DE3128546C2

DE3128546C2 -

Info

Publication number: DE3128546C2
Application number: DE19813128546
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl.-Chem. Dr. 3401 Diemarden De Hoffmann
Original assignee: Sartorius AG
Current assignee: Sartorius AG
Priority date: 1981-07-18
Filing date: 1981-07-18
Publication date: 1989-12-28
Also published as: DE3128546A1; JPS5824311A; FR2509628A1; JPH029844B2; GB2101902B; GB2101902A; US4419241A; FR2509628B1

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

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.