DE2249603A1

DE2249603A1 - Filterelement

Info

Publication number: DE2249603A1
Application number: DE2249603A
Authority: DE
Inventors: Eiichi Ishigaki
Original assignee: Ishigaki Mechanical Industry Co Ltd
Current assignee: Ishigaki Mechanical Industry Co Ltd
Priority date: 1971-10-15
Filing date: 1972-10-10
Publication date: 1973-04-19
Also published as: GB1375628A; DE2249603B2; JPS4846960A; DE2249603C3

Description

DB. EBICH NEUGEBAUEB _{8 MÜKCHBN}

PATENTANWALT TEtKFON «Mil) »14337 c. »asu

S5

ZWEIBBÜCKEN8TBA8SB 10 IELBX

(VXBXH DBX DKTITiCHXN FATXlTTAItT)

10. Oktober 1972 ΊΑ-2973

Beschreibung

zu der Patentanmeldung

ISHIGAKI KIKO CO., LTD., Tokio, Japan

betreffend Filterelement

Die Erfindung bezieht sich auf Piltenaediumbaugruppen bzw· Filterelemente und betrifft insbesondere Filterelemente, die ein leichtes Waschen des Filtermediums ermöglichen.

Werden Filtrierarbeiten im industriellen Maßstab durchgeführt, ergibt sich die wichtige und schwer zu lösende Aufgabe, das Filtermedium zu waschen, um die zurückgehaltenen Teilchen zu entfernen, die sich in den Poren des Filtermediums festgesetzt oder sich an der Oberfläche des Filtermediums während des Filtriervorgangs abgelagert haben, so daß das betreffende Filterelement durch die Teilchen verstopft wird. Zum Waschen bzw. Heinigen eines Filtermediums -leitet man gewöhnlich eine Druckflüssigkeit oder ein Druckgas in einer Richtung durch das Filtermedium, die der Strömungsrichtung des Filtrats während des Filtriervorgangs entgegengesetzt ist, so daß die das Filtermedium verstopfenden Teilchen durch die Druckflüssigkeit oder das Druckgas entfernt werden. Die zurückzuhaltenden Teilchen verkleben sich

ORIGINAL INSPECTED 303816/0845

BATBBICCBX BTF Ü · BATXBIBCBX V

H⁰I It 93

gewöhnlich fest mit dem Filtermedium, da sie während des Filtriervorgangs dadurch in Bewegung gesetzt werden,daß auf die zu filtrierende Flüssigkeit ein Druck und/oder eine Saugwirkung ausgeübt wird; dies hat zur Folge, daß es zum Entfernen der Teilchen von dem Filtermedium erforderlich ist, zum Reinigen eine Flüssigkeit oder ein Gas zu "benutzen, das unter einem relativ hohen Druck steht, und daß das Filtermedium der Wirkung des Reinigungsmittels während einer relativ langen Zeitspanne ausgesetzt werden muß. Dieser "beim Reinigen des Filtermediums angewendete hohe Druck führt jedoch leicht zu einer Beschädigung des Filtermediums, und je länger die Reinigungszeit ist, desto kürzer wird die Zeit, während welcher das Filter zum Gebrauch zur Verfügung steht. Ferner zeigt es sich häufig, daß selbst eine Reinigung der soeben beschriebenen Art nicht dazu führt, daß alle Teilchen entfernt werden; dies kann auf die besonderen Eigenschaften der zurückgehaltenen teilchen zurückzuführen sein.

Neuerdings ist es bei den Abwässern von Fabrikanlagen häufig erforderlich, eine sogenannte Prädaions- oder Klärungsfiltration durchzuführen, um aus dem Abwasser oder dergleichen nicht nur größere Schlammteilchen, sondern auch schädliche Beimischungen in Form feiner Teilchen zu entfernen. Bei der Durchführung einer solchen Präzisions- oder Klärungsfiltration führt das erforderliche Waschen des Filtermediums dazu, daß sich Engpässe ergeben. Mit anderen Worten, es wird zwar ein Filtermedium benutzt, das andere Poren aufweist, um auch feine Verunreinigungen oder Beimischungen zurückzuhalten und so die Trennwirkung des Filters zu steigern, doch verstopft sich ein Filtermedium mit solchen feineren Poren entsprechend leichter, und sobald sich das Filtermedium zugesetzt hat, erweist sich eine Reinigung des Filtermediums durch einen Waschvorgang als sehr schwierig. Bei einer solchen Präzisionsoder Klärungsfiltration ist es daher erforderlich, die aus dem genannten Grund erschwerte Reinigung in kürzeren Zeitabständen durchzuführen, und daher verkürzt sich die Leber Muer des

309816/0845

2249503

Filtermediums in einem erheblichen Ausmaß, so daß sich die Kosten der Filtration entsprechend erhöhen. Die genannte Präzisions- oder Klärungsfiltration wird nicht nur in einem zunehmenden Ausmaß hei den Abwässern von Fabrikanlagen oder dergleichen durchgeführt, sondern auch auf anderen Arbeitsgebieten der Industrie, z. B. beim Regenerieren und Kühl- und Schmierölen, die in vielen Fällen mehrfach erneut verwendbar gemacht werden.

Um bei einer solchen Präzisions- oder Klärungsfilatration einen hohen Trennungsgrad zu erreichen, wurde bereits vorgeschlagen, ein filzähnliches Filtermedium zu benutzen, bei dem zahlreiche Fasern so zu einer Schicht vereinigt sind, daß sich die Fasern überkeuzen und ein Gewirk bilden» Die- · ses bekannte Filtermedium weist tatsächlich sehr feine Poren auf, so daß auch sehr feine Verunreinigungsteilchen aus dem Filtriergut zurückgehalten werden. Die Verwendung eines solchen Filtermediums erweist sich jedoch bei Filtrationsaufgaben im industriellen Maßstab als unvorteilhaft, denn wegen der Feinheit der Poren und der größeren Dicke der Schicht ist es unmöglich, das Filtermedium mit Hilfe eines unter Druck stehenden Fludes zu reinigen, d* h., wenn man in diesem Fall versucht, das beschriebene gebräuchliche Reinigungsverfahren anzuwenden, werden die das Filtermedium bildenden Fasern praktisch erst gewaschen, nachdem sie voneinander getrennt worden sind, und danach werden die Fasern wieder zu der Schicht vereinigt.

Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine mit einem Filtermedium versehene Baugruppe oder ein Filterelement zu schaffen, das so ausgebildet ist, daß sich das Filtermedium leicht reinigen läßt. Ferner soll ein solches Filterelement geschaffen v/erden, bei dem sich ein hoher Trennungsgrad der Filtration erzielen läßt, und das die Durchführung einer Präzisions- oder Klärungsfiltration im industriel-

309816/0845

len Maßstab in Fällen ermöglicht, in denen sehr feine Verunreinigungen aus einer Flüssigkeit oder einem Gas entfernt werden sollen. Weiterhin soll ein Filterelement geschaffen werden, bei dem sich der erzielte Trennungegrad leicht regeln läßt. Schließlich soll ein Filterelement geschaffen werden, das von einfacher Konstruktion ist, sich mit geringen Kosten herstellen läßt, jedoch leicht zu reinigen ist und mit einem hohen Trennungsgrad arbeitet«

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine AusfUhrungsform eines Filterelements im Längsschnitt;

Fig. 2 schematisch ein Filter, bei dem Filterelemente der in Fig. 1 dargestellten Art benutzt werden können;

Fig. 3 in einem vergrößerten senkrechten Teilschnitt bestimmte Einzelheiten des Filters nach Fig. 2;

Fig. 4a in einem Querschnitt längs der Linie IV-IV üb in Fig. 1 einen Teil des Filterelemente in einem Zustand, in dem die das Filtermedium bildenden Fäden gespannt sind;

Fig. 4b einen Fig. 4a ähnelnden Querschnitt, der jedoch die Fäden eines Teils des Filtermediums im entspannten Zustand erkennen läßt;

Fig. 5 im Längsschnitt eine weitere AusfUhrungsform eines Filterelements, bei dem sich die das Filtermedium bildenden Fäden im gespannten Zustand befinden;

Fig. 6 in einer verkürzten Seitenansicht das Filterelement nach Fig. 5, bei dem sich die das Filtermedium bildenden Fäden im entspannten Zustand befinden;

309816/0846

Fig. 7 im Längsschnitt eine weitere Ausführungsform eines Filterelemente, "bei- dem sich die das Filtermedium "bildenden Fäden längs gerader linien erstrecken; und

Fig. 8 in einer Seitenansicht das Filterelement nach Fig. 7 in einer Stellung, bei der die das Filtermedium bildenden Fäden zusammengedreht sind.

In Fig. 1 bis A erkennt man eine Ausführungsform eines Filterelements nach der Erfindung. Gemäß Fig. 1 gehört zu dem insgesamt mit 20 bezeichneten Filterelement ein gelochtes Rohr 21, dessen zylindrische Wand übereinen bestimmten Teil ihrer Länge mit einer größeren Zahl von Löchern 22 versehen ist, und dessen eines Ende geschlossen ist. Um das Rohr 21 herum sind zahlreiche Fäden 23 angeordnet, die sich allgemein längs des Rohrs erstrecken und jeweils an einem ungelochten Teil des Rohrs enden; an beiden Enden sind sämtliche Fäden 23 mit dem Rohr 21 durch. Haltevorrichtungen oder Bänder 24 aus nichtrostendem Stahl oder dergleichen mit abdichtender Wirkung verbunden. Jeder der Fäden 23 besteht aus , einem Werkstoff, der eine relativ hohe Elastizität sowie das Vermögen aufweist, nach einer Verformung wieder eeine ursprüngliche Form anzunehmen, z. B, aus Klaviersaitendraht, nichtrostendem Stahl, einem Kunststoff wie Nylon oder dergleichen, und jeder Faden hat einen Durchmesser, der z. B. zwischen etwa 0,1 mm und 1 mm liegt. Die Anzahl der bei jedem Filterelement vorhandenen Fäden 23 ist so gewählt, daß die Fäden dann, wenn sie fest aneinander anliegen, auf der Außenseite des Rohrs 21 eine Schicht bilden, deren Dicke der Dicke der eingangs erwähnten Schicht aus einem filzähnlichen Filtermedium entspricht. In dieser Lage erstrecken sich alle Fäden 23 annähernd längs gerader Linien über die Außenfläche des gelochten Rohrs 21.

309816/0 845

Fig. 2 zeigt als Beispiel ein Filter, bei dem Filterelemente 20 nach Fig. 1 benutzt werden können, die in senkrechter Anordnung in einem Filterbehälter 54 untergebracht sind. Bei dem Filter nach Fig. 2 ist das Innere des Behälters 54 in eine untere Schlammkammer 26 und eine obere Filtratkammer 27 unterteilt, und zwar durch eine Trennwand 25, in die mehrere Filterelemente 20 so eingebaut sind, daß sie in offener Verbindung mit der Filtratkammer 27 stehen; gemäß Fig. 2 sind die Filterelemente 20 mit ihren oberen Enden an der Trennwand 25 so aufgehängt, daß sie senkrecht nach unten in die Schlammräumer 26 hineinragen. Gemäß Fig. 3 wird jedes Filterelement 20 von der Trennwand 25 aus dadurch unterstützt, daß ein allgemein rohrfjörmiges Bauteil 28, das mit Außengewinde versehen ist und an seinem unteren Ende einen Flansch trägt, auf das obere Ende des Rohrs 21 aufgeschoben und mit ihm mit abdichtender Wirkung verschweißt ist, daß ein ringförmiges Bauteil 29 vorhanden ist, das ein Innengewinde aufweist und mit der .Unterseite der Trennwand am Rand einer Bohrung 30 der Trennwand mit abdichtender Wirkung verschweißt ist, und daß das rohrförmige Bauteil 28 in das ringförmige Bauteil 29 eingeschraubt ist, um das Filterelement 20 in senkrechter Lage an der Trennwand aufzuhängen. Zwischen der Oberseite des Flansches am unteren Ende des rohrförmigen Bauteils 28 und der unteren Stirnfläche des ringförmigen Bauteils 29 ist zur Abdichtung ein O-Ring 31 angeordnet.

Gemäß Fig. 2 wird die zu filtrierende Flüssigkeit oder Trübe der Schlammkammer 26 in dem Filterbehälter 54 von einer Speisepumpe 32 aus über eine Rohrleitung 33 zugeführt, so daß die durch die verschiedenen Filterelemente 20 filtrierte Flüssigkeit, d. h., das Filtrat, aus den Innenräumen der Rohre 21 in die Filtratkammer 27 übertritt, aus der das Filtrat dann mittels einer Pumpe 34 über eine Rohrleitung 35 abgesaugt wird, In der Filtratkammer 27 mündet eine Reinigungeleitung 36 über die der Filtratskammer von einem Verdichter 39 aus Druckluft zugeführt werden kann, während die Zufuhr von T:\be über die

309316/0845

Rohrleitung 33 unterbrochen ist; sollen die Filterelemente gereinigt werden, wird ein in die Rohrleitung 35 eingeschaltetes Ventil 37 geschlossen, und ein in die Druckluftleitung 36 eingeschaltetes Ventil 38*wird geöffnet. Die zugeführte Druckluft strömt aus der Filtratkammer 27 in die gelochten Rohre 21 der verschiedenen Filterelemente 20, um aus den Rohren das nach außen über die löcher 22 und die Zwischenräume der Fäden 23 zu entweichen, so daß die Zwischen den Fäden und auf ihnen vorhandenen festen Teilchen, die das Filtermedium verstopften, nach außen gedrüc kt werden, um die Filterelemente zu reinigen. Es ist auch möglich, anstelle von Druckluft den Filterelementen 20 eine Reinigungsflüssigkeit zuzuführen, z. B. das einem Druck ausgesetzte Filtrat, das dann ein Abwaschen der Fäden 23 bewirkt.

Im folgenden wird die Wirkungsweise des Filterelemente 20 während des Filtrationsvorgangs bzw. während der Reinigung anhand von Fig. 4a bzw. 4b näher erläutert. Während des Filtrationsbetriebs wird zwischen der Trübeseite und der U¹Iltratseite jedes Filterelement 20 ein Druckunterschied aufrechterhalten, der auf den Förderdruck der Speisepumpe 32 und/oder den durch die Saugpumpe 34 erzeugten Unterdruck durchzuführen ist. Das Vorhandensein dieses Druckunterschiedes bewirkt, daß die Fäden 33 jedes Filterelements gegen das betreffende gelochte Rohr 21 gedrückt und/oder gesaugt werden, so daß die Fäden gespannt und in innige Berührung miteinander gebracht werden} hierbei verkleinert sich der Durchmesser der durch die Fäden gebildeten Schicht, und die Fäden legen sich in der aus Fig. 4a ersichtlichen Weise fest an die äußere Umfangsfläche des Rohrs· 21 an. Hierbei werden die Zwischenräume der Fäden 23 sehr klein, so daß praktisch sehr enge Spalte Vorhanden sind, wie es erforderlich ist, um die in der Trübe enthaltenen Verunreinigungsteilchen zurückzuhalten. Solche Verunreinigungsteilchen, deren Durchmesser größer ist als die Breite dieser Spalte werden daher zurückgehalten, so daß nur

309816/0845

gereinigte Flüssigkeit die Spalte zwischen den Fäden passiert und über die Löcher 22 in das Rohr 21 eintritt.

Sobald sich während des Filtrationebetriebs die durch die Fäden 23 gebildete Schicht verstopft hat, wird der Filtrationsbetrieb unterbrochen, und dann wird ein Reinigungsvorgang durchgeführt. Zu diesem Zweck wird jedem Rohr 21 z. B. Druckluft zugeführt, die durch die Löcher 22 nach außen strömt und die durch die Fäden 23 gebildete, durch Verunreinigungen verstopfte Schicht nach außen drückt, so daß sich der Durchmesser der durch die Fäden gebildeten Schicht zwischen den Haltebändern 24 vergrößert und das Filterelement annähernd die Form einer Trommel annimmt. Diese Vergrößerung der Dicke der durch die Fäden gebildeten Schicht führt gemäß Fig. 4b zu einer erheblichen Vergrößerung der Abstände zwischen sämtlichen Fäden 23, so daß die Verunreinigungsteilchen, welche die Zwischenräume der Fäden ausfüllten oder sich an die äußere Umfangefläche der durch die Fäden gebildeten Schicht angelagert haben, durch die nach außen strömende Druckluft leicht entfernt werden können, um die Filterelemente 20 vollständig zu reinigen.

Wie erwähnt, ergeben sich bei dem erfindungsgemäßen Filterelement 20 sehr enge Spalte, wie es für eine einwandfreie Filtration erforderlich ist; dies ist auf die während der FiI-trationbauftretenden Bewegungskräfte, d. h., Druck- und/oder Saugkräfte zurückzuführen, die bewirken, daß die Fäden 23 in innige Brührung miteinander gebracht werden; während der Reinigung werden die Abstände zwischen den Fäden dagegen durch die Kraft eines Druckmittels vergrößert, das ein Aufblähen der durch die Fäden gebildeten Baugruppe bewirkt.

In Fig. 5 und 6 ist eine zweite Ausführungsform eines Filterelements nach der Erfindung dargestellt. Bei diesem insgesamt mit 120 bezeichneten Filterelement ist eine Einrichtung vorhanden, die dazu dient, die das Filtermedium bildenden

309816/0845

Fäden 123 nach Bedarf zu spannen bzw. zu entspannen. Gemäß Fig. 5 und 6 weist das Filterelement 120 ähnlich wie das zuerst beschriebene Filterelement 20 ein gelochtes Rohr 121 auf, das an einem Ende geschlossen ist und über einen Teil seiner zylindrischen Wand zahlreiche Löcher 122 aufweist· Um das Rohr 121 herum sind zahlreiche Fäden 123 angeordnet, die sich parallel zur Längsachse des Rohrs erstrecken und an ihren dem geschlossenen Ende des Rohrs "benachbarten Enden durch eine Haltevorrichtung oder ein Band 124 so in ihrer Lage gehalten werden, daß eine Ilüssigkeitsdichte Abdichtung gegenüber der äußeren Umfangsflache des Rohrs 121 gewährleistet ist.

Die entgegengesetzten Ende der eine rohrförmige Anordnung bildenden Fäden 123 werden durch eine Haltevorrichtung in ihrer Lage gehalten, die auf dem Rohr 121 gleitend geführt ist. Zu dieser Haltevorrichtung gehört ein auf dem Rohr 121 gleitend geführtes, allgemein rohrförmiges Bauteil 125. Gemäß Fig. 5 liegen die dem Bauteil 125 benachbarten Enden der Fäden 123 an der äußeren Umfangsfläehe eines einen kleineren Durchmesser aufweisenden vorderen Endabschnitts des Bauteils 125 an und sind mit diesem Abschnitt durch ein Band 126 fest verspannt. Ferner ist gemäß Fig. 5 ein mit einem Innengewinde 128a versehenes ringförmiges Bauteil 128 auf das vordere Ende des Bauteils 125 aufgeschraubt, das ein dazu passendes Außengewinde aufweist, und der Ringraum zwischen dem ringförmigen Bauteil 128 und den Fäden 23 ist mit einem Kunstharz 140, z. B. einem Epoxyharz gefüllt, um die Verbindung zwischen den Enden der Fäden 123 und der Haltevorrichtung zu verstärken.

Filterelemente 120 nach Fig. 5 und 6 werden in der gewünschten Anzahl in waagerechter Lage und parallel zueinander so in einen Pilterbehälter 129 eingebaut, daß das offene Ende jedes Filterelements aus dem Behälter herausragt; in Fig. 5 und 6 ist jeweils nur ein Filterelement 120 dargestellt. Eine

309816/0845

Wand dea Filterbehälters 129 ist mit einer öffnung 130 versehen, die es ermöglicht, das betreffende Filterelement in den Behälter so einzuführen, daß sich das Bauteil 125 durch die öffnung 130 erstreckt. An der Außenfläche der Wand des Filterbehälters 129 ist ein ringförmiges Bauteil 131 befestigt. Auf dem tragenden Bauteil 125 ist zwischen dem ringförmigen Bauteil 131 und einem am hinteren Ende des Bauteils 125 ausgebildeten Flansch 125a eine Feder 132 angeordnet, die das tragende Bauteil 125 nach außen, d. h., so vorspannt, daß es bestrebt ist, sich gemäß Fig. 5 und 6 in Richtung des Pfeils A aus dem Behälter 129 heraus zu bewegen. Mit der äußeren Stirnfläche des Flansches 125a des tragenden Bauteils 125 arbeitet ein Nocken 133 zu-sammen, der auf einer

Welle 134 sitzt, die in dinem nicht gezeigten Gestell drehbar gelagert ist. Wird der Nocken 133 durch Drehen der WeIe 134 mittels einer nicht dargestellten Handhabe in die in Fig. 5 gezeigte Stellung gedreht,werden sämtliche Fäden 123 durch die Spannkraft der Feder 132 so gespannt gehalten, daß sie sich längs gerader Linien erstrecken. Bringt man dagegen den Nocken 133 durch Drehen wer Welle 134 in die in Fig. 6 gezeigte Stellung, wird das tragende Bauteil 125 gemäß Fig. 6 in Richtung des Pfeils B längs des gelochten Rohrs 121 entgegen der Kraft der Feder 132 über eine vorbestimmte Strecke verschoben, so daß sich die mit dem tragenden Bauteil verbundenen Enden der Fäden 123 längs der gleichen Strecke in Richtung des Pfeils B bewegen, was zur Folge hat, daß sich die Fäden von der Außenfläche des gelochten Rohrs abheben und entspannen, wie es in Fig. 6 gezeigt ist. Auf der Welle 134 sind mehrere Nocken angeordnet, die dazu dienen, die tragenden Bauteile 125 mehrerer Filterelemente gleichzeitig zu betätigen, die längs einer gemeinsamen geraden Linie Ln Abständen verteilt und parallel angeordnet sind.

309816/0845

Das offene hintere Ende jedes gelochten Rohrs 121 ist mit einer nicht dargestellten gemeinsamen Sammelleitung verbunden, die das Filtrat aus den' Innenräumen der gelochten Rohre aller Filterelemente 120 aufnimmt. Ferner ist ein nicht dargestelltes Ventil vorhanden, das es ermöglicht, eine Reinigungsflüssigkeit oder ein Gas unter Druck jedem gelochten Rohr 121 über sein offenes Ende zuzuführen, um die verschiedenen Filterelemente zu reinigen. Zwischen dem Rohr und dem tragenden Bauteil 125 sowie zwischen diesem und dem ringförmigen Bauteil 131 sind zur Abdichtung O-Ringe 135 bzw. 136 angeordnet.

Wird bei die.ser zweiten Ausführungsform 120 einesFilterelements der Nocken 133 in seine Stellung nach Fig» 5 gebracht, so daß die Fäden 123 gespannt werden, kommen die Fäden in innige Berührung miteinander, so daß sich die zwischen ihnen vorhandenen Spalte verengen, damit di© dem Filterbehälter 129 zugeführte Trübe im gewünschten Ausmaß filtriert werden kann. Während eines solchen Filtriervorgangs werden die Fäden 123 zusätzlichen Kräften ausgesetzt, die, wie bezüglich der ersten Ausführungsform erläutert, auf den Druckunterschied zwischen der Innenseite und der■Außenseite des Filterelements zurückzuführen sind, so daß sich die Abstände zwischen den Fäden weiter verkleinern, wodurch der bei der Filtration erzielte Trennungsgrad gesteigert wird. Sobald sich die Lücken zwischen den Fäden während des Filtrationsbetriebs verstopft haben, so daß sich der Massendurchsatz verringert, dreht man den Nocken 133 in die in Fig. 6 gezeigte Stellung, um die Fäden zu entspannen, so daß sie sich voneinander abheben und ihre Zwischenräume im Vergleich zu den bei der Filtration vorhandenen Zwischenräumen erheblich vergrößert werden. Wird dann eine Druckflüssigkeit oder ein Druckgas in das gelochte Rohr 121 eingeleitet, wird das Filtermedium schnell und vollständig gereinigt.

309816/0845

Wie erwähnt, wird bei der zweiten Aus fUhrungs form der Erfindung, d. h., bei dem Filterelement 120, die Haltevorrichtung 125 für das eine Ende der das Filtermedium bildenden Fäden 123 längs des gelochten Rohrs 121 bewegt, um die Fäden nach Bedarf zu spannen oder zu entspannen, so daß es möglich ist, die Zwischenräume der Fäden vor dem Beginn einer Filtration zu verengen und sie vor dem Reinigen des Filterelements zu erweitern. Gibt man bei dieser zweiten Ausführungsform der Nockenfläche des Nockens 133 eine solche Gestalt, daß man die hinteren Enden der Fäden 123 längs des Rohrs 121 schrittweise verstellen kann, ist es möglich, die Spannung der Fäden entsprechend den Eigenschaften, dem Zustand usw. der zu filtrierenden Trübe so einzustellen, daß beim Filtrieren eine optimale Wirtschaftlichkeit erzielt wird. Während bei dieser zweiten Aueführungsform die ein Ende des durch die Fäden 123 gebildeten Bündels tragende Haltevorrichtung längs des gelochten Rohrs 121 verschiebbar ist, ist es im Gegensatz hierzu auch möglich, die Fäden zu spannen und zu entspannen, wenn man die Konstruktion so abändert, daß die Haltevorrichtung fest mit der Wand des Filterbehältera 129 verbunden ist, und daß sich das gelochte Rohr gegenüber der Haltevorrichtung versohieben läßt.

Fig. 7 und 6 zeigen eine insgesamt mit 220 bezeichnete dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Filterelements, bei der die Vorrichtung zum Spannen und Entspannen der das Filtermedium bildenden Fäden 223 weiter verbessert ist. Gemäß Fig. 7 und 8 weist das Filterelement 220 ähnlich wie die beiden schon beschriebenen Ausführungsformen ein gelochtes Rohr 221 auf, das an einem Ende geschlossen iet, das über einen Teil der Länge seiner zylindrischen Wand mit Löchern 222 versehen ist, auf dem zahlreiche Fäden 223 so angeordnet sind, daß sie sich längs des Rohrs erstrecken, und das ein Band 224 trägt, das die F äden 223 am vorderen Ende des Filterelements in fester Anlage an dem Rohr hält.

309816/0845

2249503

Das hintere Ende des durch die Fäden 223 gebildeten Filtermediums wird ähnlich wie bei der zweiten AusfUhrungsform durch eine Haltevorrichtung in seiner Lage gehalten» Zu dieser Haltevorrichtung gehört ein rohrförmiges Bauteil 225, das auf dem gelochten Hohr 221 sowohl verschiebbar als auch drehbar gelagert ist. Das Bauteil 225 weist einen vorderen Endabschnitt von kleinerem Durchmesser auf _f auf dem die benachbarten Enden der Fäden 223 angeordnet sind, die durch ein Band 226 fest in ihrer lage gehalten werden. Um die Festigkeit dieser Verbindung zu steigern,' ist ein ringförmiges Bau-lö-1 227 vorhanden, das mit einem Außengewinde. 227a versehen und gegenüber den Fäden 223 so angeordnet ist, daß eine nach innen weisende Schulter des ringförmigen Bauteils am benachbarten Hand des Bandes 226 anliegt} ferner ist, ein ringförmiges Bauteil 228 vorhanden, das mit einem Innengewinde 228a, versehen und auf das Bauteil 225 aufgeschoben ist; das Bauteil 228 ist mit seinem Innengewinde auf das Außengewinde des ringförmigen Bauteils 227 aufgeschraubt und weist einen nach innen ragenden Flansch auf, der gemäß Fig* 7·mit einer Ringschulter des Bauteils 225 zusammenarbeitet. .

Derartige Filterelemente 220 werden auf ähnliche Weise, wie es in Fig. 5 und 6 dargestellt ist, in einen Filterbehälter 229, in waagerechter lage und parallel zueinander so eingebaut, daß das offene hintere Ende jedes Filterelements aus dem Behälter herausragtj in Fig. 7 und 8 ist jedoch nur ein Filterelement dargestellt. Mit der Behälterwand 229 ist durch Schrauben 250 ein ringförmiges Bauteil 231 verbunden. Zu den weiteren Bauteilen des Filterelements 220 gehören; eine Feder 232, ei» auf einer Welle 234 angeordneter Nocken 233, 0-Ringe 235 und 236, ein Flansch 221a» der am offenen: hinteren Ende des gelochten" Rohrs 221 ausgebildet ist, sowie eine nicht dargestellte Sammelleitung, die mit dem hinteren Ende des Rohrs 221 verbunden istj diese Bauteile ähneln den entspre-.

300816/0045

chenden, anhand von Fig. 5 und 6 beschriebenen und sind außerhalb des Behälters 229 angeordnet.

Bei dieser dritten, insgesamt mit 220 bezeichneten Ausführungsform eines Filterelements ist der gemäß Fig* 5 am hinteren Ende des tragenden Bauteils 125 ausgebildete Flansch 125a durch ein gesondert hergestelltes Ritzel 237 ersetzt, das auf dem hint-eren Ende des Bauteils 225 angeordnet und mit ihm durch einen Gewindestift 238 verbunden ist. Das Ritzel 237 kämmt mit einer Zahnstange 239, die im rechten Winkel zur Zeichenebene von Fig. 7 und 8 bewegbar ist. tir<l die Zahnstange 239 in der einen Richtung bewegt, dreht sie das Ritzel 237 zusammen mit dem tragenden Bauteil 225 derart, daß sich die Fäden 223 schraubenlinienförmig um das gekochte Rohr 221 herumlegen, da das Rohr an dieser Drehbewegung nicht teilnimmt, während das mit den hinteren Enden der Fäden 223 fest verbundene Bauteil 225 gedreht wird. Wird die Zahnstange 239 in der entgegengesetzten Richtung bewegt, dreht sich auch das Ritzel 237 mit dem tragenden Bauteil 225 in der entgegengesetzten Richtung, so daß die Fäden 223 wieder gelockert werden·

Soll mit Hilfe des Filterelemente 220 eine Filtration durchgeführt werden, bringt man den Nocken 233 in die Stellung nach Fig. 7, woraufhin die Zahnstange 239 mittels einer nicht dargestellten Antriebsvorrichtung betätigt wird, um das tragende rohrförmige Bauteil 225 über das Ritzel 237 zu drehen. Infolgedessen werden die hinteren Enden der Fäden zusammen ait dem Bauteil 225 gegenüber dem gelochten Rohr 221 gedreht, so daß sich die hinteren Enden der Fäden gegenüber dem Halteband 224 drehen, und daß sich die Fäden von dem Halteband aus in Richtung auf ihre hinteren Enden 226 allmählich schraubenlinienförmig um das gelochte Rohr 221 herumlegen und die in Fig. θ dargestellte Form annehmen. Bei dieser lage der Fäden stehen die Fäden untereinander in sehr Inniger

309816/0846

~¹⁵~ 22496Q3

Berlihrting, so daß zwischen ihnen mir äußerst enge Spalte vorhanden sind. Dieses Aufwickeln der Fäden 223 führt ferner dazu, daß die Fäden stärker gespannt werden und "bestreit sind, das tragende Bauteil 225 in Richtung auf das Haltelband 224-zu bewegenf sobald die hierdurch hervorgerufene Zugkraft größer wird als die Kraft der Feder 232, wird das Bauteil 225 längs des gelochten Rohrs 221 in Richtung auf das Halteband 224- verschoben, bis diese Bewegung dann zum Stillstand kommt, wenn ein Gleichgewicht zwischen den genannten Kräften erreicht worden ist. Diese Verlagerung des tragenden Bauteils 225 verhindert ein unerwünschtes Abreißen von Fäden, das eintreten könnte, wenn sich das Bauteil 225 nicht längs des gelochten Rohrs 221 verschieben könnte. Wenn die Fäden 223 schraubenlinienförmig um das gelochte Rohr herumgelegt worden sind, so daß sich die Spalte zwischen benachbarten Fäden im maximalen Ausmaß verengt haben, werden bei einem Filtriervorgang auch äußerst feine Verunreinigungsteilchen aus der dem Filterbehälter 229 zugeführten Trübe zurückgehalten, so daß ein sehr hoher Trennungsgrad erzielt wird. Daher eignet sich das Filterelement 220 insbesondere zur Durchführung einer Präzisions- oder Klärungs filtration, bei der ein hoher Trennungsgrad gefordert wird. Soll das Filterelement abgewaschen werden, nachdem es sich verstopft hat, werden die Fäden 223 durch Bewegen der Zahnstange 239 in der entgegengesetzten Richtung wieder gelockert, bis sie ihre in Fig. 7 gezeigte gestreckte Lage einnehmen, bei der zwischen den Fäden größere Zwischenräume vorhanden sind. Bei dieser Stellung der Bauteile werden die das Filtermedium bildenden Fäden mit einer Druckflüssigkeit oder einem Druckgas gereinigt, das dem Filterelement 220 über das offene Ende des gelochten Rohrs 221 zugeführt wird. Sollte sich die Reinigung des Filterelements als sehr zeitraubend erweisen, da sich die Zwischenräume der gestreckten Fäden nicht hinreichend vergrößert haben, oder da es erwünscht ist,, mit einem niedrigeren Druck des Reinigungsfludes zu arbeiten, wird der Nocken 233 gemäß Fig. 7 durch

309816/0845

Drehen der Welle 234 in die in Fig. 7 mit gestrichelten Linien angedeutete Stellung gebracht, die der Stellung des Nockens 133 der zweiten Ausführungsform nach Fig. 6 entspricht. Auf diese Weise werden die Zwischenräume der Fäden 223 erheblich vergrößert, so daß sich das Filtermedium sehr schnell auch dann reinigen läßt, wenn ein unter einem niedrigeren Druck stehendes Reinigungsflud zugeführt wird.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung ist das Filterelement 220, d. h., die dritte Ausführungsform der Erfindung, so ausgebildet, daß die das gelochte Rohr 221 umgebenden Fäden 223 dadurch gespannt werden, daß sie schraubenlinienförmig um das Rohr herumgelegt werden, so daß sich die Spalte zwischen den Fäden verengen; hierbei läßt sich auf die Fäden eine erheblich höhere Spannung aufbringen als bei der ersten Ausführungsform 20 nach Fig. 1 bis 4, bei der sich die Spannung nur nach dem Druckunterschied während der Filtration richtet, und ähnliches gilt für die zweite Ausführungsform 120 nach Fig. 5 und 6, bei der die Spannung der Fäden dadurch gespannt werden, daß jeweils ein Ende jedes Fadens verlagert wird; im Gegensatz hierzu lassen sich bei den Fäden 223 der dritten Ausführungsform nach Fig. 7 und I die Zwischenräume erheblich weiter verkleinern, so daß das Filterelement 220 besonders gut für eine Fein- oder Klärungsfiltration geeignet ist, bei der auch außerordentlich feine Verunreinigungen zurückgehalten werden. Wie eingangs' erwähnt, ist es bis jetzt bei einer solchen Feinfiltration schwierig, das Filtermedium zu reinigen. Bei dem erfindungsgemäßen Filterelement 220 ist diese Schwierigkeit nunmehr vermieden, da sich das Filtermedium auf einfache und schnelle Weise, und insbesondere vollständig dadurch reinigen läßt, daß man die Abstände zwischen den Fäden 223 vergrößert, indem man die Fäden in ihre gestreckte Lage bringt und/oder zusätzlich das eine Ende des Fadenbündels in der Längsrichtung auf das andere Ende zu bewegt. Somit ermöglicht es das Filterelement 220, bei der

309816/0845

2249803

Filtration auch sehr kleine Verunreinigungsteilchen zurückzuhalten, und trotzdem läßt sich das Filtermedium leicht reinigen? diese Möglichkeit war nach dem "bisherigen Stand der Technik nicht gegeben. Außerdem ist es "beim Schraubenlinien*· förmigen Herumlegen der Fäden 223 um das gelochte Rohr 221 möglich, die Anstände zwischen den Fäden dadurch zu regeln, daß man das Ausmaß der Drehung des tragenden Bauteils 225 entsprechend wählt.

Zwar wird "bei dem beschriebenen Filterelement 220 das eine Ende des aus den Fäden 223 gebildeten Bündels um die Achse des gelochten Rohrs 221 gedreht, um die Fäden schraubenlinienförmig aufzuwickeln und sie zu spannen, doch könnte man die Einrichtung zum Spannen der Fäden auch so abändern, daß die durch das rohrförmige Bauteil 225 gebildete Haltevorrichtung an dem Filterbehälter 229 befestigt werden und das gelochte Rohr gedreht werden kann, um die Fäden schraubenlinienförmig um das Rohr herumzulegen und ihnen die gewünschte Spannung zu geben. Während bei der dritten Ausführungsform 220 nur ein Ende des durch die Fäden 223 gebildeten Bündels mit Hilfe einer Haltevorrichtung zwangsläufig gedreht werden kann, könnte man bei einer abgeänderten Konstruktion derartige drehbare Haltevorrichtungen auf dem gelochten Rohr anordnen und jedes Ende des Fadenbündels mit einer dieser Vorrichtungen verbinden; bei einer solchenAnordnung könnte man dafür sorgen, daß sich die beiden Haltevorrichtungen gleichzeitig in entgegengesetzten Richtungen drehen lassen, so daß beide Enden des Fadenbündels gegeneinander gedreht werden können, um die Fäden schraubenlinienförmig aufzuwickeln bzw. sie wieder zu lockörn.

Zwar werden die drei vorstehend beschriebenen Ausführungsformen von Tilterelementen, d. h., die Ausführungsformen 20, 120 und 220, in der Weise benutzt, daß die zu filtrierende Trübe einem■Filterbehälter zugeführt wird, der die Filterelemente umschließt, und daß das Filtrat jeweils aus

309816/0845

~¹⁸~ 22496Q3

dem Inneren der Filterelemente abgezogen wird, doch wäre es auch möglich, die Filterelemente 120 und 220 in der Weise zu benutzen, daß die Trübe in das gelochte Rohr 121 "bzw. 221 über das offene Ende des Rohrs eingeleitet wird, so daß die Trübe während der Filtration das Fadenbündel von innen nach außen passiert, woraufhin das Filtrat in dem Filterbehälter von der Außenseite des Filterelements abgeführt wird, denn selbst bei dieser Betriebsweise ist es möglich, die Zwischenräume der Fäden durch ein zwangsläufiges Spannen der Fäden zu verkleinern. Ferner kann man die erfindungsgemäßen Filterelemente nicht nur zum Filtrieren von Flüssigkeiten, sondern auch zum Filtrieren von Gasen benutzen. Beispielsweise können die Filtrierelemente dazu dienen, staubförmige feste Teilchen aus einem Luftstrom oder schädliche Verunreinigungsteilchen aus den Abgasen einer Fabrikanlage zu entfernen.

Alle in den Unterlagen offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die offenbarte räumliche Ausgestaltung, werden, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind, als erfindungswesentlich beansprucht.

Patentansprüche:

309816/0845

Claims

" 19 " 2248603 PATENTANSPRÜCHE

1.) Filterelement, gekennzeichnet durch sin gelochtes Rohr (21; 121; 221), mehrere Fäden (23; 123; 223), die auf der Außenseite des gelochten Rohrs so angeordnet sind, daß sie sich längs des Rohrs erstrecken, sowie durch zwei Haltevorrichtungen, die die Fäden an "beiden Enden· so unterstützen, daß das durch die Fäden gebildete Bündel auf dem gelochten Rohr in seiner Lage gehalten wird.

2. Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine der Haltevorrichtungen (125; 225) auf dem gelochten Rohr (121; 221) so gelagert ist, daß sie relativ zu dem Rohr bewegbar ist, und daß eine Betätigungsvorrichtung (133; 233) vorhanden ist, die es ermöglicht, die Haltevorrichtung oder das gelochte Rohr so zu verlagern, daß die Fäden (123; 223) nach Bedarf gespannt oder entspannt werden.

3. Filterelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Haltevorrichtung (125; 225) auf dem gelochten Rohr (121; 221) gleitend geführt ist.

4· Filterelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Haltevorrichtung (125; 225) durch eine Feder (132; 232) in einer solchen Richtung vorgespannt ist, daß sie bestrebt ist, längs des gelochten Rohrs 121; 221) von der anderen Haltevorrichtung (124; 224) weg zu gleiten, um die Fäden 123; 223) zu spannen, und daß zu der Betätigungsvorrichtung ein Nocken (133> 233) gehört, der die bewegbare Haltevorrichtung abstützt und es ermöglicht, ihre Stellung längs des gelochten Rohrs zu regeln.

309816/0845

5. Filterelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Haltevorrichtung (225) auf dem gelochten Rohr (221) drehbar gelagert ist.

6. Filterelement nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η zeichnet , daß zu der Betätigungsvorrichtung eine Einrichtung (239, 237) gehört, die es ermöglicht, die eine Haltevorrichtung (225) nach Bedarf in der einen oder anderen Richtung zu drehen.

7. Filterelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die eine Haltevorrichtung (225) zusätzlich auf dem gelochten Rohr (221) verschiebbar gelagert ist.

8. Filterelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß zu der Betätigungsvorrichtung eine zum Erzeugen einer Drehbewegung dienende Einrichtung (239_t 237) gehört, die es ermöglicht, die eine Haltevorrichtung (225) nach Bedarf in der einen oder anderen Richtung zu drehen, sowie eine Einrichtung (233), die es ermöglicht, die eine Haltevorrichtung in Richtung auf die andere Haltevorrichtung (224) zu verschieben, um die. Fäden (223) zu entspannen.

9. Filterelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Haltevorrichtung (225) durch eine Feder (232) in einer solchen Richtung vorgespannt ist, daß sie bestrebt ist, sich längs des gelochten Rohrs(22l) von der anderen Haltevorrichtung (224) weg zu verschieben, und daß zu der Betätigungsvorrichtung ein Nocken (233) gehört,(dessen) mittels dessen die Stellung der einen Haltevorrichtung regelbar ist.

10. Filterelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auch die andere Haltevorrichtung (224)

309816/0845

auf dem gelochten Rohr (221) drehbar gelagert ist, und daß ihr ebenfalls eine Vorrichtung zugeordnet ist, die es ermöglicht, diese Haltevorrichtung jeweils entgegengesetzt zur Drehrichtung der einen Haltevorrichtung zu drehen.

309816/084

Lee rseite