DE3249756C2

DE3249756C2 - Filterkerze

Info

Publication number: DE3249756C2
Application number: DE3249756A
Authority: DE
Inventors: Adolf 6920 Sinsheim Junker
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-12-17
Filing date: 1982-10-20
Publication date: 1987-03-26

Description

Die Erfindung betrifft eine Filterkerze gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Eine derartige Filterkerze ist in dem DE-GM 78 31 204 offenbart. Diese Filterkerze hat einen durch ein gelochtes Edelstahlrohr gebildeten Tragkörper, welcher die mechanischen Belastungen übernimmt, die auf den auf den Tragkörper aufgeschobenen, aus Kunststoff gefertigten Stützkörper beim Filtrieren einwirken. Bei dieser Filterkerze wird der Filterstrumpf direkt über die dem offenen Kerzenende benachbarten Enden von Stützkörper und innenliegendem metallischen Tragkörper gelegt.
Bei diesem Kerzenaufbau ist es möglich, daß das Filtertuch in direkte Berührung mit einer scharfen Kante am Ende des metallischen Tragkörpers kommt, wenn der aus Kunststoff bestehende Stützkörper kürzer ist als der Tragkörper. Derartige Bedingungen können schon fertigungsbedingt vorliegen; der Stützkörper kann auch infolge längeren Betriebes bei erhöhter Temperatur geschrumpft sein.
Durch die vorliegende Erfindung soll daher eine Filterkerze gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 geschaffen werden, bei welcher die Aufnahme der beim Filtrieren auftretenden mechanischen Belastungen des Stützkörpers über einen aus Metall gefertigten Tragkörper erfolgt, auf welchem der Stützkörper axial nicht verspannt angeordnet ist, bei welcher darüber hinaus aber auch dann gewährleistet ist, daß der Filterstrumpf nicht in Anlage an eine scharfe Kante des Tragkörpers kommt, wenn die Länge des Stützkörpers kleiner ist als die Länge des Tragkörpers.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Filterkerze gemäß Anspruch 1.
Bei der erfindungsgemäßen Filterkerze wird der Filterstrumpf über runde Umlenkflächen von der Außenseite des Stützkörpers zur Innenseite des Tragkörpers umgelegt. Damit werden auch unter hohen axialen Anpreßkräften lange Standzeiten des Filterstrumpfes an der Einspannstelle gewährleistet. Da der Stützring den Stützkörper in radialer und axialer Richtung übergreift, erhält man auch bei fertigungs- oder einsatzbedingten Längenschwankungen des Stützkörpers eine insgesamt glatt durchgehende Außenfläche der durch Stützring und Stützkörper gebildeten Einheit.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
Die Weiterbildungen der Erfindung gemäß Anspruch 2 ermöglicht es, unter Verwendung ein- und desselben Stützringes und Klemmringes Filterstrümpfe unterschiedlicher Dicke zu verwenden. Die angegebene Ausbildung des Klemmringes bringt zugleich eine Keilwirkung an der Einspannstelle des Filterstrumpfes als weiteren Vorteil.
Bei einer Filterkerze gemäß Anspruch 3 hat der Klemmring zugleich eine Dichtfunktion zum Filterstrumpf hin.
Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 4 wird erreicht, daß der Klemmring zugleich als Abdichtring zwischen Filterkerze und Kerzen-Trägerplatte dienen kann.
Diese Dichtfunktion des Klemmringes wird bei der im Anspruch 5 angegebenen Materialwahl besonders gut gewährleistet; außerdem sind so die Gestehungskosten des Klemmringes besonders gering.
Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 6 wird eine zusätzliche Sicherung erhalten, die verhindert, daß der Stützkörper unbeabsichtigt vom Tragkörper abrutscht.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt:
Fig. 1: einen axialen Schnitt durch ein Filter mit an einer Kerzenträgerplatte befestigten Filterkerzen und
Fig. 2a und 2b zusammen: eine vergrößerte axiale Schnittansicht einer einzelnen Filterkerze nach Fig. 1.
Fig. 1 zeigt ein Filter, wie es z. B. zum Filtern von aus Zuckerrüben gewonnenem Zuckersaft verwendet wird, welcher zur Läuterung mit Kalk behandelt worden ist und nun kleine Kalkpartikel enthält. Derartige Filter werden auch zum Entfernen von suspendierten Feststoffpartikeln aus Speisewasser für Dampferzeuger und aus anderen Flüssigkeiten verwendet.
Das Filter weist einen Druckbehälter 10 auf, der aus einem Unterteil 12 und einem Deckel 14 besteht. Diese Behälterteile haben einander gegenüberliegende Flansche 16 und 18, an denen sie mittels Bolzen 20 verschraubt sind.
Zwischen die Flansche 16 und 18 ist eine Kerzen-Trägerplatte 22 durch O-Ringe 24 abgedichtet eingespannt. Sie unterteilt den Innenraum des Druckbehälters 10 in einen Einlaßraum 26, welcher mit einem Einlaßstutzen 28 in Verbindung steht, und einen Auslaßraum 30, welcher mit einem Auslaßstutzen 32 in Verbindung steht.
In der Trägerplatte 22 ist eine Vielzahl von Aufnahmeöffnungen 34 für insgesamt mit 36 bezeichnete Filterkerzen vorgesehen.
Die Filterkerzen sind am oberen Ende mit einem an der Unterseite der Trägerplatte 22 anliegenden Klemmring 38 aus etwas verformbarem Kunststoffmaterial versehen und weisen einen sternförmigen Führungskörper 40 auf, der in die zugeordnete der Aufnahmeöffnungen 34 eingreift. Von dem Führungskörper 40 läuft ein Gewindebolzen 42 nach oben weg und durchsetzt einen über die Aufnahmeöffnung 34 hinweggeführten Haltebügel 44, an dessen Oberseite eine auf dem Gewindebolzen 42 laufende Spannmutter 46 abgestützt ist.
Ein unterer Abschnitt 48&min; des Druckbehälters 10 ist kegelförmig ausgebildet, so daß der Filterkuchen, welcher bei Druckbeaufschlagung des Auslaßraumes 30 und Einstellen niederen Druckes im Einlaßraum 26 von den Filterstrümpfen der Filterkerzen 36 abgelöst wird, unter Schwerkrafteinwirkung zu einem Feststoff-Auslaßstutzen 50&min; gelangt, von wo er dann abgezogen werden kann.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist an dem sternförmigen Führungskörper 40 ein Tragkörper 48 befestigt, der aus nicht rostendem Stahl gefertigt ist und mit einer Vielzahl kreisförmiger Durchbrechungen 50 versehen ist. Zur Erhöhung der Festigkeit sind in Abständen in Umfangsrichtung verlaufende Sicken 52 eingedrückt.
Das untere Ende des Tragkörpers 48 ist durch eine Stirnscheibe 54 verschlossen. Diese trägt über eine angeschweißte Mutter 56 und eine Schraube 58 eine konkav gewölbte federnde Haltescheibe 60 mit einem radial über die Mantelfläche des Tragkörpers 48 überstehenden horizontalen Randflansch 62.
Der Randflansch 62 dient als axiale Sicherung für einen aus Polypropylen durch Extrudieren gefertigten Stützkörper 64, welcher im wesentlichen ebenfalls hohlzylindrisch ist und in enger Spielpassung oder leichter Preßpassung auf den Tragkörper 48 aufgeschoben ist. Der Stützkörper 64 hat kantenfreie Durchbrechungen 66, deren Durchtrittsfläche jeweils größer ist als diejenige der Durchbrechungen 50. Die die Durchbrechungen 66 begrenzenden Materialstege 68 haben jeweils bei ihrer Mitte angeformte radial nach außen überstehende Noppen 70 und radial nach innen überstehende Noppen 72.
Zwischen der noppigen Innenseite des Stützkörpers 64 und der glatten Außenfläche des Tragkörpers 48 erhält man so sowohl in Umfangsrichtung verlaufende Kanäle 74 als auch in der Zeichnung nicht sichtbare axiale Kanäle.
Der Stützkörper 64 ist durch mehrere axial versetzte Blechschrauben 76, deren Kerndurchmesser dem Durchmesser einer Durchbrechung 50 angepaßt ist, verdrehsicher auf dem Tragkörper 48 festgelegt.
An der noppigen Außenseite des Stützkörpers 64 liegt unter Betriebsbedingungen die Innenseite eines Filterstrumpfes 78 formschlüssig an. Der Filterstrumpf 58 hat also unter Betriebsbedingungen ebenfalls eine noppige zylindrische Konfiguration.
Das obere Ende des Filterstrumpfes 78 ist über einen Stützring 80 gelegt, der an dem oberen Ende des Tragkörpers 48 angeschweißt ist. Der Stützring 80 hat eine glatte zylindrische Außenfläche, die über eine abgerundete Kante 80 X in die Stirnfläche 80 Y des Stützringes übergeht und über eine weitere abgerundete Kante 80 Z glatt in die Innenfläche des Tragkörpers 48 übergeht. Das Ende des Filterstrumpfes 78 ist somit ohne scharfe Falten um den Stützring 80 herumgelegt.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, begrenzt der Stützring 80 eine ringförmige Kammer 82, in welche das obere Ende 64 A des Stützkörpers 64 eingreift.
Der Klemmring 38 hat im wesentlichen U-förmiges Querschnittsprofil, wobei die seitlichen, in Umfangsrichtung verlaufenden Klemmflächen 84, 86, welche das Filterstrumpfende gegen die Innenseite des Tragkörpers 48 bzw. die Außenseite des Stützringes 80 drücken, unter einem kleinen Winkel zur Ringachse geneigt sind, um eine Klemmwirkung zu erzielen und Filterstrümpfe unterschiedlicher Dicke festspannen zu können.
Die Innenseite des Bodens des aus Kunststoff gespritzten Ringes 38 trägt in Umfangsrichtung verlaufende Rippen 88, seine Außenseite in Umfangsrichtung verlaufende Rippen 90, und auf diese Weise kann der Klemmring 38 zugleich als Dichtring zwischen der Filterkerze 36 und der Trägerplatte 22 dienen.
Im Betrieb liegt der Filterstrumpf 78 formschlüssig an der Außenseite des Stützkörpers 64 an, und das gefilterte Medium strömt von der Rückseite des Filterstrumpfes über die Durchbrechungen 66 entweder direkt oder über die Kanäle 74 oder entsprechende axiale Kanäle in die Durchbrechungen 50 des Tragkörpers 48 und dann vom Inneren des Tragkörpers 48 durch den Führungskörper 40 hindurch in den Auslaßraum 30. Auf der Außenseite des Filterstrumpfes sammelt sich im Laufe der Zeit ein Filterkuchen an, welcher gemäß der Noppenkonfiguration des Filterstrumpfes ungleiche Dicke aufweist.
Zum Reinigen der Filterkerze 36 wird diese vom Auslaßraum 30 her mit Druck beaufschlagt, so daß sich der Filterstrumpf 78 von dem Stützkörper 64 abhebt und zu glatter zylindrischer Gestalt aufgeblasen wird. Bei diesem Aufblasen werden in dem Filterkuchen aufgrund von dessen Noppenstruktur viele Sprünge erzeugt, weshalb sich der Filterkuchen gut und vollständig ablöst und in den unteren Abschnitt 48&min; des Druckbehälters 10 fällt.
Das Aufziehen eines neuen Filterstrumpfes 78 erfolgt einfach durch Überschieben auf die durch den Tragkörper 48 und den Stützkörper 64 sowie den Stützring 80 gebildete Einheit und durch Umlegen des obersten Endabschnittes des Filterstrumpfes 78 um den Stützring 80. Nun wird von oben der Klemmring 38 aufgeschoben und gleich von Hand angedrückt, und die so erhaltene Filterkerze 36 wird von unten an der Trägerplatte 22 anmontiert.
Muß ein Stützkörper 64 ausgetauscht werden, so kann dies nach Entfernen des Filterstrumpfes 78 einfach dadurch erfolgen, daß man die Schraube 58 löst, die Haltescheibe 62 abnimmt und die Klemmschrauben 76 abschraubt; nun kann der Stützkörper 64 einfach axial vom Tragkörper 48 heruntergezogen werden. Ein neuer Stützkörper 48 läßt sich dann einfach in umgekehrter Reihenfolge der Arbeitsschritte montieren.
In der Zeichnung sind der besseren Übersichtlichkeit halber die Durchbrechungen 50 nur in der Schnittebene und bei dem gesondert dargestellten mittleren Abschnitt des Tragkörpers 48 wiedergegeben. Es versteht sich, daß diese Durchbrechungen auch in den übrigen Abschnitten des Tragkörpers über den gesamten Umfang verteilt angeordnet sind.
Die Durchbrechungen 66 sind in (in Abwicklung) quadratischem Raster angeordnet; es versteht sich jedoch, daß man stattdessen auch andere regelmäßige Raster verwenden kann, z. B. Sechseckraster.
Bei dem hier wiedergegebenen Ausführungsbeispiel ist jeder der die Durchbrechungen 66 begrenzenden Materialstege 68 bei seiner Mitte mit Noppen 70 und 72 versehen. Dies erlaubt es, den Stützkörper 64 aus verhältnismäßig weichem Kunststoffmaterial wie Polypropylen herzustellen, da die im Betrieb auftretenden Kräfte über eine große Anzahl von Noppen verteilt an den Tragkörper 48 abgegeben werden. Bei Wahl eines härteren Materials für den Noppenkörper kann man die Anzahl der Noppen 72 vermindern und damit bei gleicher Noppenhöhe noch größere Durchströmquerschnitte zwischen der Innenseite des Stützkörpers 64 und der Außenseite des Tragkörpers 48 bereitstellen.

Claims

1. Filterkerze mit einem an einer Kerzen-Trägerplatte (22) befestigbaren Tragkörper (48) aus Metall, mit einem auf dem Tragkörper (48) axial nicht verspannt angeordneten zylindrischen Stützkörper (64) aus Kunststoff, der in seiner Umfangswand Durchbrechungen (66) aufweist, mit einem über dem Stützkörper (64) angeordneten Filterstrumpf (78), mit einem Ringteil (38) zum Herumlegen des offenen Endes des Filterstrumpfes (78) um die dem offenen Kerzenende benachbarten Enden von Tragkörper (48) und Stützkörper (64), und mit einem an dem dem offenen Kerzenende benachbarten Ende des Tragkörpers (48) angebrachten, als Winkelring ausgebildeten Stützring (80), der eine zylindrische Umfangswand (82) aufweist, deren glatte Außenfläche über eine erste Kante (80 X) in eine Ringstirnfläche (80 Y) übergeht, die ihrerseits über eine weitere Kante (80 Z) in eine innenliegende Auflagefläche für den Filterstrumpf (78) übergeht, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die den Schenkel des Winkelringes bildende Umfangswand (82) von der dem offenen Kerzenende benachbarten Ringstirnfläche (80 Y) in Richtung zum geschlossenen Kerzenende verläuft und die die Ringstirnfläche (80 Y) innen und außen begrenzenden Kanten (80 X , 80 Z) beide abgerundet sind, wobei die innenliegende Kante (80 Z) einen glatten Übergang zur Innenfläche des Tragkörpers (48) herstellt;

b) der Stützkörper (64) kürzer ist als der Tragköper (48); und

c) der Stützring (80) das dem offenen Kerzenende benachbarte Ende (64 A) des Stützkörpers (64) axial und radial übergreift und der Stützkörper durch Schrauben 76 am Tragkörper (48) derart fixiert ist, daß

d) sein dem offenen Kerzenende benachbartes Ende (64 A) in die durch die Umfangswand (82) des Stützringes (80) begrenzte ringförmige Kammer ragt, so daß ein innerhalb dieser ringförmigen Kammer über dem Stützkörper (64) verbleibender freier Raum Unterschiede in der Länge des Stützkörpers ( 64) kompenzieren kann.

2. Filterkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringteil als das offene Ende des Filterstrumpfes (78) am Stützring (80) festlegender Klemmring (38) augebildet ist, welcher zwei unter kleinem Winkel zur Ringachse angestellte in Umfangsrichtung verlaufende Klemmflächen (84, 86) aufweist.

3. Filterkerze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Klemmflächen (84, 86) verbindener Boden des Klemmringes (38) transversal zur Ringachse ausgerichtet ist und in Umfangsrichtung verlaufende axial vorstehende Rippen (88) trägt.

4. Filterkerze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite des Klemmringbodens eben ist, transversal zur Ringachse ausgerichtet ist und in Umfangsrichtung verlaufende, axial vorstehende Rippen (90) trägt.

5. Filterkerze nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmring (38) aus Kunststoffmaterial oder Gummi gefertigt ist.

6. Filterkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine am unteren Ende des Tragkörpers (48) lösbar befestigte (56, 58) konkav gewölbte Haltescheibe (60), deren Band (62) radial über den Tragkörper (48) übersteht und den Stützkörper (64) untergreift.

7. Filterkerze nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltescheibe (60) aus federndem Material hergestellt ist.