EP2498893A1 - Filter - Google Patents

Filter

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Publication number
EP2498893A1
EP2498893A1 EP10774141A EP10774141A EP2498893A1 EP 2498893 A1 EP2498893 A1 EP 2498893A1 EP 10774141 A EP10774141 A EP 10774141A EP 10774141 A EP10774141 A EP 10774141A EP 2498893 A1 EP2498893 A1 EP 2498893A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
filter
filter medium
fluid
medium
flow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10774141A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Dewes
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hydac Filtertechnik GmbH
Original Assignee
Hydac Filtertechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hydac Filtertechnik GmbH filed Critical Hydac Filtertechnik GmbH
Publication of EP2498893A1 publication Critical patent/EP2498893A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/50—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition
    • B01D29/52—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition in parallel connection
    • B01D29/54—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition in parallel connection arranged concentrically or coaxially
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/50—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition
    • B01D29/56—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition in series connection
    • B01D29/58—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition in series connection arranged concentrically or coaxially
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/88—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor having feed or discharge devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0002—Casings; Housings; Frame constructions
    • B01D46/0005—Mounting of filtering elements within casings, housings or frames
    • B01D46/0008—Two or more filter elements not fluidly connected positioned in the same housing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2201/00—Details relating to filtering apparatus
    • B01D2201/04—Supports for the filtering elements

Definitions

  • the invention relates to a filter having at least a first filter medium and a second filter medium, which define a flow space between them, into which a device for separation and flow line is inserted and subdivided such that in each case one functional space encloses the first or the second filter medium adjacent, wherein the first filter medium defines a cavity to the outside and the second filter medium, a cavity inwardly, and wherein the cavities are each connected to at least one fluid guide.
  • a filter has become known from DE 31 03 723 A1.
  • the known filter for liquids has two concentric depth filter tubes, which are arranged between a first and a second cover with their end faces so that they are connected in parallel between an inlet and a drain, and in the two between see Depth filter tubes an annular space is formed.
  • a spacer In the annular space, a spacer is arranged, which consists essentially of a cylindrical tube part with corrugated wall and fixes the position of the two depth filter tubes to each other. Due to the corrugated wall of the pipe part of the annulus is divided into approximately equal flow channels and inlet channels. The inlet channels are turned towards the inner depth filter tube and open at the bottom and thus also connected to the inlet. The drainage channels are turned towards the outer depth filter tube and open to the top. The thickness of the annulus can be kept comparatively small in this type of spacer, the flow resistance remains relatively low.
  • the known filter operates as a depth filter, in which the two depth filter tubes are connected in parallel with each other, whereby a relatively long service life is achieved.
  • the inflowing into the housing through the inlet pressure fluid flows past the outer edge of the first cover in the annular space between the housing and outer filter tube.
  • a part of this pressure medium flows radially through the outer depth filter tube and passes cleanly into the drainage channels, where it flows upwards and between the first cover and the upper end to the outlet.
  • Another part of the uncleaned pressure medium flows from below into the inlet channels of the spacer. From there it flows radially through the inner filter tube and also via a perforated plate cylinder to the drain.
  • Filters are known in a variety of embodiments and sizes for a variety of applications for filtering and cleaning liquid or gaseous fluids.
  • Such filters have a bypass valve as a possible bypass device in order to avoid malfunctions during operation, in particular when there is an increase in the pressure difference between the fluid inlet and the fluid outlet in the case of a filter medium contaminated by contamination. In such a case, uncleaned fluid can then be passed on directly to the fluid outlet.
  • WO 02/062447 A1 discloses filters in which, during normal operation, ie when the bypass valve is closed, the fluid to be cleaned first flows through a first filter medium from outside to inside.
  • a second filter medium is arranged, which in turn surrounds an inner second cavity, from which the fluid can flow off via a fluid outlet of the filter housing.
  • Upon opening of the bypass valve due to a clogging of the first filter medium enters the impure fluid via the bypass valve in the first filter cavity, flows through the second filter medium from outside to inside and then exits in such a purified from the fluid outlet of the filter housing.
  • fine filtration can be achieved by means of the subsequent second filter medium.
  • filters which predetermine two flow paths parallel to one filter medium each for the fluid entering a filter housing.
  • a first and second filter medium are preferably arranged coaxially with each other in a common filter housing.
  • the filter media are in each case simultaneously impinged with uncleaned fluid from the outside thereof, so that a filter surface increase of 50% or more over known single-element solutions results for the filter media simultaneously flowed through during operation.
  • the known technical constructive measures are not fully suitable.
  • the invention has the object to provide a filter whose space is used efficiently and allows simultaneous filtration of various fluids during a filtration operation, with an improved fluid passage through the filter achieved and the performance should be improved sol l.
  • this object is achieved by a filter having the features of claim 1 in its entirety.
  • the flow space with its two functional spaces can be connected to at least one further fluid guide, which is separated from the other fluid guides in a fluid-tight manner.
  • the filter according to the invention can optionally be used for the separate filtering of different unfiltrates or for the stepwise filtering of a non-filtrate. Due to the different flow directions or charging options with unfiltered material and the emptying of filtrate from the filter, a wide variety of possible uses for the filter according to the invention result.
  • a first fluid flow can simultaneously be conducted to the first filter medium and a second fluid flow that is equal to or different from the first fluid flow reach the second filter medium ,
  • the first filter medium for a preliminary or coarse filtration of a fluid flow and, after passage, subject the filtrate with the aid of the second filter medium to a further filtration, in particular fine filtration.
  • the service life of the filter can be extended in this way.
  • the filter media may be formed as a surface, such as planar layers with the means located therebetween for the separation and flow conduction of the two fluid streams.
  • the flow space formed by the device for separation and flow line is provided cylindrically between the filter media.
  • the means for flow line and separation allows, for example, a non-filtrate, which seen in a flow of the first filter medium from outside to inside, seen in the radial direction of the filter, this flows through so far can be derived from the filter.
  • a second filtrate which is formed from the inside to the outside to the flow of the second filter medium, can be simultaneously separated from the first filtrate separated by the means for separating and flow of fluid streams from the filter thereof.
  • the flow space formed between the filter media can be subdivided into two or more regions which are functionally separated from one another.
  • the functionally separate region can be formed, for example, by juxtaposed channels, which are optionally open to the first filter medium and to the second filter medium.
  • the channels can serve both for the removal of filtrate and for the supply of unfiltered material to the first and second filter medium.
  • the mutually separate channel guides may be formed, for example, of wave-shaped individual channels, which extend between two boundary walls.
  • the boundary walls in turn adjoin the respective inner and outer walls of the filter media and may have a porous or perforated structure.
  • the channels after passage of the fluid through the boundary walls, further conduct the fluid separately.
  • the respective fluids may all be in the form of non-filtrate or mixed as filtrate and as unfiltrate.
  • the fluid streams may have different flow directions in the channels relative to one another or identical flow directions. For example, is it
  • the first filter medium In order to enable a filtration to be carried out with two or more filter stages, it is advantageous to form the first filter medium with a filter fineness different from the second filter medium.
  • the first fluid stream present as a non-filtrate can be led to the first filter medium, for example, and the fluid partially filtered by the first filter medium can be forwarded from the first filter medium to the second and optionally further filter media.
  • the flow-guiding device enables a series connection of at least two filter media in a single filter housing.
  • the filter media can be configured in many ways.
  • the nonwovens used can consist of polymeric fibers or filaments.
  • the materials used are preferably polyolefin, in particular polyethylene and / or polypropylene, and also polyesters, in particular PBT and / or PET.
  • the filter media can be prepared in a known manner, such as spunbond nonwoven or staple fiber nonwoven fabric in the wet-laid or dry-laid process.
  • the filter layers can also be produced by meltblown processes or be formed as nanofibers.
  • filter papers are Mineralmaschinevliese or glass fiber nonwovens used.
  • nonwovens based on aluminosilicate, ceramic, dolomite fibers or fibers of basalt and the like can be used. All glass types such as E-glass, S-glass, M-glass or C-glass can be used for glass fiber nonwovens.
  • the filter media may also be pleated or have a different surface shape.
  • the filter fineness on the inlet side for unfiltered material may be lower than on the outlet side of the filtrate of the respective filter medium.
  • the two filter media or further filter media are arranged axially between a bottom part and a cover part of the filter and in this way the filter can be modularly constructed.
  • the filter can be taken from a first and a second filter medium with the means for flow line a filter housing together and used there again.
  • FIG. 1 It show in principle and not to scale the Fig. 1 in the manner of a longitudinal section a view of the structure of a filter according to the invention
  • Fig. 2 is a partial perspective view of a perspective view
  • Device for flow line can be used in a between the filter media limiting flow space after the
  • a filter 1 for the separate filtering of different unfiltrates or for the stepwise filtering of a non-filtrate is shown in a detail in a perspective, principal and not to scale view.
  • the filter 1 has a first filter medium 2 and a second filter medium 3.
  • the filter media 2, 3 are preferably nonwovens made of polymeric fibers with two different filter fineness, the second filter medium 3 preferably being intended to have a greater filter fineness than the first filter medium 2.
  • the filter media 2, 3 as a tubular, in particular cylindrical components accessiblebi.
  • the first filter medium 2 and the second filter medium 3 have the same axial lengths L and are arranged at a constant radial distance from one another in the filter 1.
  • a disk-shaped planar bottom part 14 has a peripheral edge 16 and a further, in the radial direction to a longitudinal axis 8 of the filter 1 inwardly offset edge 1 7.
  • the peripheral edge 16 and the edge 1 7 have the same height and are not shown Adhesive bonded to an end portion of the outer first filter medium in a sealed manner.
  • the second filter medium 3 is fixed in the same way with its end portion between the bottom part 14 upstanding edges 18, 19.
  • the cover part 1 5 has a width which corresponds to the thickness of the two filter media plus the radial distance of the filter media 2, 3.
  • the edges 1 7, 1 8, 19 and the outer peripheral edge 16 are arranged on the cover part 15 and serve for the positive and cohesive fixing and spacing of the two filter media 2, 3.
  • the bottom part 14 has openings 20 between the two filter media 2, 3, through which fluid flows 6, 7 can be introduced or discharged between the filter media 2, 3 around the entire circumference of the bottom part.
  • the first filter medium 2 defines an annular first cavity 21 to the outside, the second filter medium 3 a likewise annular second cavity 22 to the inside.
  • the two cavities 21, 22 are connected to a respective fluid guide 23, 24, more precisely, the first cavity 21 to the first fluid guide 23 and the second cavity 22 to the second fluid guide 24.
  • both cavities 21, 22 to a joint fluid guide 23 or 24 to connect.
  • FIG. 1 shows the various flow directions or charging options with unfiltered material and the emptying of filtrate from the filter 1.
  • the first fluid stream 6 can be guided, for example, from the radially outer peripheral surface or side 12 of the filter 1 to the first filter medium 2 and after the passage of the first filter medium 2 onto the clean side 13 in a device 5 for flow conduction and separation to the bottom part 14 and are derived from there through the openings 20.
  • a second fluid flow 7 can simultaneously be directed radially outward from the inside 12 'of the filter 1 onto the second filter medium 3 and, after passage of the second filter medium 3 in the device 5 for flow conduction and separation through the openings 20 through the bottom derive part 14, and thus provide another connection.
  • the second fluid flow 7 can also be formed by the filtrate of the first filter medium 2, so that the first and second filter medium 2, 3 are connected in series in this mode of operation of the filter 1.
  • the device 5 for flow line and separation of a first fluid flow 6 and a second fluid flow 7 is shown in fragmentary form in FIG.
  • the device 5 is preferably made of plate-like, formed in the manner of a corrugated or web plate thin-walled channel guides 9, with side by side and parallel to a longitudinal axis 8 of the filter 1 extending single channels 10.
  • the individual channels 10 have in the embodiment shown, each a substantially dreiek- kigen cross section.
  • the individual channels 10 are bounded by a respective boundary wall 1 1, which are arranged opposite one another relative to the individual channels 10.
  • the boundary walls 1 1 are fluid-permeable in the sense that they can pass particles and carrier liquid of the fluid streams 6 and 7.
  • the device 5 for the flow line can be formed from an inert plastic material or metal material acting opposite to the fluid streams to be filtered. It allows the separate receiving and discharging of fluid streams 6, 7 with respect to the filter media 2, 3.
  • the boundary walls 1 1 can be formed from flat, perforated plates, and the individual channels 10 from a to a corrugated profile 1 1 'converted Plate made of sheet metal or a thermoplastic. For the sake of simplicity, however, the pertinent perforation or perforation is omitted in FIG.
  • the plates and the molded corrugated profile can be bonded together by adhesive bonding or by gluing.
  • the boundary walls 1 1 and the channel guides 9 or individual channels 10 may also, as FIG. 2 illustrates, be integrally formed as an injection molded component made of thermoplastic material.
  • the filter media 2, 3 can be cohesively or by gluing or positive and non-positive by appropriate shaping with close tolerances with the device 5 to connect the flow line and separation with this.
  • a manageable unit of the two filter media 2, 3 and the device 5 to the flow line and fluid separation may be formed.
  • the individual channels 10 may be formed rectangular or square instead of the triangular cross-section through the corrugated profile 1 1 '.
  • a first functional space 25 and a second functional space 26 are defined, each consisting of channel guides 9 and individual channels 10.
  • the flow space 4 is subdivided accordingly in the inserted state of the device 5 for separation and flow conduction, wherein the first functional space 25 adjoins the first cavity 21 and the second functional space 26 the second cavity 22 is.
  • the two functional spaces 25, 26 can be connected to a further fluid guide 27, wherein two further fluid guides for the first functional space 25 and the second functional space 26 can be provided.
  • the further fluid guide 27 is fluid-tightly separated from the fluid guides 23, 24 configured here as an inlet and formed as a drain.
  • the fluid flow directions in the embodiment shown in FIG. 1 are rectified in the individual channels 10, which is filtrate which has formed after passage through the first filter medium 2 and the second filter medium 3.
  • the device 5, according to FIG. 2 can be used concentrically in the cylindrical flow space 4 in such a way that the respective inner side of the filter medium 2 and the outer side of the filter medium 3 can be supported on the adjacent perforated boundary walls 11 in a pressure-stable manner, this being the zelkanäle 10 stiffening intermediate wall material counteracts the extent so far acting from the outside pressure and the pressure acting from the inside fully. In this way, a particularly stiffened filter unit can be achieved as a tradable component.
  • filter medium 2 and filter medium 3 are plate material, wherein the then formed flow space 4 is in turn filled by the associated device 5.
  • filter media in a concentric or stapeiförmiger arrangement to a filter 1 to assemble comparable. It is also possible, through the openings 20 in the bottom part 14, to charge the two filter media 2, 3 equally with a non-filtrate.
  • the unfiltrate stream can then be supplied to the filter medium 2 from inside to outside via the flow space 4, again through the device 5, or pass therethrough transversely to the direction of the longitudinal axis 8 the filter medium 3.

Landscapes

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Abstract

Ein Filter mit mindestens einem ersten (2) und mindestens einem zweiten Filtermedium (3), die zwischen sich einen Strömungsraum (4) begrenzen, in den eine Einrichtung (5) zur Trennung und Strömungsleitung eingesetzt ist und diesen derart unterteilt, dass jeweils ein Funktionsraum (25, 26) dem ersten (2) bzw. dem zweiten Filtermedium (3) benachbart ist, wobei das erste (3) Filtermedium (2) einen Hohlraum (21) nach außen und das zweite Filtermedium (3) einen Hohlraum (22) nach innen hin begrenzt, und wobei die Hohlräume (21, 22) jeweils an mindestens eine Fluidführung (23, 24) anschließbar sind, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsraum (4) mit seinen beiden Funktionsräumen (25, 26) an mindestens eine weitere Fluidführung (27) anschließbar ist, die von den anderen Fluidführungen (23, 24) fluiddicht getrennt ist.

Description

Filter
Die Erfindung betrifft einen Filter mit mindestens einem ersten Filtermedium und einem zweiten Filtermedium, die zwischen sich einen Strömungsraum begrenzen, in den eine Einrichtung zur Trennung und Strömungsleitung eingesetzt ist und diesen derart unterteilt, dass jeweils ein Funktions- räum dem ersten bzw. dem zweiten Filtermedium benachbart ist, wobei das erste Filtermedium einen Hohlraum nach außen und das zweite Filtermedium einen Hohlraum nach innen hin begrenzt, und wobei die Hohlräume jeweils an mindestens eine Fluidführung anschließbar sind. Ein derartiger Filter ist aus DE 31 03 723 A1 bekannt geworden. Der bekannte Filter für Flüssigkeiten weist zwei konzentrisch zueinander liegende Tiefenfilterröhren auf, die zwischen einem ersten und einem zweiten Dek- kel mit ihren Stirnseiten so angeordnet sind, dass sie zueinander parallel zwischen einen Zulauf und einen Ablauf geschaltet sind, und bei dem zwi- sehen beiden Tiefenfilterröhren ein Ringraum ausgebildet ist. Im Ringraum ist ein Abstandhalter angeordnet, welcher im Wesentlichen aus einem zylindrischen Rohrteil mit gewellter Wandung besteht und der die Lage der beiden Tiefenfilterröhren zueinander fixiert. Durch die gewellte Wandung des Rohrteils wird der Ringraum in etwa gleich große Ablaufkanäle und Zulaufkanäle unterteilt. Die Zulaufkanäle sind zur inneren Tiefenfilterröhre hin gewandt und nach unten offen und damit auch mit dem Zulauf verbunden. Die Ablaufkanäle sind zur äußeren Tiefenfilterröhre hin gewandt und nach oben zum Deckel hin offen. Die Dicke des Ringraums kann bei dieser Bauart des Abstandhalters vergleichsmäßig klein gehalten werden, wobei der Durchflußwiderstand vergleichsweise niedrig bleibt. Der bekannte Filter arbeitet als Tiefenfilter, bei dem die beiden Tiefenfilter- röhren zueinander parallel geschaltet sind, wodurch eine relativ hohe Standzeit erreicht wird. Das durch den Zulauf in das Gehäuse einströmende Druckmittel fließt am äußeren Rand des ersten Deckels vorbei in den Ringraum zwischen Gehäuse und äußeren Filterröhre. Ein Teil dieses Druckmit- tels durchströmt radial die äußere Tiefenfilterröhre und gelangt gereinigt in die Ablaufkanäle, strömt dort nach oben und zwischen erstem Deckel und oberem Ende hindurch zum Ablauf. Ein anderer Teil des ungereinigten Druckmittels strömt von unten her in die Zulaufkanäle des Abstandhalters. Von dort strömt es radial durch die innere Filterröhre und über einen Loch- blechzylinder ebenfalls zum Ablauf.
Filter sind in einer Vielzahl von Ausführungsformen und Baugrößen für verschiedenste Einsatzbereiche zur Filterung und Reinigung flüssiger oder gasförmiger Fluide bekannt. Es sind im Stand der Technik Filtervorrichtungen bekannt, bei denen jeweils im Inneren eines Filtergehäuses ein einzelnes hohlzylindrisches Filterelement angeordnet ist. Über einen Einlass des Filtergehäuses wird Schmutzflüssigkeit zugeführt, die das Filtermedium von außen nach innen durchströmt. Die gefilterte Flüssigkeit wird dann über einen Fluidauslass in dem Filtergehäuse zur weiteren Verwendung abge- führt. Solche Filter weisen zur Vermeidung von Störungen im Betrieb, insbesondere wenn bei einem durch Verschmutzung zusetzenden Filtermedium sich ein Anstieg der Druckdifferenz zwischen Fluideinlass und Fluidauslass ergibt, ein Bypassventil als mögliche Umgehungseinrichtung auf. In einem solchen Fall kann dann ungereinigtes Fluid unmittelbar zum Flui- dauslass weitergeführt werden. Es sind ferner aus der WO 02/062447 A1 Filter bekannt, bei denen beim normalen Betrieb, also bei geschlossenem Bypassventil das zu reinigende Fluid zunächst ein erstes Filtermedium von außen nach innen durchströmt. Koaxial zu dem ersten Filtermedium ist ein zweites Filtermedium angeord- net, das wiederum einen innenliegenden zweiten Hohlraum umgibt, aus dem das Fluid über einen Fluidauslass des Filtergehäuses abfließen kann. Bei Öffnen des Bypassventils infolge eines Zusetzens des ersten Filtermediums tritt das ungereinigte Fluid über das Bypassventil in den ersten Filterhohlraum ein, durchströmt das zweite Filtermedium von außen nach innen und tritt dann derart abgereinigt aus dem Fluidauslass des Filtergehäuses aus. Im normalen Filterbetrieb lässt sich neben einer Grobfiltration mittels des ersten Filtermediums eine Feinfiltration mittels des nachfolgenden zweiten Filtermediums erreichen. Es sind ferner Filter bekannt, die für das in einem Fi ltergehäuse eintretende Fluid zwei Strömungswege parallel zu jeweils einem Filtermedium vorgeben. Ein erstes und zweites Filtermedium werden dabei vorzugsweise koaxial zueinander in einem gemeinsamen Filtergehäuse angeordnet. Die Filtermedien werden jeweils gleichzeitig von ihrer Außenseite her mit unge- reinigtem Fluid angeströmt, so dass sich für die im Betrieb gleichzeitig durchströmten Filtermedien ein Filterflächenzuwachs gegenüber bekannten Einfachelementlösungen von 50% oder mehr ergibt. Um eine längere Standzeit des Filters zu erreichen oder um verschiedene Fluide mit ein und demselben Filter zu reinigen, sind jedoch die bekannten technisch- konstruktiven Maßnahmen nicht uneingeschränkt geeignet.
Im Hinblick auf diese Problematik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, einen Filter zu schaffen, dessen Bauraum effizient eingesetzt ist und der eine gleichzeitige Filtration verschiedener Fluide während eines Filtrations- betriebes ermöglicht, wobei ein verbesserter Fluiddurchtritt durch den Filter erreicht und das Betriebsverhalten verbessert sein sol l. Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch einen Filter gelöst, der die Merkmale des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist. Gemäß dem kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 ist der Strömungsraum mit seinen beiden Funktionsräumen an mindestens eine weitere Fluidführung anschließbar, die von den anderen Fluidführungen fluiddicht getrennt ist. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass das erste Filtermedium und das zweite Filtermedium wahlweise in Reihe oder parallel schaltbar, und/oder mit einem einzigen Fluidstrom oder mit einem ersten Fluidstrom und mindestens einem vom ersten Fluidstrom separierten, zweiten Fluidstrom beschickbar, und/oder in gleicher oder entgegengesetzter Richtung durchströmbar sind. Dadurch kann der erfindungsgemäße Filter wahlweise zur getrennten Filterung verschiedener Unfiltrate oder zur stufenweisen Filterung eines Unfil- trats eingesetzt werden. Durch die verschiedenen Strömungsrichtungen bzw. Beschickungsmöglichkeiten mit Unfiltrat und die Entleerung von Fil- trat aus dem Filter ergeben sich unterschiedlichste Einsatzmöglichkeiten für den erfindungsgemäßen Filter.
Durch die Einrichtung zur Trennung und Strömungsleitung eines ersten Fluidstromes für das erste Filtermedium von einem zweiten Fluidstrom durch das zweite Filtermedium kann gleichzeitig ein erster Fluidstrom an das erste Filtermedium geleitet werden und ein zweiter gleicher, oder von dem ersten Fluidstrom verschiedener Fluidstrom an das zweite Filtermedium gelangen. Hierbei ist es möglich, das erste Filtermedium für eine Vor- oder Grobfiltration eines Fluidstromes zu verwenden und nach Passage das Filtrat mit Hilfe des zweiten Filtermediums einer weiteren Filtration, insbesondere Feinfiltration zu unterziehen. Gegebenenfalls lässt sich dergestalt die Standzeit des Filters verlängern. Es kann mit einem dahingehenden erfindungsgemäßen Filter auch eine zeitgleiche Filtration von zwei verschiedenen Fluiden oder Medien vorge- nommen werden, in dem die Strömungsleiteinrichtung den ersten Fluid- strom von dem zweiten Fluidstrom separiert an das jeweils zuordenbare Filtermedium für einen getrennten Filtervorgang führt. Es ergibt sich durch diese konstruktive Maßnahme die Möglichkeit, den Einsatzzweck des Filters zu erweitern, indem mit diesem zwei oder mehrere verschiedenartige Fluidströme gleichzeitig gefiltert werden können.
Die Filtermedien können als Fläche, wie ebene Schichten mit der dazwischen liegenden Einrichtung zur Trennung und Strömungsleitung der bei- den Fluidströme ausgebildet sein. Es kann aber auch vorteilhaft sein, das zumindest erste und zweite Filtermedium konzentrisch zueinander anzuordnen, etwa in der Art einer zylindrischen Filterpatrone. Der von der Einrichtung zur Trennung und Strömungsleitung gebildete Strömungsraum ist dabei zylindrisch zwischen den Filtermedien vorgesehen.
Die Einrichtung zur Strömungsleitung und Trennung ermöglicht, das beispielsweise ein Unfiltrat, das sich bei einer Durchströmung des ersten Filtermediums von außen nach innen, in radialer Richtung des Filters gesehen, diesen durchströmt insoweit aus dem Filter ableiten lässt. Ein zweites Filtrat, das bei der zur Strömung des zweiten Filtermediums von innen nach außen gebildet ist, kann gleichzeitig getrennt von dem ersten Filtrat durch die Einrichtung zur Trennung und Strömungsleitung der Fluidströme aus dem Filter hiervon getrennt abgeführt werden. Der zwischen den Filtermedien gebildete Strömungsraum kann dabei in zwei oder mehrere, funktional vonein- ander getrennte Bereiche unterteilt sein. Die funktional getrennten Bereich lassen sich beispielsweise durch nebeneinander angeordnete Kanäle, die wahlweise zu dem ersten Filtermedium und zu dem zweiten Filtermedium hin offen sind, ausbilden. Die Kanäle können sowohl zum Abtransport von Filtrat als auch zur Zufuhr von Unfiltrat an das erste und zweite Filtermedi- um dienen. Die voneinander getrennten Kanalführungen können beispielsweise aus wellenförmigen Einzelkanälen gebildet sein, die sich zwischen zwei Begrenzungswänden erstrecken. Die Begrenzungswände grenzen wiederum an die jeweiligen Innen- und Außenwände der Filtermedien an und können eine poröse oder perforierte Struktur aufweisen. Die Kanäle leiten nach Durchtritt des Fluids durch die Begrenzungswände das Fluid insoweit getrennt weiter. Die betreffenden Fluide können alle als Unfiltrat vorliegen oder gemischt als Filtrat und als Unfiltrat. Die Fluidströme können in den Kanälen relativ zueinander verschiedene Strömungsrichtungen aufweisen oder gleiche Strömungsrichtungen. Handelt es sich beispielsweise um
Fluidströme mit unterschiedlichen Temperaturen, so erlaubt die erfindungsgemäße Einrichtung zur Trennung und Strömungsleitung des ersten und zweiten Fluidstromes eine Führung dieser Ströme im Gegenstromprinzip zum Zweck der Wärmeübertragung an das jeweils kältere Medium.
Um eine mit zwei oder mehreren Filterstufen durchzuführende Filtration zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, das erste Filtermediurn mit einer von dem zweiten Filtermedium unterschiedlichen Filterfeinheit auszubilden. So kann durch die Einrichtung zur Trennung und Strömungsleitung der erste als Unfiltrat vorliegende Fluidstrom beispielsweise an das erste Filtermedium geführt werden und das teilweise von dem ersten Filtermedium filtrierte Fluid von dem ersten Filtermedium an das zweite und gegebenenfalls an weitere Filtermedien weitergeleitet werden. Die Strömungsleiteinrichtung ermöglicht auf diese Weise in einem einzelnen Filtergehäuse eine Reihen- Schaltung von zumindest zwei Filtermedien.
In Abhängigkeit von den Stoffeigenschaften des zu filtrierenden Fluids können die Filtermedien vielfältig ausgestaltet sein. So können die eingesetzten Vliese aus polymeren Fasern oder Filamenten bestehen. Die verwendeten Materialien sind vorzugsweise Polyolefin, insbesondere Polyethylen und/oder Polypropylen, sowie Polyester, insbesondere PBT und/oder PET. Die Filtermedien können in bekannter Weise hergestellt sein, wie etwa als Spunbondvlies oder Stapelfaservlies im Nassiege- oder Trockenlegeverfahren. Zudem können die Filterschichten auch mittels Meltblownverfahren hergestellt werden oder als Nanofasern ausgebildet sein. Neben sogenannten Filterpapieren sind Mineralfaservliese oder Glasfaservliese einsetzbar. Bei Mineralfasern können beispielsweise Vliese auf Basis von Alumosilikat-, Keramik-, Dolomitfasern oder Fasern von Basalt und dergleichen eingesetzt werden. Bei den Glasfaservliesen sind alle Glastypen wie E-Glas, S-Glas, M- Glas oder C-Glas einsetzbar. Die Filtermedien können auch plissiert sein oder eine andere Oberflächenform aufweisen.
Es kann ferner vorteilhaft sein, die Porengröße oder Filterfeinheit der Filter- medien über deren Tiefe zu verändern. So kann die Filterfeinheit auf der Zutrittseite für Unfiltrat geringer sein als auf der Austrittsseite des Filtrats des jeweiligen Filtermediums.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Filters sind die bei- den Filtermedien oder weitere Filtermedien axial zwischen einem Bodenteil und einem Deckelteil des Filters angeordnet und dergestalt ist der Filter modular aufbaubar. Der Filter kann aus einem ersten und einem zweiten Filtermedium mit der Einrichtung zur Strömungsleitung einem Filtergehäuse gemeinsam entnommen und dort auch wieder eingesetzt werden.
Im folgenden wird der erfindungsgemäße Filter anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher die Fig. 1 in der Art eines Längsschnittes eine Ansicht auf den Aufbau eines erfindungsgemäßen Filters;
Fig. 2 in einer perspektivischen Ansicht einen Teilausschnitt einer
Einrichtung zur Strömungsleitung, einsetzbar in einem zwi- sehen Filtermedien begrenzenden Strömungsraum nach der
Fig. 1.
In der Fig. 1 ist in einem Ausschnitt in einer perspektivischen, prinzipiellen und nicht maßstäblichen Ansicht ein Filter 1 zur getrennten Filterung verschiedener Unfiltrate oder zur stufenweisen Filterung eines Unfiltrats gezeigt. Das Filter 1 weist ein erstes Filtermedium 2 und ein zweites Filtermedium 3 auf. Die Filtermedien 2, 3 sind bevorzugt Vliese aus polymeren Fasern mit zwei unterschiedlichen Filterfeinheiten, wobei das zweite Filter- medium 3 bevorzugt eine größere Filterfeinheit aufweisen soll, als das erste Filtermedium 2.
In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Filtermedien 2, 3 als rohrförmige, insbesondere zylindrische Bauteile ausgebi ldet. Das erste Filtermedium 2 und das zweite Filtermedium 3 weisen gleiche axiale Längen L auf und sind mit gleichbleibendem radialen Abstand zueinander in dem Filter 1 angeordnet. Ein scheibenförmiges ebenes Bodenteil 14 weist einen Umfangsrand 16 auf und einen weiteren, in radialer Richtung zu einer Längsachse 8 des Filters 1 nach innen versetzten Rand 1 7. Der Um- fangsrand 16 und der Rand 1 7 haben gleiche Höhen und sind mit einer nicht gezeigten Klebeverbindung mit einem Endabschnitt des äußeren ersten Filtermediums in abgedichteter Weise verbunden. Das zweite Filtermedium 3 ist in gleicher weise mit seinem Endabschnitt zwischen aus dem Bodenteil 14 aufragenden Rändern 18, 19 festgelegt. Ein Deckelteil 1 5, das dem Bodenteil 14 am anderen axialen Ende des Filters 1 gegenüberliegt, ist vergleichbar ringförmig ausgebildet. Das Deckelteil 1 5 weist eine Breite auf, die der Dicke der beiden Filtermedien zuzüglich dem radialen Abstand der Filtermedien 2, 3, entspricht. In gleicher Weise wie bei dem Bodenteil sind die Ränder 1 7, 1 8, 19 und der äußere Umfangsrand 16 an dem Deckelteil 15 angeordnet und dienen zur formschlüssigen und stoffschlüssigen Festlegung und Beabstandung der beiden Filtermedien 2, 3. Das Bodenteil 14 weist Öffnungen 20 zwischen den beiden Filtermedien 2, 3, auf, durch die um den gesamten Umfang des Boden- teils Fluidströme 6, 7 zwischen die Filtermedien 2, 3 eingeleitet oder abgeleitet werden können.
Das erste Filtermedium 2 begrenzt einen ringförmigen ersten Hohlraum 21 nach außen, das zweite Filtermedium 3 einen ebenfalls ringförmigen zwei- ten Hohlraum 22 nach innen. Die beiden Hohlräume 21 , 22 sind an jeweils eine Fluidführung 23, 24 anschließbar, genauer der erste Hohlraum 21 an die erste Fluidführung 23 und der zweite Hohlraum 22 an die zweite Fluidführung 24. Es ist jedoch auch denkbar, beide Hohlräume 21 , 22 an eine gemeinsame Fluidführung 23 oder 24 anzuschließen.
In der Fig. 1 sind die verschiedenen Strömungsrichtungen bzw. Beschik- kungsmöglichkeiten mit Unfiltrat und die Entleerung von Filtrat aus dem Filter 1 gezeigt. Der erste Fluidstrom 6 kann beispielsweise von der radial außenliegenden Umfangsfläche oder Seite 12 des Filters 1 an das erste Fil- termedium 2 geführt sein und nach der Passage des ersten Filtermediums 2 auf dessen Reinseite 13 in einer Einrichtung 5 zur Strömungsleitung und Trennung zu dem Bodenteil 14 und von dort durch die Öffnungen 20 abgeleitet werden. Ein zweiter Fluidstrom 7 lässt sich gleichzeitig von der Innenseite 12' des Filters 1 radial nach außen auf das zweite Filtermedium 3 füh- ren und nach Passage des zweiten Filtermediums 3 in der Einrichtung 5 zur Strömungsleitung und Trennung durch die Öffnungen 20 durch das Boden- teil 14 ableiten, und insoweit einer weiteren Verbindung zuführen. Der zweite Fluidstrom 7 kann dabei auch durch das Filtrat des ersten Filtermediums 2 gebildet sein, so dass das erste und zweite Fi ltermedium 2, 3 bei dieser Betriebsweise des Filters 1 in Reihe geschaltet werden.
Die Einrichtung 5 zur Strömungsleitung und Trennung von einem ersten Fluidstrom 6 und einem zweiten Fluidstrom 7 ist ausschnittsweise in der Fig. 2 wiedergegeben. Die Einrichtung 5 besteht vorzugsweise aus plattenartigen, in der Art einer Well- oder Stegplatte gebildeten dünnwandigen Kanalführungen 9, mit nebeneinander und parallel zu einer Längsachse 8 des Filters 1 erstreckender Einzelkanäle 10. Die Einzelkanäle 10 haben in dem gezeigten Ausführungsbeispiel einen jeweils im wesentlichen dreiek- kigen Querschnitt. Die Einzelkanäle 10 sind von jeweils einer Begrenzungswand 1 1 , die relativ zu den Einzelkanälen 10 gegenüberliegend an- geordnet sind, begrenzt. Die Begrenzungswände 1 1 sind fluiddurchlässig in dem Sinne, dass sie Partikel und Trägerflüssigkeit der Fluidströme 6 und 7 durchlassen können.
Die Einrichtung 5 zur Strömungsleitung kann aus einem inert gegenüber den zu filtrierenden Fluidströmen wirkenden Kunststoff- oder Metallmaterial ausgebildet sein. Sie ermöglicht das getrennte Aufnehmen und Abführen von Fluidströmen 6, 7 in Bezug auf die Filtermedien 2, 3. Die Begrenzungswände 1 1 können dabei aus ebenen, perforierten Platten gebildet sein, und die Einzelkanäle 10 aus einer zu einem Wellprofil 1 1 ' umgeform- ten Platte aus Blech oder einem Thermoplasten bestehen. Der einfacheren Darstellung wegen ist in der Fig. 2 die dahingehende Lochung oder Perforation aber weggelassen. Die Platten und das geformte Wellprofil können stoffschlüssig oder durch Klebung miteinander verbunden sein. Die Begrenzungswände 1 1 und die Kanalführungen 9 oder Einzelkanäle 10 können auch, wie es die Fig. 2 verdeutlicht, einstückig als Spritzgussbauteil aus thermoplastischen Kunststoff gebildet sein. Die Filtermedien 2, 3 lassen sich stoffschlüssig oder durch Klebung oder formschlüssig sowie kraftschlüssig durch entsprechende Formgebung mit engen Toleranzen mit der Einrichtung 5 zur Strömungsleitung und Trennung mit dieser verbinden. So kann eine handhabbare Einheit aus den beiden Filtermedien 2, 3 und der Einrich- tung 5 zur Strömungsleitung und Fluidtrennung gebildet sein. Die Einzelkanäle 10 können anstatt der dreieckförmigen Querschnittgebung durch das Wellprofil 1 1 ' auch rechteckförmig oder quadratisch ausgebildet sein.
Durch die Einrichtung 5, genauer dessen Wellprofil 1 V, werden ein erster Funktionsraum 25 und ein zweiter Funktionsraum 26 definiert, welche jeweils aus Kanalführungen 9 bzw. Einzelkanälen 10 bestehen. Durch die zwischen den Begrenzungswänden 1 1 angeordneten Funktionsräume 25, 26 wird der Strömungsraum 4 im eingesetzten Zustand der Einrichtung 5 zur Trennung und Strömungsleitung entsprechend unterteilt, wobei der er- ste Funktionsraum 25 dem ersten Hohlraum 21 und der zweite Funktionsraum 26 dem zweiten Hohlraum 22 benachbart ist. Über die Öffnungen 20 am bodenseitigen Ende des Filters 1 sind die beiden Funktionsräume 25, 26 an eine weitere Fluidführung 27 anschließbar, wobei zwei weitere Fluid- führungen für den ersten Funktionsraum 25 und den zweiten Funktions- räum 26 vorgesehen sein können. Die weitere Fluidführung 27 ist fluiddicht von den hier als Zulauf ausgestalteten Fluidführungen 23, 24 fluiddicht getrennt und als Ablauf ausgebildet.
Die Fluidströmungsrichtungen in dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbei- spiel sind in den Einzelkanälen 10 gleichgerichtet, wobei es sich um Filtrat handelt, das sich nach Passage durch das erste Filtermedium 2 und das zweite Filtermedium 3 gebildet hat. Die Einrichtung 5, nach der Fig. 2, lässt sich konzentrisch in dem zylindrischen Strömungsraum 4 dergestalt einsetzen, dass sich die jeweilige Innenseite von Filtermedium 2 und die Außen- seite von Filtermedium 3 an den benachbarten perforierten Begrenzungswänden 1 1 in druckstabiler Weise abstützen können, wobei das die Ein- zelkanäle 10 aussteifende Zwischenwandmaterial dem insoweit von außen wirkenden Druck und dem von innen wirkenden Druck voll umfänglich entgegenwirkt. Dergestalt lässt sich eine besonders ausgesteifte Filtereinheit als handelbares Bauteil erreichen.
Anstelle der in Fig. 1 gezeigten konzentrischen Anordnung besteht auch die Möglichkeit im Sinne eines Stapelfilters Filtermedium 2 und Filtermedium 3 als Plattenmaterial auszubilden, wobei der dann eben ausgebildete Strömungsraum 4 wiederum von der zugeordneten Einrichtung 5 ausgefüllt ist. Neben einer gezeigten Anordnung mit nur zwei Filtermedien 2, 3 besteht natürlich die Möglichkeit noch weitere, nicht näher dargestellte, Filtermedien in konzentrischer oder stapeiförmiger Anordnung zu einem Filter 1 vergleichbar zusammenzusetzen. Es ist ferner möglich, durch die Öffnungen 20 im Bodenteil 14 die beiden Filtermedien 2, 3 gleichermaßen mit einem Unfiltrat zu beschicken. In Umkehr zu der gezeigten Pfeilrichtung kann dann über den Strömungsraum 4 wiederum durch die Einrichtung 5 voneinander getrennt der Unfiltratstrom von innen nach außen dem Filtermedium 2 zugeführt werden oder dahin- gehend quer zur Richtung der Längsachse 8 das Filtermedium 3 passieren. Ebenso besteht die Möglichkeit nur ein Filtermedium 2 oder 3 dergestalt mit Unfiltrat über die Öffnung 20 zu beschicken und das jeweils andere Filtermedium 3 bzw. 2 nach wie vor, wie beschrieben, zur Filtratabfuhr dann die anderen korrespondierenden Öffnungen 20 zu beschicken.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Filter mit mindestens einem ersten (2) und mindestens einem zweiten Filtermedium (3), die zwischen sich einen Strömungsraum (4) begrenzen, in den eine Einrichtung (5) zur Trennung und Strömungsleitung eingesetzt ist und diesen derart unterteilt, dass jeweils ein Funktionsraum (25, 26) dem ersten (2) bzw. dem zweiten Filtermedium (3) benachbart ist, wobei das erste (3) Filtermedium (2) einen Hohlraum (21 ) nach außen und das zweite Filtermedium (3) einen Hohlraum (22) nach innen hin begrenzt, und wobei die Hohlräume (21 , 22) jeweils an mindestens eine Fluidführung (23, 24) anschließbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsraum (4) mit seinen beiden Funktionsräumen (25, 26) an mindestens eine weitere Fluidführung (27) anschließbar ist, die von den anderen Fluidführungen (23, 24) fluiddicht getrennt ist.
Filter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Filtermedium (2, 3) und der Strömungsraum (4) konzentrisch zu einer Längsachse (8) des Filters (1) angeordnet sind.
Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anströmrichtung für ein zu äußerst angeordnetes Filterelement
(2) an dem Filter (1 ) von außen nach innen und für das benachbarte Filtermedium (3) von innen nach außen in den gemeinsamen Strömungsraum (4) erfolgt.
Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (5) zur Strömungsleitung voneinander getrennte Kanalführungen (9) aufweist, die dem Transport der einzelnen Fluidströme (6, 7) von dem jeweils ersten und zweiten Filtermedium (2,
3) kommend innerhalb des Strömungsraumes
(4) dienen.
5. Filter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die voneinander getrennten Kanalführungen (9) aus wellenförmigen Einzelkanälen (1) gebildet sind, die sich zwischen zwei Begrenzungswänden (1 1 ) erstrek- ken, die jeweils benachbart an die jeweiligen Innen- und Außenwände der Filtermedien (2, 3) angrenzen.
6. Filter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungswände (1 1 ) perforiert sind.
7. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Filtermedium (2) und das zweite Filtermedium (3) unterschiedliche Filterfeinheiten aufweisen.
8. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Filtermedium (2) und das zweite Filtermedium (3) aus einem faserförmigen, nicht gewebten Vlies gebildet sind.
9. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Filtermedium (2, 3) aus einem plissierten Filtermaterial gebildet ist.
10. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Filtermedium (2) an seiner dem zu filtrierenden Fluid (6) zugewandten Seite (12) eine größere Porengröße oder Maschenweite als an seiner Reinseite (13) aufweist.
1 1 . Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (1 ) eine zylindrische Form aufweist.
12. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Filtermedium (2) und das zweite Filtermedium (3) zwischen einem Bodenteil (14) und einem Deckelteil. (1 5) des Filters (1) angeordnet sind.
13. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass an das erste Filtermedium (2) ein anderes Unfiltrat herangeführt ist, als an das zweite Filtermedium (3).
14. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Filtermedium (2) eine erste Filterstufe und das zweite Filtermedium (3) eine zweite Filterstufe für ein Unfiltrat bilden.
15. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (5) zur Trennung und Strömungsleitung eine entgegengesetzte Strömungsrichtung von Filtrat und Unfiltrat er- möglicht.
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