CH682720A5 - Trägerrohr als Bauteil für Filtermodule. - Google Patents
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Description
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CH 682 720 A5
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Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Trägerrohr als zentrales Bauteil für Filtermodule nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Filtermodul, in dem ein solches Trägerrohr eingebaut ist.
Aus der DE-OS 3 741 552 ist ein Filtermodul bekannt, das ein zentrales Trägerrohr aufweist, auf dem eine Anzahl von kreisringförmigen Filterzellen in Stapelanordnung befestigt sind. Das Innere des Trägerrohrs steht über in der Umfangswand des Trägerrohrs angebrachte Durchlassöffnungen mit dem Innenraum jeder der Filterzellen in Verbindung und bildet so für sämtliche Filterzellen einen gemeinsamen Abführkanal für das Filtrat.
Damit diese mit Filterzellen versehenen Trägerrohre in Filtriereinrichtungen eingebaut oder auch mit weiteren Filterzellen tragenden Trägerrohren verbunden werden können, müssen an den Enden des Trägerrohres entsprechende Adapter angebracht werden.
Gemäss der DE-OS 3 741 552 werden zunächst die Filterzellen an dem einteiligen Trägerrohr befestigt. Anschliessend werden die Filterzellen zusammengedrückt und an den beiden Enden des Trägerrohres die Adapter angesetzt. Äusserst nachteilig ist hierbei, dass die Adapter im zusammengepressten Zustand der Filterzellen mit dem Trägerrohr ver-schweisst werden müssen.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass bei einer Mehrfachanordnung derartiger Filtermodule, die in der Regel über eine Feder zusammengepresst werden, im Betrieb aufgrund von Materialerweichungen der Filterzellen die einzelnen Filterzellen nicht mehr dichtend aufeinanderliegen.
Ausgehend von diesem bekannten Filtermodul ist es Aufgabe der Erfindung, zum einen die Herstellung des Trägerrohres und damit die Herstellung des Filtermodules dahingehend zu vereinfachen, dass das aufwendige nachträgliche Anbringen der Adapter entbehrlich wird und zum anderen das Trägerrohr derart auszugestalten, dass auch während des Betriebes keine Undichtigkeiten zwischen den Filterzellen auftreten.
Diese Aufgabe wird mit einem Trägerrohr gemäss Anspruch 1 und einem Filtermodul gemäss Anspruch 15 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Es hat sich herausgestellt, dass der Zusammenbau des Filtermoduls in vorteilhafter Weise vereinfacht werden kann, wenn man von einem einteiligen Trägerrohr auf ein zweiteiliges Trägerrohr übergeht, wobei die beiden Rohrstücke miteinander verbindbar ausgebildet sind.
Die Herstellung zweier Rohrstücke, die nachher miteinander verbunden werden müssen, könnte im Gegensatz zur Herstellung eines einzigen Bauteils, wie es aus der DE-OS 3 741 552 bekannt ist, als nachteilig angesehen werden. Es zeigte sich jedoch, dass bei einer derartigen zweiteiligen Ausführung die an den Enden anzubringenden Adapter bereits vor dem Zusammenbau des Filtermoduls an den jeweiligen Enden der Rohrstücke angebracht werden können. Es besteht daher die Möglichkeit, die jeweiligen Adapter einstückig an den Rohrstük-ken anzuformen. Es entfällt somit die Herstellung separater Adapterstücke, die in einem zusätzlichen Arbeitsgang angeschweisst werden müssen.
Beim Zusammenbau des Filtermoduls hat es sich vorteilhaft herausgestellt, dass zunächst die Filterzellen an den Rohrstücken angebracht werden können und anschliessend die beiden Rohrstücke miteinander verbunden werden müssen.
Damit auf einfache Weise die die Filterzellen tragenden Rohrstücke miteinander verbunden werden können, weisen diese an dem dem Adapter gegenüberliegenden Ende vorzugsweise Verriegelungselemente auf, die beim Verbinden der Rohrstücke in-einanderrasten. Die beiden Rohrstücke brauchen daher nur noch in axialer Richtung solange gegeneinander gedrückt zu werden, bis die Verriegelungselemente ineinandergreifen.
Da die Filterzellen beim Zusammenbau des Filtermoduls elastisch zusammengedrückt werden, was nach der Entlastung zu erheblichen Rückstellkräften führt, sind die Verriegelungselemente entsprechend stabil ausgebildet.
Um diese Rückstellkräfte, die immerhin bis zu 1,3 • 104N betragen können, zu verringern, sind im Verriegelungsbereich der Rohrstücke Aussparungen vorgesehen, in die die Verriegelungselemente des jeweils anderen Rohrstücks eingreifen. Diese Aussparungen sind derart ausgebildet, dass die beiden Rohrstücke beim Zusammenbau des Filtermoduls über ihre spätere relativ zueinander vorgesehene Endposition hinaus zusammengedrückt werden können. Dies bietet den Vorteil, dass das elastische Material der Filterzellen zum Teil plastisch verformt wird, so dass die Rückstellkräfte auf Werte unter 0,5 • 104N heruntergedrückt werden können. Dies bietet wiederum den Vorteil, dass die Verriegelungselemente weitaus geringere Kräfte aufnehmen müssen. Auch die Materialstärke des gesamten Trägerrohres kann dementsprechend verringert werden.
Ein weiterer Vorteil dieser Bauweise zeigt sich insbesondere dann, wenn mehrere Module übereinander gestapelt und zusammengepresst werden. Hierzu sind Zugstangen und Federn vorgesehen, die die Module zusammenhalten. Bei den bisherigen Trägerrohren konnte es vorkommen, dass im Betrieb aufgrund der Erweichung der Materialien die einzelnen Filterzellen nicht mehr dichtend aufeinander liegen. Aufgrund der erfindungsgemäss vorgesehenen Aussparung, in die die Verriegelungselemente eingreifen, ist eine gewisse axiale Beweglichkeit der Rohrstücke zueinander gegeben, so dass die die Module zusammendrückende Feder bei der Erweichung der Filterzellen das Trägerrohr weiter zusammendrücken kann, so dass nach wie vor eine optimale Abdichtung zwischen den Filterelementen gegeben ist. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, durch mechanische Nachspannung die Abdichtung zu verbessern.
Vorzugsweise sind die Verriegelungselemente als Bestandteile der Wand der Rohrstücke an deren Umfang nebeneinanderliegend angeformt.
Bezüglich der Ausbildung der Verriegelungsele-
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mente ist darauf zu achten, dass diese beim Zusammenfügen der Rohrstücke aufgrund der bereits an den Rohrstücken angebrachten Filterzellen nicht radial nach aussen ausweichen können. Ein weiterer Punkt, der zu beachten ist, besteht darin, dass nach dem Zusammenstecken der beiden Rohrstük-ke die Verriegelungselemente nicht radial nach innen vorstehen, da das Trägerrohr über ein Siebrohr gestülpt werden muss, dessen Aussendurchmesser an den Innendurchmesser des Trägerrohres ange-passt ist.
Vorteilhafterweise besitzen die Verriegelungselemente T-förmige Gestalt mit je einem Längsschenkel und einem Querschenkel, wobei die Längsschenkel parallel zur Rohrachse angeordnet sind und die Querschenkel als Kreisbogen ausgebildet sind. Jeweils zwei benachbarte Verriegelungselemente des einen Rohrstückes schliessen die Aussparung zur Aufnahme eines Verriegelungselementes des jeweils anderen Rohrstückes zwischen sich ein.
Die axiale Länge der Aussparungen des einen Rohrstückes muss hierbei so gewählt werden, dass sie grösser als die Dicke der Querschenkel des jeweils anderen Rohrstückes ist, so dass beim Zusammenstecken der beiden Rohrstücke diese um eine bestimmte Wegiänge über ihre Endposition hinaus zusammengeschoben werden können. Dies ist auch erforderlich, damit eine spätere axiale Beweglichkeit der beiden Rohrstücke zueinander ermöglicht werden kann.
Vorzugsweise ist die axiale Länge der Aussparungen mindestens gleich der doppelten Dicke der Querschenkel der Verriegelungselemente des jeweils anderen Rohrstückes. Damit möglichst keine Verdrehung der Rohrstücke zueinander auftreten kann, ist in Umfangsrichtung gesehen der Abstand zweier Querschenkel des einen Rohrstückes mindestens gleich der Dicke des Längsschenkels des jeweils anderen Rohrstückes.
Um ein einfaches Zusammenstecken und sicheres Verriegeln der beiden Rohrstücke zu gewährleisten, sind die Verriegelungselemente mindestens eines Rohrstückes federnd ausgebildet. Da die Verriegelungselemente aufgrund der bereits an den Rohrstücken angeordneten Filterzellen nicht radial nach aussen federn können, muss sichergestellt werden, dass ein Ausweichen der federnden Verriegelungselemente radial nach innen möglich ist. Hierzu weisen die Querschenkel der radial nach innen ausweichenden Verriegelungselemente vorzugsweise eine schräg nach aussen weisende Gleitfläche aus, die mit entsprechend nach innen weisenden Gleitflächen der Querschenkel des jeweils anderen Rohrstückes beim Verbinden der Rohrstücke zusammenwirken. Vorzugsweise weisen die Gleitflächen eine Neigung von 45° auf.
Beim Verbinden der Rohrstücke gleiten die Verriegelungselemente auf ihren Gleitflächen aneinander vorbei, bis die Verriegelungselemente ihre jeweils zugeordnete Aussparung im jeweils anderen Rohrstück erreicht haben. Bei Erreichen der Aussparung springen die Verriegelungselemente wieder in ihre Ausgangsstellung zurück, so dass nach dem Verbinden der beiden Rohrstücke der Innendurchmesser des Trägerrohres nicht verringert worden ist. Es ist besonders vorteilhaft, wenn beim Zusammenfügen der beiden Rohrstücke diese so zueinander ausgerichtet sind, dass jeweils die Verriegelungselemente ihren entsprechenden Aussparungen gegenüberliegen.
Andernfalls ist beim axialen Zusammenstecken noch ein gegenseitiges Verdrehen der Rohrstücke erforderlich, damit diese ihre Endposition in den jeweiligen Aussparungen einnehmen können.
Nach dem Zusammenfügen der beiden Rohrstük-ke werden die Verriegelungselemente aufgrund der durch die Filterzellen wirkenden Rückstellkräfte mit ihren Unterseiten aneinandergedrückt. Jeweils ein Querschenkel eines Verriegelungselementes liegt mit seiner Unterseite auf jeweils zwei Querschenkeln von zwei Verriegelungselementen des jeweils anderen Rohrstückes auf.
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 eine Seitenansicht des Filtermoduls nach dem Zusammenbau, teilweise im Schnitt,
Fig. 2 eine Seitenansicht des Verriegelungsbereiches der das Trägerrohr bildenden Rohrstücke vor dem Verbinden,
Fig. 3 den Verriegelungsbereich der beiden Rohrstücke nach dem Verbinden der Rohrstücke,
Fig. 4 eine vergrösserte Darstellung, teilweise im Schnitt, zweier Verriegelungselemente während des Verbindens der Rohrstücke.
In der Fig. 1 ist ein Filtermodul 10, teilweise im Schnitt, dargestellt. An einem zentralen Trägerrohr 1 sind an den beiden Enden Adapter 2 und 3 einstückig angeformt. Wie in der Fig. 1 dargestellt ist, sind zwei unterschiedliche Adapterstücke vorgesehen, wovon ein Adapterstück tassenförmig und ein anderes rohrförmig ausgebildet ist. Es sind auch zwei identische, ringförmige Adapterstücke 2, 3, wie in Fig. 3 dargestellt ist, möglich. Trägerrohr und Adapter sind aus einem gegenüber dem zu filtrierenden Medium beständigen Kunststoff, insbesondere aus Polyolefin, wie beispielsweise Polypropylen, gefertigt.
An dem Trägerrohr 1 sind weiterhin kreisringförmige Filterzellen 9 befestigt, die mehrschichtig aufgebaut sind. Der Aufbau derartiger Filterzellen 9 ist in der DE-OS 3 741 552 beschrieben. Zum Abflies-sen des Filtrâtes aus dem Inneren der Filterzellen 9 ist das Trägerrohr mit Durchlassöffnungen 6 versehen, durch die das Filtrat in das Innere des Trägerrohres 1 abfliessen kann.
Das Trägerrohr 1 besteht aus einem ersten Rohrstück 4 und einem zweiten Rohrstück 5, die in der hier gezeigten Darstellung gleich lang sind. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die beiden Rohrstücke 4 und 5 unterschiedlich lang auszubilden.
Zum Verbinden der beiden Rohrstücke 4 und 5 weisen diese an den den Adaptern 2,3 abgewandten Enden Verriegelungselemente 7 auf, die beim Zusammenstecken der beiden Rohrstücke 4 und 5 ineinandergreifen.
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Diese Verriegelungselemente 7 sind Bestandteil der Rohrwand und einstückig an die mit Durchbrechungen 6 versehenen Rohrstücke 4 und 5 angeformt. Die Verriegelungselemente 7 sind am Umfang der Rohrstücke 4 und 5 nebeneinanderliegend angeordnet.
Die Ausgestaltung der Verriegelungselemente ist in den Fig. 2 bis 4 im Detail dargestellt.
In der Fig. 2 sind die beiden Endbereiche der Rohrstücke 4 und 5 vor dem Zusammenfügen der beiden Rohrstücke vergrössert dargestellt. Die Verriegelungselemente 7 der beiden Rohrstücke 4 und 5 weisen T-förmige Gestalt auf und besitzen jeweils einen Längsschenkel 12 und jeweils einen Querschenkel 11. Die Längsschenkel 12 sind parallel zur Rohrachse 17 ausgerichtet, während die Querschenkel 11 als Kreisbögen ausgebildet sind und zusammen auf dem Umfangskreis des jeweiligen Rohrstückes 4,5 liegen.
Jeweils zwei benachbarte Verriegelungselemente 7 schliessen eine Aussparung 8 zwischen sich ein, in die die Querschenkel 11 der Verriegelungselemente 7 des jeweils anderen Rohrstückes eingreifen können. Dies ist in der Fig. 3 dargestellt.
Diese Aussparungen 8 sind in axialer Richtung grösser als die Dicke eines Querschenkels 11. In der in Fig. 3 gezeigten Darstellung entspricht die axiale Erstreckung der Aussparung 8 etwa dem Dreifachen der Dicke des Querschenkels 11. Auf diese Weise besteht eine axiale Verschiebbarkeit der beiden Rohrstücke zueinander in Pfeilrichtung 18.
in der Fig. 2 sind die beiden Rohrstücke 4 und 5 in der Weise zueinander ausgerichtet, dass die gegenüberliegenden Veriegelungselemente 7 auf Lük-ke gesetzt sind. Dies bietet den Vorteil, dass die beiden Rohrstücke 4 und 5 lediglich in axialer Richtung zusammen gedrückt werden müssen, damit die Verriegelungselemente 7 in die jeweils zugeordneten Aussparungen 8 eingreifen können.
Die Verriegelungselemente 7 des Rohrstückes 4 besitzen nach innen weisende Gleitflächen 13, die an den Querschenkeln 11 angebracht sind. Die Querschenkel 11 der Verriegelungselemente 7 des Rohrstückes 5 weisen entsprechend geneigte Gleitflächen 14 auf, die nach aussen weisen.
Der Abstand der Querschenkel 11 der Verriegelungselemente 7 in Umfangsrichtung gesehen ist in der in Fig. 3 gezeigten Darstellung etwas grösser als die Dicke der Längsschenkel 12. Vorzugsweise ist der Abstand zweier benachbarter Querschenkel 11 auf die Dicke des Längsschenkels 12 des jeweils eingreifenden Verriegelungselementes 7 des anderen Rohrstückes angepasst, damit ein Verdrehen der Rohrstücke 4 und 5 möglichst ausgeschlossen wird.
Das Zusammenwirken der beiden Gleitflächen 13 und 14 während des Zusammenfügens der beiden Rohrstücke 4 und 5 ist im Detail in der Fig. 4 zu sehen. Das Verriegelungselement 7 des Rohrstücks 4 liegt mit seiner nach innen weisenden Gleitfläche 13 auf der Gleitfläche 14 des gegenüberliegenden Verriegelungselementes 7 des Rohrstückes 5 an. Werden beide Rohrstücke 4 und 5 in axialer Richtung zusammengedrückt, weicht das Verriegelungselement 7 aufgrund seiner federnden Ausbildung in Pfeilrichtung A nach innen aus. Dadurch wird es möglich, dass der Querschenkel 11 des Verriegelungselementes 7 des Rohrstückes 5 an
5 dem Querschenkel 11 des entsprechenden Verriegelungselementes des Rohrstückes 4 an der Innenseite in Pfeilrichtung B entlanggleiten kann, bis die oberhalb des Querschenkels 11 angeordnete Aussparung 8 erreicht ist. Das ausgelenkte Verriege-
10 lungselement 7 springt aufgrund seiner Federwirkung in diese Aussparung 8 und bildet zusammen mit dem Querschenkel 11 des Verriegelungselementes 7 des Rohrstückes 4 eine Verriegelung, indem die jeweiligen rückwärtigen Flächen 15 und 16
15 der Querschenkel 11 aufeinanderliegen.
Claims (15)
1. Trägerrohr als zentrales Bauteil für Filtermodu-
20 le (10), das zur Aufnahme von Filterzellen (9) ausgebildet ist und an dem an beiden Enden Adapter (2, 3) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das gesamte Trägerrohr (1) aus zwei Rohrstücken (4, 5) gebildet ist, an denen der jeweilige
25 Adapter (2, 3) fest angebracht ist, und dass die Rohrstücke (4, 5) an dem dem jeweiligen Adapter (2, 3) gegenüberliegenden Ende Verriegelungselemente (7) mit Aussparungen (8) aufweisen, in die die Verriegelungselemente (7) des jeweils anderen
30 Rohrstückes (4, 5) eingreifen und eine axiale Beweglichkeit relativ zueinander aufweisen.
2. Trägerrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Adapter (2, 3) einstückig an die jeweiligen Rohrstücke (4, 5) angeformt sind.
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3. Trägerrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungselemente (7) als Bestandteile der Wand der Rohrstücke (4, 5) an deren Umfang nebeneinanderliegend angeformt sind.
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4. Trägerrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungselemente T-förmige Gestalt mit je einem Längsschenkel (12) und einem Querschenkel (11) aufweisen, wobei die Längsschenkel (12) parallel zur
45 Rohrachse (18) angeordnet und die Querschenkel (11) als Kreisbogen ausgebildet sind.
5. Trägerrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei benachbarte Verriegelungselemente (7) des einen Rohr-
50 stückes (4, 5) die Aussparung (8) zur Aufnahme eines Verriegelungselementes (7) des jeweils anderen Rohrstückes (4, 5) einschliessen.
6. Trägerrohr nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Länge der Aussparungen
55 (8) des einen Rohrstückes (4, 5) grösser als die Dicke der Querschenkel (11) des jeweils anderen Rohrstückes (4, 5) ist.
7. Trägerrohr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Länge der Aussparungen
60 (8) mindestens gleich der doppelten Dicke der Querschenkel (11) ist.
8. Trägerrohr nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Umfangsrichtung der Abstand zweier Querschenkel (11) des einen
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Längsschenkels (12) des jeweils anderen Rohrstük-kes (4, 5) ist.
9. Trägerrohr nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungselemente (7) mindestens eines Rohrstückes (4, 5) federnd ausgebildet sind.
10. Trägerrohr nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die federnd ausgebildeten Verriegelungselemente (7) eines der beiden Rohrstük-ke (4, 5) beim Verbinden der Rohrstücke (4, 5) radial nach innen ausweichend ausgebildet sind.
11. Trägerrohr nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschenkel (11 ) der radial nach innen ausweichenden Verriegelungselemente (7) eine schräg nach aussen weisende Gleitfläche (14) aufweisen, die mit nach innen weisenden Gleitflächen (13) der Querschenkel (11) des jeweils anderen Rohrstückes (4, 5) beim Verbinden der Rohrstücke (4, 5) zusammenwirkt.
12. Trägerrohr nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitflächen (13, 14) einen Neigung von 45° aufweisen.
13. Trägerrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Adapter (2, 3) identisch und ringförmig ausgebildet sind.
14. Trägerrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Adapter (2 oder 3) tassenförmig und ein Adapter (3 oder 2) rohrförmig ausgebildet ist.
15. Filtermodul (10) mit einer Mehrzahl von als Stapel auf einem mit Durchlassöffnungen versehenden Trägerrohr (1) aufeinandergesetzten, kreisringförmigen Filterzellen (9), die in gegenseitiger Abdichtung zur benachbarten Filterzelle in axialem zusammengedrücktem Zustand gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerrohr (1) aus einem zweiteiligen Trägerrohr (4, 5) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 14 gebildet ist.
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