流体动力学优化的滤烛的制作方法_4

文档序号:9926500阅读:来源:国知局
向延伸,并且在线材的各两个相邻的匝圈之间以自身公知 的方式而因此未示出地在滤烛过滤器壁的外侧上形成朝滤烛内部扩大的间隙,此间隙具有 30至100μπι的间隙宽度。线材匝圈之间的间隙在此充当流体穿过部。
[0056]在在此示出的示例中,像从图2和图2a中得知的那样,线材242经由间距保持器245 绕空心柱体形的内体250缠绕,其中,内体250和线材242经由间距保持器245彼此连接,例如 在多个位置上彼此焊接起来。因此,内体250同时充当用于包括被缠绕的线材242的过滤体 240的载体,并且因此赋予该过滤体很高的稳定性。
[0057]间距保持器245在该示例中构造为沿滤烛100的纵向轴线L延伸的棒。间距保持器 245和内体250都沿纵向轴线L在过滤体240,在此是被缠绕的线材242,的整个长度上延伸。 通过内体250和间距保持器245在过滤体240与内体250之间得到多个滤液通道260。在该示 例中使用了六个间距保持器245,从而得到了总共六个滤液通道260。任意的其他数量的间 距保持器以及替选的用于例如通过内体的星形构造来将过滤体240与内体250连接起来的 构造方案在现有技术中已公知。在所有情况下,在过滤体240与内体250之间构造出了一个 或多个滤液通道260,其中,滤液通道的形状、尤其是其横截面通过过滤体240和/或内体250 的形状来确定。
[0058]在常规的滤烛中,由于内体250而显著减小了过滤体240内部的内部容积。常规的 滤烛的内体在此具有完全闭合的外周侧,也就是说,没有滤液可以渗入到内体的内部。在 此,内体250可以出于重量原因而内部空心地构造,也就是说,管形地构造,但是或者也可以 实心地构造。在具有唯一的滤液排出部280的常规的滤烛中,内体250在滤烛的与滤液排出 部相对置的那侧上用端部件275封闭,此外,端部件还封闭了滤烛的下端部上的滤液通道 260。因此,给穿过预涂过滤器和过滤体240的滤液仅保留了沿所示箭头P在滤液通道260中 朝滤烛的上端部流去的可能性。
[0059] 在滤烛的在此示出的改进方案中,滤烛的上端部通入顶部件270中,顶部件具有用 于滤液的排出部280。滤液从滤液通道260出来穿过在顶部件270中针对每个滤液通道260来 构造的留空部290进入到顶部件的滤液排出部280中,滤液可以从滤液排出部例如进入到排 管系统排出部的管线路中。许多在此示出的滤烛可以利用其相应的顶部件270与图1的排管 系统排出部130的相应的管线路连接。
[0060] 像之前已经描述的那样,在此示出的常规的滤烛具有如下缺点,即,一个或多个滤 液通道260的横截面沿滤烛的纵向轴线L在过滤体240的有效的过滤面的整个高度Η上保持 恒定。但因为在过滤体240的有效面的整个高度Η上,滤液连续转移到滤液通道260中,所以 在朝滤液排出部280的路径上必须有持续增加的滤液量运送通过滤液通道的恒定的横截 面。然而,这仅随着滤液朝滤液排出部280的流动速度的增加而成为可能,从而沿滤烛的纵 向方向L得到了滤液的如下流型,该流型在滤烛的下端部上具有停滞点,而在滤液通道260 的上端部上是最大。然而,这种流型刚好表现得与过流过过滤体240的外部面的未滤液的流 型相反,未滤液的流型通常例如在构造根据图1的预涂过滤器的情况下随着离过滤容器120 的底部的高度的增加而减小。过滤体240与内体250之间的滤液和过滤体240的外部面上的 未滤液的流型的相反的变化像上述那样导致了在过滤体上沿滤烛的纵向轴线的压力差发 生改变,该压力差的改变导致了助滤介质的不均等的预涂。在此,在使用可压缩的助滤介质 的情况下预涂是特别不均等的,这是因为这些可压缩的助滤介质比常规的硅藻土在预涂层 中产生的阻力明显更小。
[0061 ]本发明通过有针对性地对一个或多个滤液通道中的滤液的流型产生影响来解决 该问题,其中,优选应当实现恒定的流动速度或应当实现滤液流动速度与过滤体的外部面 上的未滤液的流动速度相匹配。
[0062] 图3和图4示出了根据本发明的滤烛的示意性的纵剖面,其中,通过滤烛的内体和/ 或过滤体的特殊构造来实现一个或多个滤液通道的横截面的改变。在此,在图中仅示出了 滤烛300或400的过滤体沿其延伸的部分。由现有技术公知的其他元件,尤其是那些结合图2 描述的元件,例如具有滤液排出部280的顶部件270或端部件275,当然可以与过滤体和内体 的图3和图4所示的实施方案组合。在此,滤液排出部280以及留空部290可以以显而易见的 方式与滤液通道在滤烛300和400的上端部上的相应的横截面相匹配。
[0063] 图3示出了根据本发明的特殊的改进方案的示意性的纵剖面,其中,朝一个在该实 施方案中布置在滤烛300的上端部上的滤液排出部(未示出)逐渐变细的内体350布置在柱 体形的过滤体340的内部。在此示出的过滤体340示范性地具有半径R,并且在沿滤烛300的 纵向轴线L的长度Η上延伸。在特殊的改进方案中,过滤体340和内体350绕纵向轴线L旋转对 称地构造。在该图中仅示出其中过滤体340的外侧上的未滤液流的垂直于过滤体340的表面 的分量V UF。滤液流的平行于滤烛的纵向轴线L的速度分量¥^在该图中同样通过箭头示出。
[0064] 为了在过滤时产生均等的预涂层,未滤液流沿过滤体340的整个长度Η有恒定的垂 直分量Vuf是值得期望的。此外,为了使在过滤层和过滤体340上的沿纵向轴线L的压力差的 改变保持得很小,滤液通道360中的滤液有恒定的流型V FI是值得期望的。通过过滤体340进 入的直至离过滤体的下端部特定的高度h的滤液量在此必须传输过滤液通道360在该高度h 上的横截面。该横截面在此是具有半径R的过滤体340的柱体横截面与具有半径r(h)的逐渐 变细的内体350的局部呈圆形的横截面之间的差。如果用r(h)表示内体350依赖于离过滤体 340的下端部的高度h的半径,那么在假定速度分量VUF和VFI恒定的情况下,以及在内体350 和过滤体340在过滤体的下端部340上接触的边缘条件下得到针对内体半径的如下关系:
[0066] 对于滤液流的恒定的流型来说,内体因此优选具有倒抛物面的形状,其中,内体 350的凸形拱曲的周侧面负责用于使流动横截面朝滤液排出部增加。如果要使滤液流的速 度乂^与未滤液朝滤烛的上端部的过流对应地减小,那么就建议内体350的周侧面有相应更 大的曲率。因为内体350和过滤体340在它们的下端部上接触,所以可以防止在过滤体的下 端部上存在停滞点。应理解的是,所示的改进方案仅描述了针对具有在滤烛的上端部上的 唯一的滤液排出部的滤烛的情况的特殊改进方案。在滤烛300的下端部上设置有滤液排出 部的情况下,相应地优选内体350向下逐渐变细。然而,因为未滤液流在用于根据图1的常规 的预涂过滤器中的情况下总是朝滤烛的上端部减少,所以内体350的周侧面的曲率可以在 该情况下更小地减少。在滤烛的上端部和下端部上都设置有滤液排出部的情况下,内体350 的两个上述的形状可以作为整个内体的相应的部分拼装在一起。此外,内体350也可以例如 以如下方式仅构造为所示的抛物面体的一部分,即,最终总是保持r(h)。
[0067] 图4示出了根据本发明的滤烛的替选的实施方案的纵剖面。在在此示出的改进方 案中,内体450具有沿滤烛400的纵向轴线L恒定的横截面,而过滤体440则朝在该示例性的 改进方案中同样布置在上方的滤液排出部呈锥形地扩大。过滤体440和内体450在滤烛400 的过滤区域的最下面的点上又是接触的,以便避免滤液流的停滞点。内体450具有恒定的半 径R,而过滤体440朝滤液排出部的半径r(h)随着离滤烛400的过滤区域的下端部的高度h呈 线性增加。
[0068]在此,过滤体440的外部面上的未滤液流的恒定的垂直分量VUF和朝滤液排出部的 方向的滤液流的沿纵向轴线L恒定的竖直分量Vfi也是值得期望的。计算流入的滤液与经过 滤液通道460的局部的横截面流出的滤液之间的体积流平衡针对过滤体440的半径得到如 下函数关系:
[0070] 这种关系描述了一种锥体。根据滤液通道460中的滤液流的流型VFI的预先给定也 可以得到过滤体440的其他形状。例如,在补偿未滤液流的向上减小的过流流型的情况下得 到了过滤体440的凹形拱曲的外部面。如果滤液通道460的横截面朝滤液排出部增加,那么 在任何情况下都得到了过滤体440的外部面上的预涂层的均等化。像已经结合图3描述的那 样可以设置过滤体440的替选的形状,以便考虑到对滤烛400的下端部上的滤液排出部的要 求或对上端部和下端部上均有滤液排出部的要求。
[0071] 图5示出了根据本发明的滤烛的另一改进方案的示意性的纵剖面,其中,设置有具 有在其周侧面中沿圆周布置的开口的空心内体。在图2所示的常规的滤烛中,像已经描述的 那样得到滤液通道260中的流型,该流型在滤烛的与滤液排出部280相对置的端部上具有停 滞点,并且在滤液排出部那侧上具有最大值。图5中以虚线楔形的形式示出了在常规的滤烛 的滤液通道中的滤液的流型。
[0072] 然而,根据伯努利方程,滤液流动速度的增加导致了过滤体540上的压力差的增 加,由此,尤其是相对轻的可压缩的助滤介质、例如纤维胶基本上都聚集在滤液排出部580 那侧上。为了避免预涂层的由此形成的不均等的构造,在根据本发明的图5中所示的示范性 的滤烛中,滤液没有直接从滤液通道560中排出,而是间接地经由与内体550的空心内腔555 连接的滤液排出部580引出。为了使滤液可以从滤液通道560中转移到该空心腔555中,沿滤 烛的纵向轴线,在内体550的周侧面的两个或更多个位置590a至590c上沿通常旋转对称的 内体550的圆周设置了开口。应理解的是,在图中示出的在三个位置590a至590c上具有开口 的改进方案仅是示范性的改进方案,并且尤其是也可以在多于三个位置上设置开口,以便 产生滤液流在滤液通道560中的期望的流型。
[0073] 因为滤液通道560在该改进方案中在上方和下方通过滤烛的顶部件570或端部件 575封闭,所以滤液因此可以仅通过这些开口 590a至590c朝滤液排出部580流动,滤液排出 部示范性地并且非限制性地布置在滤烛的上端部上。在此,相应的开口的总面积与滤液通 道中的流体动力学情况、即尤其是滤液压力一起确定了在相应的位置上有多少滤液通过开 口进入到空心腔555中。在该空心腔555的内部于是重新出现朝滤液排出部580指向的滤液 流,这在图中通过箭头指明。与该滤液流组合地可以通过开口 590a至590c的大小和/或数量 以及其沿滤烛的纵向轴线的位置来影响滤液通道560中的滤液流的流型。
[0074] 根据本发明,沿内体550的纵向轴线在至少两个位置上设置有沿圆周布置的开口, 然而在其他方面内体的周侧是闭合的。因此,滤液仅可以在受限定的位置590a至590c上从 滤液通道560进入到内体550中。通过在滤烛的与滤液排出部580相对置
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