DE2102863C3

DE2102863C3 - Filtervorrichtung

Info

Publication number: DE2102863C3
Application number: DE2102863A
Authority: DE
Inventors: George Vincent Roslyn Pa. Jordan (V.St.A.)
Original assignee: Selas Corp Of America Dresher Pa (vsta)
Current assignee: Selas Corp Of America Dresher Pa (vsta)
Priority date: 1970-04-15
Filing date: 1971-01-21
Publication date: 1975-11-20
Also published as: DE2102863B2; GB1283129A; DE2102863A1; CA945478A; BE760327A; US3664507A

Description

Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung mit einer zwei einander gegenüberliegende Stirnflachen aufweisenden Querwand und einer Vielzahl von zwi sehen den Stiinllächen durchgehenden Öffnungen, in denen die F.nden von hohlen zylindrischen Filterstäben aus starrem porösem Material abgedichtet und in radialer Richtung federnd nachgiebig gchaltert sind.

Durch das DT-Gbm 18 78 430 ist eine Filtervorrichtung dieser Art bekannt, bei der jedoch für jeden Filterstab em Abdichtungsring zylindrischer Form angeordnet ist. der innerhalb der Querwand das offene Ende von jeweils einem Filterstab dichtschließend umgibt und mil seinem Außenumfang auch dichtschließend an der I ialteölfiumg der Querwand anliegt. Hierzu wird der Dichtungsring unter Anwendung einer axialen Druckkraft /wischen einer Ringschulter und einem Druckstock zusammengedrückt, wobei sich jedoch nicht vermeiden läßt, daß der Dichtungsring mit der Zeit so stark zusammengequetscht wird, daß die fe- 4s dcrnd nachgiebige Halterung der Filterstäbe verlorengeht und der jeweilige Abdichtungsring zu einer starren 1 !aliening für den Filterstab wird.

Weiterhin ist durch die US-PS 33 41 023 bekannt, die Filterstäbe an einer aus einheitlichem Material bestehenden Grundplatte bzw. Querwand anzuordnen. Bei dieser bekannten Filtervorrichtung sind jedoch die Filterstäbe mit Gewindeansätzen versehen und mit diesen Ansätzen in Gewindebohrungen der Querwand bzw. Grundplatte eingeschraubt.

Diesem Stand der Technik gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Filtervorrichtung der angegebenen Art derart auszubilden, daß bruchempfindliche hohle Filterstäbe bei erheblich einfacherer Gestaltung ihrer Halterung an der Querwand auf langere Dauer in radialer Richtung federnd nachgiebig gehalten sind.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung bei einer Filtervorrichtung der eingangs angege benen Art darin, dall die Querwand aus elastisch nach- ^Λ5 giebigem Werkstoff besteht und im Bereich ihrer jeweils von einer durchgehend zylindrischen Wandung begrenzten öffnungen die Filterstäbe jeweils auf deren

gesamter Kingriffslänge mit üichisitz umschließt.

Die Filterstäbe können dabei aus starrem porösem Material bestehen, während die Querwand vorzugsweise aus Gummi besteht.

Bei der Filtervorrichtung nach der Erfindung können Filterstäbe aus sehr brüchigem Material, insbesondere aus mikroporösem Porzellan, wie sie z. B. zur Feinfiitrierung und Sterilisierung von Flüssigkeiten erforderlich sind, verwendet werden, ohne daß eine Bruchgefahr für die in der Querwand gehaltenen, bruehempfindlichen Filierstäbe besteht. Dabei ist die Halterung der Filterstäbe verhältnismäßig einfach ausgebildet, da weder besondere Abdichtungsringe noch diese zusammendrückende besondere Druckstücke erforderlich sind, um die Filierstäbe in der Querwand zu haltern. Vielmehr wird eine in radialer Richtung federnd nachgiebige Halterung der Filterstäbe in der Querwand lediglich dadurch erreicht, daß die Querwand selbst aus elastisch nachgiebigem Werkstoff besteht und die FiI-terstäbe in den Öffnungen der Querwand von dieser auf ihrer gesamten Eingriffslänge unmittelbar und dichtschließend umfaßt werden. Um zu dieser Lösung der angegebenen Aufgabe zu kommen, war es, von der Filtervorrichtung nach dem DT-Gbm 18 78 430 ausgehend, nicht nur notwendig, die Abdichtungsringe und die Querwand zu einem einzigen Werkstück zusammenzufassen, sondern dieses gemeinsame Werkstück aus elastisch nachgiebigem Werkstoff zu bilden, in dem auch die Funktion des Druckstückes mit der Funktion der Querwand und mit der Funktion der Abdichttmge zusammengefaßt ist. !line solche Zusammenfassung ist weder durch das DT-Gbm für sich noch durch dieses in Verbindung mit der als bekannt erwähnten Ausbildung einer die Filterstäbe nähernden Querwand aus einheitlich durchgehendem Material nahegelegt und bietet den erheblichen Fortschritt, daß die Filterstäbe bei einfacher Gestaltung ihrer Halterung bruchsicherer gehaltert sind als bei den bekannten Filtervorrichtungen dieser Art. Da die Filterstäbe lediglich durch die Hallekraft des mit einer gewissen Vorspannung am Umfang der Filters! ^;:.be anliegenden elastisch nachgiebigen Werkstoffes der Querwand in dieser gehalten werden und diese Halterung nur am Ende der Filterstäbe angeordnet ist, kann eine aus der Querwand und den in sie eingesetzten Filterslaben gebildete Filtereinheit leicht in den einen Teil eines aus zwei axialen Teilen bestehenden Filiergehäuses oder in eine besondere Fassung dieses Gehäuseiciles eingeschoben werden, ohne daß hierbei etwa auftretende Biegebeanspruchungen der Querwand entsprechende Spannungen in den Filtersläben hervorrufen. Außerdem können die Fiitersiäbe Schwingungen ausgesetzt werden, ohne daß Spannungen übertragen werden oder ein Filterstab mit einem anderen Filterstab in Berührung kommt. Weiterhin können die Filterstäbe leicht ein/ein ausgewechselt werden, ohne daß die ganze Filtervorrichtung unbenutzbar wird, wenn z. B. einer der Filterstäbe sich zusetzt oder nach längerer Betriebsdauer brechen sollte. Dabei kann die Filtervorrichtung auch dann weiter benutzt werden, wenn ein neuer Filterstab als Ersatz für einen zerbrochenen Filterstab nicht zur Verfügung stehen sollte, da in diesem Fall der noch erhalten gebliebene Teil eines Filterstabes in die Querwand leicht wieder eingesetzt werden kann.

Nachstehend ist die Erfindung an Hand der in der Zeichnung als Beispiele dargestellten Ausführungsformen beschrieben. In der Zeichnung zeigt

I- i g. 1 einen axialen Längsschnitt durch eine erste

Ausführung.sform der Filtervorrichtung,

F i g. 2 einen Querschnitt nach der Linie 2-~> der F ig. L

F ! g. 3 und 4 axiale Längsschnitte von weiteren Ausiührungsformen der Erfindung.

Die Filtervorrichtung nach der Erfindung besieht aus einer Vielzahl von hohlen Filterstaben 1, die in jeweils mit ihrem einen Ende in einer aus elastisch nachgiebigem Werkstoff bestehenden Querwand .3 gehaltert sind. Die Filterstäbe sind durch zylindrische Röhrchen aus beliebigem porösem, aber starrem Material, insbesondere einem mikroporösen keramischen Material, gebildet. Die Querwand 3 besteht aus einem elastischen Polymer, das gegenüber dem im allgemeinen .ms einer Flüssigkeit bestehenden zu filtrierenden Stoff inert ist. Zum Beispiel kann die Querwand aus Gummi bestehen, wie er für chemische Gummislöpsel verwendet wird. Die Querwand 3 ist mit flachen Stirnflachen versehen und weist eine im wesentlichen zylindrische Form auf. Ihre IJmfangsfläche kann aber gegebenenfalls auch schwach konisch ausgebildet sein, in der Querwand 3 sind /u den Stirnflachen rechtwinklig verlaufende durchgehende Öffnungen angeordnet, cüe jeweils zur Aufnahme eines Filterstabes 1 dienen und hier/u trenau zylindrisch mit einem etwas kleineren Durchmesser wie die Filterstäbe ausgebildet sind, so daß der elastisch nachgiebige Werkstoff der Querwand die Filterstäbe jeweils auf deren gesamter Eingriffslänge mit Dichtsit/ umschließt. Die in der Zeichnung oberen F.nden 2 der Fiilerstäbe 1 sind verschlossen, während die linieren linden der Filterstäbe an der unteren Stirnfläche der Querwand 3 offen sind. Die zu filtrierende Flüssigkeit umgibt die Filterstäbe auf ihrem äußeren Umfang, dringt durch die Poren der Filiersiäbe hindurch und wird auf der Unterseite der Querwand 3 weggenominen.

Die Filicrstähe 1 und die Querwand 3 bilden eine Filtereinheit, die in einem vorzugsweise zylindrischen Gehäuse 4. 5 aus rostfreiem Stahl angeordnet ist. Der Unterteil 4 des Gehäuses besitzt einen mit Gewinde versehenen Auslaßstul/en 6, an den ein beliebiges Auslaßrohr angeschraubt werden kann. In dem I 'nterieil 4 ist feiner eine Ringscheibe 7 befestigt, an der eine napflormige Fassung 8 angebracht is¹., die eine Trennwand bildet und die Querwand 3 unter Bildung eines Dich lungssitzes umschließt. Der Unterteil 4 ist weiterhin an seinem oberen Ende mit einem äußeren Ringflansch 9 versehen, der sich an seiner Unterseite schwach nach außen verjüngt. Der Oberteil 5 des Gehäuses ist am oberen Ende mit einem Einlaßstutzen 11 und mit einer Lüftungsöffnung versehen, die gewöhnlich durch einen Stöpsel 12 verschlossen ist. Am unteren Rand ist der Oberteil 5 ebenfalls mit einem äußeren Ringflansch 13 \ ersehen, der sich an seiner Oberseite schwach verjüngt. Der Oberteil 5 weist im linieren Bereich lerner mehrere im Umfangsabstand voneinander angeordnete winkelförmige llalteglieder 14 auf. die die Querwand 5 auf ihrem Dichtungsitz in der Fassung 8 halten. Zur Bildung der Filtervorrichtung wird auf die obere Fläche der mit den eingesetzten Filterstaben I versehenen Querwand 3 ein Metallring 15 aufgelegt und der Gehäuseoberteil 5 senkrecht nach unten geschoben, wobei er die Filterstäbe 1 umgibt. Sodann werden die Gehäu seteile 4 und 5 unter Einfügung einer Ringdichtung 16 /wischen den Ringflanschen 9 und 13 dichtschließend zusammengezogen bzw. zusammengedrückt und um die Flanschen ein Klemmring 17 hcrumgelegi, dcv die Gehäuseteile 4 und 5 dichtschließend zusammenhalt.

Die die Flanschen 9 und 13 der Gehäuseteile 4, 5 aulnehmende Ringnut des Klemmringes 17 erweiiert sich in radialer Richtung nach innen entsprechend der Verjüngung der Flanschen, so aaß diese beim Zusammenziehen des Klemmringes gegeneinander bewegt werden und mit der Ringdichtung 56 eine dichischließende Verbindung bilden. Aus F i g. 2 ist ersichtlich, daß der Klemmring 17 zweiteilig ausgebildet und mit einem Gelenk 18 versehen ist. Der eine Ringteil ist lerner mit

ίο einem Schraubbolzen 19 versehen, der durch eine entsprechende Öffnung eines radial außen gerichteten Ansatzes des anderen Ringteiles hindurchgesteekt werden kann und auf den zum Zusammenziehen der Ringteile eine Flügelmutter 21 aufschraubbar ist.

is Für den unmittelbaren Anschluß an eine Rohrleitung kann die Filtervorrichtung vorzugsweise gemäß F i g. 3 ausgebildet sein. Diese Ausbildung entspricht in bezug auf die Fiilerstäbe 1 und ihre Anordnung bzw. Halterung in der Querwand 3 sowie in bezug auf das zweileilige Gehäuse, das am oberen Ende mit einer gewöhnlich durch einen Stöpsel 36 verschlossenen Lüftungsöffnung versehen ist, im wesentlichen der Ausbildung nach F i g. I. Am unteren Teil des Filiergehjuses ist jedoch ein Anschlußgehäuse 22 angeordnet, daß eine Einlaßöffnung 23 und eine mit dieser gleiehachsige Auslaßöffnung 24 aufweist. Mit dieser ist eine Kammer

25 verbunden, die unmittelbar mil einer Bodenöffnung in der hier mit 26 bezeichneten Fassung für die Querwand 3 in Verbindung ist. Die Fassung 26 ist mit den

3c oberen Rändern der Kammer 25 verlötet, so daß sie eine Trennwand /.wischen der Einlaßöffnung 23 und der Auslaliöffnung 24 ties Anschlußgehäuses 22 bildet. Die F.iniaßöffnung 23 ist ferner mit einem die Fassung

26 umgebenden Zwischen- bzw. Ringraum zwischen is der Fassung 26 und der zylindrischen Wandung des I Interleiles 28 des. Filiergehäuses verbunden, der mil dem Anschlußgehäuse 22 verlötet ist. Der obere Rand ties Unterteiles 28 ist mit einer Verdickung 29 versehen, die mit ihrer ebener, oberen Ringfläche eine Sitzfläche für den Oberteil des Filtergehäuses bildet und ein Innengewinde aufweist. Wenn die Querwand 3 in die Fassung 26 eingesetzt ist, wird sie durch einen in dieses Gewinde eingeschraubten Schraubring 31 in der Fassung lesigehaltcn. Der Schraubring 31 wird so weit eingeschränkt, daß er an einem zweiten Ring 30 anliegt, tier die Querwand 3 in die F'assung 26 hineindrückt. Weiler hin ist der Schniubring 31 mit mehreren Durchlaßöllnungen 32 versehen, durch die hindurch die zu filtrierende Flüssigkeit aus dem Ringraum 27 nach oben strömt, damit sie tlie hohlen Filiersiäbe umspülen kann. Die freien oberen Enden tier Fiilerstäbe 1 sind wiederum wie bei F" i g. 1 durch den zylindrischen Oberteil J3 des Filtergehäuses überdeckt, an dessen unteren Rand ein mit Außengewinde versehener AnsehluU-

ss tlansch 34 für die Verbindung mi ι dem Unterteil 28 angebracht ist. Zum Zusammensetzen der Filtervorrichtung wird die Querwand 3 mit den in sie eingesetzten Filterstäben 1 in tlic Fassung 26 eingeschoben, dann der Ring 30 auf die Querwand 3 aufgelegt und schließlieh der Schraubring 31 in das Innengewinde der Verdikkung 29 eingeschraubt und angezogen, st) daß diese Teile fest zusammengehalten werden. Sodann wird der Oboneil 33 des Filtergehäuses über die Fiilerstäbe 1 gestülpt und in das Gehäuse der Verdickung 29 unter

<.- Zwischenfügung eines Dichtungsringes 35 eingeschraubt.

Für manche Anwendungszwecke kann es erwünscht sein, das Gehäuse der Filtervorrichtung durchsichtig zu

gestillten, so dall die lilterwirkung tier Vorrichtung beim Betrieb beobachtet werden kann, Gemäß I i g. 4 kiinn hierzu das Filtergehäuse aus (ilas oder einem glasähnlichen Werkstoff bestehen. Hei dieser Atisl'iihiiingslorm sind wiederum hohle l^;illersi;ibe 1 mis porö sein Werkstoff in der aus elastisch nachgiebigem Werkstoff bestehenden Querwand 3 gehaltert, ledoeh ist hierbei der Unterteil 41 des liltcrgchauses am oberen Rand mit einer schwach konischen Innenllachc versehen, die der Innenfläche der Fassung 8 bzw. 26 der vorher beschriebenen Ausführungsformeii entspricht und fur die Querwand 3 den Dielmingss.it/ bildet. Der Un terieil 41 weist lerner /ur Verbindung mit dem Oberteil 44 des Fillergchäuses einen radial nach au Heu genehte ten Flansch 43 auf. Der Oberteil 44 des lilteigehäuses besteht aus einer am oberen linde bis auf eine Finlaßölfnung 45 geschlossenen Glasrohr, das ,.uilierdem mit einer gewöhnlieh durch einen Stöpsel 47 verschlossenen Lüftungsöffnung 46 versehen ist. /um Zusammensetzen der Filtervorrichtung wird der Oberteil 44 über die aus den Filierstäben 1 und der Querwand 3 bestehenden und in den Unterteil 41 eingesetzte I iltereinheil gestülpt, bis der an seinem unteren Rand angeord nete Flansch 48 auf einer auf den Flansch 4} des I inier leiles 41 aufgelegten Dichtungsscheibe 44 aufliegt. Sodann werden auf die äußeren Ringfliiehen der Hanschen 43 und 48 unter /wischcnfügung von Ringscheiben 51 zur Abdichtung Metallringe 52 und 5 3 aufgelegt und mittels Schraubenbolzen 54. die in Innengewinde des unteren Metallringes 53 eingreifen, festgezogen.

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Hierdurch werden die beiden Gehäuseteile 41 und 44 dielitsdmcißend miteinander verbunden.

Beim Gebrauch einer Filtervorrichtung der beschriebenen An wird die zu filtrierende Flüssigkeil der I inlaßollnung des Filtergehäuse^ gewöhnlich unter er heblichem Druck zugeführt. Wenn die I liissigkeit in dem Gehauseoberteil die hohlen Filterstabe umgibt, wird die Luft aus dem Gehäuse durch die obere Lüftungsöffnung abgelassen, worauf die I .ultungsöllnutig wieder geschlossen wird. Die Filtervorrichtung ist dann fertig /um Betrieb. Anstatt die Flüssigkeit unter Druck /u Ilinieren, kann auch am Ausladende der liltervor lichtung ein Vakuum angewendet werden, um die Flüssigkeit durch die rohrförmigen Filtersläbe hindurch/usaugen.

Die Kapazität der Filtervorrichtung hängt von dei Anzahl und Länge der Filierstäbe, der Porengröl.lc um der Druckdifferenz /wischen Finlaß- und Auslaßöfl nimg der Filtervorrichtung ab. Fine Filtervorrichtung mn neunzehn Filterstäben von 5.3 mm Durchmesse und 3b cm Länge hai /.. B. eine Gesamtfläche von nun bl/ eni-\ Wenn diese Filterstäbe eine maximale Poren große von 0,8 Mikron haben, so ergibt sich für eine zi filnierende Flüssigkeit mit der Viskosität I und be einer Druckdifferenz zwischen Finlaß und <\uslaß de I iltcmimchuing von etwa I kg/cm^: eine Durchfluß menge \on 1 3bb Liter. Das Gehäuse der I iliervomcl· lung ist dabei 43cm lang und hat einen Durchmesse X¹OiI 4,^ri cm.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Paientar..-.pruche:

1. Filtervorrichtung mit einer /wei einander gegenüberliegende Stirnflächen aufweisenden Quer- s wand und einer Vielzahl von zwischen den Stirnflächen durchgehenden Öffnungen, in denen die Enden von hohlen zylindrischen Filterstaben aus starrem porösem Material abgedichtet und in radialer Richtung ledernd nachgiebig gehaltert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Querwand (3) aus elastisch nachgiebigem Werkstoff besteht und im Bereich ihrer jeweils von einer durchgehend zylindrischen Wandung begrenzten Öffnungen die Filterstäbe (1) jeweils auf deren gesamter Eing.'iffslänge mit Dichtsitz umschließt.

2. Filtervorrichtung nach Anspruch !.dadurch gekennzeichnet, daß die Fiitersiäbe (1) aus starrem porösem Material bestehen.

3. Filiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (3) aus Gummi besteh:.