DE2627283C3

DE2627283C3 - Filterelement mit Rahmen und Filtertasche

Info

Publication number: DE2627283C3
Application number: DE19762627283
Authority: DE
Inventors: Wuppertal 5600; Bernd Mortsiefer; Gerd Scheidt
Original assignee: WILH SCHEIDT SOHN 5600 WUPPERTAL
Current assignee: WILH SCHEIDT SOHN 5600 WUPPERTAL
Priority date: 1976-06-18
Filing date: 1976-06-18
Publication date: 1980-09-25
Also published as: SE431826B; DE2627283A1; NL7702421A; DE2627283B2; SE7702329L

Description

Die Erfindung betrifft ein Filterelement, bestehend aus einem eine Filtertasche, insbesondere eine Faltenfiltertasche, tragenden Rahmen mit gelenkig miteinander verbundenen Rahmenseiten, wobei zwischen zwei gegenüberliegenden Rahmenseiten Spreizmittel angeordnet sind und die obere Rahmenseite als Filtratabflußleitung ausgebildet ist.

Filterelement mit Faltenfiltertaschen aus Textil-Einfachgeweben zur Blankfiltration von Flüssigkeiten sind bekannt (DE-PS 1 249 826). In der Regel werden bestimmte Standard-Gewebe verwendet, deren Filtrationseigenschaften auf die Filtrationsaufgabe abgestimmt werden. Hierbei spielt die Durchlässigkeit (Dichte) und Qualität des Gewebes eine wesentliche Rolle. Neben Baumwolle und Wolle werden auch synthetische Gewebe verschiedenster chemischer und thermischer Beständigkeit eingesetzt.

Filtervorrichtungen mit Faltenfiltertaschen arbeiten derart, daß die zu filtrierende Flüssigkeit unter Druck in einen Filterbehälter eintritt, dort auf die Außenseite eines Filtereinsatzes mit der Faltenfiltertasche trifft, das Filtertuch der Faltenfiltertasche durchdringt, als Filtrat gesammelt und das Filtrat aus der Filtervorrichtung geleitet wird.

Die Filtereinsätze dienen im wesentlichen als Stützvorrichtungen für die Faltenfiltertasche, sollen jedoch derart ausgebildet sein, daß die wirksame Filtertuchfläche, d. h. die freie, nicht abgestützte Fläche des Filtertuches, gegenüber der Gesamtfiltertuchfläche möglichst groß ist und dem Filtratfluß kein hoher Widerstand entgegengesetzt wird. Andererseits sind in Abhängigkeit vom Filtrationsdruck und geforderter Durchlässigkeit der freien Filtertuchfläche in bezug auf Zerreißfestigkeit des Gewebes enge Grenzen gesetzt.

Insbesondere problematisch ist die Regelung der Filtrationsleistung in derartigen Filtervorrichtuiigen mit filtertaschcn aus Gewebeliltern und l'iltcrtasL'hcntriigcrn. Die liltertasehenlrüger sind bei einer bekannten Auslühriingsform dieser Art rechteckig und halbstarr ausgebildet, wobei die vier Rahinenseiten gelenkig miteinander verbunden und /u einem Ilachen Stab zusammenklappbar sind. Zwischen /wci ge ueniibetliegenden parallelen Rahmenseiten sind dabei

flüssigkeitsdurchlässige Spreizmittel für eine ein- bis mehrfache Filterfläche vorgesehen und die oberste Rahmenseite als Filtratabflußleitung ausgebildet. Ein derartiger Filterträger läßt sich nach Art einer Nürnberger Schere so zusammenklappen, daß er sich in der zusammengeklappten Form in eine allseitig geschlossene, mit nur einem offenen Einfiihrhals oder -ärmel versehene Filtertasche einführen läßt, worauf der Filtertaschenträger im Inneren der Tasche wieder in Arbeitsstellung aufzuklappen ist. Im Hinblick auf ι η die Zusammenklappbarkeit und Einsteckbarkeit des zusammengeklappten Filtertaschenträgers in eine Filtertasche sind bei solchen Filtertaschenträgern bestimmte Beschränkungen in der Anzahl und der Formgebung der verwendeten Spreizmittel zu beachten. Bei einem bekannten Filtertaschenträger sind als Spreizmittel Ketten mit zwischengeschalteten elastisch verformbaren Zwischengliedern vorgesehen, die an einem Ende mit der als Filtratabflußleitung ausgebildeten Rahmenseite und an ihrem anderen Ende an der gegenüberliegenden Rahmenseite angeschlossen sind, so daß sich die Spreizmittel in Richtung der Hauptfiltratströmung erstrecken. Be^-' Verwendung von Filtertaschen mit ein- bis mehrfach großer Filterfläche, welch letztere Bildung harmonikabalg- 2> förmiger Falten auf den Filtertaschenträger aufgeschoben werden, verlaufen bei der bekannten Ausführungsform die Spreizmittel parallel zu den Falten des Taschenfilters. Ein derartig aufgebauter Taschenfilter ist bei hohen Filtrationsdrücken nicht ausrei- i<> chend gespreizt und setzt dadurch dem Filtratabfluß einen hohen Widerstand entgegen, der die Filtrationsleistung erheblich verringert. Diese Nachteile werden durch einen weiteren bekannten Filtertaschenträger gemindert, dessen Spreizmittel parallel oder in einem r, Winkel bis zu 45° zur Filtratabflußleitung liegen.

Diese oder ähnliche bekannte Lösungen zur Erhöhung der Filtrationsleistung sind jedoch noch nicht optimal, zumal sie Filtereinsätze erfordern, die nur eine relativ geringe, freitragende und unabgestützte w Filterfläch.: freilassen, kompliziert aufgebaut, platzaufwendig und z. T. in der Handhabung nicht einfach sind.

Aus der DE-PS 662747 ist ein Filterstoff, insbesondere für Brennstofffilter von Schwerölmotoren, be- r> kannt, der aus einem Doppelgewebe besteht, wobei die Bindung jedoch derart gewählt ist, daß die Bindefäden den eigentlichen Filtermaschen vorgelagert sind, so daß der Filterstoff abstoßend wirkt.

Nach der DE-AS 1 003 185, die eine Filterplatten- w bespannung betrifft, ist -in Schongitter im Sinne einer Bewehrung vorgesehen, das die mechanische Festigkeit des Filtertuches bewirken soll. Die Verbindung erfolgt durch Stützfaden, so daß ein Stützsieb entsteht.

Die DE-OS 1461499 betrifft die Verwendung ei- >> nes aus zwei untrennbar miteinander verbundenen Gewebelagen bestehenden Filtergewebes, wovon die eine grob und stark und widerstandsfähig gegen mechanische Einflüsse ist, und die andere ein Feingewebe zur Durchführung der eigentlichen Filtrierung in FiI- wi terpressen darstellt. Es soll die mechanische Widerstandsfähigkeit eines FiJtcrluchcs für Filterpressen erhöht werden, wozu die Verwendung eines an sieh bekannten Doppelgewebes dient. Wie die beiden Gewebe iles Doppelgewebes zu verbinden sind, wird .,> nicht angegeben.

Λ11Igilbe der vorliegenden Erfindung ist daher, die Filtratinnsleisiung vof '-iltervorrichtungen mit Filiertaschen zu erhöhen, Trüblauf zu vermeiden und dabei relativ unabhängig vom Ieistungsmindernden Einfluß insbesondere der Spreizmittel der Filtereinsätze zu machen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches I gelöst.

Vorteilhaft ist, wenn das Stützgewebe eine größere Großmaschigkeit bei gleicher Fadenstärke oder gröberes Gewebe aus dickeren Fäden aufweist als das Filtertuchgewebe, was einen besonders guten Fiitrationsabfluß ergibt.

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist das Filtertuch ein Doppelgewebe, das aus dem Standard-Filtergewebe, insbesondere aus Synthetiks, beispielsweise Polypropylen-Fasergarn (Stapelfasergewebe) und einem webtechnisch fest damit verbundenen Stützgewebe besteht. Die Webart der beiden Gewebe kann dem gleichen Grundbindungstyp, z. B. Atlas-, Köper- oder Leinwandbindung entsprechen; es können aber auch Gewebe verschiedener Bindung in einem Webvorgang miteinander verwebt sein.

Das Stützgewebe ist vorzugsweise einfädig aus Monofil-Fäden aufgebaut, wobei die Monofil-Fäden gleiche Durchmesser besitzen. Die Elastizität der Monofil-Fäden sowie das Verhältnis der Anzahl der Kettund/ouer Schußfäden des Filtergewebes zur Anzahl der Kett- und/oder Schußfäden des Stützgewebes können in Abhängigkeit von der gewünschten Filtrationsleistung aufeinander abgestimmt werden. Beispielsweise hat sich herausgestellt, daß zur Blankfiltration eines mit Bleicherde verunreinigten Wassers ein Doppelgewebe geeignet ist, das aus einem üblichen Stapeifaser-Filtergewebe (Polypropylen) und einem mit diesem webtechnisch verbundenen Stützgewebe aus Monofil-Fäden eines Durchmessers von 0,2 bis 0,8, vorzugsweise von 0,4 mm besteht, wobei das Verhältnis der Anzahl der Kett- und Schußfäden des Filtergewebes zur Anzahl der Kett- und Schußfäden des Stützgewebes 2:1 bis 6:1, vorzugsweise 3:1. beträgt.

Die Verbindung des Doppelgewebes kann durch Anbindung, Abbindung, Bindekette oder Bindeschuß erfolgen. Wesentlich ist dabei, daß der Bindefaden nicht die Struktur des Filtergewebes derart verändert, daß z. B. Löcher entstehen, die Trüblauf verursachen können. Deshalb soll der Bindefaden zumindest unterhalb der äußeren Oberfläche des Filtergewebes verlaufen und sich nicht durchdrücken.

Anhand der Fig. 1 bis 3 werden schematisch lediglich bevorzugte erfindungsgemäße Filtertücher dargestellt, aus denen die Filtertaschen bestehen und die als Doppelgewebe ausgeführt sind. Da die Filterelemente als solche bekannt sind, werden sie nicht gesondert abgebildet. Es zeigt

Fig. 1 ein durch Anbindung verbundenes Doppelgewebe-Filtertuch,

Fig. 2 ein durch Abbindung verbundenes Doppelgewebe-Filtertuch,

Fig. 3 ein dur-h Bindekette verbundenes Doppelgewebe-Filtertuch.

Daserfinilungsgemäfk· Filtertuch gemäß Fig. I besteht aus dem Filtergewebe 1 mit Kettfaden 3, die über zwei Schußfäden 2 flottieren, und dem Stützgewebe 4, bestehend aus Monofil-Kcttfadcii 5 und Monofil-Sehußfäden <Ί Das Stützgewebe 4 ist über den Monofil-Kettfnden 5 mit dem Filtergewebe 1 vjibun ilen. Dabei ist der Anliiniluiigspunkt 7 des Keltl'a-

2b 27 283

dens 5 durch den benachbarten Oberkettfaden 3 verdeckt. Dadurch erhält die I iltergewebeoberfläche köpercharakter, und es wird vermieden, daß sich der Moiiofil-Kettfaden 5. der heim OberschulUadcn 2 gehoben wird, durchdrückt. Dabei reicht es aus. daß die Anhindung rapportartig erfolgt.

Besonders vorteilhaft ist i-s. wenn die Verbindung des [-"iltergewches t mit dem Stützgewebe 4 entsprechend fig. I so ausgeführt ist, daß das Filtertuch aus dem Filtergewebe 1 mit Schußfäden 3. die über zwei Kettfaden 2 flottieren und dem Stützgewebe 4, bestehend aus Monofil-Schußfiiden 5 und Monofil-Kettfäden 6. besteht. Jeder etwa sechste bis zehnte Schußfaden 5 besteht jedoch aus Stapelfasergarn und wird für die Anbindung verwendet.

In Fig. 2 ist das erfindungsgemiiße Filtertuch mit einer Abbindung dargestellt. Es besteht aus dem Filtergewebe 8 mit Oberkettfaden 9. die wiederum über zwei Oberschußfäden 10 flottieren und dem Unterbzw. Stützgewebe 11 mit Monofil-SchuBfäden 12 und Monofil-Kettfäden 13. Hierbei bleibt der Oberkettfaden 9 beim Monofil-Schußfaden 12 tief liegen, so daß der Abbindungspunkt 14 tief im Filtergewebe liegt.

Fine besonders günstige Ausführungsform der Erfindung zeigt die Fig. 3. Das Filtertuch besteht aus dem Filtergewebe 15 mit Oberkettfäden 16. die ebenfalls über zwei Oberschußfäden 17 flottieren. und dem Stützgewebe 18 mit Monofil-Schußfäden 19 und Monofil-Kettfäden 20. Die Monofil-Fäden besitzen einen Durchmesser von 0,4 mm. Das Filtergewebe 15 besteht aus Stapelfasern in Köperbindung Kill, das Stützgewebe 18 aus Monofil-Fäden in Leinwandbindung Λ1/1. Das Verhältnis der Anzahl der Kett- und Schußfäden des Filtergewebes zur Anzahl der Kett- und Schußfäden des Stützgewebes beträgt 3:1. Beide Gewebe sind mit einer Bindekette 21, vorzugsweise aus Stapelfasergarn, verbunden, die ebenfalls in Leinwand /.1/1 bindet. Hierbei erscheint weder ein Kettnoch ein Schußfaden des Stützgewebes im Filiergewebe, so daß sich kein Faden des Stützgewebes durch das Filtergewebe drücken kann.

uie Mg. ι Dis i zeigen nur urei Einzei-Beispieie, wie sie sich insbesondere bei einem bestimmten Polypropylen-Gewebe als zweckmäßig erwiesen haben, wie sie aber grundsätzlich gleich oder ähnlich in Betracht kommen bei anderweitigen Geweben, z. B. aus Perlon. Dralon-T. Baumwolle u. a. m.

Dadurch, daß bei dem erfindungsgemäßen Filterelement das Filtergewebe nicht direkt mit dem Stützkörper in Kontakt kommt, wird der Filtratfluß erheblich weniger gehemmt. Dabei kann die Steifigkeit des Stützgewebes in Verbindung mit dem Filtergewebe auf den Fiitrationsdruck abgestimmt sein. Das erfindungsgemäße Gewebe besitzt zudem eine wesentlich höhere Zerreißfestigkeit gegenüber herkömmlichen Filtertüchern, so daß es höheren Drücken und Flächenbelastungen standhalten kann. Überraschend ist jedoch, daß schon bei gleichem Druck im Vergleich zu üblichen Filtertüchern die Filtrationsleistung erheblich höher liegt, was möglicherweise am günstigen Abtransport des Filtrats liegt. Insbesondere eignet sich daher das erfindungsgemäße Filtertuch zur Trennung von Feststoffen aus Flüssigkeiten.

Die Filtertaschen des erfindungsgemäßen Filtereicrncnts ergeben bei gleichem Druck im Vergleich zu herkömmlichen Gewebefiltern, insbesondere bei Faltenfiltertaschen, höhere Filtratmengen. Da das Stützgewebe sich ähnlich wie eine Isolierschicht zwisehen eigentlichem liltergewcbc und ilen bekanntet Filtereinsätzen als besonderer Stüt/.körper auswirkt resultiert hieraus bei gleichen Filtrationsdrücken eint bessere Abflußmüglichkeit des l'iltnits mit Vergleichs ■ weise höherer Filtcrlcistung. Selbstverständlich ist e hierbei auch möglich, mit gutem Erfolg ein Dreifach filtergcwc'be zu verwenden, dessen Filtergewebe ii der Mitte liegt und das zu beiden Seiten mit einen Stiit/.gewebc verbunden ist.

i" In überraschender Weise hat sich gezeigt, daü dit Filtrationsleistung bei Filtern mit Rahmengrößen hi: etwa 500 x 500 mm noch weiter gesteigert werdei kann, wenn man auf die Spreizmittel verzichtet line die Faltenfiltertasche aus dem crfindungsgemäßei

ι· Filtertuch mit dem Stützgewebe zur Filtratseite hir auf einem rechteckigen halbstarren Filtertaschentrii ger anordnet, dessen vier Rahmenseiten jeweils ge lenkig miteinander verbunden sind.

In ebenfalls überraschender Weise hat sich gezeigt

-'» daß man zumindest die gleiche Filtrationsleistung er reichen kann, wenn man auf den Einsatz innere Stützkörper ganz verzichtet und solchen innerei Stützrahmen ersetzt durch einen äußeren Halterah men, der die Filtertaschen in ihrer Arbeitslage so hält

.'"> daß sich diese unter Einwirkung der Filtrationsströ mung nicht verändert. Der Rahmen kann starr ode halbstarr «ein, wobei im Rahmeninneren die Filterta sehe angeordnet ist und im Inneren der Filtertaschi keine besonderen Stütz- oder Spreizkörper vorgese

in hen sind.

Aus dem folgenden Beispiel geht hervor, daß dii Filtrationsleistung eines erfindungsgemäßen Filter elementes erheblich höher liegt als bei Filtervorrich tungen herkömmlicher Art.

Beispiel

Es wurden vier Vergleichsversuche durchgeführ mit folgenden Unterschieden:

Bei Versuch 1 wurde ein Filterbeutel bzw. eine FiI tertasche ohne Stützgewebe auf einem Filterrahmet mit den Abmessungen 500 x 500 mm ohne zusätzli

UIlC O^lClZ.IVCticil VCI WCIlUCt. Uli VC13ULII L WUlUU Il

gleicher Weise verfahren, jedoch mit einer Filterta sehe aus Gewebe gemäß Fig. 3, dessen Filtergewebi

■»-. dem Gewebe der Filtertasche nach Versuch 1 ent sprach. Das Stützgewebe war auf der äußeren Ver schmutzungsseite angeordnet. Bei Versuch 3 wurdi eine gleiche Filtertasche wie bei Versuch 2 verwendet jedoch mit Lage des Stützgewebes auf der inneren FiI

■><> tratseite, die auf einen Stützrahmen mit zusätzli^bei horizontal angeordneten Spreizketten gemäß DT-Pi 1249826 aufgezogen war. Im Versuch 4 wurde ii gleicher Weise verfahren wie bei Versuch 3, jedocl unter Wegfall der Spreizketten, so daß die hauptsäch

ϊί liehe Stütz- und Spreizwirkung allein durch das Stütz gewebe gewährleistet war.

Die vier verschiedenen Filtertaschen bzw. Stütz rahmen wurden in genau gleicher Weise dadurch mit einander verglichen, daß jedes Element nacheinande

μ in einen Leitungswasser-Umpump-Kreislauf mit glei eher Pumpe eingeschaltet wurde unter Einstellung de Anfangspumpenleistung auf zunächst 4,0 m³ prc Stunde bei einem Druckverlust von 0. In den jeweil· erneuerten Wasser-Kreislauf wurden jeweils nachein

τ:5 ander zweihundert, zweihundert und fünfhunder Gramm Bleicherde zugegeben und dann über jede: Filterelement filtriert. Die Ergebnisse enthält die fol gende Tabelle:

Versuch I
Versuch 2
Versuch }
Version 4

Schluß-Mengen-Leistung

Druckverlust

2,OmVh 4,7 mVh 5,7 m'/h 6,6 mVh

2,47 bar 1.45 bar 1.12 bar 0.70 bar

Die überraschend große Verbesserung hinsichtlich Mengenleistung und Druckverlust durch Verwendung des Filtergewebes mit Stützgewebe ergibt sich aus Versuch 3 und Versuch 4. Entgegen aller Erwartung sind bei Einsatz zusätzlicher Ketten-Spreiz-Mittel (Versuch 3) die Ergebnisse hinsichtlich Mengenleistung und Druckverlust schlechter, als bei Fortfall derartiger zusätzlicher Spreizmittel.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Filterelement, bestehend aus einem eine Filtertasche, insbesondere eine Faltenfiltertasche, tragenden Rahmen mit gelenkig miteinander verbundenen Rahmenseiten, wobei zwischen zwei gegenüberliegenden Rahmenseiten Spreizmittel angeordnet sind und die obere Rahmenseite als Filtratabflußleitung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtertasche aus einem Filtergewebe (1) besteht, das filtratseitig mit einem Stützgewebe (4) höherer Biegesteifigkeit derart verbunden ist, daß die Bindefäden (5) unterhalb der äußeren Oberfläche des Filtergewebes (1) verlaufen.

2. Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindefäden (5) durch Gewebefäden des Filtergewebes (1), vorzugsweise durch eine Flotte, überdeckt sind.

3. Filterelement nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtergewebe (1) mit dem Stützgewebe (4) durch Anbindung oder Abbindung verbunden ist und die Anbindungs- bzw. Abbindungsfäden aus dem gleichen Material wie die Filtergewebefäden bestehen.

4. Filterelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Anzahl der Kett- und/oder Schußfäden des Filtergewebes (1) zur Anzahl der Kett- und/oder Schußfäden des Stützgewebes (4) 6:1 bis 2:', vorzugsweise 3:1, beträgt.

5. Filterelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es aus dem Filtergewebe. (1) mit Kettfaden (3), die über zwei Schußfäden (2) rlottieren, und dem Stützgewebe (4), bestehend aus Monofil-Kettfäden (5) und Monofil-Schußfäden (6) besteht, wobei das Stützgewebe (4) über die Monofil-Kettfäden (5) mit dem Filtergewebe (1) verbunden ist.

6. Filterelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtertuch aus dem Filtergewebe (1) aus Stapelfasergarn mit Schußfäden (3), die über zwei Kettfäden (2) Monieren, und dem Stützgewebe (4), bestehend aus Monofil-Schußfäden (S) und Monofil-Kettfäden (6), besteht, wobei jeder etwa sechste bis zehnte Schußfaden (S) jedoch aus Stapelfasergarn besteht und für die Anbindung verwendet wird.

7. Filterelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es aus dem Filtergewebe (8) mit Oberkettfäden (9), die über zwei Oberschußfäden (10) flottieren, und dem Stützgewebe (11) mit Monofil-Schußfäden (12) und Monofil-Kettfäden (13) besteht, wobei die Abbindung über den Oberkettfaden (9) erfolgt.

H. Filterelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es aus dem Filtergewebe (15) mit Oberkettfäden ( 16). die über /wci Oberschußfäden (17) flollieriMi. und dem Stiit/gewebc (18) mit Monolil-SLhultfiiilcn (19) und Moiiofil-Kcttfiidcn (20) sowie einer Bindekettc (21) bestellt, wobei da^ I iltcrgcwebe (15) in Köperbindung (Kl 2). das Siul/gewebe in l.citiWHiulhinduni: (/.11) gewebt sind und die H im Ie kette (21 ) in I .ei η wund ( /. 1 I)

bindet.

9. Filterelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen Rahmen ohne Spreizmittel.

10. Filterelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Faltenfiltertasche innerhalb eines starren oder halbstarren Rahmens befestigt und eingespannt ist.

11. Filterelement nach einem oder mehreren der Ansprüche I bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtertasche aus einem Dreifachfiltergewebe besteht, wobei das Filtergewebe in der Mitte und zu beiden Seiten ein Stützgewebe angeordnet ist.