Verfahren zur Herstellung von mindestens angenähert kreisscheibenförmigen
Filtereinsätzen und nach diesem Verfahren hergestellter Filtereinsatz
Es sind verschiedene Arten von grossflächigen Filtereinsätzen bekannt, welche etwa die Form einer Kreisscheibe aufweisen und als Schwebstoffilter für axiale Durchströmung zur Verwendung insbesondere in Gasmasken bestimmt sind. Solche Filtereinsätze werden allgemein durch Falten von flachem Folienmaterial hergestellt.
Ein bekannter Filtereinsatz dieser Art wird dadurch hergestellt, dass ein langer Folienstreifen durch parallele Querfalten zu einer Platte von der für die Filterscheibe gewünschten Dicke geformt wird. Aus dieser Platte werden dann sogenannte Rondellen mit der gewünschten Kreisscheibenform ausgeschnitten. Dadurch ergibt sich ein ausserordentlich grosser Abfall an Filtermaterial in der Grössenordnung von 3040 S. Ausserdem müssen bei dieser Filterart Vorkehrungen getroffen werden, um die engen Faltungen im gewünschten gegenseitigen Abstand zu halten, was beispielsweise durch Aufleimen von Fäden auf die noch glatte Filterfolie quer zu den Faltungen geschieht.
Ein anderer bekannter Filtereinsatz wird dadurch hergestellt, dass ein Folienzuschnitt von der Form eines Kreissektors zickzackförmig entlang gebogener Linien gefaltet wird. Der vorgefaltete Balg wird dann mehr oder weniger in die Form einer Kreisscheibe gebracht, indem er in seiner Ebene so verformt wird, dass seine Seitenflanken, d. h. die den ursprünglichen Zuschnitt begrenzenden Radien, gegeneinanderstossen. An der Stossstelle ergibt sich dadurch ein ziemlich kompakter Wulst von Filtermaterial, und der gegenseitige Abstand bzw. die Neigung benachbarter Faltungen ist an verschiedenen Stellen des Einsatzes sehr unterschiedlich und entspricht nicht einem bestimmten, für eine gute Ausnützung des Filtermaterials und die gegebenen Betriebsbedingungen erwünschten Wert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Mängel und Nachteile zu beheben und einen Filtereinsatz mit homogenem, regelmässigem Aufbau, ohne nennenswerten Abfall an Filtermaterial zu schaffen.
Die Erfindung bezieht sich demnach auf ein Verfahren zur Herstellung von mindestens angenähert kreisscheibenförmigen, für axiale Durchströmung bestimmten Filtereinsätzen aus durchlässiger Filterfolie für Schwebstoffilter. Dieses Verfahren ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass pro Filtereinsatz aus dem Folienmaterial ein Satz von konischen Ringen mit der Höhe entsprechend der Scheibendicke geformt wird, welche Ringe zusammen eine Kegelstumpf- oder Kegelfläche bilden, und dass die Ringe, mit jedem zweiten Ring des Satzes um 1800 gewendet, koaxial ineinandergeschoben werden.
Ausserdem betrifft die Erfindung einen nach dem erwähnten Verfahren hergestellten Filtereinsatz, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass er aus einer Mehrzahl von konischen Ringen aus Filterfolie besteht, welche koaxial und mit abwechselnder Neigung der Mantelflächen ineinander liegen, und dass je zwei benachbarte Ringe einander mit je einem Rand klemmend berühren.
Die Erfindung weicht somit von der herkömmlichen Vorstellung vollständig ab, dass ein grossflächiges Schwebstoffilter aus Folienmaterial durch mehrfache Zickzackfaltungen der Folie zu bilden sei.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt in perspektivischer Ansicht eine in einen Satz von Ringen aufgeteilte Konusfläche aus Folienmaterial.
Fig. 2 zeigt den Satz von Ringen, nach dem jeder zweite Ring um 1800 gewendet worden ist.
Fig. 3 zeigt schematisch im Schnitt den durch die ineinandergeschobenen Ringe gebildeten Filtereinsatz.
Fig. 4 und 5 veranschaulichen in einem grösseren Massstab das Zustandekommen einer Klemmwirkung an den Rändern benachbarter Ringe.
Fig. 6 zeigt eine günstige Anordnung von gleichartigen Folienzuschnitten, und
Fig. 7 veranschaulicht eine Variante bei der Zusammenstellung von Ringsätzen.
Die Fig. 1 zeigt einen Satz von konischen Ringen
1-8 aus geeignetem Folienmaterial, welche Ringe zu zusammen eine Kegelstumpffläche bilden. Alle Ringe weisen die gleiche Höhe h auf, welche der gewünschten Dicke des herzustellenden, kreisscheibenförmigen Filtereinsatzes entspricht. Der Ringsatz nach Fig. 1 wird vorzugsweise so hergestellt, dass sektorförmige Zuschnitte des Folienmaterials (Fig. 6) auf einem passenden Formkörper zu einem Kegelstumpf gewickelt und längs einer Mantellinie verleimt werden. Hierauf wird die Kegelstumpffläche auf dem Formkörper in die Ringe zerschnitten. Wie in Fig. 1 gestrichelt angedeutet, kann auch eine vollständige Kegelfläche gebildet werden, wobei als Grenzfall der kleinste Ring des Satzes durch die Kegelspitze gebildet wird.
Fig. 2 zeigt den gleichen Ringsatz in einer neuen Gruppierung, welche dadurch entsteht, dass beim Satz nach Fig. 1 jeder zweite Ring, hier alle ungeradzahligen Ringe 1, 3, 5 und 7, um 180 gewendet und hierauf die Ringe wieder koaxial auf die Achse x ausgerichtet werden. Wird der so gruppierte Ringsatz nun in axialer Richtung zusammengeschoben, so kommen die Ringe gemäss Fig. 3 koaxial ineinander zu liegen, wobei jeweils (radial) benachbarte Ringe des Satzes wechselnde Neigung der Mantelfläche zur Achse x aufweisen und einander mit je einem Rand berühren. Damit liegt der kreisscheibenförmige Filtereinsatz mit der Höhe bzw.
Scheibendicke h in seiner endgültigen Gestalt vor. Sofern, wie dargestellt, von einer Kegelstumpffläche ausgegangen wurde, so kann die verbleibende Mittelöffnung durch eine auf den innersten Ring aufgesetzte Kappe 20 (Fig. 3) verschlossen werden, falls jedoch eine vollständige Kegelfläche einschliesslich der Spitze verwendet wurde, so bleibt natürlich keine solche Mittelöffnung bestehen. Die erwähnte Kappe 20 kann entweder aus dem gleichen gasdurchlässigen Material wie die Ringe oder auch aus einem undurchlässigen Material (z. B. Metall, Kunststoff usw.) bestehen.
Eine wichtige und vorteilhafte Eigenschaft des so gebildeten Filtereinsatzes, die wegen der schematischen Darstellung aus Fig. 3 nicht ersichtlich ist, geht aus den Fig. 4 und 5 hervor. Die Fig. 4 zeigt Fragmente von zwei benachbarten Ringen 22 und 23 eines Satzes in ihrer ursprünglichen Lage. Infolge der Materialdicke s der Filterfolie ist an der Stossstelle der beiden Ringe der Innendurchmesser e des grösseren Ringes 22 kleiner als der Aussendurchmesser d' des kleineren Ringes 23. Wenn der Ring 23 gewendet und in den Ring 22 hineingeschoben wird (Fig. 5), so erfolgt aus diesem Grunde eine mehr oder weniger elastische Verformung der beiden einander berührenden Ränder der Ringe, indem der Rand des Ringes 23 etwas gestaucht und der Rand des Ringes 22 etwas gedehnt wird.
Dadurch kommt es zum satten Anliegen der beiden Ringränder über den ganzen Umfang, und die einzelnen Ringe halten einander gegenseitig in ihrer Lage.
Dank diesem Umstand lässt sich der Filtereinsatz nach Fig. 3 ohne weitere Nacharbeit in einer geeigneten Halterung verwenden, falls nicht zu hohe Anforderungen an die Dichtheit des Filters gestellt werden. Um eine vollkommene Dichtheit zu erzielen und die Festigkeit des Filtereinsatzes zu erhöhen, kann man an den in den Stirnseiten der Filterscheibe liegenden, kreisförmigen Berührungsrändern einen geeigneten Überzug, beispielsweise Klebstoff, Wachs oder dergleichen, aufbringen, wie bei 24 in Fig. 5 in unterbrochenen Linien angedeutet.
Ein solcher Überzug kann beispielsweise mittels einer über die Stirnseiten des Filtereinsatzes geführten Auftragswalze aufgebracht werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass man die Stirnseiten des Filtereinsatzes in horizontaler Lage in ein Bad des flüssigen Überzugsmaterials eintaucht. Dabei ist natürlich auf eine minimale Eintauchtiefe zu achten, und es lässt sich so ein einwandfreier Verschluss der Stossstellen zwischen den einzelnen Ringen bei minimaler Einbusse an aktiver Filterfläche erzielen.
Eine Kegelfläche oder Kegelstumpffläche gemäss Fig. 1 entsteht aus einem sektorförmigen Zuschnitt des Folienmaterials. Gemäss Fig. 6 können solche Zuschnitte mit ausserordentlich geringem Abfall aus einem Folienband geschnitten werden. Der Neigungswinkel der Ringe bzw. der Kegelwinkel, welcher seinerseits den Sektorwinkel der Zuschnitte bedingt, lässt sich natürlich entsprechend den jeweiligen Erfordernissen wählen; im allgemeinen wird man im Interesse einer grossen Filterfläche eine geringere Konizität und grössere Zahl der Ringe und damit eine dichtere Packung der Filterscheibe anwenden, als der Einfachheit halber bei den dargestellten Ausführungsbeispielen gewählt wurde.
Hier ist zu erwähnen, dass es zur Herstellung der Ring- sätze natürlich nicht Bedingung ist, dass diese aus einer vorher zusammenhängenden Kegelstumpf- oder Kegelfläche geschnitten werden. Es ist vielmehr denkbar, die Ringe einzeln auf andere Weise herzustellen, wobei der Ringsatz im Verlauf der Herstellung nicht in der Gruppierung nach Fig. 1 oder 2 angeordnet zu sein braucht.
Die Fig. 7 veranschaulicht eine Variante für das Vorgehen bei der Gruppierung der Ringsätze. Es wird hierbei von zwei identischen Ringsätzen a und b ausgegangen, welche mit entgegengesetzt gerichteter Neigung nebeneinander liegen. Es werden hierauf die ungeradzahligen Ringe des einen Satzes, z. B. al, a3, a5, und die geradzahligen Ringe des anderen Satzes, z. B. b2, b4, ausgewählt und durch Parallelverschieben zu einem neuen Satz gemäss Fig. 7c gruppiert, aus welchem sich durch Ineinanderschieben der Ringe in Achsrichtung der Filtereinsatz ergibt. Es wird bei diesem Vorgehen also nicht die Hälfte der Ringe innerhalb eines jeden Satzes um 180 gewendet, sondern es wird paarweise von Ringsätzen ausgegangen, welche als Ganzes in gegeneinander um 180 gewendeter Lage vorliegen.
In der Fig. 7 sind die Ringe der beiden Sätze a und b, welche den neuen Satz c ergeben, mit einem Stern bezeichnet. Die verbleibenden, nicht bezeichneten Ringe der beiden Sätze a und b ergeben natürlich zusammen einen zweiten, neuen Ringsatz.
Der beschriebene Filtereinsatz ist insbesondere für die Verwendung in Gasmasken oder ähnlichen Gasschutzgeräten gedacht, doch kommen selbstverständlich auch andere Anwendungen für verschiedenartige Gase und auch Flüssigkeiten in Frage. Die wesentlichen Vorzüge dieses Filtereinsatzes sind, dass er sich ohne nennenswerten Abfall an Filterfolie herstellen lässt, dass die konischen Ringe sich dank ihrer Steifheit gewisserma ssen selbsttragend und ohne besondere Distanzhalter gegenseitig abstützen und dass dank dem regelmässigen Aufbau eine gleichmässige Verteilung der Filtereigenschaften über die ganze Scheibenfläche erreicht wird.
Das bei Fig. 5 beschriebene satte Anliegen der einander berührenden Ringränder kann dadurch reguliert werden, dass zwischen zwei benachbarten Scheiben, beispielsweise 4 und 5 in Fig. 1 ein sehr schmaler Ring weggeschnitten wird. Bei gegebener Steigung des Filterfolienkegels bestimmt die Breite des erwähnten Ringes zusammen mit der Dicke des Filterpapieres den Anpressdruck zweier gemäss Fig. 5 aneinander anliegender Ringe. Dies kann bei kleinen Ringdurchmessern und dickem Filterpapier von Bedeutung sein.