DE4425185A1

DE4425185A1 - Filterkerze

Info

Publication number: DE4425185A1
Application number: DE4425185A
Authority: DE
Inventors: Helmut Rueger
Original assignee: Seitz Filter Werke GmbH and Co
Current assignee: Pall Filtersystems GmbH
Priority date: 1994-07-16
Filing date: 1994-07-16
Publication date: 1996-01-18
Anticipated expiration: 2014-07-17
Also published as: DE4425185C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Filterkerze mit einem, einen zentralen Strömungskanal bildenden Stützrohr, das, mit Ausnahme eines undurchlässigen Endabschnittes an beiden Enden, Durchlaßöffnungen aufweist, und auf das ein bahnenförmiges Filtermaterial mehrlagig aufgewickelt ist.

Derartige gewickelte Filterkerzen sind beispielsweise aus DE 39 11 826 A1 und DE 42 17 159 A1 bekannt. An den Stirnseiten muß der zwischen dem Stützrohr und dem Außenrohr gebildete, das Filterelement aufnehmende Innenraum durch Verschlußkappen abgedeckt werden. Zusätzlich muß innerhalb der Verschlußkappen noch eine Dichtung aus Polymermaterial eingebracht werden, um eine leckdichte Abdichtung zu gewährleisten. Diese Maßnahmen können erst nach dem Aufwickeln des Filterelementes vorgenommen werden und stellen zusätzliche Arbeitsschritte dar.

Aus der US-PS 2,742,160 ist ein Filtermaterial bekannt, das auf einem dünnen Stützband aufliegt, das im Randbereich des Filtermaterials umgeschlagen ist. Filtermaterial und Stützband werden danach zusammengepreßt. Da das Stützband gleichzeitig als anströmseitiges "Einlaßvlies" fungiert, ist es auch nach der Kompression und auch nach dem Aufwickeln noch flüssigkeitsdurchlässig, so daß keine Abdichtung im Randbereich erzielt wird.

Aufgabe der Erfindung ist eine Filterkerze, die sich bei gleicher Filtrationssicherheit durch eine kostengünstigere Herstellung auszeichnet.

Diese Aufgabe wird mit einer Filterkerze gelöst, bei der das aufgewickelte Filtermaterial im Bereich der undurchlässigen Endabschnitte des Stützrohres jeweils eine für die zu filtrierende Flüssigkeit undurchlässige Randzone aufweist.

Die Ausbildung einer undurchlässigen Randzone im aufgewickelten Filtermaterial bietet den Vorteil, daß die leckdichte Anbringung der sonst üblichen Abschlußkappen, der Kerzenspitze und des Adapters nunmehr entfallen kann.

Vorzugsweise ist die Randzone mindestens so breit wie die radiale Dicke des aufgewickelten Filtermaterials. Dadurch wird sichergestellt, daß unter Umständen auftretende Leckströme aufgrund von Diffusionseffekten einen genau so langen Weg durch den Randbereich zurücklegen müssen, wie wenn dieser Flüssigkeitsanteil auf dem vorgesehenen Weg in radialer Richtung durch das aufgewickelte Filtermaterial hindurchdringen würde. Dadurch wird die erforderliche Filtrationssicherheit gewährleistet.

Die für die zu filtrierende Flüssigkeit undurchlässige Randzone kann auf verschiedene Weise ausgebildet sein. Vorzugsweise ist im Bereich der Randzone zwischen den Lagen des Filtermaterial ein undurchlässiges Verdichtungsband eingelegt. Dieses Verdichtungsband kann aus undurchlässigem Vlies, Folie oder Membranmaterial bestehen. Der Vorteil des Einlegens von Verfestigungsbändern besteht darin, daß diese bereits beim Aufwickelvorgang angebracht werden können, so daß nach dem Aufwickeln kein zusätzlicher Arbeitsgang mehr erforderlich ist. Die Kerzenherstellung erfolgt dadurch weitaus schneller als bei herkömmlichem Kerzenaufbau.

Vorzugsweise wird die Dicke des Verdichtungsbandes so gewählt, daß sie mindestens einem Viertel der Dicke einer Lage des Filtermaterials entspricht, um beim Aufwickeln die nötige Kompression des Filtermaterials in der Randzone zu gewährleisten. Nur wenn das Filtermaterial entsprechend stark zusammengedrückt ist, wird eine Randabdichtung dauerhaft sichergestellt.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform bestehen das Verdichtungsband und das Filtermaterial aus demselben Material. Dies bedeutet, daß nur Unterschiede hinsichtlich der Feinheit des Materialgefüges, z. B. der Porendurchmesser oder in der Struktur bestehen, wobei das Verdichtungsband immer die feinere Struktur oder das feinere Materialgefüge aufweist. Zwischen Verdichtungsband und Filtermaterial bestehen somit Unterschiede hinsichtlich der Flüssigkeitsdurchlässigkeit. Wenn beispielsweise ein Filtervlies und für das Verdichtungsband ebenfalls ein Vlies verwendet werden, dann können beide beispielsweise aus Mikroglasfasern bestehen, wobei der Unterschied dann in der Kompaktheit des Materials liegt, so daß das Filtermaterial die Flüssigkeit noch hindurchläßt, das Verdichtungsband aber nicht.

Neben Mikroglasfasern können für das Verdichtungsband Zelluloseester- oder Polyamidmembrane verwendet werden.

Eine andere Möglichkeit, die Randzone flüssigkeitsundurchlässig zu machen, besteht darin, die Randzone mit einem Klebefilm zu versehen. Dies kann durch Aufbringen einer Klebstoffflüssigkeit geschehen, die beispielsweise bei Verwendung eines Filtrationsvlieses in das Vlies eindringt und somit die Randzone für die zu filtrierende Flüssigkeit undurchlässig macht. Ein Klebefilm, der unmittelbar vor dem Aufwickeln aufgebracht wird, bewirkt zusätzlich ein Verkleben der Randzone.

Die Kerze kann je nach Art des verwendeten Filtermaterials zusätzlich mit einem das gewickelte Filtermaterial umgebenden, Durchströmungsöffnungen aufweisenden Außenrohr versehen sein. Wenn gemäß einer weiteren Möglichkeit das aufgewickelte Filtermaterial im Bereich der Randzone mittels einer Schelle zusammengepreßt wird, kann z. B. das Außenrohr kürzer ausgebildet sein, so daß die Anbringung der Schellen nicht behindert wird.

Die Entsorgung von gebrauchten Filterkerzen wird durch den erfindungsgemäßen Aufbau erleichtert. Zum Entsorgen müssen keine Abdeckkappen entfernt werden, die in der Regel am Stützrohr angeschweißt sind. Das Filtermaterial muß lediglich von dem Stützrohr abgestreift werden und kann dann insbesondere auf einfache Weise entsorgt werden, wenn sowohl das Filtermaterial als auch die Verfestigungsbänder aus demselben Material bestehen. Bei dem Vorsehen von einem Klebestreifen wird vorzugsweise ebenfalls gleiches Polymermaterial verwendet, wie bei dem Filtermaterial.

Wenn im Randbereich Schellen verwendet werden, so brauchen diese lediglich gelöst zu werden und das Filtermaterial kann von dem Stützrohr abgestreift werden. Wenn die Schellen aus Edelstahl gefertigt sind, können diese ohnehin weiter verwendet werden.

Beispielhafte Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Filterkerze, bei der im Randbereich des Filtermaterials Verfestigungsstreifen eingelegt sind,

Fig. 2 den Aufwickelvorgang zur Herstellung der in Fig. 1 gezeigten Kerze und

Fig. 3 die perspektivische Darstellung einer Filterkerze mit Schellen in der Randzone des Filtermaterials.

In der Fig. 1 ist im Längsschnitt eine Filterkerze 1 dargestellt, die im Innern ein Stützrohr 2 aufweist, das den zentralen Strömungskanal zum Abführen des Filtrates umfließt. Das Stützrohr 2 besitzt an den beiden Enden einen flüssigkeitsundurchlässigen Endabschnitt 3 und 4 sowie zwischen diesen Endabschnitten 3 und 4 Bereiche mit Durchbrechungen 6, durch die die filtrierte Flüssigkeit in den zentralen Strömungskanal 8 gelangt. Am unteren Ende 4 ist ein Adapter 30 aufgesetzt, der gegenüber dem Stützrohr 2 mittels zweier O-Ringe 7 abdichtend aufgesetzt ist. Das obere Ende 3 ist mit einer Deckplatte 5 flüssigkeitsundurchlässig verschlossen.

Auf das Stützrohr 2 ist ein Filtermaterial 10 aufgewickelt, wobei in der hier gezeigten Darstellung insgesamt vier Filterlagen 11, 12, 13 und 14 ausgebildet werden. Die jeweilige Randzone 15 des Filtermaterials ist für die zu filtrierende Flüssigkeit, deren Strömungsrichtung durch die Pfeile gekennzeichnet ist, undurchlässig ausgebildet. Dies wird in dem hier gezeigten Beispiel dadurch erreicht, daß zwischen jeder Lage 11, 12, 13 und 14 in der Randzone 15 Verdichtungsbänder 40 eingelegt sind, die flüssigkeitsundurchlässig sind. Aufgrund ihrer Dicke, die mindestens 25% der Dicke der Lagen 11, 12, 13 oder 14 beträgt, wird das Filtermaterial in der Randzone 15 komprimiert und dadurch ebenfalls flüssigkeitsundurchlässig gemacht. Die Breite B der Randzone 15 ist mindestens so groß wie die radiale Dicke aller Filterlagen 11, 12, 13 und 14, was in der Fig. 1 durch die Dicke D gekennzeichnet ist. Wenn Leckströme 16, die durch die gestrichelten Pfeile gekennzeichnet werden, aufgrund von Diffusionseffekten in axialer Richtung durch die Randzone 15 hindurchtreten, dann müssen diese Flüssigkeitsanteile mindestens die gleiche Wegstrecke zurücklegen, wie die zu filtrierende Flüssigkeit, wenn sie in radialer Richtung durch das Filtermaterial hindurchtritt. Dadurch wird eine ausreichende Filtrationssicherheit gewährleistet.

Das aufgewickelte Filtermaterial 10 ist in dieser Ausführungsform von einem Außenrohr 20 umgeben, das Durchlaßöffnungen 21 aufweist.

In der Fig. 2 ist die Herstellung der in Fig. 1 gezeigten Kerze 1 dargestellt. Auf das Stützrohr 2 wird eine Bahn aus Filtermaterial 10 aufgewickelt, wobei in den Randbereichen gleichzeitig ein Verdichtungsband 40, das lediglich auf das Filtermaterial 10 aufgelegt wird, mit aufgewickelt wird. Anstelle des Auflegens eines Verdichtungsbandes 40 kann über dem Filtermaterial 10 eine Aufgießeinrichtung zum Aufbringen einer Klebschicht vorgesehen sein. Die Breite des Klebstoffbereiches würde dann dem der Breite des Verdichtungsbandes 40 entsprechen.

In der Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform einer Kerze 1 dargestellt. Nachdem das Filtermaterial 10 vollständig auf das Stützrohr aufgewickelt ist, wird im Bereich der Randzone 15 jeweils eine Schelle 41 befestigt und soweit zusammengezogen, daß das Filtermaterial flüssigkeitsundurchlässig wird. Die Breite der Schelle 41 ist auf die gewünschte Breite B der Randzone 15 eingestellt.

Beispielhafte Materialkombinationen von Filtermaterial, Verdichtungsband, Klebefilm oder Schelle sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt:

Tabelle

Bezugszeichenliste

1 Filterkerze
2 Stützrohr
3 Endabschnitt
4 Endabschnitt
5 Deckplatte
6 Durchbrechung
7 O-Ring
8 zentraler Strömungskanal
10 Filtermaterial
11 Filterlage
12 Filterlage
13 Filterlage
14 Filterlage
15 Randzone
16 Leckstrom
20 Außenrohr
21 Durchlaßöffnung
30 Adapter
40 Verdichtungsband
41 Schelle

Claims

1. Filterkerze mit einem, einen zentralen Strömungskanal bildenden Stützrohr, das, mit Ausnahme eines undurchlässigen Endabschnittes an beiden Enden, Durchlaßöffnungen aufweist und auf das ein bahnenförmiges Filtermaterial mehrlagig aufgewickelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das aufgewickelte Filtermaterial (10) im Bereich der undurchlässigen Endabschnitte (3, 4) des Stützrohre (2) jeweils eine für die zu filtrierende Flüssigkeit undurchlässige Randzone (15) aufweist.

2. Filterkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Randzone (15) mindestens so breit ist wie die radiale Dicke D des aufgewickelten Filtermaterials (10).

3. Filterkerze nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Randzone (15) zwischen den Lagen (11, 12, 13, 14) des Filtermaterials (10) ein undurchlässiges Verdichtungsband (40) eingelegt ist.

4. Filterkerze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Verdichtungsbandes (40) mindestens ein Viertel der Dicke einer Filterlage (11, 12, 13, 14) des Filtermaterials (10) beträgt.

5. Filterkerze nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdichtungsband (40) und das Filtermaterial (10) aus demselben Material bestehen, wobei das Verdichtungsband (40) die feinere Struktur oder das feinere Materialgefüge aufweist.

6. Filterkerze nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdichtungsband (40) aus undurchlässigem Vlies, Folie oder Membranen besteht.

7. Filterkerze nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdichtungsband (40) aus Mikroglasfasern, Zelluloseester- oder Polyamidmembranen besteht.

8. Filterkerze nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial (10) im Bereich der Randzone (15) mit einem Klebefilm versehen ist.

9. Filterkerze nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das aufgewickelte Filtermaterial (10) im Bereich der Randzone (15) mittels einer Schelle (41) zusammengepreßt ist.