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Fluidabscheideeinheiten
mit Armaturen können
in kleinen Räumen
installiert werden, die es sehr schwierig machen, die Filtereinheit
auszutauschen. Beispielsweise kann es schwierig sein, eine Armatur während der
Installation und des Aufbaus in einem begrenzten Raum zu drehen.
Auch eine Schnellkupplungsarmatur kann ungünstig und schwierig sein im
Hinblick auf die Manipulation in Räumen, die bei industriellen
Filtrationseinsätzen
typisch sind. Konventionelle Armaturen erfordern, dass ausreichend Platz
vorhanden ist, damit die Hände
der Bedienungsperson die Armatur manipulieren können. Außerdem gibt es im Allgemeinen
ein Übermaß an Verrohrungen,
die es erlauben sollen, die Armaturen oder Schnellkupplungen zu
entfernen. Es kann auch zusätzliche
Rohre geben, um die Filtereinheit von ihrer installierten Position
aus an einen Ort mit ausreichend Platz zu bewegen, damit die Armaturen/Schnellkupplungen
leicht entfernt werden können.
Jedoch ist das Herumhantieren mit Rohren höchst unerwünscht, da die Rohre leicht
beschädigt werden
können
und Verunreinigungen, die an der inneren Oberfläche der Rohre haften, in das
Fluid vertrieben werden können.
Herkömmliche
Wegwerffilter sind auch zeitaufwändig
zu wechseln, und zwar aufgrund der sperrigen Armaturen. Außerdem erfordern Filter
häufig
einen gesonderten Raum oberhalb und unterhalb, um zum Zwecke der
Entfernung eine vertikale Bewegung zu erlauben, und Raum ist wertvoll.
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Ein
weiteres Problem, welches mit konventionellen wegwerfbaren Fluidabscheidevorrichtungen verbunden
ist, ist Leckage während
des Auswechselns. Da die Chemikalien, die bei einem besonderen Prozess
benutzt werden, gefährlich
sein können,
ist jede Leckage sowohl vom Umweltstandpunkt aus als auch bezüglich der
Sicherheit der Bedienungspersonen unerwünscht. Außerdem können in ähnlicher Weise der Vorrichtung
zugeordnete Rohre lecken oder während
des Wechsels tropfen, was eventuell ebenfalls einen gefährlichen
Zustand zur Folge hat.
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Es
ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine entfernbare
Fluidabscheidevorrichtung zu schaffen, die in einem eingeschränkten Raum
installiert und leicht angeschlossen und gelöst werden kann.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine entfernbare
Abscheidevorrichtung vorzuschlagen, die Armaturen hat, welche die
Installation mit einer einzigen leichten Bewegung ermöglichen
und es nicht erforderlich machen, dass jede Armatur individuell
angeschlossen wird.
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Es
ist eine zusätzliche
Aufgabe der Erfindung, eine Abscheidevorrichtung zu schaffen, die tropffreie
Verbindungen einschließt,
um eine Leckage während
des Austausches zu verhindern.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung
einer Abscheidevorrichtung, welche Lufteinschlüsse während des Wechsels minimiert
oder eliminiert.
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Eine
zusätzliche
Aufgabe der Erfindung ist darin zu sehen, eine Abscheidevorrichtung
mit orientiertem Anschluss zu schaffen, der eine falsche Installation
der Vorrichtung verhindert.
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Die
vorliegende Erfindung wird wie in den Ansprüchen angegeben beansprucht.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
Probleme des vorbekannten Standes der Technik wurden durch die vorliegende
Erfindung überwunden,
die eine Fluidabscheidevorrichtung bereitstellt, die einen leichten
und schnellen Austausch sogar in eingeschränkten Räumen erlaubt und außerdem Leckage
während
des Aus tauschs minimiert oder eliminiert. Die Armaturen sind für ein schnelles Anschließen/Trennen
und mit einer minimalen oder ohne Leckage ausgebildet. Die oberen
und unteren Armaturen können
unterschiedliche Konfigurationen haben, um dadurch eine richtige
Installation der Vorrichtung sicherzustellen. Das jeweilige Medium,
das abgeschieden werden soll, unterliegt keinen besonderen Einschränkungen
und kann Schlämme,
Fluide einschließlich
Wasser und vorgespannte Chromatographiesäulen sein.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein Querschnitt einer Abscheideeinheit, die nicht erfindungsgemäß ist, aber
für das Verständnis der
Erfindung nützlich
ist;
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2 ist
eine Querschnittsdarstellung eines Ventils für eine Abscheideeinheit, die
nicht der Erfindung entspricht, aber zu deren Verständnis dienlich ist;
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2a ist
ein Querschnitt eines Teils des Ventils nach 1;
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3 ist
ein Querschnitt eines Teils des Ventils der 2;
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4 ist
eine Darstellung im Querschnitt eines Ventils für eine Abscheideeinheit;
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4a ist
ein Querschnitt eines Teils des Ventils von 4;
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4b ist
ein Querschnitt einer anderen Ausführungsform des Ventils nach 4;
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5 ist
ein Querschnitt einer Abscheideeinheit, die nicht erfindungsgemäß ist, aber
zum Verständnis
der Erfindung dient;
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5a ist
ein Querschnitt der oberen Armatur des Ventils von 5;
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5b ist
ein Querschnitt der unteren Armatur des Ventils gemäß 5;
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6 ist
eine Querschnittsdarstellung einer Abscheideeinheit, die nicht der
Erfindung entspricht, aber für
deren Verständnis
nützlich
ist;
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7 ist
eine quergeschnittene Seitenansicht einer Abscheideeinheit, die
nicht erfindungsgemäß ist, aber
dem Verständnis
der Erfindung dient;
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7a ist
eine Frontansicht der Abscheideeinheit nach 7;
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8 ist
eine Seitenansicht im Querschnitt einer Abscheideeinheit gemäß vorliegender
Erfindung, die wie dargestellt in dem Verteiler installiert ist;
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8a ist
eine Querschnittsansicht von der Seite der Abscheideeinheit nach 8,
und zwar bei installierter Position dargestellt;
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8b ist
eine Aufsicht im Querschnitt der Einheit gemäß 8 bei installierter
Position;
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8c, 8d und 8e sind
Querschnittsansichten weiterer Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Armatur;
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8f ist
eine Ansicht im Querschnitt einer vorbekannten Armatur;
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9 ist
eine schematische Darstellung eines Abscheidesystems gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
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10 ist
eine Seitenansicht im Querschnitt einer Abscheideeinheit, die in
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung installiert ist,
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10a ist eine Seitenansicht der Einheit gemäß 10 bei
installierter Position;
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10b und 10c sind
vergrößerte Ansichten
des Riegelmechanismus von 10;
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10d ist eine Ansicht im Querschnitt einer Abscheideeinheit,
die in einer weiteren Ausführung der
vorliegenden Erfindung eingebaut ist;
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10e ist eine Seitenansicht der Einheit gemäß 10g bei installierter Position;
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11 ist
eine Seitenansicht im Querschnitt einer Abscheideeinheit, die in
einer noch weiteren Ausführungsform
der Erfindung installiert ist;
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11a ist eine Seitenansicht im Querschnitt der
Abscheideeinheit gemäß 11 bei
installierter Position;
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12 ist
eine Seitenansicht im Querschnitt einer installierten Abscheideeinheit,
die nicht erfindungsgemäß ist, aber
zu deren Verständnis
beiträgt; und
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13 ist
eine Seitenansicht im Querschnitt einer Abscheideeinheit, die nicht
erfindungsgemäß ist, aber
zum besseren Verständnis
der vorliegenden Erfindung dient.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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9 zeigt
ein Schema eines typischen Fluidabscheidesystems, in dem die vorliegende
Erfindung zur Anwendung kommen kann. Die Fachleute werden verstehen,
dass die Abscheidesysteme gemäß der Erfindung
Filter, Reiniger, Konzentratoren und Kontaktoren (z. B. Entgaser
und Ozonatoren) einschließen.
Zum Zwecke der Erklärung
werden die Abscheidesysteme am Beispiel von Filtern beschrieben,
obwohl die Erfindung nicht hierauf eingeschränkt ist. Es ist ein Filter 12 gezeigt,
welches ein Einlassende 90 und ein Auslassende 100 (diese könnten auch
vertauscht werden) hat, und zwar jeweils für einen entsprechenden Anschluss
an einen unteren und oberen Verteiler 16, 14.
Eine Stickstoffsaubere Trockenluft-Leitung wird zum Reinigen des
Filters 12 benutzt. Eine entionisiertes Wasser (DI) führende Leitung
wird zum Spülen
des Filters 12 verwendet. Geeignete und vorzugsweise luftbetätigte Ventile
V1–V6
werden wie gezeigt passend positioniert. Für einen Filterwechsel wird
das manuelle Absperrventil 150 auf der Einlassleitung geschlossen, und
das Filter 12 wird mit Stickstoff oder sauberer trockener
Luft gereinigt. Das Filter 12 wird dann mit DI-Wasser gespült, noch
einmal mit Stickstoff oder sauberer Trockenluft gereinigt und dann
von den Verteilern entfernt und ersetzt. Zwecks Inbetriebnahme wird,
nachdem das neue Filter installiert ist, dieses mit DI-Wasser gespült, gereinigt,
und das manuelle Absperrventil 150 wird geöffnet. Das
Filter 12 wird mit dem ausgewählten Fluid grundiert und ist
fertig zur Benutzung. Es ist dem Fachmann klar, dass die vorstehende
Prozedur nur der Erläuterung
dient; auch andere Prozeduren zur Inbetriebnahme und zum Austausch
könnten
bei der Filtervorrichtung gemäß der Erfindung
zur Anwendung kommen.
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Indem
man sich nun der 1 zuwendet, ist dort ein Verteiler 10 dargestellt,
der eine oder mehrere Abscheideeinheiten aufnimmt, die in der gezeigten Anordnung
Filtereinheiten 12 (nicht dargestellt) sind. Jede Filtereinheit 12 ist
so eingerichtet, dass sie an einen oberen Verteiler 14 und
einen unteren Verteiler 16 angeschlossen werden kann. Obwohl
Verteiler dargestellt sind, ist es dem Fachmann klar, dass andere
Mittel zum Anbringen jeder Filtereinheit am System und zur Bildung
einer Fluidverbindung in die Filtereinheiten und aus diesen heraus
benutzt werden können.
Zur Vereinfachung wird jedoch die folgende Beschreibung auf Verteiler
Bezug nehmen. Vorzugsweise sind die Verteiler unabhängig, was
es möglich machen
wird, ein separates Wechseln jeder Filtereinheit 12 durchzuführen. Einer
oder mehrere der Verteiler können
Druckwandler (nicht dargestellt) oder andere Sensoren zur Überwachung
der Zustände
des Verfahrens einschließen.
Die Filtereinheiten 12 können einen oder mehrere Führungsklötze 18 haben, um
das Anbringen der Einheiten in einem Modul zu erleichtern.
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Die
Filtereinheiten 12 können
komplett Wegwerfprodukte sein oder ein wieder verwendbares Gehäuse mit
einem inneren Einsatz für
einmalige Benutzung aufweisen. Bei der in 1 gezeigten
Ausführungsform
hat das erste (obere) Ende jeder Filtereinheit eine Steckarmatur
oder Kupplung 20, die vorzugsweise zentrisch (in Bezug
auf das Gehäuse
des erwähnten
Filters 12) angeordnet ist und vorzugsweise zylindrisch
zur An bringung am oberen Verteiler 14 ausgebildet ist.
In ähnlicher
Weise hat das zweite (untere) Ende jeder Filtereinheit 12,
welches vom ersten Ende beabstandet ist und diesem vorzugsweise
gegenüber
liegt, eine Armatur oder Kupplung 21, die vorzugsweise
ebenfalls zentrisch angeordnet ist, zur Anbringung an einer Aufnahme 22 am
unteren Verteiler 16.
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Zumindest
einer der Verteiler 14, 16 ist zwischen einer
ersten entkuppelten Position, was für den linken Verteiler 14 in 1 gezeigt
ist, in eine zweite Eingriffsposition bewegbar, was für den rechten
Verteiler 14 in 1 dargestellt ist. In der ersten entsperrten
Position kommt die Aufnahme 19 am Verteiler 14 außer Eingriff
mit der Kupplung 20 des Filters 12. Die erste
entsperrte Position des Verteilers 14 ist hoch genug (d.
h., ausreichend vom unteren Verteiler 16 beabstandet) im
Modul derart, dass das Filter 12 (vertikal in Richtung
auf den oberen Verteiler 14) vom unteren Verteiler 16 abgehoben
und entfernt werden kann. Bei der zweiten Eingriffsposition wird die
Kupplung 20 von der Aufnahme 19 aufgenommen, wobei
sie sich in Anlage mit der im Modul eingebauten Filtereinheit 12 befindet.
Obwohl sowohl der obere Verteiler 14 als auch der untere
Verteiler 16 beweglich sein könnten, ist vorzugsweise einer
beweglich und der andere bei dieser Ausführungsform stationär.
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Bei
einer anderen Anordnung der in 1 gezeigten
Vorrichtung enthält
jeder obere Verteiler ein Ventil 25, welches durch den
Eingriff der Filtereinheit 12 in den Verteiler 14 betätigt wird,
und zwar insbesondere durch Eingriff der Kupplung 20 in
den Verteiler 14. Beim Anbringen der Filtereinheit 12 am
Verteiler 14 wird das Ventil 25 zwangsläufig geöffnet durch
Kontakt mit einem Betätigungsglied 7 in
der Kupplung 20, was eine Fluidverbindung zwischen der Filtereinheit 12 und
dem Verteiler 14 ermöglicht.
In der dargestellten Ausführung
wird die Öffnung
des Ventils 25 durch Kontakt zwischen dem Betätigungsglied 7 in
der Kupplung 20 und dem Ventilstößel 30 herbei geführt, was
das Ventil in die vertikale Richtung (wie in 1 angedeutet)
drückt,
das Ventil vom Sitz abheben lässt
und Fluid ermöglicht,
es zu passieren. Wenn die Filtereinheit 12 vom Verteiler 14 abgenommen
ist, drückt
eine Ventilfeder 13 das Ventil 25 zurück in seine
geschlossene Sitzposition, um Leckage aus dem Verteiler 14 zu
verhindern.
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Auch
hat bei einer Anordnung der Vorrichtung gemäß 1 jede Filtereinheit 12 ein
Ventil 26, welches bei Eingriff der Filtereinheit 12 in
den Verteiler 16 betätigt
wird. Nach Anbringung der Filtereinheit 12 am Verteiler 16 ist
das Ventil 26 durch Kontakt mit dem Betätigungsglied 29 geöffnet, wodurch
eine Fluidverbindung zwischen dem Verteiler 16 und der
Filtereinheit 12 ermöglicht
wird. Wenn die Filtereinheit 12 vom Verteiler 16 entfernt
wird, drückt
die Ventilfeder 11 das Ventil 26 in seine geschlossene
Sitzposition, um eine Leckage aus der Filtereinheit 12 zu
vermeiden.
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Ein
solches geeignetes Ventil 26 ist detaillierter in 2 gezeigt.
Der untere Verteiler 16 hat einen Fluiddurchgang 23,
der eine Fluidverbindung zu der (oder von der) Filtereinheit 12 bildet.
Der Verteiler 16 hat einen vorzugsweise zylindrischen Ansatz 22,
der ein entsprechendes Aufnahmeende 21 der Filtereinheit 12 aufnimmt,
deren innerer Durchmesser größer ist
als der Außendurchmesser
des Ansatzes 22. Der Ansatz 22 (und/oder das aufnehmende
Ende 21) hat Mittel für
ein dichtes Einpassen in die Filtereinheit 12, wie etwa
einen O-Ring 28. Ein stationärer Ventilaktuator 29 ist
so im Verteiler 16 positioniert, dass das Anbringen der
Filtereinheit 12 am Verteiler 16 den Ventilstößel 30 des
T-förmigen
(im Querschnitt) Ventils 26 zur Anlage gegen den Aktuator 29 bringt,
wodurch das Ventil in die vertikale Richtung gedrückt wird,
wie es durch den Pfeil in 2 angedeutet
ist, um eine Fluidströmung
um das Ventil 26 herum und in die Filtereinheit 12 zu
ermöglichen.
Eine Feder oder dergleichen (nicht dargestellt) sitzt vorzugsweise
auf der oberen Oberfläche 44 des
Ventils 26 und spannt das Ventil 26 in Richtung
auf seine geschlossene Position vor, wo es gegen die Basis 32 des
Gehäuses
oder Filters 12 sitzt. Bei einer unteren Öffnung,
man kann sich auf die Schwerkraft verlassen, bevorzugt man jedoch,
eine etwas andere Vorrichtung zur Unterstützung des Schließens zu
verwenden. Wenn sich die Filtereinheit 12 außer Eingriff
mit dem Verteiler 16 befindet, dichtet das Ventil 16 gegen
das Gehäuse
der Filtereinheit 12 bei 32 gemäß 3,
wodurch eine Flüssigkeitsströmung zwischen
dem Verteiler 16 und der Filtereinheit 12 sowie
eine Leckage aus der Filtereinheit 12 verhindert werden.
Der Fachmann wird erkennen, dass die Konfiguration der Befestigung
zwischen dem Verteiler 16 und der Filtereinheit 12 nicht kritisch
ist; beispielsweise könnten
die Armaturen umgekehrt angeordnet werden, wobei die Verteiler innen
in die Ansätze
an der Filtereinheit 12 eingesetzt werden. Ebenso kann,
da die Filtereinheit 12 an einen Verteiler an einem Einlass
und einem Auslass angeschlossen ist, der Einlass einen anderen Anschluss
als der Auslass haben.
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2a zeigt
mehr Einzelheiten der Gestaltung des Ventils 26, welches
sich im Aufnahmeende 21 der Filtereinheit 12 befindet,
welches von einer entsprechenden Ausnehmung 49 im Verteiler 16 aufgenommen
wird. Bei der Feder 11 ist gezeigt, wie sie das Ventil 26 in
Richtung auf seine Dichtungsposition gegen eine Schulter 48 des
aufnehmenden Endes 21 vorspannt. Ein O-Ring 28 dichtet
das Ende 21 in der Ausnehmung 49 des Verteilers 16 ab.
Ein Aktuator 29 ist so positioniert, dass er wie bei der
Ausführungsform
gemäß 2 gegen
den Ventilstößel greift,
um das Ventil in Richtung des Pfeils zu bewegen und es von der Schulter 48 abzusetzen,
damit Fluid um das Ventil herum fließen kann.
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4 zeigt
ein weiteres Filtereinheitsventil zur Schaffung einer tropffreien,
schnell lösbaren
Filteranordnung. Das Ventil ist bei dieser Anordnung ein Kugelventil,
wobei ein kugelförmiges
Glied 34, welches eine größere Dichte als die Dichte
des Fluids hat, in einem in der Filtereinheit 12 ausgebildeten Hohlraum 35 untergebracht
ist. Der Hohlraum wird zum Teil durch mindestens zwei sich mit Abstand
gegenüberliegenden
Armen 46, 47 gebildet, die wie dargestellt an
ihren freien Enden konvergieren, so dass der Raum zwischen ihren
freien Enden kleiner ist als der Durchmesser des Kugelgliedes 34,
wodurch dieses eingefasst wird und daran gehindert wird, aus dem
Hohlraum 35 auszutreten. Vorzugsweise gibt es zwei Paare
von sich mit Abstand gegenüberliegenden
Armen. Noch spezieller endet das freie Ende jedes Arms vorzugsweise
in sich gegenüberstehenden
Enden 46a, 47a derart, dass der Abstand zwischen
den Enden von sich gegenüberliegenden
Armen kleiner ist als der Durchmesser des kugelförmigen Gliedes 34,
wodurch ein Anschlag gebildet wird und die vertikale Bewegung des
kugelförmigen
Gliedes 34 im Hohlraum 35 begrenzt wird. Ein Fluiddurchgang 36 ist
unterhalb des Kugelgliedes 34 vorgesehen, um eine Fluidverbindung
zum Fluidweg 22 des Verteilers 16 zu schaffen.
Da das Fluid vom Verteiler 16 in den Durchgang 36 strömt, übt es auf das
kugelförmige
Glied 34 einen Druck aus, der das Glied 34 dazu
bringt, in Richtung des Pfeils 37 im Hohlraum 35 zu
wandern und die offene Position einzunehmen, die in 4 mit
Phantomlinien und im größeren Detail
in 4a dargestellt ist. Aufgrund der Geometrie des
Hohlraums 35 und wenn sich das kugelförmige Glied in der oberen mit
Phantomlinie angedeuteten Position befindet, kann Fluid um das kugelförmige Glied 34 herum
strömen
und in die Filtereinheit 12 (4a) eintreten.
Wenn jedoch die Fluidströmung
vom Verteiler 14 aufhört,
kehrt das kugelförmige
Glied 34 in die geschlossene Position zurück, wodurch
die Fluidverbindung zwischen dem Durchgang 36 und dem Hohlraum 35 unterbrochen und
das Fluid daran gehindert wird, in den Fluiddurchgang 36 zu
entweichen und aus der Filtereinheit 12 zu lecken. Die
Filtereinheit 12 kann nun vom Verteiler ohne Leckage abgenommen
werden. Für den
Fachmann ist es verständlich,
dass trotz eines bevorzugten sphärischen
Gliedes 34 auch andere Formen geeignet sind, sofern das
Glied in der geschlossenen Position dichtet und mittels Druck in
seine offene Position bewegt werden kann, der von dem aus dem Verteiler
kommenden Fluid ausgeübt
wird. Die Filtereinheit 12, die vorzugsweise aus einem Wegwerfmaterial
konstruiert ist, dichtet auf dem Verteiler 16 mit beliebigen
geeigneten Mitteln ab. 4 zeigt eine Ausnehmung oder
Muffe 60, die in der Filtereinheit 12 ausgebildet
ist und so geformt ist, dass sie ein Steckende 62 des Verteilers 16 aufnehmen kann.
Ein runder O-Ring 28 im Ende 62 stellt eine Dichtung
sicher. 4b zeigt eine alternative Anordnung,
bei der das Steckkupplungsende 36 sich an der Filtereinheit 12 befindet
und von einer Muffe 64 im Verteiler 36 aufgenommen
werden kann. Es ist ein O-Ring 28 gezeigt, der bei dieser
Ausführungsform
in der Kupplung 63 platziert ist. Der Fachmann weiß, dass
bei jeder Ausführungsform
mehr als ein O-Ring verwendet werden kann oder dass einige andere Dichtungsvorrichtungen
benutzt werden können
anstelle von oder zusammen mit dem O-Ring bzw. den O-Ringen.
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Da
die richtige Orientierung des Filters 12 kritisch sein
kann, zeigt 5 eine Ausführungsform des Filters 12 und
Verteilers, die eine falsche Installation des Filters 12 verhindert.
So hat der obere Verteiler 114 eine Steckverlängerung 110 mit
einem Fluiddurchgang 223. Die Steckverlängerung 110 wird dichtend
von einer entsprechenden Ausnehmung 235 im Auslass der
Filtereinheit 12 aufgenommen. Der untere Verteiler 116 hat
eine andere Konfiguration als der obere Verteiler 114.
Beispielsweise zeigt 5a den unteren Verteiler 116 mit
einer Ausnehmung 225, die abgedichtet eine entsprechende Steckverlängerung 230 des
Einlasses der Filtereinheit 12 aufnimmt. Da die Gestaltungen
des Einlasses und Auslasses der Filtereinheit 12 unterschiedlich sind,
kann die Filtereinheit 12 nur auf eine Art und Weise in
den Verteilern 114, 116 eingebaut werden. Dargestellt
sind auch beabstandete Beine 205 an der Filtereinheit 12,
welche dieser ermöglichen,
selbstständig
zu stehen. Vorzugsweise erstrecken sich die Beine 205 unterhalb
der Steckverlängerung 230 so, dass,
wenn die Filtereinheit 12 auf einem Substrat 201 steht,
die Einlassarmatur der Steckverlängerung 230 dem
Substrat nicht ausgesetzt (und durch dieses nicht kontaminiert)
wird. Eine geeignete Ventileinrichtung (nicht darstellt) wird im
Einlass und Auslass benutzt, um den Fluidstrom zu steuern, und zwar
so wie in den 2 und 2a gezeigt
ist.
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6 stellt
eine Verteiler/Filter-Anordnung dar, bei der mehrere Anschlüsse zwischen
Verteiler und Filter hergestellt sind. Steckverlängerungen 110, 110a und 110b des
oberen Verteilers 114 werden abgedichtet aufgenommen von
entsprechenden Ausnehmungen 235, 235a und 235b in
der Filtereinheit 12. Man sieht eine einzelne Verbindung
zwischen der Filtereinheit 12 und dem unteren Verteiler 116,
wodurch wiederum die Ausrichtung der Filtereinheit 12 sichergestellt
ist. Obwohl drei obere Anschlüsse
und ein unterer Anschluss gezeigt sind, ist es dem Fachmann geläufig, dass
mehr oder weniger Anschlüsse an
beiden Enden benutzt werden könnten,
wenn man voraussetzt, dass für
eine richtige Orientierung gesorgt ist. Außerdem könnten einer oder beide der oberen
und unteren Verteiler vertikal beweglich ausgeführt werden, was die Installation
und den Ausbau der Filtereinheit 12 erleichtert. Eine passende
Ventileinrichtung wird in jedem Anschluss benutzt, um die Fluidströmung zu
steuern.
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Die 7 und 7a zeigen
eine weitere Anordnung einer Filtereinheit. Die Fluidverbindung und
der Anschluss der Filtereinheit 12 mit bzw. an oberen und
unteren Verteilern 114, 116 werden mit Ellenbogenkupplungen 250, 250' hergestellt.
Jeder Ellenbogen passt in entsprechend geformte Muffen 251, 251' im jeweiligen
Verteiler. Eine Ausrichtrippe 255 kann wie dargestellt
an der Filtereinheit 12 vorgesehen werden, die in einen
entsprechend geformten Ausrichtschlitz 256 im oberen Verteiler 114 gleitet.
Eine ähnliche
Rippe/Schlitz-Anordnung kann ebenfalls für den unteren Verteiler 116 benutzt
werden. Dies stellt eine genaue Ausrichtung der Filtereinheit 12 sicher,
wenn diese gleitend von den Verteilern aufgenommen wird. Indikatormittel 280,
wie etwa ein Mikroschalter, können
benutzt werden, um das System abzuschalten (und den Fluidstrom zu
stoppen), wenn das Filter 12 entfernt wird. Ein Riegelmecha nismus
(nicht dargestellt) oder ein anderes Sperrmittel wird benutzt, um
die Filtereinheit 12 mit den Verteilern im Betrieb zu verriegeln,
um so eine vorzeitige Abkopplung zu verhindern.
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Die 8, 8a und 8b zeigen
ein System gemäß vorliegender
Erfindung, welches dem in 7 gezeigten ähnlich ist
mit der Ausnahme, dass nur die obere Kupplung oder Armatur 250 als Ellenbogen
geformt ist; die untere Kupplung oder Armatur 250'' hat die Form einer Kugel, die
vorzugsweise aus einem starren Polyolefin hergestellt ist, wie etwa
Polyproylen oder rostfreier Stahl oder anderes Metall, was vom Anwendungsfall
abhängt.
Um die Filtereinheit 12 in das System einzubauen, wird
zuerst die untere Armatur 251'' wie
in 8 gezeigt in den unteren Verteiler 116 eingesetzt.
Dies wird erreicht, indem die Filtereinheit 12 relativ
zum Verteiler der Darstellung entsprechend gekippt wird. Sobald die
Kugelarmatur 251'' in die entsprechende
Ausnehmung 251 in dem unteren Verteiler 116 eingesetzt
ist, wird dann die obere Ellenbogenarmatur 250 in eine Muffe 252 in
dem oberen Verteiler 114 eingesetzt, wie es in 8a gezeigt
ist. Die Ellenbogenarmatur 250 kann bei 300 abgeschrägt sein,
um ihren Eintritt in die Muffe 251 zu erleichtern. Man
kann ein oder mehrere Führungen 260 verwenden,
um die Filtereinheit 12 genau auszurichten und zu orientieren.
Die Konfiguration der Kugelform 250'' und
der entsprechenden Muffe 251 erlauben es der Kugel 250'', in der Muffe 251 zu
schwenken, wodurch etwas „Spiel" geschaffen wird,
wenn die Filtereinheit 12 von der geneigten Position nach 8 in
die Eingriffsposition nach 8a bewegt
wird. Dies erleichtert den Einbau und den Ausbau der Filtervorrichtung 12 unter
einem Winkel, ohne dass es erforderlich ist, dass entweder der Verteiler 114 oder
der Verteiler 116 bewegbar sind. Die Tiefe der Muffe 251 ist
vorzugsweise ausreichend, um eine Bewegung in axialer (nach unten)
Richtung zu ermöglichen,
damit die obere Armatur richtig auf den oberen Verteiler 114 ausgerichtet werden
kann. Da die Filtervorrichtung 12 die Tendenz hat, sich
in axialer Richtung (d. h., in Richtung der Strömung) zu bewegen, wenn sie unter
Druck steht, kann die Tiefe der Muffe 251 zusätzlich diese
Bewegung auch ausgleichen. Ungeachtet des besonderen Ortes der Kugel 250'' in der Muffe 251 erzeugt
jedoch der O-Ring 28 eine geeignete Dichtung. Der Durchmesser
der Kugel 250'' und die Länge der
Muffe 251 bestimmen das Maß, um welches die Filtereinheit 12 in
Bezug auf die Achse des Fluidstroms für den Einbau und Ausbau gekippt
werden kann. Vorzugsweise kann die Filtereinheit 12 um
zumindest etwa 20 Grad von der Vertikalen weg geneigt werden.
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Unter
Hinweis auf die 10 kann für Filtereinheiten, die eine
Länge (von
Armatur zu Armatur wie in 10 gezeigt)
in der Größenordnung
von 4–8 Zoll
haben, der Kippwinkelbereich, der für die Installation und das
Entfernen bei stationären
Verteilern notwendig ist, ein Winkel θ von etwa 8° bis etwa 15° oder größer sein. Für Filtereinheiten mit einer
Länge in
der Größenordnung
von etwa 8–18
Zoll liegt der Kippwinkelbereich bei etwa 5° bis etwa 13° oder größer. Für Filtereinheiten, die eine
Länge von
etwa 18–40
Zoll haben, liegt der Kippwinkelbereich ab einem Winkel von etwa
2° bis etwa
5° oder
größer.
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Die 8c, 8d und 8e zeigen
alternative Konfigurationen für
die Armatur 251. Ein wichtiger Faktor bei den verschiedenen
Ausführungsformen
ist die Abnahme des Durchmessers der Armatur von einem maximalen
Durchmesser, wo die Armatur gegen die Wandungen der Muffe 252 anliegt
und abdichtet, in Richtung auf das Filtergehäuse 12. Außerdem ist
vorzugsweise die Armatur mit dem Gehäuse 12 mittels eines
Stutzens 255 verbunden, der einen kleineren Durchmesser
hat als der maximale Durchmesser der Armatur 251, so dass
die Einheit leicht in Bezug auf die Fluidströmungsachse gekippt und auch
einfach in die Muffe 252 eingesetzt (oder von dieser entfernt)
werden kann. Diese Parameter bilden eine notwendige Hilfe, um der
Einheit zu erlauben, in der Muffe 252 so zu schwenken,
dass sie an stationäre
Verteiler angeschlossen oder von diesen getrennt werden kann. Bei
der 8c hat die Arma tur 251a einen gestreckten
Stutzenteil 255, der sich von der Filtereinheit 12 aus
erstreckt und in einem halbkugelförmigen Teil endet, der einen
um seinen Teil mit größtem Durchmesser
verlaufenden O-Ring hat, um in der Muffe 252 zu dichten.
Der Stutzen 255, der einen kleineren Durchmesser als die
Armatur 251a hat, ermöglicht
die dargestellte Schwenkaktion. Die Eintrittsränder der Muffe 252 können abgeschrägt (nicht
dargestellt) sein, um den Eintritt der Armatur 251 zu erleichtern.
Die 8d zeigt eine weitere Ausführungsform der Armatur 251,
bei der eine polygonale Form benutzt wird. Auch hier wiederum befindet
sich der größte Durchmesser
der Armatur 251b dort, wo die Armatur gegen die Wandungen
der Muffe 252 liegt und abdichtet. 8e ist
eine weitere Ausführungsform,
bei der die Armatur 251c eine im Wesentlichen rechteckige
Form hat. Abgeschrägte Ränder 253 können den
Eintritt der Armatur 251c in die Muffe 252 erleichtern. 8f zeigt
eine aus dem Stand der Technik bekannte Konfiguration, bei der es keine
Reduktion des Durchmessers auf der Länge der Armatur gibt. Hieraus
resultiert, dass das Gehäuse 12 nicht
um einen ausreichenden Winkel für
eine Installation in einen stationären Verteiler gekippt werden
kann.
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Die 10, 10a, 10d und 10e zeigen weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung,
bei denen die obere Kupplung eine einfache ebene Flächendichtung
hat und in einen entsprechenden Schlitz im oberen Verteiler 214 passt.
Die obere Kupplung 350 ist T-förmig im Querschnitt mit einem
zentralen Durchgang 351, der eine Fluidverbindung zwischen
dem Filter und dem Verteiler 214 erlaubt. Ein O-Ring 28,
der in einer Nut auf der oberen Oberfläche der Kupplung 350 sitzt,
kann im Verteilerschlitz 360 die Dichtung übernehmen.
Alternativ kann der O-Ring 28 in
einer Nut des Schlitzes 360 selbst angeordnet sein. Bei
der Ausführung
nach den 10 und 10a ist
die untere Kupplung ein Schwenklager ähnlich dem in 8 gezeigten,
jedoch ist die Kugel 450 als Teil des unteren Verteilers 216 dargestellt.
Die Kugel 450 wird in einer Ausnehmung 451 in
der Filtervorrichtung 12 aufgenommen, die geeignet dimensioniert
ist, um das in 10 gezeigte Kippen und das Einsetzen
der oberen T-förmigen
Armatur 350 in den Schlitz 360 des oberen Verteilers 214 zu
ermöglichen.
Der runde O-Ring 28 dichtet um die Kugel 450 herum
wie gezeigt ab. Die Kugel hat einen Durchgang 465, der
sich in den Verteiler 216 hinein zwecks einer Fluidverbindung
zwischen dem Verteiler und dem Filter 12 erstreckt, wenn
diese zusammengebaut sind. In der Ausführungsform gemäß den Figuren 10d und 10e befindet
sich die Kugel 450 wie bei 8 auf der
Vorrichtung 12 und wird in einer Ausnehmung im unteren Verteiler 216 aufgenommen.
Die Ausnehmung 451 ist geeignet dimensioniert, um die Kugel 450 aufzunehmen,
und der Raum zwischen den oberen und unteren Verteilern (die vorzugsweise
stationär
sind) ist derart, dass das in 10d gezeigte
Kippen und das Einfügen
der oberen T-förmigen
Armatur 315 in den Schlitz 360 des oberen Verteilers 214 möglich wird.
Die Kugel 450 wird in der Ausnehmung abgedichtet, wie etwa
durch einen runden O-Ring 28. Ein Riegel 375 kann
am oberen (oder unteren) Verteiler 214 benutzt werden,
um die Vorrichtung am Ort zu sichern. Beispielsweise drückt gemäß den 10b und 10c eine
Feder 376 gegen den Riegel 375 bei nicht-installierter
Position gemäß 10c und
drückt die
Armatur 350 gegen den Riegel 375 bei installierter
Position nach 10b. Das freie Ende des Riegels 375 kann
wie dargestellt abgeschrägt
sein, um die T-förmige Armatur 350 beim
Eintritt in den Schlitz 360 zu unterstützen. Aufgrund der Benutzung
der Schwenkarmatur können
sowohl der obere als auch der untere Verteiler stationär sein. 10 zeigt
das Filter 12 in einer (in Bezug auf den Verteiler 214)
geneigten Position, und 10a zeigt
das Filter in der Eingriffsposition im Verteiler 214.
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Die 11 und 11a zeigen eine untere Armatur, die der in den 10 und 10a ähnlich ist,
mit einem stationären
unteren Verteiler 216. Jedoch ist bei dieser Ausführungsform
die obere Armatur mit einem beweglichen Verteilerteil verbunden. Speziell
hat der obere Verteiler 314 einen stationären Teil 314a und
einen beweglichen Teil 314b. Der stationäre Teil 314a hat
eine Steckverlängerung 320 mit einem
darin befindlichen Fluiddurchgang. Der bewegliche Teil 314b hat
eine Ausnehmung 330, welche die Steckverlängerung 320 aufnimmt,
und einen Schlitz 460, welcher die obere Kupplung 350' der Filtervorrichtung 12 aufnimmt.
Die obere Kupplung 350' hat
eine Ausnehmung 380, welche die Steckverlängerung 320 aufnimmt,
wenn der bewegliche Teil 314b sich in seiner gegen den
Verteiler anliegenden Position gemäß 11a befindet.
Ein runder O-Ring um die Verlängerung 320 herum
dichtet in der Ausnehmung 380. Da bei dieser Ausführungsform
der obere Verteiler einen beweglichen Teil hat, ist es nicht kritisch,
dass eine Schwenkarmatur als untere Armatur benutzt wird; andere
geeignete Armaturen, wie etwa die bei der Ausführungsform nach 1 beschriebene,
könnten
so benutzt werden, dass die Filtervorrichtung ohne die in 11 gezeigte
Kippoperation angeschlossen wird.
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12 zeigt
eine andere und nicht erfindungsgemäße Anordnung, bei der die Armaturen
sowohl oben als auch unten der T-förmigen Ausbildung gemäß 10 ähnlich sind.
Das Filter 12 gleitet in die beiden Verteiler praktisch
gleichzeitig, und vorzugsweise ist einer oder sind beide der oberen
und unteren Verteiler in axialer Richtung beweglich, um Variationen
in der Filterlänge
unter verschiedenen Filtern Rechnung zu tragen und die Verbindung
und den Eingriff des Filters zu ermöglichen.
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Die
Ausführungsform
der 13 zeigt einen stationären oberen Verteiler mit einer
Steckverlängerung 419,
die einen Durchgang 421 bildet. Die Verlängerung 419 wird
von einer entsprechend geformten Ausnehmung 480 im Verlängerungsteil 460 des Filters 12 aufgenommen.
Ein runder O-Ring 28 schafft eine Dichtung innerhalb der
Ausnehmung 480, wenn die Verlängerung 419 in diese
eingreift. Das gegenüberliegende
Ende des Filters 12 hat eine Verlängerung 440, die in
einer Ausnehmung 481 des unteren Verteilers 416 dichtet.
Ein runder O-Ring 28 dichtet in der Ausnehmung 481,
wenn die Verlängerung 440 in
diese eingreift.