DE10029960A1 - Filtermodul - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Filtermodul (1) mit Filterlagen (4a, b) aus einem Filtermedium, insbesondere mit Filterlagen aus Filterschichten beschrieben, die sich mit Lagen aus drainierenden Abstandselementen ((10, 10a, b, 20) abwechselnd, wobei die erste und die letzte Lage des Filtermoduls (1) jeweils aus einem drainierenden Abstandselemt (10a, b, 20) besteht und wobei die drainierenden Abstandselemente jeweils wechselseitig zum Filtrat- und Unfiltratraum (40, 41) einerseits Durchflußelemente (12a, b) und andererseits Dichtelemente (11a, b) aufweisen, wobei Mittel zum gegenseitigen Verbinden vorgesehen sind. Der Filtermodul (1) soll die Vorteile bekannter Filtermodule mit einer verbesserten Abdichtung im Randbereich der Filterlagen verbinden, wobei der Filtermodul auch rückspülbar sein soll. Der Filtermodul (1) weist drainierende Abstandselemente (10, 10a, b, 20) auf, die zum abdichtenden Pressen der Filterlagen ausgebildet sind. Mindestens einige der drainierenden Abstandselemente (10, 10a, b, 20) weisen im Bereich mindestens eines Filtrat- oder Unfiltratraums (40, 41) Verbindungsmittel auf, die mit den Verbindungsmitteln mindestens eines weiteren Abstandselementes zusammenwirken. Als Verbindungsmittel kommen Rastnasen, Bügel (16a, b, 23a, b), T-förmige und pfeilförmige Rastelemente in Frage. Insgesamt wird ein stabiler Filtermodul (1) geschaffen, der auch rückspülbar ist.
Description
Die Erfindung betrifft ein Filtermodul mit Filterlagen aus einem Filtermedium,
insbesondere mit Filterlagen aus Filterschichten, die sich mit Lagen aus
drainierenden Abstandselementen abwechseln, und die drainierenden
Abstandselemente jeweils wechselseitig zum Filtrat- und Unfiltratraum
einerseits Durchflußelemente und andererseits Dichtelemente aufweisen, wobei
Mittel zum gegenseitigen Verbinden vorgesehen sind.
Solche Filtermodule sind in vielfältigen Bauformen bekannt, wobei der
Mehrheit dieser Filtermodule gemeinsam ist, daß die Filterlagen aus ebenen
Materialien, wie z. B. Filterkartons, Papieren, Vliesen oder Geweben
hergestellt sind.
Filterschichten bestehen in der Regel aus Tiefenfiltermaterial, das organische
und/oder anorganische fasrige, und/oder körnige Stoffe aufweist. Als
Basismaterial für Filterschichten werden in der Regel Zellulose oder
Kunststofffasern verwendet, in die beispielsweise Kieselgur, Perlite oder
Metalloxide oder andere filtrationsaktive Substanzen eingelagert werden
können. Hierbei dienen Kieselgur und Perlite zur Vergrößerung der inneren
Oberfläche und damit zur Vergrößerung des Trubaufnahmevermögens.
Der Einsatzbereich der Filterschichten reicht von der Klärung und Behandlung
von Flüssigkeiten der gesamten Getränkeindustrie bis in den Pharmabereich
und die chemische Industrie. Filterschichten weisen nicht nur eine Siebwirkung
auf, mit der grobe Teilchen auf der Oberfläche der Filterschicht
zurückgehalten werden, sondern insbesondere auch eine Tiefenwirkung für
feine Teilchen auf, die in den Hohlräumen innerhalb des Tiefenfiltermaterials
zurückgehalten werden. Je nach Art der verwendeten Materialien können diese
Filterschichten auch eine Adsorptionswirkung aufweisen und für bestimmte
Anwendungszwecke kann die Oberfläche nachbehandelt sein, damit sich im
trockenen und feuchten Zustand keine fasrigen Teilchen ablösen können.
Aus der US 4,347,208 ist ein Filtermodul aus Filterzellen bekannt, deren Kern
aus einem drainierenden Spacer aus Kunststoff besteht, auf dem beidseitig eine
Filterlage aus Filtermedium in Form von flachen Scheiben aufliegt. Im
Zentrum der Filterzelle ist eine Filtratöffnung vorgesehen. Derartige
Filterzellen müssen zur Abdichtung am äußeren Rand mit einem
Kunststoffmaterial umspritzt werden, was aufwendig und kostspielig ist, weil
hierfür spezielle Formen verwendet werden müssen, die an die Geometrie der
Filterzelle angepaßt sein müssen. Die Abdichtung der Filterzelle gegenüber
dem Unfiltratraum erfolgt durch Zusammenpressen der beiden nur am
Randbereich aufeinanderliegenden Filtermateriallagen und Ausbilden eines U-
förmigen den Randbereich umgreifenden Kunststoffelementes.
In der EP 0 233 999 wird ebenfalls ein solcher Filtermodul beschrieben, bei
dem zwischen den Filterzellen zusätzlich sogenannte äußere Spacer angeordnet
sind, die die Filterzellen auf Abstand halten, um eine Beschädigung,
Kollabierung oder Aufquellen der Filterzellen zu vermeiden. Außerdem soll
der radiale Fluß zwischen den Filterzellen verbessert werden. Die inneren und
äußeren Spacer sind unterschiedlich ausgestaltet, so daß zur Herstellung
verschiedene Werkzeuge benötigt werden. Auch bei diesem Filtermodul
werden umspritzte Filterzellen benutzt.
Ein Filtermodul aus aufeinandergestapelten Filterzellen ist der EP 0 291 883 A3
zu entnehmen. Zur Fertigung des beschriebenen Moduls werden
Filtertaschen mit innenliegendem Drainagematerial hergestellt, die von einem
Dichtelement und einer Kunststoffmasse leckdicht umschlossen sind. Die
Taschen werden anschließend so aufeinandergestapelt, daß das Fluid zwischen
die Zellen dringen kann. Auch bei diesem Filtermodul sind zusätzliche Bauteile
für die beabstandete Anordnung der Filterschichten erforderlich. Die Strömung
durch den Filtermodul erfolgt in der Ebene der Filterschichten, die dann
allerdings senkrecht zur Schichtebene durchströmt werden müssen, um die
Filtration zu bewirken. Diese Filterzellen sind ohne besondere Maßnahmen
nicht rückspülbar.
Ein weiterer Filtermodul ist aus der DE 37 41 552 A1 bekannt. Der
Filtermodul, in welchem eine Anzahl von Filterzellen vereinigt ist, wird mit
einem zentralen Trägerrohr ausgestattet, auf dem Filterzellen zwischen zwei an
den beiden Enden des Trägerrohrs fest angebrachten Adapterstücken axial
zusammengedrückt und gegeneinander abgedichtet gehalten sind. Das Innere
des Trägerrohres steht über in der Umfangswand des Trägerrohrs angebrachte
Durchlässe mit einem Innenraum jeder der Filterzellen in Verbindung und
bildet so für sämtliche Filterzellen einen gemeinsamen Abführkanal für das
Filtrat.
Wegen der fehlenden Rückspülbarkeit mancher Module wurde in jüngster Zeit
zu einer spaltfreien Anordnung von Filterschichten übergegangen.
Aus der 198 36 949.2-27 ist ein Filtermodul mit Sammler-/Verteilerschichten
für das Filtrat und das Unfiltrat bekannt, zwischen denen jeweils mindestens
eine Filterschicht aus Tiefenfiltermaterial angeordnet ist. Sowohl die
Filterschichten als auch die Sammler-/Verteilerschichten sind aus demselben
Basismaterial gefertigt und weisen unterschiedliche Abscheidegrade auf. Die
Sammler-/Verteilerschichten sind wechselseitig zum Filtrat-/Unfiltratraum
abgedichtet. Die Dichtelemente können aus Formteilen bestehen, die Mittel
zum gegenseitigen Verbinden aufweisen.
Aus der DE 198 37 257 A1 ist ein Filtermodul bekannt, das Lagen aus einem
Filtermedium aufweist, zwischen denen drainierende Abstandselemente
angeordnet sind. Die drainierenden Abstandselemente sind ebenfalls
wechselseitig zum Filtrat-/Unfiltratraum abgedichtet. Ferner weisen die
drainierenden Schichten ebenfalls wechselseitig Durchflußelemente auf, die
einen massiven Rahmen mit in der Ebene der drainierenden Schichten
liegenden Bohrung oder Nuten umfaßt. Die Dichtelemente und/oder die
Durchflußelemente weisen Mittel zum gegenseitigen Verbinden auf, wobei
allerdings entweder die Durchfluß- oder die Dichtelemente miteinander
verbunden werden können.
Die drainierenden Abstandselemente sind mit Dichtelement und
Durchflußelement einteilig ausgeführt, wodurch kostengünstige Bauteile
gefertigt werden können, die lediglich mit den Filterschichten kombiniert und
zusammengefügt werden brauchen. Da die Durchfluß- und Dichtelemente
dieselbe Dicke wie die drainierenden Abstandselemente aufweisen, werden die
Filterschichten beim Zusammenbauen des Filtermoduls nicht im Randbereich
komprimiert, so daß Bypässe in diesem Bereich nicht ausgeschlossen werden
können. Die Filterschichten sind im seitlichen Randbereich zur Durchströmung
offen.
Die Verbindungsmittel dienen nur dazu, das gesamte Modul zu fixieren, ohne
daß dadurch die Abdichtung verbessert wird.
Aufgabe der Erfindung ist ein Filtermodul, das die Vorteile dieses bekannten
Filtermoduls mit einer verbesserten Abdichtung im Randbereich verbindet und
das rückspülbar ist bzw. in beliebiger Strömungsrichtung gefahren werden
kann.
Diese Aufgabe wird mit einem Filtermodul gelöst, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß die drainierenden Abstandselemente zum abdichtenden Pressen der
Filterlagen ausgebildet sind, und daß mindestens einige der drainierenden
Abstandselemente im Bereich mindestens eines Filtrat- oder Unfiltratraums
Verbindungsmittel aufweisen, wobei die Verbindungsmittel dieser
Abstandselemente mit den Verbindungsmitteln mindestens eines weiteren
Abstandselementes zusammenwirken.
Unter den Filtrat- oder Unfiltraträumen werden der den Filtermodul
umgebende Raum und der oder die sich in Achsrichtung des Filtermoduls
erstreckenden Sammelkanäle für Filtrat oder Unfiltrat verstanden.
Üblicherweise besitzt der Filtermodul einen mittig angeordneten Filtrat-
/Unfiltratraum, es sind aber auch mehrere solcher sich durch den Filtermodul
erstreckender Filtrat-/Unfiltraträume möglich.
Dieser Filtermodul besitzt eine Reihe von Vorteilen.
Durch die flächige Auflage der Filterlagen auf den drainierenden
Abstandselementen, wobei die Filterlagen im Randbereich zwischen den
Abstandselementen eingespannt sind, und durch die gegenseitige Verbindung
der drainierenden Abstandselemente über Verbindungsmittel wird ein insgesamt
stabiler Filtermodul geschaffen, der sich nicht verziehen kann und der dadurch
auch rückspülbar ist. Eine Deformation der Filterlagen während des
Rückspülens wird wirksam verhindert.
Dadurch, daß die drainierenden Abstandselemente beidseitig an den Filterlagen
angeordnet sind und somit die Filterlagen beidseitig gestützt werden, können
für die Filtration auch Filtermaterialien verwendet werden, die gegebenenfalls
eine geringere Eigensteifigkeit aufweisen.
Durch die starre Verbindung, insbesondere am Außenrand, wird ein
formstabiler Filtermodul geschaffen, der sämtlichen Belastungen bei Lagerung,
Auslieferung und im Einsatz standhält. Ferner wird eine Beschädigung der
Filterlagen beim Ein- und Ausbau aus den Filtergehäusen vermieden. Wenn
ringförmige Filterlagen eingesetzt werden, ist der Filtrat-/Unfiltratkanal in der
Regel mittig angeordnet, wo die drainierenden Abstandselemente ebenfalls
Verbindungselemente aufweisen können, wodurch die Stabilität zusätzlich
erhöht wird.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird auch die Rückschlagfestigkeit
des Filtermoduls deutlich verbessert, die beim Auftreten von Vakuumschlägen
oder Druckstößen durch Schaltungsfehler von Bedeutung ist.
Da die Verbindung der drainierenden Abstandselemente untereinander erfolgt,
kann die Bauhöhe des Filtermoduls beliebig gewählt werden. Ferner können
die Durchmesser der Filterlagen und der drainierenden Abstandselemente an
die Durchmesser von herkömmlichen Filtergehäusen angepaßt werden, so daß
eine Verwendung in den bekannten Filtergehäusen problemlos ohne Einbuße
von wirksamer Filterfläche möglich ist.
Während bei den herkömmlichen Filterzellen ein Verkleben der Filterlagen im
Bauchbereich der Filterzellen nicht verhindert werden kann, tritt dieses
Problem aufgrund der beidseitig der Filterlagen vorhandenen drainierenden
Abstandselemente nicht auf. Die Filterlagen werden optimal ausgenutzt und
dies insbesondere auch bei geringem Differenzdruck.
Darüber hinaus ist die Filtration in beiden Richtungen möglich, d. h. der Modul
kann auch in umgekehrter Strömungsrichtung betrieben werden. Es kann somit
auch eine absolute Restfiltration durchgeführt werden, d. h. nach der Filtration
befindet sich kein Unfiltrat mehr im Gehäuse. Dies ist insbesondere für die
Filtration von teuren Lösungen von Bedeutung. Eine Reinigung des
Filtergehäuses nach der Filtration von beispielsweise giftigen Flüssigkeiten
kann entfallen, so daß eine Berührung mit toxischen Stoffen vermieden werden
kann.
Die oberste und unterste Filterlage des Filtermoduls kann beispielsweise mit
nicht drainierenden Abstandselementen abgeschlossen werden. Es ist auch
möglich, als oberen und unteren Abschluß herkömmliche Filterzellen
einzusetzen, die am umspritzten Außenrand Verbindungsmittel aufweisen.
Vorzugsweise wirken die Verbindungsmittel benachbarter Abstandselemente
zusammen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, daß die Verbindungsmittel
jeweils ein oder mehrere der benachbarten Abstandselemente übergreifen und
erst mit den Verbindungsmitteln eines oder mehrerer der folgenden
Abstandselemente zusammenwirken.
Vorzugsweise umfaßt das Abstandselement ein Drainageelement, mindestens
ein Dichtelement und/oder ein Durchflußelement. Die Anzahl der Dicht- bzw.
Durchflußelemente richtet sich nach der Anzahl der Filtrat- bzw.
Unfiltraträume, an die das jeweilige Abstandselement angrenzt.
Das Drainageelement ist vorteilhafterweise mit dem Dichtelement und/oder
dem Durchflußelement einstückig ausgebildet, so daß beispielsweise ein
einteiliges Kunststoffspritzteil gefertigt werden kann.
Eine weitere Vereinfachung wird dadurch erreicht, daß die Verbindungsmittel
ebenfalls einstückig mit dem Abstandselement ausgebildet sind.
Die Verbindungsmittel greifen erst dann ineinander, wenn die
Abstandselemente und die Filterlagen nach dem Zusammenbauen zu einem
Filtermodul zusammengedrückt werden. Hierbei werden durch die
drainierenden Abstandselemente die Filterlagen abdichtend zusammengepreßt.
Nach dem Wegnehmen des Montagedrucks und nach dem Zusammenwirken
der Verbindungsmittel müssen diese entsprechende Zugkräfte aushalten.
Vorzugsweise sind die Verbindungsmittel daher derart bemessen, daß sie eine
Zugspannung aushalten, die einem Klemmdruck für das abdichtende Pressen
der Filterlagen zwischen 1 N/mm2 und 100 N/mm2, vorzugsweise 2 N/mm2
bis 30 N/mm2 entspricht.
Die Verbindungsmittel können auf verschiedene Art und Weise ausgeführt
sein. Vorzugsweise wirken die Verbindungsmittel der Abstandselemente
formschlüssig zusammen. Eine andere Ausführungsform sieht vor, daß die
Verbindungsmittel der Abstandselemente kraftschlüssig zusammenwirken.
Da die Abstandselemente an ihren Randbereichen Durchfluß- bzw.
Dichtelemente aufweisen, sind die Verbindungsmittel vorzugsweise an den
Durchfluß- bzw. Dichtelementen angeordnet, insbesondere angeformt, wenn es
sich um eine einstückige Ausführungsform handelt.
Vorteilhafterweise umfassen die Verbindungselemente Bügel, in die Rastnasen
eingreifen. Die Bügel können beispielsweise U- oder L-förmig ausgeführt sein.
Die Bügel sind sowohl nach oben als auch nach unten weisend angeordnet.
Eine alternierende Anordnung von nach oben und nach unten weisenden
Bügeln ist bevorzugt.
Um eine möglichst starre Moduleinheit zu schaffen, sind die Bügel in
Umfangsrichtung der Abstandselemente vorzugsweise unmittelbar
nebeneinander angeordnet.
Die Bügel können gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform auch
mit Abstand zueinander in Umfangsrichtung des Abstandselementes angeordnet
sein, wobei der Abstand nur maximal 500 mm betragen darf. Die
Verbindungselemente sind gleichmäßig über den Umfang verteilt, wobei die
Anzahl vom Umfangsmaß abhängt. Die Verbindungsmittel, insbesondere die
Bügel, dienen auch als Schutz gegen Einwirkungen auf den eingespannten
Filterlagenrand in radialer Richtung.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, daß als Verbindungsmittel eine an
einem Abstandselement ausgebildete umlaufende Nut und an einem anderen
Abstandselement Rasthaken angeordnet sind, die in die Nut eingreifen. Die
umlaufende Nut kann im Dichtelement des Abstandselementes oder im
Durchflußelement angeordnet sein. Die Nut wird vorzugsweise durch
Rastringe begrenzt.
Vorzugsweise weisen die Rastnasen, Rasthaken, Rastringe und/oder die Bügel
an ihrer Außenseite Gleitschrägen auf. Dadurch wird das Zusammenfügen und
Einrasten der Verbindungsmittel erleichtert. Beim Zusammenbauen des
Filtermoduls werden die Filterlagen und die drainierenden Abstandselemente
aufeinandergestapelt und anschließend wird das gesamte Paket
zusammengedrückt, wobei die Bügel, Rastnasen usw. ineinandergreifen.
Hierbei müssen die Verbindungsmittel jeweils die Außenflächen des
Verbindungspartners überlaufen, wobei die Gleitschrägen diesen Vorgang
erleichtern.
Um einen sicheren Halt zu gewährleisten, sind die Kontaktflächen der
formschlüssigen Verbindungsmittel vorzugsweise geneigt angeordnet, wobei
vorteilhafterweise die jeweils übergreifende Kontaktfläche in Gegenrichtung
zum umgriffenen Verbindungsmittel nach innen geneigt ist. Es wird dadurch
eine clipsartige Verbindung geschaffen.
Weitere Ausführungsformen der Verbindungsmittel können Hülsen und
eingreifende Dübel mit oder ohne Verzahnung, beidseitig ineinandergreifende
T-förmige Rastelemente oder beidseitig ineinandergreifende pfeilförmige
Rastelemente sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können an den Abstandselementen
umlaufende Befestigungsmittel, wie z. B. Hakenkränze vorgesehen sein, an
denen ein das Filtermodul umhüllendes Netz oder Gitter befestigt ist. Das Netz
oder das Gitter dient bei dieser Ausführungsform ebenfalls als
Verbindungsmittel, das die Abstandselemente und somit den Filtermodul
zusammenhält.
Die Verbindungsmittel können ausschließlich am äußeren Umfang der
Abstandselemente vorgesehen sein. Es ist aber auch möglich, daß die
Verbindungsmittel außer am Außenumfang der Abstandselemente auch am
Innenumfang der Abstandselemente angeordnet sind, wobei der Innenumfang
den Randbereich meint, der die im Innern des Filtermoduls angeordneten
Sammel- und somit Filtrat- bzw. Unfiltraträume begrenzt.
Vorzugsweise sind die Dicht- und/oder Durchflußelemente als wulstartige
Verdickungen der drainierenden Abstandselemente ausgebildet.
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand
der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung des Filtermoduls,
Fig. 2 einen Teilschnitt durch den in Fig. 1 gezeigten Filtermodul längs
der Linie A-A,
Fig. 3a eine vergrößerte perspektivische Darstellung der Bügel,
Fig. 3b, c Draufsichten auf einen Abschnitt des Umfangsrandes eines
Abstandselementes gemäß zweier Ausführungsformen,
Fig. 4 einen Teilschnitt durch einen Filtermodul gemäß einer weiteren
Ausführungsform,
Fig. 5 eine Teildraufsicht auf den in Fig. 4 gezeigten Filtermodul,
Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Sektor eines drainierenden
Abstandselementes und
Fig. 7 einen Teilschnitt durch einen Filtermodul gemäß einer weiteren
Ausführungsform.
In der Fig. 1 ist ein vollständiger Filtermodul 1 perspektivisch dargestellt.
Filterlagen in Form von Filterschichten 4 wechseln sich mit ersten und zweiten
drainierenden Abstandselementen 10, 20 ab. Sämtliche Bauteile des
Filtermoduls 1 sind auf einem Zentralrohr 2 aufgereiht sind, das ein unteres
Endstück 8 (s. Fig. 2) und ein oberes Endstück 3 aufweist, das die
Filterschichten 4 und die drainierenden Abstandselemente 10, 20 auf dem
Zentralrohr 2 fixiert.
Die zweiten drainierenden Abstandselemente 20 weisen an ihrer Außenseite
nach oben und nach unten weisende U-förmige Bügel 23 auf, in die Rastnasen
13, 14 der ersten drainierenden Abstandselemente 10 eingreifen. Die Bügel 23
und die Rastnasen 13, 14 bilden zusammen jeweils eine clipsartige Verbindung.
In der in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsform sind die Bügel lückenlos am
Außenumfang angeordnet, so daß ein stabiler Filtermodul 1 geschaffen wird,
der als Ganzes leicht handhabbar ist und der sich beim Einsatz nicht verziehen
kann.
In der Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie A-A durch den in Fig. 1 gezeigten
Filtermodul 1 dargestellt. Der Einfachheit halber sind lediglich zwei
Filterschichten 4a und 4b mit den dazugehörigen drainierenden
Abstandselementen 10a, b und 20 eingezeichnet, deren Mittelteil durch
Drainageelemente 100, 200 gebildet wird. Zwischen den Drainageelementen
100, 200 und den jeweils benachbarten Filterschichten 4a, 4b ist ein
spaltförmiger Zwischenraum vorgesehen. Die Filterschichten 4a, b und die
Abstandselemente 10a, b, 20 sind auf dem Zentralrohr 2 aufgereiht, an dem das
untere Endstück 8 und das obere Endstück 3 befestigt sind.
Diese Endstücke 3 und 8 tragen an ihrer Stirnseite ringförmige Dichtelemente
50, die als Flachdichtungen ausgebildet sind. Das Innere des Zentralrohrs 2
bildet den Filtrat-/Unfiltratkanal 40.
Zwischen den mit Dornen 7 bestückten Endstücken 3 und 8 sind von oben
nach unten folgende Bauteile eingespannt: Zwischenelement 9 aus
Filtermaterial, Dichtelement 11a, Filterschicht 4a, Durchflußelement 22,
Filterschicht 4b, Dichtelement 11b und Zwischenelement 9. Die Dichtelemente
11a und 11b sind beidseitig als wulstartige Verdickungen der Drainageelemente
100 und 200 ausgebildet und besitzen in der hier gezeigten Ausführungsform
einen sechseckigen Querschnitt. Die wulstartigen Dichtelemente 11a und 11b
liegen dichtend einerseits am Zwischenelement 9 und andererseits am
Innenrand 5 der Filterschicht 4a bzw. 4b an.
Auch das Durchflußelement 22, das mittels Durchflußkanälen 33 eine
Verbindung zwischen dem Raum zwischen den Filterschichten 4a und 4b und
dem Filtrat-/Unfiltratraum 40 herstellt, ist beidseitig als wulstartige Verdickung
des zweiten drainierenden Abstandselementes 20 ausgeführt.
Beim Zusammenfügen der Bauteile zum Filtermodul 1 werden durch diese
Ausgestaltung der Dichtelemente 11a und 11b und des Durchflußelements 22
die Filterschichten 4a und 4b am Innenrand 5 zusammengepreßt und
abgedichtet, so daß Bypässe in diesem Bereich verhindert werden.
Am Außenumfang besitzt das zweite drainierende Abstandselement 20 ein
Dichtelement 21, um eine Abdichtung gegenüber dem Umgebungsraum zu
bilden, der den Filtrat-/Unfiltratraum 41 bildet. An dem Dichtelement 21, das
als Dichtring ausgebildet ist, sind an der Außenseite die Bügel 23 angeformt.
Die Bügel 23 erstrecken sich sowohl nach oben als auch nach unten und
besitzen an ihrer Innenseite Bügelnasen 26 und Kontaktflächen 27 und an ihrer
Außenseite Gleitschrägen 30. Die ersten drainierenden Abstandselemente 10a
und 10b besitzen am Außenumfang Durchflußelemente 12a und 12b mit
Durchflußkanälen 18, die ebenfalls als wulstartige Verdickungen der
Drainageelemente 100, 200 ausgebildet sind.
Diese Durchflußelemente 12a, b stellen die Verbindung zwischen dem Raum
oberhalb bzw. unterhalb der Filterschichten 4a, 4b und dem 41 Filtrat- bzw.
Unfiltratraum dar. Ober- und unterhalb der Durchflußkanäle 18 sind Rastnasen
13, 14 mit Gleitschrägen 31 angeordnet, die im zusammengebauten Zustand mit
den Bügelnasen 26 zusammenwirken und eine clipsartige Verbindung bilden.
Zwischen dem Dichtelement 21 und den Durchflußelementen 22 wird der
Außenrand 6 der Filterschichten 4a und 4b zusammengedrückt.
Die Pfeile zeigen die Fließrichtung des Unfiltrates bzw. Filtrates an. Das
Unfiltrat wird aus dem Unfiltratraum 41 zugeführt und gelangt durch die
Durchflußkanäle 18 an die Filterschichten 4a und 4b. Nach dem Durchtritt
durch die Filterschichten 4a und 4b sammelt sich das Filtrat im Bereich des
zweiten drainierenden Abstandselementes 20 und fließt durch dessen
Durchflußelement 22 in den Filtratraum 40 im Inneren des Zentralrohres 7 ab.
Die Fließrichtung kann auch umgekehrt werden. In diesem Fall bildet der
Raum 40 den Unfiltratraum und der Raum 41 den Filtratraum.
In der Fig. 3a sind vier Bügel 23 perspektivisch dargestellt. An dem
ringförmigen Dichtelement 11 sind diese Bügel als U-förmige Bügel nach oben
und nach unten weisend angeformt. Jeder Bügel 23 besitzt zwei vertikale
Schenkel 24 und einen verbindenden Querschenkel 25, an dessen Rückseite
jeweils eine Bügelnase 26 angeordnet ist.
In der Fig. 3b ist die Draufsicht auf einen Abschnitt des Umfangsrandes eines
drainierenden Abstandselementes 10a dargestellt. Mittig sind die
Durchflußkanäle 18 angeordnet und ober- bzw. unterhalb der Durchflußkanäle
18 sind die Rastnasen 13 und 14 angeordnet, die gleichmäßig über den
Umfangsrand mit Abstand verteilt sind. Die Rastnasen 13 bzw. 14 besitzen an
ihrer Außenseite Gleitflächen 31.
In der Fig. 3c ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei der anstelle
von Rastnasen 13 bzw. 14 Rastringe 102a, 102b vorgesehen sind, die eine
dazwischenliegende Nut 101 begrenzen, in der die Durchflußkanäle 18
angeordnet sind. Es besteht auch die Möglichkeit, die in den Fig. 3b und 3c
dargestellten Ausführungsformen anstelle an den Durchflußelementen auch an
den Dichtelementen anzubringen.
In der Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei der sowohl die
Dichtelemente 21 als auch die Durchflußelemente 12 ringförmige
Druckschultern 19 bzw. 32 aufweisen. An dem Dichtelement 21 sind die Bügel
23a, b alternierend nach oben und nach unten weisend angeordnet, wie dies aus
der Fig. 5 zu entnehmen ist. Dementsprechend sind auch die Rastnasen
14', 14" sowie 13', 13" alternierend angeordnet. Die Kontaktfläche 15 der
Rastnasen 14' und die Kontaktfläche 27 des Querschenkels 25 des Bügels 23a
sind geneigt angeordnet, wobei die Kontaktfläche 15 nach innen geneigt ist (s.
Fig. 4). Dadurch wird ein sicherer Halt gewährleistet, so daß die Bügel 23a
bei Belastung nicht nach außen ausweichen können. Es wird somit ein
clipsartiger Verschluß oder clipsartige Verbindung geschaffen.
In der Fig. 6 ist ein Sektor eines kreisförmigen zweiten Abstandselementes 20
dargestellt. Am Außenumfang des ringförmigen Dichtelementes 21 sind die
Bügel 23 angeformt. Am Innenumfang befindet sich das Durchflußelement 22
mit den Durchflußkanälen 33. Zwischen dem Durchflußelement 22 und dem
Dichtelement 21 sind radiale Stege 28 und kreisförmige Stege 29 angeordnet.
Der Abstand der radialen Stege 28 ist an das Filtermaterial angepaßt, um eine
optimale Abstützung der Filterlage sowohl während der Filtration als auch
während des Rückspülens zu gewährleisten. Breite, Länge und Anordnung der
Stege 28 und 29 ist somit jeweils an das Filtermaterial und die
Filtrationsaufgabe anzupassen. Vorzugsweise weisen auch die ersten
Abstandselemente 10 dieselbe Stegstruktur auf.
In der Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, die die Verbindung
im Bereich des Filtrat-/Unfiltratkanals 40 zeigt. Auf ein Zentralrohr 2 wird bei
dieser Ausführungsform verzichtet, weil die ersten drainierenden
Abstandselemente 10 mit dem ringförmigen Dichtelement 11 Bügel 16a, b
aufweisen, die mit entsprechenden Rastnasen 34 zusammenwirken, die
entweder am oberen Endstück 3 oder an den zweiten drainierenden
Abstandselementen 20 angeformt sind. Die ebenfalls clipsartige Verbindung
entspricht der Verbindung, die in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist.
1
Filtermodul
2
Zentralrohr
3
oberes Endstück
4
,
4
a,
4
b Filterschicht
5
Innenrand
6
Außenrand
7
Dorn
8
unteres Endstück
9
Zwischenelement
10, 10a, b erstes drainierendes Abstandselement
11a, b Dichtelement
12a, b Durchflußelement
10, 10a, b erstes drainierendes Abstandselement
11a, b Dichtelement
12a, b Durchflußelement
13
,
13
' Rastnase
14
,
14
',
14
" Rastnase
15
Kontaktfläche
16a, b Bügel
16a, b Bügel
18
Durchflußkanal
19
Druckschulter
20
zweites drainierendes Abstandselement
21
Dichtelement
22
Durchflußelement
23, 23a, b Bügel
23, 23a, b Bügel
24
vertikaler Schenkel
25
Querschenkel
26
Bügelnase
27
Kontaktfläche
28
vertikaler Steg
29
kreisförmiger Steg
30
Gleitschräge
31
Gleitschräge
32
Druckschulter
33
Durchflußkanal
34
Rastnase
40
Filtrat-/Unfiltratkanal
41
Filtrat-/Unfiltratkanal
50
ringförmiges Dichtelement
100
Drainageelement
101
Nut
102a, b Rastring
102a, b Rastring
200
Drainageelement
Claims (25)
1. Filtermodul mit Filterlagen aus einem Filtermedium, insbesondere mit
Filterlagen aus Filterschichten, die sich mit Lagen aus drainierenden
Abstandselementen abwechseln, und die drainierenden
Abstandselemente jeweils wechselseitig zum Filtrat- und Unfiltratraum
einerseits Durchflußelemente und andererseits Dichtelemente aufweisen,
wobei Mittel zum gegenseitigen Verbinden vorgesehen sind, dadurch
gekennzeichnet,
daß die drainierenden Abstandselemente (10, 10a, b, 20) zum abdichtenden Pressen der Filterlagen (4a, 4b) ausgebildet sind, und
daß mindestens einige der Abstandselemente (10, 10a, b, 20) im Bereich mindestens eines Filtrat- oder Unfiltratraumes (40, 41) Verbindungsmittel aufweisen, wobei die Verbindungsmittel dieser Abstandselemente (10, 10a, b, 20) mit den Verbindungsmitteln mindestens eines weiteren Abstandselementes zusammenwirken.
daß die drainierenden Abstandselemente (10, 10a, b, 20) zum abdichtenden Pressen der Filterlagen (4a, 4b) ausgebildet sind, und
daß mindestens einige der Abstandselemente (10, 10a, b, 20) im Bereich mindestens eines Filtrat- oder Unfiltratraumes (40, 41) Verbindungsmittel aufweisen, wobei die Verbindungsmittel dieser Abstandselemente (10, 10a, b, 20) mit den Verbindungsmitteln mindestens eines weiteren Abstandselementes zusammenwirken.
2. Filtermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Verbindungsmittel benachbarter Abstandselemente (10, 10a, b, 20)
zusammenwirken.
3. Filtermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Verbindungsmittel mindestens das benachbarte Abstandselement
(10, 10a, b, 20) übergreifen und mit den Verbindungsmitteln mindestens
eines der folgenden Abstandselemente (10, 10a, b, 20) zusammenwirken.
4. Filtermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Abstandselement (10, 10a, b, 20) ein
Drainageelement (100, 200), mindestens ein Dichtelement (11a, b, 21)
und/oder ein Durchflußelement (12a, b, 22) umfaßt.
5. Filtermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Drainageelement (100, 200) mit dem
Dichtelement (11a, b, 21) und/oder Durchflußelement (12a, b, 22)
einstückig ausgebildet ist.
6. Filtermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel einstückig mit dem
Abstandselement (10, 10a, b, 20) ausgebildet sind.
7. Filtermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel derartig bemessen sind, daß
sie eine Zugspannung aushalten, die einem Klemmdruck für das
abdichtende Pressen der Filterlagen (4a, b) zwischen 1 N/mm2 und 100 N/mm2,
vorzugsweise 2 N/mm2 bis 30 N/mm2, entspricht.
8. Filtermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel der Abstandselemente
(10, 10a, b, 20) kraftschlüssig zusammenwirken.
9. Filtermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel der Abstandselemente
(10, 10a, b, 20) formschlüssig zusammenwirken.
10. Filtermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Durchflußelemente (12a, b, 22) oder die
Dichtelemente (11a, b, 21) im Bereich des Filtrat- bzw. Unfiltratraums
(40, 41) die Verbindungsmittel aufweisen.
11. Filtermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 9 oder 10, dadurch
gekennzeichnet, daß als Verbindungsmittel Bügel (16a, b, 23, 23a, b)
vorgesehen sind, in die Rastnasen (13, 13', 14, 14', 14", 34) eingreifen.
12. Filtermodul nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die
Bügel (12, 13', 14, 14', 14", 34) L- oder U-förmig ausgebildet sind.
13. Filtermodul nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die Bügel (13, 13', 14, 14', 14", 34) alternierend
nach oben und unten weisend ausgebildet sind.
14. Filtermodul nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß die Bügel (13, 13', 14, 14', 14", 34) in
Umfangsrichtung des Abstandselementes (10, 10a, b, 20) unmittelbar
nebeneinander angeordnet sind.
15. Filtermodul nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß die Bügel (13, 13', 14, 14', 14", 34) in
Umfangsrichtung des Abstandselementes (10, 10a, b, 20) mit Abstand
zueinander angeordnet sind, wobei der Abstand maximal 500 mm
beträgt.
16. Filtermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß als Verbindungsmittel eine an einem
Abstandselement (10, 10a, b, 20) ausgebildete umlaufende Nut (101) und
an einem anderen Abstandselement (10, 10a, b, 20) Rasthaken angeordnet
sind, die in die Nut (101) eingreifen.
17. Filtermodul nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß die Rasthaken und/oder Bügel
(13, 13', 14, 14', 14", 34) an ihrer Außenseite Gleitschrägen (30, 31)
aufweisen.
18. Filtermodul nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen (15, 27) der formschlüssigen
Verbindungsmittel geneigt sind.
19. Filtermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel der Abstandselemente
(10, 10a, b, 20) als Hülse und eingreifender Dübel mit oder ohne
Verzahnung ausgebildet sind.
20. Filtermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel der Abstandselemente
(10, 10a, b, 20) beidseitig als ineinandergreifende T-förmige Rastelemente
ausgebildet sind.
21. Filtermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel der Abstandselemente
(10, 10a, b, 20) beidseitig als ineinandergreifende pfeilförmige
Rastelemente ausgebildet sind.
22. Filtermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß als Verbindungsmittel an den Abstandselementen
(10, 10a, b, 20) umlaufende Befestigungsmittel ausgebildet sind, an denen
ein das Filtermodul (1) umhüllendes Netz oder Gitter befestigt ist.
23. Filtermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel ausschließlich am äußeren
Umfang der Abstandselemente (10, 10a, b, 20) vorgesehen sind.
24. Filtermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel sowohl am Innenumfang als
auch am Außenumfang der Abstandselemente (10, 10a, b, 20) vorgesehen
sind.
25. Filtermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch
gekennzeichnet, daß die Dichtelemente (11a, b, 21) und/oder die
Durchflußelemente (12a, b, 22) wulstartige Verdickungen der
drainierenden Abstandselemente (10, 10a, b, 20) sind.
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