DE1115220B - Verfahren zur Verbesserung der Filterungseigenschaften eines Spaltfilters - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbesserung der Filterungseigenschaften eines Spaltfilters.

Es ist im Kraftfahrzeugbau nicht mehr neu, zur Filterung der Brennstoffe Brennstoffilter aus einem feinmaschigen Gewebe aus Metall, Textilien und auch ähnlichen Stoffen herzustellen. Als besondere Art von Sonderausführungen hat man sich auch schon sogenannter Spaltfilter bedient, bei denen die Verunreinigungen beim Durchgang durch Scheibenpakete zurückgehalten werden. Bei diesen Filtern ist eine erfolgversprechende Wirkung an das Vorhandensein von Verunreinigungen bis zu einer bestimmten Kleinstgröße gebunden, und es ist schwierig, beispielsweise durch Verengung der Maschen, dauernd eine Zurückhaltung auch kleinster Verunreinigungen zu erzielen.

Um dies zu erreichen, sind schon Verfahren zur Herstellung von Filterkörpern entwickelt worden, die aus reinen Metalloxyden bestehen, wobei die erforderliche Porosität in zwei Arbeitsgängen herbeigeführt wird und bei der Verformung bleibende Bindemittel, wie etwa Siliziumoxyd oder Zement, benutzt werden. Die auf diesem Gebiete einschlägige Technik hat sich hierfür auch schon poröser Filterkörper aus kieselsäure- oder silikathaltigem Material bedient, die sich indessen gegenüber Laugen nicht indifferent erweisen und dadurch in ihrer Anwendung Einschränkungen unterliegen. Bei der Herstellung gesinterter Filterkörper aus hochschmelzenden reinen Metalloxyden ohne Anwendung eines bleibenden Bindemittels beim Verformen ist es auch schon bekannt, zunächst das Oxyd vorzusintern und ihm den gewünschten Porositätsgrad zu verleihen.

Es ist auch bekannt, die Spalte eines Spaltfilters dadurch zu verkleinern, daß feinverteilte Filterstoffe, wie etwa Kieselgur oder Asbestfasern, vorgelagert werden oder der Filterkörper selbst in seiner Gänze aus porösem Sintermetall besteht. Dabei handelt es sich jedoch nicht um eine festhaftende, auf den die Filterspalten aufweisenden oder diese bildenden Flächen aufgebrachte poröse Metallstaubschicht, wie diese nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auf den die Filterspalten aufweisenden oder bildenden Flächen festhaftend aufgebracht wird. Dieser grundsätzliche Unterschied gegenüber dem bekannten Stande der Technik bedingt erhebliche und durch seine industrielle Verwertung bereits schon anerkannte Vorteile. Ohne Beeinträchigung der Filterungseigenschaften wird eine Hantierung, Verarbeitung und Verlagerung des Filters jederzeit ermöglicht, was mit den anderen gefüllten Spaltfiltern

Verfahren zur Verbesserung der Filterungseigenschaften eines Spaltfilters

Anmelder:

PurOlator Products, Inc., Rahway, N. J. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau,

und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg, München 27, Pienzenauer Str. 2, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 26. Juni 1953

Herbert L. Forman, Plainfield, N. J., und Ronald Alfred Burla, Canford, N. J. (V. St. A.), sind als Erfinder genannt worden

gänzlich ausgeschlossen ist. Die Oberfläche erhält, fabrikatorisch betrachtet, einen genau bestimmten und jederzeit festlegbaren Metallstaubüberzug für Feinstfilterung, der unter allen Umständen aufrechterhalten bleibt und auf diese Weise die gewünschte Filterung an der Verwendungsstelle sichert. Ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Filter erfüllt nicht nur den Zweck einer Feinfilterung, sondern ist darüber hinaus für jeden Grad der Feinstfilterung geeignet, da es keine Schwierigkeiten bereitet, unter Anwendung bekannter elektrostatischer Abscheidungsverfahren jede abgestufte Klassierung von Metallstaub durchzuführen. Die Filterfläche kann für dauernd und unveränderlich mit einem Metallstaub belegt werden, dem jede gewünschte Durchlässigkeit und damit auch jede gewünschte Filterung zu erteilen ist. Eine Durchlässigkeitsverringerung wirkt sich nicht nachteilig aus, sondern ist für eine mit den bekannten Filtern keinesfalls erreichbare Feinstfilterung nur von Vorteil, da die Regelung der Größe der Durchlässigkeit durch Wahl der Metallstaubteilchen auf einfachstem Wege erzielbar ist.

Nach dem beanspruchten Verfahren hergestellte Spaltfilter können durch Rückspülen einwandfrei gereinigt werden, was sich als besonders wichtiger Vorteil herausgestellt hat. Da die Metallstaubteilchen fest auf der Filteroberfläche haften, ergibt sich ein Rück-

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spülen unter Anwendung von hohem Druck ohne jedwede Ablösung der Metallstaubschicht. Eine solche Maßnahme ist bei keiner der bekannten Einrichtungen und Verfahren möglich. Der Regelung der abgelagerten Metallstaubmenge einerseits sowie der Variation des dispergierenden Mittels und der Zahl der aufgetragenen Dispersionsaufstriche andererseits ist es zuzuschreiben, daß die Flächenraumgrößen der Filterspalten auf alle gewünschten Abmessungen verengt werden können und sich damit spezifische Filterverhältnisse herstellen lassen, ohne Änderungen in den zur Gestaltung der Ausgangsfilterelemente dienenden Herstellungsarten durchführen zu müssen. Was nun schließlich noch die vorteilhafte Wirkung gegenüber einem ganz aus porösem Sintermetall bestehenden Filterkörper anbetrifft, so ist ein nach dem Verfahren der Erfindung hergestelltes Spaltfilter von wesentlich größerer Stabilität gegen Stoß und hohe Drücke.

Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Verfahren kann auf bekannte Spaltfilter angewendet werden, wie beispielsweise schraubenlinienförmig gewickelte Rahmenfilter (USA.-Patentschrift 2 049 937) bzw. schraubenlinienförmig gewickelte rahmenfreie Filter (USA.-Patentschrift 2 622 738) und sogenannte Stapelfilter (USA.-Patentschriften 2436108 und 1 673 743), bei denen eine Gruppe von Ringen oder Unterlegscheiben mit erhöhten Flächen ausgerüstet sind und in Form eines Zylinders übereinandergestapelt werden. Die dabei gebildeten Filterschlitze bzw. Filterzwischenräume nehmen einen bestimmt festliegenden Flächenraum ein.

Es ergibt sich hierbei, daß die Filterschlitze bzw. Filterflächen infolge der von den mechanischen Herstellungsverfahren gezogenen Grenzen nicht so schmal gemacht werden können, daß alle gewünschten Filterverhältnisse einfach durch Anbringung von Vorsprüngen, Abstandsspitzen oder Rippen befriedigend gelöst werden können. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, die vorhandenen Filterschlitze in jede beliebige gewünschte kleinere Größe umzuwandeln. Das Verfahren kann auf alle bekannten, aus Metall bestehenden Spaltfilterbauteile angewendet werden, die Filterflächenräume oder Filterzwischenräume bestimmter Abmessungen haben.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß die Außenfläche des Filters mit einer festhaftenden porösen Metallstaubschicht überzogen wird, wobei der Metallstaub in einer flüchtigen Dispersionsfiüssigkeit dispergjert, die Dispersion auf die Fläche des Filters im Bereich der Filterspalten aufgebracht und dann durch Erwärmen zum Sintern gebracht wird. Durch Regelung der abgelagerten Metallstaubmenge sowie durch Änderung des dispergierenden Mittels und der Zahl der aufgetragenen Dispersionsaufstriche können die Flächenraumgrößen der Schlitze auf alle gewünschten Abmessungen verengt werden, so daß sich spezifische Filterverhältnisse erreichen lassen, ohne daß Änderungen in den zur Gestaltung der Ausgangsfilterelemente dienenden Herstellungsverfahren vorgenommen werden müssen.

Die für das Verfahren wesentlichen Schritte werden im folgenden näher beschrieben.

Das beispielsweise einen geschlitzten Zylinder darstellende Spaltfilter wird zwischen zwei Stirnwände eingesetzt, die die gegenüberliegenden offenen Basisrflächen des Filters abschließen. Auf der einen Stirnwand, z.B. auf der untersten, befindet sich ein an seinem einen Ende geschlossenes, gelochtes Rohr, das den zylindrischen Filterkörper in Längsrichtung durchsetzt und aus der oberen Stirnwand mit seinem nicht gelochten Ende herausragt und das mittels einer Kupplung mit einer Saug- oder Vakuumleitung verbunden wird.

Feiner Metallstaub mit einer Teilchengröße von 10 bis 40 Mikron, beispielsweise aus Kupfer, Aluminium, Magnesium, Kadmium, Messing, Bronze,

ίο Zink, Nickel oder Stahl, der entweder aus einem dieser Metalle oder aus Mischungen dieser Metalle besteht, wird in einem Verhältnis von 25 bis 50 Volumprozenten in irgendeiner flüchtigen Dispergierungsflüssigkeit dispergiert. Gewünschtenfalls kann auch ein Pulver aus faserigen Silikaten, z. B. Steinwolle oder Glas, mit einem dieser Metallpulver gemischt werden. Der Zusatz eines derartigen Pulvers zum Metallstaub beträgt etwa 10 bis 20 Gewichtsprozent des Metallstaubes. Vorzugsweise ist die Dispergierungsflüssigkeit ein sehr flüchtiger Stoff, beispielsweise Alkohol, Aceton oder Tetrachlorkohlenstoff. Haupterfordernis für die Dispergierungsflüssigkeit ist eine genügende Dünnflüssigkeit bei Raumtemperatur, so daß die Dispersion auf die Filteroberfläche aufgesprüht oder aufgestrichen werden kann und daß die Dispergierungsflüssigkeit eine genügende Verdampfungsflüchtigkeit besitzt.

Die aus Metallstaub in flüchtiger Dispersionsflüssigkeit bestehende Dispersion wird als Aufstrich auf die Außenfläche des Spaltfilters in beliebiger Weise aufgebracht. Nach einer Verfahrensweise wird die Dispersion beispielsweise mit Hilfe einer Spritzpistole auf die Filteraußenfläche aufgesprüht. Während dieser Zeit wird in der Vakuumleitung ein Unterdruck aufrechterhalten und dadurch erreicht, daß die auf die Oberfläche aufgesprühte Dispersion durch die Filterschlitze von der Außenfläche zur Innenfläche des Filters gezogen wird. An Stelle des Aufsprühens ist es auch möglich, die Dispersion unter Zuhilfenahme einer Saugwirkung innerhalb der Vakuumleitung mittels einer Bürste auf die Filteraußenfläche aufzutragen, wodurch sich ein durchweg gleichmäßiger Auftrag ergibt. Zum Teil dringt hierbei die Dispersion auch zwischen die die Filterschlitze begrenzenden Abstandsstücke, Vorsprünge und Rippen sowie die Wände der Unterlegscheiben und überzieht diese Teile. Nach dem Aufbringen der Dispersion auf das Spaltfilter wird der auf die Außenfläche aufgetragene überschüssige Auftrag wieder abgewischt. Danach wird das mit der Metallstaubdispersion bestrichene Filter so lange stehengelassen, bis der flüchtige Bestandteil der Dispersion in der Außenluft von Raumtemperatur verdampft ist. Gegebenenfalls bedient man sich zur Beschleunigung dieser Wirkung auch eines in der Leitung aufrechterhaltenen Saugzuges. In jedem Falle hinterläßt die Verdampfung des flüchtigen Bestandteils des Aufstriches einen feinen Staubniederschlag auf dem Filter, und zwar sowohl an den die Schlitze begrenzenden Wänden als auch an den festen Abschnitten der Außenfläche der Filteroberfläche,

Nach Beendigung der Verdampfung erhalten die die Metallstaubteilchen tragenden Filterflächen eine Wärmebehandlung in einem geeigneten Ofen, wodurch der Metallstaubniederschlag für dauernd befestigt wird. Die im Ofen herrschende Temperatur entspricht der Sintertemperatur des abgesetzten Metallstaubes und verbindet auf diese Weise den Metall-

staub fest mit dem Filtermetall. Sind beispielsweise der Metallstaub und das Filter aus Kupfer, dann beträgt die Sintertemperatur im Ofen ungefähr 150 bis 200° C. Die gesinterten Staubteilchen verkleinern die wirksame offene Fläche der Filterschlitze, und diese kann in jeder gewünschten Weise dadurch geregelt werden, daß man die Dicke des Metallstaubaufstriches verändert. Ferner kann die Flächenverkleinerung durch die Menge des in dem flüssigen Dispergierungsmittel dispergierten Metallstaubes bzw. durch Verwendung flüchtiger Dispersionsflüssigkeiten unterschiedlicher Viskosität beeinflußt werden.

Bei einer abgeänderten Verfahrensweise sind gleiche Volumprozente des die gleiche Teilchengröße aufweisenden und auch aus den gleichen Stoffen bestehenden feinen Metallstaubes in einem lackartigen Dispergiermittel, das aus flüchtigen und nichtflüchtigen Bestandteilen besteht, dispergiert. Zum Beispiel ist ein nichtflüchtiges Harz in einem flüchtigen Lösungsmittel wie Methylalkohol gelöst. Es kann jeder beliebige Lack aus Kunst- oder Naturharz mit den üblichen Lösungsmitteln als Dispersionsflüssigkeit für den Metallstaub verwendet werden. Haupterfordernis ist jedoch, daß das Dispergiermittel einen nichtflüchtigen verbrennbaren und ebenfalls auch einen flüchtigen Festandteil enthalten muß, der entweder bei normalen Außenluftverhältnissen oder bei einer Erwärmung unterhalb des Flammpunktes des flüchtigen Lösungsmittelanteils verdampft. Die Dispersion des in dem Aufstrichlack dispergierten Metallstaubes wird auf der Außenfläche des geschlitzten Spaltfilters, beispielsweise mittels einer Spritzpistole, aufgetragen. Dabei kann durch eine Vakuumleitung erzeugter Saugzug zur schnellen Verdampfung des Lösungsmittels zur Anwendung kommen. Die Ofentemperatur, die nach dem Überziehen mit der Dispersion auf das Filter einwirkt, beträgt zwischen 38 und 93° C und reicht aus, durch Verdampfung des in dem Aufstrich enthaltenen flüchtigen Lackdispergierungsanteils die aufgebrachte Metallstaubschicht vollkommen zu trocknen.

Bei diesem Verfahrensschritt bleiben die Metallteilchen des Überzuges zurück, die in den nichtflüchtigen Bestandteilen des Lackes suspendiert sind.

Der auf die im Bereich der Filterspalten befindlichen Flächen aufgebrachte Überzug wird dann in einem zweiten Ofen auf einer Temperatur zwischen 150 und 200° C gehalten. Dabei verbrennen die im Überzug noch verbliebenen nichtflüchtigen Lackbestandteile, wobei immerhin noch einige verkohlte kleine Teilchen des verbrannten Bestandteils zurückbleiben, die mit den Metallstaubteilchen gemischt sind. Außerdem werden Hohlräume geschaffen, so daß der getrocknete Überzug auf dem Filter eine poröse Masse bildet. Das mit der porösen Masse versehene Filter wird sodann im Ofen auf eine Sintertemperatur von etwa 315 bis 1065° C erwärmt, deren Höhe von der Art des Metalls und der anderen Bestandteile der porösen Masse abhängt. Nunmehr ist eine innige Verbindung der porösen Masse mit dem eigentlichen Filtermetall hergestellt. Der aus gesinterten Metallstaubteilchen, aus verkohlten Rückständen der nichtflüchtigen Bestandteile des Aufstrichlackes und aus Hohlräumen bestehende poröse Überzug haftet für dauernd an den Außenflächen des Filters und ragt auch teilweise in Zwischenräume oder Schlitze zwischen benachbarten Rippenwindüngen bzw. Unterlegscheiben hinein und verkleinert dadurch die Zwischenräume. Das Maß der Verkleinerung der Filterspalte ist abhängig von der Größe der Metallstaubteilchen, der Größe der verkohlten Rückstände sowie der Größe der Hohlräume und von der

ίο Dicke des porösen Überzugs.

Die Porosität dieses Überzugs kann leicht dadurch geändert werden, daß man die Abmessungen der Metallstaubteilchen innerhalb der oben angegebenen Bereiche variiert, das Lackdispergierungsmittel, in dem die Metallstaubteilchen dispergiert waren, ändert und schließlich auch die Dicke der aufgetragenen Ausgangsdispersion abändert. Die letzte Forderung kann jederzeit dadurch erfüllt werden, daß alle Stufen der geschilderten Verfahrensschritte beliebig oft wiederholt werden, was auch bei dem zuerst beschriebenen Verfahren möglich ist.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE:
   1. Verfahren zur Verbesserung der Filterungseigenschaften eines Spaltfilters durch Verringerung der Spaltgröße, dadurch gekennzeichnet, daß auf den die Filterspalten aufweisenden oder bildenden Flächen eine poröse Metallstaubschicht festhaftend aufgebracht wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufbringen der Schicht Metallstaub in einer flüchtigen Dispersionsflüssigkeit dispergiert, die Dispersion auf die Fläche des Filters im Bereich der Filterspalten aufgebracht und dann durch Erwärmen zum Sintern gebracht wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallstaub in einem alkoholischen Dispergiermittel aufgebracht, das Dispergiermittel nach dem Aufbringen auf das Filter verdampft und daß dann das Filter auf die Sintertemperatur des Metallstaubes erwärmt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem lackartigen organisehen Dispergiermittel aus flüchtigen und nichtflüchtigen Bestandteilen dispergierter Metallstaub auf die im Bereich der Filterspalten befindlichen Flächen aufgebracht, der flüchtige Bestandteil verdampft und der nichtflüchtige Bestandteil des Dispergiermittels teilweise verbrannt wird, worauf dann das Filter auf die Sintertemperatur des Metallstaubes erwärmt wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 803 446, 846 245;

   deutsche Patentanmeldungen B 12206IV b /12 d, (bekanntgemacht am 23. 10. 1952), N 3529 IVb/121, (bekanntgemacht am 8. 11. 1951), D 1268 IVb/12d, (bekanntgemacht am 8. 11. 1951);
   schweizerische Patentschrift Nr. 139 793;

   Auszüge deutscher Patentanmeldungen, Vol. 7, S. 103, Ausgabetag 1.11.1948, Aktenzeichen P 81778 IVb.