DE3504740A1 - Verfahren und filter zum filtern von fluessigkeiten - Google Patents

Description

• Verfahren und Filter zum Filtern von Flüssigkeiten
• Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Filter zum Filtern von Flüssigkeiten, wobei eine Oberflächenfilterung durch eine Beschichtung eines Filtermediums und eine räumliche Filterung unter Verwendung eines gleichschenklig-dreieckigen Drahtes erfolgt.
• Im allgemeinen bezeichnet man mit dem Ausdruck "Filtern" das Entfernen von suspendierten Verunreinigungen, indem man Flüssigkeit durch irgendein Material, wie zum Beispiel Stoff, Papier, poröses Porzellan oder dergleichen, hindurchtreten läßt. Dabei kann es erforderlich sein, den Filterungsgrad in Kombination eines Filterpapiers oder eines Netzes mit porösem gesinterten Metall oder Fasern zu erhöhen. Um eine genauere Filterung durchzuführen, ist herkömmlicherweise ein Filterverfahren eingeführt worden, wie es Fig. 1 zeigt.
• Eine Filtereinheit A zur Oberflächenfilterung weist einen Zylinderkörper 1, einen Schraubengewindebereich 2 auf seinem Außenumfang und eine Vielzahl von Poren 3 auf, die zickzack-förmig angeordnete Perforationen auf dem Außenumfang bilden. Die Vielzahl von Poren 3 steht mit einem Hohlraum 1a des Zylinderkörpers 1 in Verbindung. Das Bezugszeichen 4 bezeichnet einen ungefähr gleichschenkligen, dreieckigen Draht mit einer Basis 4a, einer Basisfläche 4b und einem vertikalen Winkel ~ .
• Der Draht 4 ist um einen Schrauben- oder Gewindeboden 2b in der Weise herumgewickelt, daß die Länge 1 der Basis 4a des Drahtes 4 etwas kleiner ist als die Ganghöhe P zwischen benachbarten Schrauben- oder Gewinde scheiteln 2a und daß der vertikale Winkel X des Drahtes 4 identisch ist mieinem Winkel ~ zwischen benachbarten Schrauben- oder Gewindegängen. Dadurch wird ein Schlitz S zwischen benachbarten Drähten 4 gebildet, und es entsteht ein Filterelement E, durch welches eine Verunreinigungen enthaltende Flüssigkeit Li in der mit Pfeilen angedeuteten Weise hindurchströmt, so daß eine gereinigte Flüssigkeit Lo erzeugt wird. Die Breite w des Schlitzes S erhält man durch Abziehen der Länge 1 der Basis 4a von der Ganghöhe P.
• Ein Nachteil bei derartigen herkömmlichen Filterverfahren besteht jedoch darin, daß es nicht immer möglich ist, einige feste Verunreinigungen durch das Filterelement E passieren zu lassen, da der Schlitz S ein länglicher Spalt ist.
• Ein weiterer Nachteil einer derartigen Anordnung besteht darin, daß einige Flüssigkeitsverunreinigungen durch das Filterelement E hindurchtreten können, da sein Durchlaßbereich groß ist. Ein weiterer Nachteil der Anordnung besteht darin, daß einige Gewindescheitel 2a oder einige Gewindeböden 2b an einer Kante 3a deformiert sein können, wo eine Richtung des Schraubengewindebereiches mit einer Kante der jeweiligen Pore 3 in Kontakt steht. Dementsprechend ist der Draht 4 nicht immer gleichmäßig um die Vielzahl von Poren 3 herumgewickelt, so daß die Breite w des Schlitzes S unregelmäßig sein kann.
• In Fig. 2 ist eine weitere herkömmliche Filtereinheit 8 dargestellt, wobei das Bezugszeichen 5 eine poröse Platte aus rostfreiem Stahl mit 5 mm ~ als unterste Schicht, das Bezugszeichen 6 ein darauf angeordnetes Filterpapier und das Bezugszeichen 7 eine Harzschicht bezeichnen, wobei letztere vorher auf das Filterpapier 6 aufgeschichtet wird.
• Somit können Flüssigkeitsverunreinigungen nacheinander von der Harzschicht, dem Filterpapier bzw. der porösen Platte aus rostfreiem Stahl entfernt werden. Die meisten Verunreinigungen werden jedoch von der Harzschicht 7 herausgefiltert, und jede Pore des Filterpapiers 6 und der porösen Platte 5 aus rostfreiem Stahl hat einen kleinen Durchmesser. Somit besteht bei dem Filterpapier 6 und der porösen Platte 5 aus rostfreiem Stahl die Gefahr, daß sie sich zusetzen oder verstopfen, so daß die Haltbarkeit der Filtereinheit B nur kurz ist. Darüber hinaus ist es meist nicht möglich, einen Schaber zu verwenden, um das Verstopfen zu verhindern, und eine Rückflußreinigung durchzuführen.
• Wenn außerdem die Harzschicht 7 aus pulverförmigem Harz besteht, ist es schwierig, sie wieder zu verwenden, so daß sie nach einmaliger Benutzung weggeworfen wird.
• Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und einen Filter zum Filtern von Flüssigkeiten anzugeben, die eine zuverlässige Filterung ermöglichen und das Filtern in wirtschaftlicher Weise gewährleisten.
• Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfaßt das Filterverfahren folgende Schritte: Herstellen eines Schraubengewindebereiches auf dem Außenumfang eines Zylinders, der eine Vielzahl von Durchgängen besitzt, die mit einem Hohlraum des Zylinders in Verbindung stehen; Herumwickeln des Scheitels von einem gleichschenklig-dreieckigen Draht um den Schrauben- oder Gewindeboden eines Schraubengewindebereiches und Ausbilden einer ungefähr flachen Anordnung des Schraubengewindebereiches; Herstellen einer Aussparung mit bevorzugtem Profil zwischen benachbarten Drähten bzw.
• Drahtwicklungen durch Abschneiden von entsprechenden Bodenkanten der benachbarten Drähte bzw. Drahtwicklungen; Aufschichten eines Filtermediums aus feinen Teilchen auf einer Basis jedes Drahtes und in und oberhalb der Aussparung und Herstellen einer Mehrfachschicht des Filtermediums; Durchführen des Filtervorganges durch das Hindurchführen von Flüssigkeit durch die Mehrfachschicht.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Filter angegeben, der folgende Merkmale aufweist: einen Zylinder mit einer Vielzahl von in Längsrichtung verlaufenden Passagen, die im Abstand voneinander angeordnet und längs des Außenumfanges des Zylinders ausgebildet sind, und mit einer Vielzahl von quer verlaufenden Durchgängen, die mit der Vielzahl von in Längsrichtung verlaufenden Passagen und einem Hohlraum des Zylinders in Verbindung stehen; einen Schraubengewindebereich, der auf dem Außenumfang des Zylinders ausgebildet ist; einen Draht mit gleichschenkligdreieckigem Querschnitt, der um die Schrauben- oder Gewindeböden des Schraubengewindebereiches herumgewickelt ist, wobei ein Scheitel des Drahtes in die Schrauben- oder Gewindeböden eingesetzt ist; und eine Aussparung mit bevorzugtem Profil, die zwischen benachbarten Drähten oder Drahtwicklungen durch Abschneiden der entsprechenden Ecken bzw. Kanten der benachbarten Drähte bzw. Drahtwicklungen ausgebildet ist.
• Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
• Die Zeichnung zeigt in Fig. 1A eine perspektivische Teilansicht einer herkömmlichen Filtereinheit; Fig. 1B eine perspektivische Teilansicht eines Drahtes, der um einen Schraubengewindebereich der Filtereinheit nach Fig. 1A herumzuwickeln ist; Fig. 1C eine auseinandergezogene Schnittansicht längs der Linie III-III der Filtereinheit gemäß Fig. 1A, wobei der Draht um den Schraubengewindebereich herumgewickelt ist; Fig. 2 eine Schnittansicht einer anderen herkömmlichen Filtereinheit; Fig. 3 einen Vertikalschnitt eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Filtereinheit; Fig. 4A eine Schnittansicht eines Drahtes, bei dem die Kante noch nicht abgeschnitten ist; Fig. 4B eine Schnittansicht eines Drahtes, bei dem die Kanten bereits für den praktischen Betrieb abgeschnitten sind; Fig. 5A, 5B, 5C und 5D verschiedene Ausführungsformen des Drahtes mit unterschiedlichen Querschnittprofilen sowie Aussparungen, die zwischen benachbarten Drähten bzw. Drahtwicklungen ausgebildet sind; Fig. 6 eine Darstellung zur Erläuterung des Zustandes, wo die Teilchen eines Filtermediums sich in die jeweiligen Aussparungen hineinlegen; und in Fig. 7 eine Schnittansicht des Drahtes, der um eine in Längsrichtung verlaufende Passage herumgewickelt ist, die sich längs des Außenumfanges eines Zylinders erstreckt, wobei der Filtervorgang schematisch angedeutet ist.
• Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 3 bis 7 näher erläutert.
• Fig. 3 zeigt eine Filtereinheit C gemäß der Erfindung. Die Filtereinheit C weist einen Zylinderkörper 11, einen Schraubengewindebereich 12 auf seinem Außenumfang, eine Vielzahl von in Längsrichtung verlaufenden Passagen 13b, die am Außenumfang des Zylinderkörpers 11 und im Abstand voneinander angeordnet sind, sowie eine Vielzahl von in Querrichtung verlaufenden Durchgängen 13a auf, die im Abstand voneinander angeordnet sind und mit einem Hohlraum 11a und der Vielzahl von in Längsrichtung verlaufenden Passagen 13b in Verbindung stehen.
• Das Bezugszeichen 14 bezeichnet einen Metalldraht, dessen Material das gleiche ist wie das des Zylinderkörpers 11.
• Wie in Fig. 4A und 4B dargestellt, bildet der Querschnitt des Drahtes 14 ein gleichschenkliges Dreieck. Der Draht 14 hat eine Basis 14a und einen Scheitel 14b, der um die jeweiligen Schraubengewindeböden 12b des Schraubengewindebereiches 12 in der Weise herumgewickelt ist, daß der Scheitel 14b des Drahtes 14 in den Schraubengewindeboden 12b des Schraubengewindebereiches 12 eingepaßt ist und ein Basisbereich des Drahtes 14 eine nahezu flach-liegende Oberfläche des Zylinderkörpers 11 bildet. Somit wird ein Schlitz S wendelförmig zwischen benachbarten Drähten bzw.
• Drahtwicklungen des Drahtes 14 gebildet, und es entsteht ein Filterelement El. Das Bezugszeichen R bzeichnet eine Aussparung zwischen benachbarten Drähten 14 bzw. Wicklungen des Drahtes 14.
• Die Fig. 5A bis 5D zeigen abgewandelte Ausführungsformen der jeweiligen Aussparungen R, wobei jedes Profil des Drahtes 14 vorgegeben wird, bevor der Draht in dem Schraubenboden 12b angebracht wird. Beispielsweise ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5A eine Ecke oder Kante 14c des Drahtes 14 mit einem spitzen Winkel B abgeschnitten.
• Bei der Ausführungsform nach Fig. 5B ist die Ecke bzw. Kante 14c abgerundet oder bogenförmig ausgebildet, beispielsweise kreisbogenförmig im Querschnitt, bei der Ausführungsform nach Fig. 5C ist eine Ecke oder Kante des Drahtes 14 mit einem anderen Winkel oC abgeschnitten. Bei der Ausführungsform nach Fig. 5D ist die eine Ecke oder die Kante des Drahtes 14 unter einem rechten Winkel relativ zum Boden 14a abgeschnitten, während die andere Ecke oder Kante unter einem Winkel B abgeschnitten ist. Vorzugsweise ist das Material des Zylinderkörpers 11 das gleiche wie das des Drahtes 14. Beispielsweise können diese Bauelemente aus derselben Art von rostfreiem Stahl oder Titan bestehen, um ein Ungleichgewicht oder eine Ungleichmäßigkeit der Breite w des Schlitzes S oder ein Trennen des Drahtes 14 und des Schraubengewindebereiches 12 zu verhindern, was sonst durch thermische Ausdehnung hervorgerufen werden kann.
• Nachstehend wird das Filterverfahren gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 6 und 7 näher erläutert. Vor dem Filtervorgang wird ein Filtermedium M aus feinen Teilchen auf der Oberfläche des Filterelementes El aufgeschichtet, so daß die Teilchen eine Schicht m in den Aussparungen R bilden.
• Für das Filtermedium M können beispielsweise folgende Materialien verwendet werden: (1) Eine organische Substanz aus Stärketeilchen, die mit Harz beschichtet sind; (2) Teilchen, die durch Pulverisieren einer hydrophilen und abweisenden Fasermatrix erhalten sind; (3) Diatomeenerdteilchen; (4) Keramikteilchen, wie zum Beispiel Aluminiumoxidteilchen; (5) lipophile und hydrophobe Fasern; (6) Teilchen aus rostfreiem Stahl oder dergleichen; (7) Spreu- bzw. Hülsenholzkohle oder Kokosnußschalen-Holzkohle.
• Wenn bei einer derartigen Anordnung eine Verunreinigungen enthaltende Flüssigkeit Li in das Filterelement Ei eingeführt wird, werden die in der Flüssigkeit Li enthaltenen Verunreinigungen von der Schicht m bzw. M und dann den Schlitzen S gefiltert, so daß eine gereinigte Flüssigkeit Lo über die in Längsrichtung verlaufenden Passagen 13b und die in Querrichtung verlaufenden Durchgänge 13a in den Hohlraum lla eingeführt wird.
• Um die Filterkapazität weiter zu erhöhen, ist es wünschenswert, das Filtermedium M kreuzförmig, spiralförmig oder wendelförmig zu schichten. Wenn das Filterelement El mit Verunreinigungen verstopft oder zugesetzt ist, ist es außerdem wünschenswert, einen Schaber außerhalb des Filterelementes Ei anzuordnen und ihn intermittierend zu betätigen. Alternativ dazu ist es möglich, die Verunreinigungen zu entfernen, indem man Ultraschallschwingungen anlegt, während sich die Filtereinheit C dreht; weiterhin können derartige Verunreinigungen durch eine Rückflußreinigung beseitigt werden.
• Wie oben bereits angedeutet, impliziert das erfindungsgemäße Filterverfahren eine erste Filterung durch Auftragen oder Auf schichten eines Filtermediums und eine zweite Filterung durch Ausbilden einer großen Anzahl von Aussparungen zwischen benachbarten Drähten bzw. Drahtwicklungen, die um Schraubengewindeböden herumgewickelt sind. Mit anderen Worten, beim erfindungsgemäßen Filterverfahren wird ein Doppelfiltersystem verwendet, das heißt, eine Oberflächenfilterung und eine räumliche Filterung, so daß die Filtergenauigkeit stark verbessert wird. Während beispielsweise die Breite w der Schlitze einen Wert von 10 ßm haben kann, kann der Spalt zwischen benachbarten Teilchen des Filtermediums den Wert 1 ßm haben. Obwohl der Filterbereich bzw.
• die Filterfläche der Schlitze eng gemacht wird, ist der Beschichtungsbereich bzw. die Beschichtungsfläche breit, so daß der Filterbereich bzw. die Filterfläche erheblich vergrößert wird.
• Da außerdem die Teilchen des Filtermediums M in einer mehrschichtigen Anordnung vorgesehen sind, wie es Fig. 7 zeigt, öffnet sich der Schlitz 5 nicht, auch wenn die Teilchen sich längs des Schlitzes 5 verschieben.
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Claims (7)

1. Verfahren und Filter zum Filtern von Flüssigkeiten Patentansprüche 1. Verfahren zum Filtern von Flüssigkeiten, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Herstellen eines Schraubengewindebereiches am Außenumfang eines Zylinders mit einer Vielzahl von Durchgängen, die mit einem Hohlraum des Zylinders in Verbindung stehen; Herumwickeln eines gleichschenklig-dreieckigen Drahtes um Schraubengewindeböden des Schraubengewindebereiches und Herstellen eines nahezu flachen Schraubengewindebereiches; Herstellen von Aussparungen mit bevorzugtem Profil zwischen benachbarten Drähten bzw. Drahtwicklungen durch Abschneiden der jeweiligen Bodenkanten der benachbarten Drähte bzw.

   Drahtwicklungen; Auf schichten eines Filtermediums aus feinen Teilchen auf der Basis des jeweiligen Drahtes und in und überhalb der Aussparungen und Herstellen einer Mehrfachschicht des Filtermediums; und Durchführen eines Filtervorganges durch das Hindurchfließenlassen von Flüssigkeit durch die Mehrfachschicht.
2. 2. Filter zum Filtern von Flüssigkeiten, gekennzeichnet durch einen Zylinder (11) mit einer Vielzahl von in Längsrichtung verlaufenden Passagen (13b), die im Abstand voneinander und längs des Außenumfanges des Zylinders (11) ausgebildet sind, und mit einer Vielzahl von querverlaufenden Durchgängen (13a), die mit der Vielzahl von in Längsrichtung verlaufenden Durchgängen (13b) und einem Hohlraum (11a) des Zylinders (11) in Verbindung stehen; einen Schraubengewindebereich (12), der auf dem Außenumfang des Zylinders (11) ausgebildet ist; einen Draht (14) mit gleichschenklig-dreieckigem Querschnitt, der um die Schraubengewindeböden (12b) des Schraubengewindebereiches (12) herumgewickelt ist, wobei der Scheitel (14b) des jeweiligen Drahtes (14) in die Schraubengewindeböden (12b) eingesetzt ist; und eine Aussparung (R) mit bevorzugtem Profil, die zwischen benachbarten Drähten bzw. Wicklungen des Drahtes (14) durch Abschneiden der jeweiligen Ecken oder Kanten (14c) der benachbarten Drähte (14) oder Wicklungen des Drahtes (14) ausgebildet sind.
3. 3. Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten (14c) des Drahtes (14) unter einem spitzen oder einem rechten Winkel abgeschnitten sind.
4. 4. Filter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten (14c) unter gleichen Winkeln abgeschnitten sind.
5. 5. Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten (14c) abgerundet, zum Beispiel mit kreisbogenförmigem Querschnitt, sind.
6. 6. Filter nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (S) zwischen benachbarten Drähten (14) bzw. Wicklungen des Drahtes (14) in der Größenordnung von 10 ßm liegt.
7. 7. Filter nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (11) und der herumgewickelte Draht (14) aus demselben Material, zum Beispiel rostfreiem Stahl oder Titan, bestehen.