DE894389C - Lamellenfilter, insbesondere mit Gegenstromreinigung - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 26. OKTOBER 1953

S 33HlVb 112 ä

Die Erfindung bezieht sich auf Lamellenfilter, bei denen eine Mehrzahl von undurchlässigen Lamellen übereinandergeschichtet ist, welche gegeneinander gepreßt sind. Das zu filtrierende Mittel, welches beispielsweise aus Schmieröl oder einer anderen Flüssigkeit besteht, wird von außen nach dem Innern des Filters oder umgekehrt durch die Zwischenräume hindurch gefördert, welche zwischen den Lamellen bestehen, damit die Filtrierung durch die Kante der Lamellen geschieht. Vorzugsweise, wenn auch nicht ausschließlich, bezieht sich die Erfindung auf solche Filter der genannten Art, die dadurch gereinigt werden, daß das gefilterte Mittel von Zeit zu Zeit in umgekehrter Richtung durch die Zwischenräume zwischen den Lamellen hindurchgefördert wird.

Der wesentliche Zweck der Erfindung besteht darin, diese Filter derart auszubilden, daß der Anpreß'druck der Lamellen geringer als bisher gewählt und die Filtriergeschwindigkeit erhöht werden kann, ohne daß die Wirksamkeit des Filters dadurch beeinträchtigt wird.

Gemäß der Erfindung wird die Oberfläche der neben- oder übereinander angeordneten Lamellen, auf welche der dieLamellen gegenainanderpressende Druck wirkt,, auf eine Größe beschränkt, die zu dem geringstmöglichen Leistungsverlust für das das Filter bei der Filtrierung durchströmende Mittel führt; diese Oberfläche entspricht der Randzone auf der Seite, auf welcher die zu filtrierende Flüssigkeit in das Filter eintritt, sofern man aus irgendwelchen Gründen veranlaßt ist, den Zwischenräumen zwischen den Lamellen, durch welche die zu filtrierende Flüssigkeit hindurchfließt, eine Länge zu geben, die größer ist, als es dem obengenannten Mindestwert entspricht.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigen die

Fig. ι und 2 ein übliches Lamellenfilter im senkrechten Axialschnitt und im Querschnitt nach der Linie H-II der Fig. 1;

Fig. 3 und 4 stellen in ähnlicher Weise ein Lamellenfilter gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung dar;

Fig. 5 ist eine Schnittdarstellung im vergrößerten

Maßstab zur Veranschaulichung der Art und Weise, in der eich die Verunreinigungen auf der Kante zweier nebeneinanderliegender Lamellen eines solchen Filters ansammeln;

Fig. 6 ist ein Diagramm, welches in Abhängigkeit von der Lamellenbreite den Leistungsverlust graphisch darstellt, der in dem zu filtrierenden Mittel während seiner Filtrierung zwischen zwei benachbarten Lamellen auftritt;

Fig. 7 stellt ähnlich wie Fig. 3 einen Filterkorper gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung dar;

Fig. 8 und 9 zeigen einen Teil eines Filterkörpers, der gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung ausgebildet ist, im senkrechten. Axialschnitt und im Querschnitt nach der Linie IX-IX der Fig. 8; Fig. 10 und 11 stellen in ähnlicher Weise eine Abwandlung dieser dritten Ausführungsform dar; Fig. 12 und 13 veranschaulichen ähnlich wie Fig. 8 zwei weitere Abwandlungen der genannten dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 14 stellt einen Filterkorper nach einer vierten Ausführungsform der Erfindung im senkrechten Axialschnitt dar;

Fig. 15 schließlich zeigt eine Abwandlung dieser vierten Ausführungsform.

In den Figuren sind mehrere Filterkörper dargestellt, die aus aufainandergeschichteten Lamellen bestehen, welche gegeneinandergepreßt werden.

Diese Filterkörper mögen zu einem Filter für eine Flüssigkeit, beispielsweise für Schmieröl, gehören, welches dadurch gereinigt wird, daß der Flüssigkeitsstrom von Zeit zu Zeit umgekehrt wird.

In einem Filterkorper der Art, auf welche sich die Erfindung bezieht, wird die Filtrierung durch die Kanten der aus Papier oder sonstigem geeignetem Werkstoff bestehenden Lamellen bewirkt, welche derart gegeneinandergepreßt werden, daß zwischen ihnen genügend breite Zwischenräume bestehenbleiben, durch welche die zu filtrierende Flüssigkeit unter der Wirkung eines mehr oder weniger großen Druckes fließt.

Die undurchlässigen oder undurchlässig gemachten Lamellen können jede beliebige Form haben. Im allgemeinen haben sie die Form von Ringscheiben, welche alle diei gleichen Abmessungen haben, insbesondere was die zentrale öffnung an-5S betrifft. Die Lamellen 1 sind zwischen Platten 2 und 3 eingespannt, welche einander durch einen geeigneten Druck, der z. B. durch ein© Stange 4 und eine Felder 5 von regelbarer Spannung ausgeübt wird, genähert werden. Selbstverständlich können die Lamellen auch viereckige oder sonstige Form haben.

Vor allem in dem Fall, in dem die Lamellen Ringform haben, verläuft die Strömung der zu filtrierenden Flüssigkeit entweder von außen nach innen oder von innen nach außen. Bei der Reinigung des Filters hat die Strömung selbstverständlich die umgekehrte Richtung.

Während der Filtrierung halten die äußeren, oder inneren Kanten der Lamellen, je nachdem ob die Strömung von außen oder von innen vor sich geht, die in der Flüssigkeit in Suspension befindlichen Teilchen zurück. Die Flüssigkeit selbst geht dann durch die kapillaren, außerordentlich schmalen Zwischenräume hindurch, welche sich zwischen den Oberflächen der Lamellen befinden und deren Größe von dem Druck abhängt, der auf den Lamellenstapel ausgeübt wird. Die Größe dieser Zwischenräume bestimmt die Porosität oder die Filterfähigkeit des Apparates. Die Fig. 5 zeigt, in weichet Weise sich die suspendierten Materialien 6 am Eintritt eines Zwischenraumes 7 ansammeln, welcher zwischen zwei benachbarten Lamellen i¹ und i² besteht. Die¹ in den Zwischenraum 7 eindringende Flüssigkeit ist von den festen Teilchen befreit und gelangt ohne Verunreinigungen in eine Abflußleitung.

Es kann angenommen werden, daß ein Flüssigkeitsfaden, der in eine der Leitungen 7 des Filterkörpers eintritt, etwa den Teil A-B des Halbmessers des Filterkörpers, der aus einem Stapel von Kreisringscheiben besteht, durchströmt. Dieser Flüssigkeitsfaden kann einem Flüssigkeitsfaden gleichgesetzt werden, der durch ein Kapillarröhrchen von der Länge A-B strömt.

Das Prinzip der Erfindung beruht auf den folgenden Beobachtungen:

" ι. Die Länge des Strömungsweges der Flüssigkeit zwischen den Lamellen hat keinen Einfluß auf die Wirksamkeit der Filtrierung. Letztere ist schon beendet, sobald die Flüssigkeit den Zwischenraum zwischen den Kanten durchströmt hat, welche den Eintritt in die Leitung 7 bilden. In zwanzigjähriger Erfahrung ist festgestellt worden, daß bei den Filterkörpern der in Rede stehenden Art, wenn sie richtig geregelt sind, kein festes Teilchen zwischen die Lamellen tritt. Die Filtrierung geht vor sich, wie wenn sich die Zwischenräume zwischen den Lamellen niemals verstopften. Wenn man ein Filter vor seiner Reinigung auseinandernimmt, stellt man fest, daß sich zwischen den Lamellen praktisch kein Niederschlag befindet. Hieraus ist zu schließen, daß der wirksamei Teil der Filterlamellen auf die Kanten und ihre unmittelbaren Ränder beschränkt ist und daß daher die Breite A-B der Lamellen soweit wie möglich beschränkt werden kann, ohne daß in der Praxis die Trennfähigkeit des Filters irgendwie beeinträchtigt wird.

2. Wenn man einen der zahlreichen, bei A-B schematisch dargestellten, mehr oder weniger verzweigten Durchtritte näher betrachtet, die sich zwischen den Lamellen befinden und deren Gesamtheit den durchlässigen Teil des Filterkörpers bildet, so stellt man fest, daß der mittlere Widerstand, den diese Durchtritte der Flüssigkeitsströmung bieten, in unmittelbarer Abhängigkeit von ihrer Länge steht. Wenn man also bei einem gegebenen Filterkorper

die Ringbreite A-B der Lamellen auf die Breite A-D verringert (Fig. 4), so verringert man den Druckverlust, der durch die Durchtritte' zwischen den Lamellen verursacht wird, zum mindesten in einem der Breitenverringerung entsprechenden Verhältnis. 3. Wenn man statt eines Flüssigkeitsfadens A-B die Gesamtheit der Flüssigkeitsfäden betrachtet, die an sämtlichen Durchtrittspunkten A in den Filterkörper eintreten, und wenn man außerdem die Filtriergeschwindigkeit berücksichtigt, so ist es offenbar, daß die Flüssigkeitsmasse infolge der Verringerung des Durchtrittsquerschnittes., der ihr zur Verfügung steht, einem zusätzlichen, wachsenden Widerstand ausgesetzt ist, je mehr sie sich der Mitte C nähert. Der Gesamtwiderstand kann angenähert durch eine Hyperbel A-E (Fig. 6) dargestellt werden, deren Asymptote der Ordinate C-F entspricht, welche durch die Lamellenmitte C geht. In dem Diagramm der Fig. 6 entsprechen die Abszissen A-B und A-D den Breiten der aktiven Teile der in den Fig. 1 und 3 dargestellten Lamellen.

Aus den vorstehenden drei¹ Beobachtungen ergibt sich die Bedeutung, die die möglichst weitgehende Verringerung der wirksamen Breite der Lamellen hat. Bei der Verringerung dieser Breite ist man jedoch durch die Schwierigkeiten deisAusschneidens, des Aufeinanderstapelns und der Montage der Lamellen sowie durch die geringe mechanische Widerstandsfähigkeit derselben begrenzt. Eine wesentliche Bedingung für das einwandfreie Arbeiten des Filterkörpers besteht darin, daß die Lamellen keinerlei Falten oder Risse aufweisen, da sonst die Wirksamkeit des Filters beeinträchtigt würde.
Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung erhalten die übereinander angeordneten und gegeneinandergepreßten Ringscheiben 1, welche das Filterelement bilden, nicht die Breite A-B (Fig. 1, 2 und 6), sondern eine durch die Strecke A-D (Fig. 4 und 6) bestimmte Breite. Diese Ausführungsform kann dann angewendet werden, wenn die Höhe des Filterkörpers und der Grad der Anpressung der Filterscheiben aneinander keine Knickung oder sonstige Deformation des Filterkörpers befürchten läßt. Man erhält so Durchtritte oder Zwischenräume 7 von verringerter Länge, was zur Folge hat, daß bei unveränderter Filterkraft der Druckverlust verringert wird. Daraus ergibt sich weiterhin, daß zur Aufrechterhaltung der Flüssigkeitsströmung oder des Gegenstromes in dem Stapel von Filterlamellen nur geringere Drücke notwendig sind und daß die Strömungsgeschwindigkeit zunimmt.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird zwischen jeder der Anpreißplatten 2 und 3 und dem entsprechenden Ende des Scheiben.-stapeis 1 ein Ringkörper 8¹, 8² oder eine runde Platte 8 mit einem ringförmigein Rand 8³ (Fig. 8) eingeschaltet, deren Abmessungen derart gewählt sind, daß nur ein Randteil von wenigen Millimetern Breite von dem durch die Platten 2 und 3 ausgeübten Druck betroffen wird. Diese Breite entspricht im Prinzip der Länge A-D (Fig. 4 und 6), für die der Druckverlust der den Filterkörper durchströmenden Flüssigkeit einen Geringstwert darstellt. Je nachdem die Richtung der Strömung der zu filtrierenden Flüssigkeit von außen nach der axialen freien Bohrung 9 im Innern des Filterkörpers (Fig. 3 und 4) zu oder umgekehrt (Fig. 7) gerichtet ist, werden die Ringe 8¹, 8² an dem äußeren Umfang des Filterkörpers oder am Umfang der inneren Bohrung 9 angebracht. Die Filterscheiben können ihre gewöhnliche Breite A-B beibehalten, von der lediglich der Teil A-D von dem Anpreßdruck betroffen wird, während der nicht dem Anpreßdruck unterworfene Teil D-B frei bleibt. Die Teile D-B können sich also voneinander fächerartig oder wie die Blätter eines Buches entfernen. Man erhält auf 'diese Weise dieselben Vorteile, wie oben angegeben. Wenn man zur Reinigung des Filterkörpers einen Gegenstrom anwendet, sei es nach außen (Fig. 3) oder nach innen (Fig. 7) zu, trifft die Flüssigkeit erst dann auf einen Widerstand, wenn sie in die Gegend A-D gelangt, wo der Anpreßdruck wirkt. Der sich diesem Rückfluß entgegenstellende Widerstand ist also ebenfalls in starkem Maße gemindert.

Wenn der Erfindungsgegenstand bei einem Filter körper von beliebiger Höhe angewendet wird, so kann man zur Erzielung eines gleichmäßig auf alle aufgestapelten Filterscheiben verteilten Anpreßdruckes an geeignet gewählten Zwischenpunkten des Stapels Ringkörper aus Metall oder einem sonstigen, gegen Druck widerstandsfähigen Werkstoff einschalten. Die Breite der Zwischenringe erstreckt sich nur über den gewünschten Randteil der benachbarten Filterringe.

Gemäß den Fig. 8 und 9 bestehen die Zwischenringe aus vollen Ringkörpern io¹, die mit einer Zentriervorrichtung versehen sind. Letztere besteht beispielsweise aus einem Quersteg 11¹ mit einem zentralen Loch 11°, in das die Stange 4 hineingreift. Hierdurch wird jede Gefahr der Knickung oder Deformierung des Stapels während seiner endgültigen Zusammenpressung vermieden, während gleichzeitig der innere Hohlraum 9 die Strömung der Flüssigkeit ermöglicht.

Bei der in den Fig. 10 und 11 dargestellten Ausführungsform bestehen die Zwischenringe aus gepreßten, paarweise Verwendung findenden Ringkörpern ι o², die mit zwei Querversteifungen 11² für die Zentrierung versehen sind. Diese Körper haben nicht nur die Aufgabe von Zwischenringen, die auf den Rand der Filterscheiben einwirken, sondern sie wirken auch durch ihre elastische Deformierbarkeit an der durch die Feder 5 bewirkten Zusammenpressung des Stapels mit, oder sie können sogar unter Umständen die Feder völlig ersetzen, um allein den die Filtrierung regelnden Anpreßdruck hervorzurufen.

Gemäß Fig. 12 bestehen die Zwischenringe aus einem einfachen vollen Ringkörper io³, dessen Innenseite oben und unten abgeschrägt ist, so daß die nicht dem Anpreßdruck unterworfenen Teile der Ringlamellen 1 sich freier voneinander entfernen können. Gemäß Fig·. 13 schließlich bestehen die Zwischenringe aus einem einfachen flachen Ring von geringer Höhe.

Die genannten Ringe, Ringkörper od. dgl., von denen im vorstehenden die Rede gewesen ist, ermöglichen eine gleichmäßige Anpressung des Randes der Filterscheiben und eine regelmäßigere Öffnung desjenigen Teiles der Filterscheiben i, der dem Anpreßdruck nicht ausgesetzt ist. Außerdem kann derjenige Teil der Ringkörper od. dgl., welcher mit den Filterscheiben in Berührung steht, je nach dem Werkstoff dieser Ringkörper an der Filtrierung teilnehmen, und zwar vor allem dann, wenn die Ringkörper ein Oberflächenkorn aufweisen, das gleich dem der Filterscheiben ι ist.

Man kann auch, wie dies· in Fig. 14 dargestellt ist, die Zahl der Zwischenstücke noch weiter erhöhen, insbesondere dann, wenn siei die Form von einfachen Ringscheiben 10 haben, die durch den Druck nicht deformiert werden. So kann man zwischen zwei benachbarten Ringscheiben 10 immer eine Filterscheibe 1 aus Papier od. dgl. oder eine verhältnismäßig geringe Zahl von Filterscheiben anordnen. Man erhält dann eine sehr regelmäßige Randpressung aller Filterscheiben 1 und einen gleichmäßigen Flüssigkeitsdurchtritt über die ganze Höhe des Filterkörpers.

Fig. 15 zeigt eine ähnliche Einrichtung wie Fig. 14 mit dem Unterschied jedoch, daß die filtrierende Masse nicht aus ringförmigen Lamellen oder Filterringen, sondern aus rechteckigen Lamellen i³ besteht. Es sei darauf hingewiesen, daß sämtliche oben beschriebenen und in den Fig. 3 bis 13 dargestellten Einrichtungen ohne jede Schwierigkeit an den Fall angepaßt werden können, bei dem die Filterlamellen nicht ringförmig oder rund sind, sondern rechteckige Form haben, wie dies in Fig. 15 dargestellt ist.

Auf die beschriebene Weise erhält man einen Filterkörper, insbesondere zur Filtrierung von Flüssigkeiten, wie z. B. von Schmieröl, der den eingangs genannten Zweck der Erfindung völlig er-' füllt. Denn einerseits wird in dem Teil der filtrierenden Masse, die dem günstigsten Wert des Anpreßdruckes unterworfen ist¹, der Widerstand vermindert, den die Flüssigkeit bei ihrem Strömen durch die Zwischenräume zwischen den Lamellen überwinden muß, und andererseits kann der Druck verringert werden, unter den die Flüssigkeit zum Zweck ihrer Filtrierung gesetzt werden muß; da ferner die Durchlässigkeit des Filters proportional zu dem nicht dem Anpreßdruck unterworfenen Teil der Filterlamellen zunimmt, wird auch die Mengenleistung des Filters vergrößert.

Es sei nochmals darauf hingewiesen, daß im vorstehenden nur Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben sind, auf welche diese nicht beschränkt ist.

Claims (10)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Aus einem Stapel von Lamellen bestehender Filterkörper, insbesondere für Filter mit Gegenstromreinigung, dadurch, gekennzeichnet, daß dia.Lamellenoberfläche, auf welche der die Lamellen gegeneinanderpressende Druck wirkt, auf die auf der Eintrittsseite des zu filtrierenden Mittels gelegene Randzone beschränkt ist, um den Druck für das das Filter bei der Filtrierung durchströmende Mittel soweit wie möglich zu verringern.
2. 2., Filterkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Filterlamellan (1), welche beispielsweise! Ringform haben, gleich dem Geringstwert· ist, bei dem in Anbetracht des auf die Lamellen wirkenden Anpreßdruckes eine Knickung oder sonstige Deformierung des Filterkörpers vermieden wird.
3. 3. Filterkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterkörper zwischen Ringkörper (8¹, 8²) eingespannt ist, deren Abmessungen derart sind, daß nur ein Randteil von einigen Millimetern Breite dem Anpreßdruck ausgesetzt ist, während die nicht dem Druck unmittelbar ausgesetzten Teile der Lamellen frei bleiben und sich fächerartig voneinander entfernen können.
4. 4. Filterkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Lamellenstapel Zwischenringe (10) eingeschaltet sind, die nur mit dem Rand der Lamellen in Berührung stehen.
5. 5. Filterkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenringe mit einer Zentriervorrichtung versehen sind, welche beispielsweise aus einer Querstrebe (n¹) besteht, die eine zentrale öffnung (ii°) aufweist, in welche eine Stange (4) hineingreift, die zum Zusammenpressen des Lamellenstapels dient.
6. 6. Filterkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenringe aus paarweise benutzten, durch Pressen geformten Körpern bestehen, welche durch Quertraversen (11²) mit Bezug auf eine zum Zusammenpressen des Lamellenstapels dienende Zentralstange zentriert sind (Fig. 10 und 11).
7. 7. Filterkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenringe aus einem vollen Ringkörper (io³) bestehen, der innen beiderseits abgeschrägt ist.
8. S. Filterkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenringe aus Ringscheiben (io⁴) von geringer Höhe bestehen.
9. 9. Filterkörper nach Anspruch 8, dadurch ge- iw kennzeichnet, daß zwischen je zwei Lamellenscheiben oder zwei Gruppen von wenigen Lamellenscheiben ein Zwischenring eingeschaltet
10. 10. Filterkörper nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheiben (io⁴) aus einem Werkstoff bestehen, der es ihnen gestattet, an der Filtrierung teilzunehmen, wobei beispielsweise die Ringscheiben dasselbe Oberflächenkorn haben wie die Filterlamellen.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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