AT203020B

AT203020B - Filtereinsatz und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: AT203020B
Application number: AT584356A
Authority: AT
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 1955-10-12
Filing date: 1956-10-02
Publication date: 1959-04-25

Description

Filtereinsatz und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft mindestens aus einem rohrförmigen Filtcrkörper aus Kunstfasern bestehende Filtereinsätze, wie sie insbesondere zum Filtern von Schmierölen und Kraftstoffen dienen. Die bekannten Filtereinsätze dieser Gattung zeigen gegenüber Einsätzen aus natürlichen Fasern gleicher Stärke eine merklich geringere Filterwirkung, da die Kunstfasern mit ihrer glatten Oberfläche an sich dem Schmutz weniger Haftstellen bieten als die nicht glatten Naturfasern. Filtereinsätze aus Kunstfasern sind daher in der erwähnten Hinsicht, beispielsweise den gleichfalls bekannten Filzfiltereinsätzen, merklich unteregen. Aber auch diese letzteren haben Nachteile, die ihrer Verwendung im Wege stehen. Das ist zunächst ihr hoher Preis.

Sodann verlieren sie vielfach an Elastizität, wenn das sie durchströmende Mittel eine Temperatur von 800 C überschreitet. Sie sind deswegen bei noch höheren Betriebstemperaturen nicht zu verwenden, also beispielsweise im Schmierölkreislauf von Brennkraftmaschinen oder, wenn als Kraftstoff dienendes Schweröl zwecks leichterer Filtration erhitzt wird, wie vielfach bei Schiffs- und ortsfesten Anlagen. Sie sind auch nicht immer beständig gegenüber den in manchen Kraftstoffen enthaltenen oder sic'bildenden Säuren. Ausserdem werden unter Umständen im Betrieb einzelne Fasern aus dem Filz heraus in die Abflussleitung gespült, von wo sie mit dem gereinigten Kraftstoff beispielsweise in Einspritzdü- sen gelangen und sich dort festsetzen können.

Die Erfindung löst die Aufgabe, Filtereinsätze zu schaffen, die ebenso billig und temperaturbeständig sind wie die Einsätze aus Kunstfasern, anderseits aber eine mindestens ebenso gute Filterwirkung zeigen wie Filterelemente aus Filz und insbesondere wie diese mehrmals gereinigt und wieder verwendet werden können. Nach der Erfindung ist der Rohrkörper ein lockerer Wickel aus einem oder mehreren an sich glatten, wesentlich fonnelastischen Kunststoffäden, die vor dem Wickelvorgang gekräuselt und während oder nach Abschluss des Wickelvorgangs in von der Herstellung poröser Kunststoffkörper an sich bekannter Weise an Berührungspunkten miteinander verklebt worden sind.

Wie bekannt. werden die gekräuselten Fäden, im folgenden Kräuselfäden genannt, beispielsweise durch thermische Behandlung aus glatten Fäden aus geeigneten Kunststoffen hergestellt, u. zw. kann dies unter Umständen erst unmittelbar vor dem Wickeln geschehen. Sie haben die Eigenschaft, dass sie glattgezogen werden können. aber nach Aufhören des Zugs wieder die gekräuselte Form annehmen ; sie sind also formelastisch. Insbesondere durch letzteres unterscheiden sich die Filtereinsätze nach der Erfindung grundsätzlich von einem bekannten Filter, das aus mittels Kräuselwalzen gekräuselten Metalldrähten aufgebaut ist.

Diese Metalldrähte sind nicht formelastisch im angegebenen Sinn und daher, ganz abgesehen von ihrem im Vergleich zu textilen Fasern viel grösseren Querschnitt. nicht verwendbar für Filtereinsätze gemäss der Erfindung.

Aus den Kräuselfäden lassen sich rohrförmige Filterkörper wickeln, die mindestens ebenso dicht sind wie Filzfilterkörper, aber nicht wie diese einzelne kurze, unter Umständen aus dem Filterkörper herausschwemmbare Fasern enthalten.

Durch Verkleben der Fäden des Wickels an Berührungspunkten kann der Filterkörper so steif gemacht werden, dass er, bei geeigneten Abmessungen, die für die Abdichtung u. dgl. erforderliche axiale Vorspannung aufzunehmen vermag. Ein Stützkörper od. dgl. ist in diesem Fall entbehrlich.

Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt Fig. l einen Filtereinsatz nach der Erfindung, Fig. 2 einen weiteren Filtereinsatz etwas anderer Ausführung und Fig. 3 eine Vorrichtung zum Herstellen eines Filtereinsatzes nach der Erfindung.

In Fig. l bezeichnet 10 ein bei Filterkörpem aus Faserstoffen übliches Stützrohr. Im vorliegenden Fall

trägt dieses Rohr einen hohlzylindrischen Körper 11, der aus Polyamidfäden gewickelt ist. Dieser als Wickel zu bezeichnende Körper ist zwischen kreisringförmigen Blechscheiben 12 unter Einfügen von als Dichtungsmittel dienenden dünnen Scheiben 13 aus nachgiebigem Werkstoff, beispielsweise aus weichem Papier, gehalten. Die Blechendscheiben sind mit den Enden des Stützrohres verbunden. Die Polyamidfäden des Wickels 11 sind gekräuselt und an Berührungspunkten miteinander verklebt. Auf die gleiche Weise sind die Stirnseiten des zylindrischen Wickels mit den Dichtungsscheiben 13 verbunden.

Die miteinander verklebten gekräuselten Fäden lassen zwischen sich im Wickel unregelmässig zueinander liegende Räume frei, die in ihrer Gesamtheit enge Filterkanäle für den Durchgang der zu reinigenden Flüssigkeit bilden.

Die Endscheiben 12 sind aussen ursprünglich flach und haben einen grösseren Durchmesser als der fertige Filterwickel ; überstehende Ränder 14 der Endscheiben 12 sind als Bördelränder 15 um den fertigen Filterwickel 11 herumgelegt. In diesen sich eindrückende Sicken 16 in den Bördelrändern 15 dienen zusätzlich der Abdichtung des Wickels. An den Endscheiben 12 sind aussen in der Mitte die Durchbrechungen 17 dort umgebende Dichtungsringe 18 befestigt.

Der Filterkörper kann mittels der Durchbrechungen 17 und der Dichtungsmittel 18 in nicht dargestellter, aber bekannter Weise auf ein Halte- oder Abflussrohr in einem Filtergehäuse od. dgl. aufgesteckt werden.

Bei einer andern Ausführungsform des Filtereinsatzes nach der Erfindung (Fig. 2) ist ein ohne Stützkörper fertig gewickelter und verklebter Filterkörper 20 verwendet. An seinen Endflächen sind mittels einer Klebeschicht 21 ebene Endscheiben 22 aus Kunststoff angeklebt. Auch hier sind die Endscheiben mit Durchbrechungen in der Mitte und den zugehörigen Dichtungsmitteln zur Aufnahme eines (nicht gezeichneten) Stützrohres versehen.

Statt Kräuselfäden aus Polyamid können auch solche aus einem andern kräuselbaren Werkstoff, beispielsweise Polyacrylnitril (Orlon) oder Terephthaliäurepolyestern (Terylene) verwendet werden.

Der Filterkörper zum Filtereinsatz nach der Erfindung wird im wesentlichen in zwei getrennten Schritten hergestellt : erstens dem Wickeln des Filterwickels, zweitens dem Verkleben der Fäden des fertigen Filterwickels an Berührungspunkten.

Beim Wickeln besteht vor allem die Schwierigkeit, den leicht dehnbaren Kräuselfaden mit einer festgelegten, konstanten Spannung aufzuwickeln.

Ein brauchbares Verfahren ist es beispielsweise, zunächst aus glatt-gezogenen Kräuselfäden auf einem, etwa mittels einer Spreizeinrichtung vergrösserten Wickeldorn einen Wickel mit entsprechend vergrösserten radialen Abmessungen zu wickeln und hierauf nach Abschluss des Wickelns den Wickeldom innerhalb des auf ihm sitzenden Wickels zu verkleinern. Der Wickel zieht sich dann vermöge der Formelastizität der glattgezogenen Kräuselfäden zusammen, wobei die letzteren wieder gekräuselte Form annehmen, und es wird so ein Wickel aus Kräuselfäden erhalten.

Als Wickeldorn ist in diesem Falle der endgültige Träger des Wickels nur dann verwendbar, wenn er mittels der genannten Spreizvorrichtung aufgespreizt werden kann, also beispielsweise aus zwei trennbaren, halbkreiszylindrischen Hälften besteht.

Im andern Falle wird der Filterwickel nicht auf seinen endgültigen Träger gewickelt, sondern wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 erst im fertigen Zustand auf diesen aufgeschoben.

Ein weiteres Verfahren zum Wickeln des Filterwickels wird an Hand von Fig. 3 erläutert.

Dargestellt ist eine Wickelvorrichtung auf einer Grundplatte 30. Ein Kräuselfaden 31 wird von einer
Vorratsspule 32 über eine Zuführwalze 33 einem Wickeldorn 34 zugeführt, auf dem er zu einem Filterwickel 35 aufgewickelt wird. Die Vorratsspule 32 läuft lose, sie hat aber eine regelbare Bremseinrichtung, hier angedeutet durch eine Premstrommel 36, ein Bremsband 37 und eine Spannvorrichtung 38 mit verstellbarem Spannschloss 39. Mittels der Bremseinrichtung wird die Spannung des von der Spule 32 ablaufenden Fadens so eingestellt, dass die in nicht dargestellter Weise angetriebene Zuführwalze 33. den sie mindestens einmal umschlingenden Faden 31 in glattgezogenem Zustand auf-und durch Reibungsschluss mitnimmt.

Der Wickeldorn 34 wird mit der gleichen Drehzahl und in der gleichen Drehrichtung angetrieben wie die Zuführwalze 33, was in der Zeichnung gleichfalls nicht dargestellt ist. Dabei wird der Durchmesser der Zuführwalze so gewählt, dass er sich zum mittleren Durchmesser des (fertigen) Filterwickels auf dem
Wickeldorn so verhält, wie die Länge eines glattgezogenen Fadens zu der Länge des aus diesem entstehenden Kräuselfadens.

Die Geschwindigkeit, mit der der Faden von der Zuführwalze 33 abläuft, und die Geschwindigkeit, mit der er auf den Wickeldorn aufläuft. stehen dann zueinander ebenfalls in jenem Verhältnis. Infolge-

dessen kann sich der auf der Zuführwalze noch glattgezogen liegende Faden in dem genannten Verhält - nis wieder zusammenziehen, so dass er als Kräuselfaden auf den Filterwickel 35 aufläuft.

Auch der zweite Fertigungsschritt, das Verkleben der Kräuselfäden des Wickels an ihren Berührungspunkten kann auf mehrerlei Arten durchgeführt werden.

So kann schon während des Wickelns laufend ein verklebendes Mittel, gegebenenfalls verdünnt mit einem flüchtigen Lösungsmittel, auf den Wickel aufgesprüht werden. Dieses Verfahren hat besonders bei einer Ausführung nach Fig. l den Vorzug, dass das Klebemittel auch auf die Endscheibe aufgesprüht wird und diese, zugleich in radialer Richtung abdichtend, mit dem Filterwickel verbindet,
Das verklebende Mittel kann auch in bekannter Weise durch einfaches Tränken in den Filterwickel eingebracht werden.

In den beiden eben erwähnten Fällen wird sich im allgemeinen noch eine Trocken- oder Wärmebe- handlung oder beides anschliessen. Dabei kann je nach Wahl und je nach Behandlung des verklebenden Mittels dieses entweder durch einfaches Trocknen oder durch Polymerisation oder durch Aushärten auf den Fäden des Wickels fixiert werden.

Zum Verkleben der Kräuselfäden können die Filterwickel auch in bekannter Weise mit flüchtigen Quellurgs- oder Lösungsmitteln, vorzugsweise in Dampfform behandelt werden. Das hat gegenüber andern Verfahren den Vorteil, dass keinerlei endgültig im Wickel verbleibende Substanz in diesen eingebracht und somit der Querschnitt der Filterkanäle im Filterkörper nicht in unkontrollierbarer Weise verringert wird.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Filtereinsatz, mindestens bestehend aus einem rohrförmigen Filterkörper aus Kunstfasern, insbesondere zum Filtern von Schmierölen und Kraftstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrkörper ein lockerer Wickel aus einem oder mehreren an sich glatten, wesentlich formelastischen Kunststoffäden ist, die vor dem Wickelvorgang gekräuselt und während oder nach Abschluss des Wickelvorganges in von der Herstellung poröser Kunststoffkörper an sich bekannter Weise an Berührungspunkten miteinander verklebt worden sind.

Claims

2. Filtereinsatz nach Anspruch 1, mindestens bestehend aus einem Filterwickel mit Endscheiben, dadurch gekennzeichnet, dass die Endscheiben auf ihren dem Filterwickel zugekehrten Seiten mit einem Dichtungsmittel, beispielsweise einer flachen Scheibe aus nachgiebigem Werkstoff oder einer Klebeschicht versehen sind.

3. Filtereinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Kunststoff-Fäden aus Polyamid verwendet sind.

'4. Filtereinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Kunststoff-Fäden aus Polyacrylnitril verwendet sind.

9. Filtereinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Kunststoff-Fäden aus Terephthalsäurepolyestern verwendet sind.

6. Verfahren zum Herstellen von Filtereinsätzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst aus einem oder mehreren glattgezogenen Kräuselfäden auf einem vergrösserten (gespreizten) Wikkeldorn ein Wickel mit entsprechend vergrösserten radialen Abmessungen gewickelt und nach Abschluss des Wickels durch Verkleinern des Wickeldorns innerhalb des Wickels aus diesem ein Wickel aus gekräuselten Fäden erhalten wird.

7. Verfahren zum Herstellen von Filtereinsätzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere von einer mit einer regelbaren Bremsvorrichtung versehenen Vorratsspule unter Spannung ablaufende Kräuselfäden von einer angetriebenen Zuführwalze in der Weise aufgenommen werden, dass sie diese in glattgezogenem Zustand reibungsschlüssig mindestens einmal umschlingen und von der Zuführwalze weg einem mit der gleichen Drehzahl und Drehrichtung angetriebenen Wickeldorn zulaufen, wobei der Durchmesser der Zuführwalze und der mittlere Durchmesser des auf dem Wickeldorn herzustellenden Filterwickels im gleichen Verhältnis zueinander stehen wie die Länge eines glattgezogenen Fadens zu der Länge des aus ihm entstehenden gekräuselten Fadens.

8. Verfahren zum Herstellen von Filtereinsätzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verkleben der Fäden des Filterwickels untereinander während des Wickelns ein verklebendes, gegebenenfalls mit einem flüchtigen Lösungsmittel verdünntes, Mittel auf den Filterwickel aufgesprüht wird.

9. Verfahren zum Herstellen von Filtereinsätzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wickel zum Verkleben der Fäden mit einem, gegebenenfalls in einem flüchtigen Lösungsmittel gelösten, <Desc/Clms Page number 4> Bindemittel getränkt und dann getrocknet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fäden durch Polymerisation des Bindemittels miteinander verklebt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fäden durch Aushärten des Bindemittels miteinander verklebt werden.