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Dokumentenidentifikation DE19612788A1 02.10.1997
Titel Filteranordnung
Anmelder Pall Corp., East Hills, N.Y., US
Erfinder Hiranaga, Hajime, Ibaraki, JP;
Nakayama, Hidenori, Ibaraki, JP
Vertreter Höger, Stellrecht & Partner, 70182 Stuttgart
DE-Anmeldedatum 29.03.1996
DE-Aktenzeichen 19612788
Offenlegungstag 02.10.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.10.1997
IPC-Hauptklasse B01D 29/15
IPC additional class // C02F 1/00  
Zusammenfassung Eine kapselförmige Filteranordnung bietet dadurch, daß Endkappen eines Filterelements an beiden Enden mit einem Gehäuse verbunden werden, erhöhte Festigkeit. An einem Ende erstreckt sich ein rohrförmiger Teil durch ein Loch im Gehäuse und ist mit dem Gehäuse verbunden. Ein Innenraum des rohrförmigen Teils steht mit dem Innenraum des Filterelements in Verbindung. In dieser Konfiguration ist die strukturelle Festigkeit des Filtergehäuses dadurch erhöht, daß der integrale Körper der Endkappen und des Filterelements als Verstärkungsmittel für das Gehäuse fungiert.

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft Filteranordnungen und insbesondere wegwerfbare, mit Hülle bzw. Patrone versehene Filteranordnungen mit erhöhter Festigkeit gegen Innendruck im Filtergehäuse in einer kapselförmigen Filteranordnung, die Einlaß- und Auslaßdüsen aufweist.

Hintergrund der Erfindung

Bei der Filtration von Wasser, Chemikalien und Lösungsmitteln schließt ein Filtergehäuse oft eine Entlüftungsdüse zur Abgabe von Gas in dem Bereich (hier im folgenden als stromauf gelegener Bereich bezeichnet) ein, wo ungefilterte Flüssigkeit in dem Filtergehäuse (hier im folgenden als auf der stromauf gelegenen Seite befindliche Flüssigkeit bezeichnet) so aufgenommen wird, daß der Raum des stromauf gelegenen Bereichs mit Flüssigkeit gefüllt wird. Eine eine Patrone umfassende Filteranordnung kann ein Filterelement in Form eines Zylinders, üblicherweise eines Kreiszylinders, umfassen und ein Gehäuse, das das Filterelement aufnimmt und eine Entlüftungsdüse einschließen kann. Herkömmlicherweise war es schwierig, die Reliabilität aufrechtzuerhalten, während die Größe der Filteranordnung für eine gegebene Filtrationsoberfläche minimiert wurde.

Das Anbringen einer Entlüftungsdüse für die Abgabe von Schaum im Filter wird beispielsweise in der japanischen Gebrauchsmusteroffenlegung Nr. 122614/1992 geoffenbart. In dieser kapselförmigen Filteranordnung wird der Innendruck des Filtergehäuses zur Gänze nur auf den Wandteil des Gehäuses aufgebracht. Folglich muß der Wandteil des Gehäuses für erhöhte Druckdichte verdickt werden, insbesondere wenn die kapselförmige Filteranordnung in Hochdruckfiltrationsanwendungen eingesetzt werden soll. Die Verdickung der Wände verursacht eine Gewichtszunahme und/oder eine Vergrößerung der Abmessungen der kapselförmigen Filteranordnung. In vielen Anwendungen ist eine voluminöse und/oder schwere kapselförmige Filteranordnung nicht zufriedenstellend.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben die Entwicklung einer leichten und kleinen kapselförmigen Filteranordnung, bei der die Flüssigkeitsdichtheit in Hochdruckanwendungen nicht geopfert wird, sorgfältig untersucht und festgestellt, daß eine Filteranordnung vereinfacht werden und in Hochdruckanwendungen verbesserte Flüssigkeitsdichtheit haben kann, wenn die Endkappen des Filterelements direkt mit den Gehäuseenden verbunden werden, wobei zumindest ein Ende einen rohrförmigen Teil einschließt, der sich durch das Gehäuse erstreckt. In einem Aspekt dieser Erfindung schließt das Filterelement eine erste und eine zweite Endkappe ein, die jede einen rohrförmigen Teil aufweisen. Die jeweiligen rohrförmigen Teile können als Entlüftungsventil und Auslaßventil (oder Einlaßventil) in den jeweiligen Endkappen dienen. In dieser Konfiguration durchdringen die rohrförmigen Teile das Gehäuse und sind mit dem Gehäuse flüssigkeitsdicht verbunden. In einem alternativen Aspekt der Erfindung ist einer der rohrförmigen Teile durch ein Verbindungsmaterial ersetzt, das mit dem Gehäuse verbunden ist.

Vorteile der kapselförmigen Filter, die einige Aspekte der vorliegenden Erfindung verkörpern, schließen die Bereitstellung einer verbesserten kapselförmigen Filteranordnung mit erhöhter Druckdichtheit, wobei die gleichen Materialien eingesetzt werden wie in herkömmlichen kapselförmigen Filteranordnungen; die Bereitstellung einer kapselförmigen Filteranordnung, in der leicht eine Entlüftungsdüse auf der stromab gelegenen Seite des Filters vorgesehen sein kann, wodurch beim Durchgang der Flüssigkeit durch das Filtermedium gebildeter Schaum vorteilhaft entfernt werden kann; und die Verbesserung der Reliabilität von kapselförmigen Filteranordnungen bei verminderten Kosten ein.

Eine Aspekte der vorliegenden Erfindung verkörpernde Filteranordnung kann einschließen: ein Gehäuse mit ersten und zweiten Endabschnitten und ersten und zweiten Öffnungen; ein in dem Gehäuse angeordnetes zylindrisches Filterelement, umfassend ein Filtermedium und erste und zweite Endkappen, wobei die ersten und zweiten Endkappen direkt mit den jeweiligen ersten und zweiten Endabschnitten des Gehäuses verbunden sind, wobei die erste Endkappe einen ersten rohrförmigen Abschnitt mit einer dritten Öffnung umfaßt, der erste rohrförmige Abschnitt in der ersten Öffnung des Gehäuses angeordnet und mit ihr verbunden ist.

Die zweite Endkappe der Filteranordnung kann einen zweiten rohrförmigen Abschnitt umfassen, wobei der zweite rohrförmige Abschnitt in der zweiten Öffnung des Gehäuses angeordnet und mit ihr verbunden ist. Alternativ dazu kann die zweite Endkappe der Filteranordnung ein Verbindungsmaterial einschließen, das mit dem zweiten Ende des Gehäuses verbunden ist.

Das heißt, eine kapselförmige Filteranordnung nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform schließt Endkappen ein, die mit den jeweiligen Enden der Filtermedien dicht verbunden sind, wobei jede Endkappe einen rohrförmigen Teil umfaßt. Ein Innenraum der rohrförmigen Teile steht in Strömungsverbindung mit einem Innenraum des Filterelements. Die rohrförmigen Teile jeder Endkappe erstrecken sich über das Gehäuse hinaus, wobei die rohrförmigen Teile mit dem Gehäuse flüssigkeitsdicht verbunden sind. In dieser Konfiguration ist die strukturelle Festigkeit des Filtergehäuses erhöht, indem ein integraler Körper der Endkappen und des Filtermediums als Verstärkungsmittel für das Gehäuse fungiert.

Weiters bietet die vorliegende Erfindung eine kapselförmige Filteranordnung, bei der leicht eine Entlüftungsdüse im stromab gelegenen Bereich des Filters vorgesehen sein und beim Durchgang der Flüssigkeit durch das Filtermedium 40 gebildeter Schaum vorteilhaft entfernt werden kann.

Der Ausdruck "Verbindung", der hier verwendet wird, bedeutet eine integrale und irreversible Verbindung, wie Schweißen. Der Ausdruck "dichte Verbindung", der hier verwendet wird, bedeutet eine Verbindung, die dem auf die Filteranordnung aufgebrachten Druck, wie Druckschweißen, Kleben oder Verbinden, widersteht.

Obgleich Aspekte der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten Ansprüche definiert werden, versteht es sich von selbst, daß diese Ansprüche beispielhaft für erfindungsgemäße Aspekte sind. Andere Aspekte der Erfindung schließen die hier beschriebenen Vorrichtungen, Elemente und Verfahren in jedweder Kombination oder Subkombination ohne Einschränkung ein. Folglich gibt es eine ganze Anzahl von Kombinationen, um verschiedene Aspekte der Erfindung zu definieren, worin ein oder mehrere Elemente aus den vorliegenden Ansprüchen oder aus den in der Beschreibung geoffenbarten Ausführungsformen in verschiedenen Kombinationen oder Subkombinationen ohne Einschränkung - abgesehen vom Stand der Technik - kombiniert werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1: Eine Schnittansicht einer kapselförmigen Filteranordnung mit Entlüftungsdüsen nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 2: Eine Schnittansicht einer kapselförmigen Filteranordnung nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 3: Eine Schnittansicht eines Beispiels einer kapselförmigen Vergleichsfilteranordnung mit einer Entlüftungsdüse.

Offenbarung der Erfindung

Nun werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Konfigurationen einer kapselförmigen Filteranordnung nach Aspekten dieser Erfindung erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Zeichnung, die eine kapselförmige Filteranordnung nach einer Ausführungsform erfindungsgemäßer Aspekte illustriert. In dieser Ausführungsform besteht die kapselförmige Filteranordnung aus einem oberen Gehäuse 21, einem unteren Gehäuse 22 und einem Filterelement 23. Der Deckelteil des oberen Gehäuses 21 hat eine Einlaßdüse 24 (Flüssigkeitseinlaß) und eine stromauf gelegene Entlüftung 25. Zu filternde Flüssigkeit wird in das Filtergehäuse durch die Einlaßdüse 24 eingeführt. Die Luft, die aus dem Raum des stromauf gelegenen Bereichs des Filtergehäuses entfernt werden soll, wird über die stromauf gelegene Entlüftung 25 entfernt, so daß der stromauf gelegene Raum des Filters innerhalb des Gehäuses mit Flüssigkeit gefüllt wird.

Eine erste Öffnung 26 ist im oberen Gehäuse vorgesehen, normalerweise im Mittelteil des Deckelteils. Es ist auch eine zweite Öffnung 27 vorgesehen, normalerweise im Mittelteil des Bodenabschnitts des unteren Gehäuses 22. Falls das erforderlich ist, umfaßt der Bodenabschnitt des unteren Gehäuses auch eine Ablaßöffnung 28.

Das Filterelement 23 wird hergestellt, indem ein Filtermedium 40 in die Form eines Zylinders gebracht wird, üblicherweise eines Kreiszylinders. Alternativ dazu kann das Filterelement 23 auch hergestellt werden, indem zuerst das Filtermedium 40 gefaltet und dann aus dem gefalteten Filtermedium 40 ein Zylinder, üblicherweise ein Kreiszylinder, geformt wird. Da das Filtermedium 40 selbst nicht genug strukturelle Festigkeit aufweist, ist es in den meisten Fällen vorzuziehen, einen porösen und flüssigkeitsdurchlässigen Kern (Innenzylinder) 36 in der Mitte davon und, falls das erforderlich ist, einen porösen und flüssigkeitsdurchlässigen Käfig (Außenzylinder) 35 im peripheren Teil davon anzubringen. Der Kern und/oder der Käfig kann die Reliabilität der kapselförmigen Filteranordnung weiter erhöhen.

Das Filterelement umfaßt vorzugsweise flüssigkeitsdichte Endkappen 29 und 30, die an beiden Enden des Filtermediums 40 vorgesehen sind, um die Enden des Filtermediums flüssigkeitsdicht abzudichten. Das Filtermedium 40 ist zwischen den beiden Endkappen fixiert, indem direkt die Enden des Filtermediums 40 selbst mit den jeweiligen Endkappen verbunden sind. Weiters können die Kern- und/oder Käfigenden strukturell mit den jeweiligen Endkappen durch Schweißen oder dergleichen verbunden werden. In den jeweiligen Endkappen kann eine Öffnung 31 oder 32 im Mittelteil ausgebildet sein. Rohrförmige Teile 33, 34 erstrecken sich vorzugsweise von den jeweiligen Endkappen 29, 30 über die Öffnung nach außerhalb des Gehäuses. Der Innenraum der rohrförmigen Teile 33 und 34 kann mit dem Innenraum des zylindrischen Filterelements 23 durch die Öffnungen 31 und 32 verbunden sein.

Die rohrförmigen Teile können integral mit den Endkappen ausgebildet sein, oder sie können gebildet werden, indem das Material des rohrförmigen Teils mit der Öffnung der Endkappe verbunden wird. In den am meisten bevorzugten Ausführungsformen sind die rohrförmigen Teile einstückig mit den Endstücken geformt, um die strukturelle Festigkeit zu erhöhen. Wenn die rohrförmigen Teile aus mehr als einem Stück gebildet sind, werden die rohrförmigen Teile vorzugsweise durch Schweißen verbunden, um hohe strukturelle Integrität sicherzustellen und die flüssigkeitsdichten Verbindungen unter hohem Druck zu verbessern.

Der rohrförmige Teil 33, der sich von der oberen Endkappe 29 erstreckt, kann in die Öffnung 26 eingesetzt werden, die im Deckelteil des oberen Gehäuses 21 ausgebildet ist, und kann als die auf der stromab gelegenen Seite angeordnete Entlüftungsdüse der kapselförmigen Filteranordnung fungieren. Der rohrförmige Teil 34, der sich von der unteren Endkappe 30 erstreckt, kann in die Öffnung 27 eingesetzt werden, die im Bodenteil des unteren Gehäuses 22 ausgebildet ist, und als Auslaßdüse (Filtratablaßrohr) dienen. Die jeweiligen Verbindungsbereiche 42, 43 der jeweiligen rohrförmigen Teile 33, 34 werden flüssigkeitsdicht durch Schweißen, Kleben oder andere Mittel mit den oberen und unteren Gehäuseteilen 21, 22 dicht verbunden. In den am meisten bevorzugten Ausführungsformen werden die rohrförmigen Teile 33, 34 mit den oberen und unteren Gehäuseendstücken verschweißt, um für bessere mechanische Festigkeit zu sorgen. Weiters wird die Gesamtreliabilität des kapselförmigen Filters erhöht, indem die rohrförmigen Teile durch das Gehäuse eingesetzt werden und/oder Sitze 38, 39 auf den rohrförmigen Teilen vorgesehen sind.

Die kapselförmige Filteranordnung in der obigen Konfiguration kann beispielsweise zusammengebaut werden indem ein integraler Körper gebildet wird, indem zuerst die Endkappen 29 und 30 mit dem Filtermedium 40 und fallweise vorhandenem Kern und/oder Käfig verbunden werden; der rohrförmige Teil der unteren Endkappe 30 in die Öffnung 27 eingesetzt wird, die im Bodenteil des unteren Filtergehäuses 22 ausgebildet ist; der Verbindungsbereich durch Schweißen, Kleben oder andere Mittel flüssigkeitsdicht verbunden wird; das obere Gehäuse 21 auf den integralen Körper gelegt wird, so daß der rohrförmige Teil der oberen Endkappe 29 in die Öffnung 26 eingesetzt wird, die im Deckelteil des oberen Filtergehäuses 21 ausgebildet ist; und der Verbindungsbereich zwischen dem oberen und dem unteren Gehäuse sowie das obere Gehäuse und der rohrförmige Teil der oberen Endkappe durch Schweißen, Kleben oder andere Mittel flüssigkeitsdicht verbunden werden. Während die in Fig. 1 illustrierte und oben beschriebene Konfiguration zwei vertikal unterteilte Abschnitte aufweist, ist die erfindungsgemäße kapselförmige Filteranordnung nicht auf eine solche Konfiguration eingeschränkt, und sie kann beispielsweise hergestellt werden, indem der Gehäuseboden und die Seitenwand als einstückiger Körper hergestellt und dann ein Deckelteil darauf montiert wird. Alternativ dazu kann das Gehäuse einen zylindrischen Gehäuseabschnitt einschließen, der zwischen den oberen und unteren Gehäuseabschnitten 21, 22 angeordnet und befestigt ist. Diese Konfiguration ist jedoch weniger bevorzugt, weil drei Gehäuseteile erforderlich sind.

Für das Filtermedium 40 des Filterelements in der erfindungsgemäßen kapselförmigen Filteranordnung verwendbare Materialien schließen organische poröse Folien aus Polyolefin, Nylon, Fluorkohlenstoffharz oder anderen Materialien ein. Die Endkappe und/oder das Gehäuse können durch Formgießen, Spritzgießen oder andere Mittel aus Polyolefin, Fluorkohlenstoffharz wie PFA oder anderen Materialien hergestellt werden. Der Käfig 35 und/oder der Kern 36, die jeweils als Verstärkung des Filterelements/Gehäuses verwendet werden können, können aus einem ähnlichen Material gebildet werden, wie es in der Endkappe und/oder dem Gehäuse verwendbar ist.

Die Enden der Einlaßdüse 24, der auf der stromauf gelegenen Seite angeordnete Entlüftungsdüse 25, der Ablaßöffnung 28, der auf der stromab gelegenen Seite angeordneten Entlüftungsdüse 33 und der Auslaßdüse 34 können die Form von Flanschen haben, die mit dem Rohrsystem verbunden werden, oder die Form von Öffnungen, die direkt mit den mit dem Rohrsystem zu verbindenden Rohrverbindungen verbunden werden.

Im Betrieb fließt Flüssigkeit durch die Einlaßdüse 24 in das Gehäuse, tritt in den stromauf gelegenen Raum ein, geht durch den Käfig 35 (sofern vorhanden), das Filtermedium 40, den Kern 36 (sofern vorhanden) in den Innenraum und tritt aus der Auslaßdüse 34 aus (siehe Pfeile in der Fig. 1). In diesem Verfahren bildet Gas in dem Raum auf der stromauf gelegenen Seite (stromauf gelegener Bereich) des Filterelements in dem Filtergehäuse die obere Schicht der Flüssigkeit, die in dem Gehäuse steht, und kann durch die an der stromauf gelegenen Seite befindliche Entlüftungsdüse 25 nach außen gedrängt werden. Folglich kann der stromauf gelegene Bereich innerhalb des Gehäuses mit der Flüssigkeit gefüllt werden. Wenn Flüssigkeit durch das Filtermedium 40 geht und in den Raum innerhalb des Filterelements eintritt, wird durch Druckdifferenzen Schaum gebildet. Der Schaum bildet eine obere Schicht der Flüssigkeit in dem Raum und wird durch die auf der stromab gelegenen Seite befindliche Entlüftungsdüse 33. Die im oberen Teil des Filterelements vorgesehen ist, nach außerhalb des Gehäuses abgelassen.

Die kapselförmige Filteranordnung der erfindungsgemäßen Ausführungsform besteht darin, daß, wie oben erläutert, jede der Endkappen des Filterelements mit der Auslaßdüse für die auf der stromab gelegenen Seite befindliche Flüssigkeit (Filtrat) bzw. der auf der stromab gelegenen Seite angeordneten Entlüftungsdüse in die kapselförmige Filteranordnung integriert ist, wobei die auf der stromab gelegenen Seite befindliche Entlüftungsdüse mit dem oberen Gehäuse flüssigkeitsdicht verbunden ist. Indem man eine solche Konfiguration übernimmt, kann die Struktur der Filteranordnung vereinfacht werden. Weiters verbessert die Konfiguration unerwarteterweise die Druckdichtheit und die Reliabilität der kapselförmigen Filteranordnung. Man nimmt an, daß das auf der Tatsache beruht, daß der integrale Körper, der die obere Endkappe 29, das Filterelement 23, den gegebenenfalls vorhandenen Käfig/Kern und die untere Endkappe 30 umfaßt, mit dem oberen Filtergehäuse 21 beim rohrförmigen Teil 33 und mit dem unteren Filtergehäuse beim rohrförmigen Teil 34 verbunden ist, wobei sich die rohrförmigen Teile jeweils an den Enden des Körpers befinden. Auf diese Weise fungiert der integrale Körper als Verstärkungselement nach Art eines Pfeilers im Filtergehäuse, und folglich ist die strukturelle Festigkeit des Gehäuses stark erhöht.

Viele kapselförmige Filter bereiten Probleme hinsichtlich der Reliabilität im Bereich der Verbindung zwischen dem oberen Gehäuse, dem Filterelement, dem unteren Gehäuse und jedwedem Einlaß/Auslaß und/oder Entlüftung, die mit dem Inneren des Filtermediums in Verbindung steht. Insbesondere kann sich der mittlere Teil des oberen und/oder des unteren Abschnitts des Gehäuses ausdehnen und daher die Verbindung schwächen, die das Filterelement mit Auslaß/Entlüftung dicht verbindet. Beispielsweise bei kapselförmigen Filtern für Hochdruck-/Hochtemperaturanwendungen kann das Ende des Gehäuses sich nach außen ausdehnen, was Probleme bezüglich der Reliabilität verursacht. Im Gegensatz dazu lösen die erfindungsgemäßen Ausführungsformen diese Probleme, indem sie zusätzliche strukturelle Festigkeit durch einen zusätzlichen Pfeiler bieten, der sich durch den Mittelteil des Filtergehäuses erstreckt und das Filterelement, den Käfig und/oder den Kern umfaßt. Es hat sich gezeigt, daß diese Konfiguration stark verbesserte Reliabilität aufweist. Weiters wurden die herkömmlichen Probleme, die mit der Wandstärke eines Filtergehäuses (die bisher nötig war, um die Druckdichtheit des Filtergehäuses sicherzustellen) verbunden waren, gelöst. Es ist daher möglich, ein Filtergehäuse herzustellen, das verbesserte Druckdichtheit bei gleicher Wandstärke und gleichem Material wie beim herkömmlichen aufweist. Es ist auch möglich, ein Gehäuse mit einer dünneren Wand oder ein Gehäuse aus einem leichteren Material herzustellen, ohne daß man Abstriche bei der Druckdichtheit des Gehäuses in Kauf nehmen müßte.

Während die obige Zeichnung und Beschreibung unter Bezugnahme auf kapselförmige Filteranordnungen dargelegt wurden, in denen ein Fluid (z. B. eine Flüssigkeit) von außerhalb des Filterelements nach innen übertritt, ist für Fachleute auf diesem Gebiet offensichtlich, daß die erfindungsgemäßen kapselförmigen Filteranordnungen auch umgekehrt verwendet werden können, wobei ein Fluid (z. B. eine Flüssigkeit) von innerhalb des Filterelements nach außen geht. Die Anwendung des letzteren Falles wird in Verbindung mit der in Fig. 1 dargestellten kapselförmigen Filteranordnung erläutert. Der an der unteren Endkappe gebildete rohrförmige Teil 34 wird nun als Einlaßdüse verwendet, von der aus zu filternde Flüssigkeit in das Gehäuse eingeführt wird, und die Flüssigkeit geht von der Innenfläche des Filtermediums 40 nach außen. Die Flüssigkeit wird dann durch die im Bodenabschnitt des Gehäuses gebildete Öffnung 28, die nun als Auslaßdüse verwendet wird, nach außen abgelassen. In diesem Verfahren kann der rohrförmige Teil 33 als an der stromauf gelegenen Seite angeordnete Entlüftungsdüse fungieren, und die im Deckelteil des Gehäuses ausgebildete Öffnung 25 kann als auf dem stromab gelegenen Seite angeordnete Entlüftungsdüse fungieren. In diesem Fall kann die in Fig. 1 gezeigte Öffnung 24überflüssig sein und weggelassen werden.

In einer alternativen Ausführungsform kann die oben erörterte verbesserte Reliabilität auch erreicht werden, indem der rohrförmige Teil nur an einer der Endkappen und ein Verbindungsmaterial zum Gehäuse an der anderen Endkappe vorgesehen wird. Wie in der ersten Ausführungsform sind das Verbindungsmaterial und der rohrförmige Teil durch irgendein geeignetes Mittel am Gehäuse fixiert, vorzugsweise durch eine Verbindung (z. B. durch Schweißen). Folglich können erfindungsgemäße Aspekte umfassen: ein Gehäuse mit Öffnungen; ein zylindrisches Filtermedium, das sich im Gehäuse befindet; obere und untere Endkappen, die die jeweiligen Enden des Filtermediums flüssigkeitsdicht abdichten, wobei eine der oberen und unteren Endkappen eine Öffnung und einen sich von der Öffnung erstreckenden rohrförmigen Teil aufweist, so daß der Innenraum des rohrförmigen Teils mit dem Innenraum des zylindrischen Filterelements in Verbindung steht; ein Verbindungsmaterial, das die andere Endkappe am Gehäuse fixiert, wobei der rohrförmige Teil in eine der Gehäuseöffnungen eingeführt ist und die Verbindungsbereiche des rohrförmigen Teils und das Verbindungsmaterial mit dem Gehäuse flüssigkeitsdicht verbunden sind.

Fig. 2 ist eine schematische Zeichnung, die eine Ausführungsform der Filteranordnung nach dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung darstellt. Komponenten der Fig. 2, die in der fig. 1 gezeigten Komponenten ähnlich sind, haben die gleichen Bezugsnummern. Die Filteranordnung der Fig. 2 unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten Filteranordnung, wobei sich erstere von letzterer in dem Punkt unterscheidet, wo die obere Endkappe ein Verbindungsmaterial 37 anstelle des rohrförmigen Teils aufweist und das Verbindungsmaterial 37 und das Gehäuse durch Schweißen oder andere Mittel verbunden sind. Das Verbindungsmaterial 37 kann integral mit einer Endkappe 29 geformt sein, oder es kann als separate Komponente geformt und an einer Endkappe 29 fixiert sein. In anderen Ausführungsformen kann das Verbindungsmaterial 37 vielfältig konfiguriert sein. Beispielsweise kann es nicht mehr als etwa zwischen 90% und 10%, vorzugsweise nicht mehr als etwa zwischen 70% und 30%, bevorzugter nicht mehr als etwa die Hälfte des Bereichs der Endkappe 29 einnehmen. Wenn ein Verbindungsmaterial verwendet wird, berührt es weiters bevorzugt die Endkappe und/oder das Gehäuse über etwa zumindest 10% des Verbindungsmaterials, bevorzugter über etwa zumindest 50% des Verbindungsmaterials, noch bevorzugter über etwa zumindest 75% des Verbindungsmaterials, am bevorzugtesten über das gesamte Verbindungsmaterial. Der rohrförmige Teil 27 und das Verbindungsmaterial 37 halten vorzugsweise die jeweiligen Endkappen 30, 29 vom Gehäuse beabstandet, wobei ein ringförmiger Kanal zwischen der Endkappe und dem Gehäuse gebildet wird. Weiters kann sich in Ausführungsformen, in denen die obere und die untere Gehäusedecke identisch geformt sind, das Verbindungsmaterial durch die Öffnung 26 erstrecken und sie abdichten.

In der Filteranordnung einer solchen Ausführungsform fließt die Flüssigkeit ähnlich wie bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform. Wo jedoch die auf der stromab gelegenen Seite angeordnete Entlüftungsdüse nicht vorgesehen ist, erfolgt die Entfernung von Luft nicht an der stromab gelegenen Seite des Filters (Innenraum des Filterelements). In der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform kann die Druckdichtheit der Filteranordnung auch erhöht sein, weil der integrale Körper des Filterelements und der Endkappen nach Art eines Pfeilers im Filtergehäuse fungiert.

Beispiele

Die vorliegende Erfindung wird detaillierter anhand der nachstehend angeführten detaillierten Beispiele erläutert. Diese Beispiele sollen spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutern und schränken den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht ein.

Arbeitsbeispiel 1

Durch Spritzgießen von Polypropylen wurde ein Filtergehäuse (Wandstärke 3 mm) 21 und 22 der in Fig. 1 gezeigten Konfiguration gebildet, das etwa 75 mm hoch war und etwa 70 mm Durchmesser hatte.

Ebenfalls durch Spritzgießen von Polypropylen wurde jede der Endkappen 29 und 30, die einen in Fig. 1 gezeigten rohrförmigen Teil aufwiesen, als integraler Körper gebildet. Wie in Fig. 1 gezeigt, sind die erste und zweite Endkappe 29, 30 vorzugsweise identisch, um Formkosten zu sparen. Der rohrförmige Teil 33 und 34 der Endkappen hatte 12 mm Außendurchmesser und 8 mm Innendurchmesser. Der Kernteil 36 des Filterelements mit 15 mm Außendurchmesser und 12 mm Innendurchmesser wurde durch Spritzgießen von Polypropylen gebildet. Das Filterelement 23 wurde durch Laminieren von Polyolefin-Non- Woven auf beiden Seiten der porösen PTFE-Folie, Falten und Herstellung einer zylindrischen Form mit 55 mm Außendurchmesser und 32 mm Innendurchmesser aus dem gefalteten Teil gemacht. Das Filterelement und die Endkappen wurden durch Schweißen verbunden. Die verbundenen Abschnitte der rohrförmigen Teile der Endkappen mit dem Gehäuse wurden durch Schweißen des Polymers verbunden.

Das so konstruierte Filtergehäuse der kapselförmigen Filteranordnung wurde mit Wasser gefüllt, und es wurde zusätzlicher hydraulischer Druck auf das Gehäuse aufgebracht. Der Druckdichtheitswert der Filteranordnung wurde als der aufgebrachte hydraulische Druckwert bestimmt, bei dem das Gehäuse brach. Der Druckdichtheitswert des Filtergehäuses war 30 kg/cm².

Arbeitsbeispiel 2

Eine Filteranordnung wie in Fig. 2 gezeigt wurde unter Verwendung der gleichen Materialien und Anwendung der gleichen Methoden wie im Arbeitsbeispiel 1 hergestellt. Die Größe der Komponenten war derjenigen der Filteranordnung des Beispiels 1 ähnlich. Die obere Endkappe 26 war jedoch in Scheibenform ausgebildet, und ein zylindrisches Verbindungsmaterial 37 mit 20 mm Durchmesser wurde mit der Scheibe durch Schweißen verbunden. Das Verbindungsmaterial 37 wurde auch mit dem Gehäuse durch Schweißen verbunden. Die Druckdichtheit wurde wie im Arbeitsbeispiel 1 bestimmt und betrug 32 kg/cm².

Vergleichsbeispiel 1

Die Fig. 3 zeigt eine Vergleichskonfiguration, die von den Erfindern konstruiert wurde, um die in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen mit einer Vergleichsausführungsform zu vergleichen.

Es folgt eine detaillierte Beschreibung der Vergleichskonfiguration. Die Vergleichskonfiguration der Fig. 3 schließt obere und untere Gehäuseabschnitte 1 und 2 und ein in den Gehäuseabschnitten angeordnetes zylindrisches Filterelement 3 ein. Das Filterelement 3 wird durch Falten eines Filtermediums und dann Formen des Filtermediums zu einem Zylinder, üblicherweise einem Kreiszylinder, hergestellt. Eine blinde Endkappe 4 und eine offene Endkappe 5 werden flüssigkeitsdicht mit gegenüberliegenden Endflächen des Filtermediums verbunden. Eine Auslaßdüse 6 ist in der Mitte des Bodenteils des unteren Gehäuses 2 ausgebildet. Ein rohrförmiger Vorsprung 7 erstreckt sich von der Auslaßdüse 6 nach innen in das Gehäuse, bildet einen vorstehenden Abschnitt, auf dem das Filterelement installiert ist. Das Filterelement 3 ist in einer vorbestimmten Position im Filtergehäuse fixiert, indem die offene Endkappe 5 mit dem Installationssitz 7 verschweißt wird. Ein poröser Kern (Innenzylinder) 11 wird innerhalb des Filterelements angebracht. Der Kern 11 wird mit den Endkappen 4 und 5 verschweißt. Ein Deckelteil des oberen Gehäuseabschnitts 1 hat eine Einlaßdüse 8, durch die zu filternde Flüssigkeit in das Gehäuse eingeführt wird, und eine Entlüftungsdüse 9 im stromauf gelegenen Bereich des Filters. Eine Ablaßöffnung 12 kann im Bodenabschnitt des unteren Gehäuses vorgesehen sein.

Eine Vergleichsfilteranordnung, wie sie in Fig. 3 gezeigt wird, wurde unter Verwendung der gleichen Materialien und Verfahren wie im Arbeitsbeispiel 1 hergestellt. Die Größe der Gehäuse und des Filterelements war gleich wie in der in Fig. 1 gezeigten Filteranordnung. Die Druckdichtheit wurde wie im Arbeitsbeispiel 1 bestimmt und war 20 kg/cm².

Wie oben erklärt wurde, fungiert, da die kapselförmige Filteranordnung nach einem Aspekt dieser Erfindung einen integralen Körper enthält, der das mit dem Deckelabschnitt und dem Bodenabschnitt des Filtergehäuses verbundene Filterelement umfaßt, der integrale Körper als Verstärkungselement des Filtergehäuses. Folglich ist die Druckdichtheit des Filtergehäuses deutlich höher, oder das Filtergehäuse kann mit leichteren Materialien hergestellt werden, während die Druckdichtheit des Filtergehäuses erhalten bleibt.

Indem man sich die obigen Charakteristika zunutze macht, ist die erfindungsgemäße kapselförmige Filteranordnung vorteilhaft auf Gebieten einsetzbar, wo eine Verkleinerung der Filteranordnung erforderlich ist, wie bei Filtern für eine Halbleiterproduktionsstraße, Filtern für eine Flüssigkristallproduktionsstraße, Filtern für eine Chemikalienproduktionsstraße für die Elektroindustrie und Filtern für eine Produktionsstraße für gereinigtes Wasser.


Anspruch[de]
  1. 1. Filteranordnung umfassend: ein Gehäuse mit einem ersten und zweiten Endabschnitt und einer ersten und zweiten Öffnung; ein in dem Gehäuse angeordnetes zylindrisches Filterelement, das ein Filtermedium und eine erste und zweite Endkappe aufweist, wobei die erste und zweite Endkappe direkt mit dem jeweiligen ersten und zweiten Endabschnitt des Gehäuses verbunden sind, wobei die erste Endkappe einen ersten rohrförmigen Abschnitt mit einer dritten Öffnung aufweist, wobei der erste rohrförmige Abschnitt in der ersten Öffnung des Gehäuses angeordnet und mit ihr verbunden ist.
  2. 2. Filteranordnung nach Anspruch 1, worin die zweite Endkappe einen zweiten rohrförmigen Abschnitt aufweist, wobei der zweite rohrförmige Abschnitt in der zweiten Öffnung des Gehäuses angeordnet und mit ihr verbunden ist.
  3. 3. Filteranordnung nach Anspruch 2, worin der zweite rohrförmige Abschnitt eine Öffnung aufweist, die mit dem Inneren des Filterelements in Verbindung steht.
  4. 4. Filteranordnung nach Anspruch 2, worin das Filterelement einen Kern und einen Käfig aufweist, die mit der ersten und zweiten Endkappe verbunden sind.
  5. 5. Filteranordnung nach Anspruch 4, worin der Käfig vom Gehäuse beabstandet ist.
  6. 6. Filteranordnung nach Anspruch 2, worin die erste und zweite Endkappe vom Gehäuse beabstandet sind, so daß ein ringförmiger Strömungskanal entsteht.
  7. 7. Filteranordnung nach Anspruch 2, worin jeder rohrförmige Abschnitt einen Sitz an der Stelle aufweist, wo die Endkappe mit dem Gehäuse verbunden wird.
  8. 8. Filteranordnung nach Anspruch 1, worin die zweite Endkappe ein Verbindungsmaterial aufweist, das mit dem zweiten Ende des Gehäuses verbunden ist.
  9. 9. Filteranordnung nach Anspruch 8, worin das Verbindungsmaterial einen Außendurchmesser hat, der nicht mehr als etwa die Hälfte eines Außendurchmessers der zweiten Endkappe beträgt.
  10. 10. Filteranordnung nach Anspruch 8, worin das Filterelement einen Kern und einen Käfig aufweist, die mit der ersten und zweiten Endkappe verbunden sind.
  11. 11. Filteranordnung nach Anspruch 10, worin der Käfig vom Gehäuse beabstandet ist.
  12. 12. Filteranordnung nach Anspruch 8, worin der erste rohrförmige Abschnitt bzw. das Verbindungsmaterial die erste und zweite Endkappe vom Gehäuse beabstandet halten, wodurch ein erster und zweiter ringförmiger Strömungskanal nahe dem ersten und zweiten Ende des Gehäuses gebildet wird.
  13. 13. Filteranordnung nach Anspruch 8, worin jeder rohrförmige Abschnitt einen Sitz an der Stelle aufweist, wo die erste Endkappe mit dem Gehäuse verbunden wird.
  14. 14. Filteranordnung umfassend: ein Gehäuse mit ersten und zweiten Enden und Öffnungen; ein zylindrisches Filterelement, das ein Filtermedium aufweist, das ein erstes und ein zweites Ende aufweist, und in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei das zylindrische Filterelement eine obere und eine untere Endkappe aufweist, die mit den jeweiligen Enden des Filtermediums flüssigkeitsdicht verbunden sind, wobei eine der oberen und unteren Endkappen eine Öffnung hat und einen rohrförmigen Abschnitt, der sich vom Öffnungsabschnitt nach außen erstreckt, so daß der Innenraum des rohrförmigen Teils mit dem Innenraum des zylindrischen Filterelements in Verbindung steht, wobei die andere Endkappe ohne Öffnung mit einem Verbindungsmaterial versehen ist, wobei der rohrförmige Teil in einer der Gehäuseöffnungen angeordnet und mit dem Gehäuse in einem Verbindungsbereich verbunden ist, wobei das Verbindungsmaterial mit dem Gehäuse flüssigkeitsdicht verbunden ist.
  15. 15. Filteranordnung umfassend: ein Gehäuse mit mindestens einer ersten und zweiten Öffnung; ein zylindrisches Filterelement, das eine erste und eine zweite Endkappe und ein einen Innenraum und ein erstes und ein zweites Ende aufweisendes zylindrisches Filtermedium aufweist, wobei das erste und zweite Ende jeweils mit dem ersten und zweiten Ende des zylindrischen Filtermediums verbunden ist, wobei die erste und die zweite Endkappe jede eine Öffnung und einen rohrförmigen Teil aufweisen, der einen Innenraum aufweist und sich von der Öffnung nach außen erstreckt, so daß der Innenraum des rohrförmigen Teils mit dem Innenraum des zylindrischen Filtermediums in Verbindung steht, wobei die rohrförmigen Teile des ersten und zweiten Endstücks jeweils in der ersten und zweiten Gehäuseöffnung angeordnet sind, wobei ein Verbindungsbereich der rohrförmigen Teile mit dem Gehäuse flüssigkeitsdicht verbunden ist.
  16. 16. Verfahren zur Herstellung eines Filterelements, bei welchem ein poröses Medium zu einem Zylinder geformt wird; eine erste Endkappe mit einem rohrförmigen Abschnitt mit einem ersten Ende des Filtermediums verbunden wird; eine zweite Endkappe mit einem zweiten Ende des Filtermediums verbunden wird; die erste Endkappe durch ein Loch in einem ersten Gehäuseendstück eingesetzt wird; die erste Endkappe mit dem ersten Gehäuseendstück verbunden wird; ein zweites Gehäuseendstück über dem Filtermedium angeordnet wird; das zweite Gehäuseendstück mit der zweiten Endkappe verbunden wird.
  17. 17. Verfahren nach Anspruch 16, das weiters das Anordnen eines rohrförmigen Abschnitts der zweiten Endkappe durch eine Öffnung im zweiten Gehäuseendstück aufweist.






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