JP2005534466A - 高圧下で給送される流体を濾過する装置 - Google Patents

Abstract

高圧下で給送される流体を濾過するための、本発明に基づく装置は、保守がしやすく、従来の高圧フィルタに比較してずっと大きいフィルタ面積において最高の圧力負荷に耐える。この目的のために、装置は、流入開口部（３）、流出開口部（４）およびフィルタ室（２３）を包囲する金属のハウジング（２）を有しており、そのハウジングが保守開口部（３、４）を有し、その保守開口部は同様に金属のカバー（１４、１５）によって閉鎖されており、そのカバーは圧接力を受けて、保守開口部（３、４）を包囲する端縁部分（５、６）上にハウジング（２）の金属と直接接触して取り付けられ、端縁部分（５、６）の、カバー（１４、１５）に対応づけられた端面（７、８）はその、保守開口部（３、４）に対応づけられた内側の端縁（１０）とその外側の端縁（１２）の間で、端面（７、８）がその端面に隣接する、端縁部分（５、６）の内面（９）および外面（１１）とそれぞれ９０°とは異なる角度（１３）を形成し、かつカバー（１４、１５）と端縁部分（５、６）との間の接触面が端面（７、８）のほんの一部に制限されるように、斜めに延びており、かつフィルタ室（２３）内に、流入開口部（２１）から流出開口部（２４）へ至るルート上の流体によって貫流されるフィルタ部材（２６）が配置されている。

Description

本発明は、高圧下で給送される流体を濾過する装置に関する。この種のフィルタ装置は、たとえばプラスチック製造またはバイオテクノロジーのようなプロセス技術の領域で、製造する際に発生する液体を浄化するために必要とされる。そのためには、フィルタ室が駆動の各時点でいつでも周囲に対して密に隔離されていなければならない。

４３００バールまでの高圧利用のために実際に使用されている、たとえばＨｏｃｈｄｒｕｅｃｋｔｅｃｈｎｉｋ ＨＯＴＥＣ ＧｍｂＨから提供されるような、従来のように形成されたフィルタ装置は、通常、管状に形成されたハウジングを有しており、そのハウジングが高圧導管内に同軸に収容されている。このフィルタは、膜形状のフィルタ部材を有しており、そのフィルタ部材はフィルタ面積が小さいことによりわずかな汚れしか保持することができない。さらに、フィルタ部材は、高圧下にある流体流が大きくなると、極めて高い圧力損失をもたらす。わずかな圧力損失で大量の汚れを吸収することのできるフィルタは、通常、平均で最大５００バールの高さの圧力までしか提供されない。

既知のフィルタ装置においては、高圧バージョンにおいては十分な圧力強度はフィルタ面積が非常に小さい場合にのみ与えられる。それに対して５００バールまでの平均圧力のための装置においては、十分なフィルタ面積は圧力強度が極めて小さい場合にしか与えられない。高圧使用のための既知の装置の他の欠点は、保守目的のためにはパイプ接続端から完全に外さなければならないことにある。

従って本発明の課題は、一方で、非常に高い圧力負荷に耐え、他方では従来の高圧フィルタに比較して明らかに拡大されたフィルタ面積を有する、容易に保守できる装置を提供することである。

この課題は、流入開口部、流出開口部およびフィルタ室を包囲する金属のハウジングを備えた、高圧下で給送される流体を濾過する装置であって、ハウジングが保守開口部を有しており、保守開口部は同様に金属のカバーによって閉鎖されており、カバーは圧接力を受けて、保守開口部を包囲する端縁部分上にハウジングの金属と直接接触して取り付けられており、端縁部分の、カバーに対応づけられた端面はその、開口部に対応づけられた内側の端縁とその外側の端縁との間で、端面がそれに隣接する、端縁部分の内面および外面とそれぞれ９０°とは異なる角度を形成し、カバーと端縁との間の接触面が端面のほんの一部に制限されるように、斜めに延びており、かつフィルタ室内に、流入開口部から流出開口部へ至るルート上の流体によって貫流されるフィルタ部材が配置されている、装置によって解決される。

本発明に基づく装置は、保守開口部を備えたハウジングを有している。この保守開口部は、ハウジングによって包囲されているフィルタ室にその保守開口部を介して接近することができるように、形成されている。高圧の下でもハウジングの密封性を保証するために、カバーが取り付けられている端面は、カバーを取り付けた場合にカバーと端縁との間にほぼ線形の接触がもたらされるように、斜めにされている。次にカバーが端縁上に圧接された場合に、接触領域内に高い力の集中がもたらされる。従って接触領域内で金属の変形がもたらされ、それが端面の形状をそれと接触しているカバー面の形状に完璧に適合させることをもたらす。このようにして、金属的なシールがもたらされ、それは高圧下でも長い駆動期間にわたってフィルタハウジングからの流体の流出を確実に阻止する。

保守開口部を本発明に従ってシールすることの特別な利点は、開放した継ぎ目ができて、その中に汚れがたまることが防止されることにある。このようにして本発明に基づく装置は、厳しい衛生上の要求も満たすが、そのためにコストの高い構造的措置を必要としない。

好ましくは、フィルタ部材は、フィルタボディとして形成されて、そのフィルタボディはフィルタ室を画成する壁の一つの上に取り付けられて、少なくとも１つのその周面の領域において流体が貫流する。このようにして、流体が貫流するフィルタ面積とそれに伴ってフィルタを通る流量が増大する。特に、フィルタ部材のシール面が流出開口部を包囲していると、効果的である。この配置においては、フィルタボディは、流出開口部が形成されている壁からフィルタ室内へ自由に突出することができる。このようにして、流体が貫流することのできる最大のフィルタ面積が提供される。さらにフィルタボディは、従来のフィルタ容器によってそれ自体知られているような、円筒の形状を有することができる。

フィルタボディの取付けは、フィルタ部材がフィルタ室からシール面に作用する弾性的な力によって付勢されていることにより、容易にすることができる。たとえばばねによって発生される、弾性的な力は、フィルタ部材を、そのシール面が圧力を供給された流体によって自動的にハウジングの対応する壁に押圧されるまで、保持するために用いられる。

本発明の他の好ましい形態は、ハウジングが管状に形成されていることを特徴としている。本発明のこの変形例は、本発明に基づく装置の特に簡単な形態を可能にするだけでなく、同様に特に簡単な方法において、ハウジングが２つの保守開口部を有するように形成される。各保守開口部は、ハウジングの金属と直接接触する、それぞれ端縁部分上に圧接されたカバーによって閉鎖されており、かつ端縁部分の、カバーにそれぞれ対応づけられた端面は、開口部に対応づけられた内側の端縁と外側の端縁との間で、それぞれの端面が、その端面に隣接する、端縁部分の内面および外面とそれぞれ９０°とは異なる角度を形成するように、斜めに延びている。カバーを密に取り付けるために必要な圧接力は、カバーが互いに対して締め付けられることによって、発生させることができる。この目的のために、伸縮ねじのように作用する締付けねじまたは締付けボルトを使用することができ、それらはその伸縮性に基づいて、短時間発生するピーク応力を確実に吸収することができる。従ってこの種の伸縮可能な締付けねじまたは締付けボルトを使用することによって、好ましくない条件の元でも、長い駆動期間にわたって本発明に基づく装置の永続的に確実な密封性を保証することができる。

本発明に基づく装置の形態をさらに簡略化することは、流入開口部が一方のカバーに、流出開口部が他方のカバーに形成されていることによって、達成される。

以下、実施例を示す図面を用いて、本発明を詳細に説明する。

装置１は、たとえば鋼または他の金属、複合材料あるいはセラミックのような、適当な材料から形成された管状のハウジング２を有しており、そのハウジングは両方の前側にそれぞれ保守開口部３、４を有している。保守開口部３、４の直径は、ハウジング２のパイプ直径に相当する。ハウジング２の、保守開口部３、４をそれぞれ包囲する端縁部分５、６は、それぞれハウジング２の前側に形成された端面７、８を有している。これら端面７、８は、それぞれハウジング２の内面９に対応づけられた端縁１０から始まって、ハウジング２の外面１１に対応づけられた、その外側の端縁１２の方向へ下降して、それぞれの端面７、８とハウジング２の内面９との間に鋭角１３が形成されるように、斜めにカットされている。

端面７、８上には、それぞれカバー１４、１５が取り付けられている。端面７、８に対応づけられたカバー面１６は、平坦に形成されているので、端面７、８の内側の端縁１０の領域において、それぞれのカバー面１６と端面７、８との間にほぼ線形の接触がもたらされる。カバー１４、１５は、それぞれ側方の端縁部分１７によってハウジング２の外面１１を、カバーがハウジング２の前側上にセンタリングされて保持されるように、把持している。

装置１の縦軸Ｌを中心に、流れ方向Ｆにおいてまず通過するカバー１４に等角度間隔で分配してねじ孔１８が形成されており、そのねじ孔は縦軸Ｌに対して軸平行に延びている。それに対して反対側に配置されているカバー１５には、同じ配置で透孔１９が形成されており、その透孔はねじ孔１８に対して整合して配置されている。透孔１９に締付けねじ２０が挿通され、その締付けねじのねじヘッドは、カバー１５のカバー１４とは反対側の外側上に支持されて、そのねじ部分によってそれぞれ対応づけられたねじ孔１８内へ螺合されている。

このようにしてカバー１４、１５は、それらが高い圧接力で端面７、８に対して圧接するように、互いに対して締め付けられる。カバー１４、１５と端面７、８の間の接触面がほぼ線に制限されていることに基づき、この接触領域内に高い力の集中がもたらされる。従って端縁部分５、６とカバー１４、１５の金属がこの接触領域内で、ハウジング２とカバー１４、１５の間に１５００バールまでの永続的に密で高い圧力負荷に確実に耐える金属シールが形成されるように、変形する。

流れ方向Ｆにおいてまず通過するカバー１４に、縦軸Ｌに対して同軸に延びる流入開口部２１が形成されており、その流入開口部はカバー１４の外側に形成された接続スリーブ２２から、ハウジング２を包囲する円筒状のフィルタ室２３内へ通じている。反対側のカバー１５には、流入開口部２１に整合して、同様に縦軸Ｌに対して同軸に延びる流出開口部２４が形成されており、その流出開口部はフィルタ室２３から、カバー１５の外側に形成されている接続スリーブ２５へ通じている。

円筒状のフィルタ室２３内には、同様に円筒状のフィルタボディ２６が取り付けられており、その直径はフィルタ室２３の直径よりも小さい。フィルタボディ２５はその、カバー１５に対応づけられた前側のシール面２７によってカバー２５のカバー面１６に密着して、流出開口部２４を、フィルタボディ２３の図示されていない流出開口部が直接装置１の流出開口部２４へ移行するように、包囲している。フィルタボディ２６の軸方向の延びは、カバー１４に対応づけられたその前壁が、カバー１４のカバー面に対して距離をもって配置されるような寸法に設計されている。カバー１４の凹部内に取り付けられているばね２８が、弾性的な力をフィルタボディ２６へ及ぼし、その力によってフィルタボディ２６のシール面２７が、カバー１５のカバー面１６に対して押圧される。フィルタボディ２６の周面は、フィルタ膜として形成されている。

完全に組み立てられた状態において、ここには図示されていないパイプ導管が、接続スリーブ２２、２５内へ螺合される。濾過すべき流体がフィルタ室２３内へ流入するとすぐに、フィルタボディ２６はそのシール面２７が流体によってカバー１５のカバー面１６に押圧される。流体は、フィルタボディ２６の回りを流れて、流出開口部２４を介して装置１から流出する前に、その周面に形成されているフィルタ膜を通過する。

フィルタボディ２６を保守しなければならない場合には、そのために締付けねじ２０が緩められる。その後装置１を問題なく分解して、保守し、同じようにして再び組み立てることができる。

図３に示す装置１００は、図１に示す装置１から、装置１００においては装置１において使用される締付けねじ２０の代わりに締付けボルト３０が使用されていることにおいてのみ区別され、その締付けボルトはその伸張特性を改良するために、締付けボルト３０の他の部分に比較して減少された断面を備えたシャフト部分３０ａを有している。締付けボルト３０は、その端部にそれぞれねじ部分３０ｂ、３０ｃを有している。

カバー１４に対応づけられたねじ部分３０ｂは、カバー１４に袋孔として形成されているねじ孔１８ａ内へ螺合され、他方のねじ部分は他のカバー１５の透孔１９へ挿通されて、少なくとも部分的にカバー１５の、カバー１４とは反対の側を越えて突出している。ねじ部分３０ｃのこの突出している部分上に、それぞれナット２９が螺合され、そのナットによってカバー１４と１５が互いに対して締め付けられる。伸縮ボルトとして作用する締付けボルト３０を使用することの利点は、このように形成された締付けが応力ピークに弾性的に反応することができるので、結果としてより高い押圧力をもたらすことができ、それがシールのより高い安全性を保証することにある。

プロセス技術製造の際に生じる液体を濾過するための装置を縦断面で示している。 図１に示す装置を正面で示している。 図１に示す装置の代替的な形態を示している。

符号の説明

１ 装置
２ ハウジング
３、４ 保守開口部
５、６ 端縁部分
７、８ 端面
９ ハウジング２の内面
１０ 端面７、８の内側の端縁
１１ ハウジング２の外面
１２ 端面７、８の外側の端縁
１３ 内面と端面の間の角度
１４、１５ カバー
１６ カバー面
１７ 端縁部分
１８、１８ａ ねじ孔
１９ 透孔
２０ 締付けねじ
２１ 流入開口部
２２ 接続スリーブ
２３ フィルタ室
２４ 流出開口部
２５ 接続スリーブ
２６ フィルタボディ
２７ シール面
２８ ばね
２９ ナット
３０ 締付けボルト
３０ａ 締付けボルト３０のシャフト部分
３０ｂ、３０ｃ 締付けボルト３０のねじ部分
Ｆ 流れ方向
Ｌ 装置１の縦軸

Claims (10)

1. 流入開口部（２１）、流出開口部（２４）およびフィルタ室（２３）を包囲する金属のハウジング（２）を有する、高圧下で給送される流体を濾過する装置であって、
   前記ハウジングが保守開口部（３、４）を有しており、
   前記保守開口部は、同様に金属製の、カバー（１４、１５）によって閉鎖されており、
   前記カバーは圧接力を受けて、保守開口部（３、４）を包囲する端縁部分（５、６）上にハウジング（２）の金属と直接接触して取り付けられ、
   端縁部分（５、６）の、カバー（１４、１５）に対応づけられた端面（７、８）は、その、保守開口部（３、４）に対応づけられた内側の端縁（１０）とその外側の端縁（１２）の間で、端面（７、８）がそれに隣接する、端縁部分（５、６）の内面（９）および外面（１１）とそれぞれ９０°とは異なる角度（１３）を形成し、かつ、カバー（１４、１５）と端縁部分（５、６）との間の接触面が端面（７、８）のほんの一部に制限されるように、斜めに延びており、
   フィルタ室（２３）内に、流入開口部（２１）から流出開口部（２４）へ至るルート上の流体によって貫流されるフィルタ部材（２６）が配置されている、
   高圧下で給送される流体を濾過する装置。
2. フィルタ部材がフィルタボディ（２６）として形成されており、前記フィルタボディは、フィルタ室（２３）を画成する壁の一つに取り付けられて、その少なくとも１つの周面の領域を流体が貫流可能であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. フィルタ部材（２６）のシール面（２７）が、流出開口部（２４）を包囲していることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. フィルタ部材（２６）は、フィルタ室（２３）からシール面（２７）へ作用する弾性的な力によって付勢されていることを特徴とする請求項２または３に記載の装置。
5. フィルタ部材（２６）が、円筒形状を有していることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の装置。
6. 保守開口部（３、４）が、管状のハウジング（２）の端面に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. ハウジング（２）が、管状に形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の装置。
8. カバー（１４、１５）が、互いに対して締め付けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の装置。
9. 締付けが、伸縮ねじのように作用する締付けねじまたは締付けボルト（３０）によって形成されていることを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 流入開口部（３）が一方のカバー（１４）に、流出開口部（４）が他方のカバー（１５）に形成されていることを特徴とする請求項８に記載の装置。

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