DE102008039213B4 - Filtereinrichtung für Vakuumpumpen - Google Patents

Abstract

Filtereinrichtung für Vakuumpumpen, umfassend einen wechselbaren Filtereinsatz mit einem rohrförmigen Filtergehäuse, in welchem ein Filtriermittel (1) angeordnet ist, wobei ein Ende des Filtergehäuses mit einem Blindflansch (3) verschlossen ist, der einen größeren Durchmesser aufweist als das Filtergehäuse und an seiner dem Filtergehäuse zugewandten Seite zur vakuumdichten Verbindung mit einem genormten Rohrleitungsflansch ausgebildet ist, und wobei am anderen Ende des Filtergehäuses und an der Mantelfläche des Filtergehäuses mindestens je eine gasdurchlässige Öffnung (21, 41) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einbaugehäuse (5) vorgesehen ist, welches die Form eines T-Stücks (51) aufweist, das an jeder seiner drei Mündungen einen genormten Rohrleitungsflansch aufweist und in welches der Filtereinsatz so einführbar ist, dass der Blindflansch (3) des Filtereinsatzes mit einem Flansch des Einbaugehäuses (5) vakuumdicht verbindbar ist.

Description

• Nachfolgend wird eine Filtereinrichtung für Vakuumpumpen mit wechselbarem Filtereinsatz beschrieben.
• DE 92 16 514 U1 beschreibt einen Filter einer Zellenfiltereinrichtung, insbesondere zur Anordnung in einer Gasleitung, wobei die Zellenfiltereinrichtung ein Gehäuse aufweist, in dem das Filter aufrecht stehend angeordnet ist, welches einen Filterkörper aufweist, an dessen unteres Ende sich ein vorzugsweise umlaufender ringförmiger Kragen anschließt, der in einen Hals mit dem gegenüber verringertem Durchmesser übergeht, wobei im eingesetzten Zustand des Filters der Kragen gegen eine umlaufende nach oben gerichtete Stirnfläche anliegt und der Hals in eine Öffnung des Gehäuses hineinragt, wobei auf der Außenseite des Halses eine umlaufende Nut vorgesehen ist, in der ein umlaufendes Dichtelement angeordnet ist, das im eingesetzten Zustand des Filters in das Gehäuse gegen die Wandung der Öffnung abdichtet.
• Aus DE 298 08 779 U1 ist ein Filtergerät bekannt, insbesondere zum Filtern von Druckluft in einem Druckluftnetz, mit einem Gehäuse, das einen Grundkörper und einen lösbar an diesem festgelegten Deckel enthält, und das einen Filterraum begrenzt, der eine bei abgenommenem Deckel zugängliche Filterpatrone aufweist, wobei die Filterpatrone von dem Deckel getragen ist und mit diesem eine als Einheit handhabbare Baueinheit bildet.
• DE 38 77 409 T2 offenbart ein Vakuumevakuierungssystem mit einer nach dem Phänomen der Thermophorese arbeitenden Feinpartikel-Kollektorfalle, wobei die Kollektorfalle ein Gefäß umfasst, das von einem doppelwandigen Zylinder gebildet wird und eine Einlassleitung, die mit einer Vakuumbehandlungskammer verbunden ist, in der eine Behandlung erfolgt, und eine mit mindestens einer Vakuumpumpe verbundene Auslassleitung aufweist, wobei der Zwischenraum zwischen den Doppelwänden des doppelwandigen Zylinders einen Durchlass für strömendes Gas bildet und eine der Doppelwände eine Hochtemperaturwand und die andere eine Niedertemperaturwand ist.
• US 2006/02 42 934 A1 beschreibt eine Filtervorrichtung, welche ein Filtergehäuse mit einem Filtereinsatz umfasst, wobei das Filtergehäuse an einem Ende mit einem Blindstopfen verschlossen ist. Das Gehäuse verfügt außerdem über Öffnungen im Mantel und an der Unterseite für den Gasein- und Gasauslass.
• Weiterhin ist aus US 54 22 081 A eine Filtervorrichtung für Vakuumpumpen bekannt, deren Gehäuse mit einem Filtermedium bestückt ist. Das Gehäuse wird einseitig mit einem Blindflansch verschlossen und weist in der Mantelfläche und in der dem Blindflansch gegenüberliegenden Seite Gaseinlass- und Gasauslassöffnungen auf.
• Filtereinrichtungen für Vakuumpumpen, wie sie beispielsweise bei Vakuumbeschichtungsanlagen zur Evakuierung einer Vakuumkammer zum Einsatz kommen, sind bekannt. Diese Filtereinrichtungen weisen eine Reihe von Nachteilen auf. So sind bisher gebräuchliche Filter mit einem Anschlussflansch versehen, der nicht zu den üblicherweise an Vakuumpumpen und den verwendeten Rohrleitungen vorhandenen Klammerflanschen (ISO-K-Flanschen nach ISO-Norm DIN 28404) kompatibel sind. Klammerflanschbauteile werden in Vakuumleitungen als Rohrleitungs- und Verbindungselemente verwendet. Die Verbindung erfolgt mit Klammerschrauben, die in die Nuten der Kammerflansche greifen. Mit einem Überwurfflansch ist die Verbindung zum Festflansch möglich. Bei der Verwendung bekannter Filtereinrichtungen ist hingegen aufgrund der genannten Inkompatibilität die Verwendung eines Adapters nötig, um die Filtereinrichtung mit der Vakuumpumpe zu verbinden. Weiterhin haben bekannte Filtereinrichtungen im allgemeinen eine vorgeschriebene Durchflussrichtung, die oftmals eine horizontale Einbaulage erzwingt, die jedoch den für Wartung und Austausch erforderlichen Bauraumbedarf erheblich erhöht.
• Insbesondere bei Beschichtungsprozessen, bei denen große Mengen Feinstaub anfallen, etwa bei der Herstellung photovoltaisch wirksamer Schichten, sind herkömmliche Filtereinrichtungen wegen ihres inneren Aufbaus nicht zur wirksamen Filterung der abgepumpten Gase geeignet, wodurch Schäden an den Vakuumpumpen auftreten können. Darüber hinaus weisen die bekannten Filtereinrichtungen ein so großes Volumen auf, dass die Abpumpzeiten und damit die in der Vakuumbeschichtungsanlage erzielbaren Taktzeiten für die durchzuführenden Prozesse inakzeptabel lang sind.
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Nachteile dieser bekannten Filtereinrichtungen für Vakuumpumpen zu überwinden.
• Die vorgeschlagene Filtereinrichtung löst diese Aufgabe, indem die Filtereinrichtung mit einem eigenen Einbaugehäuse versehen wird, das im Wesentlichen die Form eines T-Stücks mit ISO-K-Flanschen hat und dadurch in die Rohrleitung integrierbar ist. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Filtereinsatz an einem der beiden gegenüberliegend angeordneten Flansche in das Einbaugehäuse (T-Stück) eingeschoben wird und einen Deckel aufweist, der ebenfalls als ISO-K-Flansch ausgebildet ist, so dass der Deckel des Filtereinsatzes mit Hilfe von Klammerschrauben vakuumdicht mit diesem Flansch des Einbaugehäuses verbindbar ist. Die beiden anderen Flansche des Einbaugehäuses können dann ebenfalls mit Klammerschrauben mit je einem Abschnitt der Rohrleitung verbunden werden, so dass die durch die Rohrleitung strömenden Gase auch den Filtereinsatz durchströmen müssen.
• Es wird eine Filtereinrichtung für Vakuumpumpen vorgeschlagen, welche einen wechselbaren Filtereinsatz mit einem im wesentlichen rohrförmigen Filtergehäuse umfasst, in welchem ein Filtriermittel angeordnet ist, wobei ein Ende des Filtergehäuses mit einem Blindflansch verschlossen ist, der einen größeren Durchmesser aufweist als das Filtergehäuse und an seiner dem Filtergehäuse zugewandten Seite zur vakuumdichten Verbindung mit einem genormten Rohrleitungsflansch ausgebildet ist, und wobei am anderen Ende des Filtergehäuses und an der Mantelfläche des Filtergehäuses mindestens je eine gasdurchlässige Öffnung vorgesehen ist, durch die kein Filtriermittel aus dem rohrförmigen Gehäuse gelangen kann. Daraus ergibt sich, dass die konkrete Gestaltung der gasdurchlässigen Öffnung von dem jeweils verwendeten Filtriermittel abhängig ist. So kann die gasdurchlässige Öffnung bei Verwendung eines im Innern des Filtergehäuses fest angeordneten Filtriermittels relativ groß gestaltet sein, während sie bei Verwendung beispielsweise eines granulierten Filtriermittels kleiner sein muss als die kleinsten Granulatbestandteile.
• Anstelle eines zylindrischen Filtergehäuses kann auch ein Filtergehäuse mit schräg angeschnittener Stirnfläche oder ein kegelstumpfförmiges oder kegelförmiges Filtergehäuse benutzt werden. Das Filtermaterial (insbesondere Volumenmaterialien wie Stahlwolle, Granulat, etc.) kann je nach Ausführung den Leitwert, insbesondere bei niedrigen Drücken, ganz erheblich reduzieren. Hier müssen Materialien gewählt werden, die den Leitwert des Filters nur unwesentlich reduzieren. Hierfür kommen Materialien wie spezielle Filterpapiersorten, Filtervlies und ähnliche Materialien in Frage. An Vakuumbeschichtungsanlagen werden Vakuumleitungen mit Längen von bis zu mehreren Metern benutzt. Eine praktische Ausführung der Filtereinrichtung kann darin bestehen, diese Vakuumleitungen über einen großen Teil ihrer Länge so zu benutzen, dass die Filtereinrichtung ein wesentlicher Bestandteil der Vakuumleitung ist. Je nach zur Verfügung stehender gestreckter Länge der Vakuumleitung kann die Länge des Filtereinsatzes mehrere Meter betragen. Zur weiteren Vergrößerung der Oberfläche kann das Filtermaterial gefaltet ausgeführt werden. Eine kostengünstige Ausführung kann darin bestehen, dass das Filtergehäuse einen kegelförmigen Drahtträgerkorb umfasst, auf den ein geeignetes Filtriermaterial, wie z. B. Filtervlies, gewickelt ist.
• Weiterhin ist ein Einbaugehäuse vorgesehen, welches im wesentlichen die Form eines T-Stücks aufweist, das an jeder seiner drei Mündungen einen genormten Rohrleitungsflansch aufweist und in das der Filtereinsatz so einführbar ist, dass der Blindflansch des Filtereinsatzes mit einem Flansch des Einbaugehäuses vakuumdicht verbindbar ist. Zum Ausgleich von Längenänderungen kann vorgesehen sein, dass das Einbaugehäuse eine Ausgleichseinrichtung umfasst. Eine derartige Ausgleichseinrichtung kann ein Rohrabschnitt sein, dessen Mantel in der Art eines Balgs gewellt ist oder umlaufende Sicken oder Falten aufweist. Dadurch wird erreicht, dass dieser Rohrabschnitt in der Längsrichtung eine größere Verformbarkeit aufweist, so dass Längenänderungen aufgrund thermischer Belastungen ausgeglichen werden können, ohne dass das Einbaugehäuse oder die Rohrleitung beschädigt oder undicht wird.
• In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Filtereinsatz so gestaltet ist, dass das Filtriermittel austauschbar ist. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der an einem Ende des Filtergehäuses des Filtereinsatzes vorgesehene Blindflansch oder/und der am anderen Ende des Gehäuses vorgesehene, die gasdurchlässige Öffnung aufweisende Deckel entfernbar ist.
• Das im Innern des Filtergehäuses des Filtereinsatzes angeordnete Filtriermittel muss die Eigenschaft haben, den in den vorbeiströmenden Gasen enthaltenen Feinstaub durch Anhaften zu binden. Ein solches Filtriermittel kann beispielsweise Stahlwolle sein. Diese ist preiswert und leicht austauschbar. Wenn die Aufnahmekapazität der Stahlwolle erreicht ist, wird diese gegen neue ausgetauscht und die verbrauchte Stahlwolle verschrottet. Ein anderes geeignetes Filtriermittel ist eine Gasführungseinrichtung, die beispielsweise eine kaskadenartige Anordnung von Prallblechen umfassen kann, an welchen sich der Feinstaub niederschlägt. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Filtriermittel kühlbar ist. Bei einer Anordnung von Prallblechen kann beispielsweise vorgesehen sein, dass diese von Kühlmittelleitungen durchzogen sind, die von einem Kühlmittel durchströmt werden.
• Nachfolgend wird die beschriebene Filtereinrichtung anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen. Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen
• 1A und 1B zwei Ansichten eines Filtereinsatzes,
• 2 eine Schnittdarstellung eines Einbaugehäuses mit dem darin angeordneten Filtereinsatz,
• 3 das Ausführungsbeispiel in einer typischen Einbausituation.
• Im Ausführungsbeispiel in 1A und 1B umfasst der Filtereinsatz ein rohrförmiges Filtergehäuse sowie ein darin angeordnetes Filtriermittel 1. Das Filtriermittel 1 ist ein spiralförmig in das Filtergehäuse eingelegter Strang aus Stahlwolle, der preiswert und leicht austauschbar ist. An einem Ende des Filtergehäuses ist der rohrförmige Grundkörper 2 mit einem Blindflansch 3 verschlossen, dessen Durchmesser größer als der Durchmesser des Grundkörpers 2 ist und der zwei Griffe 33 zur leichteren Handhabung aufweist. Der Rand der dem Filtergehäuse zugewandten Seite des Blindflansches 3 ist mit einem Dichtring 31 versehen und die gegenüberliegende Seite des Blindflansches 3 weist eine umlaufende Nut 32 auf, in die die üblicherweise verwendeten Klammerschrauben 54 eingreifen können, so dass der Blindflansch 3 zur vakuumdichten Verbindung mit einem genormten Rohrleitungsflansch ausgebildet ist. Unterhalb des Blindflansches 3 ist in der Mantelfläche des Grundkörpers 2 des Filtergehäuses eine umlaufende Anordnung gasdurchlässiger schlitzförmiger Öffnungen 21 vorgesehen, die so gestaltet sind, dass im bestimmungsgemäßen Einsatz der Filtereinrichtung kein Filtriermittel 1 durch sie hindurch treten kann. Am anderen Ende des Filtergehäuses ist der rohrförmige Grundkörper 2 mit einem Deckel 4 verschlossen, der ebenfalls eine Anordnung gasdurchlässiger Öffnungen 41 aufweist, die so gestaltet sind, dass im bestimmungsgemäßen Einsatz der Filtereinrichtung kein Filtriermittel 1 durch sie hindurch treten kann. Dieser Deckel 4 ist abnehmbar gestaltet, um das Filtriermittel 1 leicht austauschen zu können. Hierzu ist an der dem Inneren des Grundkörpers 2 zugewandten Seite des Blindflansches 3 ein Rundstab 34 befestigt, der so lang ist, dass sein Ende an der gegenüberliegenden Seite des Filtergehäuses aus dem rohrförmigen Grundkörper 2 herausragt. Dieses Ende des Rundstabs 34 ist mit einem Gewinde versehen. Auf dieses Gewinde wird eine Mutter 42 geschraubt, um den Deckel 4 mit dem Grundkörper 2 zu verbinden und wahlweise abzunehmen, um das Filtriermittel 1 zu erneuern.
• 2 zeigt einen Längsschnitt durch ein Einbaugehäuse 5 für den oben beschriebenen Filtereinsatz, 3 eine typische Einbausituation in einer Rohrleitung 6. Der Filtereinsatz ist ebenfalls dargestellt, in 2 allerdings aus Gründen der besseren. Übersichtlichkeit ohne das Filtriermittel 1. Das Einbaugehäuse 5 ist zusammengesetzt aus einem T-Stück 51 mit genormten Klammerflanschen 53 und einer damit verbundenen Ausgleichseinrichtung 52 in Form eines Rohrabschnitts, dessen Mantel in der Art eines Balgs gewellt ist und dessen beide Enden jeweils einen genormten Klammerflansch 53 aufweisen. Einer dieser beiden Klammerflansche 53 ist mittels Klammerschrauben 54 mit dem ersten der beiden parallel zueinander angeordneten Klammerflansche 53 des T-Stücks 51 vakuumdicht verbunden. Dadurch bilden das T-Stück. 51 und die Ausgleichseinrichtung 52 gemeinsam ein Einbaugehäuse 5 für den Filtereinsatz, das in eine Rohrleitung 6 ohne zusätzlichen Adapter integrierbar ist, wenig Bauraum benötigt und einfach und kostengünstig herstellbar ist. Das Einbaugehäuse 5 weist eine langgestreckte Aufnahme für den Filtereinsatz auf, in die der Filtereinsatz eingeführt wird. Anschließend wird der Blindflansch 3, wie in 3 dargestellt, mittels Klammerschrauben 54 mit dem zweiten der beiden parallel zueinander angeordneten Klammerflanschen 53 des T-Stücks 51 vakuumdicht verbunden. In der Nähe des durch den Blindflansch 3 des Filterelements verschlossenen zweiten Klammerflanschs 53 des T-Stücks 51 zweigt die Rohrleitung 6 ab, die mit dem dritten Klammerflansch 53 des T-Stücks 51 endet, der später an die Vakuumpumpe oder eine zur Vakuumpumpe führende Rohrleitung 6 angeschlossen wird, wie ebenfalls in 3 dargestellt ist.
• Bezugszeichenliste

1

Filtriermittel

2

Grundkörper

21

gasdurchlässige Öffnung

3

Blindflansch

31

Dichtring

32

Nut

33

Griff

34

Rundstab

4

Deckel

41

gasdurchlässige Öffnung

42

Mutter

5

Einbaugehäuse

51

T-Stück

52

Ausgleichseinrichtung

53

Klammerflansch

54

Klammerschraube

6

Rohrleitung

Claims (6)

1. Filtereinrichtung für Vakuumpumpen, umfassend einen wechselbaren Filtereinsatz mit einem rohrförmigen Filtergehäuse, in welchem ein Filtriermittel (1) angeordnet ist, wobei ein Ende des Filtergehäuses mit einem Blindflansch (3) verschlossen ist, der einen größeren Durchmesser aufweist als das Filtergehäuse und an seiner dem Filtergehäuse zugewandten Seite zur vakuumdichten Verbindung mit einem genormten Rohrleitungsflansch ausgebildet ist, und wobei am anderen Ende des Filtergehäuses und an der Mantelfläche des Filtergehäuses mindestens je eine gasdurchlässige Öffnung (21, 41) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einbaugehäuse (5) vorgesehen ist, welches die Form eines T-Stücks (51) aufweist, das an jeder seiner drei Mündungen einen genormten Rohrleitungsflansch aufweist und in welches der Filtereinsatz so einführbar ist, dass der Blindflansch (3) des Filtereinsatzes mit einem Flansch des Einbaugehäuses (5) vakuumdicht verbindbar ist.
2. Filtereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbaugehäuse (5) eine Ausgleichseinrichtung (52) zum Ausgleich von Längenänderungen umfasst.
3. Filtereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Filtereinsatz so gestaltet ist, dass das Filtriermittel (1) austauschbar ist.
4. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtriermittel (1) Stahlwolle ist.
5. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtriermittel (1) eine Gasführungseinrichtung ist.
6. Filtereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtriermittel (1) kühlbar ist.

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