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Dokumentenidentifikation DE102006002646A1 02.08.2007
Titel Filter- und Adsorbermodul
Anmelder Albert Handtmann Armaturenfabrik GmbH & Co. KG, 88400 Biberach, DE
Erfinder Handtmann, Arthur, 88400 Biberach, DE;
Balsys, Manfred, 88400 Biberach, DE;
Bleher, Roland, 88480 Achstetten, DE;
Feische, Michael, 88471 Laupheim, DE
DE-Anmeldedatum 19.01.2006
DE-Aktenzeichen 102006002646
Offenlegungstag 02.08.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.08.2007
IPC-Hauptklasse B01D 29/11(2006.01)A, F, I, 20060119, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B01D 35/18(2006.01)A, L, I, 20060119, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Filter- und Absorbermodul in einer Bauweise, die speziell die Anforderungen an Reinigung und Wärmedehnung berücksichtigt.
Der Absorber mit den Hauptbestandteilen Gehäusemantel mit Bodenplatte, doppelwandiger ringförmiger Filterkorb und dicht geschlossenem Innenkörper ist so aufgebaut, dass eine unbehinderte Wärmeausdehnung stattfinden kann. Durch eine einheitliche Materialauswahl, vorzugsweise Edelstahl, wird für alle Anlagenbestandteile eine gleichartige Ausdehnung sichergestellt und die Reinigung erleichtert.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Filter- und Adsorbermodul in einer Bauweise, die speziell die Anforderungen an Reinigung und Wärmedehnung berücksichtigt.

Module zur Filtrierung von Flüssigkeiten oder zur Adsorbtion von Stoffen aus Flüssigkeiten mittels Filter- oder Adsorbtionsmedien sind in vielfältigen Bauweisen bekannt. Ob das Modul zur Adsorbtion oder zur Filtrierung benutzt wird, entscheidet nur das verwendete Filtermedium und seine dementsprechende Funktionsweise. Im nachfolgenden wird deswegen zwischen Filtermodul und Adsorbermodul oder Filterung und Adsorbtion nicht mehr unterschieden und die Begriffe werden gleichbedeutend gebraucht.

So beschreibt das Patent US 5,597,489 einen runden Filterbehälter mit Deckel und einem darin eingebrachten Filterkorb aus vorzugsweise Edelstahl der zur Behälterwand einen gewissen Abstand einhält. Der Filterkorb ist zweiwandig und in den Hohlraum welcher durch die äußere ringförmige Filterwand und die innere ringförmige Filterwand gebildet ist, wird das Filtermedium eingefüllt. Die Filterwände bestehen aus einer durchlässigen Anordnung von dreieckigen Stäben, deren Abstand zueinander die Durchlässigkeit bestimmt. Durch eine entsprechende Gestaltung von Leitelementen für die zu filternde Flüssigkeit fließt diese von der Behälteroberseite zwischen den Hohlraum von Behälterwand und äußerer Filterwand, tritt radial durch das im Filterkorb befindliche Filtermedium hindurch und fließt über den inneren mittigen Hohlraum der von der inneren Filterwand gebildet wird, ab. Das Bodenelement und das abdeckende Element des Filterkorbes ist hierbei mit der Gehäusewand in Verbindung.

Eine vergleichbare Filteranordnung mit ringartig angeordneten Filterschichten beschreibt bereits das Kaiserliche Patentamt mit der Patent Nr. 109880.

Zur Verminderung von Verschnittmengen der zu filternden Flüssigkeit beschreibt WO 02/074413 die Anordnung eines Innenkörpers mit geschlossenem Außenmantel im Innenraum des Filterkörpers.

Bei dem bisherigen Stand der Technik wurde keine Konstruktion offengelegt, die besonders auf eine gute Reinigungsbeständigkeit abzielt. Bei einer heute üblichen Reinigung/Sterilisation mit 90°C Heisswasser oder mit 110°C Sattdampf entstehen Wärmedehnungen die zu Schäden wie zum Beispiel Abriss von Schweißverbindungen, Verformungen an den Filterwänden führen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Konstruktionsweise zu offenbaren, die solche Schäden durch Wärmespannungen vermeidet.

Der erfindungsgemäße Adsorber ist aus den bekannten Hauptbestandteilen Gehäuse mit Bodenplatte, doppelwandiger ringförmiger Filterkorb und dicht geschlossenem Innenkörper aufgebaut. Es wurde hierbei berücksichtigt, dass sich im Falle der Erwärmung durch eine Heißwasser oder Sattdampfreinigung alle Bestandteile ungehindert dehnen können, da sie nur die notwendigen Verbindungen zueinander besitzen und ansonsten ausreichende Abstände zueinander haben ohne weiterer Verbindungsstellen. Ein Verbiegen, Verspannen, Abreißen und undicht werden von Verbindungsstellen ist nicht möglich. Durch eine einheitliche Materialauswahl, vorzugsweise Edelstahl wie zum Beispiel 1.4404 und 1.4571 für alle Anlagenbestandteile wird ein gleichartiger Ausdehnungskoeffizient sichergestellt. Die Materialstärken sind gleichfalls den nicht vermeidbaren Belastungen aus Wärmedehnung in allen Filterbetriebszuständen angepasst.

Die Zeichnungen veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel des Adsorbers. In 1 ist ein vertikaler Gesamtquerschnitt dargestellt. Das zweiteilige Gehäuse aus Gehäusemantel 1 mit angeschweißtem Flanschring und Bodenplatte 2 ist unter Beifügung einer üblichen Dichtung wie zum Beispiel aus EPDM-Material dicht miteinander verschraubt. Als vorteilhafte Ausgestaltung hinsichtlich der Reinigung hat sich dabei eine O-Ring Dichtung bewährt, die an der Flanschinnenseite des an den Gehäusemantel 1 geschweißten Flansches in einer Dichtungsaufnahme angeordnet ist. Der Gehäusemantel hat auf seiner Oberseite und die Bodenplatte auf ihrer Unterseite jeweils mittig einen Stutzen 3 und 3A als Zufluß oder Abfluß für die zu filternde Flüssigkeit. Die Funktion des Stutzens, ob Zu- oder Abfluß richtet sich nach der gewählten Durchflußrichtung der zu filternden Flüssigkeit und ist umkehrbar. Kennzeichnend hierbei ist es, dass der Gehäusemantel 1 außer mit der Verschraubung mit der Bodenplatte 2 keinerlei Berührungspunkte hat zu den übrigen inneren Bestandteilen des Adsorbers.

Auf der Bodenplatte 2 befinden sich neben dem mittigen Zu-/Abflußstutzen 3/3A noch zwei oder mehr Öffnungen 4 für das Einfüllen des Filtermediums. Durch diese Einfüllöffnungen 4 in Form einer runden Bohrung wird unter Zuhilfenahme eines speziellen Einfüllventils mit Betätigungsteil, welches Gegenstand einer gesonderten Anmeldung ist und hier nicht dargestellt ist, das Filtermedium eingespült. Das Filtermedium besteht hierbei vorzugsweise aus kugelförmigen Adsober-Beads, die sich durch den Einspülvorgang bis zu einer Packungsdichte von 1,1 verdichten lassen. Diese Einfüllöffnungen sind mittig auf dem Ringradius angeordnet, welcher durch den Abstand 11 der äußeren und inneren Filterwand gebildet wird.

Der Filterkorb besteht in bekannter Konstruktionsweise aus äußerer Filterwand 5 und innerer Filterwand 6. Die Filterwände an sich werden aus dreieckigen Stabelementen gebildet, wobei die Spitze des Dreiecks zur Mittelachse zeigt und die Dreiecksbasis die glatte Außenseite der Filterwand bildet. Diese Ausgestaltung ist bekannt, auf eine Detailabbildung wird verzichtet. Der Abstand der Stabelemente zueinander und damit die Spaltbreite wird bestimmt durch die Korngröße des Filtermediums, welches der Filterkorb zurückhalten soll. Die senkrecht angeordneten, dreieckigen Stabelemente der äußeren Filterwand werden durch waagrechte ringförmige Profile gehalten und Stabelemente und Ringprofile sind miteinander verschweißt. So wird die Stabilität sichergestellt. Bei der inneren Filterwand ergibt sich aus fertigungstechnischen Gründen, dass die dreieckigen Stabelemente der Innenwand nicht senkrecht angeordnet sind, sondern spiralförmig gewickelt sind. Die Halteelemente sind dann nicht ringförmige Profile sondern senkrechte Profile die ebenfalls mit den spiralförmigen dreieckigen Stabelementen verschweißt sind.

Die Materialstärken der Filterwände sind so ausgelegt, dass sie dem Verdichtungsdruck des einzuspülenden Filtermediums standhalten und widerstandsfähig sind gegenüber eigener Wärmedehnung und Auftriebkräfte durch einen an ihnen befestigten, luftgefüllten Innenkörper (9).

Beide Filterwände 5 und 6 sind auf der Bodenplatte 2 stehend angeordnet. Ihr Abstand 11 zueinander bestimmt das Fassungsvermögen an Filtermedium und ist einer der Faktoren des Leistungsvermögens des Adsorbers/Filters. Die Filterwände sind am unteren Ende mit der Bodenplatte 2 dicht verschweißt. Am oberen Ende ist die Ringfläche aus dem Abstand 11 zwischen der äußeren und inneren Filterwand mit einer ringförmigen Abdeckung 7 abgedeckt. Diese Abdeckung 7 ist ebenfalls mit den Filterwänden 5 und 6 dicht verschweißt und die ringförmige Abdeckung besitzt am Rand ihres inneren Radius mehrere eingelassene Stiftschrauben 13, die zur Verschraubung mit der Flanschausbildung 12 der nachstehend beschriebenen Bodenplatte 10 des Innenkörper 9 dient. Die stehenden Stiftschrauben 13 am Rand des inneren Radius der Abdeckung 7 schließen mit der Unterseite der Abdeckung 7 eben bündig ab.

Hinsichtlich des anzuwendenden Verfahrens des Verschweißens sind alle bekannten Schweißmethoden wie Laserschweißen, Elektro- oder Autogenschweißen einsetzbar.

Die Bodenplatte mit darauf verschweißtem Filterkorb und Abdeckplatte ist eine zusammenhängende Einheit und der Filterkorb kann sich in seiner Längsrichtung ungehindert bei einer Erwärmung ausdehnen. Durch die einheitliche Materialart wie zum Beispiel Edelstahl bringen auch die Schweißverbindungen keine Dehnungsprobleme mit sich.

Die Wärmedehnung der Bodenplatte mit verschraubtem Flansch des Gehäusemantels ist wegen geringerer Baulängen, gleichartiger Erwärmung bei dieser Betrachtung zu vernachlässigen.

Zur Erzielung einer großen Fläche des Filtermedium ist der Radius der Filterinnenwand relativ groß und der Innenraum wird vorteilhafterweise durch einen Innenkörper 9 ausgefüllt durch welchen die im Adsorber befindliche Prozeßmenge an Flüssigkeit reduziert wird. Dieser zylinderische, luftgefüllte Innenkörper 9 ist in seiner Eigenschaft als Verdrängungskörpber ebenfalls aus Edelstahl und ist dicht mit einer eigenen Deckelplatte 10 verschweißt. Diese Deckelplatte hat an ihrem Außenrand eine flanschförmige Erweiterung 12, die passend zur entsprechenden ringförmigen Anordnung der Stiftschrauben 13 auf der Abdeckplatte ist.

Aus Gründen der Sauberkeit und des ungestörten Prozeßablaufs der Adsorbtion/Filterung wurde beim Aufbau der Bestandteile ineinander darauf geachtet, dass sich keine schwer zu reinigenden Schmutzecken bilden oder Räume entstehen in denen sich Luft oder prozeßbeeinträchtigender Sauerstoff ansammeln kann. In 2 sind die Details dargestellt. Die Deckelplatte 10 des Innenkörpers ist in ihrer Materialstärke so gewählt, dass die an ihrem Rand befindliche Flanschausbildung 12 einen Falz in Höhe der Materialstärke der ringförmigen Abdeckpalte 7 aufnehmen kann. Damit bilden die Unterkanten von Deckelplatte 10 und ringförmiger Abdeckplatte 7 eine Ebene. Wäre die Deckelplatte 10 nur eine ebene Platte ohne Falz die flach auf der Abdeckplatte 7 aufläge, so würde sich in dieser dadurch gebildeten Glocke störende Luft oder Sauerstoff ansammeln.

Der Ringspalt der falzförmigen Flanschverbindung von Ringplatte 7 und Deckelplatte 10 ist jeweils an seinen beiden Rändern mit einer O-Ring Dichtung abgedichtet, was zusätzlich die Sauberkeit der Flanschverbindung sichert.

Die Materialstärken des Innenkörpers 9 sind so gewählt, dass sie dem steigenden Innendruck der im Inneren des Innenkörpers befindlichen Luft auch bei Erwärmung standhalten.

Der Innenkörpers wird mit Hilfe der oben beschriebenen gefalzten Flanschverbindung in den durch die innere Filterwand gebildeten Innenraum hineingehängt. Diese Schraubverbindung ist der einzige Berührungspunkt des Innenkörpers mit den übrigen Adsorberkomponenten. Im Falle einer Wärmedehnung ist der Innenkörper nicht behindert und auch eine Wärmedehnung der Filterwände erzeugt nur ein unproblematisches Anheben des gesamten Innenkörpers nach oben.

Die Länge des Innenkörpers muß hierbei kürzer sein als die Höhe der Filterwände, damit sich bei einer Längsdehnung des Innenkörpers ein ausreichender Abstand zur Bodenplatte des Adsorbergehäuses ergibt und der Zu-/Ablauf nicht beeinträchtigt wird.

Durch diesen Aufbau des Adsorbers bei dem sich Gehäusemantel, Filterkorb und Innenkörper unbehindert bei Wärmebelastung ausdehnen können ohne sich gegenseitig zu beeinträchtigen, wird ein Schaden des Adsorbers verhindert.


Anspruch[de]
Adsorbermodul bestehend aus Gehäusemantel, Bodenplatte, Filterkorb und Innenkörper dadurch gekennzeichnet dass alle Bestandteile aus Metallmaterial mit vergleichbarem Wärmedehnungsverhalten bestehen und auf der Bodenplatte (2) des Adsorbermoduls der ringförmige Filterkorb bestehend aus Filteraußen- (5) und Filterinnenwand (6) stehend angeordnet ist und dicht mit der Bodenplatte (2) verschweißt ist, ebenso am oberen Ende der Filterwände (5+6) der ringförmige Filterkorbinnenraum durch eine Ringplatte (7) abgedeckt ist, die ebenfalls mit den Filterwänden dicht verschweißt ist und dass dieser dadurch entstandene Filterkorb auch bei stattfindender Wärmedehnung keine Berührungsstellen zum umgebenden Gehäusemantel (1) hat und dass in den Innenraum des Filterkorbes, welcher durch die Filterinnenwand gebildet wird, ein dichter Innenkörper (9) als Verdrängungskörper hineingehängt wird welcher mit seiner Deckelplatte (10) mit der abdeckenden Ringplatte (7) des Filterkorbes verschraubt wird und außer dieser Schraubverbindung auch bei stattfindender Wärmedehnung keine Berührungsstellen zu der Filterinnenwand (6) oder zur Bodenplatte (2) hat. Adsorbermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass das verwendete Metallmaterial Edelstahl 1.4404 sowie 1.4571 ist. Adsorbermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die O-Ring Dichtungen der Flanschverbindungen von Gehäusemantel (1) und Bodenplatte (2) sowie von Ringplatte (7) und Deckelplatte (10) an einer oder beiden Kanten der Flansche angeordnet sind. Adsorbermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die Flanschverbindung zwischen der ringförmigen Abdeckplatte (7) des Filterkorbs und der Flanschausbildung der Deckelplatte (10) des Innenbehälters falzförmig ausgebildet ist und mit den Unterkanten der Deckelplatte (10) und der Abdeckplatte (7) eine ebene Fläche bildet.






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