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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Filterelementes mit einer Filtermatte, die von mindestens einer fluiddurchlässigen Außenhülle umgeben ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Filterelement, insbesondere hergestellt nach einem solchen Verfahren.
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Derartige Filterelemente mit einem bevorzugt gefalteten und insoweit plissierten Filtermedium kommen bei Systemen und Anlagen, in denen Fluide als Betriebsmittel angewandt werden, zum Einsatz, um die einwandfreie Beschaffenheit der betreffenden Fluide sicherzustellen. Bei den in Frage kommenden Fluiden kann es sich beispielsweise um Schmieröle, Kraftstoffe und Hydraulikflüssigkeiten, um Prozesswässer sowie um Luftströme handeln, die mit Verunreinigungen belastet sind, die kolloidale oder als Feststoffpartikel vorliegende Verunreinigungen enthalten. Insbesondere bei höherwertigen Anlagen ist es aus Sicherheitsgründen und auch aus wirtschaftlichen Gründen heraus erforderlich, dass die im Einsatz befindlichen Filterelemente über die vorgesehenen Einsatzzeiten hinaus ihre volle Leistungsfähigkeit erbringen. Fehlfunktionen der Filterelemente würden Betriebsstörungen, bis hin zum Ausfall der Anlagen, verursachen, was zu wirtschaftlichen Schäden führen kann.
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Beim Betrieb von Filterelementen mit sterngefalteten Filtermedien ist eine mögliche Ursache einer reduzierten Filterfunktion darin zu sehen, dass beim Durchströmen der gefalteten Struktur des Filtermediums dieses lokalen Beanspruchungen ausgesetzt ist, durch die es zu örtlichen Blockbildungen der Falten kommen kann, wodurch vereinzelte Areale der Filterfläche miteinander in direkte Anlage kommen, so dass an diesen Bereichen kein oder nur noch ein geringerer Durchfluss gegenüber den unverblockten Filterfalten stattfindet, was mit einer entsprechend verringerten Schmutzaufnahme einhergeht.
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Ein Lösungsvorschlag zur Behebung dieser Fehlerquelle, der in der
DE 10 2004 054 245 A1 offenbart ist, sieht bei einem Filterelement der genannten Art Stabilisiermittel in Form von bandförmigen Flächenelementen vor, die als geschlossener Ring um die Außenseite des plissierten Filtermediums herumgelegt sind, wobei als Fixiermittel an den Innenseiten der Bänder Verbindungsstellen oder Verbindungszonen mit den anliegenden Faltenrücken des Filtermediums gebildet sind. Die Verbindungsstellen sind jeweils durch Schweißstellen ausgebildet, an denen mittels eines Energieeintrag-Verfahrens, beispielsweise in Form eines Ultraschall- oder Laserschweiß-Verfahrens die Werkstoffe der äußeren Lage des Filtermediums und des anliegenden Bandes auf seine Innenseite miteinander fest verschmolzen sind.
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In der
EP 2 559 467 A1 wird im Hinblick auf diesen Stand der Technik bemängelt, dass in Anbetracht der großen Anzahl plissierter Falten eine Vielzahl von Schweißvorgängen auszuführen ist, was die Herstellung kompliziert und verteuert und dass weiter die Freiheit der Werkstoffwahl insofern eingeschränkt ist, als für die bandförmigen Flächenelemente und die äußere Lage des Filtermediums eine Werkstoffpaarung gewählt werden muss, die für einen daran unmittelbar auszuführenden Ultraschall- oder Laser-Schweißvorgang kompatibel ist.
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Um diesen Nachteilen zu begegnen, schlägt die Lösung nach der
EP 2 559 467 A1 Verbindungsmittel in Form eines Klebstoffauftrages vor, die in Zusammenwirkung mit den dem jeweiligen Stützmantel zugewandten Faltenrücken des Filtermediums Verbindungszonen bilden, wobei die Verbindungsmittel derart verteilt angeordnet sind, dass sämtliche umfänglichen Faltenrücken, die dem jeweiligen Stützmantel zugewandt sind, innerhalb zumindest einer Verbindungszone gelegen sind. Dadurch sind für sämtliche Faltenrücken Verankerungsstellen am zugewandten Stützmantel gebildet, durch die eine wirksame Stabilisierung der Faltengeometrie gegen einwirkende Strömungskräfte erfolgt. Der Klebstoffauftrag wird am Stützmantel oder am Filtermedium selbst vorgesehen, wobei bevorzugt Klebstoffaufträge in Form von streifenförmigen Kleberaupen oder Klebstoffclustern zum Einsatz kommen.
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Trotz der insoweit vorteilhaften Lösung bleibt festzuhalten, dass auch wie bei der Lösung nach der
DE 10 2004 054 245 A1 im Bereich der Klebeauftragstellen bzw. im Bereich der aufgeschweißten geschlossenen Festlegebänder keine Fluiddurchgangsstelle geschaffen ist, die in diesem jeweiligen Bereich eine Durchströmung des Filterelementes mit Fluid erlauben würde, so dass insoweit auch bei diesen bekannten Lösungen aufgrund der Fluidundurchlässigkeit des Stützmittels zur Faltenfixierung die Filtrationsleistung beeinträchtigt ist.
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Dies vorausgeschickt und ausgehend von dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Filterelement zur Verfügung zu stellen, das einfach und rationell herstellbar ist, nichts desto weniger jedoch eine einwandfreie Stabilisierung der Faltengeometrie gewährleistet und darüber hinaus eine hohe Filtrierleistung gewährleistet.
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Eine dahingehende Aufgabe löst ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie ein Filterelement mit den Merkmalen des Anspruches 13. Vorteilhafte Weiterentwicklungen des erfindungsgemäßen Verfahrens gehen aus den Unteransprüchen 2 bis 12 hervor.
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Erfindungsgemäß ist bei dem beanspruchten Verfahren vorgesehen, dass mittels eines Energieeintrag-Verfahrens zumindest ein Teil der Filtermatte, welcher der Außenhülle zugewandt ist, mit dieser in mindestens einer Verbindungszone verbunden wird, wobei die dahingehende Außenhülle fluiddurchlässig gestaltet, vorzugsweise durchgehend perforiert ist.
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Zwar kommt es auch hier an den Stellen der jeweiligen Berührung zwischen der Innenumfangsseite der Außenhülle und dem Außenbereich der Filtermatte, regelmäßig in Form einer als Drainagelage wirkenden Stützgitterlage, zu einer Anlagesituation, bei der die Durchströmung der fluiddurchlässigen Außenhülle beeinträchtigt oder gar nicht gegeben ist; allein die dahingehenden Bereiche treten von der Gesamtfläche an möglichen Verbindungszonen derart zurück gegenüber der Gesamtanzahl an möglichen Fluiddurchlässen in der Außenhülle, so dass insoweit eine bemerkbare oder nennenswerte Beeinträchtigung der Filtrierleistung mit dem Filterelement nicht zu bemerken ist.
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So steht eine nach außen hin das Filtermattenmaterial abstützende Außenmantelfläche zur Verfügung, die bevorzugt durchgehend perforiert eine Vielzahl von Fluiddurchlassstellen für die sich anschließende Filtration mit der Filtermatte bildet. Die fluiddurchlässige Außenhülle fixiert dabei über ihre Verbindungszonen nicht nur die einzelnen Filterfalten in der Filtermatte, so dass diese nicht mehr durch nicht gewollte Aneinanderlage zum Verblocken führen, sondern erlaubt auch ein homogenes Durchströmen über die Perforation der Außenhülle in gleichförmiger Weise durch das Filterelementmaterial, so dass insoweit ein widerstandsfreier Filterbetrieb gewährleistet ist, was gleichfalls zur Erhöhung der Filtrationsleistung mit dem Filterelement mit beiträgt.
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In Abhängigkeit des jeweils gewählten Energieeintrag-Verfahrens kann es bedingt durch den thermischen Eintrag zu einer Aufweitung der bevorzugt aus einschlägig bekannten Kunststoffmaterialien bestehenden Filtermatte sowie der Außenhülle kommen, so dass im Bereich der jeweiligen Verbindungszone es zu einem Reib- oder Kraftschluss zwischen Filtermatte und Außenhülle kommt, so dass bei voller Durchströmung des Filterelements, bestehend aus Filtermatte und Außenhülle eine sichere Faltenfixierung erreicht ist. Kommt es von der Energieseite her eintragsbedingt zu einem Anschmelzen der einander benachbarten Kunststoffmaterialien im Bereich der jeweiligen Verbindungszone, kann dergestalt an diesen Stellen eine definierte Schweißverbindung realisiert sein oder, sofern gesteuert der Anschmelzvorgang im Bereich der jeweiligen Verbindungszone außerhalb der Anlage von Innenseite der Außenhülle und zugehörigem Faltenrücken des Filterelementmaterials erfolgt, auch eine formschlüssige Verbindung realisiert sein, wobei dann die jeweilige Filterfalte zwischen zwei Schweißvorsprüngen im Bereich der Verbindungszone entlang der Innenseite der fluiddurchlässigen Außenhülle gehalten ist.
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Mithin lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Energieeintrag-Verfahren je nach Auslegung zum Festlegen der Filterfalten an der Außenhülle des Filterelementes form- und kraftschlüssige sowie stoffschlüssige Verbindungen erreichen, wobei die dahingehenden Möglichkeiten miteinander, bezogen auf ein Filterelement, kombiniert eingesetzt werden können.
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Als Energieeintrag-Verfahren kommen bevorzugt Infrarot- und Laserstrahl-Schweißverfahren zum Einsatz. Besonders bevorzugt wird ein Laser-Durchstrahlschweißverfahren eingesetzt, das in besonders rationeller Weise eine Vielzahl von herzustellenden Verbindungszonen zwischen Außenhülle und Filterelementmaterial ermöglicht.
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Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass die Außenhülle mit einer Lage, insbesondere in Form einer Folienbahn, versehen ist, die der Laser-Lichtquelle zugewandt eine zwanglose Durchstrahlung mit Laserlicht erlaubt, bei wenig Absorption des Laserlichts, so dass nur eine geringe Freisetzung von Wärmeenergie in dieser Außenlage ermöglicht ist. Durch Ausbilden einer laserundurchlässigen und/oder laserabsorbierenden weiteren, nachfolgenden Lage, vorzugsweise als weitere Folienbahn ausgebildet, zwischen der laserdurchlässigen oder laserpermeablen Außenlage der Hülle und dem insoweit zugewandten Außenbereich des plissierten Filterelementmaterials kommt es beim Laser-Energieeintrag zu einer Energieabsorption im Bereich der derart gebildeten Sperrschicht mit entsprechendem Aufschmelzen, und der insoweit durch das Laserlicht erhitzte und aufschmelzende Materialbereich bildet in den Verbindungszonen das Fügeelement zum Verbinden des angrenzenden Fügepartners und dient somit zum Verbinden der Außenhülle an dem plissierten Filtermaterial.
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Die laserundurchlässige oder -absorbierende Sperrschicht als eine der Lagen der Außenhülle kann im Rahmen eines Mehrfolienbahn-Extrusionsverfahrens erhalten werden oder auf eine bereits vorliegende laserdurchlässige oder laserpermeable Folienbahn aufgerakelt oder sonstwie, beispielsweise durch Kleben, aufgebracht werden.
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Besonders bevorzugt wird die laserabsorbierende oder laserundurchlässige Sperrlage gebildet, indem man eine wasserhaltige, tintenartige Lösung auf die laserdurchlässige Folienbahn aufsprüht, die dann dort unmittelbar auftrocknet und als bevorzugt nano-partikulärer Bestandteil auf dieser durchlässigen Folienbahn verhaftet. Ferner besteht die Möglichkeit, die laserabsorbierende Sperrschicht mit Ruß- oder Graphitpartikeln auch im nanopartikulären Bereich zu versehen, um dergestalt das Laserlicht für die Wärmeabgabe einzufangen.
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Sofern Kunststofffolien zum Einsatz kommen, kann die laserabsorbierende Folie, die insoweit eine Art Schweißfolie ausbildet, derart aus einem Kunststoffmaterial gebildet werden, dass sie in einem Wellenlängenbereich von 150 bis 2500 nm, vorzugsweise von 500 bis 1500 nm strahlungsundurchlässig ist, d. h. Infrarot- oder Laserlicht absorbiert, wodurch eine Folienstärke (absorbierende Lage), durch die Möglichkeit der Volumenzunahme, regelmäßig etwa zwischen 0,03 bis 0,3 mm, vorzugsweise etwa 0,1 mm für den Erhalt eines guten Schweißergebnisses einzusetzen ist. Dabei kann es sich bevorzugt um eine Polyamidfolie handeln mit den angesprochenen eingebetteten laser- oder infrarotsensitiven Partikeln, wobei neben Ruß oder Graphit auch andere Farbpigmente, beispielsweise der Farbstoff Blau oder Indigo zum Einsatz kommen kann, wobei darauf geachtet werden sollte, dass die Partikel eine entsprechende Mindesttemperaturstabilität aufweisen, um dergestalt zu einer optisch sauberen Außenhüllengestaltung für das Filterelement zu kommen. Demgegenüber kann als lasertransparente Folienbahn bevorzugt eine solche aus einem Polyethylen-Kunststoffmaterial eingesetzt werden.
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Besonders bevorzugt kann die Sperrschicht, die zumindest teilweise aus für Laserlicht undurchlässigem oder absorbierendem Material besteht, Komponenten aufweisen, die zumindest teilweise elektrisch leitfähig sind. Die dahingehende elektrische Leitfähigkeit lässt sich erreichen, indem man der Sperrschicht Additive in Form von Karbon-nano-tubes und/oder Karbonfasern und/oder elektrisch leitfähige Metallfasern, wie Stahl- oder Kupferfasern, mit beifügt. Geeignete Laser für das angesprochene Durchstrahl-Schweißverfahren mittels Laserlicht sind beispielsweise Festkörperlaser, wie Nd:YAG-Laser mit einer Wellenlänge von 1064 nm sowie Hochleistungsdiodenlaser mit Wellenlängen im Bereich von 800 bis 1000 nm. Besonders bevorzugt können solche Laser-Energieeintragverfahren zum Einsatz kommen, bei denen zielgerichtet das Laserlicht sich innerhalb einer laserdurchlässigen Kunststofffolie für einen Erwärmungsvorgang fokussieren lässt. Dergestalt kann dann auf laser-impermeable oder laserabsorbierende Schichten verzichtet werden.
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Durch eine Relativbewegung zwischen den eingesetzten Laserstrahlen und der Außenhülle des Filterelementes lassen sich eine Vielzahl von Bahnformen erzielen, die die Verbindungszonen beinhalten und dergestalt die Fixierung der Filterfalten an der Außenhülle sicherstellen. Als Bewegungsbahnen kommen dabei neben Längsbahnen entlang der axialen Ausrichtung der Filterfaltenrücken auch Querbahnen, sei es in Kreisform, sei es in Spiralform, zur Anwendung, um dergestalt über die Längsausrichtung des Filterelementes hinweg die Verbindungszonen herzustellen, wobei nicht jede Filterfalte über eine Verbindungszone mit der Innenseite der Außenhülle zwingend zu verbinden ist. Was die Anzahl der Verbindungszonen sowie deren jeweilige Größenabmessung anbelangt, ist auf technische Randwerte für das Filterelement zu achten wie Druckstabilität, Filtrationsleistung, Einsatzdauer, Wechselbeanspruchung, Druckstoßempfindlichkeit etc.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
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1 ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbares Filterelementteil in einer perspektivischen Ansicht;
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2 das Filterelementteil von 1 in einer Stirnansicht;
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3 bis 5 verschieden ausgestaltete Verbindungszonen in einer Detailansicht bezogen auf die 2;
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6 bis 8 in der Art prinzipiell dargestellter Verfahrensabläufe drei unterschiedliche Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen einer Filtermatte und einer Außenhülle mit einer Lasereinrichtung als Energieeintragmittel.
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In den 1 bis 5 ist ein Filterelementteil 1 dargestellt, das mit einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist. Um ein zentrales, perforiertes Stützrohr 3 ist eine plissierte Filtermatte 5 angeordnet. Die Filtermatte 5 ist außenseitig von einer aus einem Verbund 7 von Lagen oder Folienbahnen 9, 11 bestehenden Außenhülle 13 umgeben. Die Außenhülle 13 ist durchgehend mit einer Perforation 15 versehen, die bevorzugt alle Folienbahnen oder Lagen 9, 11 deckungsgleich durchdringt, so dass die Außenhülle 13 entsprechend fluiddurchlässig gestaltet ist. Des Weiteren ist in der 1 als mittlere konzentrische Kreislinie 4 zur Längsachse des Filterelementteils 1 eine Art Neutrallinie für die Mitte der Filterfalten 19 wiedergegeben. Zur Vervollständigung wäre das in 1 dargestellte Filterelementteil in üblicher Weise noch mit Endkappen zu versehen, um ein einsatzfähiges Filterelement (nicht dargestellt) als Ganzes zu erhalten. Sofern die Filtermatte 5, aufgebaut aus üblichen filtrierenden Kunststoffmaterialien, auch in Faserform, einen größeren Außendurchmesser hat als der Innendurchmesser der sie umgebenden Außenhülle 13, lässt sich der dahingehende Filterfaltenverbund in zusammengedrückter Form in den zylindrischen Außenmantel einschieben, so dass dann mit einer vorgebbaren Vorspannung die zuäußerst liegenden Filterfaltenrücken 21 in Anlage mit der Innenseite der Außenhülle 13 kommen, wodurch Anlagezonen gebildet sind, die nicht zwangsläufig den Verbindungszonen nach der Erfindung zu entsprechen brauchen, was im Nachfolgendem noch näher erläutert werden wird. Idealerweise wird die Außenhülle bzw. der Außenmantel jedoch direkt am vormontierten Filterelement (Filtermatte 5; 31 mit Stützrohr) angelegt und durch Umschlingen um die Filtermatte gespannt, so dass während des Schweißens schon eine gewisse Vorspannung der Faltenrücken 21 an der Innenseite der Außenhülle 13 vorliegt. Ein Einschieben von dem zusammengedrückten Faltenverbund in die Außenhülle 21 ist insoweit dann nicht wie vorstehend beschrieben möglich, da die Außenhülle 13 zu diesem Zeitpunkt noch eine Folienbahn darstellt und noch nicht an den Bahnenden zusammengeschweißt wurde. Die Ausbildung der dahingehenden Schweißnaht an den übereinander gelegten Bahnenden erfolgt dann zusammen mit der Ausbildung der Faltenfixierung.
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In den 1 bis 4 und 5 sind die Verbindungszonen, die gemäß der Erfindung mittels eines Energieeintrag-Verfahrens gebildet sind, mit 17 bzw. 30 bezeichnet. Unter „Verbindungszonen” im Sinne der Erfindung sind Berührungsstellen zwischen zumindest Teilen der Filtermatte 5, welche der Außenhülle 13 zugewandt sind und dem Lagenverbund 7 der Außenhülle 13 zu verstehen, an denen eine Stabilisierung der relativen Lagebeziehung der aneinanderliegenden Teile erreicht ist. Diese Lagestabilisierung braucht nicht durch eine stoffflüssige Verbindung bewirkt zu sein, sondern die Verhinderung von Relativbewegungen der angrenzenden Elemente kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren reibschlüssig, kraftschlüssig oder formschlüssig erfolgen. Bei der Darstellung von 1 bis 4 erstrecken sich Verbindungszonen 17 im Wesentlichen über die gesamte axiale Länge L der Filterfalten 19 im Bereich der mit der Außenhülle 13 in Kontakt stehenden Faltenrücken 21, die auch als Außenrücken bezeichnet werden.
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Bei der Erfindung erfolgt der Energieeintrag bevorzugt in Form eines thermischen Eintrags, der mittels Laserlichts erzeugt ist. Für die Umsetzung der Strahlungsenergie eines Laserstrahls wird eine der Folienbahnen 9, 11 des die Außenhülle 13 bildenden Verbundes 7, laserabsorbierend ausgebildet. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um eine radial innen angeordnete Folienbahn 11 des aus zumindest zwei Folienbahnen 9, 11 bestehenden Verbundes 7, dessen äußere Folienbahn 9 oder -bahnen lasertransparent ist bzw. sind. Bevorzugt kann eine äußere Folienbahn 9 aus einem Polyamid-Kunststoffmaterial gebildet sein, während die laserabsorbierende innere Folienbahn 11 ein Polyamid- oder Polyethylen-Kunststoffmaterial enthalten kann, das zur Bildung einer laseropaken Sperrschicht in geeigneter Weise, wie bereits oben erwähnt, mit Additiven versehen, beschichtet oder als Mehrfolienbahn ausgebildet sein kann. Der vom Laserstrahl erzeugte Wärmeeintrag kann in der Weise gesteuert sein, dass es bei der aus den üblichen Kunststoffmaterialien bestehenden Filtermatte 5 und dem Folienmaterial der Außenhülle 13 zu Volumenzunahmen und dadurch zu einer Andrückkraft kommt, so dass die Verbindungszonen 17 Berührungsstellen zwischen Faltenrücken 21 und Außenhülle 13 bilden, an denen Relativbewegungen durch einen gebildeten Reib- oder Kraftschluss verhindert sind. Eine sichere Faltenfixierung ist dadurch bei im Wesentlichen voller, ungehinderter Durchströmung erreicht.
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Alternativ kann der Lasereintrag in der Art eines Durchstrahlschweißens ausgeführt werden. Üblicherweise ist das Filtermaterial
23 der Filtermatte
5 mehrlagig ausgebildet, wobei außenseitig ein (nicht näher dargestelltes) Stützgitter vorgesehen ist, das bevorzugt aus Kunststoff besteht und beispielsweise eine Drainagelage des Filtermaterials
23 bildet. Bei entsprechendem Lasereintrag wird das äußere Stützgitter des Filtermaterials
23 angeschmolzen und mit der inneren Folienbahn
11 der Außenhülle
13 verschweißt. Vorzugsweise wird dieses Laserdurchstrahlschweißen bei Materialgleichheit von äußerem Stützgitter des Filtermaterials
23 und Kunststoffmaterial der inneren Folienbahn
11 durchgeführt, wobei als Fügepartner beispielsweise Polyethylen-Kunststoffmaterialien vorgesehen sind. Die benötigte Fügekraft für das Laserdurchstrahlschweißen kann dadurch erzeugt werden, dass die das Filtermaterial
23 eng umschlingende Außenhülle
13 durch die thermisch bewirkte Volumenzunahme noch enger an den Faltenrücken
21 anliegt, möglicherweise vorhandene Zwischenräume überbrückt und eine zusätzliche Spannung auf die Falten
19 ausübt. Um eine zusätzliche Fügekraft zu erzeugen, könnte auch eine Lasereinrichtung mit einer Rollenoptik benutzt werden, mittels der die Außenhülle
13 während des Schweißvorganges fest gegen das Filtermaterial
23 angedrückt wird. Durch das Laserdurchstrahlschweißen werden die Verbindungszonen
17 stoffflüssig gebildet. Da die Schweißverbindung nur an dem äußeren Kunststoff-Stützgitter des Filtermaterials
23 am jeweiligen Faltenrücken
21 erfolgt, geht keine effektive Filterfläche durch Kleberaupen oder Cluster verloren, wie dies bei der bekannten Lösung gemäß
EP 2 559 467 A1 der Fall ist.
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Das Durchstrahlschweißen kann mit Laserverfahren durchgeführt werden, bei denen das Laserlicht innerhalb einer laserpermeablen Kunststofffolie für den Erwärmungsvorgang fokussierbar ist. Bei solchen Laserverfahren kann auf laseropake oder laserabsorbierende Schichten verzichtet werden. Bei der Erfindung kann am Umfang der Filtermatte 5 in beliebigen Abständen geschweißt werden, wobei, je nach Baugröße der Elemente, Verbindungszonen in unterschiedlichen Abständen gebildet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich ohne zusätzliche Bauteile, wie Schweißfolien oder Schweißzusatzstoffe, durchführen. Das jeweilige Filterelement bleibt, ungeachtet, ob eine Faltenstabilisierung durchgeführt ist oder nicht, optisch gleich. Der Lasereintrag kann derart durchgeführt werden, dass die Außenseite unverändert bleibt und bei Bedarf ohne Schwierigkeiten bedruckt werden kann.
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Die 5 verdeutlicht eine weitere Ausführungsform des Verfahrens. In 5 weist die mit 25 bezeichnete Außenhülle eine äußere, lasertransparente Folienbahn 27 und eine laserabsorbierende innere Folienbahn 29 auf. Dabei ist ein Zustand dargestellt, wie er erreicht ist, nachdem die Außenhülle 25 mit Laserlicht bestrahlt ist. Die innere Folienbahn 29 ist bei diesem Ausführungsbeispiel mit Additiven versehen, die bei Energieeintrag, insbesondere Laserenergieeintrag, ein Aufschäumen des Folienmaterials bewirken. Dies führt zu den in 5 mit 33 bezeichneten Ausbeulungen, die in die Zwischenräume 35 zwischen aufeinanderfolgenden Falten 19 der Filtermatte 36 radial nach innen gewölbt sind. Durch eine so gebildete Art einer gerundeten Verzahnung und damit eines Formschlusses sind die Verbindungszonen 30 und damit die Filterfalten 19 im Abstand voneinander mechanisch lagefixiert, ohne dass die Bestrahlung als Durchstrahlschweißen ausgeführt werden müsste, um an den Verbindungszonen 30 eine stoffflüssige Verbindung herzustellen. Bei der Fluiddurchlässigkeit der Folienbahnen 27, 29 muss daher keinerlei Verringerung der vollen Durchströmung in Kauf genommen werden. Es versteht sich, dass der Lasereintrag auch bei dieser Ausführungsform als Durchstrahlschweißen durchgeführt werden könnte, so dass zusätzlich eine stoffflüssige Verbindung ausgebildet würde.
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In den 6 bis 8 sind drei verschiedene Möglichkeiten der Lageanordnung von mittels Lasereintrag hergestellten Verbindungszonen 37 dargestellt. Gemeinsam ist allen Möglichkeiten, dass das Filterelement 39 einmalig oder mehrmalig um seine Längsachse LA gedreht wird, während es von dem Laser 41, der nur in axialer Richtung AR bewegbar ist, radial von außen bestrahlt wird.
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In 6 ist gezeigt, wie mit dem Laser 41 drei ringförmige Verbindungszonen 37 in Umfangsrichtung erzeugt werden. Die Anzahl der Verbindungszonen 37, deren Breite B und Abstand A sind flexibel zum Beispiel in Abhängigkeit von der Größe des Filterelements 39 und dessen späterer Anwendung wählbar. Es können auch mehrere Laser 41 parallel eingesetzt werden, um das Verfahren zu beschleunigen.
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In 7 wird lediglich eine Verbindungszone 37 erzeugt, die sich wendelförmig mit einem linienförmigen Bahnverlauf 43 um die Außenseite 45 des Filterelements 39 herum erstreckt. Der Laser 41, als Energieeintragseinrichtung, wird hierbei während des Bestrahlens gemäß einer Verfahrbahn in axialer Richtung AR entlang des rotierenden Filterelements 39 bewegt. Hier sind die Breite B der Verbindungszone, die Rotationsgeschwindigkeit des Filterelements 39 und die axiale Vorschubgeschwindigkeit des Lasers 41 durch einen Bediener frei einstellbar.
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8 schließlich zeigt auf, wie beispielsweise mit einem Balkenlaser 41 das Filterelement 39 entlang seiner gesamten axialen Länge L bestrahlt werden kann, um eine vollflächige Festlegung der Außenhülle 47 an der Filtermatte zu erzeugen. Die Verbindung kann dabei in einer Umdrehung oder in mehreren Umdrehungen des Filterelements 39 erzeugt werden. Es ist auch vorstellbar, mehrere Laser 41 nebeneinander anzuordnen, die das Filterelement 39 parallel bestrahlen.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Filterelements 1; 31; 39 kann somit die Form der Filtermatte 5; 36 stabilisiert werden, ohne ein weiteres Element, beispielsweise in Form eines Klebstoffes, vorsehen zu müssen. Durch die Faltenstabilisierung ist sichergestellt, dass eine maximale Oberfläche für die Filtration zu Verfügung steht und es nicht dazu kommen kann, dass sich Abschnitte der Filtermatte 5; 36 aufeinander legen, so dass es zu Verblockungen kommt. Darüber hinaus wird die Filtermatte 5; 36 durch die Außenhülle vor und nach dem Einsetzen in einen Filter geschützt. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass die Außenhülle 13; 25; 47 einen Benutzer vor Verletzungen schützen kann, da beispielsweise Glasfaserbestandteile aus der Filtermatte 5; 36 hervorragen können, die scharfkantig sind.
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Im Ergebnis werden ein besonders einfaches und kostengünstiges Verfahren zu Herstellung eines Filterelements 1; 31; 39 und ein mit diesem Verfahren hergestelltes Filterelement 1; 31; 39 aufgezeigt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004054245 A1 [0004, 0007]
- EP 2559467 A1 [0005, 0006, 0030]
