DE3812900A1 - Flaches filter- und abscheideelement - Google Patents
Flaches filter- und abscheideelementInfo
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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.
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