DE2417551B2 - Filterelement - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Filterelement mit einem im wesentlichen zylindrischen Filterbogen mit über ein
Bindemittel miteinander verbundenen Endteilen, die im Vergleich zu den ihnen gegenüberliegenden Flächen des
Filterbogens kürzer ausgebildet sind, wobei das Bindemittel in dem Raum zwischen den Stirnkanten der
Endteile und benachbarten Flächen des Filterbogens vorgesehen ist.
Bei dem in der US-PS 35 70 675 beschriebenen Filterelement ist ein sehr kleiner Abstand zwischen den
Stirnkanten der Endteile des Filterelementes und den benachbarten Flächen des Filterbogens ausgebildet. Die
Verbindung der Endteile des Filterelementes erfolgt dort über einen Bindemittelstreifen, welcher zwischen
den benachbarten Flächen der Endteile vorgesehen ist. Das Bindemittel geht also eine sehr großflächige
Verbindung mit den Materialien des Filterbogens ein. Unter fluidem Druck im Betrieb eines solchen
Filterelementes können sich dadurch bedingt Leckstellen an den Verbindungsstellen zwischen Bindemittel und
Filtermaterial ausbilden.
Diese Nachteile treten noch schwerwiegender zutage, wenn das Filterelement für die Ultrafeinfilterung
eingesetzt werden soll, d. h. eine Filtergröße von etwa 5 bis 0,2 Mikron oder auch weniger besitzen soll. Hierbei
ist es oft vorteilhaft einen sehr dünnen Filterbogen zu verwenden, da dieser dem fluiden Strom weniger
Widerstand entgegenbringt als ein starker FiLerbogen.
to Derartige dünne Bögen sind leicht zerreißbar, so daß ein solcher Bogen häufig dadurch verstärkt wird, daß er
einseitig oder beidseitig mit stärkeren und festeren Schichten aus durchlöchertem Bogenmaterial umgeben
wird, beispielsweise mit harten, langfaserigem Papier
einschließlich Hanffaserpapier oder Baumwollfaserpapier.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Filterelement der eingangs genannten Art vorzuschlagen, welches sich durch eine gute Abdichtung im
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet daß die Endteile mit ihren Oberflächen
aneinander anliegen.
Durch diese Maßnahmen werden die Stirnkanten
besonders sicher mit dem Bindemittel abgedichtet Die
Oberflächen der Endteile liegen ohne die Zwischenlage eines Bindemittels ineinander an, so daß auch dort eine
gute Filterwirkung erzielt wird. Die Verbindung zwischen dem Filterbogen und dem Bindemittel erfolgt
nur über eine relativ kleine Fläche und nicht über die gesamte Länge in Strömungsrichtung des Filtermediums.
Durch diese Maßnahmen bleiben fernerhin die Stirnenden des Filterelementes im wesentlichen unge
stört von dem Bindemittel. Es kann daher auch an diesen
Stirnenden eine gut lecksichere Abdichtung erzielt werden, indem Abschlußkappen mit den Enden des
Filterelementes lecksicher verbunden sind. Hierzu wird es bevorzugt, wenn die Abschlußkoppen mit den Enden
des Filterelementes durch ein Kunstharz verbunden sind, das das Filterbogenmaterial imprägniert Die
Verbindung kann auch durch einen Schmelzkleber erfolgen.
band verwendet werden, dessen Stärke so zu wählen ist,
daß der Aufnahmeraum genau ausgefüllt ist. Bevorzugt wird als Bindemittel ein Wärmeschmelz-Bindemittel.
Das Bindemittel kann aber auch aus einem Material bestehen, das beii/t Erwärmen polymerisiert. In jedem
">ο Fall muß das Bindemittel eine Viskosität besitzen, die
niedrig genug ist, so daß das Bindemittel geringfügig in die Filterschicht eindringt.
Alternativ kann als Bindemittel ein flüssiges Material verwendet werden, das beim Polymerisieren aushärtet.
Die Verwendung eines selbsthaftenden Bindemittelbandes ermöglicht die Herstellung eines Bindemittelstreifens gleichförmiger Stärke über die gesamte Nahtlänge.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprü-
<*> chen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert Es zeigt
Fig. 1 im Schnitt ein Filterelement mit zylindrisch gewellter Form mit einer Seitennahtdichtung nach der
Erfindung;
F i g. 2 perspektivisch eine Endansicht des Filterelements nach F i g. 1;
Fig. 3 den zwischen zwei Schutzschichten sandwich-
artig angeordneten Filterbogen vor dem Wellen als
erste Stufe der Ausbildung eines Filterelementes mit einer Seitennahtdichtung nach der Erfindung;
F i g. 4 das Material nach F i g. 3 nach dem Wellen mit den übergefalteten Enden des Bogens, der in der
richtigen Breite zugeschnitten und zum Auftragen des Klebemittels bereit ist;
Fig.5 den Bogen des gev/elltesi Filtermaterials nach
Fig.4 nach dem Aufbringen des selbsthaftenden Klebebandes in dem an der Seitennaht vorgesehenen
Bereich und
Fig.6 den gewellten Filterbogen nach Fig.5 nach
dem Falten in eine zylinderische Form, wobei die beiden Kanten in einem Saum zusammengefaßt sind, und wobei
sich das Klebeband in dem Bereich zwischen diesen befindet, während die Wärmeplatten zum Anbringen
von Wärme positioniert sind, um die Seitennahtdichtung zu vervollständigen.
Das Filterelement nach der Erfindung wird auf einfache Weise durch Wellen und Formen in gewohnter
Weise aus Filterbogenmateria1 hergestellt Von der
bekannten Herstellungsweise unterscheidet ;ich lediglich die Ausbildung der Seitennahtdichtung. Die F i g. 3
bis 6 zeigen die verschiedenen Schritte zur Ausbildung des Filterelementes.
Das Filterelement nach der Erfindung, von dem ein Ausführungsbeispiel in den Fig. 1 bis 6 dargestellt ist.
besteht aus dem Materialbogen 10 mit diesen umschließenden Schutzschichten 11 und 12 aus gröberem
Material, die als Ganzes mit Wellen 12 ausgebildet sind. Aus den Elementen 10, 11 und 12 wird ein Zylinder 14
von gewünschter Länge ausgebildet. Im vorliegenden Fall wird eine Seitennaht 15 durch Falten der beiden
inneren Flächen 1,2 von Enden 3,4 des inneren Bogens
11 (und gleichzeitig der benachbarten Enden der Bögen
10, 12) ausgebildet, so daß diese mit ihren jeweiligen Stirnseiten eng aneinander stoßen, wobei Kanten 5, 6.
kürzer sind als die Umspannung einer gewellten Falte, im vorliegenden Fall nämlich Vg inch (=3,175 mm)
weniger be'-agen als die Länge einer derartigen Falte. Die entgegengesetzten äußeren Flächen 7, 8 von
anschließenden Falten 17, 18 liegen somit ebenfalls mit ihren Vorderseiten aneinander, und zwar hinter den
Kanten 5, 6 des Filterbogens 12 (und der Bögen 10, 11).
Ein Bereich oder Raum ist als offener Kanal bzw. Wanne 9 .!wischen diesen inneren Γ lachen 7,8 und den
Kanten 5,6 der Filterbögen 10, II, 12 hinter dem Saum
15 ausgebildet. Ein Klebestreifen bzw. -band 16 wird in dem Kanal 9 angebracht, das sich nach dem Schmelzen
verfestigt und dort eint !ecksichere Dichtung ausbildet. Die Wanne kann sich sowohl innerhalb als auch
außerhalb des Zylinders 14 befinden.
Aus der Figur wird deutlich, daß bei einem Saum dieser Art die Klebemittelschicht sich nicht von dem
inneren Bogen ti bis zum äußeren Bogen 12 des Zylinders erstreckt. Tatsächlich ist diese Schicht in dem
Bereich 9 eingeschlossen und erstreckt sich überhaupt nicht bis in die Dichtung 15. Gleichwohl gewährleistet
die Schicht eine feste und austrittssichere Verbindung zwischen den äußeren Flächen der vorletzten wellenförmigen
Falte 17,18 der Bögen an deren Enden, und zwar durch einfachen Zugang zu den Enden des Filterbogens
10. Dies hat zur Folge, daß die in dem Saum 15 befindlichen Teile der Bögen 10, 11, 12 frei von
Klebstoff sind. Wenn daher ein Füllmittel 19, das zum Verbinden der Enden des Filterzylinders mit AbschluB-kappen
21,22 dient, pos'.ioniert wird, so kann dieses die Enden 22, 23 der Filterbögen 10, 11. 12 über den
gesamten Umfang des Zylinders 14 imprägnieren, und zwar ohne daß der den Saum zusammenhaltende
Klebstoff störend einwirkt, so daß die Möglichkeit eines Lecks von der Innenfläche zur Außenfläche des
Zylinders durch die Klebschicht nicht gegeben ist
Beim Ausbilden des Filterelementes mit einer Seitennahtdichtung nach Fig.3 wird ein flacher Bogen
10 aus Filtermaterial mit beliebigen erwünschten Schutzschichten 11, 12 aus gröberem Material (vgl.
ίο Fig. 1, 2) zunächst gewellt (vgl. Fig.4), so daß ein
zusammengesetzter Filterbogen 10, 11, 12 entsteht Ein Band oder Streifen 16 eines Klebemittels (welches
selbsthaltend ist und die gewünschte Breite und Stärke besitzt, um die Wanne 9 zwischen den inneren Flächen
der vorletzten Falten 17 und 18 des Zylinders vollständig zu füllen, und welches den Breiten und der
zweifachen Stärke des Filterbogen-i 10 zuzüglich der zweifachen Stärke der beliebigen Schutzschichten 11,12
entspricht um dort eine lecksichere Dichtung herzustellen,
wie dies in den F i g. 1 und 2 ge7sigt ist) wird dann auf die äußere Fläche des Füterbcgens 12 auf der
rechten Seite angebracht Der Streifen kann durch einen Klebstoff dort befestigt sein, dieses ist jedoch nicht
unbedingt erforderlich. Die entstehende Zusammtnsetzung ist in F i g. 5 gezeigt
Der gefaltete, in drei Schichten zusammengesetzte Bogen wird dann zu einem Zylinder gefaltet, und die
beiden Enden 3 und 4 des zusammengesetzten Bogens werden derart zusammengebracht. Haß die inneren
Flächen 1,2 des Bogens 11 sich stirnseitig gegenüberliegen,
und die äußeren Flächen 7,8 der vorletzten Falten 17, 18 der Enden 3, 4 des Filterbogens liegen sich
ebenfalls stirnseitig gegenüber, während sich der Streifen 16 mit dem Klebemittel dazwischen befindet
und die Wanne 9 zwischen diesen Stirnseiten ausfüllt, und zwar hinter den Kanten 5, 6 des Filterbogens (vgl.
Fig.5). Zwei Wärmeplatten 25, die ausreichend erwärmt sind, um den Klebestreifen an die Oberflächen
5, 6, 7, 8 anzuhaften, werden sodann mit äußeren Oberflächen 26, 27 der vorletzten Falten 17, 18 des
Zyünders 14 in Berührung gebracht und Wärme bzw.
Wärme und Druck wird durch die beiden Stärken des Materialbogens 10 auf den Streifen aufgebracht Es
entsteht somit die Seitennahtdichtung nach Γ i g. 1 und
Eine Einrichtung zum Erwärmen bzw. zum Anwenden von Wärme und Druck, die keine Wärmeplatte ist,
kann ebenfalls verwendet werden. Beispielsweise kann die gewellte Packung in einer äußeren Ummantelung
der Ausbildung derart vorgesehen sein, daß die Stirnseiten 1, 2 utid 17, 18 in gewünschter Weise so
ausgebildet sind, daß sie einander gegenüberliegen und aneinander anstoßen, wobei der in der Tasche
■vorgesehene Klebstoff geformt wird. Das Element wird
anschließend in einen Ofen gegeben, um den Klebstoff zu polymerisieren. Es können flüssige, zwei komponentige
Klebstoffe verwendet werden, die auf Raumtemperatur gebracht sind, so daß die Anwendung von Wärme
überflüssig ist
Selbstverständlich kann ein einzelner Bogen verwendet werden, um den Zylinder auszubilden, wobei die
Seitennahtdichtung zwischen den Enden dieses Bogens ausgebildet wird.
Der erhaltene Zylinder kann als Filterelement verwendet werden --der als Grundlage bzw. Basis zum
Aufbringen einer Oberflächenbeschichtung, um die Filtrierungseigenschaften zu verändern. Wie erwähnt
besitzen derartige Zylinder Abschlußkappen, um den
von dem Element umschlossenen inneren Bereich abzuschließen und den Durchfluß des Filtrats zu regeln.
Eine oder beide Abschlußkappen können Kanäle für den Durchfluß des Filtrats aufweisen. Die Kappen
können aus beliebig erwünschtem Material bestehen, und zwar je nach dem verwendeten System und dem
Erfordernis, und sind mit den Zylinderenden in einer lecksicheren Dichtung durch das geeignete Klebemittel
verbunden. Das Vorgenannte ist hinreichend bekannt und bildet keinen Teil der vorliegenden Erfindung. Es
können schmelzverdichtete Abschlußkappen verwendet werden, wie sie beispielsweise in der US-PS
34 57 339 beschrieben sind.
Das Filterelement nach der Erfindung kann aus beliebigem porösem Bogenmaterial hergestellt sein, ti
dessen Poren sich von Oberfläche zu Oberfläche erstrecken. Eine oder mehrere Schichten der gleichen
oder variierender Porosität können verwendet werden.
Und **!ΠΡ (ytipr mphrprp vr*n Hipcf»n !''^ΠΠ'^ΓΪ a!s VorfÜi*1!*
dienen, und zwar eng aneinandcrliegcnd oder sogar 2<i
miteinander verbunden bzw. verklebt, oder auch unter Abstand voneinander. Schichten wie beispielsweise
offenmaschiges Gewebe können zugefügt werden, um einen freien Durchfluß des fluiden Mediums nach
oberhalb und/oder unterhalb der feinen Filtrierschicht r> zu gewährleisten. Ein bevorzugtes Grundmaterial ist
Papier, das wunschgemäß mit Harz imprägniert ist. da Papier ein wirksames, vielseitiges und preisgünstiges
fluiddurchlässiges Filtermedium darstellt. Gemäß der Erfindung kann jedoch Papier und ähnliches Fasermate- jo
rial verwendet werden, einschließlich nicht nur CeIIuIosefasern sondern auch Kunstharzfasern und Fasern
anderer Cellulosederivate einschließlich beispielsweise Fasern aus Polyvinylchlorid, Polyäthylen, Polypropylen.
Polyvinylidenchlorid, Celluloseacetat, Celluloseacetat- J5
propionat, Kunstseide. Polyacrylnitril, Polymerisate von terephthalischer Säure und Äthylenglycol. Polyamiden
sowie Proteinfasern verschiedener Arten, wie beispielsweise Zein und die Alginate, Glas, Asbest.
Kaliumtitanat, Schlackenwolle, Polystyrol, Kautschuk. ->o
Casein. Hanf, Jute, Leinen. Baumwolle. Seide, Wolle und Mohair. Ebenfalls nützlich sind, außer Papier, textile
Materialien und gewebte und nicht-gewebte Vliesstoffe aller Arten, vie beispielsweise Filz, Matten und Rollen
aus Fasermaterial der oben aufgeführten Art. -»ΐ
Das Bogenmaterial ist in den meisten Fällen ausreichend starr, so daß es selbsthaltend ist. wenn es in
die zylindrische Form gefaltet wird. Falls dies nicht der Fall ist. so kann ein starrer Kern aus Metall. Kunststoff
oder anderem harten Material als innere Stütze in vorgesehen sein.
Ebenfalls kann das Filterbogenmateria! zur Herstellung
des Filterelementes nach der Erfindung, falls erwünscht, mit Kunststoffharz bzw. einem Cellulosederivat
imprägniert sein, um seine Biegefestigkeit und Abnutzungsfestigktit gegenüber dem filtrierten Medium
zu erhöhen. Das Imprägniermittel kann ein beliebiges Material sein, das sich für das Imprägnieren
von Papier oder textilem Material als nützlich erwiesen hat. Derartige Materialien sind auf dem Gebiete der
Papier- und Textilverarbeitung bekannt und bilden daher keinen Teil dieser Erfindung. Das Imprägniermittel
kann flüssig sein und durch Polymerisation, Vernetzung o. dgl. erhärtet werden. Das Material kann
auch eine feste Form besitzen und dem Grundmaterial von einer Lösung in einem inerten Lösemittel oder als
Schmelze zugegeben werden. Repräsentative Imprägnierharze sind Phenolformaldehyd-, Ureaformaldehyd-,
Melaminformaldehyd-, Polyester- und Polyepoxidharze.
Der Streifen bzw. das Band aus einerin Klebemittel
kann aus einem beliebigen Film aus Kunstharz oder Cellulosederivat bestehen, der ausreichend stark und
biegefest ist, um selbsthaltend zu sein. Die Stärke entspricht etwa dem Filterbogcnmaterial. Ein Material
mit rauher Oberfläche bedarf eines stärkeren Streifens als ein Material mit glatter Oberfläche. Gewöhnlich ist
ein Film mit einer Stärke von 0.25 bis 5.0 mm ausreichend.
Typische Materialien sind Polyvinalchlorid. Polyvinylidenchlorid.
Polyacrylnitril, Polyäthylen, Polypropylen, Kautschuk, Polymerisate aus Terephthalsäuren und
se. Polyestere. Polyepoxide, Polystyrol, Polyisobutylen. Ureaformaldehyd, Phenolformaldehyd. Melaminformaldehyd.
Poltctrafluoräthylen und Polytrifluorochloro· äthylenharze.
Ein thermoplastisches oder druckempfindliches Klebemittel kann auf eng aneinanderliegende Bogenoberflächen
durch Anwendung von Wärme und Druck aufgebracht werden. Ein hitzehärtbares Harz, wie
beisrelsweise Phenolformaldehyd, Ureaformaldehyd und Polycpoxiharz kann in einer unvollständig polymerisierten
Stufe verwendet werden, in der diese noch thermoplastisch druckempfindrich sind, und sie können
in eine hitzhärtbare nichtthermoplastische Stufe der Polymerisation unter Anwendung von Wärme und
Druck umgewandelt werden, um eine lecksichere dauerhafte Dichtung herzustellen.
Für den Fall, daß das Bogenfiltermaterial mit
Imprägnierharz imprägniert ist, um die Biegefestigkeit zu erhöhen, und das Harz ist noch nicht vollständig
polymerisiert, so kann das Härten des Imprägnierharzes und des Harzstreifens gleichzeitig erfolgen. Das
Filtermaterial kann auch im Ofen o. dgl. wärmebehandelt werden, nachdem die Seitennahtdichtung ausgebildet
ist. um das Härten des Imprägniermittels und des Klebemittels für den Streifen zu vervollständigen.
An Stelle des Streifens oder Bandes kann ein fluides Klebemittel bzw. Klebstoff verwendet werden, das dem
Bereich zugeführt wird, der zu verbinden ist. Der Zylinder wird oben auf diesen Bereich aufgebracht, und
die Enden der Wanne bzw. des Bereichs werden mit Abschlußkappen o. dgl. verschlossen, um das fluide
Medium darin bis zum Härten fest zu halten. Hierzu kann jedes der genannten Materialien für den Streifen
bzw. das Band verwendet werden, und zwar in geschmolzenem Zustand, aufgelöst, in einem Lösungsmittel
oder in flüssigem, nicht bzw. teilweise polymerisiertem
Zustand, und das Material wird anschließend in feste Polymerisation gebracht
Wichtig für die Erfindung ist, daß zylindrische Filterelemente vorgesehen sind, die eine verbesserte
Seitennahtdichtung aufweisen, die mit Abschlußkappen verbunden werden können, um eine lecksichere
Dichtung zu bilden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (10)
1. Filterelement mit einem im wesentlichen zylindrischen Filterbogen mit über ein Bindemittel
miteinander verbundenen Endteilen, die im Vergleich zu den ihnen gegenüberliegenden Flächen des
Filterbogens kürzer ausgebildet sind, wobei das Bindemittel in dem Raum zwischen den Stirnkanten
der Endteile und benachbarten Flächen des Filterbogens vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Endteile (3, 4) mit ihren Oberflächen
aneinander anliegen.
2. Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterbogen (10) aus Rapier
besteht
3. Filterelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel (16) ein
Kunstharz ist
4. Filterbogen nach einem der Ansprüche ! bis 3, dadurch ,gekennzeichnet daß Abschlußkappen (20,
21) mit de.-T Enden (22, 23) des Filterelementes (14)
lecksicher verbunden sind.
5. Filterelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß die Abschlußkappen (20, 21)
mit den Enden (22,23) des Filterelementes (14) durch ein Kunstharz verbunden sind, das das Filterbogenmaterial (10) imprägniert.
6. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß der Filterbogen (10)
wellenförmig gebogen ist
7. Filterelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitennahtdichtung durch
die jeweils ersten buden \* „-Ilen der betrefferden
Endteile (3,4) ausgebildet ;st.
8. Filterelement nach Ai pruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bogenmaterial (10) Papier
enthält.
9. Filterelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Abschlußkappen (20, 21) mit
den Enden schmelzverklebt sind.
10. Filterelement nach einem der Ansprüche I bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterbogen (10)
zwischen porösen Schutzschichten (11, 12) mit höherer Porosität als der Filterbogen (10) sandwichartig angeordnet ist.
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---|---|---|---|
8235 | Patent refused |