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Dokumentenidentifikation DE69916139T2 03.02.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0001222011
Titel FILTERELEMENTANORDNUNG
Anmelder Gershenson, Moshe, Mohegan Lake, N.Y., US
Erfinder Gershenson, Moshe, Mohegan Lake, US
Vertreter Dr. Werner Geyer, Klaus Fehners & Partner GbR, 80687 München
DE-Aktenzeichen 69916139
Vertragsstaaten BE, DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 06.12.1999
EP-Aktenzeichen 999641103
WO-Anmeldetag 06.12.1999
PCT-Aktenzeichen PCT/US99/28834
WO-Veröffentlichungsnummer 0001039858
WO-Veröffentlichungsdatum 07.06.2001
EP-Offenlegungsdatum 17.07.2002
EP date of grant 31.03.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.02.2005
IPC-Hauptklasse B01D 29/15

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet der Flüssigkeitsfiltrationsvorrichtungen und insbesondere auf Filterelemente und Filterelementanordnungen, die als Beutelfilter bekannt sind. Insbesondere bezieht sich diese Erfindung auf eine Filterelementanordnung zur Verwendung in einem Flüssigkeitsfiltrationssystem, mit einem Filtereinsatz, der folgendes aufweist: mindestens zwei konzentrisch angeordnete Filterhülsen aus biegsamen Filtermedien in einem Filtergehäuse, wobei die innere der Filterhülsen einen zylinderförmigen Innenraum bildet und die Filterhülsen einen ringförmigen Raum zwischen sich ausbilden sowie an einem ihrer Längsenden über eine steife Endplatte mit geschlossener Oberfläche miteinander verbunden sind, und der Filtereinsatz zusammenfaltbar ist, wenn sich der Filtereinsatz außerhalb des Filtergehäuses befindet.

Beutelfiltersysteme zur Flüssigkeitsfiltration sind dem Fachmann wohlbekannt und umfassen allgemein ein zylinderförmiges Filtergefäß, das typischerweise an einem Ende geschlossen ist, mit einer abnehmbaren oder zu öffnenden Kappe an seinem anderen Ende. An das Gefäß sind Einlaß- und Auslaßleitungen angeschlossen, um ihm zu filtrierende Flüssigkeit zuzuführen und filtrierte Flüssigkeit aus ihm abzuziehen. In dem zylindrischen Gefäß sind auswechselbare Filter angeordnet, um in das Gefäß einströmende Flüssigkeiten zu filtrieren. Typischerweise bestehen Beutelfilter aus Filtermedien mit einem offenen oberen Ende und einem geschlossenen Boden. Der Filterbeutel wird üblicherweise in dem Gefäß in einem rohrförmigen Korb oder Käfig mit offenen Maschen getragen, der typischerweise im Gehäuse aufgehängt ist. Der Korb soll das Medium des Filterbeutels halten, um zu verhindern, daß der Beutel aufplatzt, wenn er sich mit Flüssigkeit füllt. Ein Beispiel für eine solche bekannte Filterbeutelanordnung ist in den US-Patenten Nr. 4,285,814 und 4,669,167 gezeigt.

Filterbeutelanordnungen weisen gegenüber anderen Filtervorrichtungen, wie Kartuschen, zahlreiche Vorteile auf. Ein solcher Vorteil ist, daß die zu filtrierende Flüssigkeit in den Filterbeutel an dessen offenem Ende einströmt, so daß die Flüssigkeit durch die porösen Seitenwände des Beutels fließen und filtrierte Flüssigkeit aus dem Raum zwischen der Beutelaußenseite und der Innenwand des Gefäßes aus dem Filtergefäß austreten kann. Auf diese Weise können Schmutz oder Verunreinigungen in dem Beutel zurückgehalten und nach dem Öffnen des Gefäßes, das ein Ersetzen durch einen sauberen Filterbeutel ermöglicht, leicht entfernt werden. Diese typische Anordnung bringt jedoch eine Reihe starker Einschränkungen mit sich, was den Gebrauch von Filterbeuteln für bestimmte Anwendungen verhindert. Diese Einschränkungen beziehen sich auf die Tatsache, daß Beutelfiltergefäße typischerweise größer als Kartuschengehäuse sind, die Beutelfilterelemente jedoch nur eine begrenzte aktive Filtrationsoberfläche und eine begrenzte Lebensdauer bieten. Beutelfilter weisen zudem auch ein großes Flüssigkeitsvolumen innerhalb des eingeschlossenen Volumens des Beutels auf. Wenn die Konturen und die Form des Beutelfilterbodens nicht genau mit den Konturen und der Form des Haltekorbes übereinstimmen, neigen Filterbeutel infolge des großen Flüssigkeitsvolumens, das sie enthalten, zum Aufplatzen. Dies führt dazu, daß die meisten Beutelfiltermedien nicht aus Hochleistungs-Filtermedien hergestellt werden können, die üblicherweise empfindlicher sind als die gröberen Filtermedien, die typischerweise in Flüssigkeitsfilterbeuteln verwendet werden. Der typische Filterbeutel ist zudem auch schwer in das Gefäß einzusetzen und aus diesem wieder herauszunehmen, da er, außer möglicherweise einem Haltering am offenen oberen Ende, keinerlei steife Struktur aufweist. Filterbeutel bieten selten eine zuverlässige Umgehungsdichtung, selbst wenn sie mit elastomeren Dichtelementen am offenen oberen Ende ausgebildet sind.

Da Filterbeutel ein großes Flüssigkeitshaltevolumen aufweisen, gestaltet sich die Entnahme eines gebrauchten Beutels als sehr schwierig, weil der Beutel typischerweise mit Flüssigkeit gefüllt ist, die den Beutel schwer macht und gefährliche Substanzen enthalten kann. Um dieser Situation abzuhelfen, werden in den Beuteln häufig Entleerungsballons verwendet, um das Flüssigkeitsaufnahmevermögen zu verringern. Die Handhabung solcher Ballons ist jedoch beschwerlich und löst dieses Problem für gewöhnlich nicht. Ein als "#2" bezeichneter, wohlbekannter herkömmlicher Filterbeutel hat ein Flüssigkeitshaltevermögen von 4,3 Gallonen. Je nach der spezifischen Schwere der Flüssigkeit in dem Beutel, kann ein voller Beutel dreißig Pounds oder mehr wiegen. Dies ist schwer aus dem Filtergefäß zu entfernen, und da die Entnahme eines solchen Beutels aus dem Gefäß typischerweise einen Kontakt mit einer Seitenwand des Gefäßes mit sich bringt, ist ein Aufplatzen des Beutels während seiner Entnahme nicht unüblich. Dies führt stets zu einer Verunreinigung der Umgebung des Gefäßes.

Wenn der typische Beutel in einen zylindrischen oder kegelförmigen Korb eingesetzt wird, muß der Boden des Beutels der Form des Korbes in drei Dimensionen entsprechen, obwohl der Beutel aus flachem Medium gefertigt, d. h. zweidimensional sein kann. Dies führt dazu, daß die Filterbeutel, wenn überhaupt, nur selten korrekt auf den Boden des Korbes passen. Um dieses Problem zu beheben, fertigten die Hersteller üblicherweise übergroße Beutel, die länger als der Korb waren, um ein Hineindrücken des Bodens des Beutels in die gesamte Kontur des Korbes zu gestatten. Als Folge davon tendiert ein Großteil des Filtermediums dazu, sich auf sich selbst umzuschlagen und einen Großteil der Filterfläche unbenutzbar zu machen. Wenn das Filtermedium nicht vollständig in dem Korb sitzt, führt dies üblicherweise dazu, daß der Beutel infolge des Flüssigkeitsdrucks auf die Bodenfläche entlang dem Beutelboden aufplatzt.

Es gab zahlreiche Versuche, Varianten des Beutelfilters zu entwickeln, um das Flüssigkeitshaltevermögen zu minimieren und gleichzeitig die Filtrationsoberfläche zu vergrößern. Eine solche Gestaltung ist im Smith-Patent Nr. 4,081,379 gezeigt. Im Patent von Smith weist eine Beutelausgestaltung zwei Ringe unterschiedlicher Durchmesser auf. Der äußere Ring ist am oberen Ende des Gefäßkörpers befestigt, während der innere Ring im äußeren Ring sitzt und im wesentlichen auf einer Ebene unter dem äußeren Ring angeordnet ist, um einen ringförmigen Filterbeutel zu bilden, der vom äußeren zum inneren Ring hin durchgängig ausgebildet ist. Die besondere Form des ringförmigen Filterbeutels bietet mehr verfügbare Fläche als der herkömmliche Filterbeutel, ist jedoch schwierig herzustellen, da dies die Fertigung einer komplexen Form erfordert und keinen starken Halt für das Filtrationsmedium in einem Korb bietet. Die Gestaltung gemäß Smith umfaßt typischerweise eine einstückig aus einem Material gefertigte Hülse, die nach innen geschlagen wird, um den inneren Filter zu bilden. Dies führt zu relativ scharfen Ecken, die schwer in den Korb einzusetzen sind. Der Beutel nach Smith wird nicht fest in einem Tragekorb gehalten und neigt daher ebenfalls zum Aufplatzen. Es ist nicht unüblich, daß die Verwendung eines speziellen Werkzeugs benötigt wird, um einen Beutel dieses Typs in ein Gefäß einzusetzen.

Andere Varianten dieser Ausgestaltung sind dem US-Patent Nr. 4,749,485, das einen dreieckigen Filter vorschlägt, und dem US-Patent Nr. 5,484,529 zu entnehmen, das einen zylinderförmigen Filterbeutel vorschlägt, der eine Haltekappe am unteren Ende aufweist. Damit soll das Problem des Einpassens eines Filterbeutels in einen Korb gelöst werden, was jedoch nicht zu einer vergrößerten Filtrationsfläche führt.

Aus dem US-Patent Nr. 4,496,459 ist eine Filterelementanordnung zur Verwendung in einem Flüssigkeitsfiltrationssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach 3 dieser Druckschrift umfaßt die Filterelementanordnung einen äußeren Kunststoffring, der an der äußeren Filterhülse befestigt ist, und einen inneren Kunststoffring, der an der inneren Filterhülse befestigt ist. Beide Ringe sind getrennte, einzelne Elemente und nicht miteinander verbunden. Bei dieser bekannten Filterelementanordnung gibt es keine Struktur zum Abstützen des Endes der Filterbeutelsegmente und zum Sicherstellen, daß die Filterbeutelsegmente in einer wirksamen Stellung bleiben. Auch ist keine Struktur vorhanden, um die einzelnen Filtersegmente so abzustützen, daß sie leicht in das Filtergehäuse eingesetzt bzw. aus diesem herausgenommen werden können. Die Filterelementanordnung mit dem Filtereinsatz in Form eines Beutels, wie sie in diesem Dokument beschrieben ist, läßt sich nur mit einem Filtergehäuse verwenden, das speziell dazu eingerichtet ist, diesen Filtereinsatz (-beutel) aufzunehmen. Ein solches Gehäuse muß eine ganz bestimmte Struktur zur Abstützung der beiden Ringe haben. Ferner erfordert der Filtereinsatz (Filterbeutel) gemäß diesem Dokument eine besondere ringförmige Stütz-Anlauffläche sowie ein Gehäuse mit einer Kolbenstange in Form eines rohrförmigen Teils. Daher kann diese bekannte Filterelementanordnung nicht in einem herkömmlichen Gehäuse verwendet werden, wie es derzeit auf diesem Gebiet existiert. Zusätzlich fehlt dieser bekannten Filterelementanordnung auch jedwede Struktur, um den Fluidstrom in den ringförmigen Raum zwischen den Hülsen zu lenken. Das bloße Beabstanden beider Ringe erreicht dieses Ziel nicht und läßt eine Strömung in den zylinderförmigen Innenraum zu.

Daher ist es ein allgemeines Ziel der Erfindung, einen Filterbeutel und eine Filterbeutelanordnung bereitzustellen, welche die Nachteile des Standes der Technik überwinden sollen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Flüssigkeitsfilteranordnung zur Verwendung in Beutelfiltersystemen bereitzustellen, die in Reihe angeordnete Einlaß- und Auslaßleitungen, wie sie üblicherweise bei Kartuschensystemen verwendet werden, zulassen.

Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Filteranordnung bereitzustellen, die ein erhöhtes Schmutzrückhaltevermögen und eine vergrößerte Filtrationsfläche erzielt und dabei gleichzeitig die Flüssigkeitskapazität minimiert.

Wiederum ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Flüssigkeitsfiltrationselement bereitzustellen, das in Gefäßen der Art mit einem Beutelfilter einsetzbar ist, welche die Verwendung eines Filterelementes einer zweiten Stufe innerhalb desselben Gehäuses gestatten.

Die obigen Ziele, Merkmale und Vorteile werden, zusammen mit anderen Zielen, Merkmalen und Vorteilen, anhand der detaillierteren Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, die nachfolgend noch näher beschrieben werden, noch deutlicher.

Die vorliegende Erfindung richtet sich auf eine verbesserte Flüssigkeitsfilterelementanordnung zur Verwendung in einem Flüssigkeitsfiltrationssystem.

Die Filterelementanordnung nach der vorliegenden Erfindung weist mindestens zwei konzentrisch angeordnete, zylinderförmige Filterhülsen, die aus biegsamen Filtermedien gebildet sind, zur Anordnung in einem Filtergehäuse auf, wobei die innere der Filterhülsen einen zylinderförmigen Innenraum bildet, die Filterhülsen einen ringförmigen Raum zwischen sich bilden und an einem ihrer Längsenden über eine ringförmige Endplatte mit einer geschlossenen Oberfläche miteinander verbunden sind, und der Filtereinsatz zusammenfaltbar ist, wenn er sich außerhalb des Filtergehäuses befindet. Die Filterhülsen sind an ihren gegenüberliegenden Längsenden über eine steife Einlaßplatte, in der Öffnungen ausgebildet sind, um zu filtrierende Flüssigkeit durch diese hindurch in den ringförmigen Raum zwischen den beiden Filterhülsen strömen zu lassen, miteinander verbunden. Die Einlaßplatte ist dazu eingerichtet, die zu filtrierende Flüssigkeit so zu lenken, daß sie in den ringförmigen Raum fließt.

Verunreinigtes Fluid strömt durch die Löcher in der Einlaßplatte in die Filterbeutelanordnung ein. Damit bleibt verunreinigtes Material in dem zwischen den konzentrischen Zylindern gebildeten Raum und zwischen den Einlaß- und Endplatten. Zu filtrierende Flüssigkeit strömt durch die porösen Zylinderwände. Die erfindungsgemäße Anordnung kann in einem Korb mit perforierten zylinderförmigen Wänden oder Maschensiebwänden gehalten werden, wodurch ein Platzen der Zylinderfilterwände verhindert wird und gleichzeitig die Flüssigkeit durch den Korb strömen kann. Somit können die Filterbeutelanordnung und der Korb in einem typischen zylindrischen Filtergehäuse mit Einlaß- und Auslaßleitungen sowie mit Mitteln zum Abdichten der Filterbeutelelementanordnung innerhalb des Gefäßes, um ein Umgehen der Filteranordnung durch unfiltrierte Flüssigkeit zu verhindern, eingesetzt werden.

Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die vorstehenden Merkmale und andere Merkmale nach der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die nachfolgenden, beigefügten Zeichnungen noch näher beschrieben.

1 ist eine seitliche, teilweise aufgeschnittene Schnittdarstellung einer Filterbeutelanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

2 zeigt eine teilweise aufgeschnittene Perspektivdarstellung der in 1 gezeigten Einlaßplatte;

3 ist eine teilweise aufgeschnittene und im Schnitt dargestellte Perspektivdarstellung der in 1 gezeigten Endplatte;

4 zeigt eine teilweise aufgeschnittene und im Schnitt gezeigte Seitenansicht noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

5 ist eine Schnittdarstellung, die einen bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Dichtmechanismus darstellt;

6 zeigt eine Schnittdarstellung einer Filtergefäßanordnung mit in Reihe angeordneten unteren Einlaß- und Auslaßleitungen, wie dies bei der vorliegenden Erfindung zulässig ist, und

die 7a, 7b und 7c sind Seitenansichten von Beutelfiltergefäßen mit unterschiedlichen Einlaß- und Auslaßanordnungen, die durch die vorliegende Erfindung ermöglicht werden.

Mit Bezugnahme auf 1 wird eine bevorzugte Ausführungsform der Filteranordnung nach der Erfindung dargestellt. Ein Filter 10 dieser Ausführungsform umfaßt einen ringförmigen Tragekorb 10a und einen Einsatz oder ein Element 10b, der/das dazu eingerichtet ist, von dem Tragekorb getragen zu werden, wobei der Einsatz 10b eine äußere zylindrische Hülse 11 und eine innere zylindrische Hülse 12 aufweist, die konzentrisch in der äußeren Hülse 11 angeordnet ist. Die äußere Hülse 11 und die innere Hülse 12 können aus verschiedenen porösen Filtermedienmaterialien hergestellt werden, durch die zu filtrierende Flüssigkeit zum Herausfiltern von Verunreinigungen hindurchströmen kann. Zu diesen Materialien zählen Nylon, Polypropylen, Nadelfilz und dergleichen weitere, ähnliche Filtermedien. Die Hülsen 11 und 12 sind an einem ihrer Enden mit einer Einlaßplatte 13 und an ihrem anderen Ende mit einer Endplatte 20 verbunden. Die Einlaßplatte 13 ist in 2 noch näher gezeigt und umfaßt einen kreisförmigen Dichtungsring 14, der einstückig mit einer Fluid aufnehmenden, ebenen Oberfläche 15 ausgebildet ist. Die Oberfläche 15 weist eine Reihe von Löchern oder Öffnungen 16 auf, die so angeordnet sind, daß zu filtrierende Flüssigkeit durch die Löcher 16 in den ringförmigen Raum zwischen den konzentrisch angeordneten Hülsen 11 und 12 fließt, wie dies durch Pfeile "A" angezeigt ist. Die Oberfläche 15 weist auch eine Fläche 15' auf, die keine Löcher hat und so angeordnet ist, daß ein Einströmen von Flüssigkeit in den Raum innerhalb der Hülse 12 verhindert wird. Ein zylinderförmiger Flansch 18 läuft von der Fläche 15 nach unten, um eine Fläche zur Befestigung der inneren Hülse 12 zu bilden. Ein ringförmiger Flansch 17 verläuft vom Ring 14 nach unten, um eine Fläche zur Befestigung der äußeren Hülse 11 zu bilden. Daher sind die äußere Hülse 11 und die innere Hülse 12 über herabhängende ringförmige Flansche 17 bzw. 18 mit der Einlaßplatte 13 verbunden. Eine Befestigung kann durch verschiedene Mittel erreicht werden, deren wirksamstes das Ultraschallschweißen ist.

Die Einlaßplatte kann aus einer einheitlichen Konstruktion hergestellt werden, z. B. durch Spritzgießen eines Polymermaterials, wie Polypropylen. Die äußere Hülse 11 und die innere Hülse 12 können gleichermaßen aus einem Polymermaterial, wie Polypropylen, hergestellt werden, was eine einfache Verbindung an den Bereichen 17 und 18 durch Ultraschallschweißen gestattet. Andere geeignete Mittel zum Verbinden der äußeren und der inneren Hülse mit der Einlaßplatte, wie z. B. durch Verwendung geeigneter Klebemittel, können ebenfalls eingesetzt werden.

Die Abschlußplatte 20, die in 3 in größerer Einzelheit gezeigt ist, wird vorzugsweise ebenfalls durch ein Verfahren zum Spritzgießen aus einem Polymermaterial, wie Polypropylen, gebildet und umfaßt eine geschlossene Fläche 21, die am unteren Ende des ringförmigen Raumes zwischen den Hülsen 11 und 12 anzuordnen ist. Eine nach unten gerichtete ringförmige Wand oder ein nach unten gerichteter ringförmiger Flansch 22 befindet sich am äußeren peripheren Ende der Fläche 21, um einen Oberflächenbereich zum Verbinden des unteren Endes der Hülse 11 mit der Abschlußplatte zu bilden. Eine nach oben verlaufende zylindrische Wand 23 ist so angeordnet, daß eine Fläche zum Verbinden des unteren Endes der Hülse 12 mit der Abschlußplatte 20 gebildet wird. Entsprechend sind die äußere Hülse 11 und die innere Hülse 12 in den Bereichen 22 bzw. 23 mit der Abschlußplatte 20 verbunden. In der Mitte der Abschlußplatte 20 befindet sich eine Öffnung 24.

Zu filtrierende Flüssigkeit, die durch die Öffnungen 16 in der Einlaßplatte 13 in den ringförmigen Raum zwischen den Hülsen 11 und 12 einströmt, wie dies durch die mit dem Bezugszeichen "A" bezeichneten Pfeile gezeigt ist, strömt dadurch, daß das untere Ende des ringförmigen Raumes zwischen der inneren Hülse 11 und der äußeren Hülse 12 durch die Fläche 21 verschlossen ist, zwangsläufig durch das poröse Filtermedium der Hülse 11 (Pfeile "B") oder durch die innere Hülse 12 (Pfeile "C") und somit zum Bereich außerhalb der Anordnung 10 oder durch die Öffnung 24 in der Abschlußplatte 20 am unteren Ende des Innenraumes der zylindrischen Hülse 12.

Um die Hülsen gegen den Druck des Fluidstroms abzustützen, wird das Element 10b vom Korb 10a gestützt, der ein äußeres steifes, zylinderförmiges Maschensieb 60, ein inneres steifes, zylindrisches Maschensieb 61 und ein kreisförmiges, unteres Maschensieb 62 umfaßt. Das äußere zylindrische Sieb 60 ist stromabwärts und konzentrisch außerhalb sowie benachbart der Hülse 11 angeordnet, während das zylindrische Sieb 61 stromabwärts und konzentrisch innerhalb sowie benachbart der Hülse 12 angeordnet ist.

Wenn die Anordnung innerhalb eines Filtergefäßes angeordnet ist, strömt zu filtrierende Flüssigkeit durch einen Einlaß in das Gefäß ein und fließt über eine Einlaßleitung durch eine zu öffnende obere Abdeckung des Gefäßes auf die Platte 15 des Filterelementes 10b. Dann fließt die Flüssigkeit durch die Öffnungen 16 in den ringförmigen Raum zwischen den Hülsen 11 und 12. Anschließend fließt die Flüssigkeit durch das Medium der Hülse 11 und durch die Maschen des Siebes 60 in den Kreisspalt zwischen der Innenwand des Gefäßes und der Hülse 11, der die Filteranordnung 10 umgibt, oder durch die Hülse 12 und die Maschen des Siebes 61 in den inneren zylindrischen Raum 35, der durch die Hülse 12 gebildet wird. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform fließt die filtrierte Flüssigkeit dann durch einen Auslaß zum Boden des Gefäßes. Bei einer in den Figuren nicht gezeigten Ausführungsform ist dieser Auslaß nur durch einen Kartuschenfilter einer zweiten Stufe zugänglich, der innerhalb des durch die Hülse 12 gebildeten zylindrischen Raumes 35 angeordnet sein kann, so daß filtrierte Flüssigkeit, die in den äußeren Raum oder in den inneren zylindrischen Raum 35 einströmt, dann zwangsläufig durch diesen Kartuschenfilter fließt, bevor sie durch den Auslaß ausströmen kann.

Der Maschenkorb oder der perforierte Korb 10a ist in dem Gefäß angeordnet, um das Filtermedium der Hülse 11 zu stützen. Der Boden des Korbes kann aus ähnlich perforiertem Material oder einer geschlossenen Platte gebildet sein. Die Filteranordnung 10 kann in dem Gefäß abgestützt werden, indem man den kreisförmigen Ring 14 der Einlaßplatte auf einer Stützschulter 39 des Korbes 10a aufliegen läßt, die ihrerseits in dem Gefäß auf einer Stützschulter abgestützt wird. O-Dichtungsringe können angeordnet sein, um eine geeignete Dichtung zwischen der Abdeckung und der Auflage des Gefäßes zu bilden.

Der kreisförmige Ring 14 der Einlaßplatte 13 stützt eine Umfangsnut 14' ab. Die Nut 14' ist in 5 noch näher gezeigt. Die Nut 14' ist im wesentlichen V-förmig ausgebildet und dazu eingerichtet, einen O-Dichtungsring 42 aufzunehmen. Der Ring 14 gabelt sich somit in einen oberen Gabelarm 44 und einen unteren Gabelarm 45. Mit dem oberen Gabelarm 44 steht der Verschlußdeckel des Gefäßes in Eingriff, wenn die Filteranordnung 10 fest in dem Gefäß untergebracht ist. Somit bewirkt der durch diesen Deckel verursachte Druck (durch die Pfeile "D" schematisch dargestellt), daß der Ring 42 einen nach außen gerichteten Druck gegen die Innenwand 47 der Korbauflage 39 (durch den Pfeil "E" angezeigt) ausübt, was eine noch bessere Abdichtung mit der Innenwand 47 der Korbauflage 39 bewirkt.

4 zeigt noch eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die aus einer Filteranordnung 100 besteht, welche einen Filtereinsatz 100b umfaßt, der von einem Korb 100a abgestützt wird. Der Filtereinsatz 100b weist drei konzentrisch angeordnete, biegsame Filtermedienhülsen 111, 112 und 113 auf. Bei dieser Anordnung weist der Filtereinsatz 100b auch eine Einlaßplatte 114, eine erste Abschlußplatte 120 und eine zweite Abschlußplatte 121 auf. Die Einlaßplatte 114 ist mit einer Vielzahl von Öffnungen oder Löchern 116 versehen, damit zugeführtes Fluid (mit den Pfeilen "AA" dargestellt) in den ringförmigen Raum zwischen den Filtermedienhüllen 112 und 113 und durch die Siebe des Stützkorbes 100a einströmen kann. Die Einlaßplatte 114 ist auch mit einer Mittelöffnung 117 versehen, durch die zugeführte Flüssigkeit (mit den Pfeilen "AAA" dargestellt) in den zylindrischen Raum im Inneren der Hülse 111 einströmen kann. Somit wird Flüssigkeit, die in den ringförmigen Raum zwischen den Hülsen 112 und 113 einströmt, filtriert, indem sie durch die Medien der Hülsen 112 und 113 hindurchfließt. Die Flüssigkeit, die beim Durchfluß durch die Hülse 112 filtriert wird (mit den Pfeilen "BB" dargestellt), fließt nach dem Filtrieren in den ringförmigen Raum, der zwischen den Hülsen 111 und 112 gebildet ist. Flüssigkeit, die durch die Filterhülse 113 fließt, tritt in den ringförmigen Raum ein, der zwischen dem Korb 100a und der Innenwand des Gefäßes (in 4 schematisch gezeigt und mit dem Bezugszeichen 129 bezeichnet) gebildet ist. Die Flüssigkeit "AAA", die in den zylindrischen Raum innerhalb der Hülse 111 und der Siebe des Korbes 100a einströmt, wird beim Durchfließen des Filtermediums der Hülse 111 filtriert (mit den Pfeilen "BBB" dargestellt) und fließt dabei in den ringförmigen Raum, der zwischen den Hülsen 111 und 112 gebildet ist.

Die erste Abschlußplatte 120 weist einen geschlossenen ringförmigen Abschnitt 124 und eine Mittelöffnung 125 auf, die eine Auslaßöffnung für filtrierte Flüssigkeit "BB" und "BBB" aus dem Inneren des ringförmigen Raumes zwischen den Hülsen 111 und 112 bildet. Der geschlossene ringförmige Abschnitt 124 verhindert, daß Flüssigkeit aus dem ringförmigen Raum zwischen den Hülsen 113 und 112 austritt, und bewirkt damit, daß die Flüssigkeit in diesem Raum durch die Filtrationsmedien der Hülsen 113 und 112 fließt. Die zweite Abschlußplatte 121 verhindert gleichermaßen, daß Flüssigkeit aus dem zentralen, inneren Raum innerhalb der Hülse 111 austritt, was dazu führt, daß Flüssigkeit in diesem Raum durch das Filtrationsmedium der Hülse 111 fließt. Filtrierte Flüssigkeit "BB", die in den ringförmigen Raum zwischen der ringförmigen Hülse 113 und der Innenwand 129 des Gefäßes eingeströmt ist, fließt dann zusammen mit der filtrierten Flüssigkeit, die aus der offenen Mitte 125 der ersten Abschlußplatte 120 austritt, zu dem Bereich am Boden des Gefäßes, um durch den Auslaß 140 aus dem Gefäß herauszufließen.

Die erste Abschlußplatte 120 ist mit Flanschen 126 und 127 ausgebildet, die Flächen bilden, mit denen die Hülsen 113 bzw. 112 durch Ultraschallschweißen oder durch andere Befestigungsmittel verbunden werden können. Die zweite Abschlußplatte 121 weist einen Flansch 128 auf, der eine Fläche bildet, mit der die Hülse 111 über ähnliche Mittel verbunden werden kann.

Die Einlaßplatte 114 weist ebenfalls nach unten gerichtete Ringflansche 131, 132 und 133 auf, die Flächen bilden, mit denen die oberen Enden der Hülsen 113, 112 bzw. 111 verbunden werden können, z. B. durch Ultraschallschweißen oder durch andere Befestigungsmittel.

Die Ausführungsform nach 4 bildet entsprechend ein Filterelement mit einer Gesamtoberfläche, die durch die zylindrischen Oberflächenbereiche der Hülsen 111, 112 und 113 gebildet wird.

6 zeigt eine Anordnung eines Filtergefäßes, welche die Verwendung von in Reihe angeordneten Einlaß- und Auslaßleitungen gestattet, die am Boden des Filtergefäßes angeordnet sind. Bei dieser Anordnung tritt die Einlaßleitung 201 durch den Boden des Gefäßes ein und läuft durch die Mitte des Gefäßes nach oben. Die Auslaßleitung 202 ist mit einer Öffnung 203 verbunden, die gegenüber der Mitte des Gefäßes versetzt ist, sich aber an dessen Boden befindet, um Mittel zum Austritt von filtrierter Flüssigkeit zu bilden, wie dies durch den Pfeil "X" dargestellt ist. Bei dieser Anordnung bilden konzentrisch angeordnete, perforierte Zylinder 210 und 211 einen Tragekorb, der die Einlaßleitung 201 umgibt, um die Filteranordnung 10 zu tragen. Die Filteranordnung 10, wie sie im Zusammenhang mit den 1, 2 und 3 beschrieben ist, ist innerhalb des Gefäßes so angeordnet, daß die Hülsen 11 und 12 innerhalb des ringförmigen Raumes zwischen den Korbwänden 210 und 211 sitzen.

Andere Einlaß- und Auslaßleitungsanordnungen, wie sie z. B. in den 7a, 7b und 8c gezeigt sind, werden damit durch die Verwendung der Filteranordnung nach der vorliegenden Erfindung ermöglicht.

Die Erfindung wurde in Verbindung mit bestimmten, bevorzugten Ausführungsformen, welche die Prinzipien der Erfindung illustrieren, beschrieben und veranschaulicht.


Anspruch[de]
  1. Filterelementanordnung (10) zur Verwendung in einem Flüssigkeitsfiltrationssystem, mit einem Filtereinsatz (10b), der folgendes aufweist:

    – zwei konzentrisch angeordnete, zylinderförmige Filterhülsen (11, 12), die aus biegsamen Filtermedien gebildet sind, zur Anordnung in einem Filtergehäuse, wobei die innere (12) der Filterhülsen einen zylinderförmigen Innenraum (35) bildet,

    – wobei die Filterhülsen (11, 12) einen ringförmigen Raum zwischen sich bilden und an einem ihrer Längsenden über eine steife, ringförmige Endplatte (20) mit einer geschlossenen Oberfläche miteinander verbunden sind,

    – und wobei der Filtereinsatz (10b) zusammenfaltbar ist, wenn sich der Filtereinsatz (10b) außerhalb des Filtergehäuses befindet,

    dadurch gekennzeichnet, daß

    – die Filterhülsen (11, 12) an ihren gegenüberliegenden Längsenden über eine steife Einlaßplatte (13), in der Öffnungen (16) ausgebildet sind, um zu filtrierende Flüssigkeit durch diese hindurch zum ringförmigen Raum zwischen den beiden Filterhülsen (11, 12) strömen zu lassen, miteinander verbunden sind,

    – wobei die Einlaßplatte (13) dazu eingerichtet ist, die zu filtrierende Flüssigkeit so zu lenken, daß sie in den ringförmigen Raum fließt.
  2. Filterelementanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner einen ringförmig ausgebildeten Tragekorb (10a) zur Anordnung in dem Filtergehäuse umfaßt, wobei der Tragekorb (10a) zwei konzentrisch angeordnete, zylinderförmige Siebe (60, 61) aufweist, die zwischen sich einen ringförmigen Aufnahmeraum zur Aufnahme des Filtereinsatzes (10b) darin ausbilden und über ein Verbindungselement (62), insbesondere ein flaches, ringförmiges Sieb, an einem ihrer Längsenden miteinander verbunden sind, wobei der Filtereinsatz (10b) herausnehmbar in dem Aufnahmeraum angebracht und jede der beiden Filterhülsen (11, 12) benachbart einem der zylinderförmigen Siebe (60, 61) angeordnet ist.
  3. Filterelementanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßplatte (13) mit einer zusätzlichen, mittleren Öffnung versehen ist, die dazu eingerichtet ist, dann, wenn die Filterelementanordnung in dem Filtergehäuse angeordnet ist, ein Element in dichtender Weise aufzunehmen, das ein Hindurchströmen von zu filternder Flüssigkeit von einem Einlaßkanal (201) aus gestattet, der axial durch die Mitte des zylinderförmigen Innenraumes (35) verläuft, ohne daß aber eine Fluidverbindung zwischen der zusätzlichen Öffnung und dem zylinderförmigen Innenraum (35) besteht.
  4. Filterelementanordnung (100) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte zylinderförmige Filterhülse (111) vorgesehen ist, die aus biegsamem Filtermedium gebildet und konzentrisch in dem zylinderförmigen Innenraum (35) der inneren (12) der beiden anderen Filterhülsen (11, 12) unter Ausbildung eines ringförmigen Raumes zwischen ihr und dieser angeordnet ist und einen mittleren Innenraum zur Aufnahme von zu filternder Flüssigkeit festlegt, wobei ein Längsende der dritten Filterhülse (111) mit einer zweiten steifen Endplatte (121) verbunden ist, die ein Austreten von Flüssigkeit aus dem mittleren Innenraum in der dritten Filterhülse (111) durch sie verhindert, und deren anderes Längsende mit der steifen Einlaßplatte (114) verbunden ist, die mit einer mittleren Öffnung (117) versehen ist, um auch einen Durchfluß von zu filternder Flüssigkeit durch sie in den mittleren Innenraum innerhalb der dritten Filterhülse (111) zuzulassen.
  5. Filterelementanordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßplatte (13) einen Bereich (15') aufweist, der den Durchfluß von zu filternder Flüssigkeit in den zylinderförmigen Innenraum (35) verhindert.
  6. Filterelementanordnung nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßplatte (13; 114) eine ebene Oberfläche (15) zur Aufnahme von zu filternder Flüssigkeit aufweist, wobei die Öffnungen (16) durch diese ebene Oberfläche (15) hindurch vorgesehen sind.
  7. Filterelementanordnung nach einem der Ansprüche 1, 2, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Endplatte eine geschlossene, ebene Oberfläche (21), einen von der ebenen Oberfläche (21) herabhängenden äußeren Flansch (22) und einen inneren Flansch (23) aufweist, der sich von der ebenen Oberfläche (21) aus in einer zur Richtung des äußeren Flansches (22) entgegengesetzten Richtung erstreckt.
  8. Filterelementanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterhülsen (11, 12; 111, 112, 113) mit der Einlaßplatte (12) und/oder mit dem inneren bzw. dem äußeren Flansch (22, 23) und/oder mit der Endplatte (21; 120, 121) ultraschallverschweißt sind.
  9. Filterelementanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßplatte (13) einen Kreisring (14) aufweist, der einstückig mit der Einlaßplatte (13) ausgebildet ist.
  10. Filterelementanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (14) eine V-förmige Nut (14') umfaßt, deren offenes Ende in eine Richtung senkrecht zur Längsachse des Filterelementes (10) weist, und zudem gekennzeichnet durch einen in der Nut (14') sitzenden O-Ring (42), der, wenn das Filterelement (10) in dem Gehäuse sitzt, in Eingriff mit einer Seitenwandfläche (47) des Korbes (10a) tritt.
  11. Filterelementanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die V-förmige Nut (14') einen oberen und einen unteren Gabelarm (44, 45) aufweist, wobei beide Gabelarme (44) so gestaltet sind, daß, wenn das Filterelement (10) in dem Gehäuse sitzt, der O-Ring (42) zwischen ihnen durch die Wirkung einer Druckkraft zusammengedrückt wird und dadurch das Ausüben einer Kraft gegen die Seitenwandfläche (47) des Korbes (10a) zur Ausbildung einer Fluiddichtung bewirkt.
  12. Filterelementanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßplatte (13) einen inneren (18) und einen äußeren (19) Flansch aufweist, mit denen jeweils eine der Filterhülsen (11, 12) verbunden ist.
  13. Filterelementanordnung nach den Ansprüchen 6 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Flansch (18) von der ebenen Oberfläche (15) und der äußere Flansch (17) vom Ring (14) herabhängt.
  14. Filterelementanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die ebene Oberfläche (15) der Einlaßplatte (13) gegen eine Verbindung mit dem zylinderförmigen Innenraum (35) verschlossen ist.
  15. Filterelementanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßplatte (13) einstückig ausgebildet ist.
  16. Filterelementanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßplatte (13), die Endplatte (20) und die Filterhülsen (11, 12) aus einem Polymerwerkstoff, insbesondere aus Polypropylen, gefertigt sind.
  17. Filterelementanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß Tragemittel (14, 65) zum Tragen des Filtereinsatzes (10b) in dem Gehäuse vorgesehen sind.
  18. Filterelementanordnung nach Anspruch 2 oder nach Anspruch 2 in Verbindung mit einem der Ansprüche 5 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß sie zudem eine Kartusche umfaßt, die innerhalb des inneren (61) der zylinderförmigen Siebe (61, 62) des Korbes (10a) angeordnet ist.
  19. Filterelementanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schulter (65) auf dem Korb (10a) zum Tragen des Rings (14) ausgebildet ist, wobei die Schulter (65) so angeordnet ist, daß sie vom Gehäuse getragen wird.
  20. Filterelementanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrischen Siebe (60, 61, 62; 160, 161, 162, 163) Loch- oder Maschensiebe sind.
  21. Verwendung einer Filterelementanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 20 in einem Beutel-Flüssigkeitsfiltrationssystem.
Es folgen 7 Blatt Zeichnungen






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