DE3812927A1 - Zylindrisches filter- und abscheideelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein zylindrisches Element zum Filtern und Abscheiden unterschiedlicher Substanzen und Partikeln.

Herkömmliche, gut bekannte zylindrische Filter- bzw. Abschei­ deelemente weisen in der Regel eine netzartige oder gitterar­ tige Struktur mit Filterdurchtrittsöffnungen auf.

In jüngster Zeit sind poröse Plattenelemente bestehend aus Keramik entwickelt worden. Die zuerst erwähnte Struktur mit punktförmigen Filteröffnungen führt jedoch zu kleinen Filter­ bereichen, in denen typischerweise eine Verstopfung eintreten kann. Ein Problem besteht dabei darin, daß die Verstopfungs­ tendenz um so mehr zunimmt, je kleiner die Partikelgröße ist, die gefiltert werden soll.

Andererseits führt die an zweiter Stelle genannte Gitterstruk­ tur des porösen Strukturaufbaus dazu, den Filterprozeß drei­ dimensional durchzuführen, so daß die undurchlässigen Fremd­ materialien in dem porösen Strukturaufbau zu einer Verstop­ fung anwachsen, was zwangsläufig zu einer unvermeidbar re­ duzierten führt. Folglich müssen die Fremdmaterialien in dem porösen Strukturaufbau unter Zuhilfenahme von Reinigungsmit­ teln häufig vollständig entfernt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es von daher, die vorstehend genanntent Probleme zu überwinden. Im beson­ deren ist es Aufgabe der Erfindung, ein zylinderförmiges Filter- und Abscheideelement zum Filtern verschiedener Sub­ stanzen und Abscheiden von Partikeln zu schaffen, in dem ein Draht zylindrisch zu einem Wirbel bzw. zu einer Spirale oder Wendelform gewunden wird, wobei ein umlaufender Schlitz zwischen den benachbarten peripheren Rändern des Drahtes gebildet wird. Dadurch wird der Filter- und Abscheidebe­ reich aufs äußerste vergrößert, und zwar mittels der soge­ nannten linearen Behandlungs- bzw. Wirköffnungen, um die Filter- bzw. Abscheidewirkung zu steigern.

Die zylindrisch geformte Konstruktion erfordert einen grö­ ßeren Funktions- und Arbeitsbereich, verglichen mit ebenen Ele­ menten, um ein Fluid beispielsweise in Form einer Flüssig­ keit oder eines Gases beim Durchströmen von Innen nach Außen zu Filtern. Da zusätzlich die Öffnungen für die Fil­ ter- oder Abscheidebehandlung aus wirbelförmigen Schlitzöff­ nungen bestehen, werden sogenannte lineare Behandlungs­ öffnungen gebildet, um hierdurch auch die Filterströmung zu verbessern.

Das Behandlungsverfahren kann gleichmäßig durchgeführt werden, da jeder Rückstand, beispielsweise ausgesiebte Ab­ sonderungen mittels eines einfachen einzigen Bearbeitungs­ schrittes, beispielsweise mittels einer Rückströmung von zu behandelnden Fluid von Außen nach Innen oder durch Weg­ kratzen mittels eines Schabers entfernt werden kann.

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

Fig. 1 ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbei­ spiel eines zylindrischen Filter- bzw. Abscheide­ elementes unter teilweiser Weglassung von Ein­ zelheiten;

Fig. 2 einen teilweise in vergrößerter Perspektivdar­ stellung wiedergegebenen Hauptkörper gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine teilweise vergrößerte Querschnittdarstellung eines Zustandes, in dem der Draht an dem Haupt­ abschnitt entfernt ist;

Fig. 4 eine Querschnittsdarstellung längs der Linie IV-IV in Fig. 3.

Eine zylindrische Rahmenplatte 1, deren Oberfläche im wesentlichen zylindrisch aufgebaut ist, umfaßt an ihren gegenüberliegenden Enden zwei Ringglieder 2 und 3 in gleicher Form, und meh­ rere Trägerrahmenteile 4, die dazwischen verlaufen. Wirbel­ förmig angeordnete und diskrete Eingriffs- und Fixiernuten 5 sind präzise eingeschnitten, und zwar in einem regelmä­ ßigem Abstand von einer Seite der zylindrischen Rahmenplatte 1 ausgehend zu deren anderen Seite. Ein Draht 6 ist spiral­ wirbel- bzw. wendelförmig längs der Eingriffs- und Fixier­ nuten 5 gewickelt, indem er in die Eingriffs- und Fixier­ nuten 5 eingreift. Beide Enden des Drahtes 6 stehen mit einer konkaven Nut bzw. Vertiefung 7 im Eingriff, die in den Ringelementen 2 bzw. 3 eingebracht sind. Der Draht 6 ist daran mittels einer Fixiereinrichtung 8 beispielsweise in Form einer Maschinenschraube 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 Übereinstimmung mit der Form der Spitze bzw. des obe­ ren Teiles des Drahtes 6 so eingebracht sind, daß dieser in einer Spiral-, Wirbel- bzw. Wendelform eingelegt werden kann. Die benachbarten Oberflächen des gewickelten Drahtes 6 sind in der gleichen zylindrischen gekrümmten Fläche lie­ gend angeordnet, um eine glatte Kurvenfläche P zu bilden.

Wirbelförmige Schlitzöffnungen 9 mit gleichförmigen Abstän­ den werden dadurch zwischen den benachbarten Umlaufrän­ dern des Drahtes 6 gebildet, der wie erwähnt wirbelförmig gewunden angeordnet ist. Die Genauigkeit der Stützöffnungen 9 wird zunächst durch die Herstellgenauigkeit des Drahtes 6 und durch die Schnittgenauigkeit der wirbelförmig ange­ ordneten, mit dem Draht im Eingriff befindlichen Rillen 5 in die zylindrische Rahmenplatte 1 und schließlich durch den wirbel- bzw. spiralförmigen Einleg- und Windungsvor­ ganges des Drahtes 6 bestimmt und festgelegt.

Wenn ein Draht 6 mit einem Querschnitt eines gleichschenke­ ligen bzw. gleichseitigen Dreiecks wie in dem in den Zeich­ nungen dargestellten Ausführungsbeispiel verwandt wird, dann beträgt die Toleranz der Weite der Schlitzöffnun­ gen weniger als 1 µm, wenn nicht sogar nur einen Bruchteil eines µm.

Das Drahtelement und die zylindrische Rahmenplatte 1 müs­ sen nicht nur aus Metall, sondern können auch aus anderen bevorzugten Materialien wie beispielsweise Plastik oder Ke­ ramik bestehen.

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

Die glatte Bogenfläche P, die in der Innenseite mittels des wirbelförmigen Drahtes 6 gebildet ist, ist auf die Primär­ seite, wie in Fig. 1 dargestellt ausgerichtet, wobei die Ringglieder 2 und 3 mit ihrem Außenumfang an einem Rohr befestigt werden. Das zu behandelnde Fluid (eine Flüssigkeit oder ein Gas) kann nunmehr auf die Schlitzöffnungen 9 zu­ strömen, und zwar entsprechend den gezeigten Pfeilmarkie­ rungen.

Die Ablagerungen bzw. Rückstände, die größer als die Breite der Schlitzöffnungen 9 sind und die deshalb deren Ausfil­ terung 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 9 und die deshalb durch diese Öffnungen hindurchströmen können. Dadurch kann eine Filterung und Trennung im Hinblick auf die unterschiedli­ chen Größen der Partikelteilchen vorgenommen werden.

Rückstände, die aus dem Fluid herausgefiltert und getrennt worden sind, sammeln sich auf der glatten Bogenfläche P auf der Innenseite der zylindrischen Fläche des Drahtes 6. Sie können jedoch leicht und sorgfältig durch ein Fluid mit um­ gekehrter Strömungsrichtung (von der zweiten Seite her), durch Rückspülung oder mittels eines (nicht gezeigten) Scha­ bers gereinigt werden, so daß anschließend eine erneute nachfolgende Filterung und Abscheidung im gewünschten Sinne durchgeführt werden kann.

Obgleich eine erfindungsgemäße Ausführungsform beschrie­ ben ist, muß nicht extra betont werden, daß die oben er­ wähnte zylindrische Rahmenplatte 1 anstelle des Trägerrah­ menteiles 4 auch aus einer flachen Platte, die mit einer An­ zahl von Löchern versehen ist, einer Gitternetzplatte und einem (nicht gezeigten) Ablaufbrett bestehen kann, die alle in Form eines Zylinders hergestellt sind. Ferner können die Eingriffsrillen 5 als Vertiefungen und Nuten ausgebildet sein, die mit irgendeiner Form des Querschnittes des Drahtes 6 beispielsweise in Form eines Kreises, einer Ellipse oder eines Trapezes in Übereinstimmung stehen, wobei der Draht 6 mit einem entsprechenden Querschnitt wirbelförmig gewun­ den wird.

Zur Fixierung und Sicherung des spiralförmig zu winden­ den Drahtes 6 an der zylindrischen Rahmenplatte 1 können unterschiedliche Verfahren verwandt werden. Bevorzugt kann dabei die Verwendung einer Feststellschraube, eines Punkt­ schmelz- bzw. -schweißverfahrens oder die Haftwirkung eines Klebers an jedem Abschnitt zusätzlich zur Fixierung der beiden Drahtenden mittels der Fixiereinrichtung 8 in dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel, oder anstelle der oben erwähnten Endfixiereinrichtungen verwandt werden.

Erfindungsgemäß können die Schlitzöffnungen an dem zylin­ drischen Plattenrahmen 1 mittels eines wirbelförmigen Drah­ tes 6 in flachem Zustand eingebracht werden, wodurch das Arbeits- und Wirkvolumen für den Filterungs- und Abscheide­ prozeß mit sogenannten linearen Behandlungsöffnungen ausge­ sprochen vergrößert werden kann. Die Schlitzöffnungen selbst können durch die benachbarten Abstände zwischen dem spi­ ralförmig gewundenen Draht 6 wirbelförmig gebildet sein, wobei die Weite und der Abstand der Durchtrittsöffnungen äußerst exakt festgelegt werden können, um ein Filter- und Abscheideverfahren mit hoher Genauigkeit und Präzision durchführen zu können.

Da das Filter- und Abscheideelement mit einer Bogenfläche als gesamte innere Fläche gebildet ist und damit eine zu filternde Flüssigkeit von der sogenannten Innen- zur Außen­ seite strömen kann, kann es mit hoher Austauschbarkeit als permanentes Filter- und Abscheideelement anstelle ver­ schiedener verwendbarer Filter eingesetzt werden.

Das Filter- und Abscheideelement muß nicht zwangsläufig zylindrisch ausgebildet sein. Es kann auch beispielsweise in Seitenansicht konisch verjüngt oder auch flach geformt sein. Insoweit wird auf die mit gleichem Tag durch den gleichen Anmelder eingereichten Patentanmeldungen mit dem Titel "Konisches Filter- und Abscheideelement" (japanische Priorität vom 21.04.1987; 62-0 96 198) und mit dem Titel "Fla­ ches Filter- und Abscheideelement" (japanische Priorität vom 20.04.1987; 62-0 95 458) verwiesen, deren Offenbarungsgehalt zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird.

Claims (3)

1. Zylindrisches Filter- und Abscheideelement zum Filtern und Abscheiden unterschiedlicher Substanzen und Partikel, gekennzeichnet durch wirbel-, spiral- bzw. wendelförmige diskrete Fixiernuten (5), die von einer Seite auf die Innen­ seite der zylindrischen Rahmenplatte (1) gerichtet sind, die mit einer durchlässigen Struktur 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) ein­ greift und gehalten ist, um wirbel-, spiral- bzw. wendel­ förmige Schlitzöffnungen (9) zwischen den Umfangsrändern des jeweils benachbarten Drahtabschnittes (6) zu bilden.

2. Zylindrisches Filter- und Abscheideelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Rahmen­ platte (1) mit einer durchlässigen Struktur aus zwei Ring­ gliedern (2, 3) mit gleicher Form und mehreren Trägerrah­ menteilen (4) gebildet ist.

3. Zylindrisches Filter- und Abscheideelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wirbel-, spiral- bzw. wendelförmigen Eingriffs- und Fixiernuten (5) einen V-förmigen Querschnitt aufweisen und mit der Spitze des Drah­ tes (6) mit einem Querschnitt in der Form eines gleichschen­ keligen bzw. gleichseitigen Dreiecks im Eingriff stehen.