DE3812876C3 - Konischer Filter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen konischen Filter nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein gattungsbildender konischer Filter ist aus der DE-PS 65 189 bekannt geworden. Es handelt sich hierbei im we­ sentlichen um einen als Kaffeefilter geeigneten Filter, der aus drei konischen schalenartigen Elementen besteht, die mittels eines oberen Halteringes und einer auf das Konusende aufsetzbaren zweiten Scheibe zusammengefügt werden können. Im vormontierten Zustand sind die drei Schalenteile der so gebildeten Konusform jeweils über einen Längsschlitz voneinander getrennt.

Am Außenumfang dieser schalenförmigen Konusteile ist um­ laufend ein spiralenförmiger Schraubengang eingearbeitet.

In diesen spiralenförmigen Schraubengang kann dann ein Draht in geeigneter Weise gewickelt werden. Vor der De­ montage der drei mit dem Außengewinde versehenen Konus- Schalenteile werden an der Außenseite an den Stellen, wo die den konischen Wickelkörper bildenden Schalen Längs­ spalte bilden, jeweils ein Draht oder schmale Metallstrei­ fen in der ganzen Länge des Trichters aufgelötet.

Schließlich wird der so gebildete Filter mit einem oberen Abschlußring und einer unteren Ringplatte abgeschlossen.

Bei dieser Ausführungsform werden die Filteröffnungen ebenfalls durch zwei benachbarte Gewindegänge des Drahtes bestimmt. Allerdings ist die Genauigkeit dieser Anordnung relativ gering. Die Ungenauigkeit kann zum einen auch bei der Demontage des konischen Kernwickelkörpers entstehen. Denn bei unsachgemäßer Demontage können die einzelnen Drahtwindungen relativ zueinander verbogen werden. Als besonders problematisch muß aber die Lötverbindung der an der Außenseite des konischen Filters verlaufenden Halte­ stege bezeichnet werden. Denn ein Lötvorgang führt zwangs­ läufig zu einer so starken Erwärmung und Verformung des den Filter bildenden Drahtes, daß sich dessen Quer­ schnittsform und vor allem die Abstandsgröße zwischen zwei benachbarten Filterwindungen zumindest im Bereich der Lötpunkte verändern muß. Schließlich ist auch der Herstel­ lungs- und Montageaufwand als beachtlich zu bezeichnen.

Ein weiterer Filter ist auch aus der DE 35 04 740 A1 be­ kannt geworden. Der dort beschriebene Filter ermöglicht eine Doppeltfilterung in Form einer sogenannten Oberflä­ chenfilterung durch Aufschichten eines Filtermediums auf eine räumliche Filtereinrichtung, die eine Zylinderform aufweist, in deren äußeren Zylindermantel eine schrauben­ gewindeartige Rille eingedreht ist, in welche umlaufend ein im Querschnitt dreieckförmiger Draht eingelegt ist. In Teilbereichen sind unterhalb des gewickelten Drahtes im Zylinder längsverlaufende Ausnehmungen gebildet, so daß das zu filternde Medium durch die zwischen zwei benach­ barten Drahtabschnitten gebildeten Filterschlitze in den darunter befindlichen Sammelraum strömen und von dort über weitere Bohrungen ablaufen kann.

Aber auch bei diesem Filter muß, obgleich er gegenüber dem gattungsbildenden Stand der Technik bezüglich der verwand­ ten Drahtform Vorteile aufweist, der konstruktive Aufwand als beachtlich bezeichnet werden. Erforderlich ist zu­ nächst einmal ein massiver Zylinderkörper, an dessen Ge­ häusewandung mehrere in Umfangsrichtung verteilt liegende und in Längsrichtung eingebrachte Sammelräume ausgearbei­ tet sind, die über diverse Bohrungen im Zylinderkörper in Verbindung stehen, damit das zu filternde Medium über diesen Weg abströmen kann. Darüber hinaus ist auch die Bauhöhe und Baugröße eines derartigen Filters bezogen auf die tatsächliche Filterfläche so groß, daß er für viele Einsatzfälle nicht in Frage kommt. Schließlich wird ent­ sprechend dieses vorbekannten Standes der Technik die Verwendung eines weiteren Filtermediums vorgeschlagen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber einen einfach aufgebauten flachen Filter zu schaffen, mit dem eine effiziente Filterung eines Mediums möglich ist, und der dabei mit einfachen Mitteln eine Fertigung mit kleinen Toleranzen erlaubt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im An­ spruch 1 angebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Aus­ gestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch die vorliegende Erfindung wird ein Filter geschaf­ fen, der einfach und kostengünstig herstellbar ist und mit welchem eine höchst effiziente Filterung vorgenommen wer­ den kann. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Fil­ ters ist darin zu sehen, daß je nach Größe der auszufil­ ternden Partikel auf dem gleichen Konstruktionsprinzip basierend unterschiedliche Filter herstellbar sind, die sich allein nur dadurch unterscheiden, daß der Abstand zwischen zwei benachbarten Windungen des spiralförmig auf­ gewickelten Filterelementes unterschiedlich gewählt ist.

Vor allem läßt sich der erfindungsgemäße Filter mit gerin­ gem Aufwand mit einer bisher nicht gekannten Präzision herstellen. Ein exakter die Filterwirkung festlegender Abstand zwischen zwei benachbarten Windungen läßt sich mit einfachen Mitteln stets reproduzierbar aufrechterhalten. Dazu sind in den Tragstegen in entsprechenden Abständen Fixiernuten vorgesehen, in welche der Draht spiralförmig eingelegt wird. Die Präzision der Schlitzöffnungen ist also alleine durch die Herstellgenauigkeit des Drahtes bzw. der konisch-spiralförmig angeordneten Rillen be­ stimmt.

Der konisch gestaltete Filter weist also eine Trichterform auf. Er ist zur Filterung eines gas- wie flüssigkeitsför­ migen Fluids geeignet. Da die Filteröffnungen schlitzför­ mig gestaltet sind, ergibt sich auch eine insgesamt gün­ stige Fluidströmung durch den Filter.

Das auf dem Filter abgesonderte Filtergut läßt sich ein­ fach entfernen, beispielsweise durch eine Rückströmung des Fluids oder durch Wegkratzen.

Der erfindungsgemäße Filter eignet sich insbesondere als permanent einsetzbarer Filter, insbesondere anstelle ver­ schiedener herkömmlicher Filter für Kaffeemaschinen, wie sie insbesondere im Zusammenhang mit dem sogenannten Zu­ lauftropfverfahren verwendet werden.

In Fig. 1 ist ein trichterförmiger Rahmen 1 mit einer sich konisch verjüngenden Oberfläche gezeigt, der sich aus einem Zentralkörper 2, einem Ringkörper 3 und mehreren Tragstegen 4 zusammensetzt, die sich zwischen dem Zentral­ körper 2 und dem Ringkörper 3 erstrecken. In Seitenansicht gemäß Fig. 1 ist ersichtlich, daß der Zentralkörper 2 gegenüber dem Ringkörper 3 in Axialrichtung versetzt liegt. In Draufsicht jedoch ist der Ringkörper 3 konzen­ trisch zum Zentralkörper 2 angeordnet.

In den Tragstegen 4 sind in regelmäßigen Abständen jeweils sogenannte Eingriffs- oder Fixiernuten 5 eingeschnitten, und zwar ausgehend vom Zentralkörper 2 bis zum Ringkörper 3. Die Fixiernuten 5 sind in den Tragstegen 4 so eingebracht, daß sie auf einer vom Zentralkörper 2 zum Ringkörper 3 verlaufenden spiralförmigen Bahn liegen, die sich in Seitenansicht gemäß Fig. 2 von unten nach oben konisch erweitert. In diesen Fixiernuten 5 ist ein Draht 6 spiralförmig gewickelt, der in die erwähnten Fixiernuten 5 eingreift. Beide Enden des Drahtes 6 enden in einer konkaven Nut oder Vertiefung 7, die einmal im Ringkörper 3 und zum anderen im Zentralkörper 2 eingebracht sind. Der Draht 6 ist hierin mittels einer Fixiereinrichtung 8 bei­ spielsweise in Form einer Gewindeschraube befestigt und angebracht.

Der Querschnitt des Drahtes 6 ist nach Art eines gleich­ seitigen oder gleichschenkligen Dreiecks gebildet. Der Draht 6 weist in die entsprechenden rillenförmigen Fixier­ nuten 5 ein, die im Querschnitt V-förmig gestaltet sind. Diese V-Form stimmt mit der entsprechenden Querschnitts­ form des Drahtes, d. h. dessen in die Fixiernut 5 eintau­ chenden Spitze überein. Die benachbarten rückwärtig ausge­ richteten Oberflächen des spiralförmig gewickelten Drahtes 6 liegen in einer gemeinsamen glatten Konusfläche P.

Zwischen zwei benachbart verlaufenden Umlaufrändern eines Drahtes 6 sind die jeweiligen spiralförmig gestalteten Schlitzöffnungen 9 gebildet. Die Genauigkeit der Schlitz­ öffnung wird durch die Herstellgenauigkeit des Drahtes 6 sowie die Schnittgenauigkeit der eingebrachten Fixiernuten 5 und schließlich durch die Genauigkeit des Einleg- und Wickelvorganges des Drahtes 6 selbst bestimmt und festge­ legt.

Das Drahtelement 6 sowie der Rahmen 1 müssen nicht aus Metall bestehen. Sie können auch aus anderen bevorzugten Materialien wie beispielsweise Plastik oder Keramik bestehen.

Nachfolgend wird die Wirkung und die Funktionsweise des vorstehend erläuterten Filters beschrieben.

Die rückwärtige glatte Oberfläche des in Draufsicht spi­ ralförmig gewickelten Drahtes 6 und die dadurch gebildete gleichmäßige Kurven- oder Konusfläche P ist auf die soge­ nannte Primär- oder Innenseite des Filters ausgerichtet, wie dies in Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Der Ringkörper 3 kann mit seinem Außenumfang in einem Rohr befestigt wer­ den. Das zu filternde Fluid (bestehend aus einer Flüssig­ keit oder einem Gas) kann dann auf die Schlitzöffnungen 9 zuströmen.

Ablagerungen und Rückstände, deren Partikelgröße größer als die Schlitzöffnungen 9 sind, werden aus dem Fluid herausgefiltert und abgelagert. Partikel mit einer Parti­ kelgröße, die kleiner ist als die Breite der Schlitzöff­ nungen, können durch den Filter hindurchströmen. Dadurch läßt sich auch eine Filterung und Trennung im Hinblick auf unterschiedlich große Partikelteilchen vornehmen.

Die aus dem Fluid herausgefilterten und getrennten Rück­ stände sammeln sich auf der glatten inneren Konusfläche P, die durch den Draht 6 gebildet ist. Diese Rückstände kön­ nen jedoch leicht und sorgfältig durch Strömungs­ richtungswechsel eines Fluids, durch Rückspülung, oder mittels eines nicht gezeigten Schabers entfernt und damit kann der Filter gereinigt werden, so daß anschließend eine erneute Filterung durchführbar ist.

Anstelle des Rahmens 1 mit den Tragstegen 4 kann als Tragrahmen auch eine Konusform mit einem Lochraster oder einem Gitternetz verwandt werden. Ebenso können die Fixiernuten 5 variieren. Sie sind dabei an die Quer­ schnittsform des Drahtes 6 angepaßt, der eine kreisförmi­ ge, elliptische oder trapezförmige Querschnittsform auf­ weisen kann.

Zur Fixierung und Sicherung des schraubenförmig gewundenen Drahtes 6 am Rahmen 1 können unterschiedliche Maßnahmen vorgesehen sein. Bevorzugt erfolgt dies mittels einer Feststellschraube oder durch Anwendung eines Punkt­ schmelz- oder -schweißverfahrens, oder unter Ausnutzung der Haftwirkung eines Klebers und zwar am jeweiligen Eingriffsabschnitt des Drahtes 6 in der betreffenden Fi­ xiernut 5 am Tragsteg 4 zusätzlich oder anstelle der Be­ festigung der beiden Drahtenden mittels der Fixiereinrich­ tung 8.

Claims (8)

1. Konischer Filter

• - mit einem das verjüngte Konusende bildenden Zentralkörper (2),
• - einen den Zentralkörper (2) in axialer Draufsicht umgebenden und in axialer Konuslängsrichtung zum Zentralkörper (2) versetzt liegenden Ringkörper (3),
• - mehreren den Zentralkörper (2) und den Ringkörper (3) verbindenden Tragstegen (4),
• - und einem vom Zentralkörper (2) zum Ringkörper (3) spiralförmig unter Bildung einer Konusform gewickelt verlaufenden Draht (6),
• - der mit den Tragstegen (4) verbunden ist, und
• - bei welchem die Filteröffnungen durch den Abstand zweier benachbarter Windungen des Drahtes (6) gebildet sind,

gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• - in den Tragstegen (4) sind Fixiernuten (5) ausgebildet,
• - in die Fixiernuten (5) greift der Draht (6) ein und wird hierüber gehalten, und
• - im Zentralkörper (2) wie im Ringkörper (3) ist jeweils eine konkave Ausnehmung (7) vorgesehen, in welcher das jeweilige Ende des Drahtes (6) eingelegt und mit dem Zentralkörper (2) bzw. dem Ringkörper (3) mittels einer Befestigungseinrichtung (8) fest verbunden ist.

2. Konischer Filter, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixiernuten (5) eine Querschnittsform aufweisen, die dem Abschnitt des Draht­ querschnittes entspricht, der in die Fixiernut (5) eingreift.

3. Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Drahtes (6) ein gleichschenkliges Dreieck bil­ det.

4. Filter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sym­ metriespitze des im Querschnitt gleichschenklig-dreieckförmigen Drahtes (6) in die Fixiernuten (5) eingreift.

5. Filter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ba­ sisfläche des im Querschnitt gleichschenklig-dreieckförmigen Drah­ tes (6) einen Teil einer konusförmigen Filterinnenfläche bildet.

6. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Fixiernuten (5) in den Trägerstegen (4) in gleichen Abständen eingebracht sind.

7. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der Draht (6) in die Fixiernuten (5) nur mit einer Teil­ höhe eingreift.