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Stapelbares Filterelement, insbesondere für Flüssigkeitsfilter
Die
Erfindung betrifft ein stapelbares Filterelement, insbesondere für Flüssigkeitsfilter,
mit zwei sich einander gegenüberliegenden ringförmigen Gewebescheiben, die derart
angeordnet sind, daß der von ihnen eingeschlossene Raum einen flachen Doppelhohlkegel
darstellt. Eine solche Anordnung der beiden Filterscheiben ist an sich bekannt und
es sind in dem einen Fall zur Abstützung der Filterscheiben zwei spiegelbildlich
zueinanderliegende, mit kleinen Durchtrittsöffnungen für das Filtergut versehene
Blechscheiben in flacher Kegelstumpfform vorgesehen, welche zusammen mit den Filterscheiben
an den Innen- und Außenrändern jeweils mit selbständigen Bördelringen zu einem starren
Filterelement zusarurnengeschlossen sind. Gemäß dem anderen Vorschlag sind lediglich
die kleinen Durchtrittsöffnungen für das Filtergut in den beiden Abstützscheiben
durch größere, sektorenförmige Ausschnitte ersetzt, so daß neben einem schmalen
inneren und äußeren Scheibenrand nur einige mit den Filterscheiben jedoch nicht
in Berührung stehende Speichen stehenbleiben, wodurch vor allem eine federnde Wirkung
des fertigen Filterelements in axialer Richtung erzielt werden soll.
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Mit Hilfe des die Erfindung bildenden Vorschlages soll die Aufgabe
gelöst werden, derartige stapelbare und an sich starre Filterelemente in ihrer Herstellung
zu vereinfachen und außerdem den Materialverbrauch zu verringern sowie den Materialverlust
ganz auszuschalten und die Verwendung von Kunststoffen zu ermöglichen. Gemäß der
Erfindung besteht die
Lösung dieser Aufgabe darin, daß die Abstützung
der beiden Gewebescheiben mittels eines dem Doppelhohlkegel derselben angepaßten,
aus einem Innen- und Außenring sowie mehreren, vorzugsweise radial verlaufenden
konischen Verbindungsstegen radartig geformaten, starren Stützkörpers erfolgt. Gegenüber
den bekannten Vorschlägen besitzt der Vorschlag nach der Erfindung beispielsweise
den Vorzug der Verwendung nur eines einzigen Stützkörpers, der auf einfache und
insbesondere rationelle Art und Weise hergestellt werden kann, weil infolge seiner
Gestaltung die an sich als am werkstoffsparendsten geltenden gieß- und preßtechnischen
Verfahren angewendet werden können.
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So kann man den erfindungsgemäßen Stützkörper auch bis zu den kleinsten
Abmessungen von etwa 30 mm Außendurchmesser aus einem geeigneten Metall oder einer
Legierung auf der Spritzgußmaschine herstellen oder aus einem gleichwertigen Kunststoff
in der Preß- bzw. Druckgußform erzeugen. Auf diese Weise wird dann auch erreicht,
daß selbst bei einer in die Tausende gehende Fertigung der Materialaufwand relativ
klein bleibt und so gut wie keine Materialverluste entstehen und die Stückzeiten
sehr niedrig sind. Auch die Verbindung der Gewebescheiben für die Filterung gestaltet
sich sehr leicht und diese werden absolut sicher festgehalten. Diese Verbindung
kann natürlich verschieden sein. Gemäß der Erfindung besteht sie darin, daß die
Innenränder der Gewebescheiben jeweils zwischen den Flanschen eines gemeinsamen
inneren Bördelringes und dem Mittenring des Stützkörpers festgeklemmt sind, wogegen
die den Außenring des Stützkörpers um ein Stück überragenden Außenränder der Gewebescheiben
zwischen den beiden Flanschen eines äußeren Bördelringes unmittelbar gegeneinander
festgepreßt sind.
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Weitere Erfindungsmerkmale sind bei dieser Art und Weise der Gewebescheibenbefestigung
noch darin zu sehen, daß die lichte Weite der beiden Flansche des äußeren Bördelringes
so bemessen ist, daß sie nahezu dem Außendurchmesser des äußeren Ringes des Stützkörpers
entspricht. Dadurch werden die beiden überstehenden Gewebescheibenränder beim Aufbringen
des äußeren Bördelringes über den abgerundeten Außenring des Stützkörpers bis zur
Mittelebene zunächst abgebogen und dann erst in die Richtung der Mittelebene des
Filterelements umgelenkt und von den beiden Flanschen des Bördelringes erfaßt. Diese
Bauweise hat einmal den Vorteil einer durchaus sicheren Lagerung der beiden Gewebescheibenränder
gegen ein Herausziehen derselben aus dem Bördelring bei äußeren Druckbelastungen
auf die Gewebescheiben, und zum anderen wird auf diese Art und Weise beim Bördeln
des Ringes gleichzeitig ein radiales Spannen der Gewebescheiben erzielt, was sowohl
für die Lebensdauer des Filterelements als auch für die Filterwirkung der Gewebescheiben
von außerordentlicher Bedeutung ist. Fernerhin wird durch diese Maßnahmen noch erzielt,
daß das Filterelement im Querschnitt sich stetig bis zu seinem äußersten Durchmesser
verjüngt, womit das Abfließen der Verunreinigungen sowie das Reinigen des Filterstapels
wesentlich erleichtert wird. Bei den Bördelringen ist jeweils einer der beiden Flansche
schon vorbereitet, so daß der bei der Fertigung des Filterelements zu verwendende
Ring einen Winkelring darstellt. Bei Filterelementen mit sehr kleinem Außendurchmesser
känn man auch auf den Außenring des Stützkörpers verzichten, und hierbei geht lediglich
die Spannwirkung verloren.
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Außer dem durch die speicherartigen Verbindungs stege gegenseitig
miteinander verbundenen Innen- und Außenring des Stützkörpers können natürlich,
insbesondere bei größeren Durchmessern der Filterelemente, auch noch Zwischenringe
vorgesehen werden, um die Durchbiegung der Gewebescheiben bei hohen Druckbelastungen
entsprechend zu begrenzen. Ferner sind zum Durchtritt des Filtergutes die etwa vorgesehenen
Zwischenringe und der Innenring des Stützkörpers auf der einen oder auf beiden Stirnseiten
mit vorzugsweise nutenförmigen Durchtrittsöffnungen versehen.
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Zur Regelung des Durchtritts des Filtergutes aus dem Filterelement
bzw. in dasselbe hinein ist schließlich der die innere Mantelfläche des Innenringes
des Stützkörpers abdeckende Steg des für die Befestigung der beiden Gewebescheiben
vorgesehenen inneren Bördelringes mit den Durchtrittsöffnungen des Stützkörperinnenringes
korrespondierenden Leitöffnungen versehen, welche gemäß einem Merkmal der Erfindung
torbogenartig ausgebildet sind, und wobei der bogenförmige Teil nach der Seite des
Ringsteges hin zu liegen kommt, an welcher sich der zuletzt umzubördelnde Ringflansch
anschließt. Diese Anordnung und Ausbildung der Leitöffnungen wurde auch aus dem
Grunde so gewählt, da es sich gezeigt hat, daß beispielsweise mit rechteckigem Querschnitt
angeordnete Öffnungen beim Umlegen des Bördelflansches sowie dieser selbst erhebliche
Formveränderungen erleiden.
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Eine andere Ausführungsmöglichkeit besteht nach der Erfindung noch
darin, daß an dem dem vorgebördelten Flansch gegenüberliegenden Ende des Steges
des inneren Bördelringes ein zur Ringmitte hin vorspringender, etwa waagerecht verlaufender,
ringförmiger Absatz vorgesehen ist. Als Abschluß dieses Bördelringes schließt sich
als Fortsetzung des Absatzes ein über das Ringende hinausragender rohrförmiger Teil
an, der als der zweite Bördelflansch dient. Dieser Ausführungsvorschlag ist gegenüber
dem vorhergehenden Vorschlag insofern günstiger, als man beim Umlegen des zweiten
Bördelflansches in dem Absatz am Ringsteg ein Widerlager für das Bördelwerkzeug
hat und daß das fertige Filterelement neben der Stapelung auf einer stern- oder
kreuzförmigen Tragsäule wie bei der ersten Ausführungsform auch auf einem mit Durchtrittsöffnungen
versehenen Rohr als Tragglied gestapelt werden kann, weil infolge der durch den
Absatz erfolgenden Führung des Filterelements auf dem Tragrohr zwischen ersterem
und letzterem ein unveränderlicher Ringraum zur hemmungslosen Üterleitung des Filtergutes
gebildet wird.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in zwei Ausführungen beispielsweise
dargestellt, und zwar zeigt Abb. 1 ein vollständiges Filterelement mit glatt durchgehendem
Bördelringsteg im Längsschnitt und Abb. 2 den neuerungsgemäßen Stützkörper mit einem
Zwischenring, für sich dargestellt, und Abb. 3 ein vollständiges Filterelement nach
Art
und Schnitt wie dasjenige nach Abb. I, jedoch mit abgesetztem
Bördelringsteg.
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Gemäß diesen beiden Ausführungsbeispielen stehen sich die ringf(inigen
Gewebescheiben I und 1a gegeniiber, welche durch den flachen doppelkegelstumpfiörmigen
Stützkörper 2 (Abb. 2) getragen werden.
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Dieser Stützkörper besteht im wesentlichen aus dem Innenring 3 und
dem konzentrisch hierzu angeordneten niedrigeren Außenring 4, welche durch die vorzugsweise
radial verlaufenden, entsprechend der unterschiedlichen Ringhöhen vorteilhaft doppelseitig
gleichmäßig konisch ausgebildeten Verbindungsstege 5 miteinander vereinigt sind.
Zwischen den beiden Ringen 3 und 4 ist beispielsweise noch der Zwischenring 6 vorgesehen,
dessen Höhe die gleiche ist wie diejenige der Verbindongsstege 3 an den jeweiligen
Isreuzungsstellen. Wo es darauf ankommt, möglichst kleinste Flächenbertihrllng zwischen
den Gewebescheiben und dem Stützkörper zwecks Erreichung größtmöglicher Filterwirkung
sicherzustellen, wird man, wie dargestellt, abgerundete Querschnitte für die Stützkörperringe
4 und 6 wählen. In dieser Hinsicht wird man den Querschnitt für den Außenring 4
auch birnenförmig ausführen können wobei dann die größte Rundung am äußeren lTmfallg
dieses Ringes zu liegen hätte.
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Schließlich werden dann auch für diesen Zweck die Verbindungsstege
nicht, wie in Abb. 2 gezeichnet, im Querschnitt rechteckig ausgeführt, sondern beispielsweise
mit rautenförmigem Querschnitt. Zum Durchtritt des Filtergutes sind der Älittennug
3 und der Zwischenring 6 mit den vorteilhaft symmetrisch zueinander angeordnetell
T)urchtrittsöffnungen 7 und 8 versehen, die beispielsweise nur auf der einen Stirnseite
der beiden Ringe angeordnet und als winkelrechte Nuten ausgebildet sind.
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Die beiden Filterscheiben I und 1a sind, wie aus den Abb. I unct
3 ersichtlich, mit dem inneren Bördelring 9 bzw. q und dem äußeren Bördelring 10
mit dem Stützkörper 2 fest verbunden. Diese Ringe sind zweckmäßig als Winkelringe
vorgearbeitet, so daß beim Aufbringen auf d.ls Filterelement, wie beispielsweise
bei dem inneren Bördelring der Abb. I und 3 dargestellt, mir der gestrichelt gezeichnete
Flansch 11 bzw. 11ª umgebördelt werden muß. Die Innenrinder der beiden Filterscheiben
I und 1' sind, wie weiterhin ersichtlich, zwischen den Flanschen des Bördelring
9 bzw. 9#1 und den Älittennug 3 des Stützkörpers eing eingcspannt, während die Nußenränder
der Gewebescheiben, die etwa um die Breite des äußeren Bördelringes ro über den
Außenring 4 des Stützkörpers 2 hinausragen, mittels der beiden Flansche des Bördelringes
10 unmittelbar gegeneinander festgeklemmt sind. Um die bereits eingangs erwähnte
Spannwirkung Ztl erzielen, ist darauf zu achten, daß die lichte Weite der beiden
Bördelflansche des Ringes Io nur um etwa die Dicke der Filtergewebe I bzw. 1a größer
gemacht wird als der Außendurchmesser des Außenringes 4 des Stützkörpers. Weiterhin
ist zwischen den Innenrand derjenigen Filterscheibe I bzw. ra, die auf die Seite
des Stützkörpers 2 zu liegen kommt, wo die Ringe 3 und 6 die Durchtrittsöffnungen
7 und 8 enthalten, und dem Älittenring 3 ein dünner Stützring I2 vorgesehen, der
ein Durchbiegen des Filterscheibenrandes an den Überbrückungsstellen der Öffnungen
7 verhindert. Zum Durchtritt des Filtergutes ist der Steg I3 des inneren Bördelringes
9 bzw. 9a mit den torbogenförmigen Leitöffnungen 14 versehen, die sich jeweils mit
den Nuten 7 im Mittennng 3 decken.
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Hierbei ist der bogenförmige Teil nach dem Bördelflansch 11 bzw. ii
hin zu richten. Um eine Verdrehung dieses inneren Bördelringes auf alle Fälle zu
vermeiden, ist. beispielsweise an einem der zwischen den Leitöffnungen 7 vorhandenen
Stegteile eine kleine, warzenförmige Ausbuchtung t5, z. B. in Form einer kleinen
Kegelspitze, angebracht, welche in einer entsprechenden Durchgangsnut I6 auf dem
Innenmantel des Stiitzkörperinnenringes 3 angeordnet ist. Zweckmäßig wird diese
Nut I6 an einer solchen Stelle vorgesehen, wo die ganze Ringhöhe zur Verfügung steht.
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Der Ausführungsvorschlag nach der Abb. 3 unterscheidet sich im wesentlichen
nicht von denjenigen der Abb. I. Der einzige Unterschied besteht hierbei lediglich
in der Ausbildung des inneren Bördelringes 9".
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Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist an dem dem vorgebördelten Flansch
gegenüberliegenden Ende des Steges I3 noch ein nach innen vorspringender Absatz
I7 vorgesehen, an den sich der rohrförmige Fortsatz II" anschließt, der als zweiter
Bördelflansch dient.