DE2349514A1

DE2349514A1 - Gekapseltes element zum filtrieren und/oder behandeln fluessiger oder gasfoermiger medien

Info

Publication number: DE2349514A1
Application number: DE19732349514
Authority: DE
Inventors: Albert Droesch; Paul Schmid
Original assignee: GHH Basel AG
Current assignee: GHH Basel AG
Priority date: 1973-02-21
Filing date: 1973-10-02
Publication date: 1974-08-22
Also published as: IL43405A0; ES417815A1; ZA737779B; AU6138373A; JPS49114163A; IL43405A; NL7400420A; IT999724B; AR196801A1; BE806569A; AT338290B; ATA836273A; FR2218128A1; US3935110A; CH562048A5; TR17929A; BR7309112D0; FR2218128B1; GB1440661A

Description

Dipl.-lng. Heinz Bardehle 9 Q / Q c ι

Patentanwalt ^ ν 4 α Q (

Mönchen 22, Herrnslr. 15,TeI. 292555 Postanschrift München 26, Postfach 4

München, den 2. Oktober 1973 Hein Zeichenι P 1805

Anmelden gHH Basel AG, Basel (Schweiz) Bt. Alban - Anlage

Gekapseltes Element zum Filtrieren und/oder Behandeln flüssiger oder gasförmiger Medien

Es ist ein gekapseltes Element zum Filtrieren und/oder Behandeln flüssiger oder gasförmiger Medien bekannt geworden, dessen Zuflussseite durch eine erste Deckplatte und dessen Abflussseite durch eine zweite Deckplatte gebildet ist, wobei sich zwischen diesen Deckplatten eine Filterschicht befindet. Bei diesem, nachfolgend Filterelement genannten gekapselten Element dieser Art besitzt die zuflussseitige Deckplatte eine

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praktisch ebene Aussenselte und eine mi't Mediumkommunikationskanälen versehene Innenseite, welche K_anäi_s mit einer Anzahl in bestimmten Abständen über einen Teil der Oberfläche der ersten Deckplatte verteilten Einlauföffnungen in Verbindung stehen, die auf die Aussenseite dieser Platte münden. Die abflussseitige Deckplatte besitzt ebenfalls eine praktisch ebene Aussenseite und eine mit zweiten Mediumkommunikationskanälen versehene Innenseite, welche Kanäle das von der Filter- bzw. Behändlungsschicht abströmende Medium sammeln und in einer laminaren Strömung von der Austrittsoberfläche der genannten Schicht abführen. Die zweite Deckplatte ist mit einer auf die genannte Aussenseite dieser Platte mündenden Abflussöffnung versehen, welche mit einem der Sammelkanäle verbunden ist. Beide Deckplatten sind in ihrem Randbereich mit Teilen einer Dichtungsanordnung versehen und mediumsdicht miteinander verbunden, und eine der Deckplatten ist mit besondern Zentriermitteln versehen, um das ortsrichtige Anbringen des Behandlungselementes in einer Aufnahmeanordnung sicherzustellen.

Das Anbringen einer grösseren Anzahl über einen Teil der zuflussseitigen Deckplatte verteilter Einlauföffnungen ist insofern nachteilig, als dadurch ein relativ grosser OberflächenberGich bei der Lagerung der Filter dem freien Luftzutritt ausgesetzt wird und ausserdem für den

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Betrieb des Filterelementes zusammen mit einem Filtrierbzw. Behandlungsgerät eine Gehäusekonstruktion gewählt . werden muss, die auf der Zuflussseite eine Mediumsverteilanordnung aufweist und somit Dichtungsprobleme bringt, weil sowohl zwischen dem zuflussseitigen Gehäuseteil und dem Behandlungselement, als auch zwischen letzterem und dem abflussseitigen Gehäuseteil, und zusätzlich nach aussen druck- und flüssigkeitsdichte Partien notwendig werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher ein gekapseltes Element zum Filtrieren und/oder Behandeln flüssiger oder gasförmiger Medien der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welches die genannten Nachteile bei der Lagerung der Elemente und bei der'Disposition des das Behandlungselernent aufnehmenden Gerätes durch weitgehendes Eliminieren relativ grossflächiger oder langer Dichtungsstellen auszuräumen gestattet.

Das erfindungsgemässe gekapselte Element zum Filtrieren und/oder Behandeln flüssiger oder gasförmiger Medien mit einer dessen Zuflussseite bildenden ersten Deckplätte, einer die Abflussseite bildenden zweiten Deckplatte und einer zwischen diesen Deckplatten angeordneten Filter- bzw. Behandlungsschicht, ist dadurch gekennzeichnet, dass die zuflussseitige erste Deckplatte eine praktisch ebene Aussenseite und eine mit ersten Mediumskommunikationskanälen versehene Innenseite aufweist, welche Kanäle gemäss

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einem ersten, das zuströmende Medium praktisch über die ganze aktive Fläche der Filter- bzw. Behandlungεschicht gleichmässig verteilenden Anordnungsmuster angeordnet sind, dass die abflussseitige zweite Deckplatte ebenfalls eine praktisch ebene Aussenseite und eine mit zweiten Mediumskommunikationskanälen versehene Innenseite aufweist, welche Kanäle gemäss-einem zweiten Anordnungsmuster angeordnet sind, um das von der Filter- bzw. Behandlungsschicht abströmende Medium zu sammeln, wobei mindestens die eine der beiden Deckplatten auf ihrer Innenseite mit radial ausserhalb des Kanalanordnungsmusters liegenden Klemmmitteln versehen ist, durch welche die zwischen den Platten angeordnete Filter- bzw. Behändlungsschicht zwecks Verhinderung einer Mediumsströmung in die Randbereiche der Schicht zusammengepresst wird. Zweckmässig sind beide Deckplatten mit über die Aussenseiten vorstehenden Zu- bzw. Abflussnippeln versehen, deren Bohrungen mit den Mediumskommunikationskanälen auf den Platteninnenseiten in Verbindung stehen. Vorteilhaft ist,, am Ende der Zuflussnippelbohrung eine erste Strömungsleitanordnung vorzusehen, 'welche das im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der Filter- bzw. Behandlungsschicht zufliessende Medium in eine praktisch parallel zur zuflussseitigen Schichtoberfläche, verlaufende Richtung und in die Mediumskommunikationskanäle umlenkt. In gleicher Weise ist es zweckmässig, auch

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am inneren Ende der Abflussnippelbohrung eine zweite Strömungsleitanordnung vorzusehen, welche das aus der abflussseitigen Filter- bzw. Behandlungsschichtoberfläche austretende und über die abflussseitigen Mediumskommunikationskanäle praktisch parallel zur zweitgenannten Schichtoberfläche abströmende Medium in eine im wesentlichen senkrecht zu dieser Oberfläche verlaufende Richtung in die Filternippelbohrung umlenkt.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. Darin ist:

Fig. 1 ein partieller Grundriss der zuflussseitigen Deckplatte eines gekapselten Elementes zum Filtrieren und/oder Behandeln flüssiger oder gasförmiger Medien, von der Innenseite her gesehen;

Fig. 2 ein partieller Grundriss einer abflussseitigen Deckplatte in ähnlicher Darstellungsweise wie in Fig. 1, ebenfalls von der Innenseite des Elementes her gesehen;

Fig. 3 ein partieller Schnitt der in Montagelage gebrachten Deckplatten gemäss den Fig. 1 und 2, längs den Linien III-III in den Fig. 1 und 2, wobei die Behandlungsschicht aus Gründen der Uebersichtlichkeit weggelassen ist;

Fig. 4 die Randpartie "A" in Fig. 3 in grö'sserem

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Massstab zusammen mit Teilen eines ein gekapseltes Element gemäss vorliegender Erfindung aufnehmenden Gerätegehäuses;

Fig. 5 ein Schnitt durch den Zuflussnippel für unbehandeltes Medium in der Deckplatte nach Pig. I und 3* in grösserem Massstab;

Fig. 6 ein Schnitt durch den Abflussnippel für behandeltes Medium in der Deckplatte nach Fig. 2 und 3» in grösserem Massstab, und

Fig. 7 eine vergrösserte Ansichtsdarstellung der Abflussstelle für behandeltes Medium auf der Innenseite der Deckplatte nach Fig. 2.

In den Fig. 1 bis 4 sind die Hauptbestandteile eines erfindungsgemässen gekapselten Elementes zum Filtrieren und/oder Behandeln flüssiger oder gasförmiger Medien in Grundriss- und Schnittdarstellungen gezeigt, wobei aus Fig. 1 die zuflussseitige Deckplatte 1, aus Fig. die abflussseitige Deckplatte 2 jeweils in partieller Grundrissdarstellung von der Platteninnenseite her gesehen, und aus Fig. 3 iⁿ praktisch gleichem Massstab die beiden Deckplatten in Montagelage hervorgehen.

In der letztgenannten Figur ist die in,Fig. 4 mit 3 bezeichnete Filterschicht aus Gründen der Uebersichtlichkeit v/eggelassen.

Die mit einem peripheren Rand 4 versehene zu-

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flussseitige Deckplatte 1 besitzt eine praktisch ebene Aussenseite 5 und eine Innenseite mit einem Kanalmuster 6., Dieses enthält im gezeigten Beispiel eine Anzahl paralleler, senkrecht zu einer Durchmesserachse stehender Rippen 7j welche dazwischenliegende Kanäle 8 begrenzen, die sich von einem relativ breiten mittleren Sammelkanal 9 zu einer peripheren Nut 10 erstrecken, welche praktisch gleich tief ist wie die Kanäle 8. Die in einer einzigen Ebene liegenden, der Filter- bzw. Mediumsbehandlungsschicht 3 zugewandten Enden der Rippen 7 sind, wie aus Fig. 4 hervorgeht, flächig gestaltet und bilden in ihrer Gesamtheit die Unterlage für den grössten Teil der Schicht 3· Die Kanalbreite einerseits und das Verhältnis zwischen Rippenbreite und Kanalbreite andererseits ist so gewählt, dass neben einer praktisch gleichmässigen Verteilung des Druckes des zufliessenden unbehandelten Mediums über die gesamte wirksame Fläche der Filter- bzw. Behandlungsschicht diese möglichst wenig mechanisch beansprucht wird. Bei einer beispielsweisen Ausführungsform beträgt die Rippenbreite ca. 2/3 der Kanalbreite.

Die Breite des Sammelkanals 9 ist so gewählt, dass das über einen von der ebenen Aussenseite der Deckplatte 1 abstehenden Zuflussnippel 11 angelieferte Medium mit praktisch dem gleichen Anfangsdruck in jeden der Kanäle 8 eintreten kann.. Um auch im Bereich des Sammelkanals

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9 eine angemessene Abstützung der Schicht 3 zu erzielen, sind in diesem eine Anzahl praktisch zylindrischer Stützelemente 12 vorgesehen, deren Grundrissfläche relativ zur Sammelkanalbreite etwa nach den gleichen Gesichtspunkten wie bezüglich des Verhältnisses zwischen den Breiten der Rippen 7 und den Kanälen 8 gewählt ist. Die Querschnittsform dieser Stützelemente 12 ist indessen nicht kritisch und kann, abgesehen von strömungstechnischen Ueberlegungen praktisch beliebig sein.

Um im Bereich, in welchem das zufliessende Medium aus dem Zuflussnippel 11 in den Sammelkanal 9 eintritt, eine Auswasch- bzw. Kavitationswirkung auf die Oberfläche der Schicht 3 zu vermeiden, ist der Eintrittsquerschnitt durch eine in Fig. 5 im Schnitt dargestellte Kappe 13 derart abgedeckt, dass der Mediumseintritt in Pfeilrichtung, d.h. im wesentlichen parallel zur Schichtoberfläche erfolgt. Die an zwei benachbarten Stutzelementen 12' befestigte Kappe 13 besitzt zu diesem Zweck einen konusförmigen Strahlteiler l4, dessen Achse mit derjenigen des Zuflussnippels 11 zusammenfällt.

Als wesentlichen Bestandteil enthält die zuflussseitige Deckplatte 1 in ihrem Randbereich auf der Innenseite eine rund umlaufende, im Querschnitt dreieckförmige Quetschleiste 15 und eine Anzahl, gemäss Fig. ²I- · drei radial noch weiter aussen liegende, ebenfalls rund

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umlaufende Klemmwulste l6. Die Funktion sowohl der Quetschleiste 15 als auch der Klemmwulste 16 werden später noch im Detail beschrieben. -

Die abflussseitige Deckplatte 2 enthält gemass den Fig. 2, 3 und 4, ähnlich wie die Deckplatte 1, ebenfalls einen peripheren Rand, in den genannten Figuren mit 21 bezeichnet, der radial ausserhalb des Randes 4 an der Platte 1 liegt und eine Dichtungs- bzw. Schweissnute 22 nach aussen abschllesst. Die Aussenseite 23 der Deckplatte 2 ist wie die Deckplatte 1 praktisch eben, während die Innenseite grösstenteils mit einem Kanalmuster 24 versehen ist, welches in Fig. 2 gleich wie dasjenige der Platte 1 gezeigt ist. Für die Rippen 25 und die Kanäle 26 gelten die gleichen konstruktiven Details wie bezüglich der Rippen 7 und der Kanäle 8 in der Platte 1. In gleicher Weise ist eine umlaufende Nut 27 ähnlich der Nute 10 in Platte 1 vorgesehen, ebenso ein Sammelkanal 28 mit praktisch zylindrischen Stützelementen 29, die den bezüglichen Teilen 9 und 12 in der Platte 1 entsprechen.

Um auch im Bereich der Mediums-Austrittsöffriung, d.h. am inneren Ende der Bohrung im Abflussnippel 30 eine möglichst ruhige Strömung zu erzielen, ist der Austrittsquerschnitt mit einem in Fig. 6 im Schnitt dargestellten kreuzförmigen StrömungsSteuerungsglied 3I versehen j welches vom ganzen Bohrungsquerschnitt im Grund-

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riss nur vier Kreissektoren 3² freilässt, durch die das behandelte Medium aus dem Sammelkanal 28 abströmt. In Fig. 7 ist das Strömungssteuerglied J>1 und dessen Umgebung in gleicher Weise wie in Fig. 2, aber in grösserem Massstab dargestellt. Zwischen den Kreuzarmen des StrÖ-mungssteuergliedes ^l sind Führungswände 33 angeordnet, die das aus dem Sammelkanal 28 heranströmende Medium den Kreissektoren 3² zuführt. Das obere Ende des Strömungssteuergliedes 31 und der Führungswände 33 liegen gleich hoch wie die oberen Enden der Stützelemente 29 und bilden Auflagestellen für die Filterschicht 3. Es versteht sich, dass dieses abflussseitige Strömungssteuerglied auch eine andere Konfiguration aufweisen kann. Wesentlich ist, dass dabei eine ruhige, Kavitations- oder Auswascheffekte vermeidende Mediumsströmung resultiert.

In gleicher Weise wie die zuflussseitige Deckplatte 1 enthält auch die abflussseitige Deckplatte 2 in ihrem Randbereich auf der Innenseite eine rundumlaufende, im Querschnitt dreieckförmige Quetschleiste 3²I- und eine Anzahl, gemäss Fig. 4 zwei radial noch weiter aussen liegende, ebenfalls rundumlaufende Klemmwulste 35·

An dieser Stelle sei erwähnt, dass die in den Fig. 1 und 2 gezeigten Kanalmuster, und zwar bezüglich der Gestaltung der Sammelkanäle 9 und 28, als auch der Verteilkanäle 8 und 26 auch andere Formen aufweisen kßn-

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-linen. Wesentlich ist allein eine möglichst gleiehmässige Zuleitung des zu behandelnden Mediums an alle aktiven Bereiche der Filter- bzw. Behandlungsschicht, und ein unbehinderter Abfluss des behandelten Mediums von der anliegenden Oberfläche der Filter- bzw. Behandlungsschicht.

Unter der Voraussetzung, dass diese Forderungen erfüllt sind, ist die Gestaltung des Kanalmusters, die für die beiden Deckplatten 1 und 2 auch unterschiedlich sein kann, vorwiegend eine Frage der Bearbeitungsmöglichkeiten bei der Werkzeugherstellung.

Aus Fig. 4 geht in übernatürlich vergrösserter Darstellungsweise die Anordnung der Filter- bzw. Be-

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handlungsschicht 3 zwischen die beiden Deckplatten 1 und 2 hervor. Durch die beiden etwas gegeneinander versetzten bzw. ungleiche Durchmesser besitzenden Quetschleisten 15 und J)k erfährt die Filterschicht 3 beim Montieren, d.h. beim gegenseitigen Verbinden der beiden Deckplatten eine Einschnürung 36, in welcher die Filtermasse stark zusammengepresst ist, wodurch das Abfliessen von zu behandelndem Medium in Richtung des Randes 37 erschwert wird. Der Randbereich der Filter- bzw. Behandlungsschicht wird weiter durch die Klemmwulste l6 und 35 zusammengepresst und vor allem zentriert, um die Dichtungswirkung der Einschnürung zwischen den Quetschleisten optimal zu ge- . stalten. Um die durch die Quetschleisten I5 und 34

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und die" Klemmvmlste 16 und 35 hervorgerufenen Reaktionskräfte elastisch auffangen zu können, sind sowohl an der zufluss- als auch an der abflussseitigen Deckplatte Ausnehmungen 38* 39 vorgesehen. Die Deckplatten 1, 2 sind über den Randflansch h miteinander verbunden, wobei zweckmässig das äussere Ende des Randflansches h mit dem Grund der Dichtuhgs- bzw. Schweissnute 22 druckdicht verschweisct ist.

Die Darstellung gemäss Fig. K zeigt das aus den beiden Deckplatten 1, 2 und der Filter- bzw. Behandlungsschicht 3 bestehende gekapselte Element in einer Halteanordnung, von welcher je ein oberes und ein unteres Auflageglied 4o, 4l und demontierbare Gehäuseteile 42, 4 3 gezeigt sind. Die beiden Gehäuseteile werden zweckmässig durch eine (nicht gezeigte) Klemmeinrichtung, z.B. eine Spange bequem lösbar miteinander verbunden. Die beiden Auflageglieder 4o, 4l bilden Stützelemente für die Deckplatten 1 und 2, die sich bei höhern Betriebsdrücken sonst leicht nach aussen wölben wurden.

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Claims

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- 13 Patentansprüche

I)J Gekapseltes Element zum Filtrieren und/oder Behandeln flüssiger oder gasförmiger Medien mit einer dessen Zuflussseite bildenden ersten Deckplatte, einer die Abflussseite bildenden zweiten Deckplatte und einer zwischen diesen Deckplatten angeordneten Filter- bzw. Behändlungsschicht, dadurch gekennzeichnet, dass die zuflussseitige erste Deckplatte (1) eine praktisch ebene Aussenseite und eine mit ersten Mediumskommunikationskanälen (8) versehene Innenseite auf v/eist, welche Kanäle gemäss einem ersten, das zuströmende Medium praktisch über die ganze aktive Fläche der Filter- bzw. Behandlungsschicht gleichmässig verteilende Anordnungsmuster angeordnet sind, dass die abflussseitige zweite Deckplatte (2) ebenfalls eine praktisch ebene Aussenseite und eine mit zweiten Mediumskommunikationskanälen (26), versehene Innenseite aufweist, welche Kanäle gemäss einem zweiten Anordnungsmuster angeordnet sind, um das von der Filter- bzw. Behandlungsschicht abströmende Medium zu sammeln, wobei mindestens die eine der beiden Deckplatten auf ihrer Innenseite mit radial ausserhalb des Kanalanordnungsmusters liegenden Klemm-Mitteln (15* l6; 34, 35) versehen ist, durch welche die zwischen den Platten angeordnete Filter- bzw. Behandlungsschicht zwecks Verhinderung einer Mediurnsströmung in die Randbereiche der Schicht zusammengepresst wird.

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2) Gekapseltes Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Deckplatten (1, 2) mit über die Aussenseiten vorstehenden Zu- bzw. Abflussnippeln (11, 30) versehen sind, deren Bohrungen mit den Mediumskommunikationskanälen auf den Platteninnenseiten in Verbindung stehen.
3) Gekapseltes Element nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass am inneren Ende der Zuflussnippelbohrung eine erste Strömungsleitanordnung (13* I²O vorgesehen ist, welche djas im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der Filter- bzw. Behandlungsschicht zufliessende Medium in eine praktisch parallel zur Oberfläche der zuflussseitigen Filterbzw. Behandlungsschicht verlaufende Richtung und in die Mediumskommunikationskanäle umlenkt.
4) Gekapseltes Element nach den Ansprüchen 1, 2 und 3* dadurch gekennzeichnet, dass am inneren Ende der Abflussnippelbohrung eine zweite Strömungsleitanordnung (31j 33) vorgesehen ist, welche das aus der Oberfläche der abflussseitigen Filter- bzw. Behandlungsschicht austretende über die abflussseitigen Mediumskommunikationskanäle praktisch parallel zur zweitgenannten Oberfläche der Filter- bzw. Behandlungsschicht abströmende Medium in eine im wesentlichen senkrecht zu dieser Oberfläche

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verlaufende Richtung in die Filternippelbohrung umlenkt.
5) Gekapseltes Element nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Strömungsleitanordnung eine sich mindestens über den Grundriss der Zuflussnippelbohrung erstreckende Kappe (13) ist, deren der genannten Bohrung zugewandte Seite mit einem praktisch konusförrnigen Strahlteiler (I¹O versehen ist.
6) Gekapseltes Element nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Kappe (13) an Stützelementen (12') befestigt ist, auf deren Oberseite die zugewandte Oberfläche der Filterschicht (3) abgestützt ist.
7) Gekapseltes Element nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Strömungsleitanordnung ein den Grundriss der Abflussnippelbohrung in mehrere Teilabschnitte (32) unterteilendes Strömungssteuerglied (31) und eine Anzahl StrÖmungsführungswände (33) enthält, welche im Wirkungsbereich des Strömungssteuergliedes, aber ausserhalb der Abflussnippelbohrung angeordnet sind.
8) Gekapseltes Element nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungssteuerglied ein drei oder mehr Arme aufweisendes, über der Abflussnippelbohrung angeordnetes Auflageelement ist, wobei · die Arme über den Grundriss der genannten Bohrung hinaus-

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reichen, und die Strörnungsführungswände (33) zwischen den Armen des Strömungssteuergliedes angeordnet sind (Fig. 7).

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