DE2236849C3 - Filter in gedrängter Bauweise mit spiralförmig angeordneten Filterzellen - Google Patents

Description

Herstellung mit spiralförmig angeordneten Filterzellen erforderlich, die sich jeweils überlappenden Enden des Filterbandes dem Verlauf der Spirale entsprechend durch Verwendung eines Klebstoffes miteinander abzudichten oder eine entsprechende \bdichtung der Bandenden des Filierbandes durch Verkleben mittels eines Klebebandes vorzusehen. Dies stellt einen sehr wesentlichen Nachteil dieser bekannten Filterbauweire dar, da das Abdichten und Verkleben der sich im mittleren Bereich gegenseitig überlappenden Randteile bzw. der an einer Seite übereinanderliegenden Kanten des Filterbandes ebenfalls verhältnismäßig schwierig durchzuführen und insbesondere umständlich und zeitraubend ist. Bei dieser bekannten Filterbauweise wird ferner lediglich gewelltes oder geriffeltes Abstandsmaterial aus Metall oder Pappe verwendet. Ein anderer Nachteil der aus der US-PS 30 37 637 bekannten Filterbauweise wird noch darin gesehen, daß das hier verwendete Bandsystem um einen mittleren, festen Kern gewickelt ist, so daß kein Durchgang eines zu filtrierenden Mediums durch diesen mittleren Kern der Filterspirale stattfinden kann. Infolgedessen hat etwa das zu filtrierende Medium keinen Zugang zum Filterinneren im Bereich der Filterachse.

Ausgehend von einem Filter, wie er in der US-PS 30 37 637 beschrieben ist, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Filter dieser Art zu schaffen, bei dem bei gleichzeitiger einfachster Fertigungsmöglichkeit die Abdichtungslinien möglichst kurz sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein zweites Filterband vorgesehen ist, das in ebenfalls U-förmig gebogenem Zustand und mit in das U eingefügtem Abstandsmaterial in seiner ganzen Breite und einer derartigen Anordnung auf dem ersten Filterband dicht aufliegt, daß die öffnungen der beiden U einander entgegengesetzt gerichtet sind und daß die beiden Filterbänder mit den Abstandsmaterialien .in dieser Anordnung gemeinsam spiralförmig zu einem Filterkörper gewickelt sind, dessen Filterzellen auf der einen Seite, des Filterkörpers für den Eintritt des zu filtrierenden Mediums und auf der gegenüberliegenden Seite des Filterkörpers für den Austritt des filtrierten Mediums dienen.

Durch die Erfindung wird insbesondere der Vorteil erzielt, daß bei einem Filter der erfindungsgemäßen Bauart eine vollkommen ausreichende Abdichtung zwischen den in der Wickelrichtung aufeinanderfolgenden Filterzellen von allein dadurch erzielt werden kann, daß die beiden übereinander angeordneten Filterbänder während des Vorganges der spiralförmigen Aufwicklung immer wieder über.ihre gesamte Breite gewissermaßen genau deckungsgleich dicht aufeinander zu liegen kommen. Daher sind bei dem erfindungsgemäßen Filter überhaupt keine zusätzlichen Abdichtungsmaßnahmen erforderlich, so daß insbesondere auf die Herstellung von Verklebungen zum Zwecke der Filterabdichtung völlig verzichtet werden kann.

Im einzelnen kann es besonders günstig sein, die Filterbänder aus nicht gewebten oder gewebten Fasern herzustellen. Hierdurch wird dann eine besonders her- fto vorragende Abdichtwirkung durch einfaches Aufeinanderdrücken der Filterbänder bei der Herstellung der Filterzellen erzielt, wobei die aneinander anliegenden Filterflächen sich innig gegenseitig durchdringen.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung kann dadurch geschaffen werden, daß das Abstandsmaterial aus geflochtenen oder faserigen oder Dorösen Strukturen besteht oder mit solchen Strukturen bedeckt ist. Hierdurch wird in bestimmten Anwendungsfällen der Vorteil erzielt, daß durch Vorfilterung de.·: zu filtrierenden Mediums mittels des Abstandsmaterials größere Teilchen herausgefiltert werden, so daß die Feinfilterung anschließend den Filterbändern in den Filterzellen vorbehalten bleiben kann, und diese Filterbänder somit gegen ein zu rasches Verstopfen ihrer filterseitigen Oberflächen geschützt sind.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Filter ein Gehäuse aufweist, das den zentralen Träger des Filters und gleichzeitig einen Abschlußstutzen für den Eintritt des zu filtrierenden Mediums bildet und aus Metall oder aus irgendeinem anderen mit dem zu filtrierenden Medium verträglichen Material hergestellt ist, wobei das Gehäuse zwecks Sicherstellung einer gleichmäßigen Verteilung des Mediums in den Filterkörpern ein oder mehrere ringförmige Fenster für den Einlaß des Mediums in einen durch die beiderseits dieser Fenster befestigten Filterkörper gebildeten Raum aufweist, während das der öffnung entgegengesetzte Ende mittels eines Deckels verschlossen ist, welcher fest oder abnehmbar mit dem Gehäuse verbunden ist, indem er in der Mitte eine Vorrichtung trägt, mittels derer das Filter luftdicht an einen Luftanschlußstutzen anschließbar ist, und daß die mit Dichtungen versehenen beiden freien Enden des Gehäuses aneinander angepaßte Profile besitzen, wodurch der Aufbau eines Filterblockes durch Aufstapeln oder Aneinanderkoppeln mehrerer gleicher Filter aufeinander möglich ist, wobei der Gesamtaufbau mittels des auf dem letzten Filter des Stapels befestigten Deckels und Schraube in der richtigen Lage festlegbar und abdichtbar ist. Diese vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch möglich, daß das erfindungsgemäß vorgeschlagene Filterbandsystem nicht um einen festen Kern gewickelt ist, sondern ein Durchgang eines zu filtrierenden Mediums durch den Mittelteil der Filterspirale stattfinden kann. Hierdurch sind Anordnungen möglich, bei denen wenigstens zwei Filterkörper auf einem zentralen Träger angeordnet sind, der gleichzeitig als Eintrittsanschluß für das zu filtrierende Medium dient und eine innere Verteilungskammer bildet, von der aus das Medium in die koaxial angeordneten Filterkörper weitergeleitet wird. Hierdurch werden weitere Vorteile erzielt, insbesondere, daß die effektive Gesamtfilterfläche, bezogen auf die Stirnfläche eines Filterkörpers, beträchtlich vergrößert werden kann.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von einer in den Zeichnungen beispielhaft veranschaulichten Ausführungsform näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Filterzelle, die durch Zusammenstellung zweier Filterkörper mit schneckenförmigen Alveolen gebildet ist,

F i g. 2 eine Vorderansicht einer Filterzelle gemäß Fig. 1.

F i g. 3 eine perspektivische Ansicht einer Einzelheit des Aufbaus von zwei Filterbändern und

F i g. 4 einen Längsschnitt durch einen Stapel oder Reihe zweier Filterzellen.

Das Grundelement eines Filters gemäß vorliegender Erfindung besteht aus zwei Filterbändern 1 und 2, deren Querschnitt eine durch vorheriges Falten erlangte U-Form aufweist. Zwischen den Faltenschenkeln des Filterbandes 1 und auf dessen ganzer Länge befindet sich ein weiteres Band 3, dessen Aufgabe die Beibehaltung des korrekten Abstandes zwischen den Schenkeln der Falte des Bandes 1 ist, demzufolge die über die ganze Länge in die so geöffnete Falte des Bandes 1

eindringende Luft gegen den Boden der Filterzelle geleitet wird, und zur gesamten Oberfläche des Filterbandcs 1 Zugang bekommt.

In gleicher Weise werden die Flanken des Fiherbandes 2 mittels eines durchgehenden Abstandsbandes 4 offen gehalten.

Das Filterband 1 wird auf das Filterband 2 derart aufgelegt, daß ihre mit der Außenluft in Verbindung stehenden seitlichen öffnungen sich nicht auf derselben Seite befinden, sondern entgegengesetzt gerichtet sind.

Diese vorgefertigte Einheit an den Filterbändern 1 und 2, zusammen mil ihren Abstandsbändern 3 und 4, werden dann in einer von innen nach außen verlaufenden Spiralform gleichmäßig gewickelt. Das Wickeln wird unter festem Zug durchgeführt, so daß sich die aufeinanderfolgenden Windungen durch ein inniges gegenseitiges Durchdringen der ancinanderliegenden Schichten der biegsamen Filtermasse auf der ganzen Breite und in der ganzen Länge gegenseitig abdichten Das Aufwickeln wird fortgesetzt, bis die notwendige Filterflächc erreicht ist, dann werden die Bänder abgeschnitten und deren Knden an die letzte Windung angepreßt befestigt. Die Fertigung des Filterelementes mit spiralförmigen Filterzellen ist hiermit beendet.

Das nicht filtrierte Medium, insbesondere Luft, dringt in die Filterzelle des Filterbandes I ein, fließt durch deren beide Wandungen hindurch, ferner durch die anliegende Wandung des Filterbandes 2 und verläßt schließlich das Filter durch die Filterzelle des Filterbandes 2 in gereinigtem Zustand.

Auf diese Weise besitzt der Filterkörper die Form eines Zylinders, der auf der einen der kreisförmigen Seilt., '-ι Zufluß der nicht gefilterten Luft und auf der entgegengesetzten Seite den Ausfluß der filtrierten Luft aufweist.

Im allgemeinen bestehen die Abstandsbänder 3 und 4 aus Metall oder aus irgendeinem anderen zweckentsprechenden Material, das entweder die Form dünner biegsamer Blätter mit Querwellungen besitzt, oder sie sind Gebilde irgendeiner anderen ArI, die durch Flechten oder Weben gewonnen werden, oder sie bestehen aus einem dünnen Gebilde nicht gewebter Fasern und sollen eine ununterbrochene Filterzelle innerhalb des Filterbandes bilden, das über seine ganze Oberfläche der Luft zugänglich sein soll.

Die Abstandsbänder 3 und 4 können auch als Vorfiltriermaterialien gebildet werden, die die in ihrer Masse gröberen Teilchen des zu filternden Mediums zurückhalten und dadurch die feine Schicht des eigentlichen Filters, das in diesem Fall als eine zweite FiltrierstuFe arbeitet, vor frühzeitigem Verschleiß und Verschmutzung schützt.

Zwei wie oben angegeben hergestellte Filterkörper mit schneckenförmigen Filterzellen in ihrer Bauform und Abmessungen gleich bilden zusammen eine Filterzelle in ihrer üblichsten Herstellungsform.

Ein Filterkörper besteht aus der durch die Filterbänder 1 und ?: zusammen mit den Abstandsbändern 3 und 4 gebildeten Einheit, und der zweite Filterkörper besteht gleichfalls aus Filterbändern Γ und 2' und Abstandsbändern 3' und 4'.

Der gemeinsame zentrale Träger zweier Filterkörper ist ein zylindrisches Gehäuse 5, das an dem einen Ende einen mit einer Dichtung 6 versehenen Anschlußstutzen a für die nicht filtrierte Luft und ein zentrales kreisförmiges Fenster b für den Lufteintritt in einen zwischen den zwei Filterkörpern gebildeten Raum c aufweist. Am anderen Ende des zentralen Gehäuses 5 ist ein Deckel 7 vorgesehen, der gewöhnlich einen Schlüssel 8 zum Festpressen des Filters auf den Sitz eines Luftanschlusses 9 trägt.

Die in den Raum c gelangende Luft kann nur durch die beiden Filterkörper hindurchfließend ausströmen, da der betreffende Hohlraum nach außen hin durch ein Band aus Filtermaterial 10 verschlossen ist, das außen

ίο durch ein starres Verbindungsband 11 abgedeckt ist, das die letzten Windungen des Filtermaterials gegen Stöße und Verletzungen bei der Handhabung des Filters schützt.

Es ist ersichtlich, daß die aus den beiden Fillerkörpern bestehende Einheit gegen das Gehäuse 5 eine einzige Abdichtung besitzt, nämlich die der ersten Windung, die fest auf das Gehäuse gewickelt ist und die praktisch als eine Dichtung auf ihrer ganzen Breite wirkt. Gewöhnlich wird diese erste Windung auf das Gehäuse geklebt, jedoch nicht zwecks Abdichtung, sondern wegen einer besseren mechanischen Befestigung des Filterkörpers an dem Gehäuse.

Das abschließende Band 10 erfüllt die Aufgabe einer Abdichtung lediglich dadurch, daß es um den zylindrisehen Umfang beider Filterkörper fest gewickelt ist.

Durch die beschriebene Bauweise sind die Räume des nicht filtrierten Mediums von denen des filtrierten Mediums durch homogene, sichere und einfache kreisförmige Abdichtungen getrennt, die ohne Klebemittel oder Spezialmischungen hergestellt sind.

Durch die beschriebene Bauweise bildet der Körper der spiralförmig gewundenen filtrierenden Oberfläche einen mit dem tragenden Gehäuse 5 vollkommen dichten Aufbau derart, daß keinerlei direkter Übergangs-

weg zwischen dem Raum des nicht filtrierten Mediums und dem des filtrierten Mediums entstehen kann.

Der Durchmesser des zylindrischen Gehäuses 5 ist durch die Bedingung bestimmt, daß in dem Anschlußstutzen a eine vorhandene größere oder zumindest

gleiche Geschwindigkeit wie im Zuleitungsrohr herrscht, woraus sich ergibt, daß sowohl der Abdichtungsumfang des Filterkörpers, der sich auf diesem Gehäuse 5 abstützt, als auch der des Filtergehäuses gegenüber dem Zuführungskanal die kleinstmöglichen Abmessungen und die zweckdienlichste Form — nämlich die Kreisform — besitzen.

Eine abgewandelte Form eines Vielfachfilters mit spiralförmigen Filterzellen wird durch Abnehmen des Deckels 7 von einem Filter mit zwei Filterkörpern und

die Befestigung an seiner Stelle eines zweiten, dem ersten gleichen Filters erzielt. Auf diese Weise wird eine Verdoppelung der vorherigen Filterfläche innerhalb derselben Stimlichtmaße erzielt
Ferner kann das Filter aus kontinuierlichen Filterbändern 1,2, Γ. 2' aus Filtermaterial ausgeführt werden, die vor dem Wickeln, je nach der Biegsamkeit des Materials und dem beabsichtigten Wickeldurchmesser geformt, Z-förmig oder mehrfach gefaltet werden.
Zwecks Vereinfachung der Herstellung des erfin-

dungsgemäßen Filters können die Filterbänder 1, 2, 1', 2' und die Abstandsbänder 3.4, 3', 4' zu einem einzigen Band vereinigt werden, welches aus zwei verschiedenen Schichten besteht die durch Absetzen des Filtermaterials direkt auf das als Unterlage benützte Ab-

Standsmaterial zusammengestellt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Filter in gedrängter Bauweise mit spiralförmig angeordneten Filterzellen, die durch wenigstens ein aus einem filtrierenden Material bestehendes, flexibles Band und ein vorwiegend als Abstandselement dienendes band- oder streifenförmiges Material in der Weise gebildet sind, daß das Filterband im wesentlichen U-förmig gebogen und mit in dieses U eingefügtem Abstandsmaterial um einen zentralen Träger herum spiralförmig gewickelt ist, wobei aufeinanderfolgende Wickellagen des Filterbandes jeweils eine gegenseitige Abdichtung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Filterband (2) vorgesehen ist, das in ebenfalls U-förmig gebogenem Zustand und mit in das U eingefügte Abstandsmaterial (4) in seiner ganzen Breite und in einer derartigen Anordnung auf dem ersten Filterband (1) dicht aufliegt, daß die öffnungen der beiden U einander entgegengesetzt gerichtet sind, und daß die beiden Filterbänder (1, 2) mit den Abstandsmaterialien (3, 4) in dieser Anordnung gemeinsam spiralförmig zu einem Filterkörper gewikkelt sind, dessen Filterzellen auf der einen Seite des Filterkörpers für den Eintritt des zu filtrierenden Mediums und auf der gegenüberliegenden Seite des Filterkörpers für den Austritt des filtrierten Mediums dienen.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterbänder (1, 2) aus nicht gewebten oder gewebten Fasern bestehen.

3. Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandsmaterial (3, 4) aus geflochtenen oder faserigen oder porösen Strukturen besteht oder mit solchen Strukturen bedeckt ist.

4. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter ein Gehäuse (5) aufweist, das den zentralen Träger des Filters und gleichzeitig einen Anschlußstutzen (a) für den Eintritt des zu filtrierenden Mediums bildet und aus Metall oder aus irgendeinem anderen mit dem zu filtrierenden Medium verträglichen Material hergestellt ist, wobei das Gehäuse (5) zwecks Sicherstellung einer gleichmäßigen Verteilung des Mediums in den Filterkörpern (1, 2, 3, 4; 1', 2', 3', 4') ein oder mehrere ringförmige Fenster (b) für den Einlaß des Mediums in einen durch die beiderseits dieser Fenster (b) befestigten Filterkörper gebildeten Raum (c) aufweist, während das der öffnung (a) entgegengesetzte Ende mittels eines Deckels (7) verschlossen ist, welcher fest oder abnehmbar mit dem Gehäuse (5) verbunden ist, indem er in der Mitte eine Vorrichtung (8) trägt, mittels derer das Filter luftdicht an einen Luftanschlußstutzen (9) anschließbar ist, und daß die mit Dichtungen (6) versehenen beiden freien Enden des Gehäuses (5) aneinander angepaßte Profile besitzen, wodurch der Aufbau eines Filterblocks durch Aufstapeln oder Aneinanderkoppeln mehrerer gleicher Filter aufeinander möglich ist, wobei der Gesamtaufbau mittels des auf dem letzten Filter des Stapels befestigten Deckels (7) und Schraube (8) in der richtigen Lage festlegbar und abdichtbar ist.

Die Erfindung betrifft Filter in gedrängter Bauweise mit spiralförmig angeordneten Filterzellen, die durch wenigstens ein aus einem filtrierenden Material bestehendes, flexibles Band und ein vorwiegend als Ab-Standselement dienendes band- oder streifenförmiges Material in der Weise gebildet sind, daß das Filterband im wesentlichen U-förmig gebogen und mit in dieses U eingefügtem Abstandsmaterial um einen zentralen Träger herum spiralförmig gewickelt ist, wobei aufeinanderfolgende Wickellagen des Filterbandes jeweils eine gegenseitige Abdichtung aufweisen.

Es ist bekannt, zum Zurückhalten von suspendierten Teilchen, wie sie in der Luft oder anderen Gasen als Staubteilchen und als Aerosole flüssig oder fest enthalten sind, oder die in Flüssigkeit in Suspension enthaltenen Teilchen durch Filtrierung entweder die Reinigung der Flüssigkeiten oder Gase oder die Rückgewinnung der filtrierten Körper durchzuführen. Zur Erzielung eines hohen Reinheitsgrades des Mediums ist es bekannt, dieses durch zweckdienliche filtrierende Schichten hindurchzuleiten, welche aus feinporigen Massen, gewebten Fasern oder nicht gewebten faserigen Massen gebildet sind. Eine wirksame Filtrierung derartiger Stoffe bedingt im allgemeinen die Verwendung großer Filterflächen, da je größer die Filterfläche und je kleiner folglich die Durchflußgeschwindigkeit des Mediums durch die Filterschicht hindurch ist, desto vorteilhafter die technischen Eigenschaften des Filters werden. Hierbei sinkt nämlich der aerodynamische Widerstand, und es steigt der Abscheidungsgrad und erreicht Werte nahe an 100%. Um bei denen deshalb angestrebten großen Filterflächen nicht zu große Baumaße zu erreichen, besteht die allgemein übliche Lösung darin, eine flexible Filterfläche mehrfach gefaltet als Filterschichtpaket in das Innere eines rechteckigen Tragrahmens derart einzusetzen, daß im Fenster des Rahmens, welches den Durchgangsquerschnitt des Mediums bildet, eine möglichst große Materialmenge angeordnet ist. Bei dieser bekannten Lösung wird in jede Falte eine gewellte Trennwand eingebracht, die den Durchgang des Mediums zu der gesamten Filterfläche gewährleistet.

Bei Filtern dieser allgemeinen Bauart wird es als Nachteil empfunden, daß der Block aus gefaltetem FiI-termaterial innerhalb des Tragrahmens ausgesprochen schwierig ist, was insbesondere die Herstellung derartiger Filter aufwendig macht und die Gefahr nachträglicher Fehler beim Betrieb derartiger Filterzellen einschließt. Die Abdichtung, die nämlich entlang einer

so Zickzacklinie über eine beträchtliche Berührungslinie zwischen den Kanten der gefalteten Filterschichten und dem Rahmen herzustellen ist, muß nämlich ausgesprochen sicher sein, um keine direkten Durchgangswege für das Medium entstehen zu lassen. Da die oben- erwähnten modernen Filtermaterialien einen sehr hohen Abscheidegrad besitzen, können schon die geringsten Undichtigkeiten zwischen Filter und Rahmen die tatsächliche Leistung des Filters beträchtlich herabsetzen, so daß bei Filtern dieser allgemeinen Bauart spezielle Vergußmassen erforderlich sind, die auf die seitlichen Kanten der gefalteten Filterschicht aufgebracht werden. Dies stellt eine ausgesprochen schwierige Arbeit dar, wobei sich hierbei auftretende Fehler entweder gleich bei der Fabrikation des Filters oder erst spais ter infolge der Alterung der Vergußmasse oder des verwendeten Klebemittels äußern können.

Bei Filtern der eingangs definierten Art, wie sie in der US-PS 30 37 637 beschrieben sind, ist es bei deren