DE1536865A1 - Blattfoermiges Gebilde mit dachsparrenfoermigen Falten und Verfahren fuer seine Herstellung,insbesondere fuer Filter - Google Patents

Blattfoermiges Gebilde mit dachsparrenfoermigen Falten und Verfahren fuer seine Herstellung,insbesondere fuer Filter

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DE1536865A1 DE19661536865 DE1536865A DE1536865A1 DE 1536865 A1 DE1536865 A1 DE 1536865A1 DE 19661536865 DE19661536865 DE 19661536865 DE 1536865 A DE1536865 A DE 1536865A DE 1536865 A1 DE1536865 A1 DE 1536865A1
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Description

■·.-, H. Stahmann
ßii NÜRNBERG Essenwöinstraße 4-6
PRECISION KEÖAillQUE MBItUL
Blattförmiges Gebilde mit ilackaparrenfÖrniigen !Falten und Verfahren für seine Herstellung! "iiisb-osondero füi* Filter
Prioritäts Pi'ankreich, vom 13· April 1965 und 14» Dezember 1965
Die Erfindung betrifft die Gebilde aus
Blättern mit daciisparrenfÖnaigen falten, insbesondere fur Filter, im besonderen für Plüasigkeitöfliter, welohe insbesondere für Kraftfahrjaeugmotoren o.dgl· bestimmt sind, und ihre Herstellungsverfahren.
Derartige Gebildo haban üio Sorm τοη Strei-
ien a&o gefalteten Blattern, welche in der Richtung der falten Uaohsparrönbildung unberworfeii wurden., wobei diese
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BAD OHIGINAL
fan im besonderen au Zylindern- aufgewickelt sind, um Pilterpatronen si-i bilden, wie dios insbesondere in der auf den !Tarnen von Herrn G13Y/ISS angemeldeten französischen Patentschrift Hr., 1.094.970 vom 28. November 1953 beschrieben iat.
Die Erfindung besteht darin, derartige Gebilde so auoaubildsn, dass die Dacha par r en sowohl auf der Aussenseite dea Zy Linde rs oder der "Patrone als auch auf der Innenseite miteinander verschachtelt sind»
Ba worden insbesondere Gebilde mit dachsparrenförraigen FaIbun mit ve.rachachtelfcen Dachsparren benutzt, bei welchen der Winkel am Scheitel der Dachsparren grÖosenördnungsmäealg 60° bis 120° und vorzugsweise grössenordnungamässlg ÖO betrügt;* wobei die Inderungen des Winkels inabesondere von dem Verhältnis zwischen dem ilusöendurchmesser und dem. Innendurch-. ni'):5ser .des Gebildea abhängen können (wobei dieses Verhältnis s.B, av/iochen 5 und 1 sehv/ankt, wobei die Einheit einem ebenen Gebilde öntapricht.
Die Erfindung isb nachstehend unter Beisugnaiuae
auf die Belohnung beisoielsiialber erläutert.
Hg. 1 und 2 aeigen schematisoh in Seitenan-siöh bsw. in Draufsicht unter Wegbrechimg von ieileii eine 31Ilterpatrona mit daohsparrenfornigen falten bekannter Art gemäss der genannten «französischen Patentschrift 1.094«976·
Fig» 3 und 4 zeigen ia gleicher Darstellung
eine erfindtingisgeiiäase Patrone mit miteinander veraehaehtelt©ri'. dachsparrenformigan falten*
'fig.» 5 selßb vergleichende Diagramtis» 9iß* 6 und 7 zeigen dia Heratellimg von vm, deren Arbei.feadiagramias "aus "fig* 5
9iÖ9"8847Ö70'1
Fig. 8 zeigt schaubildlich eine andere Ausfülu'ungsform eines Gebildes mit Falten vor tier Dachfjparreiibil-
Fig. 9 zeigt schaubildlich das Verfahren zur Herstellung derartiger Falten.
Fig. 10 und 11 zeigen in einer von innen gesehenen Ansicht bzw. in einer von aussen gesehenen Ansicht, welche der der Fig. 3 entspricht, ein Gebilde mit miteinander verschachtelten dachsparrenforinigen Falten, welches die Falten der Fig. 8 und 9 benutzt.
Die Erfindung ist nachstehend in ihrer Anwendung auf die Herstellung von Gebilden mit dachsparrenförmigen Falten der in der genannten französischen Patentschrift 1fr. 1.094.978 genannten Art erläutert.
Zur Festlegung der Begriffe sei unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2, welche Fig. 8 und 9 der genannten Patentschrift 1fr. 1.094.978 wiedergeben, daran erinnert, dass diese Patentschrift Filterelemente beschreibt, insbesondere zylindrische Patronen, welche durch Falten 1 gebildet werden, welche strahlenförmig um ein Zentrum 0 herum in einem Abstand r von diesem über eine Dicke (R-r) angeordnet sind und bei 2 in Richtung der Achse daehsparrenförmig geformt sind.
Die genannte Patentschrift hatte, wie in der Ausführungsform der Fig. 1 und 2 wiedergegeben, vorgesehen, diese Falten so anzuordnen, dass sie auf der Seite des inneren Zylinders mit dem Halbmesser r miteinander verschachtelt sind (d.h. ineinander eintreten), während sie auf der Aussenseite (Halbmesser R) in Form von getrennten Säulen erscheinen.
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Erfindungsgemäss wird nun vorgeschlagen,
Gebilde mit Falten und Dachsparren herzustellen, welche doppelt miteinander verschachtelt sind, d.h. gleichzeitig ausf.en und innen, und zwar durch beliebige Mittel, z.B. die nachstehend beschriebenen, wobei diese Lösung bedeutende technische Vorteile initsichbringt.
Gemäss einer ersten Ausführungsform, bei
welcher die dachsparrenformigen Falten der genannten Patentschrift benutzt werden, werden gewisse besondere Maßnahmen vorgesehen, welche insbesondere den Winkel A an dem Scheitel der Dachsparren und das Verhältnis ~ betreffen.
Ganz allgemein kann bei zylindrischen Patronen gängiger Bauart mit einem z.B. zwischen 5 und 3 liegenden Verhältnis — der Winkel A der Dachsparren (Fig· 3 und 4) zwischen 70 und 90° schwanken, wobei es jedoch wohlverstanden ist, dass er auch grosser sein und z.B. bis 120 gehen kann.
Bei einem konkreten Beispiel, in welchem
r = 15 mm (d = 30) und
R= 40 ram (D = 80) wird der Winkel A in der Grössenordnung von 85 bis 90° gewählt.
Bin Viert der gleichen Grössenordnung ist auch noch für Werte von 8 bzw. 32 mm für r und R geeignet*
Bei einem kleineren Verhältnis — kann der
Wert von A verringert werden. Wenn schliesslich dieses Verhältnis 1 beträgt, was ebenen Filterbändern entspricht, kann der Wert von A noch weiter gesenkt werden,'z.B. bis auf 60 und noch weniger.
Der Fachmann hat in jedem Fall den geeignetsten Wert von A durch Versuche zu bestimmen, insbesondere durch
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Dauerversuche»
Diese Versuche besbehen insbesondere darin,
die Zahl der Betriebsstunden bis zur Erzielung einer Verstopfung au bestimmen, welche einer bestimmten Zunahme dea Druckabfalls entspricht.
In Fig. 5 sind swei Diagramme- a und b dargestellt, welche av/ei Patronen mit-gleicher Pilterflache und gleichen Abmessungen entsprechen, welche ^eniäsa den Aus führung 3 formen der Flg. 1 und 2 (Patentschrift 1fr. 1.094*970» Anordnung mit aussen nicht miteinander verschachtelten-Säulen) baw. Fig.. 3 und 4 (vorliegendes Patent) entsprechen. .
Die filterfläche beträgt 27,5 dem2, die Höhe
der Patrone beträgt 70 mm, und sie ist auf einen Kreis mit; dem Durchmesser d. von 30 mm (r = 15) mit einer F-oltentiefe von 25 mm aufgewickelt, so dass der Ausuendurchmeosor D 80 mm { E » 40) beträgt· Die abgewickelte Länge der Dachsparren ist stets die gleiohe, nämlich 10 nun je Dachsparren.
Bei der einen sowie bei der anderen Patrone
ist angenommen, dass die Palten 1 und die Dachuparren 2 durch beliebige bekannte Mittel hergestellt sind, s.B. die vorher iria~ besondere in den französischen Patentschriften lir. 1.197.94! vom 16· Januar 1936 (Verfaliren durch Maschine mit Gitter) und Nr. 1,238.254 vom 2. Harz 1959 (Verfahren durch Musterblatter), welche auf den Namen von Herrn GEWISS angemeldet sind, vorgeschlagen wurden»
Es sei zunächst die dem FaLl a der Pig» 5
entsprechende Patrone (Patrone mit ansäen nicht vsrochaohbolten Palten) betrachtet» Jfiiv ihre Hör »bei lung wird von einem .Rechteck A/(J?i|ä. 6) aua/jegan^en, döstiöii Sei ten 2150 mm bzw* 1,10 m
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lang sind, vras die oben angegebene Oberfläche ergibt, worauf dlü Faltenbildung und die DachsparTonbildung durch eines der oben angehobenen Verfahren ao erfolgt, dass man erhält:
22-Falben 1 (Fit;. J und 2) mit einer Tiefe von 25 mm und 25 Dachsparren 2(Fig. 1 und 2) mit einer Länge von 10mm.
Man erhält oo einen Vorformling, welcher die
Form eines Ideell toc ks B hat;» de ist: en Seiten 200 bsw» 250 bihi lang sind, v/obai dieae letztere Z±£fer zweekmaOaig gleich der abgewickelben iuujssron länge π D ~ 250 mm der heraus teilenden Patrone geuählfc wird,
Bs muss dann noch dieser Vorformling in der
axialen Itichtun:; F (i'ig* ^) auoarnmengedrückb v/erden, um die endgültige bei (J dargestollbe JPorm mit einer Höhe von 70 mm zn erhalten»
In yirkliühkeit wird zunächat der durch dae ReGhbeck B gegebene Vorformling auf die JSndflanBohe 3 und 4 der heraus bellenden Patrone (Fig, I und 2) - aufgewickelt, worauf die Z-uaammendrückung vorgenommen wird, und die Anordnung wird in Beaug auf ein mittleres gelochtes Rohr 5 befestigt, wodurch, im Grundriss die schematisch bei 13, Pig· β., dargestellte i'oria entsteht.
Man erhält Jedenfalls schliesslich die in Fig· 1 und 2 dargestellte Form, wobei die Dachsparren 2 in der iiäho des Senbrums miteinander verachachtelfc oüid, aber aus sen die Pom von unabhängigen Säulen haben.
Bo sei jetzt die erfiiidungsgömäöse, dem Fall I) dot· fig. 5 enl;EJi)riicheudö Patrone betrachtet, Für ihre Her-
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stellung wird von einem Rechteck A (Fig. 7) ausgegangen, desr-en Seiten 100 mm b:;w« 2,75 m lang'sind (was wiederum die gleiche Oberfläche, nämlich 27,5 dem ergibt), und die Faltung und die Dachsparrenbildung wird so vorgenommen, dass man er™ halts
55 Palten 1 (Fi·;. 3 und 4) mit einer Tiefe von 25 ram und 10 Dachsparren 2 (Fig. 3 und 4)mit einer Länge von 10.mn.
Der erste Vorformling B wird' sweckmässig so
hergestellt». dass man unmittelbar die gewünschte Hohe erhält, d.h. 70 mm, wobei dann die beiden Dachsparren genügend grosse öffnungswinkel haben, um die gewünschte Verschachtelung' zu ermöglichen,, während die Länge des Vorformlings SeB. 575.mm beträgt.
Unter Ausgang von diesem Vorformling ist es
bequem, einfach durch Ausübung einer Druckkraft F in dem Sinn der Lange quer su den Falten die endgültige Form zu erhalten.
In Fig. 7 ist angenommen, dass die Zusammendrückung bis zur Erzielung einer quer au den Falten liegenden Länge erfolgte, welche gleich der Abwicklung des Kreises mit dem Halbmesser r ist, d.h. πά = 95 mm (Vorformling C).
Dieser um das mittlere gelochte Rohr 5 (Fig.
3 und 4) gewiekelte Vorformling ergibt die endgültige Patrone, welche die gleiche Filterfläche wie die der Fig. 1 und 2 hat, und deren Dachsparren miteinander verschachtelt sind, d.h. sowohl auf der Aussenseite der Patrone als auch auf der Innenseite derselben ineinander eintreten.
Das Verkleinerungsverhaltnis des ursprünglichen Rechtecks in der Richtung der Falten beträgt 0,7 (100 mm
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~ 6
zu 70 ram). Es kann auch einen anderen Wert haben und z.B. zwischen 0,6 und 0,8 liegen.
Die Verschachtelung auf der Auseenseite hat
daß Eindringen eines Dachsparrens in- den nächsten über wenigstens die Hälfte der 'liefe desselben zur Folge. Ganz allgemein liegt eine erfindungsgemässe Verochaclitelung vor, sobald jeder Dachsparren in den nächsten eintritt, wobei sich das Eintreten vorzugsweise über wenigstens ein Viertel der Tiefe _e (Pig* 3) eines jeden Dachsparrens erstreckt.
■ Wenn jetzt die Kurven a und b_ miteinander verglichen werden, bei welchen die Betriebsdauern T als Abszissen und die Druckverluste P als Ordinaten aufgetragen sind, so sieht man, datss bei den beiden Patronentypen mit gleicher Filterfläche und gleichem Druckabfall zu Beginn die Ordinaten der Kurve Id erst erheblich später ansteigen. Pur einen der Verstopfung entsprechenden bestimmten grössten Druckabfall y_ ist die Dauer der Patrone Jb etwa doppelt so gross.
Dieses bemerkenswerte Ergebnis kann davon herrühren, dass bei der lösung a, bei welcher.der 'Winkel A lclein ist, die Papierschichten an der Innenfläche der Patrone
zusammengepresst werden, was zur Verringerung ihres Rückhalte
Vermögens beiträgt. Andererseits werden durch öffnung der Winkel, v;elchen die Elementarflächen der Dachsparren miteinander bilden, der Filterung voll Ausdehnungen der Filterschicht dargeboten, -welche bei der Anordnung der Fig. 1 und 2 ein grösseres Hindernis für das zu filternde Strömungsmittel bilden.
Die Erfahrung hat jedenfalls gezeigt, dass die erfindungsgemäsnen Patronen mit Biegungen in Form von
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verschachtelten Dcehaparrsn in all m FiilXon. praktisch sehr 'ausgesprochene Vorteile gegenüber den■ {'ev/ühnlichen Patronen bieten. Unter sonst gleichen Bedingungen verstopfen sieh die Patronen mit kreisförmig verschachtelten Biegungen erhoblioh. v/eni^or schnell.
Die obijon Angaben ix.inoiohtli.ch der Abmeaaims'en der beiden miteinander ytii\;Liohsuon Patronen sind natürlich nur als nicht be schrankirnder Beispiel ansuauhen,
Der PacUcann, \;>j lohe ν .für eine heraus tollende
Filterpatrone bestimmte Abmessungen, ein-:* baüt.ü.mi;e FiItorflächü die Zahl der kreisförmig ansuordnendyn radialen Palten und die Zahl'der entsprechenden daanaparrenfcma^en Biegungen feotle^en soll, musa in allen Päilen eine svnselcmäüöif.'ö Vfahl treffen, wobei die Ergebniaoe von Versuohen aller Art zn berücksichtigen Bind, v/elche er■ vorher anstellen musute, . inabusonuer-e hinsichtlich der .Betriebsdauer»
Bei beliebigen Vierten, au v/eichen der■ ]?achmanu auf .dieöo 1/eise gelangt ι iafe as jeduah sicher, dass bei dem arfindungs^eraässen Verfahren diu WinksL ler in verschachtelten Kolonnen anaöordnocen Bieruu^tm an uer.i Umfang der hergestelltön Patrone otets offener als die einer gieiohv/erbigen Patrone nit dachaparronförrii^en Bie^nn^'an dea .-Typs der Fig. "I und 2 sind·
Eb ist fernor su benurfeui, dasa daa erfindiuitjsgoaä.ss sin varv/ondßndo IL>chfceofc ims .u?.Llt«jrm-;iterial atets ein Streifen ist, welcher erheblich länger ala breit 1 afc■»
Diese B?iüonderheit; biungb auf dsm Gebiefc dor Hörattillimg einen bovii'äclibliolwn VoiOuil Kilfc sich, iü
BAD
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auyuerdem ei Le u^Ghariiaclie Formung sowie die Handhabungen, clöiian der Streifen auB^eatrbat Let, erheblich, leichter und dolur billiger sind.
Das neue Vorfahren ^stattet aoiilieo^lich,
ana ein;.}:.} ainsi^en 3tüok Pilterpatronen grosser-axialer Abm.esijim/.en iierr.uabölleru Bei dem früheren Verfahren mussten diese in Etllijßüieineri Ln uehrora Elemente unterteilt werden, da die Bi'iiltü (.«'i/ii^er Qualitäten von !'''iltorsoliiohten cieiatenö zi.em-Iioli ^eririij ist; j
llachstohend lot eine andere Ausführungs£or/n
dar l'irfindung beschrie Lon, bei v/o Icke r die doppelte ?erschachtelung durch Anv^uidung einen Kerkmala erzielt wird, welches den ifa,;enöiiand einer gloichr.eibic:; au.? den gleichen Hamen, eingereiöh-» ten Pabenbanraeldung bildet.
Diesya Kerkiaal besteht -dai'in» den. falten 1
ο Lnen unsynime brisohen Querschnitt au geben, d.h.· derart, dass die aufainanderiolßsnden Eani;an a und ^ (Fig» 8) nicht gleich sind, sondern TerBchiedene Abrundun^en besitsan..
Bine derartige-Faltenbildung i-rird z.B·- dadurch e^iel·;, dass'gleichseitig awei "Blatter 1.,, 1 y (Fig» 9) in IC)abinatLoii nit oiney diokeren &/iaohenblatt h behandelt wer- ύ-:χί\Λ Mürm dieses J?alt;e;i?ebilda in iem Sinn P dureli eins geaignet:} £l\-,üuhinö lauft, erhalt man aai Ausgang die b-alden Blätter Ii j ~ln3 deren .jedea g&mina dam obigen Merkmal /ja.foxm't iat*
lins dararbi^e faltsnaiioräriuiig bssifcsf» τοτ
dnc AutH/Lokiunii su elnam Zylinder (WIg* 8) auf äinar Seite (öiiisö bj rfine klainars- Äuadahnimg al5 auf dar aaderen Seit:; (dei!;e a) , Bie eigns-'t alüh dahar baijondary »ufe-fur eiii?1 Ίθγ-artige Äufv/ioklung,-',/obal die Seite J) innen Xiet;t. Man erhält
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auf diese Weise das Ergebnis (Fig* 10), dass die Palten nach der Aufwicklung sowohl innen als auch aussen praktisch miteinander in Berührung bleiben, so das3 die Dachsparrenbildung unter den gleichen Bedingungen wie oben init .'doppelter Verachachtelung erfolgen kann. ■ . ·.
Fig. 10 seigt die Anordnung der inneren dümiersti Biegungen Jb. Bs ist au bemerken, dass dann Erwischen diesen einander berührenden Biegungen kleine dreieckige Räume m vorhanden sind, welche g enau die gleiche Lage wie bei einer dachsparrenförciigen Patrone bekannter Bauart haben und die Flüssigkeit in der gleichen Weise wie bei einer derartigen Patrone durchlassen*
Fig. 11 zeigt das durchaus bemerkenswerte äussere Aussehen einer gemäss diesem Merkmal ausgebildeten Filterpatrone. Die Tatsache, dass die äusseren Biegungen a ein grösseres Volumen einnehmen und daher einander berühren, verhindert keineswegs das Strömungsmittel, zwischen ihre inneren Flächen zu treten, da ;ja einerseits zwischen ihnen denohen beschriebenen Dreiecken entsprechende Durchtrittsdreiecke vorhanden sind, und da andererseits der geringste durch die Abmessungen dieser Biegungen bedingte Druckabfall die Wirkung hat, zwischen diesen Flächen einen Durchlass au öffnen, welcher die erforderliche Grosse hat und jedenfalls erheblich grosser als der an sich schon ausreichende ist, Vieleher durch die inneren dreieckigen Durchlässe an dem inneren Umfang des freien zentralen Raums der Patrone gebildet wird. Feaner stellt man fest, dass am Ende der lebensdauer einer auf diese Weise ausgebildeten Patrone die äusseren Biegungen a praktisch eine abgeplattete Oberfläche haben, da sich die Innenflächen der Flan-
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ken des Gebildes unter der Wirkung des Drucke berühren, welcher infolge der Zunahme des Druckabfalls durch die verstopfte Pilterschicht gross geworden ist. Diese Abplattung der äusseren Biegungen ist ein sichtbares Zeichen der allmählichen Verstopfung der Pilterscliicht.
Aus den obigen Ausführungen ceht hervor, dass die erfindungsgemäsaen insbesondere zur Herstellung von Filterpatronen geeigneten Gebilde zahlreiche Vorteile gegenüber den bekannten Gebilden dieser Art aufweisen, insbesondere eine Vergrösserung der Ausbeute und der lebensdauer der Patronen sowie eine einfachere Herstellung.
csfaL Pafertanwä!te Lehmann- Dr. Schwerer
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Claims (2)

  1. Patentansprüche
    ■ 1·) Insbesondere zylinderförinig aufgewickeltes Gebilde mit Falten mit miteinander verschachtelten Dachaparren, insbesondere zur Filterung, dadurch gekennzeichnet, das3 die Dachsparren miteinander sowohl aussen als auch innen verschachtelt sind.
  2. 2.) Gebilde nach Anspruch 1, dadurch jekenn-
    aeichnet, dass die verschachtelten Dachsparren an ihrem Scheitel einen Winkel in der Grossenordnung von 60° bis 120° haben.
    3·) Gebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschachtelung so erfolgt, dass jeder Dachsparren in den nächsten über wenigstens ein Viertel der Tiefe eines jeden Dachsparrens und vorzugsweise über wenigstens die Hälfte eintritt.
    4*) Gebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen dem äusseren Halbmesser (R) und dem inneren Halbmesser (r) grössenordnungsmässig 5 bis 3 beträgt, wobei der Winkel am Scheitel der Dachsparren grössenoi-dnungsmässig zwischen 70° und 90° liegt.
    ■5·) Verfahren zur Herstellung eines Gebildes gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das dachsparrenförmige Gebilde dadurch hergestellt wird» dass ein gefaltetes Gebilde in der Hichtung der Falten mit Dachsparren versehen wird, und dass es einer Verringerung dor ■-lunge in elnesi s*ß· 0,6 und 0}B Iiΰ^nden Verhältnis ■un.li-orwoirfeii fj:L2\U
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