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PATENTANSPRUCHE
1. Filter mit einem Paar Gehäuseteilen (12, 14), von denen jeder eine kontinuierliche Fläche aufweist, welche der entsprechenden kontinuierlichen Fläche des jeweils andern Gehäuseteiles gegenüberliegt, derart, dass eine geschlossene Kammer gebildet ist, und mit einem zwischen diesen Gehäuseteilen liegenden, an den kontinuierlichen Flächen der Gehäuseteile gesicherten Filterelement (16), dadurch gekennzeichnet, dass auf den kontinuierlichen Flächen Spannmittel (26, 28) angeordnet sind, welche auf das Filterelement (16) dieses spannende Radialkräfte ausüben, und dass die Gehäuseteile (12, 14) und das Filterelement (16) längs der kontinuierlichen Flächen miteinander verbunden sind, derart, dass das Filterelement (16) gegen die geschlossene Kammer abgedichtet ist.
2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannmittel durch eine ringförmige Rippe (26) auf der einen der kontinuierlichen Flächen und eine ringförmige Nut (28) auf der anderen dieser Flächen gebildet sind, wobei diese Nut (28) die Rippe (26) aufnimmt, und dass das Filterelement (16) zwischen der Rippe (26) und der Nut (28) liegt und durch Eingriff der Rippe (26) in die Nut (28) gespannt ist.
3. Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseteile (12, 14) aus Polykarbon-Kunststoff bestehen und längs ihrer Umfangsflächen miteinander verschweisst sind, wobei der Umfangsbereich des Filterelementes (16) sandwichartig dazwischen liegt, und dass die Umfangsflächen und der Umfangsbereich des Filterelementes durch Schweissen miteinander verbunden sind.
4. Filter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Umfangsfläche des einen Gehäuseteiles (12) ein zweiter ringförmiger Vorsprung (22) und in der Umfangsfläche des anderen Gehäuseteiles (14) eine zweite ringförmige Nut (24) vorgesehen sind, und dass die Gehäuseteile (12, 14) durch Eingriff des zweiten ringförmigen Vorsprunges (22) in der zweiten ringförmigen Nut (24) in bezug aufeinander ausge richtet sind.
5. Filter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite ringförmige Vorsprung (22) und die zweite ringförmige Nut (24) radial ausserhalb der ringförmigen Rippe (26) und der ersten ringförmigen Nut (28) angeordnet sind.
6. Filter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Rippe (26) und die erste ringförmige Nut (28) im Querschnitt dreieckförmig sind.
7. Filter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (16) so bemessen ist, dass es sich in radialer Richtung nach aussen über die ringförmige Rippe (26) sowie die erste ringförmige Nut (28) hinauserstreckt, jedoch radial innerhalb des zweiten ringförmigen Vorsprunges (22) und der zweiten ringförmigen Nut (24) endet.
8. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement unter einer radialen Spannung von etwa 113 kg/cm2 steht.
9. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseteile (12, 14) je konisch geformt sind und dass die Spannungsmittel auf Umfangsfian- schein (20) angeordnet sind, welche sich von den entsprechenden Gehäuseteilen (12, 14) ausgehend in radialer Richtung nach aussen erstrecken.
10. Verfahren1 zum Zusammenbau des Filters nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (16) auf einen der Gehäuseteile (14) in der Weise gelegt wird, dass die Umfangspartie des Filterelementes (16) die kontinuierliche Fläche dieses einen Gehäuseteiles (14) teilweise überdeckt, dass anschliessend der zweite Gehäuseteil (12) in linearer Weise in Richtung gegen den ersten Gehäuseteil (14) bewegt wird, derart, dass die beiden Gehäuseteile (12, 14) einander gegenüberliegen, dass dann der zweite Gehäuseteil (14) gegen den ersten Gehäuseteil (12) gedrückt wird, so dass die ringförmige Rippe (26) einen Umfangsbereich des Filterelementes (16) in die ringförmige Nut (28) drückt und das Filterelement (16) in dem von der ringförmigen Rippe (26) und der ringförmigen Nut (28) umschriebenen Bereich spannt,
und dass schliesslich die Umfangsflächen der Gehäuseteile (12, 14) mit dem dazwischenliegenden Filterelement (16) ringförmig und hermetisch abgedichtet werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter autoklaviert wird, indem er mit Dampf von 1490 C über einen Zeitraum von etwa 15 Minuten beaufschlagt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (16) einer Spannung von etwa 113 kg/cm2 unterworfen wird.
13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Gehäuseteil (12) mit einer Geschwindigkeit von etwa 762 cm/sec gegen den ersten Gehäuseteil (14) gedrückt wird.
Die Erfindung betrifft einen Filter mit einem Paar Gehäuseteilen, von denen jeder eine kontinuierliche Fläche aufweist, welche der entsprechenden kontinuierlichen Fläche des jeweils andern Gehäuseteiles gegenüberliegt, derart, dass eine geschlossene Kammer gebildet ist, und mit einem zwischen diesen Gehäuseteilen liegenden, an den kontinuierlichen Flächen der Gehäuseteile gesicherten Filterelement. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Zusammenbau eines derartigen Filters.
Bei bestimmten künstlichen Beatmungssystemen, z. B. bei intermittierend arbeitenden Beatmungsapparaten zur Unterstützung des Beatmungsvorganges von an Asthma leidenden Patienten, werden Luftreinigungsgeräte oder Bakterienfilter verwendet, um die unerwünschten Bakterien von dem Fluid fernzuhalten, welches in den Mund des Patienten gesprüht wird. Derartige Beatmungsapparate besitzen eine Sprühdüse, welche so konstruiert ist, dass das gewünschte Fluid in den Mund des Patienten eingeführt wird, wobei diese Düse sehr häufig einen Bakterienfilter zur Reinigung der Luft besitzt, bevor diese Luft in den Mund des Patienten eingeführt wird.
Es ist dabei ausserordentlich wichtig, dass derartige Filter einfach und raumsparend, jedoch absolut dicht ausgeführt sind, so dass die gesamte, durch diesen Filter hindurchgehende Luft in das Filtermedium eingeführt wird, so dass die Bakterien in zuverlässiger Weise aus der Luft entfernt werden. Bisher ist es ausserordentlich schwierig gewesen, eine absolut dichte Konstruktion zu erhalten, ohne dabei auf die Verwendung von Klemmvorrichtungen zu verzichten mit dem Ziel, die gewünschte Dichtigkeit zu erhalten. Die Verwendung derartiger Klemmvorrichtungen u. dgl. macht aber derartige Filter für Sprühdüsen insofern ungeeignet, als derartige Anordnungen ausserordentlich sperrig und im Aufbau kompliziert sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Filter der eingangs erwähnten Art so auszugestalten, dass bei einfachem mechanischem Aufbau ohne Zuhilfenahme von Klemmvorrichtungen eine einwandfreie Abdichtung des Filterelementes gegen die Kammer gewährleistet ist und der Filter auf verhältnismässig einfache Weise zusammengebaut werden kann. Der Filter gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass auf den kontinuierlichen Flächen der zwei Gehäuseteile Spannmittel angeordnet sind, welche auf das Filterelement dieses spannende Radialkräfte ausüben, und dass die Gehäuseteile und das Filterelement längs der kontinuierlichen Flächen miteinander verbunden sind, derart, dass das Filterelement gegen die geschlossene Kammer abgedichtet ist.
Die Spannmittel sind vorzugsweise durch eine ringförmige Rippe auf einer der kontinuierlichen Flächen sowie eine ringförmige Nut auf der anderen dieser Flächen gebildet, wobei diese Nut die ringförmige Rippe aufnimmt und das Filterelement zwischen dieser Rippe und der Nut liegt und durch Eingriff der Rippe in die Nut gespannt ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Zusammenbau der zuletzt erwähnten Ausführungsart des Filters ist dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement auf einen der Gehäuseteile in der Weise gelegt wird, dass die Umfangspartie des Filterelementes die kontinuierliche Fläche dieses einen Gehäuseteiles teilweise überdeckt, dass anschliessend der zweite Gehäuseteil in linearer Weise in Richtung gegen den ersten Gehäuseteil bewegt wird, derart, dass die beiden Gehäuseteile einander gegenüberliegen, dass dann der zweite Gehäuseteil gegen den ersten Gehäuseteil gedrückt wird, so dass die ringförmige Rippe einen Umfangsbereich des Filterelementes in die ringförmige Nut drückt und das Filterelement in dem von der ringförmigen Rippe und der ringförmigen Nut umschriebenen Bereich spannt,
und dass schliesslich die Umfangsflächen der Gehäuseteile mit dem dazwischenliegenden Filterelement ringförmig und hermetisch abgedichtet werden.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung rein beispielsweise näher erläutert. Die Figuren zeigen in rein schematischer Weise:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemässen Filters,
Fig. 2 eine Explosionsdarstellung des Filters nach Fig. 1,
Fig. 3 eine Draufsicht in vergrössertem Massstab des Filters nach Fig. 1,
Fig. 4 eine Ansicht in vergrössertem Massstab des Filters nach Fig. 1,
Fig. 5 einen Schnitt in vergrössertem Massstab längs der Linie 5-5 in Fig. 3,
Fig. 6 einen senkrechten Teilschnitt in vergrössertem Massstab des Filterelementes des Filters nach Fig. 1,
Fig. 7 einen senkrechten Teilschnitt in vergrössertem Massstab des Filters nach Fig. 1, wobei die Gehäuseteile des Filters mit Abstand zu dem Filterelement dargestellt sind.
Gemäss den Fig. 1 bis 5 der Zeichnung besteht der Filter 10 aus einem oberen und einem unteren Gehäuseteil 12 bzw.
14 sowie einem Filterelement 16, das zwischen diesen beiden Gehäuseteilen angeordnet ist. Der obere Gehäuseteil 12 kann als Einlassteil und der untere Gehäuseteil 14 als Auslassteil bezeichnet werden, wobei darauf hinzuweisen ist, dass je nach der Art und/oder Orientierung des Filterelementes 16 jeder Gehäuseteil als Einlassteil oder als Auslassteil dienen kann.
Ein jeder Gehäuseteil 12 bzw. 14 weist - wie aus der Zeichnung ersichtlich - einen konisch geformten Teil 18 mit einem am Umfang liegenden, ringförmigen Flansch 20 auf, welcher sich von der Basis des konischen Teiles 18 ausgehend radial nach aussen erstreckt.
Gemäss den Fig. 5 und 6 ist die untere Fläche des Flansches 20 des Gehäuseteiles 12 mit einem ringförmigen Vorsprung 22 versehen, der vom Ausssenumfang des Flansches 20 einen verhältnismässig geringen Abstand hat. Der Vorsprung 22 erstreckt sich kontinuierlich entlang dem Umfang des Flansches 20, wobei bei der dargestellten Ausführungsform der Querschnitt des Vorsprunges 22 rechteckförmig ist. Der Gehäuseteil 14 weist an der oberen Fläche des Flansches 20 eine entsprechend geformte, also dazu passende ringförmige Nut 24 auf, welche ebenfalls einen rechteckigen Querschnitt besitzt und zur Aufnahme des ringförmigen Vorsprunges 22 des Gehäuseteiles 12 bestimmt ist. Deshalb sind die ringförmige Nut 24 und der Vorsprung 22 von dem Aussenumfang der entsprechenden Flansche gleich weit entfernt.
Mit radialem Abstand innerhalb des ringförmigen Vorsprunges 22 ist auf der unteren Fläche des Flansches des Gehäuseteiles 12 eine ringförmige Rippe 26 dreieckförmigen Querschnittes angeordnet, welche vom innersten Umfang des Flansches 20 einen verhältnismässig geringen Abstand hat. Der Gehäuseteil 14 weist in ähnlicher Weise eine ringförmige Nut 28 mit dreieckförmigem Querschnitt auf, welche von dem innersten Umfang des Flansches 20 einen solchen Abstand hat, dass sie die ringförmige Rippe 26 des Gehäuseteiles 12 aufnimmt. Wenn also die Gehäuseteile 12 und 14 in der Weise angeordnet werden, dass sie einander gegenüberliegen (Fig. 5), so greifen der ringförmige Vorsprung 22 und die ringförmige Rippe 26 in die entsprechenden Nuten 24 bzw. 28 passend ein.
Im Scheitel des konischen Teiles 18 eines jeden Gehäuseteiles 12 bzw. 14 ist ein sich in Richtung der geometrischen Rotationsaxe des Gehäuseteiles erstreckender, im allgemeinen zylinderförmiger, fester, rohrförmiger Ansatz 30 vorgesehen, durch welchen ein Kanal hindurchgeführt ist, der die Verbindung zwischen der Umgebung und derjenigen Kammer herstellt, welche von den beiden konischen Teilen 18 der Gehäuseteile gebildet ist, wenn diese Gehäuseteile - wie in Fig. 5 der Zeichnung dargestellt - einander gegenüberliegend angeordnet sind. Ein jeder Ansatz 30 besitzt an seinem Ende einen kegelstumpfförmigen Kopf 32, welcher als Klemmittel bzw.
Klemmvorrichtung für einen elastischen, flexiblen Schlauch herkömmlicher Art dient, der aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht weiter dargestellt ist. Über diesen Schlauch wird dann das Fluid in den Filter 10 hinein bzw. aus diesem heraus geleitet.
Wie aus Fig. 5 der Zeichnung ersichtlich, bilden die einander gegenüberliegenden Gehäuseteile 12 und 14 mit dem dazwischenliegenden Filterelement 16 einen umgrenzten Durchlass durch den Filter, wobei dieser Durchlass von dem Filterelement 16 in zwei Hälften unterteilt ist, derart dass das durch den Filter hindurchströmende Fluid das Filterelement 16 durchsetzen muss.
Gemäss Fig. 6 ist das Filterelement 16, welches bevorzugt zum Filtern von Bakterien in einem trockenen Fluid geeignet und bestimmt ist, eine dünne, flexible und kreisförmige Scheibe aus einer porösen, mit Teflon imprägnierten Mikroglasfaser-Schicht 34 auf der einen Seite und einer laminierten Schicht 36 aus Nylon- oder Glasgewebeverstärkung auf der anderen Seite. Es ist klar, dass das Filterelement 16 aus einem jeden beliebigen Material bestehen kann, welches die gewünschten Eigenschaften für den besonderen Anwendungsfall besitzt, wobei allerdings zu sagen ist, dass zur Erzielung der besten Ergebnisse das Filterelement 16 nicht dehnbar sein sollte, so dass es zwischen den Flanschen der Gehäuseteile in der nachstehend beschriebenen Weise absolut dicht eingespannt werden kann.
Bei der dargestellten Ausführungsform liegt das Filterelement derart zwischen den Gehäuseteilen 12 bzw. 14, dass ein Umfangsbereich des Filterelementes sich zwischen den einander gegenüberstehenden Flanschen 20 der Gehäuseteile befindet, wobei die poröse, mit Teflon imprägnierte Mikroglasfaser-Schicht 34 des Filterelementes gegen den Gehäuseteil 12 weist.
Beim Zusammenbau des Filters wird das Filterelement 16 auf den Gehäuseteil 14 so aufgelegt, dass es die innenliegende Nut 28 in der oberen Fläche des Flansches 20 überdeckt. Der Gehäuseteil 12 wird dann auf den Gehäuseteil 14 so aufgelegt, dass die Flansche 20 einander gegenüberliegen und das Filterelement 16 dazwischen zu liegen kommt. Die beiden Gehäuseteile werden in einfacher Weise in eine fluchtende Lage gebracht, indem man den ringförmigen Vorsprung 22 auf dem Flansch des Gehäuseteiles 12 in die aussen liegende ringförmige Nut 24 in dem Flansch des Gehäuseteiles 14 einsetzt.
Wenn die Gehäuseteile richtig fluchten - wie dies die Fig. 5 der Zeichnung zeigt - so verläuft die ringförmige Rippe 26 am Gehäuseteil 12 im Umfangsbereich des Filterelementes 16, so dass bei axialem Bewegen und Anpressen des Gehäuseteiles 12 gegen den Gehäuseteil 14 das Filterelement 16 längs einer ringförmigen, kontinuierlichen Bahn in die Nut 28 hineingepresst wird, wodurch das Filterelement 16 zwischen den Gehäuseteilen 12 und 14 in radialer Richtung gestreckt und gespannt wird. Es ist klar, dass die Gehäuseteile lediglich durch axiale Bewegung längs der gemeinsamen geometrischen Rotationsaxen der Gehäuseteile gegeneinandergedrückt werden, so dass das Filterelement 16 in radialer Richtung über einen Winkel von 3600 hinweg gleichmässig gestreckt wird.
Demgemäss ist es entbehrlich, während des Zusammenbaues des Filters die beiden Gehäuseteile relativ zueinander zu verdrehen oder zu verschwenken, denn dies würde das Filterelement verdrehen bzw. wellig oder faltig werden lassen mit der Folge, dass dadurch möglicherweise der Filtereffekt beeinträchtigt werden würde.
Wenn die Teile des Filters die in Fig. 5 der Zeichnung dargestellte Lage einnehmen, wird der Filter in eine Schall Schweissvorrichtung eingesetzt, die der Übersichtlichkeit halber in der Zeichnung nicht weiter dargestellt ist. Diese Vorrichtung verschweisst durch Anwendung von Schall die Flanschen 20 der beiden Gehäuseteile 12 und 14 zu einem gemeinsamen, eine körperliche Einheit bildenden Flansch, wobei gleichzeitig das Filterelement 16 zwischen den Gehäuseteilen dicht versiegelt wird, derart dass eine längs des gesamten Umfanges sich erstreckende hermetische Abdichtung geschaffen wird, so dass die durch den Filter hindurchgeführten Fluide das Filterelement 16 durchströmen müssen. Vorzugsweise werden die Gehäuseteile 12 und 14 aus Polykarbon-Kunststoff hergestellt, der sich für den Schall-Schweissvorgang ausserordentlich gut eignet.
In der Praxis werden die beiden Gehäuseteile aus Polykarbon-Kunststoff durch Aufbringen einer Kraft von etwa 18 kg auf die beiden Flansche der Gehäuseteile gegeneinander gepresst, wobei während etwa 1,1 Sekunden die Schweissung durchgeführt wird. Anschliessend daran werden über einen zusätzlichen Zeitraum von 0,4 Sekunden hinweg die beiden Gehäuseteile mit einer Druckkraft von 18 kg gegeneinander gepresst, während die Gehäuseteile sich abkühlen.
Nach dem Zusammenbau und Verschweissen in der vorstehend beschriebenen Weise kann der Filter in einen Autoklaven gesetzt werden, und zwar entsprechend dem jeweiligen Verwendungszweck. Im Autoklaven wird durch den Filter über einen Zeitraum von etwa 15 Minuten hinweg Dampf von etwa 149 C hindurchgeleitet. Die Behandlung des Filters in dem Autoklaven sterilisiert nicht nur das Filterelement, sondern bewirkt gleichzeitig auch noch eine Schrumpfung und weitere Spannung desselben, so dass die Querschnittsfläche der Öffnungen in dem Filterelement verkleinert und dadurch die Wirksamkeit des Filters 10 verbessert wird.
Nach der Behandlung des Filters im Autoklaven konnte festgestellt werden, dass das laminierte, zwischen den Gehäuseteilen aus Polykarbon festgehaltene Filterelement 16 eine Spannung von etwa 113 kg/cm2 aufwies und Drücken von 64 bis 95 kg/cm2 standhielt, wobei der Druckabfall etwa 0,2 bis 0,53 kg/cm2 betrug, bei einer Durchsatzmenge von 10 1 pro Minute.
Es ist ersichtlich, dass der beschriebene Filter 10 durch die ineinandergreifenden ringförmigen Vorsprünge 22, 26 und Nuten 24, 28 leicht und einwandfrei zusammengebaut werden kann, wobei das Filterelement 16 zwecks Gewährleistung einer optimalen Filterwirkung automatisch in radialer Richtung gespannt wird. Wenn das Filterelement beim Zusammenbau des Filters gespannt wird, so wird die Grösse der Öffnungen im Filterelement reduziert, und bei der Behandlung des Filters im Autoklaven werden diese Öffnungen des Filterelementes weiter reduziert, wodurch die Wirksamkeit des Filters weiter gesteigert wird.
Es ist experimentell ermittelt worden, dass die Geschwindigkeit des Zusammenfügens bzw. Gegeneinanderdrückens der Gehäuseteile sich auf die Gleichmässigkeit und auf die Grösse der Spannung auswirkt, die in dem Filterelement erreicht wird.
Es wurde gefunden, dass durch Zusammenfügen der Gehäuseteile mit einer Geschwindigkeit von 762 cm/sec dem Filterelement eine optimale Spannung erteilt werden kann.
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PATENT CLAIMS
1. Filter with a pair of housing parts (12, 14), each of which has a continuous surface which is opposite to the corresponding continuous surface of the respective other housing part, in such a way that a closed chamber is formed, and with one between these housing parts the continuous surfaces of the housing parts secured filter element (16), characterized in that clamping means (26, 28) are arranged on the continuous surfaces, which exert radial forces on the filter element (16), and that the housing parts (12, 14) and the filter element (16) are interconnected along the continuous surfaces such that the filter element (16) is sealed from the closed chamber.
2. Filter according to claim 1, characterized in that the clamping means are formed by an annular rib (26) on one of the continuous surfaces and an annular groove (28) on the other of these surfaces, this groove (28) being the rib ( 26), and that the filter element (16) lies between the rib (26) and the groove (28) and is tensioned by engagement of the rib (26) in the groove (28).
3. Filter according to claim 2, characterized in that the housing parts (12, 14) are made of polycarbonate and are welded to one another along their peripheral surfaces, the peripheral area of the filter element (16) being sandwiched therebetween, and that the peripheral surfaces and the peripheral area of the filter element are connected to one another by welding.
4. Filter according to claim 2 or 3, characterized in that a second annular projection (22) and in the peripheral surface of the other housing part (14) a second annular groove (24) are provided in the circumferential surface of one housing part (12), and that the housing parts (12, 14) are aligned with respect to each other by engagement of the second annular projection (22) in the second annular groove (24).
5. Filter according to claim 4, characterized in that the second annular projection (22) and the second annular groove (24) are arranged radially outside the annular rib (26) and the first annular groove (28).
6. Filter according to claim 5, characterized in that the annular rib (26) and the first annular groove (28) are triangular in cross section.
7. Filter according to claim 4 or 5, characterized in that the filter element (16) is dimensioned so that it extends in the radial direction outward beyond the annular rib (26) and the first annular groove (28), but radially inward of the second annular projection (22) and the second annular groove (24) ends.
8. Filter according to one of claims 1 to 7, characterized in that the filter element is under a radial tension of about 113 kg / cm2.
9. Filter according to one of claims 1 to 8, characterized in that the housing parts (12, 14) are each conically shaped and that the tensioning means are arranged on circumferential flanges (20) which extend from the corresponding housing parts (12, 14 ) extending outwards in the radial direction.
10. Method 1 for assembling the filter according to claim 2, characterized in that the filter element (16) is placed on one of the housing parts (14) in such a way that the peripheral part of the filter element (16) covers the continuous surface of this one housing part (14) partially covered, that then the second housing part (12) is moved in a linear manner towards the first housing part (14), such that the two housing parts (12, 14) are opposite each other, that then the second housing part (14) against the first housing part (12) is pressed so that the annular rib (26) presses a peripheral region of the filter element (16) into the annular groove (28) and the filter element (16) in that of the annular rib (26) and the annular groove (28) spans the circumscribed area,
and that finally the circumferential surfaces of the housing parts (12, 14) with the filter element (16) lying in between are sealed in a ring-shaped and hermetic manner.
11. The method according to claim 10, characterized in that the filter is autoclaved in that it is exposed to steam at 1490 C for a period of about 15 minutes.
12. The method according to claim 10, characterized in that the filter element (16) is subjected to a tension of about 113 kg / cm2.
13. The method according to claim 10, characterized in that the second housing part (12) is pressed against the first housing part (14) at a speed of approximately 762 cm / sec.
The invention relates to a filter with a pair of housing parts, each of which has a continuous surface which is opposite the corresponding continuous surface of the other housing part in each case, in such a way that a closed chamber is formed, and with one between these housing parts on the continuous surfaces the housing parts secured filter element. The invention also relates to a method for assembling such a filter.
In certain artificial respiratory systems, e.g. B. in intermittent ventilators to support the ventilation process of asthma sufferers, air purification devices or bacteria filters are used to keep the unwanted bacteria away from the fluid that is sprayed into the patient's mouth. Such ventilators have a spray nozzle which is designed so that the desired fluid is introduced into the patient's mouth, which nozzle very often has a bacterial filter for cleaning the air before this air is introduced into the patient's mouth.
It is extremely important that such filters are simple and space-saving, but absolutely tight, so that all of the air passing through this filter is introduced into the filter medium, so that the bacteria are reliably removed from the air. So far it has been extremely difficult to obtain an absolutely tight construction without foregoing the use of clamping devices with the aim of obtaining the desired tightness. The use of such clamping devices u. Like. But makes such filters unsuitable for spray nozzles in that such arrangements are extremely bulky and complicated in structure.
The object of the invention is to design a filter of the type mentioned in such a way that, with a simple mechanical structure, perfect sealing of the filter element against the chamber is ensured without the aid of clamping devices and the filter can be assembled in a relatively simple manner. The filter according to the invention is characterized in that clamping means are arranged on the continuous surfaces of the two housing parts, which exert radial forces on the filter element, and that the housing parts and the filter element are connected to one another along the continuous surfaces in such a way that the filter element is sealed against the closed chamber.
The tensioning means are preferably formed by an annular rib on one of the continuous surfaces and an annular groove on the other of these surfaces, this groove receiving the annular rib and the filter element lying between this rib and the groove and tensioned by engagement of the rib in the groove is.
The method according to the invention for assembling the last-mentioned embodiment of the filter is characterized in that the filter element is placed on one of the housing parts in such a way that the peripheral portion of the filter element partially covers the continuous surface of this one housing part, and then the second housing part in a linear manner is moved in the direction towards the first housing part, in such a way that the two housing parts are opposite one another, that the second housing part is then pressed against the first housing part, so that the annular rib presses a peripheral region of the filter element into the annular groove and the filter element in that of spans the circumscribed area of the annular rib and the annular groove,
and that finally the circumferential surfaces of the housing parts with the filter element in between are sealed in a ring-shaped and hermetically sealed manner.
The invention is explained in more detail below purely by way of example with reference to the drawing. The figures show in a purely schematic way:
1 shows a perspective illustration of the filter according to the invention,
FIG. 2 shows an exploded view of the filter according to FIG. 1,
3 shows a plan view on an enlarged scale of the filter according to FIG. 1,
FIG. 4 shows a view on an enlarged scale of the filter according to FIG. 1,
5 shows a section on an enlarged scale along the line 5-5 in FIG. 3,
FIG. 6 shows a vertical partial section on an enlarged scale of the filter element of the filter according to FIG. 1,
FIG. 7 shows a vertical partial section on an enlarged scale of the filter according to FIG. 1, the housing parts of the filter being shown at a distance from the filter element.
According to FIGS. 1 to 5 of the drawing, the filter 10 consists of an upper and a lower housing part 12 or
14 and a filter element 16 which is arranged between these two housing parts. The upper housing part 12 can be referred to as the inlet part and the lower housing part 14 as the outlet part, whereby it should be pointed out that, depending on the type and / or orientation of the filter element 16, each housing part can serve as an inlet part or as an outlet part.
Each housing part 12 or 14 has - as can be seen from the drawing - a conically shaped part 18 with an annular flange 20 lying on the circumference, which extends radially outward from the base of the conical part 18.
According to FIGS. 5 and 6, the lower surface of the flange 20 of the housing part 12 is provided with an annular projection 22 which is at a relatively small distance from the outer circumference of the flange 20. The projection 22 extends continuously along the circumference of the flange 20, the cross section of the projection 22 being rectangular in the illustrated embodiment. The housing part 14 has on the upper surface of the flange 20 a correspondingly shaped, that is to say matching, annular groove 24, which likewise has a rectangular cross section and is intended to receive the annular projection 22 of the housing part 12. Therefore, the annular groove 24 and the projection 22 are equidistant from the outer circumference of the corresponding flanges.
At a radial distance within the annular projection 22, an annular rib 26 of triangular cross-section is arranged on the lower surface of the flange of the housing part 12, which rib is relatively small from the innermost circumference of the flange 20. The housing part 14 similarly has an annular groove 28 with a triangular cross-section, which is spaced from the innermost circumference of the flange 20 such that it receives the annular rib 26 of the housing part 12. Thus, when the housing parts 12 and 14 are arranged in such a way that they face each other (FIG. 5), the annular projection 22 and the annular rib 26 mate with the corresponding grooves 24 and 28, respectively.
In the apex of the conical part 18 of each housing part 12 or 14, a generally cylindrical, solid, tubular extension 30 extending in the direction of the geometric axis of rotation of the housing part is provided, through which a channel is passed, which connects the environment and that chamber which is formed by the two conical parts 18 of the housing parts when these housing parts - as shown in Fig. 5 of the drawing - are arranged opposite one another. Each extension 30 has a frustoconical head 32 at its end, which is used as a clamping means or
Clamping device for an elastic, flexible hose of a conventional type is used, which is not shown further for reasons of clarity. The fluid is then passed into and out of the filter 10 via this hose.
As can be seen from Fig. 5 of the drawing, the opposing housing parts 12 and 14 with the filter element 16 in between form a delimited passage through the filter, this passage being divided by the filter element 16 into two halves, so that the fluid flowing through the filter the filter element 16 must enforce.
According to FIG. 6, the filter element 16, which is preferably suitable and intended for filtering bacteria in a dry fluid, is a thin, flexible and circular disk made of a porous, Teflon-impregnated micro-glass fiber layer 34 on one side and a laminated layer 36 made of nylon or glass fabric reinforcement on the other side. It will be appreciated that the filter element 16 can be made of any material that has the desired properties for the particular application, it being understood, however, that for best results the filter element 16 should not be stretchable so that it is between the flanges of the housing parts can be clamped absolutely tightly in the manner described below.
In the embodiment shown, the filter element lies between the housing parts 12 and 14 in such a way that a peripheral area of the filter element is located between the opposing flanges 20 of the housing parts, with the porous, Teflon-impregnated micro-glass fiber layer 34 of the filter element facing the housing part 12 .
When assembling the filter, the filter element 16 is placed on the housing part 14 in such a way that it covers the internal groove 28 in the upper surface of the flange 20. The housing part 12 is then placed on the housing part 14 in such a way that the flanges 20 are opposite one another and the filter element 16 comes to lie between them. The two housing parts are brought into an aligned position in a simple manner by inserting the annular projection 22 on the flange of the housing part 12 into the outer annular groove 24 in the flange of the housing part 14.
If the housing parts are correctly aligned - as shown in FIG. 5 of the drawing - the annular rib 26 on the housing part 12 runs in the peripheral region of the filter element 16, so that when the housing part 12 is moved axially and pressed against the housing part 14, the filter element 16 is along a annular, continuous path is pressed into the groove 28, whereby the filter element 16 between the housing parts 12 and 14 is stretched and tensioned in the radial direction. It is clear that the housing parts are only pressed against one another by axial movement along the common geometric axes of rotation of the housing parts, so that the filter element 16 is evenly stretched in the radial direction over an angle of 3600.
Accordingly, it is not necessary to rotate or pivot the two housing parts relative to one another during the assembly of the filter, because this would twist the filter element or make it wavy or wrinkled, with the result that the filter effect would possibly be impaired.
When the parts of the filter assume the position shown in FIG. 5 of the drawing, the filter is inserted into a sound welding device which, for the sake of clarity, is not further shown in the drawing. This device uses sound to weld the flanges 20 of the two housing parts 12 and 14 to form a common flange that forms a physical unit, while at the same time the filter element 16 is tightly sealed between the housing parts so that a hermetic seal extending along the entire circumference is created so that the fluids passed through the filter must flow through the filter element 16. The housing parts 12 and 14 are preferably made of polycarbonate plastic, which is extremely suitable for the sonic welding process.
In practice, the two housing parts made of polycarbonate are pressed against each other by applying a force of about 18 kg to the two flanges of the housing parts, the welding being carried out for about 1.1 seconds. The two housing parts are then pressed against each other with a pressure of 18 kg for an additional period of 0.4 seconds while the housing parts cool down.
After assembling and welding in the manner described above, the filter can be placed in an autoclave according to the intended use. In the autoclave, steam at about 149 ° C. is passed through the filter over a period of about 15 minutes. The treatment of the filter in the autoclave not only sterilizes the filter element, but at the same time also causes it to shrink and further tension, so that the cross-sectional area of the openings in the filter element is reduced and the effectiveness of the filter 10 is thereby improved.
After treating the filter in an autoclave, it was found that the laminated filter element 16 held between the polycarbonate housing parts had a tension of about 113 kg / cm2 and withstood pressures of 64 to 95 kg / cm2, the pressure drop being about 0.2 up to 0.53 kg / cm2, with a throughput rate of 10 liters per minute.
It can be seen that the filter 10 described can be easily and properly assembled by the interlocking annular projections 22, 26 and grooves 24, 28, the filter element 16 being automatically tensioned in the radial direction in order to ensure an optimal filter effect. If the filter element is tensioned when assembling the filter, the size of the openings in the filter element is reduced, and when the filter is treated in an autoclave, these openings in the filter element are further reduced, whereby the effectiveness of the filter is further increased.
It has been determined experimentally that the speed at which the housing parts are joined together or pressed against one another has an effect on the evenness and the magnitude of the tension that is achieved in the filter element.
It has been found that the filter element can be given optimum tension by joining the housing parts at a speed of 762 cm / sec.