DE3128546C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein rohrförmiges Filterelement zur
Filtration von Fluiden nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches
wie es durch die US-PS 41 84 966 bekannt ist.
Derartige Filterelemente dienen zur Filtration von Flüssigkeiten
bzw. Lösungen in Form von echten Suspensionen,
Dispersionen, Emulsionen, kolloiden Lösungen oder Gasen in
der gesamten Industrie und in der Labortechnik und haben
sich wegen ihrer kompakten Bauweise und ihrer großen
Filterfläche allgemein durchgesetzt. Da sichergestellt sein
muß, daß der Fluidstrom nur durch das eigentliche Filtermedium
erfolgt, bildet neben der Abdichtung an den Endkappen
die Verbindungsfalte der beiden Endstege des
Flachfilterzuschnittes eine der kritischen Stellen.
Durch die US-PS 41 84 966 ist es bekannt, bei einem mehrlagigen
Flachfilterzuschnitt die Stege radial in Richtung
des Außenmantels enden zu lassen und die beiden Stege
mittels eines starren im Querschnitt U-förmig geformten
Streifens aus thermoplastischem Kunststoffmaterial derart
zu verbinden, daß die Schenkel des U-förmigen Thermoplaststreifens
jeweils zwischen zwei Lagen der einander zugekehrten
Stege eingreifen und mit diesen thermoplastisch
verschweißt sind. Der Steg des U-förmigen Zuschnittes weist
dabei zum Außenmantel des Filterelementes. Abgesehen von
Schwierigkeiten bei der Handhabung (Spannungen im Plissierzylinder,
Verletzungsgefahr der Membran, erschwertes Einbringen
des U-förmigen Streifens) hat auch diese Nahtausbildung
den Nachteil, daß der gesamte Flüssigkeitsdruck
senkrecht vom Außenmantel her auf den Längskanten der Stege
der Endfalten liegt, so daß hierbei die Gefahr besteht, daß
sich diese oder einzelne Lagen von dem Thermoplaststreifen
lösen und damit unfiltriertes Medium zur Filtratseite
gelangt. Ein weiterer Nachteil einer solchen Nahtausbildung
ist darin zu sehen, daß sämtliche Lagen des Flachfilterzuschnittes
thermoplastisch aktivierbar bzw. thermobelastbar
seien müssen damit eine Verbindung untereinander und
mit dem U-förmigen Thermoplaststreifen möglich ist. Weiterhin
ist nachteilig, daß die Endfalte nicht wie die übrigen
Falten vom Innenmantel her gesehen dieselbe Bewegungsfreiheit
hat, wie die benachbarten Falten. Für die optimale
Ausbildung eines Filterelementes ist es auch häufig notwendig,
neben thermoplastisch aktivierbaren Materialien -
sei es als Filter- oder Vorfiltermaterial oder sei es als
Filterunterstützung - auch solche aus nichtthermoplastisch
aktivierbarem Material zu verwenden. In einem solchen Fall
ist die Ausbildung der Endfalte nach der US-PS 41 84 966
nicht (bei duroplastischen Filtermedien) bzw. nicht immer
möglich, ohne die Endstege dieser nichtthermoplastischen
Materialien zu entfernen. Räumlich gesehen erweist sich
auch das Eingreifen der Schweißbacken äußerst schwierig
(Spannungen, Wärmezufuhr).
Es ist auch bekannt (DE-AS 24 17 551, US-PS 38 67 294), ein
mehrschichtig ausgebildetes Filterelement, bei dem die
Endstege radial zum Innenmantel gerichtet und gegenüber dem
Innenmantel etwas verkürzt sind, mit einem thermoplastischen
Kunststoff leckdicht zu verbinden. Dabei wird der
Kunststoff in die rinnenartige Endfaltung eingegeben, so
daß die Längskanten der Stege und die zum Innenmantel
weisenden und einander zugekehrten Enden der benachbarten
Falten von dem thermoplastischen oder duroplastischen
Kunststoff verbunden sind. Dies setzt einerseits
voraus, daß der Raum zwischen den Endfalten groß genug ist,
um den Kleber einzubringen, andererseits dürfen die Endfalten
nicht auseinanderklaffen, da sonst zusätzlich
geklammert werden muß. Diese Ausbildung hat außerdem den
Nachteil, daß der auf dem Außenmantel liegende hohe Flüssigkeitsdruck
voll auf der Kunststoffkleberaupe liegt, die
das Filtermaterial in der Endnaht dreiseitig zusammenhält.
Diese Art der Verbindung der Endnaht bringt chemisch und
thermophysikalische Einschränkungen mit sich und ist nicht
für alle Filtermaterialien geeignet. Durch denselben Stand
der Technik (DE-AS 24 17 551, US-PS 38 67 294) ist eine
Ausbildung der Endfaltung bekannt, bei der die Kunstharzraupe
mit dem Außenmantel abschließt und die zum Außenmantel
weisenden Längskanten der Stege und die benachbarten
Falten zusammenhält. Auch hierzu liegt der gesamte Flüssigkeitsdruck
auf dieser verklebten Naht. Eine solche Klebenaht
- sei sie durch Verklebung oder durch eine thermoplastische
Kunststoffraupe oder Verschweißung entstanden -
führt häufig zu Leckstellen, da der in Falten gelegte
Flachfilterzuschnitt während des Filtrationsbetriebes
Bewegungen aufgrund von Druckunterschieden oder aufgrund
thermischer Beanspruchung (Vielstoffsystem, thermophysikalische
Effekte) unterworfen ist. Dies gilt auch im Hinblick
darauf, daß derartige Filterelemente mehrfach im Autoklaven
einer Wärmebehandlung unterzogen werden. Die mechanisch-thermischen
Beanspruchungen wirken sowohl radial als auch
in Umfangsrichtung des rohrförmigen Filterelementes.
Es ist auch bekannt (US-PS 35 70 675), die radial zum
Außenmantel weisenden Faltenstege der Endfalten mit einem
dazwischen angeordneten Kleber im Endbereich oder auch auf
der gesamten Länge zu verbinden. Eine solche Verbindung ist
insbesondere bei einlagigem Filtermaterial üblich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bezüglich
des Standes der Technik geschilderten Mängel bei der
Ausbildung der Endnaht an solchen Filterelementen zu vermeiden
bzw. die Endnaht so zu gestalten, daß einerseits die
Endfalte, welche die eigentliche Verbindung aufnimmt, sich
thermisch und mechanisch nicht anders verhält wie die
übrigen Falten und die mechanische Festigkeit der Endfalte
nicht höheren Belastungen ausgesetzt ist als die übrigen
Falten. Die Endfalte soll im übrigen auch die Möglichkeit
bieten, bei einem beliebig mehrlagig ausgebildeten Flachfilterzuschnitt
die verschiedensten Materialien zu verwenden
sowie beliebige Schichten des Flachfilterzuschnittes
miteinander zu verbinden, ohne daß dadurch die Faltungsform
der Endnaht abgeändert werden muß.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden
Merkmale des Hauptanspruches gelöst.
Das mehrlagig aufgebaute Filterelement ist z. B. gestuft vom
Außenmantel zum Innenmantel aus einer Vorfilterlage, einer
ersten und zweiten Membranlage und einer Membranstütze
gebildet und ein biegsamer Verbindungszuschnitt ist
zwischen der zweiten Membranlage und der Membranunterstützung
eingebettet und mit der Membran leckdicht verbunden.
Bei einem solchen Aufbau kann der biegsame Verbindungszuschnitt
auch zwischen der ersten und zweiten
Membranlage, wobei zumindest eine leckdichte Verbindung mit
der niederporigen Membran gebildet wird oder zwischen der
Vorfilterlage und der ersten Membranlage eingebettet sein
(thermoplastische Membrane). Um die Stirnseiten des rohrförmigen
Filterelementes im Bereich der Endfaltung und
deren Einbettung in den Endkappen oder im Kunststoff des
Gehäuses zu verstärken, kann der biegsame Verbindungszuschnitt
länger bemessen sein als die Länge einer Mantellinie
des rohrförmigen Filterelementes und seine stirnseitigen
Enden sind dann als stirnseitige Umfaltungen
zwischen zwei durch den Verbindungszuschnitt nicht überbrückten
Lagen des Flachfilterzuschnittes eingeschoben und
seine Enden mit diesen verbunden oder aber seine Enden sind
auf die äußere oder innere Lage des Flachfilterzuschnittes
umgefaltet und mit dieser verbunden. Der mehrlagig aufgebaute
Flachfilterzuschnitt ist vom Außenmantel zum Innenmantel
mit abnehmender Porengröße ausgestattet. Der Verbindungszuschnitt
wirkt entweder selbst als Filter und ist
insbesondere aus demselben Filtermaterial wie der Flachfilterzuschnitt
und hat die gleiche oder eine kleinere
Porengröße als dieser oder aber der Verbindungszuschnitt
ist in sich fluiddicht ausgebildet (gleiches oder anderes
Material). Die Verbindungen des Verbindungszuschnittes mit
den beiden Stegen des Flachfilterzuschnittes kann durch
sämtliche für diese Materialien geeigneten Verbindungstechniken
erfolgen.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen
unter Schutz gestellt.
Der Erfindungsgedanke ist in einigen Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 einen Querschnitt durch den Flachfilterzuschnitt
im Bereich der interessierenden Verbindungsstelle
der Endfalte mit angedeutetem Außenmantel
und Innenmantel,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Filterelementes
mit einer bereits angeformten Endkappe,
Fig. 3 einen Detailschnitt durch die Vorrichtung zur
Ausbildung der Endfalte in schematischer Darstellung,
Fig. 4 in schematischer Darstellung einen Querschnitt
durch die Vorrichtung gemäß Fig. 3 als Übersicht,
Fig. 5 einen Querschnitt schematisch durch die Endfalte
während ihrer Herstellung in einer ersten
Ausführungsform,
Fig. 6 in entsprechender Darstellung eine weitere
Variante,
Fig. 7 ebenfalls eine weitere Variante der Endfalte,
Fig. 8 in perspektivischer Darstellung, teilweise im
Querschnitt durch eine modifizierte Vorrichtung
zur Herstellung der Endfalte eines rohrförmigen
Filterelementes,
Fig. 9 schematisch einen Querschnitt durch eine weitere
Ausführungsform eines Verbindungszuschnittes
und
Fig. 10 eine weitere Variante eines Verbindungszuschnittes
als Querschnitt und dessen Einlagerung in den
einzelnen Lagen des Flachfilterzuschnittes.
Gemäß Fig. 2 besteht das fertige Filterelement 1 üblicherweise
aus einem mehrlagigen Filtermaterial, welches als
Flachfilterzuschnitt 7 in eine Vielzahl von Falten plissiert
wird und in der Regel zu einem Hohlzylinder geformt
ist. Wie noch näher beschrieben, werden die Stege 4
und 5 miteinander leckdicht verbunden, so daß ein in
Umfangsrichtung insich geschlossener Hohlzylinder entsteht.
Die Stirnseiten des so hohlzylindrisch geformten
Flachfilterzuschnittes 7 können jeweils, wie in Fig. 2
bei der rückwärtigen Stirnseite angedeutet, eine Endkappe
11 aus Kunststoffmaterial aufnehmen, welche beispielsweise
den Hohlzylinder einseitig deckelartig verschließt,
währenddessen die vordere Stirnseite entweder
eine ringförmige, zum Innenmantel 3 offene Endkappe
erhält oder die Stirnseite wird direkt durch eine
Verklebung, Verschweißung oder Einbettung mit Kunstharz
mit einem Kunststoffgehäuse verbunden, welches
das Filterelement 1 umschließt und einen Einlaß und
einen Auslaß aufweist. Üblicherweise ist der Außenmantel
2 des Filterelementes 1 mit dem Einlaß und der
Innenmantel 3 mit dem Auslaß des Filtergehäuses verbunden,
so daß das zu filtrierende Fluid - Flüssigkeit
oder Gas - nur vom Außenmantel 2 durch das Filtermedium
hindurch in Richtung des Innenmantels fließen kann und
das Filtrat das Filtergehäuse durch den Auslaß verläßt.
Auf dem Innenmantel 3 ist ein Stützkörper 12 in
Form eines Gitters mit großen Öffnungen oder eines durchbrochenen
Hohlzylinders angeordnet, der den hohlzylindrisch
geformten Flachfilterzuschnitt 7 entgegen dem
Fluiddruck abstützt. Gleichermaßen ist der Außenmantel 2
durch eine ähnliche geformte, jedoch nicht dargestellte
Rückstausicherung umschlossen. Dies ist der übliche Aufbau
eines rohrförmigen Filterelementes nach dem Stand
der Technik.
Der mehrlagig ausgebildete Flachfilterzuschnitt 7 besteht
im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 aus einer
Lage Vorfilter VF, den beiden Lagen Membranen M 1 und
M 2 mit zum Innenmantel 3 hin abnehmender Porengröße
und einer Lage Membranstütze MS in Form eines Gitters
oder Gewebes aus Kunststoffmonofilen. Die eigentliche
Endfalte 6 des hohlzylindrisch geformten Flachfilterzuschnittes
7 wird gebildet durch die
radial zum Innenmantel weisenden beiden Stege 4 und 5,
die mehr oder weniger verkürzt ausgebildet sein können,
maximal aber auch bis dicht an den Innenmantel 3
reichen können. In diesem Ausführungsbeispiel ist
der Verbindungszuschnitt 8 zwischen die
beiden Membranen M 1 und M 2 der beiden Stege 4, 5 eingeschoben,
so daß der biegsame Verbindungszuschnitt 8
aus Kunststoffmaterial den Freiraum zwischen den beiden
Stegen 4, 5 überbrückt und kohäsiv oder adhäsiv durch
zwei Nähte leckdicht mit den beiden Stegen 4, 5 dauerhaft
verbunden ist. Die Breite des biegsamen Verbindungszuschnittes
8 wird beispielsweise so bemessen, daß er mit
seinem zwischen den Längskanten der Stege 4, 5 verlaufenden
Abschnitt eine zum Außenmantel 2 weisende offene
Falte und zum Innenmantel 3 weisenden Faltensteg 9
bildet, der auf dem Stützkörper 12 aufliegt, wobei die
einander zugekehrten Flächen der Stege 4, 5 wie bei den
übrigen Falten unverbunden sind. Das in die einzelnen
Falten, einschließlich der Endfalte 6, eindringende Fluid
drückt dabei in gleicher Weise wie bei allen übrigen
Falten auf den Faltensteg 9 des Verbindungszuschnittes 8
und hat praktisch keine Angriffsmöglichkeit, die Längskanten
der Stege 4, 5 in den einzelnen Lagen aufzuspreizen,
wie dies beispielsweise nach dem Stand der Technik
möglich ist, bei dem der Steg des im Querschnitt U-förmig
gebogenen Verbindungszuschnittes auf dem Außenmantel
liegt und somit der Fluiddruck das Bestreben
hat die Längskanten der Endstege in Umfangsrichtung
aufzuspreizen.
Bei der Ausführungsform ist die
adhäsive oder kohäsive Verbindung des Verbindungszuschnittes
8 mit den einzelnen Lagen des Flachfilterzuschnittes
7 über breite Verbindungszonen 10 hergestellt,
die eine ausreichende Zugfestigkeit sicherstellen,
so daß der auf der Endfalte 6 lastende Fluiddruck
nicht in der Lage ist, den Verbindungszuschnitt 8
in Richtung auf den Innenmantel 3 aus den Stegen 4, 5
herauszureißen.
Die Ausbildung der Endfalte 6 hat den
Vorteil, daß sowohl unter den wechselnden Betriebsdrücken
diese in der Lage ist, sich wie jede andere benachbarte
Falte des Filterelementes 1 zu verhalten als
auch in der Lage ist, die thermischen Spannungen beim
mehrfachen Autoklavieren des gesamten Filterelementes 1
aufzunehmen. Dies gilt auch für das Verhalten des gesamten
hohlzylindrisch geformten Flachfilterzuschnittes 7
in bezug auf die stirnseitige Verbindung mit den Endkappen
11 bzw. dem Kunststoff des umschließenden Filtergehäuses.
Eine
Kürzung einzelner Steglagen wird nicht notwendig.
Lage, Breite, Dicke des Materials, Lage und Breite der
Schweißnaht erlauben eine Vielfältigkeit in der Wahl von
Parametern zur optimalen Materialabstimmung.
Gemäß den schematischen Darstellungen
in Fig. 3 bis 8 wird der mehrlagige Flachfilterzuschnitt
7 in eine Vielzahl von Falten plissiert
und in einem Halterohr 17 hohlzylindrisch
ausgerichtet, wobei Fixierungsbacken 18 vorgesehen
sind, die in die benachbarten Falten der Stege 4, 5
eingreifen.
Eine im wesentlichen zylindrisch geformte Unterstützungsvorrichtung
15, welche in etwa dem Durchmesser
des Innenmantels 3 entspricht und einen im Querschnitt
T-förmigen oder eine im Querschnitt keilförmige
Unterstützungsvorrichtung 16 aufweist; hält
die beiden Stege 4, 5 in einer etwa in Umfangsrichtung
des Außenmantels 2 verlaufenden Lage. Mit Hilfe weiterer,
nicht dargestellter Spreizvorrichtungen erfolgt
das Einbringen des Verbindungsstreifens 8 zwischen zwei
Lagen des Flachfilterzuschnittes 7 der in Fig. 3 schematisch
angedeuteten zweilagigen Ausführung oder in der
in Fig. 5 bis 7 dargestellten vierlagigen Ausführungsform
des Flachfilterzuschnittes 7. Mit Hilfe eines Aktivierungsstempels
19, welcher radial bewegbar ist und
entsprechend den gewünschten Verbindungszonen 10 Aktivierungselektroden
20 aufweist, erfolgt z. B. durch Ultraschallverschweißung
eine dauerhafte Verbindung der einzelnen
Lagen des Flachfilterzuschnittes 7 mit dem eingelegten
Verbindungsstreifen 8 durch mehrere, auch nicht
verschweißbare, Lagen hindurch. Nach dem axialen Entfernen
der Unterstützungsvorrichtung 15, 16 und des Halterohres 17
erfolgt aufgrund der Vorspannung des gefalteten Flachfilterzuschnittes
7 und dessen Bestreben sich in Umfangsrichtung
auszudehnen selbsttätig oder thermisch
oder mechanisch aktiviert ein Einfalten der Stege 4, 5
zur Bildung einer Endfalte 6 im Sinne der Darstellung
gemäß Fig. 1.
Die Länge des Verbindungszuschnittes 8, die Anordnung
und Breite der Verbindungszonen 10 und der Abstand der
Längskanten der Stege 4, 5 und deren Abstand zum Innenmantel
3 richtet sich wesentlich nach den zu verbindenden
Materialien der einzelnen Lagen des gesamten Flachfilterzuschnittes
7 und danach, in welcher Lage, bezogen
auf den Innen- bzw. Außenmantel 3, 2, der Verbindungszuschnitt
8 angeordnet ist. Bei einer Vielzahl von Lagen
werden die Stege gegebenenfalls etwas abgeschrägt, so
daß die Länge der einzelnen Lagen an den Stegen 4, 5
stufenweise verkürzt ist.
Gemäß Fig. 5 ist beispielsweise der Verbindungszuschnitt 8
zwischen der zweiten Membran M 2 und der Membranstütze MS
angeordnet, während gemäß Fig. 6 der Verbindungszuschnitt 8
zwischen den beiden Membranen M 1 und M 2 und gemäß Fig. 7
zwischen dem Vorfilter und der ersten Membran M 1 angeordnet
ist. In einer nicht dargestellten Variante ist der
Verbindungszuschnitt 8 z-förmig (diagonal) in die Schlitze der
Stege 4, 5 eingelegt, z. B. bezogen auf Fig. 7 linksseitig
zwischen dem Vorfilter VF und der ersten Membran M 1 und
rechtsseitig zwischen der ersten Membran M 1 und der zweiten
Membran M 2. Die eigentliche Verbindung des Verbindungszuschnittes
8 mit den einzelnen Lagen des Flachfilterzuschnittes
7 erfolgt im weitesten Sinne kohäsiv und/oder
adhäsiv, d. h. es erfolgt eine Verschmelzung artverwandter
Materialien und/oder nicht artverwandte Materialien
verkrallen sich mit ihren Oberflächen durch Schmelzung
oder Anlösung des einen Materials oder unter Zwischenlagerung
des thermisch schmelzbaren oder chemisch anlösbaren
Materials des Verbindungszuschnittes 8, so
daß eine dauerhafte Verbindung der einzelnen Lagen
mit dem Verbindungszuschnitt 8 eintritt. Dies kann,
wie erwähnt, durch Ultraschallverschweißung, Thermoverschweißung
(Impulsverfahren), Hochfrequenzverschweißung
oder durch Laserverschweißung erfolgen.
Gleichermaßen ist die Verbindung durch selbstklebende
beispielsweise nur durch Druck aktivierbare Verbindungsstreifen
möglich. Gleichermaßen können diese Verbindungsstreifen
aber auch dadurch aktiviert werden, daß
mit Hilfe von Druckeinwirkung ein im Verbindungsstreifen
eingelagertes Lösungsmittel freigesetzt wird, welches
den Kunststoff dieses Verbindungsstreifens erweicht
und in die Poren der zu verbindenden Lagen des
Flachfilterzuschnittes 7 eindringen läßt.
Gemäß Fig. 9 und 10 ist es auch möglich, in den eigentlichen
Verbindungsstreifen 8′, 8′′ Heizdrähte 21 einzulagern,
die elektrisch aufgeheizt werden und den
Kunststoff des Verbindungszuschnittes 8′, 8′′ derart
thermisch erweichen, daß dieser unter Einwirkung eines
Druckstempels nach Art des Aktivierungsstempels 19
in die Poren der die Randbereiche des Verbindungszuschnittes
8′, 8′′ abdeckenden Lagen der Stege 4, 5 eindringt.
Gemäß Fig. 9 ist der Verbindungszuschnitt 8′ im Querschnitt
beiderseits einer in Richtung der Mittellängsachse
verlaufenden Querschnittseinschnürung 14 keilförmig
ausgebildet, so daß die Längsränder 13 des
Verbindungszuschnittes 8′ die beiden Lagen der Endfalten
4, 5 keilförmig spreizen. Auf diese Weise werden
dicke Kanten an den Übergängen vermieden. Bei relativ
starken Verbindungszuschnitten 8 kann die Querschnittseinschnürung
14 die Faltung der Stege 4, 5 in
die in Fig. 1 gezeigte Lage erleichtern.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 10 findet ein im
Querschnitt X- oder H-förmiger Verbindungszuschnitt 8′′
Verwendung, mit welchem mehrere Lagen unterschiedlichen
Filtermaterials im Bereich der Stege 4, 5 innig
verbindbar sind. Die Querschnittseinschnürung 14 kann
dabei Teil eines bereits vorgeformten, im Querschnitt
X- oder H-förmigen Verbindungszuschnitts 8′′ sein oder
aber der Verbindungszuschnitt 8′′ gemäß Fig. 10 ist
durch zwei flache Verbindungszuschnitte entstanden,
die in der Mittellängsachse nach Einlegung in die einzelnen
Lagen der Stege 4, 5 durch thermische Verbindung
entstanden sind.
Die Vorrichtung nach Fig. 8 unterscheidet sich von der
nach Fig. 3 und 4 nur durch die Querschnittsausbildung
des Ambosses 16′, der für eine Thermoverschweißung nach
dem Impulsverfahren zur Aufnahme eines Kühlmittels mit
einer Kühlmittelkammer 23 ausgestattet ist und auf seiner
Oberseite mit Heizelektroden 25 ausgestattet ist,
die mit den Aktivierungselektroden 20′ des Aktivierungsstempels
19′ zusammenarbeiten. Die Unterstützungsvorrichtung
15 ist wie bei der Ausführungsform nach
Fig. 3 und 4 während der Anpreßphase des Aktivierungsstempels
19 bzw. 19′ beiderseits durch Widerlager 24
abgestützt. Durch eine radiale Bewegung vom Widerlager
24 weg und durch Bewegungen in Richtung der Zylinderlängsachse
läßt sich sowohl die Unterstützungsvorrichtung
15 als auch das Halterohr 17 in den hohlzylindrisch
vorgeformten Flachfilterzuschnitt 7 hinein
und wieder herausbewegen. Gleichermaßen kann die Unterstützungsvorrichtung
15 feststehend ausgebildet
sein, und der hohlzylindrisch geformte Flachfilterzuschnitt
7 wird bewegt.
Fig. 8 zeigt außerdem die Möglichkeit einer stirnseitigen
Umfaltung 22 der Enden des Verbindungszuschnittes 8,
d. h. gemäß Fig. 8 erfolgt zunächst die Verbindung des
Flachfilterzuschnittes 8 bzw. 8′ bzw. 8′′ mit den einzelnen
Lagen der Stege 4, 5 anschließend eine Umfaltung
22 der Enden und nochmalige Anpressung der Umfaltung
22 z. B. und einer thermischen Verbindung dieser
Umfaltung 22 mit der äußeren Lage der Stege 4, 5. Beim
Verbinden der Stirnseiten des hohlzylindrisch geformten
Flachfilterzuschnittes 7 mit den Endkappen 11 bzw. dem
Kunststoff des Kunststoffgehäuses ist im Bereich der
Endfalte 6 eine ausreichende Festigkeit derselben gewährleistet.
Bei den Filtermaterialien kann es sich um alle handelsüblichen
und zum Stand der Technik gehörenden Materialien
handeln also um Filtervliese, mikroporöse Membranen,
selektiv-permeable Folien, wobei die Membranstütze in
Form eines Stützgewebes oder Stütznetzwerkes oder in
Form eines grobporigen Trägermaterials auch integraler
Bestandteil der eigentlichen Filtermembran sein kann.
Bei diesen Membranen handelt es sich in der Regel entweder
um Thermoplaste, die sich verschweißen lassen,
d. h. sie sind reversibel schmelzbar oder es handelt
sich um Duroplaste, die nicht verschweißbar sind, d. h.
nicht reversibel schmelzbar. Im ersteren Fall kann es
beim Verbinden mit dem Verbindungszuschnitt 8 zu einer
Schmelzintegration kommen, während es sich bei Verwendung
von Duroplasten in der Regel um eine mehr oder
weniger tief in die Oberflächenporen eindringende Verkrallung
des geschmolzenen Kunststoffes des Verbindungsstreifens
8 handelt. Da zur Optimierung der Filtrationsleistung
der mehrlagig aufgebaute Flachfilterzuschnitt 7
sowohl aus Duroplast-Lagen als auch Thermoplast-Lagen gebildet
sein kann, richtet sich die Auswahl (Material,
Dicke, Berstdruck, chemisches Verhalten usw.) und Anordnung
des Verbindungszuschnittes 8 danach, zwischen
welchen Lagen eine optimale Verbindung erreichbar ist.
Einige Variationsmöglichkeiten sind in Fig. 5 bis 7 beispielhaft
angedeutet, jedoch nicht darauf beschränkt, da
das Faltungsprinzip auch mit weiteren zusätzlichen Lagen
möglich ist. Im übrigen können bei einer Vielzahl von
Lagen auch mehrere Verbindungszuschnitte 8, 8′, 8′′ zwischen
die einzelnen Lagen der Stege 4, 5 eingeschoben werden.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung der Endfalte
bei solchen rohrförmigen Filterelementen 1 ist
in der universellen Anwendbarkeit für die verschiedensten
Filtermaterialien zu sehen und darin, daß
die Endfalte als schwächstes Glied der Gesamtfaltung
durch die Anordnung des Verbindungszuschnittes, durch
die Wahl und Stärke des Materials des Verbindungszuschnittes
den Festigkeitsbedingungen und dem thermischen,
chemischen, physikalischen und filtrationstechnischen
Verhalten der übrigen Falten angepaßt
werden kann.
Claims (16)
1. Rohrförmiges Filterelement zur Filtration von Fluiden,
welches in einem umschließenden Gehäuse mit mindestens
einem Ein- und Auslaß für den Fluidstrom angeordnet oder
in ein solches Gehäuse einsetzbar ist, wobei die Außenseite
des Filterelementes strömungsmäßig mit dem Gehäuseeinlaß
in Verbindung steht oder damit in Verbindung
bringbar ist und der Innenmantel des Filterelementes mit
dem Gehäuseauslaß leckdicht derart in Verbindung steht
oder in Verbindung bringbar ist, daß der Fluidstrom nur
durch das Filtermedium hindurch erfolgt, bei dem das
Filterelement
- a) aus einem aus mehreren Lagen bestehenden Flachfilterzuschnitt gebildet ist,
- b) dieser in eine Vielzahl parallel verlaufender Falten plissiert und der gefaltete Zuschnitt zu einer rohrförmigen Einheit derart geformt ist, daß die Faltenstege und Faltenöffnungen in Richtung der inneren und äußeren Rohrmantellinien verlaufen und
- c) die beiden Enden des Flachfilterzuschnittes zur Bildung der Endfalte je in einem Steg und radial auf dem Innenmantel gerichtet enden und miteinander leckdicht verbunden sind,
- d) die beiden Stege (4, 5) der Endfalte (6) durch mindestens einen zwischen zwei Lagen des mehrlagigen Flachfilterzuschnittes (7) eingreifenden, biegsamen Verbindungszuschnitt (8) aus Kunststoffmaterial überbrückt und kohäsiv oder adhäsiv leckdicht dauerhaft verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß
- e) der biegsame Verbindungszuschnitt (8) mit seinem zwischen den Längskanten der Stege (4, 5) verlaufenden Abschnitt eine zum Außenmantel (2) weisende offene Falte und zum Innenmantel (3) weisenden Faltensteg (9) bildet und die einander zugekehrten Flächen der Stege (4, 5) der Endfalte (6) unverbunden sind.
2. Rohrförmiges Filterelement nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das mehrlagig aufgebaute Filterelement
(1) vom Außenmantel (2) zum Innenmantel (3)
gestuft aus einer Vorfilterlage (VF), einer ersten
und zweiten Membranlage (M 1 und M 2) und einer Membranunterstützung
(MS) gebildet ist und der biegsame
Verbindungszuschnitt (8) zwischen der zweiten
Membranlage (M 2) und der Membranunterstützung (MS)
eingebettet und mit der zweiten Membranlage (M 2)
leckdicht verbunden ist (Fig. 5).
3. Rohrförmiges Filterelement nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der biegsame Verbindungszuschnitt
(8) zwischen der ersten und zweiten Membranlage
(M 1 und M 2) eingebettet und mindestens mit
der niedrigporigsten Membran (M 2) leckdicht verbunden
ist (Fig. 6).
4. Rohrförmiges Filterelement nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der biegsame Verbindungszuschnitt
(8) zwischen der Vorfilterlage (VF) und der
ersten Membranlage (M 1) eingebettet und mit der ersten
Membranlage (M 1) und deren Enden mit der zweiten Membranlage
(M 2) leckdicht verbunden sind (Fig. 7).
5. Rohrförmiges Filterelement nach Anspruch 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der biegsame Verbindungszuschnitt
(8) länger bemessen ist als die Länge einer
Mantellinie des rohrförmigen Filterelementes (1) und
seine stirnseitigen Enden als stirnseitige Umfaltungen
(22) zwischen zwei durch den Verbindungszuschnitt
(8) nicht überbrückte Lagen des Flachfilterzuschnittes
(7) eingeschoben und seine Enden mit
diesem verbunden sind (Fig. 8).
6. Rohrförmiges Filterelement nach Anspruch 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der mehrlagig aufgebaute
Flachfilterzuschnitt (7) vom Außenmantel (2)
zum Innenmantel (3) abnehmende Porengröße aufweist.
7. Rohrförmiges Filterelement nach Anspruch 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungszuschnitt
(8) im Bereich seiner Längsränder im Querschnitt
keilförmig ausgebildet ist.
8. Rohrförmiges Filterelement nach Anspruch 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungszuschnitt
(8) im Bereich seiner Mittellängsachse eine
das Überführen in den Faltensteg (9) erleichternde
Querschnittseinschnürung (14) aufweist.
9. Rohrförmiges Filterelement nach Anspruch 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungszuschnitt
(8) aus einem Filtermaterial gebildet ist
und mindestens außerhalb seiner Verbindungszonen (10)
selbst als Filter wirkt.
10. Rohrförmiges Filterelement nach Anspruch 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungszuschnitt
(8) fluiddicht ausgebildet ist.
11. Rohrförmiges Filterelement nach Anspruch 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungszuschnitt
(8) und die mit diesem verbindbaren Lagen
des Flachfilterzuschnittes (7) aus thermoplastisch
verformbarem Kunststoff gebildet sind.
12. Rohrförmiges Filterelement nach Anspruch 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungszonen (10)
von Verbindungszuschnitt (8) und von den Lagen des
Flachfilterzuschnittes (7) durch eine Klebstoffraupe
gebildet sind.
13. Rohrförmiges Filterelement nach Anspruch 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungszonen (10)
von Verbindungszuschnitt (8) und den Lagen des Flachfilterzuschnittes
(7) durch thermisch aktivierbare
Zonen beiderseits der Mittellängsachse des Verbindungszuschnittes
(8) gebildet sind.
14. Rohrförmiges Filterelement nach Anspruch 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungszonen (10)
durch Ultraschallschweißung gebildet sind.
15. Rohrförmiges Filterelement nach Anspruch 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß im Verbindungszuschnitt (8)
in Richtung seiner Längsachse im Bereich der Verbindungszonen
(10) verlaufende Heizdrähte eingelagert
sind, welche zur Bildung einer Thermoschweißzone
elektrisch aktivierbar sind.
16. Rohrförmiges Filterelement nach Anspruch 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungszonen (10)
durch Hochfrequenz- oder Impulsschweißung oder Laserschweißung
der aufeinanderliegenden Materiallagen gebildet
sind.
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