten Filterstäben 1 versehenen Querwand 3 ein Metallring 15 aufgelegt und der Gehäuseoberteil 5 senkrecht nach unten geschoben, wobei er die Filterstäbe 1 umgibt. Sodann werden die Gehäuseteile 4 und 5 unter Einfügung einer Ringdichtung 1«^ zwischen den Ringfhnschen 9 und 13 dichtschließem zusammengezogen bzw. zusammengedrückt und un dk Flanschen ein Klemmring 17 herumgelegt, der die Gehäuseteile 4 und 5 dichtschließend zusammenhalt.

Die die Flanschen 9 und 13 der Gehauseteile 4, 5 aufnehmende Ringnut de.» Klemmringes 17 erweitert sich in radialer Richtung nach innen entsprechend der Verjüngung der Flanschen, so daß diese beim Zusammenziehen des Klemmringes gegeneinander bewegt werden und mit der Ringdichtung 16 eine dichischließende Verbindung bilden. Aus F i g. 2 ist ersichtlich, daß der Klemmring 17 zweiteilig ausgebildet und mit einem Gelenk 18 versehen ist. Der eine Ringteil ist ferner mit einem Schraubbolzen 19 versehen, der durch eine entsprechende öffnung eines radial außen gerichteten Ansatzes des anderen Ringteiles hindurchgesteckt werden kann und auf den zum Zusammenziehen der Ringteile eine Flügelmutter 21 aufschraubbar ist.

Für den unmittelbaren Anschluß an eine Rohrleitung kann die Filtervorrichtung vorzugsweise gemäß F i g. 3 ausgebildet sein. Diese Ausbildung entspricht in bezug auf die Fikerstäbe 1 und ihre Anordnung bzw. Halterung in der Querwand 3 sowie in bezug auf das zweiteilige Gehäuse, das am oberen Ende mit einer gewöhnlich durch einen Stöpsel 36 verschlossenen Lüftungsöffnung versehen ist, im wesentlichen der Ausbildung nach F i g. r. Am unteren Teil des Filtergehäuses ist jedoch ein Anschlußgehäuse 22 ai.^eordnet, daß eine Einlaßöffnung 23 und eine mit dieser gleichachsige Auslaßöffnung 24 aufweist. Mit dieser ist eine Kammer

25 verbunden, die unmittelbar mit einer Bodenöffnung in der hier mit 26 bezeichneten Fassung für die Querwand 3 in Verbindung ist. Die Fassung 26 ist mit den oberen Rändern der Kammer 25 verlötet, so daß sie eine Trennwand zwischen der Einlaßöffnung 23 und der Auslaßöffnung 24 des Anschlußgehäuses 22 bildet. Die Einlaßöffnung 23 ist ferner mit einem die Fassung

26 umgebenden Zwischen- bzw. Ringraum zwischen der Fassung 26 und der zylindrischen Wandung des Unterteiles 28 des Filtergehäuses verbunden, der mit dem Anschlußgehäuse 22 verlötet ist. Der obere Rand des Unterteiles 28 ist mit einer Verdickung 29 versehen, die mit ihrer ebenen oberen Ringfläche eine Sitzfläche für den Oberteil des Filtergehäuses bildet und ein Innengewinde aufweist. Wenn die Querwand 3 in die Fassung 26 eingesetzt ist, wird sie durch einen in dieses Gewinde eingeschraubten Schraubring 31 in der Fassung festgehalten. Der Schraubring 31 wird so weit eingeschränkt, daß er an einem zweiten Ring 30 anliegt, der die Querwand 3 in die Fassung 26 hineindrückt. Weiterhin ist der Schraubring 31 mit mehreren Durchlaßöffnungen 32 versehen, durch die hindurch die zu filtrierende Flüssigkeit aus dem Ringraum 27 nach oben strömt, damit sie die hohlen Fikerstäbe umspülen kann.

Die freien oberen Enden der Filterstäbe 1 sind wiederum wie bei F i g. 1 durch den zylindrischen Oberteil 33 des Filtergehäuses überdeckt, an dessen unteren Raid ein mit Außengewinde versehener Anschlußflansch 34 für die Verbindung mit dem Unterteil 28 angebracht ist. Zum Zusammensetzen der Filtervorrichtung wird die Querwand 3 mit den in sit eingesetzten Filterstäben 1 in die Fassung 26 eingeschoben, dann der Ring 30 auf die Querwand 3 aufgelegt und schließlich der Schraubring 31 in das Innengewinde der Verdikkung 29 eingeschraubt und angezogen, so daß diese Teile fest zusammengehalten werden. Sodann wird der Oberteil 33 des Filiergehäuses über die Filterstäbc 1 gestülpt und in das Gehäuse der Verdickung 29 unter Zwischenfügung eines Dichtungsringes 35 eingeschraubt.

Für manche Anwendungszwecke kann es erwünscht sein, das Gehäuse der Filtervorrichtung durchsichtig zu

gestalten, so daß die Filterwirkung der Vorrichtung beim Betrieb beobachtet werden kann. Gemäß F i g. 4 kann hierzu das Filtergehäuse aus Glas oder einem glasähnlichen Werkstoff bestehen. Bei dieser Ausführungsform sind wiederum hohle Filterstäbe I aus porösem Werkstoff in der aus elastisch nachgiebigem Werkstoff bestehenden Querwand 3 genähert, jedoch ist hierbei der Unterteil 41 des Filtergehäuses am oberen Rand mit einer schwach konischen Innenfläche versehell, die der Innenfläche der Fassung 8 bzw. 26 der vorher beschriebenen Ausführungsformen entspricht und für die Querwand 3 den Dichtungssitz bildet. Der Unterteil 41 weist ferner zur Verbindung mit dem Oberteil 44 des Filtergehäuses einen radial nach außen gerichteten Flansch 43 auf. Der Oberteil 44 des Filtergehäuses besteht aus einer am oberen Ende bis auf eine Einlaßöffnung 45 geschlossenen Glasrohr, das außerdem mit einer gewöhnlich durch einen Stöpsel 47 verschlossenen Lüftungsöffnung 46 versehen ist. Zum Zusammensetzen der Filtervorrichtung wird der Oberteil 44 über die aus den Filterstäben 1 und der Querwand 3 bestehenden und in den Unterteil 41 eingesetzte Filtcreinheit gestülpt, bis der an seinem unteren Rand angeordnete Flansch 48 auf einer auf den Flansch 43 des Unterteiles 41 aufgelegten Dichtungsscheibe 49 aufliegt. Sodann werden auf die äußeren Ringflächen der Flanschen 43 und 48 unter Zwischenfügung von Ringscheiben 51 zur Abdichtung Metallringe 52 und 53 aufgelegt und mittels Schraubenbolzen 54, die in Innengewinde des unteren Metallringes 53 eingreifen, festgezogen.

Hierdurch werden die beiden Gehäuseteile 41 und 44 dichtschweißend miteinander verbunden.

Beim Gebrauch einer Filtervorrichtung der beschriebenen Art wird die zu filtrierende Flüssigkeil der

s Einlaßöffnung des Filtergehäuses gewöhnlich unter erheblichem Druck zugeführt. Wenn die Flüssigkeit in dem Gehäuseoberteil die hohlen Filterstäbe umgibt, wird die Luft aus dem Gehäuse durch die obere Lüftungsöffnung abgelassen, worauf die Lüftungsöffnung

ίο wieder geschlossen wird. Die Filtervorrichtung ist dann fertig zum Betrieb. Anstalt die Flüssigkeit unter Druck zu filtrieren, kann auch am Auslaßende der Filtervorrichtung ein Vakuum angewendet werden, um die Flüssigkeit durch die rohrförmigen Filterstäbe hindurch/.u-

is saugen.

Die Kapazität der Filtervorrichlung hängt von der Anzahl und Länge der Filterstäbe, der Porengrößc und der Druckdifferenz zwischen Einlaß- und Auslaßöffnung der Filtervorrichtung ab. Eine Filtervorrichtung mit neunzehn Filterstäben von 5,3 mm Durchmesser und 36 cm Länge hat z. B. eine Gesamtfläche von rund öl 7 cm². Wenn diese Filterstäbc eine maximale Porengröße von 0.8 Mikron haben, so ergibt sich für eine zu filtrierende Flüssigkeit mit der Viskosität 1 u".<l bei einer Druckdifferenz zwischen Einlaß und Auslaß der Filtervorrichtung von etwa 1 kg/cm² eine Durchflußmenpr von 1366 Liter. Das Gehäuse der Filtervorrichtung ist dabei 43 cm lang und hat einen Durchmesser von 4,5 cm.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Pitentansprüche:

1. Filtervorrichtung mit einer zwei einander gegenüberliegende Stirnflächen aufweisenden Quer- s wand und einer Vielzahl von zwischen den Stirnflächen durchgehenden öffnungen, in denen die Enden von hohlen zylindrischen Filterstaben aus starrem porösem Material abgedichtet und in radialer Richtung federnd nachgiebig gehaltert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Querwand (3) aus elastisch nachgiebigem Werkstoff besteht und im Bereich ihrer jeweils von einer durchgehend zylindrischen Wandung begrenzten öffnungen die Filter- Stäbe (1) jeweils auf deren gesamter Eingriffslänge mit Dichtsitz umschließt.

2. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterstäbe (1) aus starrem porösem Material bestehen.

3. Filtervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (3) aus Gummi besteht.