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Die vorliegende Erfindung betrifft das oberbegrifflich Beanspruchte und bezieht sich somit auf die Filterung von Fluiden.
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Es gibt eine Reihe von Prozessen, bei welchen es wünschenswert ist, Fluide mittels Filtern aufzureinigen. Dazu gehören beispielsweise Prozesse, in welchen das Fluid, z. B. ein Gas, mit Partikeln verunreinigt ist, die im weiteren Prozess-Verlauf stören und die daher an einem Filtervlies abgeschieden werden sollen; andere Anwendungen von Filtern ergeben sich, wenn etwa ein Fluid wie Trinkwasser aufbereitet werden muss.
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In technischen Prozessen eingesetzte Filter können nur ein endliches Fluid-Volumen filtern, bevor sie gereinigt oder ausgetauscht werden müssen. Es sind daher Filterpatronen entwickelt worden, die in ein Filtergehäuse eingesetzt werden können, eine Zeit lang benutzt werden und dann gegen andere Patronen ausgetauscht werden. Dies ist auch sinnvoll, um unterschiedliche Filteraufgaben zu bewältigen.
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Es sind daher bereits eine Reihe von Dokumenten bekannt, die sich mit Filtern befassen.
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Beispielhaft genannt sei die
DE 100 122 171 A1 . Dieses Schutzrecht betrifft eine Filteranordnung sowie eine Filterkerze für eine Filteranordnung mit einem Filterkessel, dessen Innenraum durch eine Trennwand in einen Filtratraum und in einen Unfiltratraum aufgeteilt ist. Die Trennwand weist Strömungsöffnungen zur Durchleitung filtrierter Flüssigkeiten auf. Im Bereich der Strömungsöffnungen sind Filterkerzen befestigt, deren Kerzenraum von einem Filterrohr umschlossen ist. Im Kerzenraum ist ein das Volumen des Kerzenraums teilweise ausfüllender Verdrängungskörper angeordnet. Zwischen der Oberfläche des Verdrängungskörpers und dem Filterrohr soll mindestens ein Strömungskanal gebildet sein.
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Aus der
DE 100 29 960 A1 ist ein Filtermodul mit Filterlagen aus einem Filtermedium bekannt, die sich mit Lagen aus drainierenden Abstandselementen abwechseln, wobei Mittel zum gegenseitigen Verbinden vorgesehen sind. Mindestens einige der drainierenden Abstandselemente weisen im Bereich mindestens eines Filtrat- oder Unfiltratraums Verbindungsmittel auf, die mit den Verbindungsmitteln mindestens eines weiteren Abstandselementes zusammenwirken. Als Verbindungsmittel kommen z. B. Rastnasen, Bügel usw. infrage. Es soll ein stabiles Filtermodul geschaffen werden, das auch rückspülbar sein soll.
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Aus der
DE 101 11 064 B4 ist ein Filtermodul zum Filtrieren von Medien wie Flüssigkeiten mit einer oder mehreren aufeinander gestapelten Filterzellen bekannt, die jeweils mindestens eine Öffnung aufweisen, wobei die Öffnung der Filterzelle oder die gleichartigen Öffnungen der Filterzellen zusammen mindestens einen Kanal für die Zuführung oder Abführung des zu filtrierenden Mediums bilden und jede Filterzellen zwei einen Innenraum begrenzende, poröse, flächige vom Medium durchströmbare Bauteile aufweist, wobei der oder die Innenräume mit dem Kanal verbunden ist/sind, mit an den Enden des Kanals angeordneten Adapter und mit einer die Filterzellen umgebenden, mediendichten Kapseleinrichtung, die mindestens eine Einlass- oder Auslaßöffnung aufweist, wobei die Kapseleinrichtung eine mediendichte Hülle und zwei Halteringe umfasst, und unter anderem die Hülle an den Halteringen mediendicht befestigt ist.
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Ein weiteres Filtermodul ist aus der
DE 197 44 574 B4 bekannt. Das Filtermodul soll mehrere aufeinander geschichtete scheibenförmige Filterzellen aufweisen, die jeweils eine zentrale Öffnung besitzen, durch die sich mindestens ein Zugkräfte aufnehmendes Element erstreckt, das mit an den axialen Enden des Filtermoduls angeordneten Anschlussringen verbunden sein soll, die an ihren Stirnseiten eine Flachdichtung aufweisen. Jeder Abschlussring soll dabei mit einem Adapter verbunden sein, wobei der Adapter einen hohlzylindrischen Abschnitt zur Verbindung mit einem flüssigkeitsführenden weiteren Bauteil aufweist und der Adapter eine Dichtfläche zur axialen Anlage an der Flachdichtung aufweist, die gegen die Flachdichtung dicht gepresst ist.
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Besonders gebräuchlich sind für viele Anwendungen Filterkerzen oder Filtermodule, die einen langgestreckten, allgemein zylindrischen Körper aufweisen, in dessen Zylinderwandung Öffnungen vorgesehen sind, damit ein zu filtrierendes Fluid einströmen kann. Innerhalb der Filterpatrone ist hinter den Öffnungen der Wandung ein umlaufendes Filtervlies oder dergleichen angeordnet, durch welches Fluid strömt. Das somit radial anströmende unfiltrierte Fluid kann in den vom Filtervlies umgebenen Hohlraum fließen und wird von dort in typischen Filterpatronen in axialer Richtung zu einer Seite hin ausströmen, also axial entlastet. Das Filtervlies ist bei einer solchen bekannten Filterpatrone hinreichend dicht mit dem Gehäuseteilen der Filterpatrone verbunden, beispielsweise durch Festkleben, so dass kein Unfiltrat auf die Filtrat-Seite gelangen kann. Derartige Filterpatrone werden in Filtergehäusen verwendet, wo sie den unfiltratseitigen Einlassbereich vom filtratseitigen Auslassbereich trennen.
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Typisch weisen derartige Filterpatrone zwei Dichtringe auf, die übereinander in axialer Richtung auf einem Ansatz an der Filterpatrone vorgesehen sind und die Unfiltratseite von der Filtratseite abdichten, wenn die Filterpatrone in eine Durchtrittsöffnung in der Bodenplatte des Filtergehäuses gesteckt wird, durch welche hindurch die filtratseitige Entlastung erfolgen kann. Ein Beispiel ist in 12 gezeigt. Von den dortigen zwei Dichtringen ist einer der Unfiltratseite näher als der andere.
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Die Filterpatrone kann am Gehäuseboden beispielsweise mittels Bajonettverschluss befestigt werden, so dass auch sehr lang gestreckte Filterpatronenkerzen sich nicht so stark bewegen können, dass an dem den Dichtring tragenden Ansatz Undichtigkeiten auftreten. Erforderlichenfalls kann die Filterpatrone überdies an ihren entgegengesetzten Ende noch gegen Hin- und Her-Schwanken gesichert sein.
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Ein Problem bei der vorbekannten Filterpatrone besteht nun darin, dass die Befestigung der Filterpatrone am Gehäuse so erfolgt, dass Unfiltrat um die Befestigung herum steht, also nicht fließt. Es liegt mit anderen Worten eine Befestigung in einer Unfiltrat-Totzone vor. Derartige Totzonen haben den erheblichen Nachteil, dass es dort, durch die lange Verweildauer des Fluids vor Verlassen des Behälters, zu Bakterienwachstum und dergleichen kommen kann. Zudem besteht auch auf der Filtratseite die Gefahr, dass Bakterienwachstum und dergleichen auftritt, da auf der Filtratseite ein vergleichsweise großer Spalt um die Dichtung herum vorhanden sein kann, etwa wenn die zur Abdichtung verwendeten O-Ringe in einer Nut sitzen und ein nicht unerheblich großer Spalt zwischen Behälter und Filter vorliegt.
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Dies ist gerade dort kritisch, wo sich Bakterienwachstum massiv negativ auswirken kann, beispielsweise in Prozessen der Medikamentenherstellung im pharmazeutischen Bereich, in der Lebensmittelindustrie, bei der Trinkwasseraufbereitung, der Herstellung von Feinchemikalien, in der Halbleitertechnik und so weiter, aber etwa auch in der spanenden Bearbeitung zur Aufreinigung von Schmiermitteln, die durch Bakterienbildung schneller unbrauchbar werden.
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Aus der
WO 2013/061307 A1 ist eine Verbindungsgruppe für eine Filterkartusche bekannt, wobei die Filterkartusche an einer Grundplatte zwischen zwei axialen Dichtringen befestigt wird. In dem Dokument wird die Totzonenproblematik angesprochen, die sich durch eine ungünstige Befestigung ergeben kann. Die Befestigung selbst kann auf unterschiedliche Weise realisiert sein, wobei primär vorgeschlagen wird, ein von einer Grundplatte nach oben aufstehendes Bajonettgewinde zu verwenden, welches zur Verriegelung in einen auf der Filterkörperunterseite zwischen axial innerer und äußerer Dichtung vorgesehenen Ringschlitz eindringt und dort bajonettartig verriegelt wird. Ein Problem besteht insbesondere an jenen Stellen, an denen der Filter am Gehäuse befestigt ist, und so schlägt die
WO 2013/061307 A1 vor, die Befestigung zwischen zwei Dichtbereichen, nämlich einem axial äußeren und einem axial inneren, anzuordnen.
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Prinzipiell soll die bekannte Anordnung bereits die Totzonenproblematik verringern. Ein Problem besteht allerdings weiterhin dann, wenn die Filter gewechselt werden müssen, etwa weil in der Lebensmittelindustrie sukzessive andere Fluide gereinigt werden müssen. In einem solchen Fall sollte typisch auch das Gehäuse gereinigt werden, in welchem der Filter zur Filtrierung der Fluide angeordnet wird. Die von der Bodenplatte nach oben weg stehenden Bajonett-Gewinde und dergleichen sind dabei ein Hindernis für das vollständige Abfliessen der Reinigungsfluide, welche im Regelfall durch die axiale Entlastungsöffnung im Gehäuseboden weggeführt werden sollen. Prinzipiell wäre es möglich, derartige Rückstände aktiv zu trocknen, etwa durch Wärme oder Abwischen; dies erfordert aber gerade aufgrund des Gewindes zusätzlichen, z. T. erheblichen Aufwand. Dies gilt auch für andere im zitierten Dokument gezeigte Varianten, bei denen etwa das Gewinde in die Bodenplatte eingeschnitten ist oder bei welchen Zapfen mit spreizbaren Teilen von der Bodenplatten aufstehen.
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Es ist daher wünschenswert, eine Filteranordnung angeben zu können, bei der sich die Totraumproblematik möglichst wenig auswirkt, die aber gleich wohl zumindest weitgehend wie die bekannten Filter eingesetzt werden kann und die eine leichte Reinigung ermöglicht.
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Ungeachtet der diskutierten Nachteile hat sich die Verwendung von Filterkerzen bzw. Modulfiltern durchgesetzt. Derartige Filter sind demnach für eine Vielzahl von Filteraufgaben per se ohne weiteres verfügbar und die mit diesen Filtern einzuhaltenden Prozessführungsparameter wie Druckdifferenz über den Filter, Durchflussgeschwindigkeit, Verwendungsdauer etc. sind für eine Vielzahl von Prozessen sehr gut bekannt.
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Es ist daher wünschenswert, eine Filteranordnung angeben zu können, bei der sich die Totraumproblematik zwar weniger stark auswirkt, die aber gleichwohl zumindest weitgehend wie die bekannten Filter eingesetzt werden kann.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Neues für die gewerbliche Anwendung bereitzustellen.
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Die Lösung dieser Aufgabe wird in unabhängiger Form beansprucht.
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Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird somit ein Filter mit allgemein zylindrischem Filterkörper, welcher zur Verwendung in einem Gehäuse, das eine Bodenplatte für ein oder mehrere Filter aufweist, angeordnet ist, vorgeschlagen, wobei die eine von Anströmung und Entlastung radial und die andere von Anströmung und Entlastung axial mit Strömung durch die Bodenplatte erfolgt, und welcher ein Fixiermittel zum Befestigen am Gehäuse sowie Dichtmittel mit einem der Radialdurchtrittseite näheren Dichtbereich und einem der Radialdurchtrittseite ferneren Dichtbereich aufweist, wobei das Fixiermittel zwischen den Dichtbereichen angeordnet ist, und der der Radialdurchtrittseite nähere Dichtbereich das Fixiermittel umgibt, wobei weiter vorgeschlagen wird, dass bezogen auf den der Radialdurchtrittseite näheren Dichtbereich der der Radialdurchtrittseite fernere Dichtbereich axial nach unten und radial nach innen versetzt vorgesehen ist.
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Ein erster wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung kann somit zunächst darin gesehen werden, dass die Befestigung der Filterpatrone auf besondere Art in einem abgedichteten Bereich erfolgt. Durch die Abdichtung der Befestigung, das heißt die Anordnung der Befestigung zwischen zwei Dichtbereichen wird im Normalbetrieb zunächst verhindert, dass mit Filtrat oder Unfiltrat kommunizierende Flüssigkeit um die Befestigung herum steht. Zudem wird sichergestellt, dass sich auch bei entferntem Filter im Reinigungsfall ebenfalls keine Flüssigkeit in großem Maße sammeln kann, sondern vielmehr leicht abfließen wird. Im Normalfall wird ein Gehäuse nach Entfernung zuvor benutzter Filterkerzen oder dergleichen nämlich gereinigt; diese Reinigung kann nun leicht so erfolgen, dass danach kein Fluid mehr auf der Gehäusebodenplatte befindlich ist, wenn für einen anderen Prozess oder die Fortführung des zuvor durchgeführten Prozesses mit neuem Filter eine neue Filterkerze eingesetzt wird. Mit anderen Worten kann die Filterkerze im trockenen Zustand aufgesetzt werden.
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In einem solchen Fall ist die zwischen den Dichtungen angeordnete Befestigung während der Benutzung also dauerhaft trocken, weil Fluid nur dann an die Befestigung gelangen könnte, wenn es an der Dichtung vorbei zur Befestigung gelangen würde, also die Dichtung versagt.
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Bei trockener Befestigung können sich aber keine Bakterien mehr um die Befestigung in einer dort stehenden Flüssigkeit herum bilden. Aber auch dort, wo die Filterkerze nicht auf einen absolut trockenen Gehäuseboden aufgesetzt wird, weil das Gehäuse vor Weiterverwendung nicht getrocknet wird, werden mit der Erfindung noch Vorteile erhalten, weil im Regelfall einerseits zumindest nährstoffarmes Fluid wie deionisiertes Wasser als letztes Reinigungsfluid verwendet wird, und weil andererseits selbst dieses Fluid nicht mehr mit Unfiltrat bzw. Filtrat kommunizieren wird, da sich der Befestigungsbereich ja zwischen Dichtbereichen befindet, so dass solche Fluidreste nicht in das zuströmende oder entlastete Fluid gelangen können. Damit ist auch verständlich, dass eine Anordnung zwischen den Dichtbereichen nicht erfordert, dass sich die Befestigung räumlich exakt mittig oder an einer geraden geometrischen Verbindungslinie zwischen den Dichtbereichen befindet, sich die Dichtbereiche in einer Ebene befinden usw.. Vielmehr wird von einer Anordnung zwischen den Dichtungen bereits ausgegangen, wenn bei gedachtem Dichtungsversagen vom ersten zum zweiten Dichtbereich strömendes Fluid an der Befestigung vorbeifließen würde bzw. wenn sich die Befestigung in einem mit den beiden Dichtbereichen umschlossenen bzw. davon abgeteilten Raum befindet. Dabei wird sich die Befestigung zugleich in axialer Richtung oberhalb der unteren Dichtung und unterhalb der oberen Dichtung befinden. Dies gilt sowohl für Fälle radialen Dichtungen wie auch für Fälle axialen Dichtungen als auch für Mischfälle.
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Die Befestigung wird insbesondere so ausgestaltet sein, dass sich an ihr bzw. insbesondere auch in ihr keine stehende Flüssigkeit sammelt, auch nicht bei Reinigung, wenn der Filter entfernt ist. Bei herkömmlichen (schraubenartigen) Drehgewinden, die um die Achse eines lang gestreckten allgemein zylindrischen Filterkörpers herum verlaufen, wird dies ohne weiteres dann gewährleistet sein, wenn die Achse zumindest bei Reinigung vertikal ausgerichtet werden kann und die Gewinde nicht zu tief sind. Bei Bajonett-Gewinden wird es bevorzugt sein, großflächige Flügeln ohne scharfe Kanten (die sich gegebenenfalls schwerer trocknen lassen), sondern mit hinreichend großem Krümmungsradius zu bilden. Die Anlageflächen usw. sind bevorzugt alle in Richtung auf den Ausfluss geneigt, was ohne weiteres möglich ist und das Abfließen von Reinigungsfluiden und dergleichen erleichtert. Da die vorliegende Erfindung zudem weiter vorschlägt, den zweiten Dichtbereich nicht nur – wie bekannt – radial nach innen zu versetzen, sondern zugleich auch axial nach unten, ist bei der Reinigung sichergestellt, dass Reinigungfluid praktisch ungehindert abfließen und nach unten hin entlastet werden kann.
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Die Gefahr, dass an Ecken, Kanten und anderen Strömungswiderständen Fluid stehenbleibt, ist somit insgesamt durch die Erfindung deutlich reduziert und somit die Reinigung, gegebenenfalls auch die Trocknung des Grundkörpers nach Reinigung, wesentlich vereinfacht bzw. verbessert.
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Ein erster wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung kann also darin gesehen werden, dass eine Befestigung der Filterpatrone in einem abgedichteten Bereich so erfolgt, dass damit die Totzonenproblematik zumindest deutlich reduziert wird.
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Es ist vorteilhaft, wenn der Filter ein Modulfilter oder Kerzenfilter ist.
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Derartige Modulfilter oder Kerzenfilter sind besonders verbreitet, so dass es bei diesen Filtern besonderen Vorteil bringt, per se bekannte Formen für die eigentlichen Filter benutzen zu können, da Prozessvorschriften für die Filterbenutzung, wie Benutzungsdauer, Druckdifferenzen, Temperaturen usw. zunächst keiner Änderung unterworfen werden müssen. Es sei erwähnt, dass bei Modul- und Kerzenfiltern typisch die Strömung von radial außen nach innen erfolgt und dann das filtrierte Fluid (d. h. das Filtrat) axial entlastet wird. Es ist also eine filtratseitige Entlastung vorgesehen. Als „Entlastung” wird dabei vorliegend verstanden, dass das gefilterte Fluid aus dem Filter wie vorgesehen ordnungsgemäß ausströmt.
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Wenn der Filter ein Modulfilter oder Kerzenfilter ist, können für die Herstellung des Filters per se bekannte Werkstoffe verwendet werden. Gebräuchlich sind etwa Filterkörper aus Kunststoff oder Stahl bzw. Edelstahl. In diese können Filtervliese in per se bekannter Weise aufgenommen werden. Die Bodenplatte des Filtergehäuses, in welchen die Modulfilter oder Kerzenfilter eingesetzt werden, wird typisch aus Kunststoff oder, bevorzugt, aus Stahl, insbesondere Edelstahl gebildet sein. Die Verwendung eines Edelstahls oder dergleichen ist deshalb bevorzugt, weil damit auf Dauer der Abrieb oder anderer Verschleiß bei Tausch des Filters verringert ist. Bei bekannten Filtern liegt der Betriebsdruck in der Regel zwischen ein bis zehn bar, kann jedoch im Einzelfall auch höher sein. Der sich über eine einzelne Filterkerze einstellende Differenzdruck wird typisch um ein bis sechs bar liegen, kann aber wiederum von der Kerze selbst abhängen und auch von der Fluidtemperatur. Die erfindungsgemäß vorgesehene Axialdichtung hält derartigen Betriebsbedingungen ohne weiteres stand. Es ist also auch insoweit hohe Betriebssicherheit gegeben.
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Es ist besonders bei axialen Dichtungen, jedoch nicht nur dort vorteilhaft, wenn bei einem Filter der Erfindung vorgesehen ist, dass das filterseitige Fixiermittel einen Teil eines mit einer filtergehäuseseitigen Befestigung zusammenwirkenden Dreh- oder Steckdreh-Verbindungspaares bildet, wobei bevorzugt der eine Teil des Verbindungspaares eine bajonettartige Buchse bildet und der andere Teil in die bajonettartige Buchse eindringende Flügel aufweist, und wobei weiter bevorzugt die Flügel zur Auflagerebene geneigte Flächen, mit welchen sie an Gegenflächen der bajonettartige Buchse anliegen, aufweisen, um den Filter bei der befestigenden Eindrehbewegung gegen die Gehäusefläche zu pressen. Die Verwendung eines Bajonettes zwischen beiden Dichtungen mit einem erfindungsgemäß axial unterhalb und radial innerhalb der ersten Dichtung sowie axial oberhalb und radial außerhalb der zweiten Dichtung angeordneten Gewinde erlaubt auch bei bajonettartiger Fixierung einen guten Ablauf. Es sei aber darauf hingewiesen, dass noch bessere Ablaufergebnisse durch normale Drehgewinde erzielt werden können.
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Eine Drehbewegung zur Fixierung des Filters am Gehäuse ist bevorzugt, weil bei solchen Bewegungen die einander berührenden Teile von Gehäuse und Filter nur wenig, d. h. über kurze Strecken gegeneinander bewegt werden. Dies ist zum einen vorteilhaft, weil es die Montage erleichtert. Zum anderen wird der Verschleiß verringert. Bei Bodenplatten könnte Verschleiß dazu führen, dass gegebenenfalls eine Dichtwirkung entfällt oder unzureichend wird. Die geringe Bewegungsstrecke vermeidet oder reduziert zudem auch Abrieb am Filter, was gerade dann vorteilhaft ist, wenn dieser aus Kunststoff gebildet wird und die Gefahr besteht, dass durch Abrieb Partikel in das Filtrat gelangen.
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Durch die Kombination einer anfänglichen Steckbewegung und einer nachfolgenden Drehbewegung wird bei axialen Dichtungen bei noch kürzerer Bewegungsstrecke über den Gehäuseboden ein sehr fester Sitz erreicht, bei dem der Filter über eine große Fläche und somit sicher gegen Hin- und Herschwanken auf dem Boden aufsitzt.
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Dort, wo eine bajonettartige Verbindung vorgesehen wird, ist es vorteilhaft, wenn mehr als zwei Flügel, beispielsweise drei oder vier Flügel, – bevorzugt äquidistant über einen Kreisumfang verteilte Flügel – für ein festes Anpressen des Filters gegen das Filtergehäuse vorgesehen werden. Durch die Mehrzahl äquidistanter Flügel ist die Anpressung über den gesamten Umfang sehr gleichmäßig. Überdies sind bereits Filter gebräuchlich, die zwei oder drei Flügel aufweisen, so dass mit einer per se bekannten Handbewegung ein Einsetzen des Filters bewirkt werden kann. Im vorliegenden Fall ist es für Filterkerzen üblicher Durchmesser bevorzugt, drei Flügel zu verwenden; werden nur zwei Flügel vorgesehen, ist die Anpressung über den Umfang ungleichmäßig; werden zu viele Flügel auf einem gegebenen Umfang verteilt, ist der Drehweg nur kurz, was wiederum für das Erzielen eines gewünschten Anpressdrucks eine große Steilheit der Flügelkantenneigung erfordert. Soweit die Anordnung als schraubenartig angesehen wird, ist demnach der Steigungswinkel zu steil.
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Es versteht sich ohne weiteres aus dem vorstehenden, dass bei Filtern mit größerem Durchmesser die Flügelzahl einer Flügelbajonettbefestigung erhöht werden kann, wenn die Flügel weit genug außen, d. h. zum äußeren Dichtring hin, angeordnet werden.
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Durch die bei Verwendung von drei oder mehr äquidistant verteilten Flügeln wird eine gleichmäßige Verteilung des Anpressdrucks um den Umfang herum und damit eine gleichmäßige Vorspannung für die Dichtung erreicht und somit die Dichtwirkung verbessert. Eine flächige Ausbildung der in eine Bajonettbuchse eindringenden Bajonettstecker wie mit Flügeln sorgt oftmals dafür, dass besonders hohe Anpressdrücke realisiert werden können, was eine geeignete, per se schraubenartige Ausbildung der die Bajonettbuchseninnenfläche berührenden Bajonettflügel oder dergleichen begünstigt. Die Flügel können dafür abgeschrägt ausgebildet sein und an ebenfalls abgeschrägten Gegenflächen bei der Drehbewegung schraubenartig entlang gleiten, so dass der Filter bei der fixierenden Drehbewegung in die Buchse herunter gezogen wird. Bevorzugte Steigungswinkel liegen zwischen 2° und 8°, wobei die Nachgiebigkeit der Dichtung, der mögliche Drehweg, der gewünschte Anpressdruck usw. aber auch zur Bevorzugung anderer Werte führen können. Auf der Unterseite der Flügel kann ebenfalls eine Neigung vorgesehen werden, wobei diese zudem bevorzugt einen Abfall von radial außen nach radial innen vorsieht.
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Steckdrehbewegungen sind im Übrigen gegenüber nur einer rein schraubenartigen Drehbewegung deutlich bevorzugt, weil bei der Steckdrehbewegung die Oberfläche des Filterkörpers über eine kürzere Strecke entlang des Gehäuses bewegt wird, was abriebsmindernd ist. Die Ausbildung für eine Steckdrehbewegung erlaubt zudem ein Einstecken ohne Kontaktierung der Dichtbereiche, was besonders schonend ist.
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Zu beachten ist jedoch, dass auch eine schraubenartige Befestigungsbewegung mit einem herkömmlichen schraubenartigen Gewinde Vorteile bieten kann, insbesondere dort, wo Filter und Gehäuse stark wechselnden Temperaturen, Vibrationen und so weiter ausgesetzt sind. Stark wechselnde Temperaturen können dazu führen, dass sich gegebenenfalls der Filterkörper und das Filtergehäuse unterschiedlich schnell erwärmen, abhängig von der Wärmeleitfähigkeit des Materials, der Wärmekapazität des Fluids, der Wärmekapazität von Filterkörper bzw. Filtergehäuse sowie davon, wie weit ein bestimmtes, einer allmählichen Temperaturänderungen unterworfenes Element von Filterkörper oder Filtergehäuse von stellen entfernt liegt, welche mit Fluids in Berührung kommen. Die Wärmeausdehnung der Filterkörper und der Filtergehäuse wird typisch unterschiedlich sein und so können schwankende Temperaturen zu einer Lockerung führen, sich also negativ auf die Befestigung auswirken. Dies gilt vor allem dort, wo wie simultan Vibrationen auftreten. Bei schraubenartigen Gewinden wirken sich diese Effekte womöglich weniger ausgeprägt aus.
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Vor allem dort, wo keine axialen, sondern radiale Dichtungen verwendet werden, kann es von Vorteil sein, herkömmliche Schraubgewinde zu verwenden. Während eine Lockerung bei Axialdichtungen zu einer Verringerung des Anpressdruckes führt, ist dies bei Radialdichtungen nicht ohne weiteres der Fall.
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Es ist bevorzugt, wenn der Filter nicht nur mit der eigentlichen Abdichtung gegen die Gehäusesfläche anliegt, sondern diese Dichtung, die z. B. mittels Dichtring realisiert ist, soweit komprimiert wird, dass eine großflächige Anlage des Filterkörpers an der Gehäusefläche erreicht wird. Es ist daher vorteilhaft, wenn zumindest bei einem mit Axialdichtung vorgesehenen Filter der Erfindung weiter vorgesehen ist, dass der Anliegebereich eine innen der radialdurchtrittseitigen Dichtung vorgesehene, insbesondere eine das Fixiermittel ebenfalls umschließende Fläche aufweist.
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Zum einen wird bei einer solchen großflächigen Anlage sehr schnell spürbar, wann die erforderliche Endposition beim Filtereinsetzen erreicht ist. Zum anderen wird gegebenenfalls eine zusätzliche Dichtwirkung erzielt, insbesondere dann, wenn – wie bevorzugt – das filterseitige Fixiermittel mit einer umlaufenden Fläche innerhalb der Dichtung, d. h. radial innen eines eigentlich zur Dichtung vorgesehenen O-Ringes oder anderen Profilringes umschlossen wird. Dies kann bei axialen Dichtungen insbesondere dadurch erreicht werden, dass der Filterboden nicht etwa eben ist, sondern ganz leicht geschüsselt und dabei flexibel, so dass er durch die Anpresskraft, die etwa durch die Steckdrehbewegung aufgebaut wird, aus der geschüsselten Form in ebene Anlage an das Gehäuse gebracht werden kann.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn der radialdurchtrittseitige Dichtbereich mit allenfalls einem geringen Spalt zum Gehäuse gebildet ist, insbesondere einem randnahen Dichtring. Als randnah sei vorliegend verstanden, wenn der Dichtring weniger als das Doppelte seiner entlang der radialen Richtung bestimmten Breite von der Kante entfernt ist. In einer besonders bevorzugten Variante wird er noch dichter an der Kante liegen, insbesondere so dicht an der Kante, dass der bei Anpressen komprimierte Dichtring mit der Filterkörperwandung eine ebene Fläche bildet oder sogar über diese in radialer Richtung vorsteht, also etwas aus dem Spalt zwischen Filter und Filtergehäuse hervorquillt. Es kann also eine Dichtringanordnung vorgesehen werden, die es erlaubt, bei Kompression den Dichtring aus dem Spalt zwischen Filtergehäuse und Filterkörper heraus zu pressen.
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Bei üblicher Auslegung eines Kerzenfilters steht damit ein komprimierter Dichtring für Axialdichtungen radial etwas in den Unfiltratraum vor. Der Filterkörper kann an seiner Kante gegebenenfalls abgeschrägt sein. Es sei erwähnt, dass gegebenenfalls O-Ringe verwendet werden können, dass aber ein exakt kreisförmiger Querschnitt des Dichtringes nicht nötig ist und etwa auch Dichtringe mit einem rechteckigen Profil oder dergleichen verwendet werden können. Es sei darauf hingewiesen, dass auch derartige Profilformen im vorliegenden Schutzrecht als „O-Ringe” verstanden werden, soweit sich nichts anderes ergibt.
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Es ist möglich, dass bei einem Filter der Erfindung vorgesehen ist, dass der radialdurchtrittseitige Dichtbereich mit einem Dichtring gebildet ist, insbesondere einem randnahen Dichtring.
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Die Verwendung von axialen Dichtungen auch auf der Axialdurchtrittseite bietet weitere Vorteile. Auch hier kann eine gute Abdichtung ohne weiteres erzielt werden, und zwar insbesondere simultan zu der Dichtung auf der Radialdurchtrittseite, wobei die Dichtung auf der Axialdurchtrittseite und die Dichtung auf der Radialdurchtrittseite, d. h. typisch auf der Filtratseite und der Unfiltratseite bei herkömmlicher Auslegung der Modulfilter oder Kerzenfilter, simultan durch die Steckdrehbewegung in dichtende Anlage gegen das Filtergehäuse gebracht werden.
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Es sei erwähnt, dass als Dichtungsmaterialien bei typischen Belastungen Elastomere wie EPDM, Viton, PTFE und so weiter verwendet werden können. Diese Materialien sind wie erforderlich abriebfest, d. h. es besteht nicht die Gefahr, dass durch den Filterkörper selbst bzw. die daran verwendeten Dichtringe Verschmutzungen während des Einsetzens oder Lösens des Filterkörpers vom Filtergehäuse in das Filtrat gelangen. Es sei erwähnt, dass gegebenenfalls neben Dichtringen mit O-förmigem Querschnitt oder anderer Profilierung auch eine Filterkörperherstellung in Hybrid-Verfahren mit direkt eingespritzter oder angespritzter Abdichtung möglich ist. Auch kann ein Teil des Filterkörpers oder der gesamte Filterkörper zusätzlich zu Dichtringen am Filterkörper an seiner Oberfläche so ausgestaltet werden, dass im Anpressfall der Filterkörper mit seiner Unterseite dichtend gegen das Gehäuse anliegt.
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Prinzipiell wäre es im übrigen auch möglich, den oder jeden Dichtring in eine Nut im Filtergehäuse einzusetzen und den Dichtkörper ohne Dichtring auszubilden; dort, wo ein filtratseitiger Dichtring und ein unfiltratseitiger Dichtring verwendet werden, könnte einer von beiden am Gehäuse und der andere am Filterkörper vorgesehen werden. Gleichwohl ist es im Regelfall bevorzugt, zwei Dichtringe am Filterkörper anzubringen, weil dann sichergestellt ist, dass der Filterkörper immer mit dem für eine bestimmte Filteraufgabe momentan gerade erforderlichen und bevorzugten Dichtmaterial für die Dichtringe verwendet wird, ohne dass die Gefahr besteht, dass ein nachlässiger Benutzer einen per se falschen Dichtring im Gehäuse belässt, und weil überdies auf diese Weise die Dichtringe mit dem Filterkörper ausgetauscht werden, so dass keine Beschädigungen durch wiederholte Benutzung, Materialermüdung usw. zu erwarten sind.
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Es sei erwähnt, dass der Filterkörper axiale Dichtringe für Axialdichtungen von in radialer Richtung innen oder außen halten kann. Dabei kann eine Innenanlage des Dichtringes für den in radialen Richtung äußeren Ring und eine Außenanlage für den radial inneren Ring vorgesehen sein, d. h. ein Anliegen des Dichtringes an der Äußeren Wandung der radial inneren Nut.
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Es ist auch vorteilhaft, wenn bei einem Filter der Erfindung vorgesehen ist, dass die axialdurchtrittseitige Dichtung randnah, bevorzugt randnah an der Filterentlastungsöffnung vorgesehen ist. Es ergeben sich die gleichen Vorteile wie bei der entsprechenden randnahen Ausgestaltung der radialdurchtrittseitigen Dichtung und es kann der Begriff randnah wiederum wie dort verwendet bzw. verstanden werden.
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Bei Auslegung beider Dichtbereiche für eine Axialdichtung werden typisch identische oder angepasste Kompressibilitäten usw. vorgesehen, so dass sich bei Einsetzen des Filterkörpers in das Filtergehäuse eine Gleichwirkung an beiden Dichtbereichen ergibt.
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Es sei erwähnt, dass Axialdichtungen nicht zwingend notwendig sind, um Vorteile dadurch zu erhalten, dass die Befestigung zwischen zwei Dichtungen angeordnet ist und ein Gefälle zwischen den Dichtungen über die Befestigung bzw. den Befestigungsbereich hinweg vorliegt, d. h. dass die eine Dichtung axial oberhalb der Befestigung angeordnet ist und diese wiederum axial oberhalb der zweiten Dichtung angeordnet ist. Dort, wo Radialdichtungen vorgesehen sind, fällt es besonders leicht, für ein ordnungsgemäßes Abfließen von Reinigungsfluiden zu sorgen und gleichzeitig bei Benutzung gleichwohl eine Dichtwirkung zu gewährleisten.
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Es sei erwähnt, dass abweichend vom Stand der Technik, wo Radialdichtungen mit auf einen Zylinderfläche untereinander angeordneten Dichtungen gleichen Durchmessers vorliegen, vorliegend jene Radialdichtung, welche der Axialdurchtrittseite näher ist, bevorzugt weiter nach innen versetzt sein wird.
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Die Radialdichtungen werden koaxial angeordnet sein. Die zwischen den Radialdichtungen angeordneten Bereiche können geneigt sein, und zwar so, dass die radial weiter innen liegenden Bereich zu einem Austritt in der Bodenplatte hin geneigt sind. Zumindest der der Radialdurchtrittseite nähere Dichtbereich kann aber zum Axialdichten gebildet sein.
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Schutz wird in unabhängiger Form auch beansprucht für ein Filtergehäuse nach der Erfindung zur Verwendung mit einem Filter, bei welchem eine von Anströmung und Entlastung radial erfolgt und die andere von Anströmung und Entlastung axial erfolgt, und welcher ein Dichtmittel mit einem der Radialdurchtrittseite näheren Dichtbereich und einem der Axialdurchtrittseite ferneren Dichtbereich aufweist, wobei zumindest der der Radialdurchtrittseite nähere Dichtbereich zum Axialdichten gebildet ist, das eine Befestigung zum Befestigen des Filters am Gehäuse und zumindest zwei Gegendichtbereiche zum dichtenden Zusammenwirken mit den zumindest zwei Dichtbereichen an der Filteranordnung aufweist, wobei die Befestigung für das Befestigen der Filteranordnung am Gehäuse von dem Gegendichtbereich für den der Radialdurchtrittseite näheren Dichtbereich des Filters umgeben ist.
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Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass bestimmte als vorteilhaft beschriebene Ausbildungen der Filter entsprechende Ausbildungen am Filtergehäuse bedingen und zur Folge haben werden. So sind etwa dort, wo Filter mit zwei axialen Dichtungen verwendet werden, Filtergehäuse mit bei Gebrauch allgemein horizontalen Flächen vorzusehen, gegen welche die beiden axialen Dichtungen dichtend anliegend Auch an jenen Stellen, an welchen das Filter am Gehäuse befestigt werden soll, ist für eine entsprechende Ausgestaltung zu sorgen.
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Es ist daher auch vorteilhaft, wenn bei einem Filtergehäuse gemäß der Erfindung vorgesehen ist, dass es zur Aufnahme eines oder mehrerer Kerzenfilter ausgebildet ist.
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Auch kann bei dem Filtergehäuse vorgesehen sein, dass die filtergehäuseseitige Befestigung einen Teil eines mit einer filterseitigen Fixierung zusammenwirkenden Dreh- oder Steckdreh-Verbindungspaares bildet, wobei bevorzugt der eine Teil des Verbindungspaares eine bajonettartige Buchse bildet und der andere Teil in die bajonettartige Buchse eindringende Flügel aufweist, und wobei weiter bevorzugt die Flügel zur Auflagerebene geneigte Flächen, mit welchen sie an Gegenflächen der bajonettartige Buchse anliegen, aufweisen, um den Filter bei der befestigenden Eindrehbewegung gegen die Gehäusefläche zu pressen.
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Es ist weiter vorteilhaft, wenn bei einem Filtergehäuse gemäß der Erfindung vorgesehen ist, dass am Filtergehäuse eine durch die Drehbewegung mit einem Anlagebereich am Filter in Anlage zu pressende Anlagefläche vorgesehen ist.
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Es ist weiter vorteilhaft, wenn bei einem Filtergehäuse gemäß der Erfindung vorgesehen ist, dass die Anlagefläche von einer der Radialdurchtrittseite näheren Dichtung am Filter umgeben ist und insbesondere eine das filterseitige Fixiermittel ebenfalls umschliessende Fläche aufweist.
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Es ist weiter vorteilhaft, wenn bei einem Filtergehäuse gemäß der Erfindung vorgesehen ist, dass für den axialdurchtrittseitigen Dichtbereich eine DichtringAuflagefläche gebildet ist, insbesondere für einen randnahen Dichtring.
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Es ist weiter vorteilhaft, wenn bei einem Filtergehäuse gemäß der Erfindung vorgesehen ist, dass die Auflageflächen für die filtrat- und unfiltratseitigen Dichtungen ein gemeinsames Zentrum besitzen und insbesondere allgemein koaxial sind.
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Die Erfindung wird im Folgenden nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnung gezeigt. In dieser ist dargestellt durch
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1a eine Schnitt-Darstellung eines erfindungsgemäßen Filtergehäuses mit mehreren Filtern gemäß der Erfindung;
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1b die Anordnung von 1a in perspektivischer Ansicht;
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2 eine perspektivische Aufsicht auf die Bodenplatte des Filtergehäuses von 1a ohne Filter;
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3a eine Bodenplatte eines Filtergehäuses für ein Einzelfilter in perspektivischer Ansicht;
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3b eine Draufsicht auf die Bodenplatte von 3a;
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3c die Bodenplatte von 3a mit aufgesetztem Filterkörperunterteil in perspektivischer Ansicht;
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3d eine Draufsicht auf die Bodenplatte mit aufgesetztem Filterkörperunterteil wie in 3c gezeigt;
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4 die Unterseite eines Filterkörpers in perspektivischer Ansicht;
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5a die Unterseite des Filterkörpers von 4 in Draufsicht;
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5b die Unterseite des Filterkörpers von 5a in der Seitenansicht;
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5c ein Schnitt durch die Unterseite des Filterkörpers entlang der Linie A-A von 5a;
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6 ein Schnitt durch die Bodenplatte von 3a
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7 ein Detail von 6;
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8 ein Schnitt durch die Bodenplatte mit eingesetztem Filterkörperunterteil;
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9 eine Vergrößerung des Dichtungsbereiches im Bereich der filtratseitigen axialen Entlastung;
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10a eine alternative Ausführungsform einer Filterkörperunterseite gemäß der Erfindung im Schnitt;
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10b die alternative Ausführungsform von 10a in perspektivischer Ansicht;
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11a eine alternative Ausführungsform eines Filterkörpers in teilperspektivischer Ansicht und im Schnitt, wobei der Filterkörper für Radial-Dichtungen ausgebildet ist und ein Einschraubgewinde nur angedeutet ist;
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11b der Bereich an Filtergehäuse für den Filterkörper von 11a, wobei verständlich sein wird, dass sich das in 11b gezeigte Element nach außen fortsetzen wird:
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11c die zusammengefügten Teile im Schnitt und einzeln;
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11d eine Draufsicht von oben
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11e die zusammengefügt mitteilen Teil perspektivische Ansicht mit angedeuteten Trägerinnen;
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12 eine Filterkerze (StdT1) nach dem Stand der Technik mit zwei untereinander angeordneten Dichtringen (StdT2a, 2b) auf einem axialen Ansatz (StdT3) für eine radiale Abdichtung gegen einen Bodenplattendurchtritt und mit einem Verschlusselement (StdT4).
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Nach 1 umfasst ein allgemein mit 1 bezeichnetes Filter 1 einen allgemein zylindrischen Filterkörper 2, welcher zur Verwendung in einem Filtergehäuse 3, das eine Bodenplatte 4 für mindestens ein, im dargestellten Ausführungsbeispiel der 1a, 1b und 2 mehrere, nämlich fünf, Filter aufweist, angeordnet ist, wobei der Filter im vorliegenden Ausführungsbeispiel radial angeströmt wird, vgl. Pfeil 6, und axial, vergleiche Pfeil 7, entlastet wird, wobei ein Fixiermittel 8 zum Befestigen am Gehäuse sowie ein Dichtmittel 9 mit einem der Radialdurchtrittseite näheren Dichtbereich 9a und einem der Radialdurchtrittseite ferneren Dichtbereich 9b vorgesehen ist. In 4 bezeichnet dabei die Bezugszahl 9 gemeinsam die Dichtbereiche 9a und 9b.
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Es ist dabei dem dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass das Fixiermittel 8 zwischen den Bereichen 9a und 9b angeordnet ist und zumindest der der Radialdurchtrittseite nähere Dichtbereich hier als Axialdichtung gebildet ist und das Fixiermittel 8 bei Benutzung des Filters umgibt.
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Der Filter 1 dient vorliegend der Filterung von Fluiden in Prozessen, bei denen es auf hohe Reinheit des Filtrats und auf Freiheit des Filtrats von Bakterien ankommt, wie in der Herstellung von Medikamenten, in der Lebensmittelindustrie, der Medizintechnik und so weiter. Die verwendeten Materialien, hier nicht näher beschriebene Filtervliese, die Verbindung des Filtervlieses innerhalb des Filterkörpers mit den Elementen der Filterkörperhülle usw. sind per se herkömmlich und brauchen hier nicht weiter beschrieben werden.
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Erwähnt sei aber, dass es sich bei dem Filterkörper in der dargestellten bevorzugten Ausführungsform um eine Filterkerze handelt, die an ihrer Oberseite mit einer Zentrierspitze 10 versehen ist, an welcher der Filtervlies herkömmlich fixiert und gegen Hin- und Her-Schwanken gesichert werden kann. Dies ermöglicht die Verwendung sehr lang gestreckter Filterkörper 2 mit z. B. Im Länge bei einem Durchmesser von unter 10 cm. Es wird einsichtig sein, dass das Filtergehäuse 3 eine entsprechend große Hülle 3a zur Aufnahme der Filterkerze oder dergleichen besitzen wird, die in per se herkömmlicher Weise gegen die Bodenplatte 4 des Filtergehäuses abgedichtet sein wird, beispielsweise mittels eines Dichtrings, der in einer Nut 11, vergleiche 6 und 7 vorgesehen sein kann. In diesem Bereich sind die Bodenplatte 4 und die zugehörige allgemein glockenförmige Behälterhaube 3a herkömmlich.
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Auch kann zu Belüftung oder Entlüftung des Filtergehäuses, d. h. der auf den Behälterboden 4 aufgesetzten Behälterhülle, ein Vakuumflansch, Belüftungsflansch 3b oder dergleichen vorgesehen sein.
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Das Filtergehäuse wird bevorzugt im wesentlichen aus Edelstahl gebildet sein und neben der bereits erwähnten Bodenplatte 4 und der darauf dichtend aufgesetzten glockenförmigen Behälterhaube 3a an der Bodenplatte eine Zuführung für Unfiltrat 6a in die glockenförmige Behälterhülle 3a und eine Sammelleitung 7a für Filtrat aufweisen, in welche hinein die herkömmlich vom Unfiltratraum, der in der Behälterhaube um die Filterkerzen herum definiert ist, durch Öffnungen 2a der Hülle des Filterkörper 2 radial angeströmten Filterkerzen das Filtrat axial entlasten. In den Zu- und Ableitungen für Unfiltrat und Filtrat können Sperrventile und so weiter in per se bekannter Weise vorgesehen werden. Die Bodenplatte 4 muss nicht zwingend unten angeordnet sein und wird insoweit nur deshalb als ”Bodenplatte” bezeichnet, weil dies die typische Anordnung ist.
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Es sei darauf hingewiesen, dass die Bodenplatte hinreichend dick sein wird, um einen in axialer Richtung versetzten Dichtbereich bzw. eine dazwischen liegende Befestigung zu ermöglichen. Bevorzugt wird sie gleichwohl einteilig sein bzw. dort, wo mehrere Materialstücke übereinander angeordnet werden sollten, zumindest frei von groben Fugen und Stößen gebildet sein, so dass sich dort kein verunreinigendes Material sammelt oder verbleibt.
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Wie aus 2 ersichtlich, ist die Bodenplatte allgemein eben und weist eine Vielzahl von Ausnehmungen 4a, 4b, 4c auf (vgl. 5a), durch welche hindurch die an den Filterkerzen zur Fixierung vorgesehenen Flügel eingesetzt und nach Drehen um etwas weniger als 60° gesichert werden können, vergleiche Pfeil 12 in 2. Zur Erleichterung des Einsetzens sind die Öffnungen so groß, dass ein Einsetzen der Flügel ohne große Präzision leicht möglich ist. Wie anhand der erkennbaren Neigung der Innenkante 13 der Bajonettbuchse am Gehäuseboden 4 ersichtlich, ist für die Fixierung eine bestimmte Drehrichtung einzuhalten.
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Wie aus 2 ersichtlich, ist die Bodenplatte allgemein eben, d. h. sie hat zwischen den aufgesetzten Filtern in der Regel keine Erhebungen oder ähnliches, und weist eine Vielzahl von Ausnehmungen 4a, 4b und 4c auf.
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Dies wird nachfolgend noch detaillierter erläutert werden unter Bezugnahme auf die 3–9, welche ein Ausführungsbeispiel eines Filtergehäuses für nur eine Filterkerze zeigen, was die Beschreibung vereinfacht.
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Wie weiter ersichtlich ist, liegt bei allgemein horizontaler Ausrichtung des Grundkörpers und oben angeordnetem Filterraum die axialdurchtrittseitige Dichtfläche höher sowie radial weiter außen als die Befestigung, während die Befestigung wiederum axial höher als die zweite, radialdurchtrittsseitige Dichtfläche liegt und diese radial umgibt. Es wird ersichtlich sein, dass die verschiedenen Flächen geneigt sein können, um ein Abfließen von Reinigungfluid und dergleichen zu erleichtern. Dazu kann etwa an den Flügeln 8 eine Neigung von radial außen weiter oben nach radial innen weiter unten liegend vorgesehen werden und die Grundkörperplatte ebenfalls entsprechend ausgebildet sein.
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Es ist dabei in 3a und 3b in unterschiedlichen Ansichten nur der Filtergehäuseboden 4 gezeigt, während in den 3c und 3d dargestellt ist, wie das Filterkörperunterteil 14 der Filterkörperhülle 2 auf den Boden 4 des Filtergehäuses aufgesetzt ist. Es versteht sich, dass bei einem vollständigen Filterkörper 2 auf den Filterkörperunterteil 14 des Filterkörpers 2 die mit dem Öffnungen 2a versehene Hülle mit Zentrierspitze 10 aufgesetzt ist und in der Hülle ein Filtervlies angeordnet ist, das so gebildet und gegen die Filterkörperhülle abgedichtet ist, dass Fluid vom Unfiltratraum in den Filtratraum nur unter Durchströmen des Vlieses gelangen kann, wobei das Filtrat dann axial entlastet wird. Die Entlastungsöffnung ist in 3a mit Bezug zu Pfeil 7 gekennzeichnet. Unfiltrat strömt also vom Boden her zunächst entsprechend Pfeil 6 in den Unfiltratraum, wo das Fluid von allen Seiten radial an das Vlies heran und dann durch dieses hindurch strömen wird.
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Die 4, 5a, 5b und 5c zeigen nun das Filterkörperunterteil 14 in größerem Detail.
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Nach diesen Figuren sind am Filterkörperunterteil 14 zwei Dichtringe 15, 16 vorgesehen, von denen der radial außen liegende Dichtring 15 entsprechend der vorherigen Beschreibung einen radialdurchtrittsseitigen Dichtbereich definiert (was hier gleichbedeutend ist mit einem unfiltratseitigen Dichtbereich), während der radial innen liegende Dichtring 16 einen axialdurchtrittseitigen Dichtbereich definiert (was hier gleichbedeutend ist mit einem filtratseitigen Dichtbereich). Der unfiltratsseitige Dichtring 15 ist randnah am radial äußeren Rand 17 des Filterunterteils 14 gebildet, d. h. hier so, dass zwischen dem Boden der Nut 15a, in welcher der unfiltratseitige Dichtring aufgenommen ist, und der radial äußeren Randkante des Filterunterteils 14 ein Abstand von weniger als dem Doppelten des Dichtringdurchmessers vorgesehen ist. Es sei darauf hingewiesen, dass dort, wo auch nach Dichtungskompression dickere Spalte bleiben, etwa weil sehr dicke Dichtringe verwendet werden sollen, die Gefahr von Bakterienwachstum in einem verbleibenden Spaltbereich gegenüber zu dünnen Spalten verringert sein kann. Die Randkante kann entweder senkrecht von der Grundkörper-Platte nach oben aufstehen oder aber zumindest hinreichend steil gegen die Grundkörper-Platte geneigt sein. Damit wird vermieden, dass sich schmale, kaum durchströmte Bereiche nahe dem Übergang zwischen Filterkörper und Grundkörperplatte ausbilden, in denen dann die Strömung verringert wäre.
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Weiter sei darauf hingewiesen, dass im Behälterinneren, d. h. im Unfiltratraum im Regelfall laminare Strömungen vorherrschen und gewünscht sind. Wo auf diese Forderung partiell verzichtet wird und/oder eine gerichtete Umströmung des Spalts z. B. durch entsprechend geformte und gerichtete Einlassöffnungen für Unfiltratfluid in die Behälterhülle und dadurch in andernfalls Totzonen bildenden Bereichen eine Durchströmung erzielt wird, ist eine randnahe Anordnung der Dichtringe o. w. verzichtbar. So ist beispielsweise möglich, Unfiltrat über mehrere, auf den Spalt gerichtete Einlassöffnungen der Behälterhülle zuzuführen.
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Die Nut 15a ist kreisförmig um die Achse 18 des allgemeinen kreisförmigen Filterunterteils 14 herum angeordnet und umgibt insoweit auch die Flügel 8a, 8b, 8c der Befestigung 8. Der Dichtring 15 ist in der Nut 15a also so eingelegt, dass er radial nach außen vorgespannt wird. Die Nut 15a und damit der Dichtring 15 sind bei Einstecken der Flügel 8 in die entsprechenden Öffnungen der Bodenplatte 4 der Bodenplatte 4 zugewandt und bewirken eine Axialdichtung dagegen, d. h. der Dichtring wird zwischen aufeinander zu pressenden Flächen mit aufeinander zu weisenden Flächennormalen komprimiert.
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Die Dichtung 16 ist filtratseitig vorgesehen und ebenfalls in einer um die Achse 18 koaxialen Nut 16a angeordnet, wobei die Nut ebenfalls randnah ist. Wie der Dichtring 15 steht auch der Dichtring 16 ein Stück weit über die Nut über, und ist somit über die zur Bodenplatte 4 des Filtergehäuses gewandte Fläche des Filterkörperunterteils partiell erhaben, wobei dieser Überstand für den Dichtring 15 mit D1 und für den Dichtring 16 mit D2 bezeichnet ist.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel haben die Dichtringe dieselben Schnurstärken, bestehen aus demselben Material und die Überstände D1 und D2 sind gleich. Abweichungen liegen zwischen den Dichtringen insoweit nur hinsichtlich ihres Durchmessers und der Tatsache vor, dass der Dichtring 16 an einer radial außen liegenden Wandung zur Anlage kommt, damit er bei Kompression nach innen gepresst wird, während der Dichtring 15 bei Kompression etwas nach außen gepresst wird.
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Die Flügel 8a, 8b 8c sind äquidistant um einen Umfang um die Achse 18 herum angeordnet und untereinander jeweils gleich. Zudem sind sie, wie insbesondere aus 5 zu erkennen, um einen Winkel alpha an ihrer zur Oberseite 13 (Innenkante) der Bajonettbuchse weisenden Seite geneigt. Der Winkel alpha wird materialabhängig gewählt, und abhängig von der Anzahl der Flügel sein, wobei er bei den hier dargestellten Ausführungsbeispiel aus Kunststoff und drei Flügel zum Beispiel 5° betragen kann. Die Bajonettflügel 8a bis 8c sind axial um einen Abstand X von der bodenplattenseitigen Fläche des Filterkörperunterteils 14 beabstandet, vergleiche auch 8. Zudem sind die Flügel radial nach innen hin auf den Axialdurchtritt hin abfallend geneigt.
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Die Bodenplatte hat nun, vergleiche 6 und 8 einen An- bzw. Auflagebereich für den Dichtring 15 und, axial nach unten und radial nach innen versetzt, einen Auflagebereich 4e für die Anlage des Dichtringes 16. Diese versetzte Anordnung hat den Vorteil, dass Reinigungsfluid oder dergleichen bei entferntem Filterkörper frei nach unten wegströmen kann, wodurch die Reinigung signifikant erleichtert ist.
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Wie aus 6 ersichtlich ist, ist die Form für die Aufnahme der Bajonettflügel 8a bis 8c so gebildet, dass die Innenkante 13 in jenen Bereichen, entlang von welchen die Bajonettflügel nach Einstecken der der Bajonettflügel in die Öffnungen 4a, 4b, 4c (vgl. 3a) gedreht werden, vergleiche schraffierte Flächen 4a', 4b', 4c' (vgl. 3b) mit einem Winkel geneigt ist, der dem Winkel alpha entspricht, um welchen auch die Bajonettflügeloberseiten geneigt sind, so dass nach Drehen der eingesteckten Filterkerze die Filterkerze axial gegen die Bodenplatte bewegt und daran gesichert wird.
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Die Neigung Alpha ist dabei so gewählt, dass durch die Drehbewegung von hier weniger als 60° um den Pfeil 12 beide Dichtringe 15, 16 so stark komprimiert werden, dass sie aus der Fuge zwischen Filterkörperunterteil 14 und Bodenplatte 4 herausquellen, vergleiche Bezugszahl 19. 9 zeigt, dass das Filterkörperunterteil 14 bei dieser Bewegung zugleich radial in Anlage an den Filtergehäuseboden 4 kommt, und zwar innerhalb des Dichtringes 15, vergleiche Bezugszahl 20. Der Bereich 20 läuft dabei um den Ansatz 21 auf Höhe der Bodenplatte 4 um, und somit oberhalb des Bereiches, in welchem der filtratseitige Dichtring 16 vorgesehen ist.
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Dadurch, dass der Bereich 20 um den Ansatz 21 auf Höhe der Bodenplatte und somit oberhalb des Bereiches, in welchem der filtratseitige Dichtring vorgesehen ist, umläuft, wird das Ablaufen von Reinigungsfluid bei entferntem Filterkörper erleichtert.
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Die Anordnung wird verwendet wie folgt:
Zunächst wird in ein gesäubertes Filtergehäuse 2 eine mit Dichtungen versehene Filterkerze 3 eingesteckt, wobei die Flügel 8a bis 8c an den Öffnungen 4a bis 4e vorbeigelangen. Dann wird die Filterkerze in Richtung des Pfeils 12 gedreht, wobei die Filterkerze entsprechend der Neigung alpha der Bajonettflügel und der entsprechenden Ausbildung am Filtergehäuse nach unten auf die Bodenplatte 4 zu bewegt wird, bis die weitere Drehbewegung behindert ist. Dies ist dann der Fall, wenn das Filterkörperunterteil 14 mit der Fläche 20 auf der Bodenplatte 4 aufliegt, wobei dann auch die Dichtringe 15 und 16 soweit komprimiert sind, dass die Befestigung 8 fluiddicht gegen den Filtratraum und fluiddicht gegen den Unfiltratraum zwischen den Dichtungen 15 und 16 abgesperrt ist.
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Es kann nun die glockenförmige Behälterhülle 3a aufgesetzt werden und in herkömmlicher Weise gefiltert werden. Da hierbei kein Fluid an die Befestigung gelangt, besteht auch keine Gefahr des Bakterienwachstums in einer Totzone, so dass aseptische Bedingungen erhalten werden.
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Nach Beendigung des Filterprozesses, etwa durch Erreichen der maximalen Filterstandzeit oder erreichen eines Batch-Endes kann der Filterwechsel in üblicher Weise vorgenommen werden. Es sei diesbezüglich darauf hingewiesen, dass dank der guten Befestigung der Filterkerze 2 gegebenenfalls auch ein Rückspülen möglich wäre, ohne das Filtergehäuse zu öffnen, sofern die gesamte Filterkerze, insbesondere das Filtervlies für einen Rückspülprozess entsprechend angeordnet ist, d. h. die erforderliche statische und dynamische Festigkeit für den Rückspülprozeß besitzt.
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Eine Alternative zu der beschriebenen Ausführungsform des Filterköperunterteils ist gezeigt in 10.
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Nach dem Ausführungsbeispiel von 10 ist das Filterunterteil im wesentlichen wie zuvor beschrieben gebildet, es sind aber anstelle der Nuten und O-Ringe Bereiche 21 mit besonders nachgiebigem Elastomer-Material gebildet, die über die im Gebrauch dem Behälterboden 4 zugewandte Fläche erhaben sind, so dass bei einem Drehen der Bajonettflügel diese Bereiche des Filterkörperunterteils besonders stark komprimiert werden und damit eine Abdichtung bewirken.
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Während vorstehend primär Varianten beschrieben wurden, bei denen eine Axialdichtung sowohl auf der Radialdurchtrittseite wie auch auf der Axialdurchtrittseite vorgesehen ist, ist dies nicht zwingend. Es ist vielmehr auch möglich, eine oder mehrere Radialdichtungen vorzusehen. Dies sei in Bezug auf die 11 erläutert, die eine Variante mit zwei Radialdichtungen zeigt.
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In 11 ist ein allgemein mit 100 bezeichnetes Filter 100 mit allgemein zylindrischem Filterkörper gezeigt, von dem allerdings nur das Unterteil 101 dargestellt ist, nicht jedoch die darauf in herkömmlicher Weise vorgesehenen Filtervliese mit Stabilisierung. Weiter ist ein Teil einer Filterkörpergrundplatte 102 gezeigt. Es versteht sich, dass die Anordnung relativ zu Filtrat- und Unfiltratraum angeordnet und durchströmt ist, sich wie dort unterschiedliche, allgemein bekannte Filtervliese verwenden lassen usw. wie vorstehend ist, was insoweit nicht näher beschrieben werden muss.
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Der Filterkörper 101 wird nun mit einem Außengewinde 101a in ein Innengewinde 102a eines Grundkörpers geschraubt, wobei dieses Gewinde die Befestigung des Filterkörpers am Filterkörper-Halter bzw. der Bodenplatte des Filtergehäuses 102 bildet.
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Die Bodenplatte 102 ist allgemein eben wie bei 102b in 11c angedeutet, dabei aber mehrstufig eingetieft, wobei eine radial außen liegende, dem Unfiltratraum nächstliegende Stufe 102c1 für einen unfiltratseitigen Dichtring 103 am Filterkörper 101 vorgesehen ist, radial nach innen versetzt und axial vom Unfiltratraum entfernter das Gewinde 102a und dann, noch weiter unten, die Anlagefläche 102c2 für den Dichtring 104, der auf der Axialdurchtrittseite die Radialdichtung bewirkt. Wie aus den Figuren ersichtlich ist, ist die Anlagefläche 102c radial nach innen versetzt. Die Dichtringe 103 und 104 liegen im Filterkörper axial übereinander, koaxial zueinander, weisen aber einen unterschiedlichen Durchmesser auf und sind in Rillen 101b und 101c respektive angeordnet. Mit dieser Anordnung wird eine besonders gute Dichtwirkung erreicht, und zwar auch dann, wenn eine mehrfache thermische Zyklierung der Gesamtanordnung erforderlich ist und/oder die Gesamtanordnung Vibrationen ausgesetzt ist.
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Es sei erwähnt, dass Mischformen ebenfalls möglich, etwa (jedoch nicht ausschließlich) mit einer unfiltratseitigen Axialdichtung und einer filtratseitigen, axial nach unten und radial nach innen versetzten Radialdichtung.
