DE3740249C1 - Filterwickelmodul - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Filterwickelmodul mit um einen drainierenden, zentralen Hohlkern gewickeltes flächiges Filterband mit drainierendem Stütz- und Abstandshalterband, deren Längsränder im gewickelten Zustand in einem Dichtungselement eingefaßt sind, wie es z. B. nach dem Stand der Technik gemäß US-PS 26 47 637 bekannt ist. Bei diesem bekannten Wickelmodul sind beide Stirnflächen durch Endkappen verschlossen und das zu filtrierende Fluid verteilt sich innerhalb der Spirale in Spiralrichtung und die drainierende Stützschicht mündet im hohlen, zentralen Kern.

Ähnlich aufgebaut ist ein Filterelement nach DE-GM 80 26 874, US-PS 33 67 504 und DE-AS 24 62 882.

Es sind auch Wickelmodule bekannt (US-PS 38 01 400), bei denen anstelle eines flächigen Filterbandes mehr oder weniger dicke Fäden spulenartig um einen hohlen Kern gewickelt sind und deren Fäden gegebenenfalls miteinander durch thermische Ein­ wirkung vernetzt sind über die gesamte Schichtdicke als Tiefenfilter wirken. Diese Bauweise ist jedoch für die Bewältigung der verschiedenartigen Filtrationsprobleme in den verschiedensten Industrien und bei der Filtration der verschiedensten Fluide (Gas und/oder Flüssigkeit), zu unflexibel und lassen sich für die Problemlösung nicht ohne weiters optimieren.

Einerseits haben derartige Wickelmodule gegenüber Filterelementen in gefalteter Bauweise mit um einen zylindrischen Hohlkern angeordneter Plissierung den Vor­ teil, daß bedingt durch die Dicke des filterwirksamen Wickelzylinders eine große Tiefenwirkung gegeben ist, die z. B. zu einem gewünschten Aufbau eines selbst filterwirk­ samen Filterkuchens und höheren Kontaktzeiten führt.

Andererseits haben herkömmliche Wickelmodule gegenüber Filterelementen in gefalteter Bauweise den Nachteil einer wesentlich geringeren frei zugänglichen Oberfläche und somit effektiv filterwirksamen Oberfläche.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln ein Filterwickelmodul zu schaffen, welches sich aufgrund seines Bauprinzips besser den ver­ schiedensten Anforderungen filtrationstechnischer Art anpassen läßt, insbesondere im Hinblick auf Variations­ möglichkeit, Wirkung als Tiefenfilter und frei zugäng­ liche effektive Filterfläche und Kombination spezi­ fischer Filterschichten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Filterband und das Abstandshalterband deckungsgleich auf­ einanderliegend mit ihren beiden Enden zu einem endlosen Band verbunden sind, welches mit seiner Innenseite einen zentralen Hohlkern oder einen Filterkern einschließt und um diesen spiralig gewickelt ist.

Jedes weitere endlose Filterband mit Abstandshalterband schließt das jeweils vorherig gebildete Filterband ein und ist um dieses gewickelt. Auf diese Weise lassen sich die verschiedensten Filtermaterialien innerhalb eines Gesamt­ filterelementes optimal anordnen und die Flächen aufeinander abstimmen, um für die verschiedensten Filtra­ tionsprobleme einen optimalen Gesamtaufbau erreichen zu können. Durch diesen besonderen Aufbau kann das Filter­ element sowohl transversal als auch tangential, d. h. in Spiralrichtung durchströmt werden. Insbesondere in der Getränkeindustrie lassen sich damit große Fluidmengen bewältigen und lange Standzeiten erreichen.

Der Erfindungsgedanke ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 in schematischem Querschnitt ein dreilagig aufgebautes endloses Band,

Fig. 2 schematisch ein endloses Band mit einem nicht geschlossenen Bandfortsatz,

Fig. 3 ein um einen Kern gelegtes erstes Band,

Fig. 4 der daraus gebildete Wickel,

Fig. 5 ein weiteres Band, welches den vorhergehenden Wickel einschließt,

Fig. 6 das mit dem zweiten Band hergestellte Filter­ element,

Fig. 7 ein drittes Band, welches das davor gefertigte Filterelement einschließt,

Fig. 8 einen Querschnitt durch ein Filterelement mit einem letzten endlosen Band und angeformten nicht geschlossenen Band und

Fig. 9 einen Längsschnitt durch ein fertiges Filter­ wickelmodul zum Anschluß in einem Gehäuse.

Das gemäß Fig. 1 dreilagig aufgebaute Band B besteht aus einer ersten Lage 1, z. B. in Form eines Drainagevlieses, aus einer zweiten Lage 2, z. B. in Form einer mikroporösen Membran, einem filterwirksamen Vlies und einer dritten Lage 3 in Form eines Vorfilters mit drainierenden Eigen­ schaften z. B. in Form eines Vlieses. Diese deckungsgleich aufeinanderliegenden Lagen 1-3 werden an den Enden durch Ultraschallverschweißung, thermische Verschweißung oder durch Klebung zu einem geschlossenen d. h. endlosen Band B verbunden. Sinngemäß sind die Bänder B 1 bis Bn aufgebaut. Gemäß Fig. 2 ist das Band Bn zusätzlich an der Verbindungsstelle 8 mit einem nach außen stehenden Bandabschnitt B′ verbunden, welcher bezüglich seiner Länge ein Mehrfaches des Umfanges des durch den letzten Wickel Bn hergestellten Filterele­ mentes beträgt und als Wicklung das Filterelement gegen Fluid-Rückstau aus dem hohlen Kern K sichert. Das Ende dieses Bandes B′ kann durch übliche Verbindungsmittel auf dem äußeren Wickel fixiert werden. Die Stütz- und Abstands­ halterbänder 1, 3 können auch durch mehr oder weniger feinmaschige Kunststoffgitter oder -gewebe gebildet sein. Der Aufbau der einzelnen Lagen 1-3 oder weiterer Lagen richtet sich nach den zu filtrierenden Fluiden und die Bandlänge nach den herzustellenden Flächen und das Erreichen bestimmter Standzeiten. Gemäß Fig. 3 wird zunächst der zentrale Hohlkern K, welcher Durchbre­ chungen 7 zur Fluidabführung aufweist durch das Band B 1 eingeschlossen und gemäß Fig. 4 spiralig umwickelt. Das damit hergestellte Filterelement als Rohling kann gemäß Fig. 5 durch ein weiteres Band B 2 wie vorstehend beschrieben umwickelt werden, so daß gemäß Fig. 6 ein Filterelement aus zwei Bändern B 1 und B 2 mit vorge­ wählten Filtrationseigenschaften entsteht. Gleicherweise kann ein weiteres Band B 3 gemäß Fig. 7 den Schichten­ aufbau des Filterelementes ergänzen und durch ein Band Bn gemäß Fig. 8 komplettiert werden, wobei das nach außen über die Verbindungsstelle 8 des Bandes Bn herausstehende Band B′ durch Umwicklung des komplettierten Filterelementes als Rückstausicherung dient.

Der so um den Hohlkern K aus mehreren Bändern B 1 bis Bn aufgebaute Filterwickelmodul gemäß Fig. 9 wird zur mög­ lichen Adaption in einem umgebenden Gehäuse mit End­ kappen 4, 4′ versehen, wobei mindestens eine Endkappe 4′ einen Anschlußadapter 5 zur Versorgung bzw. Entsorgung des Hohlkernes K aufweist.

Das Filterelement kann sowohl von innen nach außen als auch von außen nach innen mit Fluid beschickt bzw. entsorgt werden. Die beiden Endkappen 4, 4′ sind z. B. durch Schmelz­ integration (Verbindungsstelle 6) oder mit einer fließ­ fähigen Kunststoffmasse 6 mit den Stirnflächen des Filterwickels leckdicht verbunden, so daß Fluid bestimmungsgemäß nur durch die einzelnen Filterschichten 2 und Drainageschichten 1, 3 dringen kann. Das zu filtrierende Fluid und auch das gewonnene Filtrat aus den einzelnen Schichten kann sowohl transversal als auch tangential in Richtung der einzelnen Spiralwicklungen zum Hohlkern K vordringen. Damit ist dem Fluid die Möglichkeit gegeben, z. B. bei einer partiellen Verblockung der Filterschichten unter Umgehung einer transversalen Richtung einen tangen­ tialen Strömungsweg zu benutzen.

Die erfindungsgemäße Konstruktion hat den großen Vorteil, daß die Abscheidecharakteristika den verschiedensten betrieblichen Bedingungen praxisgerecht angepaßt werden können.

Selbstverständlich ist das Prinzip auch für n-eckige Hohlkerne K geeignet.

Soll das Filterelement von innen nach außen betrieben werden, so kann die Rückstausicherung auch in Form eines Kunststoffgitters für größere Druckbelastungen gebildet werden.

Claims (11)

1. Filterwickelmodul mit um einen drainierenden, zentralen Hohlkern gewickeltes flächiges Filterband mit drainie­ rendem Stütz- und Abstandshalterband, deren Längsränder im gewickelten Zustand in einem Dichtungselement eingefaßt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter­ band (2) und daß Abstandshalterband (1, 3) deckungsgleich aufeinanderliegend mit ihren beiden Enden zu einem endlosen Band (B, B 1, B 2, B 3, B 4, Bn) verbunden sind, welches mit seiner Innenseite einen zentralen Hohl­ kern (K) oder einen Filterkern (K, B) einschließt und um diesen spiralig gewickelt ist.

2. Filterwickelmodul nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein weiteres endloses Filterband (2) mit Abstandshalterband (1, 3) das Filterelement (K, B) einschließt und um dieses gewickelt ist.

3. Filterwickelmodul nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedes weitere endlose Filterband (2) mit Abstandshalterband (1, 3), das jeweils vorherig gebildete Filterelement (K, B) einschließt und um dieses gewickelt ist.

4. Filterwickelmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Filterband (2) und Abstandshalterband (1, 3) als Laminat ausgebildet ist.

5. Filterwickelmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten des Filterbandes (2) ein drainierendes Abstandshalter­ band (1, 3) angeordnet ist.

6. Filterwickelmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das drainierende Abstandshalterband (1, 3) selbst Filtereigenschaften hat.

7. Filterwickelmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das außenliegende gewickelte und endlose Band (Bn) durch drainierende Manschetten oder Wickel (B′) in der End-Wicklungs­ position gehalten ist.

8. Filterwickelmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstands­ halterband (1, 3) als Filtervlies gebildet ist.

9. Filterwickelmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstands­ halterband (1, 3) durch ein Kunststoffgewebe oder ein Kunststoffgitter gebildet ist.

10. Filterwickelmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Stirnfläche des Filterelementes (K, B) von einer Endkappe (4, 4′) abgedichtet ist.

11. Filterwickelmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das endlose Band (B) an seiner Verbindungsstelle (8) ein nach außen reichendes, in die Verbindung integriertes, gegebenen­ falls mehrlagiges, Band (B′) aufweist, welches seiner­ seits einen Wickel für das gewickelte endlose Band (Bn) bildet.