DE3318940A1 - Rohrfoermiges filterelement - Google Patents

Rohrfoermiges filterelement

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DE3318940A1 DE19833318940 DE3318940A DE3318940A1 DE 3318940 A1 DE3318940 A1 DE 3318940A1 DE 19833318940 DE19833318940 DE 19833318940 DE 3318940 A DE3318940 A DE 3318940A DE 3318940 A1 DE3318940 A1 DE 3318940A1
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Description

Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein rohrförmiges Filterelement zur Filtration von Fluiden, dessen mindestens einlagig aufgebautes Filterblatt in eine Vielzahl von Falten gelegt ist, deren Endfalten zu einem Hohlzylinder leckdicht verbunden sind, der von einem äußeren Stützgitter und einem inneren, Durchbrechungen aufweisenden Stützkern aus Kunststoff getragen ist, an dessen Außenseite sich die Faltenkanten des Filterblattes abstützen und dessen Enden von Ringkappen eingefaßt sind, die ihrerseits die Stirnseiten des rohrförmigen Filterblattes dichtend einfassen. Derartige Filterelemente sind z.B. bekannt durch die DE-OS 31 28 546, DE-OS 21 025 und DE-Ori 8l 33 548.2. Bei bekannten Filterelementen dieser Gattung besteht der Stützkern selbst aus einem zylinderisch geformten Gitter mit relativ scharfkantigen Durchbrechungen und in Umfangsrichtung verlaufenden Stützrippen. Die Vielzahl der Faltenkanten legt sich beim Filtrationsbetrieb aufgrund des Druckgefä'lles von der Außenseite zur Innenseite des hohlzylindrischen Filterelementes gegen diese Stützrippen. Dabei besteht bei empfindlichen Filtermaterialien die Gefahr, daß diese am Stützkern beschädigt werden. Man versucht dieses dadurch zu vermeiden, indem die empfindlichen Filtermaterialien beidseitig durch ein feines Hetzwerk geschützt und stabilisiert sind. Neben der Aufgabe der Filterabstützung kommt dem Stützkern auch die Aufgabe zu, für die eng aneinandergepreßten Faltenkanten des Filterblattes eine Drainage für das durch das Filterblatt hindurchtretende Filtrat zu bilden. Sowohl das äußere Stützgitter als auch der innere Stützkern sind an ihren Enden von Ringkappen eingefaßt, die gleichzeitig auch die Stirnkanten des rohrförmigen
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Pilterelementes dichtend einfassen. Die Verbindung der beiden Ringkappen erfolgt also über das damit verbundene rohrförmige Filterelement und meistens zumindest eines der beiden Stützen.. Aufgrund der auf das gesamte Filterelement einwirkenden dynamischen Kräfte während der Filtration und aufgrund der bei extremen Temperaturschwankungen, z.B. beim wiederholten Autoklavieren des Filterelementes aus Sterilitätsgründen, treten zusätzlich Ausdehnungskräfte an den ineinander verbundenen Bauteilen auf, so daß auch diese Kräfte konstruktiv bei der Gestaltung des Filterelementes zu berücksichtigen sind. Die bekannten Filterelemente nach der Gattung sind in dieser Beziehung noch verbesserungswürdig.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Abstützung und Umschließung eines zylinderisch geformten Filterblattes und dessen Drainierung auf der Filtratseite zu verbessern und zusätzlich die Stabilität der Verbindung der Einzelelemente zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Hauptanspruch angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Optimierungen sind in den Unteransprüchen unter Schutz gestellt.
Durch Wellenstruktur wird einerseits eine gute Drainage erreicht und zum anderen scharfe Kanten als Stützflächen für die Faltenkanten des Filterelenentes vermieden. Die muffenartige Führung der Enden des Stützkernes in den Rinpkappen und deren Verdrehsicherung sorgt einerseits für eine Möglichkeit der Längenausdehnung des Stützkernes innerhalb der Ringkappen und zum anderen ist eine ausreichende
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Verwindungssteifigkeit durch die ineinandergreifende Riffelung beider Bauteile gewährleistet. Dies gilt auch für die Verwindungssteifigkeit des äußeren Stützgitters mit Hilfe der Arretiermittel. Das äußere Stützgitter ist vorzugsweise mit den Ringkappen fest verbunden.
Der Erfindungsgedanke ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Dabei
zeigt:
10
Pig. 1 einen Vertikalschnitt durch ein Filterelement,
wobei rechtsseitig die dauerhafte Verbindung bereits vollzogen ist, während linksseitig Teile vor dem Zusammenbau dargestellt sind und 15
Pig. 2 eine Draufsicht auf die Ringkappe ohne Filterelement.
Das Filterelement 1 besteht im Wesentlichen aus dem ein- oder mehrlagigen Filterblatt 2, dem Stützkern 3 mit Durchbrechungen 4, den beidseitig angeordneten Ringkappen 7 mit Ringdichtungen 10 und 18 und dem äußeren Stützgitter.
Das Filterblatt 2 ist in eine Vielzahl von Palten gelegt und zu einem Hohlzylinder geformt, wobei die Endfalten miteinander leckdicht verbunden sind, wie dies durch den eingangs genannten Stand der Technik bekannt ist. Die in Richtung der Mantellinien verlaufenden Paltenkanten 2' und 2lf legen sich je nach Druckgefälle an die Wellenberge 3' des Stützkernes 3 bzw. an die Flächen des Stützgitters 19 an.
In der Regel dringt das zu filtrierende Medium von der Außenseite durch das Filterblatt 2 hindurch in Richtung auf den
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Stützkern 3, so daß dieser der stärksten Druckbelastung ausgesetzt ist und dementsprechend die nötige Stabilität aufweisen muß. lie Stabilität wird durch die Wellenstruktur begünstigt und die günstige Dralnagewirkung dadurch erreicht, daß die Durchbrechungen 4 in den Wellentälern 3'f angeordnet sind. Die Wellenstruktur ist in Längsrichtung langgestreckt und relativ flach und in Umfangsrichtung umlaufend ausgebildet. Die Drainagewirkung kann noch dadurch verbessert werden, indem in der Wellenstruktur 3',3'' schräg zu den FaI-tenkanten 2' verlaufenden (auch schraubenförmig angeordnete) im Querschnitt gerundet gestaltete Nuten 23 eingelassen sind.
Der Stützkern 3 geht an seinen beiden Enden in einen geschlossenen Rohrabschnitt 6 über, der außenseitig mit einer Längsriffelung 6' ausgestattet ist.
Die Ringkappe 7 ist im Querschnitt im wesentlichen U-förmig ausgebildet und weist einen Hohlzylinderabschnitt 8 auf, dessen Wand 13 eine entsprechende Riffelung 8' trägt, die in die Riffelung 6' des Rohrabschnittes 6 des Stützkernes 3 eingreift. Die l'and 8 der Ringkappe 7 umschließt den Auslaß des Filterelementes 1, der zur Abführung des Filtrats dient. Der Auslaß 22 wird mit Hilfe von Ringdichtungen 10,18 in bezug auf ein nicht dargestelltes Gehäuse derart abgedichtet, daß der das Filterelement 1 umgebende Außenraum vom Innenraum leckdicht getrennt ist und das zu filtrierende Medium bestimmungsgemäß nur durch das Filterblatt 2 hindurchtreten kann. Je nach Gehäuseausführung kann auf eine der Dichtungen 10, 18 verzichtet werden.
In direkter axialer Verlängerung des Hohlzylinderabschnittes ist la Kappenboden 11 ein Einstich·9 angeordnet, der zur Aufnahme der axial vorstehenden und axial wirkenden Ring-
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dichtung 10 dient. Im gezeigten Beispiel ist die Ringdichtung im Querschnitt L-förmig ausgebildet, wobei der freie L-Schenkel 10' die Außenseite des Kappenbodens 11 radial teilweise übergreift. Der Kappenboden 11 weist auf seiner Innenseite eine Bodenriffelung 17 aus konzentrisch angeordneten Ringstegen auf, die den Aufnahmeraum für das Dichtungsmittel 5 bilden, mit dem die Stirnenden des rohrförmigen Filterzuschnittes 2 mit dem Kappenboden 11 dichtend verbunden werden. Das Dichtungsmittel 5 kann dabei ein Schmelzkleber oder ein Vergußharz oder auch angeschmolzenes Material des Filterblattes 2 bzw. des Kappenbodens 11 sein.
Um zu verhindern, daß beim Eintauchen der Stirnflächen des Filterblattes 2 das Dichtungsmittel 5 zu hoch steigt und damit die effeKtive Filterfläche verkleinert, ist eine unlaufende Dichtungsbarriere 16 im Muffenabschnitt 14 der Ringkappe 7 angeordnet, an die sich auch die äußeren Faltenkanten des Filterblattes 2 anlegen bzw. führen.
Der Stützkern 3 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel in Längsrichtung mit der Ringkappe 7 nicht formschlüssig verbunden sondern nur durch die Riffelung 6',8T in Umfangsrichtung gegen Verdrehen gesichert. Der relativ massive Stützkern 3 kann sich also in Längsrichtung bei starken Temperaturschwankungen ausdehnen, ohne daß die daraus resultierenden Kräfte auf die anderen Teile des Filterelementes übertragen v/erden.
Das äußere Stützgitter 19 ist ebenfalls in Umfangsrichtung gegen Verdrehen durch mehrere im Muffenabschnitt 14 angeordnete Arretierungsstege 15 und Arretierungsschlitze 21 an Führungsabschnitt 20 des Stützgitters gesichert. (Die ungekehrte Anordnung ist ebenfalls möglich). Will man zusätzlich zu der vorhandenen axialen Verbindung der beiden Ringkappen 7 über r>ie Stirnseiten des Filterblattes 2 und die Dichtungsmittel 5 erhöhen, so kann das Stützgitter 19 mit dem Muffenabschnitt 14 der Ringkappe 7 durch Klebung oder Schweißung verbunden werden.
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Claims (12)

  1. Sartorius GmbH Akte SM 8306
    Weender Landstraße 94-108 Kö/kl
    D-3400 Göttingen
    Rohrförmiges Filterelement
    Ansprüche:
    Rohrförmiges Filterelement zur Filtration von Fluiden, dessen mindestens einlagig aufgebautes Filterblatt in eine Vielzahl von Falten gelegt ist, deren Endfalten zu einem Hohlzylinder leckdicht verbunden sind, der von einem äußeren Stützgitter und einem inneren, Durchbrechungen aufweisenden Stützkern aus Kunststoff getragen ist, an dessen Außenseite sich die Faltenkanten des Filterblattes abstützen und dessen Enden von Ringkappen eingefaßt sind, die ihrerseits die Stirnseiten des rohrförmigen Filterblattes dichtend umfassen, dadurch gekennzeichnet , daß die die Faltenkanten (2r) abstützende Außenseite des Stützkernes (3) in Längsrichtung im Querschnitt wellenförmig mit abgerundeten Wellenbergen (3') ausgebildet ist und in den Wellentälern (3lf) die Durchbrechungen (4) angeordnet sind.
  2. 2. Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welxenstruktur (3',3lf) in Längsrichtung langgestreckt und relativ flach und in Umfangsrichtung umlaufend ausgebildet ist.
  3. 3. Filterelement nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenstruktur (3',3''J an den Stützkörperenden durch einen zylindrischen Rohrabschnitt (6) ohne Durchbrechungen ersetzt ist, vrobei der Rohrabschnitt (6 beidseitig (innen und außen) von einem Hohlzylinderabschnitt (8) der zugeordneten Ringkappe (7) umschlossen ist.
  4. 4. Filterelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in direkter axialer Verlängerung des den zylindrischen Endbereich des Stützkernes aufnehmenden Hohlzylinderabschnittes (6) der Ringkappe (7) abgeschottet ein ringförmiger Einstich (9) im Kappenboden (11) zur Aufnahme einer axial wirkenden, elastischen Ringdichtung (10) angeordnet j_st.
  5. 5· Filterelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Rohrabschnitt (6) an den Stützkörperenden auf seiner Außen- und/oder Innenseite eine in Richtung der Längsachse verlaufende Riffelung (6') aufweist, die in eine entsprechend gestaltete Riffelung (8f) des Ilohlzylinderabschnittes (8) der Ringkappe (7) eingreift.
  6. 6. Filterelement nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Zentrum weisende Wand (12) des Hohlzylinderabschnittes (8) der Ringkappe (7) gegenüber der anderen umlaufenden Wand (13) des Zylinderabschnittes (8) in axialer Richtung höher ausgebildet ist und eine Zentrierführung für die eingeschobenen Stützkörperenden (6) bildet.
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    " 3 " 33189A0
  7. 7· Filterelement nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkappe (7) mit ihrer äußeren Kappenwand einen Muffenabschnitt (14) zur Aufnahme eines Puhrungsabschnittes (20) für das Ende des äußeren Stützgitters (19) und in Umfangsrichtung wirkende Arretierungsmittel (15) aufweist, die in korrespondierende Arretierungsmittel (21) des Stützgitters (19) eingreifen.
  8. 8. Filterelement nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Arretierungsmittel (15,21) aus Zapfen oder Stegen (15) und Schlitzen (21) der ineinandergreifenden Bauteile (7,19) gebildet sind.
  9. 9· Filterelement nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Muffenabschnitt (14) der Ringkappe (7) vom Kappenboden (11) durch eine nach innen vorstehende Dichtungsbarriere (16) getrennt ist, die den Dichtungsmittel (5) aufnehmenden Kappenboden (11) vom Muffenabschnitt (14) trennt.
    20
  10. 10. Filterelement nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die äußeren Faltenkanten (2rf) des Filterblattes (2) an der Dichtungsbarriere (16) anlegen bzw. führen.
  11. 11. Filterelemement nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kappenboden (11) einen aus konzentrisch angeordneten Rippen (17) bestehenden Aufnahmeraum für das Dichtungsmittel (5) bildet.
  12. 12. Filterelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die im Einstich (9) des Kappenbodens (11) gehalterte Ringdichtung (10) im Querschnitt L-förmig ausgebildet ist, wobei der freie L-Schenkel (10') die Außenseite des Kappenbodens (11) teilweise radial überdeckt.
    13« Filterelement nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenstruktur (3',3'f) mit schräg zu den Faltenkanten (2f) verlaufenden, abgerundeten Nuten (23) zur besseren Strömungsverteilung ausgestattet ist.
    SM 8306
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