DE2549747B2

DE2549747B2 - Filterelement für Schichten- und Anschwemmschichtenfilter

Info

Publication number: DE2549747B2
Application number: DE2549747A
Authority: DE
Inventors: Fritz Dipl.-Ing. St. Gallen Strub (Schweiz)
Original assignee: FILTROX-MASCHINENBAU AG ST GALLEN (SCHWEIZ)
Current assignee: FILTROX-MASCHINENBAU AG ST GALLEN (SCHWEIZ)
Priority date: 1974-11-15
Filing date: 1975-11-06
Publication date: 1979-08-30
Also published as: CS197260B2; ATA794575A; US4045348A; GB1512671A; FR2290935A1; IT1049006B; AU8669075A; AT339339B; DE2549747A1; FR2290935B1; CH575775A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Filterelement für Schichten- und Anschwcmmschichtenfilter mit einem rahmenförmigen Teil mit außen an demselben angebrachten Augen sowie Verbindungskanälen zwischen dem Rahmeninnenraum und den Augen zur Abführung von Filtrat bzw. zur Zuführung von Unfiltrat und mit in ϊ das rahmenförmige Teil einsetzbaren, mit Profilierungen zur Bildung von Zu- und Abflußkanälen versehenen plattenförmigen Teilen zur Abstützung von beiderseits des Filterelementes anzuordnenden Filterschiebten. Ein Filterelement dieser Art ist beispielsweise aus der

^;'· deutschen Patentanmeldung Sch 80 78.12d,5/01 bekannt Bei diesem bekannten Filterelement sind zwei plattenförmige Teile mit ihren Plattenflächen übereinander in das rahmenförmige Teil einsetzbar, und zwar das eine von der einen und das andere von der anderen

•< Jeite des rahmenförmigen Teiles her, und die plattenförmigen Teile sind auf ihren voneinander abgewandten Außenseiten mit einer die genannte Profilierung bildenden Riffelung und auf den einander zugewandten Innenseiten mit rinnenartigen Halbkanälen versehen,

-'" die so angeordnet sind, daß sich die Halbkanäle in dem einen plattenförmigen Teil nach dem Einsetzen der beiden plattenförmigen Teile in das rahmenförmige Teil mit jeweils gegenüberstehenden Halbkanälen in dem anderen plattenförmigen Teil zu je einem Vollkanal

?■> zusammenfügen. Die Halbkanäle stehen über Durchbrüche in den plattenförmigen Teilen mit den geriffelten Außenseiten derselben in Verbindung, und die nach dem Einsetzen der plattenförmigen Teile gebildeten Vollkanäle sind, meist über einen Querkanal, mit den

^!" genannten Verbindungskanälen zwischen Rahmeninnenraum und Augen verbunden. Zweck dieser Ausbildung mit in das rahmenförmige Teil von beiden Seiten her einsetzbaren »Halbplatten« ist eine Verbesserung der Reinigungsmöglichkeiten der inneren Kanäle. Die

'"■ plattenförmigen Teile und das rahmenförmige Teil bestehen bei diesem bekannten Filterelement entweder in der für Filterelemente allgemein üblichen Weise alle aus demselben Material, so z. B. alle Teile aus Gußstücken aus nichtrostendem S.ahl oder alle Teile

⁴" aus Kunststoff oder aus Porzellan, oder aber es sind zumindest oberflächlich bei allen diesen Teile gleichartige Materialien vorgesehen, so z. B. bei plattenförmigen Teilen aus Hartgummi ein rahmenförmiges Teil aus gummiertem Gußeisen oder bei plattenförmigen Teilen

■'"■ aus Porzellan ein rahmenförmiges Teil aus emailliertem Eisen.

Dieses bekannte Filterelement konnte sich jedoch in der Praxis nicht durchsetzen, was wahrscheinlich darauf zurückzuführen ist, daß diese ja aus drei gesonderten

>" Teilen bestehende Filterelement einen wesentlich größeren Herstellungsaufwand als die bekannten eirstückigen Filterelemente wie z. B. die früher allgemein und auch heute noch zum Teil üblichen Aluminiumgiiß-Fiiterelemente und die anstelle dersel-

··· ben in den letzten Jahren zunehmend eingesetzten Vollkunststoff-Filterelemente erfordert und trotz dieses größeren Herstellungsaufwandes keine besonderen Vorteile gegenüber den einstückigen Filterelementen sondern im Gegenteil sogar einen prinzipiellen Nachteil

⁽ⁱ" diesen gegenüber aufweist.

So sind bessere Reinigungsmöglichkeiten für die inneren Kanäle, die ja der Hauptzweck der dreiteiligen Ausbildung sind, bei den einstückigen Filterelementen garnicht erforderlich, weil die einstückigen Filierele-

°- mente gar keine inneren Kanäle besitzen sondern innen voll sind und der obenerwähnte, in den Verbindungskanal zu den Augen mündende Querkanal dort an der Außenseite des Filterelementes liegt. Im Gegenteil sind

die bei dem dreiteiligen Filterelement vorgesehenen inneren Kanäle insofern nachteilig, als diese Kanäle ja Hohlräume bilden und sich mit solchen Hohlräumen innerhalb des von dem Rahmen umfaßten Raumes prinzipiell das gleiche Verschnittverlustproblem — wenn auch nicht in gleichem Ausmaß — wie bei den im folgenden noch näher erläuterten Stahlfilterelementen ergibt. Diesen Nachteil weisen die innen vollen einstückigen Filterelemente nicht auf.

Aber auch ansonsten weisen die einzelnen Ausführungsformen des dreiteiligen Filterelementes gegenüber den entsprechenden einstückigen Filterelementen keine Vorteile auf. So hat die Ausführungsform, bei der alle drei Teile aus Kunststoff bestehen, den gleichen Nachteil mangelnder Formstabilität in den beim Zusammenpressen des Filterpaketes unter hohem Preßdruck stehenden Randbereichen wie die einstückigen Vollkunststoff-Filterelemente, und die Ausführungsform, bei der alle drei Teile aus Gußstücken aus nichtrostendem Stahl bestehen, den gleichen Nachteil unzureichender Korrosionsfestigkeit wie die einstürkigen Aluminiumguß-Filterelemente (diese KoiTOsionsanfälligkeit ist nicht materialbedingt, da rostfreier Stahl und Aluminium ja an sich nicht korrosionsanfällig sind, sondern sie ist eine Folge des Herstellungsverfahrens, denn Gußstücke sind bekanntlich porös und neigen zu interkristalliner Korrosion). Die Ausführungsform des dreiteiligen Filterelementes, bei der alle drei Teile aus Porzellan bestehen, schließlich ist zwar korrosionsfest und auch unter hohem Preßdruck formstabil, aber insbesondere das rahmenförmige Teil hat bei dieser Ausführungsform nicht die für die unvermeidlichen Verspannungen beim Zusammenpressen des Filterpaketes erforderliche Bruchfestigkeit Nun ist zwar diese mangelnde Bruchfestigkeit der Ausführungsform mit drei Porzellanteilen bei der abgewandelten Ausführungsform mit zwei plattenförmigen Porzellanteilen und einem rahmenförmigen Teil aus emailliertem Eisen im wesentlichen behoben, ebenso wie die obenerwähnte mangelnde Formstabilität der Ausführungsform mit drei Kunststoffteilen bei der abgewandelten Ausführungsform mit zwei plattenförmigen Hartgumntiteilen und einem rahmenförmigen Teil aus gummiertem Gußeisen behoben ist, aber diese abgewandelten Ausführungsformen mit einem rahmenförmigen Teil aus anderem Material als dem der beiden plattenförmigen Teile haben einen anderen wesentlichen Nachteil, der bei den aus nur einem Material bestehenden Filterelementen wie den zuvor genannten einstückigen Filterelementen aus Vollkunststoff und aus Aluminiumguß und den erwähnten Ausführungsformen mit drei aus demselben Material bestehenden Teilen nicht auftritt, daß nämlich bei Verwendung unterschiedlicher Materialien für das rahmenförmige und die plattenförmigen Teile aufgrund von unterschiedlichen Wärmeausdehnungen dieser Materialien innerhalb des Filterelementes Wärmespannungen von einer zu Deformationen der einzelnen Teile wie z. B. Verwerfungen der plattenförmigen Teile und Bruch des rahmenförmigen Teiles führenden Höhe auftreten können. Daher weisen auch diese abgewandelten Ausführungsformen des dreiteiligen Filterelementes gesamthaft gesehen keine Vorteile gegenüber den einstückigen Filterelementen auf.

Bei einem Vergleich des eingangs beschriebenen dreiteiligen Filterelcmentes mit den allgemein gebräuchlichen einstückigen Filterelementen verbleiben aber in jedem Fall nocl/ zuungunsten des dreiteiligen Filterelementes dessen größerer Herstellungsaufwand und dessen prinzipieller Nachteil eines höheren Verschnitiverlustes, und diese Nachteile sind zweifellos zumindest maßgebende, wenn nicht die ausschlaggebenden Faktoren dafür gewesen, daß sich das dreiteilige Filterelement gegenüber den in der Praxis schon allgemein angewendeten, billigeren und zu wesentlich geringeren Verschnittverlusten führenden einstückigen Filterelementen nicht durchsetzen konnten. Die einstückigen Filterelemente haben aber, wie oben

in schon erwähnt, selbst auch spezifische Nachteile wie Korrosionsanfälligkeit und mangelnde Formstabilität, die zwar durch die entsprechenden Ausführungsformen des dreiteiligen Filterelementes jedenfalls ohne Inkaufnahme anderer schwerwiegender Nachteile nicht behoben werden konnten, die aber natürlich ganz ungeachtet dessen zu einer Suche nach weiteren

Lösungen mit dem Ziel einer Behebung aller dieser Nachteile führten. Ein wel'erer Schritt in Richtung dieses Zieles waren

2(i die ausschließlich aas rostfreiem iiahl bestehenden sogenannten Siahifiiiereiemenie. Diese z. B. aus den Prospekten P 80 410/Ih 4 971 J &C »Universalfilter ORION-OF 4OV« und P 80 417 5 770 MV »Edelstahlfilter für Bier - ORION 60« der Fa. Seitz-Werke GmbH.

Ji bekann'en Stahlfilterelemente bestehen im wesentlichen aus einem Preßrand mit außen an demselben angebrachten Augen und innerhalb des von dem Preßrand umschlossenen Raumes angeordneten Mitteln zur Abstützung von beiderseits des Füterelementes

w anzuordnenden Filterschichten. Die Abstützmittel bestehen dabei meist aus zwei im Bereich der beiden Seitenebenen des Preßrandes angeordneten Lochbleches, die durch zwischen denselben angeordnete Stützkörper wie z. B. einem Gitter aus jeweils von einer zur gegenüberliegender, Preßrandseite verlaufenden Querleisten oder an den Lochblechen angebrachten kleinen Abstützkörpern oder aber durch in die Lochbleche selbst eingedrückte Stfitzorgane wie z. B. Buckel, Nocken oder Profile gegeneinander abgestützt

to sind. Bekannt geworden sind ferner auch Abstützmittel ohne Lochbleche, z. B. in Form von direkt die Filterschichten abstützenden gewellten oder mit anderen Ausbuchtungen versehenen Blechen. Durch diese Stahlfilterelemente wurden nun zwar die obengenannten spezifischen Nachteile der verschiedenen einstückigen Filterelemente behoben, da das aus rostfreiem Walzstahl bestehende Material dieser Stahlfilterelemente sowohl die erforderliche Formstabilität wie auch die notwendige Korrosionsfestigkeit gewährleistete, aber andererseits brachten die Stahlfilterelemente auch wiederum neue Probleme mit sich, insbesondere das oben schon kurz erwähnte Verschnittverlutproblem. Denn bei den Stahlfilterelementen enthält der genannte, von dem Preßrand umschlossene Raum nur die beiden erwähnten Lochblech? sowie die SlUtzkörper oder aber die gewellten oder mit anderen Ausbuchtungen versehenen Bleche und ist daher — im Gegensatz zu dem nahezu vollständig von Material erfüllten entsprechenden Raum bei den einstückigen

m> Filterelementen — zum großen Teil hohl, so daß beim Anfahren eines Filtriervorganges, das ja s>nfi.ngs bis zum Umschalten auf die zu filtrierende Flüssigkeit mit Wasser durchgeführt wird, aus einem aus Stahlfilterelementen aufgebauten Schichtenfilter ein relativ großes

6i Wasservolumen von der nachströmenden zu filtrierenden Flüssigkeit verdrängt werden muß, ehe die Flüssigkeit in nahezu reiner Form bzw. ohne oder mit nur noch sehr geringen Wasserbeimengungen das Filter

verläßt. Die bis zu diesem Zeitpunkt das Filter verlassende, mit Wasser vermengte filtrierte Flüssigkeit ist Verschnittverlust. Ein weiterer nicht unbeträchtlicher Verschnittverlust entsteht beim Auslaufen des Filtriervorganges, wo die noch im Filier befindliche zu filtrierende bzw. schon filtrierte Flüssigkeit durch Wasser aus dem Filter verdrängt wird. Solche Verschniüverlustprobleme waren bei den innen vollen einstückigen Filterelementen, wie oben schon erwähnt, nic'nl aufgetreten, aber die von dort her bekannte Lösung dieses Problems war auf Stahlfilterelemcnte nicht übertragbar, weil den Aluminiumguß-Filterelementcn entsprechende gegossene Filterelemente aus rostfreiem Stahl wegen ihrer Porösität nicht korrosionsfest sind und außerdem sowohl die Materialkostcn wie auch das Gewicht solcher Vollstahl-Fillerelemente zu hoch wären. Die mangelnde Korrosionsfestigkeit von gegossenen Filterelementen aus rostfreiem Stahl ließe sich zwar dadurch überwinden, daß man einer Wal/stahlplattc aus rostfreiem Stahl durch spanabhebende Bearbeitung die gleiche Form gibt, wie sie die Aluminiiimguß-Filterelemente aufweisen, aber praktisch kommt das sowohl aus den schon genannten Gründen der zu hohen Materialkosten sowie eines zu hohen Gewichtes als auch aus dem zusätzlich hinzukommenden Grund der für eine solche spanabhebende Bearbeitung erforderlichen hohen Bearbeitungskosten überhaupt nicht in Betracht.

Kin weiteres Problem, das bei solchen Stahlfilterelementen im Gegensatz zu einstückigen Filterelementen auftreten kann, ist eine starke Biegebeanspruchung der Preßrandecken. Diese Biegebeanspruchung entsteht dadurch, daß die Flüssigkeit bei den Stahlfilterelementen auf die Preßrandinnenseite einen dem Flüssigkeitsdruck entsprechenden Druck ausübt, der eine Biegebeanspruchung in Richtung eines Aufbiegens der Preßrandecken verursacht. Eine solche Biegebeanspruchung tritt bei den einstückigen Filterelementen deswegen nicht auf, weil diese Filterelemente im Prinzip aus einer Platte bestehen und es dort gar keine Preßrandinnenseite wie bei den Stahlfilterelementen gibt, auf die der Flüssigkeitsdruck wirken könnte. Bei Stahlfilterelementen, bei denen die erwähnten, als Abstützmittel dienenden Lochbleche mit dem Preßrand verschweißt sind, tritt eine solche Biegebeanspruchung ebenfalls nicht auf, weil sich dort die auf die Preßrandinnenseite durch den Flüssigkeitsdruck ausgeübten Kräfte über die als kraftschlüssige Verbindung zwischen einander gegenüberliegenden Preßrandseiten wirkenden Lochbleche kompensieren. Hingegen treten solche Biegebeanspruchungen bei Stahlfilterelementen auf, bei denen die genannten Abstüvzmittel nur in den Preßrand eingesetzt sind, jedoch keine kraftschlüssige Verbindung zwischen einander gegenüberliegenden Preßrandseiten bilden, also z. B. bei nur in den Preßrand eingesetzten gewellten Blechen als Abstützmittel oder bei nur auf den Preßrand aufgesetzten Lochblechen und die Preßrandseiten nicht kraftschlüssig miteinander verbindenden Stützkörpern als Abstützmitteln.

Die Verschnittverluste und die Biegebeanspruchungen der Preßrandecken bei den Stahlfilterelementen zeigen, daß auch diese Filterelemente wiederum spezifische Nachteile aufweisen, die bei den vor der Entwicklung der Stahlfilterelemente gebräuchlichen einsiückigen Filterelementen nicht vorhanden waren, so daß auch mit den Stahlfilterelementen trotz der damit erzielten Behebung aller spezifischen Nachteile der einstückigen Filterelemente kein Filterelement geschaf

fen werden konnte, bei dem alle wesentlichen Nachteile der verschiedenen bekanntgewordenen Filterelemente behoben sind. Das gilt gleichermaßen auch für die eingangs beschriebenen dreiteiligen Filterelemente, denn auch diese Filterelemente weisen — wie oben schon näher erläutert — neben ihrem generellen Nachteil erhöhter Verschnittverluste noch spezifische Nachteile in Form von Korrosionsanfälligkeit oder mangelnder Formstabilität oder Bruchempfindlichkeil oder einem zu Wärmespannungen und daraus resultierenden Deformationen führenden Aufbau auf.

Für alle den vorgenannten spezifischen Nachteilen zugrundeliegenden Teilprobleme gibt es bekannte, bei jeweils einzelnen der oben beschriebenen Filterelemente realisierte Teillösungen, so zur Behebung mangelnder Formstabilität die Verwendung von Metall oder Porzellan als Werkstoff, zur Behebung von Korrosionsanfälligkeit die Verwendung von rostfreiem Walzstahl oder Porzellan oder Kunststoff als Werkstoff, zur Behebung von Bruchempfindlichkeit die Verwendung von Metall oder Kunststoff als Werkstoff, zur Vermeidung von Wärmespannungen und daraus resultierenden Deformationen die Verwendung nur eines einzigen Werkstoffes, gegebenenfalls in Verbindung mit der Anordnung von Spalten zur Aufnahme unterschiedlicher Wärmeausdehnungen (siehe FR-PS 16 03 917). zur VermeHung von Verschnittverlusten die Ausbildung des Filterelementes als einstückiges Filterelement und zur Vermeidung unzulässiger Biegebeanspruchungen der Preßrandecken der Stahlfilterelemente kraftschlüssige Verbindungen zwischen einander gegenüberliegenden Preßrandseiten bildende Abstützmittel, aber da sich diese Teillöungen zum Teil gegenseitig ausschließen und das einzige Filterelement, das im Prinzip allen diesen Teillösungen entsprechen würde, das oben schon erwähnte, aus Kosten- und Gewichtsgründen praktisch nicht in Betracht kommende einstückige Filterelement aus rostfreiem Walzstahl ist. konnte bisher das Ziel der Schaffung eines in der Praxis einsetzbaren und dennoch keinen der erwähnten spezifischen Nachteile aufweisenden Filterelementes noch nicht erreicht werden.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Filterelement der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem neben den Problemen ausreichender Formstabilität und Bruchfestigkeit des rahmenförmigen Teiles sowie der Korrosionsfestigkeit des gesamten Filterelementes auch das erwähnte Verschnittverlustproblem und die genannten mechanischen Probleme der Vermeidung von Wärmespannungen und daraus rest' tierenden Deformationen sowie der Vermeidung starker Biegebeanspruchungen der Rahmeneeken gelöst sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Filterelement der eingangs genannten Art gelöst das durch die Kombination folgender Merkmale gekennzeichnet ist:

a. einen das rahmenförmige Teil bildenden korrosionsfesten Preßrand aus rostfreiem Walzstahl mit Verstrebungen, mit denen einander gegenüberliegende Partien des Preßrandes kraftschlüssig miteinander verbunden sind,

b. eine Mehrzahl von die plattenförmigen Teile bildenden, innerhalb des von dem Preßrand umschlossenen Raumes nebeneinander angeordneten und durch die zwischen ihren Schmalseiten verlaufenden Verstrebungen voneinander getrenn-

ten, den von dem Preßrand umschlossenen Raum im wesentlichen ausfüllenden Kunststoffplatten,
c. Spalte zwischen den Kunststoffplatten und den die Plattenränder derselben umschließenden Preßrand- und Verstrebungsteilen zur Aufnahme unterschiedlicher Wärmeausdehnungen des Preßrjiides und der Verstrebungen einerseits und der KuAststoffplatten andererseits.

Es wird weder bezüglich der einzelnen Merkmale des to Patentanspruches I noch bezüglich der Merkmale der Unteransprüche Elementenschutz begehrt.

Dabei ist es aus herstellungstechnischen Gründen und hinsichtlich des technischen Aufwandes von Vorteil, wenn alle Kunststoffplatten gleiche Abmessungen haben. In diesem Fall sollten die Spalte zwischen den einzelnen Kunststoffplatten und den die Plattenränder derselben umschließenden Preßrand- und Verstrebungsteilen jeweils bei allen in gleicher Richtung nebeneinander angeordneten Kunststoffplatten gleich breit sein.

Die Kunststoffplatten können bei dem vorliegenden Filterelement, in entsprechender Weise wie bei den bekannten Aluminiumguß- und Vollkunststoff-Filterelementen, vorteilhaft auf beiden Seiten eine gerippte Oberfläche aufweisen, wobei die Rippen die genannte Profilierung bilden. Es sind aber natürlich auch andere Profilierungen möglich, z. B. ein Netz von sich kreuzenden Rillen.

AIr Material für die Kunststoffplatten kommt in erster Linie ein hitzebeständiger Kunststoff in Frage, wie er beispielsweise auch für die bekannten Vollkunststoff-Filterelemente verwendet wird. Die Kunststoffplatten können vorteilhaft, z. B. in der aus dem Prospekt 3M/6/69/WM der Fa. »The Manor Engineering« bekannten Weise, glasfaserverstärkt sein. Eine solche Glasfaserverstärkung der Kunststoffplatten empfiehlt sich bei dem vorliegenden Filterelement insbesondere deswegen, weil die Wärmeausdehnung von glasfaserverstärktem Kunststoff geringer als die Wärmeausdeh- ·*ο nung des gleichen Kunststoffes ohne Glasfaserverstärkung ist.

Bei einer bevorzugten Ausbildung des erfindungsgemäßen Filterelementes bestehen die Verstrebungen aus dem gleichen rostfreien Stahl wie der Preßrand und sind an ihren Enden an der Preßrandinnenseite angeschweißt. Vorteilhaft können die Verstrebungen auch an ihren Kreuzungspunkten miteinander verschweißt sein.

Zur Erhöhung der Biegesteifigkeit der Preßrandekken können ferner vorteilhaft an den Preßrandinnenseiten in den Eckbereichen des Preßrandes Eckbleche aus rostfreiem Stahl, vorzugsweise aus dem gleichen rostfreien Stahl wie dem des Preßrandes, eingeschweißt sein.

Anhand der nachstehenden Figuren ist die Erfindung im folgenden an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein Alisführungsbeispiel des vorliegenden Filterelements in Draufsicht auf die eine Seitenebene desselben; eo

Fig.2 einen Querschnitt durch einen Teil des in F i g. 1 gezeigten Filterelemente in der Schnittebene A-A;

Fig.3 einen Ausschnitt aus der Fig. 1 im Bereich X in vergrößertem Maßstab.

Das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel des vorliegenden Filterelements weist einen Preßrand 1 aus rostfreiem Stahl mit vier angeschweißten Augen 2 und vier zur Erhöhung der Biegesteifigkeit der Preßrandekken an die Preßrandinnenseite in den Eckbereichen des Preßrandes 1 eingeschweißte Eckbleche 3 aus rostfreiem Stahl auf. Der Preßrand 1 mit den Augen 2 und den Eckblechen 3 ist in gleicher Weise wie bei einem entsprechenden bekannten Filterelement gleicher Größe ausgebildet Die einander gegenüberliegenden Abschnitte des Preßrandes 1 sind durch Verstrebungen

4 miteinander verbunden. Die Verstrebungen 4 sind an ihren Enden an der Preßrandinnenseite angeschweißt und bestehen aus dem gleichen rostfreien Stahl wie der Preßrand 1 und die Eckbleche 3. Des weiteren sind die Verstrebungen 4 an ihren Kreuzungspunkten, z. B. X in Fig. 1, miteinander verschweißt, wie dies auch deutlich aus der den Bereich X in vergrößertem Maßstab zeigenden F i g. 3 hervorgeht. Die Verstrebungen 4 und der Preßrand 1 bilden, wie in F i g. 1 ersichtlich, neun rechteckige Bereiche, in denen je eine Kunststoffplatte

5 angeordnet ist. Die einer solchen Kunststoffplatte 5 zugewandten Seiten der Verstrebungen 4 sowie des Preßrandes 1 bilden die die Kunststoffplatte 5 umfassenden Begrenzungswände. Länge und Breite der Kunststoffplatten 5 sind so bemessen, daß sie bei der maximalen Betriebstemperatur des Filterelemcnts höchstens gleich der Länge bzw. Breite der sie umfassenden Begrenzungswände sind. Da die Wärmeausdehnung der für den vorliegenden Verwendungszweck in Betracht kommenden Kunststoffe, der glasfaserverstärkt eine Wärmeausdehnung von 3,6 ■ 10-VC und ohne Glasfaserverstärkung eine Wärmeausdehnung von ca. 6 · 10-VC hat) generell größer als die Wärmeausdehnung von rostfreiem Stahl (ca. 1,6 · 10~⁵/°C) ist, ergeben sich bei einer solchen Bemessung der Kunststoffplatten 5 — selbstverständlich unter der Voraussetzung, daß die maximale Betriebstemperatur oberhalb der normalen Raumtemperatur liegt — bei Raumtemperatur von 20⁰C Spalte zwischen den Kanten der Kunststoffplatte 5 und den die Kunststoffplatte 5 umfassenden Begrenzungswänden, da sich die Kunststoffplatte beim Temperaturrückgang von der maximalen Betriebstemperatur auf Raumtemperatur stärker zusammenzieht als die von rostfreiem Stahl gebildeten Begrenzungswände.

Es sei in diesem Zusammenhang erwähnt, daß mit dem Begriff maximale Betriebstemperatur im vorliegenden Fall die überhaupt bei den verschiedenen möglichen Betriebsarten eines Filters, also z. B. Filtrierbetrieb, Reinigungsbetrieb. Sterilisierbetrieb usw., maximal mögliche bzw. zulässige Temperatur gemeint ist, und nicht etwa nur die höchstmögliche. Temperatur beim Filtrierbetrieb. Beispielsweise kann die Temperatur beim Filtrierbetrieb etwa Raumtemperatur, also ca. 20"C, sein, während aber beim Sterilisieren des Filters mit Heißdampf Temperaturen von z. B. bis zu 120° C auftreten können. Die maximale Betriebstemperatur wäre in diesem Fall 120"C, vorausgesetzt daß bei anderen Betriebsarten, z.B. beim Reinigungsbetrieb, nicht noch höhere Temperaturen angewendet werden.

Die zwischen den Begrenzungswänden und einer Kunststoffplatte 5 im Normalzustand, also bei Raumtemperatur, vorhandenen Spalte 6 sind in dem in F i g. 2 gezeigten Querschnitt durch eine solche Kunststoffplatte sowie den Preßrand 1 und eine Verstrebung 4 (Schnitt A-A in F i g. 1) und auch in der F i g. 3 deutlich ersichtlich. Zur Fig.2 wäre erläuternd noch zu bemerken, daß sich der Querschnitt durch die Kunststoffplatte 5 in dem gestrichelten Bereich derselben in gleicher Weise fortsetzt wie dies rechts

und links in den Randbereichen der Platte 5 dargestellt ist.

Die Kunststoffplatten 5 sind im einzelnen folgendermaßen ausgebildet: Beide Seiten der im Betrieb senkrecht stehenden Kunststoffplatten 5 sind, wie aus den F i g. 1 und 3 ersichtlich, in vertikaler Richtung gerippt und in horizontaler Richtung mit einer Reihe von im Abstand voneinander angeordneten, Kanäle bildenden Nuten 7 versehen. Die Ausbildung der Rippen 8 der in vertikaler Richtung verlaufenden Verrippung ist an dem in Fig. 2 gezeigten Querschnitt durch eine Kunststoffplatte 5 deutlich ersichtlich. Die Breite der Rippen bzw. die Abstände von einem Rippenkamm zum benachbarten Rippenkamm sollten 4 mm nicht überschreiten, damit eine sichere Auflage der Filterschichten gewährleistet ist. Aus dem gleichen Grund sollte auch die Breite der Nuten 7 nicht über 4 mm liegen. Die Filterschichten liegen im Betrieb auf den Rippenkämnien der Kuiisisiuifpiaiieti 5 auf und werden von diesen abgestützt. Zur Befestigung innerhalb je eines Feldes des von dem Preßrand I und den Verstrebungen 4 gebildeten Gitters sind die Kunststoffplatten 5 an zwei gegenüberliegenden Kanten mit Nocken 9 versehen, die in entsprechende Ausnehmungen 10 und 11 in dem Preßrand I bzw. den Verstrebungen 4 eingreifen. Zum Einsetzen einer solchen Kunststoffplatte 5 ist ein Feld des von dem Preßrand 1 und den Verstrebungen 4 gebildeten Gitters wird die Kunststoffplatte zunächst einseitig mit ihren Nocken 9 in die zugeordneten Ausnehmungen 10 bzw. 11 eingesetzt und dann leicht gebogen, bis auch die auf der anderen Seite angeordneten Nocken 9 in die entsprechenden Ausnehmungen 10 bzw. 11 einschnappen können.

Bei Platten 5 aus glasierter Keramik oder Glas ist natürlich eine solche Form des Einsetzens wie bei den Kunststoffplatten nicht möglich, weil Glas und Keramik spröde sind und nicht gebogen werden können. In diesem Fall muß oberhalb der Ausnehmungen 11 in den Verstrebungen 4 jeweils ein zum Einsetzen der Platten 5 herausnehmbares und anschließend wieder einsetzbares und befestigbares, z. B. mit den Verstrebungen 4 verschraubbares, Verschlußsiück vorgesehen sein.

Die Seitenlänge der Platten 5 sollte zweckmäßig zwischen 20 und 40 cm liegen und jedenfalls 40 cm nicht wesentlich überschreiten. Dafür gibt es zweierlei Gründe: Der Hauptgrund ist, daß die Abstände zwischen Preßrand 1 und Verstrebungen 4 bzw. zwischen benachbarten Verstrebungen nicht wesentlich größer als 40 cm sein sollte, damit die von dem Flüssigkeitsdruck auf den Preßrand ausgeübte Biegekraft bzw. die von dieser Biegekraft verursachte Durchbiegung des Preßrandes noch vernachlässigbar klein bleibt und besonders auch das auf die Preßrandekken ausgeübte Biegemoment nicht zu groß wird. Ein weiterer Grund dafür, die Seitenlänge der Platten 5 nicht größer als 40 cm zu machen, ist der Herstellungsaufwand für diese Platten. Insbesondere bei Kunststoffplatten sind die Kosten für Druckgußformen bei kleineren Platten bedeutend niedriger als bei relativ großen Platten. Es empfiehlt sich daher, sowohl aus StabilitätsgrUnden wie auch zur Niedrighaltung des Herstellungsaufwandes in allen den Fällen, wo man zwischen einem größeren und einem kleineren Gitterabstand des von dem Preßrand 1 und den Verstrebungen 4 gebildeten Gitters die Wahl hat, den kleineren Gitterabstand zu wählen. Allerdings hat dies nach geringeren Gitterabständen zu dort eine Grenze, wo der Arbeitsmehraufwand für die Verschweißung der Verstrebungen 4 mit dem Preßrand 1 sowie untereinander an ihren Kreuzungspunkten und die dadurch verursachten Mehrkosten größer als die Einsparungen bei der Herstellung der Platten 5, insbesondere die Einsparungen an der Druckgußform, werden.

Zur Wirkungsweise des vorliegenden Filterelementes wäre noch zu sagen, daß die in den Nuten 7 beispielsweise von links nach rechts fließende Flüssigkeit durch die Ausnehmungen II in den Verstrebungen 4 hindurch in den Bereich der benachbarten Platte 5 fließt. Die Ausnehmungen 11 in den Verstrebungen 4 dienen also nicht nur zum Einrasten der Nocken 9 an den Platten 5 sondern auch als Durchflußkanäle zur Verbindung benachbarter Felder des von dem Preßrand 1 und den Verstrebungen 4 gebildeten Gitters. Aus diesem Grunde sind, wie in Fig.3 ersichtlich, auch an den horizontal verlaufenden Verstrebungen 4 solche Ausnehmungen 11 a vorgesehen, obwohl die Platten 5 an den betreffenden Stellen nicht mit Nocken versehen sind.

Das vorliegende Filterelement hat gegenüber den eingangs erwähnten bekannten Stahlfilterelementen neben dem Vorteil, daß das Verschnittverlustproblem bei ihm nicht auftritt, noch den zusätzlichen wesentli chen Vorteil, daß seine Gesamtherstellungskosten wesentlich niedriger als die eines bekannten Stahlfilterelementes gleicher Größe liegen. Das ergibt sich in erster Linie aus den Einsparungen, die durch den Wegfall der Lochbleche und den Wegfall der Ver schweißung derselben mit dem Preßrand erzielt werden. Gegenüber den bekannten Aluminium-Filterele.nenten hat das vorliegende Filterelement den Vorteil, daß es keinerlei Korrosionsanfälligkeit aufweist und in den Gesamtherstellungskosten nur wenig über denen der Aluminiumguß-Filterelemente vergleichbarer Größe liegt, und gegenüber den bekannten Kunststoff-Filterelementen ist der Vorteil des vorliegenden Filterelements seine wesentlich größere mechanische Stabilität, die praktisch der mechanischen Stabilität der bekannten Stahlfilterelemente entspricht, und der vollständige Wegfall der bei den bekannten Kunststoff-Filterelementen bestehenden Gefahr eines Abbrechens der Augen und Aufhängelappen infolge unsorgfältiger Behandlung im Betrieb. Mit dem vorliegenden Filterelement wurde somit ein in technischer und ökonomischer Hinsicht optimal an die gestellten Anforderungen angepaßtes Filterelement geschaffen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Filterelement für Schichten- und Anschwemmschichtenfilter mit einem rahmenförmigen Teil mit außen an demselben angebrachten Augen sowie Verbindungskanälen zwischen dem Rahmeninnenraum und den Augen zur Abführung von Filtrat bzw. zur Zuführung von Unfiltrat und mit in das rahmenförmige Teil einsetzbaren, mit Profilierungen zur Bildung von Zu- und Abflußkanälen versehenen plattenförmigen Teilen zur Abstützung von beiderseits des Filterelementes anzuordnenden Filterschichten, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a. einen das rahmenförmige Teil bildenden korrosionsfesten Preßrand (1) aus rostfreiem Walzstahl mit Verstrebungen (4), mit denen einander gegenüberliegende Partien des Preßrandes kraftschlüssig miteinander verbunden sind,

b. eine NicJirzahl von die plattenförmigen Teile bildenden, innerhalb des von dem Preßrand (1) umschlossenen Raumes nebeneinander angeordneten und durch die zwischen ihren Schmalseiten verlaufenden Verstrebungen (4) voneinander getrennten, den von dem Preßrand umschlossenen Raum im wesentlichen ausfüllenden Kunststoffplatten (5),

c. Spalte (6) zwischen den Kunststoffplatten (5) und den die Plattenränder derselben umschließenden Preßrand- und Verstrebungsteilen zur Aufnahm·? unterschiedlicher Wärmeausdehnungen des Preßrandes (I) und der Verstrebungen (4) einerseits und der Kunststoffplatten (5) andererseits.

2. Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Kunststoffplatten (5) gleiche Abmessungen haben und die Spalte (6) zwischen den einzelnen Kunststoffplatten und den die Plattenränder derselben umschließenden Preßrand- und Verstrebungsteilen jeweils bei allen in gleicher Richtung nebeneinander angeordneten Kunststoffplatten (5) gleich breit sind.

3. Filterelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kunststoffplatte (5) auf beiden Seiten eine gerippte Oberfläche aufweist und die Rippen (8) die genannte Profilierung bilden.

4. Filterelement nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffplatten (5) glasfaserverstärkt sind.

). Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstrebungen (4) aus dem gleichen rostfreien Stahl wie der Preßrand (1) bestehen und an ihren Enden an der Preßrandinnenseite angeschweißt sind.

6. Filterelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstrebungen (4) an ihren Kreuzungspunkten miteinander verschweißt sind.

7. Filterelement nach einem der Ansprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Biegesteifigkeit der Preßrandecken an den Preßrandinnenseilen in den Eckbereichen des Preßrandes (1) Eckbleche (3) aus rostfreiem Stahl, vorzugsweise aus dem gleichen rostfreien Stahl wie dem des Preßrandes(l),eingeschweißt sind.