DE3907838A1 - Filtereinrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filtereinrichtung mit mindestens einem in Zickzackform gefalteten, zwischen der Zuströmseite und der Abströmseite der Filtereinrichtung angeordneten Filtermaterial.

Aus der DE-A 29 00 081 ist eine Filtereinrichtung der eingangs erwähnten Art bekannt. Bei dieser Filtereinrichtung ist zwischen der Zuströmseite und der Abströmseite der Filtereinrichtung eine in Zickzackform gefaltete Filterschicht angeordnet. An der der Abströmseite zugekehrten Oberfläche der Filterschicht liegt eine steife Tragschicht an. Die Filterschicht und die Tragschicht stehen zumindest während der Filtrierung eines von der Filterschicht zur Tragschicht strömenden Mediums in Fläche - zu Fläche - Kontakt, ohne jedoch miteinander verbunden zu sein. Bei einer Abreinigung erfolgt eine Stömung des Reinigungs­ mediums, das oft aus Druckluft besteht, in der umgekehrten Richtung, von der Tragschicht zur Filterschicht. Die Filterschicht wird dabei aufgeblasen, wodurch die sich zur betriebsmäßigen Zuströmseite hin offenen Falten verengen und das Ablösen des aus dem ausgefilterten Material bestehenden Filterkuchens er­ schweren, wenn nicht sogar durch Einklemmen verunmöglichen. Bei einer erfolglosen Abreinigung wird der Druck des Reinigungsmediums erhöht, was zum Reißen des Filtermaterials führen kann. Diese Filtereinrichtung ist auch noch mit wirtschaftlichen Nachteilen behaftet, weil sie eine verhältnismäßig teuere Kombination einer Filterschicht mit einer Tragschicht enthält.

Aus der CH-A 6 19 152 ist eine weitere Filtereinrichtung bekannt. Diese Filtereinrichtung besteht aus einer inneren Lage aus Filterpapier und aus einer äußeren, an der Zuströmseite des Filterpapiers angeordneten Stützlage. Die beiden Schichten sind miteinander verklebt, was verhältnismäßig teuer ist und wirtschaftliche Nachteile bedeutet. Bei einer Abreinigung der Filtereinrichtung wird eine der Strömungsrichtung des zu filtrierenden Mediums entgegengesetzte Strömung meistens mit Druckluft erzeugt, um den Filterkuchen von der Filteroberfläche zu lösen. Der Filterkuchen sitzt bei dieser Anordnung auf der Oberfläche des plissierten, steifen Tragschicht. Zur Entfernung des Filter­ kuchens muß bei dieser Anordnung ein verhältnismäßig hoher Druck des Reinigungsmediums vorhanden sein, was entsprechende, teuere Druckerzeugungs- und Verteilungseinrichtungen sowie aufwendige Sicherheitsvorkehrungen bedarf. Der Filterkuchen ist von der steifen, mit Durchbrüchen versehenen Tragschicht nur schwer entfernbar, weil er sich daran verankert.

Aus der US-A 33 02 796 ist eine Einlage für Filterpatronen mit einem an der Zuströmseite eines für Gas und/oder Flüssigkeiten durchlässigen, festen Stütz­ körpers angeordneten, plissierten Filtermaterial bekannt. An der dem Stütz­ körper zugekehrten Abströmseite des Filtermaterials ist in jeder Filterfalte eine aus einem flachen Material gebildete, beidseitig vorstehende Verformungen aufweisende, formstabile Einlage vorgesehen. Als Ausgangsmaterial für die Einlage dient irgendein bekanntes, flaches Material, wie Metall oder Kunststoff. Die Einlagen sind dabei nach einer ersten Variante wellen- oder zickzackförmig verformt. Die Wellentäler oder Zickzackkanten stehen zur Oberfläche des Stützkörpers senkrecht oder schräg. Nach einer weiteren Variante sind die aus einem flachen Material hergestellten Einlagen mit beidseitig vorstehenden, buckelförmigen Erhebungen versehen. Bei der Durchströmung und Filtrierung einer hochviskosen Flüssigkeit mit dem noch sauberen Filtermaterial oder bei der Durchströmung einer niederviskosen Flüssigkeit oder eines Gases durch das verschmutzte und verstopfte Filtermaterial wird das Filtermaterial auf die Oberfläche der Einlagen gepreßt, wobei das Filtermaterial sich an den vor­ stehenden Oberflächen der Einlagen anschmiegt. Nachdem das Filtermaterial an den auf die Einlagen gepreßten Stellen keine Durchströmung zuläßt, weil die darunterliegenden Einlagen flüssigkeit- und/oder gasundurchlässig sind, wächst der Strömungswiderstand der ganzen Filterpatrone, wodurch der Druck an der Zuströmseite des Filtermaterials noch weiter zunimmt und das Filtermaterial noch mehr auf die undurchlässigen Einlagen gepreßt wird. Die Filterwirkung der Filterpatrone nimmt dabei ab.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Filtereinrichtung zu schaffen, die gute Betriebseigenschaften aufweist, bei der sich der Fiiterkuchen vom Filtermaterial während der Abreinigung mit verhältnismäßig kleinem Luftdruck leicht lösen läßt und die wirtschaftlich vorteilhaft ist.

Die gestellte Aufgabe ist dadurch gelöst, daß jede nach der Zuströmseite hin offene Falte einen gerundeten Boden aufweist, wobei der Radius des gerundeten Bodens das 0,05 bis 0,3 fache der Faltentiefe beträgt und jede nach der Abströmseite hin offene Falte in einem spitzen Winkel abgeschlossen ist. Diese Anordnung ermöglicht ein verhältnismäßig leichtes Lösen des Fiiterkuchens vom Filtermaterial, weil die zu betriebsmäßiger Zuströmseite hin offenen Falten breit sind, einen gerundeten Boden aufweisen und die in einem spitzen Winkel abgeschlossenen, zur betriebsmäßigen Abströmseite hin offenen Falten ins­ besondere im Spitzenbereich verhältnismäßig Formstabil sind. Somit wird der Filterkuchen bei der Abreinigung in den Falten nicht eingeklemmt und der zur Lösung des Filterkuchens vom Filtermaterial erforderliche Luftdruck bleibt in bescheidenen Rahmen.

ln jede nach der Abströmseite hin offene Falte kann eine formstabile Einlage eingelegt werden. Die formstabilen Einlagen verhindern das Zusammendrücken der in Richtung der Abströmseite der Filtereinrichtung offenen Falten des Filtermaterials bei betriebsmäßiger Strömung des zu filtrierenden Mediums.

Die formstabile Einlage kann eine aus einem flachen Material gebildete, beidseitig vorstehende Verformungen aufweisende, mindestens an den vorstehen­ den Verformungen mit Löchern versehene Einlage sein. Die Löcher in den vorstehenden Verformungen der Einlage erlauben, daß die durch das Filter­ material geführte Flüssigkeit oder das Gas auch an jenen Stellen durch das Filtermaterial strömen kann, wo das Filtermaterial auf die Einlage gepresst ist. Dadurch kann eine optimale Filterwirkung und ein verhältnismässig kleiner Strömungswiderstand der Filterpatrone erreicht werden. Die Einlagen sind dabei einfach und wirtschaftlich vorteilhaft.

Die Summe der Oberflächen der Löcher kann zwischen 5 und 95 Prozent der Gesamtfläche des flachen Materials betragen.

Die Löcher können auf dem flachen Material regelmäßig verteilt sein. Vorteil­ hafterweise ist das flache Material ein Gitterprofil.

Das flache Material der Einlage kann wellenförmig verformt sein. Die Wellen­ täler sind dabei zur Oberfläche des Stützkörpers senkrecht oder schräg ausge­ richtet.

Das flache Material der Einlage kann beidseitig vorstehende, buckelförmige Erhebungen aufweisen, wobei mindestens die Erhebungen mit Löchern versehen sind. Eine Distanzierung der gegenüberliegenden Seiten der Filterfalten ist mit dieser Einlage vorteilhaft.

Die Einlagen sind mit Vorteil auf dem Stützkörper der Filterpatrone abgestützt. Jede Einlage erstreckt sich in einer bevorzugten Ausführung vom Stützkörper aus bis zum Zweidrittel der Höhe der Filterfalte.

Im folgenden werden anhand der beiliegenden Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 die perspektivische Darstellung einer kompletten Filtereinrichtung teilweise im Schnitt,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des gefalteten Filtermaterials,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Einlage mit anliegendem Filter­ material,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer Einlage mit runden Löchern und Fig. 5 einer Einlage aus Gitterprofil,

Fig. 6 den Querschnitt der Filtereinrichtung mit Einlagen und

Fig. 7 einer Filterfalte mit Einlage,

Fig. 8 eine perspektivische Darstellung einer gewellten Einlage mit schrägen Wellentälern,

Fig. 9 eine Einlage mit beidseitig vorstehenden, buckelförmigen Erhebungen in der Seitenansicht und

Fig. 10 in der Vorderansicht.

Die in Fig. 1 perspektivisch dargestellte Filtereinrichtung weist einen für Gase und/oder Flüssigkeiten durchlässigen, festen, rohrförmigen Stützkörper 1 auf. Der rohrförmige Stützkörper 1 ist zwischen zwei Flanschen 2, 3 angeordnet. Die Flansche 2, 3 können mit je einem in die Ringnut 4 einlegbaren, nicht dargestellten Dichtungsring versehen sein und dienen zum inneren, abström­ seitigen Anschluß der Filterpatrone. Der äußere, zuströmseitige Anschluß der Filterpatrone ermöglicht eine radiale Zuströmung des zu filtrierenden Gases oder der zu filtrierenden Flüssigkeit zum rohrförmigen Stützkörper 1. Wegen der besseren Übersichtlichkeit ist der äußere, an sich bekannte, zuströmseitige Anschluß in den Zeichnungen nicht dargestellt. Um den rohrförmigen Stütz­ körper 1, an dessen Zuströmseite, ist ein plissiertes aus Polyester bestehendes Filtermaterial 5 angebracht. Das Filtermaterial 5 liegt an den beiden Flanschen 2, 3 dicht an. An der dem Stützkörper 1 zugekehrten Abströmseite des Filtermaterials 5 befindet sich in jeder Filterfalte eine Einlage 6. Diese Einlagen 6 sind in den in der Fig. 1 teilweise im Schnitt dargestellten Filter­ falten gut sichtbar. Die Einlagen 6 sind aus einem flachen Kunststoffmaterial gebildet und weisen beidseitig vorstehende Verformungen auf. Die formstabilen Einlagen 6 distanzieren die beiden gegenüberliegenden Seiten der Filterfalten und verhindern, daß diese bei einem an der Filterpatrone auftretenden relativ großen Druckabfall zusammengedrückt werden. Wenn die Filterfalten zusam­ mengedrückt wären, würde der größte Teil der Oberfläche des Filtermaterials 5 für die Filtrierung unwirksam.

In Fig. 2 ist das gefaltete Filtermaterial 5 schematisch dargestellt. In dieser Fig. 2 ist die Zuströmseite des Filtermaterials 5 oben. Die Abströmseite liegt unten. Die Strömungsrichtung ist durch den Pfeil 7 angedeutet. Jede nach der Zuströmseite hin offene Falte des Filtermaterials 5 weist einen gerundeten Boden auf. Der Radius R des gerundeten Bodens beträgt das 0,05 bis 0,3 fache der Faltentiefe T. Jede nach der Abströmseite hin offene Falte ist in einem spitzen Winkel abgeschlossen. In jede nach der Abströmseite hin offene Falte ist eine formstabile Einlage 6 eingelegt.

Um zu ermöglichen, daß das Filtermaterial 5 auch an jenen Stellen wirksam fiitriert, wo es auf die vorstehenden Verformungen der Einlagen 6 gepreßt ist, sind die Einlagen 6 mindestens an den vorstehenden Verformungen mit Löchern versehen. ln Fig 3 ist eine Einlage 6 mit dem beidseitig daraufgepreßten Filtermaterial 5 schematisch dargestellt. Die Einlage 6 liegt in einer Filterfalte und ist aus radialer Richtung der Filterpatrone her gesehen gezeichnet. Die kleinen Pfeile 7 symbolisieren die betriebsmäßige Strömungsrichtung durch das Filtermaterial 5. Bei der erfindungsgemäßen, mindestens an den vorstehenden Verformungen 8 mit Löchern versehene Einlage 6 kann die Strömung praktisch durch die gesamte Oberfläche des Filtermaterials 5 stattfinden.

Je nach Form der Einlage 6 kann die Summe der Oberflächen der Löcher an den vorstehenden Verformungen schon ab 5 Prozent der Gesamtfläche des flachen Materials die gewünschte Durchlässigkeit des Filtermaterials 5 bedeuten. Aus praktischen Gründen wählt man aber oft einen wellenförmig verformten Loch­ streifen 6 mit regelmäßig verteilten Löchern, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Die Wellentäler stehen quer zur Längsrichtung des Lochstreifens und nach dem Einlegen in die Filtereinrichtung senkrecht zur Oberfläche des Stützkörpers 1.

Ein aus Kunststoff bestehendes, ebenfalls wellenförmig verformtes Gitterprofil nach Fig. 5 kann auch als Einlage 9 verwendet werden. Die Summe der Oberflächen der Löcher kann bei einem Gitterprofil bis zu 95 Prozent der Gesamtfläche des flachen Materials liegen. Die Wellentäler dieser Anordnung liegen auch quer zur Längsrichtung des flachen Gitterprofils und senkrecht zur Oberfläche des Stützkörpers 1 nach dem Einbau in die Filtereinrichtung.

In Fig. 6 ist ein schematischer Querschnitt durch die Filtereinrichtung ersicht­ lich. Die Einlagen 6 stützten sich auf den Stützkörper 1 und sind durch die Filterfalten des Filtermaterials 5 in der richtigen Lage gehalten. Fig. 7 zeigt den Querschnitt einer einzigen Filterfalte in Vergrößerung. Die Einlage 6 erstreckt sich vom Stützkörper 1 bis zum Zweidrittel der Höhe der Filterfalte. Bei diesen Verhältnissen kann man sehr gute Filtereigenschaften der Filter­ patrone erzielen. In der Fig. 7 ist mit gestrichelter Linie angedeutet, wie sich das Filtermaterial 5 beim steigenden Druckabfall über die Filterpatrone ver­ formt. Bei einem sehr hohen Druck an der Zuströmseite des Filtermaterials 5 wird das Filtermaterial 5 gänzlich an die Einlage gepreßt.

Fig. 8 zeigt eine wellenförmig verformte Einlage 70 mit Löchern und mit zur Längsrichtung des Lochbandes schräg stehenden Wellentälern. Nach dem Einbau in die Filtereinrichtung werden diese Wellentäler auch zur Oberfläche des Stütz­ körpers 1 schräg ausgerichtet sein.

Die Fig. 9 zeigt eine weitere Einlage 11 in der Seitenansicht und Fig. 10 in der Vorderansicht. Diese Einlage 11 besteht aus einem flachen Material, das beidseitig vorstehende, buckelförmige, mit Löchern versehene Erhebungen 12 aufweist. Um die Fig. 9 und 10 zu vereinfachen, sind nicht alle, an sich gleich ausgebildete Erhebungen 12 mit Bezugsziffern bezeichnet. Die Erhebun­ gen 12 tragen nur an ihren Scheitelbereichen Löcher, dort wo das Filtermaterial 5 bei hohen Druckwerten sich anschmiegt.

Das beschriebene Filtermaterial 5 kann selbstverständlich auch für konisch geformte Stützkörper angepaßt werden. Die Einlagen 6, 9, 10, 11 können nicht nur in runden, sondern auch in flachen oder anderst geformten Filterpatronen mit einem plissierten Filtermaterial 5 gemäß Fig. 2 verwendet werden.

Bei dieser Filtereinrichtung entsteht im Betrieb zuerst eine erste abgelagerte Filtratschicht an der Zuströmseite des Filtermaterials 5. Diese Filtratschicht wirkt als Vorfilter. Dank der abgerundeten Bodenteile der zuströmseitig offenen Falten entsteht ein verhältnismäßig fester Filterkuchen, der sich vom Filter­ material 5 leicht lösen läßt. Die Abreinigung der Filtereinrichtung erfolgt mit Druck von der Abströmseite des Filtermaterials 5 her. Der Filterkuchen kann bei verhältnismäßig kleinen Druckdifferenzen zwischen den beiden Seiten des Filtermaterials 5 abgelöst und entfernt werden. Dadurch, daß die nach der Abströmseite hin offenen Falten in spitzen Winkeln abgeschlossen sind, kann eine bei gerundet abgeschlossenen beobachtete Blähung des Filtermaterials 5 und dadurch eine Behinderung der Ablösung des Filterkuchens vermieden wer­ den.

Claims (12)

1. Filtereinrichtung mit mindestens einem in Zickzackform gefalteten, zwischen der Zuströmseite und der Abströmseite der Filtereinrichtung ange­ ordneten Filtermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß jede nach der Zuström­ seite hin offene Falte einen gerundeten Boden aufweist, wobei der Radius (R) des gerundeten Bodens das 0,05 bis 0,3fache der Faltentiefe (T) beträgt und jede nach der Abströmseite hin offene Falte in einem spitzen Winkel abge­ schlossen ist.

2. Filtereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jede nach der Abströmseite hin offene Falte eine formstabile Einlage (6, 9, 10, 11) eingelegt ist.

3. Filtereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die formstabile Einlage (6, 9, 10, 11) eine aus einem flachen Material gebildete, beidseitig vorstehende Verformungen aufweisende, mindestens an den vorstehen­ den Verformungen (8, 12) mit Löchern versehene Einlage ist.

4. Filtereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Oberflächen der Löcher zwischen 5 und 95 Prozent der Gesamt­ fläche des flachen Materials beträgt.

5. Filtereinrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher auf dem flachen Material regelmäßig verteilt sind.

6. Filtereinrichtung nach den Ansprüchen 3, 4 und 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das flache Material ein Gitterprofil ist.

7. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 3, bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das flache Material wellenförmig verformt ist.

8. Filtereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellentäler zur Oberfläche des Stützkörpers (1) senkrecht ausgerichtet sind.

9. Filtereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellentäler zur Oberfläche des Stützkörpers (1) schräg ausgerichtet sind.

10. Filtereinrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das flache Material beidseitig vorstehende, buckelförmige Erhebungen (12) aufweist, wobei mindestens die Erhebungen (12) mit Löchern versehen sind.

11. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einlagen (6, 9, 10, 11) auf den Stützkörper (1) der Filter­ einrichtung abgestützt sind.

12. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Einlage (6, 9, 10, 11) sich vom Stützkörper aus bis zum Zweidrittel der Höhe der Filterfalte erstreckt.