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s Filter-Element \
Die Erfindung bezieht sich auf ein Filter-Element
zum Entfernen von Verunreinigungen aus einer Flüssigkeit und insbesondere auf eine
auswechselbare Filterpatrone, welche in einen Behälter eingesetzt und wieder aus
diesem entnommen werden kann, nachdem die Verunreinigungen sich in der Patrone angesammelt
haben.
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Das Filter-Element nach der Erfindung gehört zu der Gattung derjenigen,
welche aus einem Stapel von übereinandergelegten flachen Lamellen bestehen, wobei
jede von diesen eine Öffnung aufweist und die Öffnungen in den einzelnen Schichten
einer bestimmten Ordnung unterliegen. Hierbei ist die Anordnung in dem Stapel, welcher
die einzelnen flachen Lamellen aufnimmt, die mit Öffnungen versehen oder ausgeschnitten
sind zur Bildung von Ausnehmungen, die die Größe der in diesen befindlichen Öffnungen
begrenzen, derart, daß diese Ausnehmungen Zellen bilden, die sich in die Ebene der
Lamellenteile erstrecken und in welchen die Verunreinigungen sich sammeln können.
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Solch ein Filter-Element wird hierbei als ein Zellentyp-Filter-Element
bezeichnet.
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Bei der Herstellung von Zellentyp-Filter-Elementen, die aus Papier
oder irgendeinem anderen porösen Stoff gemacht sind, war es bisher erforderlich,
flache Lamellen von zwei verschiedenen Ausgestaltungen zu verwenden, wobei immer
eine Form zwischen die andere Form angeordnet wurde, um die Zellen der Filter zu
bilden. Dieser Aufbau erfordert einen größten Bedarf an Gewebebandmaterial, aus
welchem die Teile geschnitten werden, sowie einen Apparat für den Aufbau und die
Zusammenfügung solcher verschiedenartig ausgebildeten Teile.
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Einer der Gegenstände dieser Erfindung ist die
Schaffung
eines Filter-Elementes, das aus identischen Teilen gebildet wird und das doch die
obenerwähnte Zellentypkonstruktion zu bilden vermag.
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Ein weiterer Gegenstand dieser Erfindung besteht darin, die identischen
Teile so auszubilden, daß die Zellen durch eine abweichende Anordnung der einzelnen
Lamellen um eine gemeinsame Achse sich ergeben.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung besteht darin, die Teile so
auszubilden, daß beim Ausschneiden der Lamellen von einem Bandstreifen eine Materialersparnis
erzielt wird.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung besteht darin, die Lamellen
so auszubilden, daß sie in einer ineinandergreifenden Zusammenstellung ausgeschnitten
werden können, derart ineinandergefügt, daß sich Teilstücke der einen in Ausnehmungen
zwischen Teilstücken der anderen in dem Bandstreifen, aus welchem sie geschnitten
werden, erstrecken.
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EinweitererGegenstand der Erfindung besteht darin, die Teile mit
langen Kanälen zu versehen, die mit der Niederdruckseite des Filters beim Durchgang
des Filtrats durch das Filter-Element in Verbindung stehen.
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Ein weiterer Gegenstand dieser Erfindung besteht darin, einen kurzen
Durchlaß für das Filtrat durch die Lamellen oder zwischen den Lamellen vorzusehen,
und zwar durch die Bildung von Filterkanälen in Speichen, die von der Mittelachse
des Elementes radial ausgehen und eine nur ganz geringe Fließstrecke zu den Filterkanälen
vorsehen.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft die Bildung von Filterkanälen
in den Teilen, welche mit der Mittelöffnung in Verbindung stehen, ohne daß Teile
des Materials, aus dem die Teile gemacht sind, entfernt werden.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft die Herstellung von
Lamellen mit genügender Festigkeit, um einen Bruch bei der Handhabung auszuschließen.
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Im Hinblick auf diese und andere Einzelheiten gemäß der Erfindung
wird ein ZellentyprFilter-Element der beschriebenen Art geschaffen, in welchem die
Lamellenplättchen des Stapels von identischer Form sind und jede Lamelle um die
Achse der Öffnungen gegenüber der nächsten Lamelle verschieden angeordnet ist, so
daß die einzelnen Zellen sich ergeben.
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Zur Herstellung der Filter-Elemente gemäß der Erfindung wird vorzugsweise
eine Anzahl identischer Lamellen aus einem Bandstreifen von zweckentsprechender
Dicke, üblicherweise in Rollenform, geschnitten, wobei jede der Lamellen eine Öffnung
hat. Diese Offnungen sind alle gleichlaufend, wenn die Lamellen eine auf die andere
aufgestapelt werden, und bilden die zentrale Achse des Filter-Elementes. Ein Teil
des Band materials erstreckt sich um die axiale Öffnung herum, während weitere Teile
strahlenförmig von diesem geschlossenen Teil ausgehen und Speichen bilden, die die
Lamelle in gleiche Sektoren einteilen. Zwischen zumindest zwei der Speichen verläuft
das Filtermaterial radial nach außen und bildet einen sektorähnlichen Gewebeteil,
während zwischen wenigstens zwei von den Speichen eine Ausnehmung liegt. In den
Fällen, wo nur zwei Speichen vorliegen, wird sich der Gewebeteil auf der einen Seite
der beiden Speichen befinden und der Ausschnitt auf der anderen Seite. Beim Zusammenfügen
der Lamellen ist eine Lamelle gegenüber der nächsten derart um die Mittelachse gedreht,
daß der Gewebeteil zwischen zwei Speichen einer Lamelle über der Ausnehmung zwischen
zwei Speichen der folgenden Lamelle liegt. Durch eine weitere Drehungder nächsten
oder folgenden Lamelle wird erreicht, daß ein weiterer unbedeckter Ausschnitt durch
den Gewebeteil der nächsten Lamelle abgedeckt wird. Die Drehungen erfolgen in einem
Umfange, der gleich den Winkeleinteilungen der Speichen ist, bis alle Ausschnitte
in einer Lamelle abgedeckt sind; sodann erfolgt eine Wiederholung dieser Anordnung.
Auf diese Weise wird eine Anzahl von Zellen erreicht, von denen eine jede durch
die Gewebeteile von zwei Lamellen und durch die Speichen der dazwischenliegenden
Lamellen begrenzt wird. Die ganze Anordnung ist so, daß bei der Zusammenfügung mechanische
Hilfsrnittel Verwendung finden können. Es können beliebig viele Speichen, die jeweils
in gleichem Zwischenraum voneinander stehen, vorgesehen werden, und die jeweils
folgenden Lamellen werden laufend in einem Winkelmaße entsprechend den Speichenausschnitten
gedreht.
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Die Filterung findet durch die Lamellen hindurch und zwischen den
Lamellen einer Zelle zu der zentralen axialen Öffnung hin statt und es sind, von
der mittleren Öffnung radial ausgehend, in jeder der Speichen von jeder Lamelle
Führungskanäle vorgesehen. Der Durchfluß durch die Lamellen oder zwischen ihnen
hindurch erfolgt langsam, und die Kanäle in den Speichen können von verhältnismäßig
geringer Weite sein und doch den vollständigen Durchfluß der Flüssigkeit gestatten,
ohne daß irgendeine Druckerhöhung auftritt, abgesehen von derjenigen, die durch
den Strömungswiderstand dieser Kanäle bedingt ist. Da der Kanal sehr lang ist, kann
er äußerst eng im Querschnitt sein und demgemäß die Speiche von geringster Stärke
gehalten werden, so daß sich eine Zelle von größter Aufnahmefähigkeit zur Ansammlung
der Verunreinigun gen ergibt.
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Die weitere Beschreibung der Erfindung sei an Hand der Zeichnungen
vorgenommen, und zwar zeigt Fig. 1 eine Schnittansicht des Filtergehäuses mit .einem
hierin angeordneten Filter-Element nach der Erfindung, wobei dieses nach Linie I-I
in Fig. 4 geschnitten ist, Fig. 2 eine Draufsicht auf eine der Lamellen, durch welche
der Stapel von identischen Lamellen des Filter-Elementes in Fig. I gebildet wird,
Fig. 3 eine Draufsicht auf zwei übereinandergelegte und gegeneinander um die Zentralachse
verdrehte Lamellen, Fig. 4 eine Draufsicht auf drei Lamellen, von denen jede gegenüber
der anderen um die zentrale Achse verdreht ist, Fig. 5 eine Draufsicht auf einen
Materialstreifen, wobei dargestellt ist, wie die in Fig. 2 gezeichneten Lamellen
in ineinandergreifendem Zusammenhang ausgeschnitten werden können zwecks besserer
Ausnutzung des Streifens gegenüber einer Anordnung, bei welcher die Lamellen diametral
aneinandergereiht längs der Länge des Streifens gcschnitten würden,
Fig.
6 einen Grundriß einer Lamelle ähnlich der nach Fig. 2, aber in abgeänderter Ausführung,
Fig. 7 einen Schnitt nach Linie 7-7 von Fig. 2, Fig. 8 eine Ansicht einer abgeänderten
Ausführungsform ähnlich der nach Fig. 7 und Fig. g einen Schnitt nach Linie 9-9
von Fig. 6.
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In den Darstellungen bezeichnet IO ein Filtergehäuse oder einen Mantel
mit dem Boden II und den zylindrischen Seitenwänden 12. Auf der oberen Kante der
Zylinderwandung 12 ist ein abnehmbarer Deckel 13 vorgesehen, der in verschlossener
Stellung durch einen elastischen Dichtungsring 14 auf dem Mantel gehalten wird.
Ein zentrales Rohr 15 erstreckt sich von der Bodenfläche II nach aufwärts und der
Deckel I3 wird auf der Zylinderwandung mittels der Verschraubung I6 gehalten, welche
einen Schraubenkopf I7 aufweist und den Deckel faßt und bei I8 mit dem zentralen
Rohr 15 verschraubt ist. Eine Einlaßöffnung ist bei 19 vorgesehen, während der Auslaß
des Filtrats durch das zentrale Rohr bei 20 erfolgt.
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Das Filter-Element, welches den Gegenstand dieser Erfindung bildet,
ist allgemein mit 21 bezeichnet und besteht aus einem Stapel von identischen Lamellen,
die eine auf die andere übereinandergelegt sind und in dieser Zusammenfügung zu
einer auswechselbaren Einheit zusammengehalten werden. Diese kann in dem Behälter
IO eingesetzt werden, wobei der Gesamtkörper auf einem elastischen Dichtungsring
22 ruht, der sich auf ein Widerlager 23 stützt. An seinem oberen Ende wird der Filterkörper
durch den Dichtungsring 24 verschlossen, der das obere Ende des Gesamtkörpers faßt
und es durch die Feder 25, die um den Schraubenzapfen I6 angeordnet ist, herabdrückt.
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Der Körper 21 ist aus übereinstimmenden Lamellen 26, wie in Draufsicht
in Fig. 2 dargestellt, zusammengesetzt. Jede von diesen ist aus Papier, Karton oder
einem anderen filtratdurchlässigen Material hergestellt.
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Jede der Lamellen hat eine zentrale Öffnung 27, vorzugsweise von unrunder
Gestalt, so daß eine Spindel durchgesteckt werden kann, um die Lamellen in der gewünschten
zugehörigen Ordnung zusammenzufügen.
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Diese Öffnung ist von einem geschlossenen Teil 28 mit einer Anzahl
Speichen 29 und 30 umgeben, die radial von dem geschlossenen Teil 28 ausgehen. In
der in Fig. 2 dargestellten Form sind sechs dieser Speichenvorhanden, welche in
gleichen Winkelabständen um den geschlossenen Teil 28 angeordnet sind, derart, daß
die Mittellinien der Speichen jeweils um 60" einander folgen. Jedoch ist es ohne
weiteres ersichtlich, daß auch andere Einteilungen möglich sind, und zwar beispielsweise
zwischen zwei Speichen bis zu einer beliebig gewünschten Speichenzahl. Die Speichen
sollen in gleichen Zwischenräumen über den Kreisumfang verteilt sein. In dem dargestellten
Beispiel erstreckt sich das Papierblattmaterial zwischen zwei gegenüberliegenden
Speichenpaaren und bildet die sektorähnlichen Flügelblätter 3I, 3I, während die
Ausschnitte 32 und 33 zwischen den Speichen liegen. In der besonderen hier dargestellten
Ausführungsform sind zwei Flügelblätter 3I an diametral gegenüberliegenden Stellen
vorgesehen während zwei Paar Ausschnitte 32, 32 und 33, 33 zwischen den Speichen
an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen sich befinden. Dort, wo die Flügelblätter
zwischen den Speichen sind, verlaufen keine Trennlinien zwischen dem Flügelblatt
und der Speiche, da dieselbe Fläche des Materials ohne Unterbrechung von der Speiche
zu dem Flügelblatt verläuft.
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In jeder der Speichen 29 und 30 sind Filterkanäle vorgesehen. Diese
Kanäle können verschiedene Formen aufweisen und so lang sein, daß sich ein Durchgang
ergibt, der ausreicht, um das gesamte Filtrat zu der mittleren Öffnung 27, mit welcher
diese Kanäle in Verbindung stehen, zu leiten. Eine Ausbildungsform eines solchen
Kanals ist in Speiche 29 als wellenförmige Rinne 35 dargestellt, welche sich von
einem Punkt in Nähe des äußeren Endes der Speiche nach innen zu dem Schlitz 36 erstreckt,
welcher die Verbindung mit der Mittelöffnung 27 der Lamelle herstellt. In der folgenden
Speiche 30 ist eine ähnliche wellenförmige oder gewundene Rinne 37 vorhanden, die
von dem Schlitz 38 ausgeht, welcher mit der Mittelöffnung 27 der Lamelle, die sich
radial nach außen zur Speiche erstreckt, in Verbindung steht.
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Die Wellen der Rinnen 35 und 37 sind um I80" in der Phase verschoben,
d. h. einem Wellenberg der Rinne 35 entspricht ein Wellental der Rinne 37, so daß
sich die Rinnen in übereinanderliegenden Speichen 29 und 30, wie in Fig. 3 und 4
dargestellt, schneiden.
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Die Rinne 35 oder 37 wird üblicherweise durch ein Messer geformt,
das an seiner Schneidkante V-förmig ausgebildet ist. Das Messer wird auf die mit
einer Rinne zu versehene Lamellenfläche aufgesetzt, wobei die Lamelle auf einer
mehr oder weniger nachgiebigen Unterlage liegt. Es ist festgestellt worden, daß
der Querschnitt der so geformten Rinne Abweichungen aufweist, die von der Art des
Materials oder des eingepreßten Werkzeuges abhängen. Wenn beispielsweise ein sehr
weiches Fließpapier verarbeitet wird, ist die Auswirkung der Schneidkante ähnlich
der in Fig. 7 gezeigten, d. h. es entsteht eine weite überall V-förmig gestaltete
Rinne 40 auf der einen Seite der Lamelle und eine schmale Rinne 41 gegenüber der
Rinne 40 auf der anderen Seite der Lamelle, wobei ein ganz dünner Gewebestreifen
42 zwischen diesen beiden stehenbleibt. In anderen Fällen, wenn ein Kartonpapier
oder steiferes Gewebematerial verwendet wird, ist die von demselben Messer geformte
Rinne so wie in Fig. 8 dargestellt, nämlich mit einer V-förmigen Rinne 43 auf der
einen Seite der Lamelle und einem Vorsprung 44 auf der gegenüberliegenden Seite
der Lamelle. In beiden in Fig. 7 und 8 dargestellten Fällen wird das Material in
der Umgebung der Rinnenoberfläche etwas mehr zusammengepreßt sein als der Rest der
so behandelten Lamelle.
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In gewissen Fällen wird die Schneidkante vollständig durch die Lamelle
26 (Fig. 6), wie durch 45 (Fig. g) dargestellt, durchgedrückt und hierbei also das
Material längs der gebildeten Kanaloberfläche zusammengedrückt.
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In gewissen Fällen wird bei den Lamellen, die nach Fig. 7 oder 8
mit Rinnen versehen sind, nach dem Gebrauch der Materialrest, so wie durch 42 dargestellt,
weggespült sein; es wird sich anstatt einer Rinne auf einer Oberfläche ein Schlitz,
wie durch 45 dargestellt, durch das Plättchen hindurch gebildet halten. Solche
Abwandlungen
hängen weitgehend von der Materialbeschaffenheit ab und der Festigkeit, mit welcher
die Gewebefasern miteinander verflochten sind. Ein wesentliches Merkmal besteht
darin, daß ein Durchgang gebildet wird, der hinreichende Größe besitzt, um das gesamte
Filtrat zu der Mittelöffnung 27, wo kein Druck herrscht, abzuführen. In keinem dieser
Fälle bei der Bildung eines Durchlasses liegt jedoch die Aufgabe vor, zur Bildung
eines Schlitzes Material zu entfernen, was wesentlich schwieriger durchzuführen
ist.
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Bei der Zusammenfügung wird eine Lamelle 26 auf eine andere Lamelle
26 aufgelegt, so daß die Öffnungen 27 übereinstimmen und sich in axialer Richtung
des Aufbaues erstrecken. Die zweite Lamelle wird um den Winkelabstand zwischen der
Mitte der Speichen gedreht oder in der dargestellten Ausführung um 60°, so daß ihre
Flächenteile 3I, 3I über die Ausschnitte 32, 32 zwischen den Speichen der folgenden
Scheibe liegen. Die dritte Lamelle wird auf diese zwei vorhergehenden Lamellen wieder
derart aufgelegt, daß sie um 60° in bezug auf die vorhergehende Lamelle gedreht
ist und ihre Flächen 31 über die Ausschnitte 33, 33 der ersten von diesen drei Lamellen
der Serie gelagert sind. Die gleiche Drehung um 60° jeder weiterfolgenden Scheibe
erfolgt sodann bis der Stapel der ganzen Lamellen bis zu der gewünschten axialen
Ausdehnung aufgebaut ist. Auf diese Weise wird eine Zelle 39 zwischen zwei Flächenteilen
3I und in Mitte der Speichen von den beiden zwischenliegenden Scheiben oder Lamellen
gebildet. In dem Stapel ist eine zentrale Öffnung 40 vorgesehen, die das Mittelrohr
15 aufnimmt. Die Rinnen 35 und 37 ziehen sich im Zickzack quer gegeneinander durch
die Länge der Speichen und irgendeine Ausbuchtung, so wie in 44 (Fig. 8) dargestellt,
stört die darunterliegende Rinne nicht.
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Der Lamellenstapel ist mit einer metallenen Bodenplatte 46 und einer
metallenen Kopfplatte 47 versehen, welche bei der Zusammenfügung mit den Lamellen
durch Drähte 48 zusammengehalten werden, die in Nuten 49 in den Lamellen gelagert
sind und sich von einer Platte zur anderen an verschiedenen Stellen erstrecken.
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In Fig. 5 sind die Lamellen 26 in überlappender Lage zueinander dargestellt,
wodurch die Speichen 29 der einen Lamelle und 30 von der anderen sich nebeneinander
in dem Gewebestreifen 50, aus dem sie geschnitten werden, erstrecken.