DE3812900A1 - Flaches filter- und abscheideelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein flaches Element zum Filtern und Abscheiden unterschiedlicher Substanzen und Partikel.

Herkömmliche, gut bekannte flache Filter- bzw. Abscheide­ elemente weisen in der Regel eine netzartige oder gitterar­ tige Struktur mit Filterdurchtrittsöffnung auf.

In jüngster Zeit ist ein poröses Plattenelement bestehend aus Keramik entwickelt worden. Die zuerst erwähnte Struk­ tur mit Punktfilteröffnungen führt jedoch zu kleinen Filter­ bereichen, in denen typischerweise eine Verstopfung eintre­ ten kann. Ein Problem besteht dabei darin, daß die Ver­ stopfungstendenz um so mehr zunimmt, je kleiner die Par­ tikelgröße ist, die gefiltert werden soll.

Andererseits führt die in zweiter Stelle genannte Gitterstruk­ tur des porösen Strukturaufbaus zwangsläufig dazu, den Filter­ prozeß dreidimensional durchzuführen, selbst wenn ein flacher Strukturaufbau gewählt wird, so daß die undurchlässigen Fremd­ materialien in dem porösen Strukturaufbau zu einer Verstopfung an­ wachsen, was zwangsläufig zu einer unvermeidbar reduzierten Filtermenge führt. Folglich müssen die Fremdmaterialien in dem porösen Strukturaufbau unter Zuhilfenahme von Reini­ gungsmitteln häufig vollständig entfernt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es von daher die vorstehend genannten Probleme zu überwinden. lm besonde­ ren ist es Aufgabe der Erfindung, ein flaches Filter- und Abscheideelement zum Filtern verschiedener Substanzen und Abscheiden von Partikeln zu schaffen, in dem ein Draht in einer Ebene zu einem Wirbel bzw. zu einer Spirale gewun­ den wird, wobei ein umlaufender Schlitz zwischen den benach­ barten peripheren Rändern des Drahtes gebildet wird. Da­ durch wird der Filter- und Abscheidebereich aufs äußerste ver­ größert, und zwar mittels der sogenannten linearen Behandlungs­ bzw. Wirköffnungen, um die Filter- oder Abscheidewirkung zu steigern.

Da die Konstruktion eben gebildet ist, wird ein zu behan­ delndes Fluid wie beispielsweise eine Flüssigkeit oder ein Gas einer gesamten, gleichmäßigen Filter- und Abscheide­ behandlung unterzogen, und zwar ohne Ablenkvorgang des Fluids im Hinblick auf seine Strömung. Da die Öffnungen für die Filter- oder Abscheidebehandlungen aus wirbelför­ migen Schlitzöffnungen bestehen, werden sogenannte lineare Behandlungsöffnungen gebildet, durch die die Filterströ­ mung verbessert wird.

Das Behandlungsverfahren kann gleichmäßig durchgeführt werden, da jeder Rückstand beispielsweise ausgesiebte Ab­ sonderungen mittels eines einfachen einzigen Bearbeitungs­ schrittes, beispielsweise mittels einer Rückströmmung oder durch Wegkratzen entfernt werden kann.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen im einzelnen

Fig. 1 eine ebene Draufsicht auf ein erstes erfindungs­ gemäßes Ausführungsbeispiel eines flachen Fil­ ter- und Abscheideelementes unter teilweiser Weg­ lassung von Einzelheiten;

Fig. 2 eine vergrößerte Detailschnittdarstellung durch den Zentralabschnitt von Fig. 1;

Fig. 3 eine teilweise vergrößerte perspektivische Dar­ stellung des Zentralabschnittes bei entferntem Draht;

Fig. 4 eine teilweise vergrößerte Draufsicht auf den äußeren Peripherbereich des Filterelementes;

Fig. 5 eine Querschnittdarstellung längs der Linie V-V in Fig. 4.

Eine flache Rahmenplatte 1 mit einer flachen Stirnseite wird aus einem Zentralglied 2, einem Ringelement 3, welches an dem Außenumfang des flachen Rahmens 1 vorgesehen ist, und aus mehreren Trägerrahmenteilen 4 gebildet, die zwischen den Teilen 2 und 3 vorgesehen sind. Wirbelförmig angeord­ nete und diskrete Eingriffs- und Fixiernuten 5 sind präzise eingeschnitten, und zwar in einem regelmäßigen Abstand vom Zentrum der flachen Rahmenplatten 1 ausgehend zu deren äußerem Umfangsrand. Ein Draht 6 ist spiral- bzw. wirbelförmig längs der Eingriffs- und Fixiernuten 5 gewickelt, in dem er in die Eingriffs- und Fixiernuten 5 eingreift. Beide Enden des Drahtes 6 stehen mit einer konkaven Nut bzw. Vertiefung 7 im Eingriff, die in dem Ringelement 3 und in dem Zentralelement 2 eingebracht sind. Der Draht 6 ist da­ ran mittels einer Fixiereinrichtung 8 beispielsweise in Form einer Schraube befestigt und angebracht.

Der Draht 6 hat einen Querschnitt eines gleichseitigen bzw. gleichschenkeligen Dreiecks, wobei die damit zusammenwir­ kenden Eingriffs- bzw. Vertiefungsrillen 5 in der Form eines V in Überstimmung mit der Form der Spitze bzw. des obersten Teiles des Drahtes 6 so eingebracht sind, daß dieser in einer Spiral- bzw. Wirbelform eingelegt werden kann. Die benach­ barten Oberflächen des gewickelten bzw. gewundenen Drahtes 6 sind in der gleichen Ebene liegend angeordnet, um eine flache Oberfläche P zu bilden.

Wirbelförmige Schlitzöffnungen 8 mit gleichförmigen Abständen werden dadurch zwischen den benachbarten Umlaufrändern des Drahtes 6 gebildet, der wie erwähnt wirbelförmig gewun­ den angeordnet ist. Die Genauigkeit der Schlitzöffnungen 8 wird zunächst durch die Herstellgenauigkeit des Drahtes 6 und die Schnittgenauigkeit der wirbelförmig angeordneten mit dem Draht im Eingriff befindlichen Rillen 5 in der flachen Rahmenplatte 1 und schließlich durch den wirbel- bzw. spi­ ralförmigen Einleg- und Windungsvorganges des Drahtes 6 bestimmt und festgelegt.

Wenn ein Draht 6 mit einem Querschnitt eines gleichschen­ keligen bzw. gleichförmigen Dreiecks wie in dem in den Zeich­ nungen dargestellten Ausführungsbeispiel verwandt wird, dann beträgt die Toleranz der Weite der Schlitzöffnungen weniger als 1 Micron, wenn nicht sogar nur einen Bruch­ teil eines Microns.

Das Drahtelement und die flache Rahmenplatte 1 müssen nicht nur aus Metall, sondern können auch aus anderen bevorzugten Materialien wie beispielsweise Plastik oder Keramik bestehen.

Nachfolgend wird die Wirkung basierend auf dem oben er­ läuterten Strukturaufbau näher erläutert.

Die flache Oberfläche P des wirbel- bzw. spiralförmigen Drahtes 6 wird auf die Primärseite zu ausgerichtet, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, wobei das Ringglied 3 mit seinem Außenumfang an einer Leitung befestigt wird. Das zu behandelnde Fluid (eine Flüssigkeit oder ein Gas) kann nunmehr auf die Schlitzöffnungen 8 zu strömen, und zwar entsprechend den in Fig. 2 gezeigten Pfeilmarkierungen.

Die Ablagerungen bzw. Rückstände, die größer als die Breite der Schlitzöffnungen 8 sind und die deshalb deren Ausfilterung und Trennung ermöglichen, werden aus dem Fluid herausgefiltert bzw. abgetrennt, und zwar auch dann, wenn in dem Fluid Partikel enthalten sind, die kleiner sind als die Breite der Schlitzöffnungen 8, und die deshalb durch diese Öffnungen hindurch strömen können. Dadurch kann eine Filterung und Trennung im Hinblick auf die unterschiedlichen Größen der Partikelteilchen vorgenommen werden.

Die Rückstände, die aus dem Fluid herausgefiltert und ge­ trennt worden sind, sammeln sich auf der flachen Fläche P auf der Oberfläche des Drahtes 6. Sie können jedoch leicht und sorgfältig durch ein Fluid mit umgekehrter Strömungs­ richtung (von der zweiten Seite her), durch Rückspülung oder mittels eines (nicht gezeigten) Schabers gereinigt, werden, so daß anschließend eine erneute nachfolgende Filterung und Abscheidung im gewünschten Sinne durchge­ führt werden kann.

Obgleich eine erfindungsgemäße Ausführungsform beschrie­ ben ist, muß nicht extra betont werden, daß die oben er­ wähnte flache Rahmenplatte 1 auch aus einer flachen Platte bestehen kann, die mit einer Anzahl von Löchern versehen ist, einer Gitternetzplatte und einem (nicht gezeigten) Ab­ laufbrett anstelle des Trägerrahmenteiles 4. Ferner können die Eingriffsrillen 5 als Vertiefungen und Nuten ausgebil­ det sein, die mit irgendeiner Form des Querschnittes des Drahtes 6 beispielsweise in Form eines Kreises, einer El­ lipse oder eines Trapezes in Übereinstimmung stehen, wobei der Draht 6 mit seinem entsprechenden Querschnitt wirbelförmig gewunden wird.

Zur Fixierung und Sicherung des spiralförmig zu windenden Drahtes 6 an der flachen Rahmenplatte 1 können unter­ schiedliche Verfahren verwandt werden. Bevorzugt kann da­ bei die Verwendung einer Feststellschraube, eines Punkt­ schmelz- bzw. -schweißverfahrens oder die Haftwirkung eines Klebers an jedem Abschnitt zusätzlich zur Fixierung der bei­ den Drahtenden mittels der Fixiereinrichtung 8 in dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel oder anstelle der oben er­ wähnten Endfixiereinrichtungen verwandt werden.

Erfindungsgemäß können die Schlitzöffnungen an dem flachen Plattenrahmen mittels eines wirbelförmigen Drahtes in fla­ chem Zustand eingebracht werden, wodurch das Behandlungs­ volumen für den Filterungs- und Abscheideprozeß mit soge­ nannten linearen Behandlungsöffnungen ausgesprochen vergrö­ ßert werden kann. Die Schlitzöffnungen selbst können durch die benachbarten Abstände zwischen dem spiralförmig ge­ wundenen Draht wirbelförmig gebildet sein, wobei die Weite und der Abstand der Durchtrittsöffnungen äußerst exakt fest­ gelegt werden kann, um ein Filter- und Abscheideverfahren mit hoher Genauigkeit und Präzision durchführen zu können.

Da das Behandlungselement völlig flach ist, kann es mit hoher Austauschbarkeit als permanentes Filter- und Abschei­ deelement anstelle verschiedener verwendbarer Filter einge­ setzt werden.

Das Filter- und Abscheideelement muß nicht zwangsläufig flach ausgebildet sein. Es kann auch beispielsweise in Sei­ tenansicht konisch verjüngt oder auch zylinderförmig ge­ formt sein. Auch insoweit wird auf die mit gleichem Tag durch den gleichen Anmelder eingereichten Patentanmeldungen mit dem Titel "Konisches Filter- und Abscheideelement" (ja­ panische Priorität vom 21.04.1887; 62-0 96 188) und mit dem Titel "Zylinderförmiges Filter- und Abscheideelement" (ja­ panische Priorität vom 22.04.1887; 62-0 97 284) verwiesen, deren Offenbarungsgehalt zum Inhalt dieser Anmeldung ge­ macht wird.

Claims (3)

1. Flaches Filter- und Abscheideelement zum Filtern und Ab­ scheiden unterschiedlicher Partikel gekennzeichnet durch wir­ bel- bzw. spiralförmige diskrete Fixiernuten (5), die von der Mitte aus zur einen Seite der flachen Rahmen­ platte (1) gerichtet sind, die mit einer durchlässigen Struk­ tur zu deren Außenumfang (3) versehen ist, wobei in den Eingriffs- und Fixiernuten (5) der Rand bzw. eine Teilhöhe des Außenumfanges eines in einem gewünschten Querschnitt hergestellten Drahtes (6) eingreift und gehalten ist, um wir­ bel- bzw. spiralförmige Schlitzöffnungen (8) zwischen den Umfangsrändern des jeweils benachbarten Drahtabschnittes (6) zu bilden.

2. Flaches Filter- und Abscheideelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flache Rahmenplatte (1) mit einer durchlässigen Struktur aus einem Zentralglied (2), einem Ringglied (3) und mehreren Trägerrahmenteilen (4) gebildet ist.

3. Flaches Filter- und Abscheideelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wirbel- bzw. spi­ ralförmigen Eingriffs- und Fixiernuten (5) einen V-förmigen Querschnitt aufweisen und mit der Spitze des Drahtes (6) mit einem Querschnitt in der Form eines gleichschenkeligen bzw. gleichseitigen Dreiecks im Eingriff stehen.