DE1924449C3 - Gas- und flüssigkeitsdurchlässiger Drahtgewirk-Verbundkörper von mehrschichtigem Aufbau und Verfahren zur Herstellung desselben - Google Patents

Gas- und flüssigkeitsdurchlässiger Drahtgewirk-Verbundkörper von mehrschichtigem Aufbau und Verfahren zur Herstellung desselben

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Description

Die Erfindung betrifft einen gas- und flüssigkeitsdurchlässigen Drahtgewirk-Verbundkörper von mehrschichtigem Aufbau, insbesondere zur Verwendung als Filter, mit einer Mehrzahl von Drahtgewirklagen, welche durch Verdichtung miteinander verwirrt und welche an ihren Berührungsstellen aneinandergebunden sind, wobei die verdichteten Drähte nahezu vollständig in Ebenen liegen, die zu den Deckebenen des Porosität aufweisenden Verbundkörpers ungefähr parallel verlaufen.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung des Verbundkörpers, bei welchem man mehrere ebene Drahtschichten zu einem Stapel übereinanderschichtet, den Stapel in ungefähr senkrechter Richtung zu den Ebenen der Drainschichten, insbesondere durch Walken, zusammenpreßt und die
Drähte und Lagen des Stapels zu einem einstückigen, mehrschichtigen Körper aneinanderijindet.
Ein Drahtgewirk-Verbundkörper der eingangs genannten Art, der zur Verwerdung als Filter bestimmt ist, ist aus der US-PS 23 34 263 bekannt. Bei der Herstellung dieses Verbundkörpers wird eine Drahtgewirklage zu einer Rolle aufgerollt und diese anschließend in einen Druckzylinder eingegeben und durch Kolben in axialer Richtung verdichtet.
Aus der US-PS 24 23 547 ist es ferner bekannt, durch Auswalzen eines Drahtnetzes zu einer flachen Schicht ein Filtersiebmaterial mit einigermaßen glatter Oberfläche herzustellen, das etwa einem durch Einbohren von Löchern in ein Metallblech erhaltenen perforierten Blech entspricht. Solche Siebe haben aber den Nachteil, daß ihr Schmut/aufnahmevermögen viel geringer ist als dasjenige des ursprünglichen Drahtnetzes, aus dem das Sieb hergestellt worden ist.
Die Schmutzmenge, die ein Filter aufnehmen kann, bevor es sich verstopft, wird als Schmutzaufnahmevermögen des Filters bezeichnet und läßt sich auf verschiedene Weise messen. Zu Bezugszwecken wird es gewöhnlich in Gramm genormten Schmutzes je Oberflächeneinheit des Filters, bestimmt nach einem genormten Prüfverfahren, ausgedrückt.
Die US-PS 29 25 650 und 30 49 796 beschreiben Drahtgewebe, die einer Spezialbehandlung durch Sinterbindung unterworfen worden sind, bei der eine schwache oder starke Verformung der Drähte an ihren Kreuzungsstellen stattfindet, und diese Drahtgewebe bieten verschiedene Vorteile gegenüber dem Material gemäß der US-PS 24 23 547. Die Drähte werden nicht nur infolge des Sintervorganges bei der Behandlung an einer Verschiebung gegeneinander gehindert, sondern das Fertigerzeugnis weist einen großen Teil der Eigenschaften des Ausgangsdrahtgewebes auf und hat daher, wenn nicht das gleiche, so doch ein nahezu ebenso großes Schmutzaufnahmevermögen.
Schließlich sind aus der US-PS 23 34 623 Drahtgewebelagen bekannt, zwischen denen Lötmetallschichten angeordnet sind.
Drahtgewebefilter weisen jedoch ein wesentlich geringeres Schmutzaufnahmevermöger auf als Drahtgewirke oder andere Filterstoffe.
Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, einen Drahtgewirk-Verbundkörper der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der ungeachtet einer großen mechanischen Festigkeit auch ein großes Hohlraumvolumen aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Verbundkörper ein Hohlraumvolumen von mindestens 10%, einen Porendurchmesser von weniger als 200 μ und eine Porosität aufweist, die quer durch den Verbundkörper größer als parallel zu einer Deckebene des Verbundkörpers ist.
Als Folge der quer durch den Verbundkörper größeren Porosität wird ungeachtet eines großen Hohlraumvolumens eine hohe Festigkeit des Verbundkörpers erzielt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Verbundkörpers ist dadurch gekennzeichnet, daß als Drahtschichten Drahtgewirklagen verwendet werden, die um mindestens 30 % bis etwa 90 n/o ihrer anfänglichen Dicke verdichtet werden.
Da diese Verdichtung mittels Hindurchführen der Drahtgewirklagcn durch ein Walzenpaar erfolgen kann, ohne daß hierzu ein Verdichtungskolben mit zugehörigem Antrieb notwendig ist, läßt sich die Herstellung des Verbundkörpers auf sehr einfache Weise kontinuierlich durchführen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Drahtgewirklagen vor dem Verdichten geglüht. Der erhaltene Verbundkörper besteht aus mehreren Drahtgewirklagen, die in regelloser Orientierung in bezug aufeinander übereinander angeordnet, bis zu einem
ίο Hohlraumvolumen von bis zu 90 °/o verdichtet und aneinandergebunden sind. Die Lagen sind in einer genügenden Anzahl von gewöhnlich mindestens 5 und vorzugsweise 10 oder mehr und sogar von 50 bis 1000 oder mehr Lagen angeordnet, um einen selbsttragenden, verhältnismäßig unelastischen Verbundkörper von hoher Zugfestigkeit, hoher spezifischer Festigkeit und hohem Elastizitätsmodul zu bilden, der einen mittleren Porendurchmesser von weniger als 200 μ und vorzugsweise weniger als 100 μ aufweist, der in jeder Einheitsfläche des Gebildes verhältnismäßig gleichmäßig ist. Die Porosität des Verbundkörpers ist anisometrisch, indem die Anzahl der durchgehenden Poren, die sich quer durch die Schicht erstrecken, größer ist als die Anzahl der durchgehenden Poren, die sich in seitlicher Richtung, d. h. parallel zu einer Deckebene des Verbundkörpers, erstrecken. Die Anzahl der in seitlicher Richtung durchgehenden Poren kann auf praktisch Null vermindert werden, wenn der Verdichtungsgrad hoch genug ist, und dies kann für viele Verwendungszwecke einen Vorteil bedeuten. Die Dicke braucht nicht groß zu sein, sofern nur der Verbundkörper selbsttragend ist, und sie liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 0,025 bis 12,7 mm.
Durch das Glühen werden die Drähte, die durch den Wirkvorgang kaltverfestigt worden sind, erweicht, so daß sie sich bei der Verdichtung biegen oder verformen lassen, ohne zu brechen. Obwohl das Glühen vorzugsweise an dem Verbundkörper durchgeführt wird, um die Glühkosten zu verringern, können die Drahtgewirklagen auch geglüht werden, bevor sie zu dem Verbundkörper übereinandergeschichtet werden.
Wenn der Draht eine solche Zusammensetzung hat, daß beim Wirken nur eine sehr geringe Kaltverfestigung erfolgt, kann das Glühen fortgelassen werden.
Durch das Binden wird der Verbundkörper auf einer bestimmten, ausgewählten Dichte gehalten, die Drähte in dem Verbundkörper werden an einer Verschiebung gegeneinander gehindert, und das mehrschichtige Gebilde erlangt einen hohen Elastizitätsmodul von gewöhnlich mindestens 773 kg/cm2 sowie eine hohe Zugfestigkeit und eine hohe spezifische Festigkeit.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Drähte des Drahtgewirks bei der Verfahrensstufe des Bindens gesintert, um sie zu einem Stück zu vereinigen. Die Drähte können zu einem Stück vereinigt werden, indem sie vor dem Verdichten gesintert werden, so daß sie sich nicht mehr gegeneinander verschieben könne». Durch das Sinterverfahren werden die Drähte gleichzeitig geglüht. Da die Drähte in dem Stapel aus Drahtgewirklagen aber bereits an sich stabil genug gegen die relative Verschiebung beim Verdichten sind, weil sie durch das Ineinandergreifen der Drahtmaschen benachbarter Lagen an Ort und Stelle festgehalten
werden, können sie auch vor dem Sintern, Vorzugsweise durch Walzen, verdichtet werden.
Dcr Walz- und Sintervorgang kann so oft wie gewünscht wiederholt werden, um jede gewünschte Porosität und Dichte zu erzielen. Unter Umständen kann die Wirkung eines Walzvorganges durch Einwirkung von Druck beim Sintern erzielt werden.
Das Verfahren gemäß der Erfindung eignet sich zur Herstellung von Verbundkörpern aus Drahtgewirklagen, die aus sehr feinen Drähten mit Durchmessern von wesentlich weniger als 0,25 mm bestehen. Man kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahrcn sogar Drähte mit Durchmessern von 0,05 bis 0,1 mm oder noch weniger verwenden, um sehr dünne mehrschichtige, feste, selbsttragende, verhältnismäßig unelastische Drahtgewirk-Verbundkörper herzustellen, die eine verhältnismäßig große Anzahl von Poren in einem gleichmäßigen Muster und eine gleichmäßige Porosität quer durch die Schicht hindurch, aber nicht parallel zur Deckebene des Verbundkörpcrs, aufweisen.
Nachstehend sind verschiedene Drahtgewirk-Verbundkörpcr und aus denselben hergestellte Filterelemente gemäß der Erfindung beschrieben, und zur weiteren Erläuterung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen.
Ein Drahtgewirk besteht aus Maschenreihen, von denen jede in die vorhergehende Reihe eingreift und sowohl von der darüber befindlichen als auch von der darunter befindlichen Reihe gestützt wird. Es gibt zwei Arten von Wirken, nämlich Kulierwirken und Kettenwirken. Im Kuliergcwirk laufen die Maschen in Querrichtung des Gewirks, und jede Masche ist mit der Masche einer vorhergehenden Reihe verkettet. Beim Kettengewirk werden parallele Fadenscharen in einem Kettenstich vereinigt, wobei zuerst eine Fadenschar und dann die andere zickzackförmig gelegt wird, um die Fadenscharen zusammenzubinden, und die Maschen greifen in dem Gewirk sowohl in Schußrichtung als auch in Kettenrichtung ineinander ein. Kettengewirke haben etwa viermal soviel Stiche je cm wie Kuliergewirke und sind von festerem und dichterem Aufbau.
Wenn Drahtgewirklagen regellos übereinandergelegt werden, liegen die Poren benachbarter Drahtgewirklagen nicht notwendigerweise in einer Reihe übereinander, weil die Drahtgewirke eine ungleichmäßige Oberfläche aufweisen, aus der Maschen herausragen, wodurch eine relative Verlagerung benachbarter Drahtgewirklagen zustande kommt. Beim Verdichten des Verbundkörpers senkrecht zur Gewirkebene kann die Verlagerung noch vergrößert werden. Daher bilden infolge der regellosen Orientierung der Drahtgewirklagen des Verbundkörpers die durchlaufenden Poren einen äußerst gewundenen Weg. Gleichzeitig wird dem Verbundkörper wegen der relativen seitlichen Verschiebung der Drähte aneinander angrenzender Gewirklagen ein anisometrischer Charakter erteilt, so daß in seitlicher Richtung durchlaufende Poren selektiv blockiert werden.
Diese relative Verschiebung stellt einen Vorteil dar, da sie die Größe der durchlaufenden Poren in dem Verbundkörper vermindert. Maschen benachbarter Gewirklacen ragen in die Poren der nächsten angrenzenden Gewirklagen hinein und versperren sie teilweise und beim Verdichten kann sich dieser Vorvielmals wiederholen, wobei sich Maschen-Hriiitc aus Lagen, die fich sogar um 3 bis 4 Lagen entfernt voneinander befinden können, an der Schlie-Bung der Poren beteiligen. So können in einem Verbundkörper aus 5 bis 10 Lagen, bei dem die einzelnen Drahtgewirklagen ursprünglich Porengrößen von 500 bis 10 000 μ aufweisen, die der Dicke nach durchlaufenden Poren bis auf im Mittel 50 μ oder weniger verkleinert werden.
Gleichzeitig blockieren diese herausragenden Masehen die nach der Seite hin durchlaufenden Poren selektiv zu einem stärkeren Ausmaß, als sie die der Dicke nach durchlaufenden Poren blockieren, und diese Wirkung verstärkt sich in dem Maße, wie die Anzahl der Lagen und der Verdichtungsgrad erhöht werden.
Das Ergebnis ist eine Verstärkung der Anisometrie des anfänglichen Drahtgewirks, die so weit gehen kann, daß die in seitlicher Richtung durchlaufenden Poren vollkommen geschlossen und dadurch beseitigt werden.
Die Gewundenheit der durchlaufenden Poren in diesen Verbundkörpern steht im Gegensatz zu der Form der Poren in einem Drahtgewebe mit quadratischer Bindung, wobei die Poren gerade durchlaufen, oder mit Körperbindung, wobei die Poren Winkel bilden.
Die Drahtgewirk-Verbundkörper gemäß der Erfindung können aus kettengewirktem oder kuliergewirktem Drahtnetz in beliebigen Kombinationen von Maschen-, Draht-, Porengrößen, Wirkarten und Maschenarten hergestellt werden, z.B. mit Flachmaschen oder Linksmaschen, Plattmaschen, Durchbrucharbeit oder Fangmaschen, kuliergewirkten Maschen, und als »Single-Bar«-Trikot, »Double-Bar«-Trikot und MiIaneseketlenwirkmaschen. Es können flachgewirkte und rundgewirkte Maschen verwendet werden. Rundgewirkte Maschen können aufgeschnitten oder doppelt verwendet werden.
Die Drahtgewirk-Verbundkörper gemäß der Erfindung können aus Drähten aus jedem beliebigen Melall gewirkt werden. Für Filter werden Metalle bevorzugt, die gegenüber der zu filtrierenden Flüssigkeit oder dem Gas, das mit ihnen in Berührung kommt, indifferent sind und nicht dadurch korrodiert werden. Rostfreier Stahl ist ein sehr geeigneter Wirkstoff. Auch Aluminium-, Messing- und Bronzedrähte können verwendet werden. Andere verwendbare Drähte bestehen aus Kupfer, Eisen, Stahl, Monelmetall, Molybdän, Tantal, Niob, Titan, Wolfram, NickelChrom-Legierungen, Kobaltlegierungen, ferner kommen verchromte Drähte aller Arten, verzinkte Drähte aller Arten und mit Cadmium überzogene Drähte aller Arten in Betracht. Alle diese Drähte liefern Drahtgewirk-Verbundkörper von hohem Elastizitäts· modul, wegen des Aufbaues des Verbundkörper; gewöhnlich mindestens 3,3 %> des Elastizitätsmodul· eines massiven Bleches aus dem gleichen Werkstoff Die Drähte können in den herkömmlichen Textil werkmaschinen zu einem Gewirk mit der erforder liehen Anzahl von Nadelspitzen oder Maschenycm Drahtdurchmessern und Porengrößen verarbeite werden. Im allgemeinen soll das Gewirk nicht meh als etwa 11,8 Maschen je cm aufweisen; eine unten Grenze besteht jedoch nicht. Wenn das Drahtgewirl ziemlich offen ist, d. h., wenn die Anzahl der Ma sehen nur 0,8/cm oder weniger beträgt, können meh rere Lagen erforderlich sein, um die Porengröße bi zum gewünschten Maximum herabzusetzen, als wen man ein dichteres Gewirk verwendet; wenn jedoc
cine große anfängliche Dicke des Verbundkörpers kein ausschlaggebender Faktor ist, ist dies kein Nachteil.
Die Drähte sind gewöhnlich Monofile. Für Filter werden Drähte mit Durchmessern von weniger als 0,25 mm, insbesondere solche mit Durchmessern von 0,025 bis 0,125 mm, bevorzugt. Diese Drähte können jede beliebige Querschnittsform haben, wie rund, quadratisch, flach, vicleckig, elliptisch oder rechteckig. Auch aus mehreren Drähten bestehende Stränge können verwendet werden.
Unter Umständen ist es für die Verwendung als Filter vorteilhaft, magnetische Drähte zu verwenden oder die Drahtgewirk-Verbundkörper gemäß der Erfindung schichtweise aus magnetischem Drahtgewirk und unmagnetischem Drahlgewirk zusammenzusetzen. In einigen Fällen kann es vorteilhaft sein, wenn sich Lagen aus magnetischem Drahlgewirk mit Lagen aus unmagnetischem Drahtgewirk abwechseln.
Der Schichtkörper gemäß der Erfindung wird hergestellt, indem man eine ausgewählte Anzahl von Drahtgewirklagen übereinandcrschichtet. Die Orientierung ist vorzugsweise regellos, da in diesem Falle jede Lage eine etwaige Ungleichmäßigkeit in der nächsten Lage ausgleichen kann und ein Verbundkörper entsteht, der durch und durch gleichmäßig ist; aber auch eine geordnete Orientierung, z. B. das Ablegen abwechselnder Lagen im rechten Winkel oder in einer anderen besonderen Orientierung in bezug auf die nächste untere Lage, kann unter Umständen von Vorteil sein.
Wenn die Drahtgewirke nicht schon zuvor geglüht worden sind, wird der Verbundkörper vorzugsweise zuerst geglüht, um die Drähte zu erweichen. Dies ist besonders wünschenswert, wenn die Drähte Durchmesser von 0,1 mm oder weniger haben. Das Glühen erfolgt bei einer Temperatur und innerhalb einer Zeitspanne, die für das Metall, aus dem die Drähte bestehen, geeignet sind, und zwar gewöhnlich bei Temperaturen von etwa 150 bis 1125° C und für Zeitdauern von 10 Minuten bis 48 Stunden. Beispiele dafür gibt die folgende Tabelle:
Metall Temperatur.
0C		 Zeit,
Minuten
Rostfreier Stahl..
Kupfer
Stahl ...		 1000 bis 1125
260 bis 650
810 bis 875		 10 bis 30
10 bis 30
10 bis 30
Monelmetall ....
Aluminium 		875 bis 1000
350 bis 415		 10 bis 30
10 bis 180
Nach dem Glühen wird der Verbundkörper verdichtet. Die Verdichtung kann in einer einzigen Stufe oder in mehreren Stufen erfolgen. Wird sie in mehreren Stufen vorgenommen, dann wird der Verbundkörper vorzugsweise nach der ersten Verdichtung gebunden und dann nach jeder weiteren Verdichtung nochmals gebunden. Der Verdichtungsgrad in der letzten Stufe richtet sich dann nach der gewünschten Dichte oder dem gewünschten Hohlraumvolumen und der gewünschten Porengröße.
Die Verdichtung erfolgt senkrecht oder nahezu senkrecht zur Ebene der Lagen des Verbundkörpers, aber nicht mehr als 10° von der Senkrechten abweichend, da bei solchen großen Winkeln eine zu starke Verschiebung erfolgen kann. Die Verdichtung kann unter räumlicher Eingrenzung, z. B. in einer Form erfolgen, wird aber vorzugsweise ohne räumliche Eingrenzung, z. B. durch Platten oder Druckwalzen, vorgenommen. Walzen werden bevorzugt.
Der Verbundkörper soll der Einwirkung eines Druckes in der Größenordnung von 7 bis 14 000 kg/cm2 unterworfen werden, und der Druck, dessen Größe sich nach der Duktilität des Metalls richtet, wird senkrecht zur Metalloberfläche, z. B.
ίο durch Walzen oder Prägen, zur Einwirkung gebracht. Wenn der Druck geringer ist als der Verformungsduck des Metalls, aus dem die Drähte bestehen, gewöhnlich etwa 3500 kg/cm2, führt er nur zu einer Verdichtung des Verbundkörpers, indem die Lagen und die Drähte dichter zusammengedrückt werden.
Wenn der Druck aber groß genug ist, erzielt man
eine Prägewirkung, bei der der Verbundkörper bis auf etwa lO°/o der anfänglichen Dicke verdichtet werden kann. Eine Verminderung der anfänglichen Dicke um nur 30 %> kann jedoch ausreichend sein, und vorzugsweise beträgt die Verminderung der anfänglichen Dicke etwa 30 bis 65 %>.
Nach der Verdichtung werden die Lagen und die Drähte in ihren neuen relativen Stellungen zueinander fixiert, indem sie an ihren Berührungspunkten aneinandcrgebunden werden. Die Lagen und Drähte können gegebenenfalls durch Schweißen, Hartlöten, Löten oder Sintern oder mit Hilfe von harzartigen Bindemitteln aneinandergebunden werden, die aus Lösung, Dispersion oder aus der Wirbelschicht aufgebracht werden. Infolge der Verdichtung werden die Lagen mechanisch verkettet oder verblockt, so daß ein sehr festes Gefüge entsteht.
Die Bindung durch Hartlöten, Löten, Schweißen oder mit Hilfe eines harzartigen Bindemittels ist zwar durchaus zufriedenstellend, jedoch kann dadurch die Porosität und die Porengröße zu stark vermindert werden. Infolgedessen wird man vielfach das Verbinden der Drähte an ihren Berührungsstellen durch Sintern bevorzugen.
Der Verbundkörper kann gesintert werden, indem man ihn in einer nichtoxydierenden Atmosphäre, wie z. B. in einer reduzierenden Atmosphäre aus Wasserstoff, Kohlenmonoxid oder Gemischen derselben, oder in einer inerten Atmosphäre, z. B. aus Stickstoff, Argon, Helium oder Gemischen derselben, oder im Vakuum durch einen Ofen führt. Das Gewirk wird auf eine Temperatur erhitzt, die nicht höher ist als etwa H0C unter dem Schmelzpunkt
des Metalls, aus dem die Drähte bestehen. Im allgemeinen liegt die Temperatur über 540° C. Das Ergebnis ist eine Sinterverbindung des Metalls an den Kreuzungsstellen.
Nach dem Binden kann der Verbundkörper nochmais, z. B. durch Walzen, verdichtet und dann nochmals, z. B. durch Sintern, gebunden werden, und diese Verfahrensstufen können so oft wie erforderlich wiederholt werden, um einen Verbundkörper zu erhalten, der die für die Filtration erwünschten Eigenschaften aufweist. Der fertige Verbundkörper weist im allgemeinen etwa 10 bis 95 % seiner anfänglichen Dicke auf, und seine Porenanisometrie ist derart, daß die Durchlässigkeit für Strömung durch die parallel zur Deckebene des Verbundkörpers verlaufenden Poren weniger als etwa 75 °/o und vorzugsweise weniger als 60 % der Durchlässigkeit für Strömung durch die Poren beträgt, die sich in Richtung der Dicke erstrecken, und die Durchlässigkeit durch
509 649/112
ίο
die parallel zur Deckebene verlaufenden Poren kann auf Null herabgesetzt werden. Die Durchlässigkeit ist als das Strönuingsvolumen einer Flüssigkeit oder eines Gases bei der Einheit der Druckdifferenz durch einen Einheitswiirfel definiert.
Als eine von mehreren ncbeneinanderliegenden Lagen können auch Drahtgewebe oder Metallplatten oder -bleche verwendet werden, die durchlocht oder undurchlocht sein können, die sich an der Oberfläche oder im Inneren des Verbundkörpers befinden können und die an den Verbundkörper nach irgendeinem der obenbeschriebenen Verfahren gebunden sein können. Die Kombination des Drahtgewirk-Verbundkörpers mit einem perforierten Material ist besonders wertvoll, weil sie die Herstellung von leichten, sehr festen Werkstoffen ermöglicht. Eine Schicht von Metallpulver kann in den Drahtgewirk-Verbundkörper eingestäubt oder auf eine oder beide Oberflächen desselben aufgebracht und daran gebunden werden, z. B. nach dem Verfahren der US-PS 30 17 917.
Gegegebenenfalls können die Drahtgewirk-Verbundkörper gemäß der Erfindung auch mit anderen Stoffen, wie Drahtgewebe und Metallplatten und -blechen, die auch perforiert sein können, zu Schichtstoffen zusammengefügt werden.
Der Drahlgewirk-Verbundkörper kann auch mit Faserstoffen, wie anorganischen, metallischen oder organischen Fasern, wie sie in den US-PS 31 58 532, 32 38 056, 32 46 767 und 33 53 682 beschrieben sind, imprägniert und/oder beschichtet werden.
Nach dem Binden kann der Verbundkörper zu Filterelementen jeder beliebigen Gestalt mit oder ohne Träger verformt werden. Der Verbundkörper kann durch Riffeln, Falten oder nach anderen Verformungsmethoden in die gewünschte Form gebracht und dann zu einem Filterelement verformt werden, z. B. durch Biegen einer gewellten Schicht zu einer zylindrischen Form derart, daß die freien Enden der Schicht sich überlappen, worauf man die freien Enden aneinanderbindet und dadurch den Zylinder vervollständigt. Dieser Zylinder kann am Ende mit einer Kappe versehen werden. Man erhält ein starres Gebilde, bei dem der Drahtgewirk-Verbundkörper als Filterschicht wirkt. Der Drahtgewirk-Verbundkörper ist recht widerstandsfähig gegen Verformung oder Verzerrung unte ziemlich hohen Flüssigkeitsdrücken. Die Drahtgewirk-Verbundkörper können natürlich auch anderweitig verformt werden, und es kann ihnen jede gewünschte Gestalt erteilt werder.
Fi g. 1 ist eine Draufsicht auf einen starren, kettengewirkten Drahtverbundkörper und zeigt an zwei Stellen das Ausgangsgewirk bzw. den Verbundkörper;
F i g. 2 ist ein Querschnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1, in Richtung der Pfeile gesehen;
F i g. 3 ist ein Längsschnitt durch eine Filtereinheit und ein Filterelement, hergestellt unter Verwendung des Drahtgewirk-Verbundkörpers gemäß Fig. 1, Fig. 4 ist ein Querschnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 3 und
Fig. 5 ist eine Draufsicht (mit teilweise weggebrochener Oberschicht) auf einen rohrförmigen, lose kuliergewirkten Drahtnetzvcrbundkörpcr mit unterschiedlichen Maschendichten und zeigt in einem Teil das Anfangsgewirk und in einem anderen Teil den Verbundkörper;
ίο Fig. 6 ist ein Querschnitt nach der Linie 6-6 der F i g. 5, in Richtung der Pfeile gesehen;
F i g. 7 ist eine Draufsicht auf einen flachen, dicht kuliergewirkten Drahtnetzverbundkörper und zeigt in einem Teil das Ausgangsgewirk und in einem ande-
IS ren Teil den Verbundkörper;
F i g. 8 zeigt in Form eines Diagramms die Abhängigkeit der Gasströmung (NnWStd./m-) von der Rayischen Zahl für einen Drahtgewirk-Verbundkörper gemäß der Erfindung.
F i g. 1 und 2 zeigen einen Drahtgewirk-Verbundkörper gemäß der Erfindung, der aus zehn Lagen 1 eines kettengewirkten »Single-Bare-Trikot-Drahtnetzes mit 4,7 Maschen je cm aus Drähten 2 aus rostfreiem Stahl von 0,1 mm Durchmesser besteht und
as bis zu einem Hohlraumvolumen von 85 % und einer Dicke von 1 mm gewalzt und gesintert worden ist.
Dieser Verbundkörper kann in Scheiben geschnitten, aber auch zu einer Schicht mit mehreren Riffelfalten geriffelt werden. Eine solche Schicht kann zu einem zylinderförmigen Filterelement verarbeitet werden, wie es in Fi g. 3 und 4 dargestellt ist.
Fig. 5 und 6 zeigen einen anderen Drahtgewirk-Verbundkörper aus 30 Drahtgewirklagen. Die ersten 15 Lagen bestehen aus dem lose kuliergewirkten
Drahtnetz 5 aus rostfreiem Stahl mit 7,1 Maschen je cm. Beide Drahtgewirke bestehen aus Drähten 3 von 0,05 mm Durchmesser. Der Unterschied zwischen den beiden Drahtgewirken in der Maschendichte führt zu einem Verbundkörper, der auf der
(in F i g. 6 dargestellten) Oberseite grobe Poren mit einem mittleren Durchmesser von 50 μ und auf der Unterseite feine Poren mit einem mittleren Durchmesser von 10 μ aufweist.
F i g. 7 zeigt einen Drahtgewirk-Verbundkörper aus fünf Schichten 6 aus dicht kuliergewirktem Drahtnetz aus rostfreiem Stahl, welches aus den Drähten 7 mit 0,25 mm Durchmesser hergestellt ist. Das Hohlraumvolumen des Drahtgewirk-Verbundkörpers wird bestimmt, indem man das scheinbare Volumen und das wahre Volumen mißt. Das scheinbare Volumen wird durch Messung der Fläche und der Dicke bestimmt. Das wahre Volumen wird durch Fiüssigkeitsverdrängung mittels einer Flüssigkeit bestimmt, die das betreffende Erzeugnis benetzt. Das
Hohlraumvolumen wird dann nach der folgenden Gleichung berechnet:
Hohlraumvolumen = 100-1 — \ Scheinbares Volumen des Verbundkörpers /
Nach dieser Methode berechnet, haben die erfm- Die Porengröße (der Porendurchmesser) der Drahtdungsgemäß hergestellten Drahtgewirk-Verbundkör- 65 gewirk-Verbundkörper gemäß der Erfindung wird per vorzugsweise Hohlraumvolumina von mindestens nach dem folgenden Versuch bestimmt, der im we-50% und unter Umständen sogar von 8O°/o und sentlichen gemäß der US-PS 30 07 334 durchgefühn mehr. wird.
Eine Scheibe des zu untersuchenden Materials wird mit einer Flüssigkeit, die das poröse Material benetzt, vorzugsweise Äthylalkohol, getränkt und dann zwischen Kautschukdichtungsringe eingespannt. Das Volumen über der Scheibe wird mit der Flüssigkeit gefüllt. Unter der Scheibe wird der Luftdruck in der Kammer erhöht, bis man beobachtet, daß von einer Stelle des Prüflings ein Strom von Luftblasen aufsteigt. Der effektive Porendurchmesser wird dann nach der bekannten Gleichung:
Porendurchmesser (//) ~
Druck (cm Wassersäule)
berechnet.
Diese Gleichung ist in dem »WADC Technical Report 56-249« vom Mai 1956, betitelt »Development of Filters for 400° F. and 600° F. Aircraft Hydraulic Systems«, von David B. P a 11, erhältlich von dem ASTIA Document Service Center, Knott Building, Dayton 2, Ohio, V.St.A., erörtert. Eine genaue Beschreibung des Blasenpunkttests und der Bestimmung der Porengröße aus dem maximalen Teilchen findet sich im Anhang I des genannten Berichts (vgl. auch die US-PS 30 07 334).
K wird bestimmt, indem man gemäß »WADC Technical Report 56-249« die größte kugelförmige Glasperle oder das größte Carbonyleisenteilchen mißt, das noch durch den Früfling hindurchgeht.
Nach dieser Methode erhält man den maximalen Porendurchmesser. Wenn man den Luftdruck weiter erhöht, bis aus der ganzen Oberfläche des Filtermediums Blasen heraussprudeln (dieser Punkt wird als »offener Blasenpunkt« bezeichnet), kann dieselbe Konstante verwendet werden, um einen mittleren Durchmesser zu berechnen, der für die meisten Poren charakteristisch ist. Untersuchungen haben gezeigt, daß beim Hindurchleiten von Luft mit einer Geschwindigkeit von 70 bis 170 cm/Min, der zur Erreichung des offenen Blasenpunktes erforderliche Druck in Kombination mit dem oben angegebenen /C-Wert einen Wert für die Porenöffnung ergibt, der sich dem wahren Mittelwert annähert. Das Verhältnis zwischen der maximalen und der mittleren Porengrößc der mikroporösen Körper gemäß der Erfindung liegt im allgemeinen im Bereich von etwa 2:1 bis 4: 1, was eine verhältnismäßig geringe Differenz ist, die die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Erzeugnisses bedeutend erhöht.
Die folgenden Beispiele beschreiben bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
Beispiel 1
Vier Drahtgewirk-Verbundkörper werden aus 0,02794 mm dickem Draht aus rostfreiem Stahl (AISI 347) als Kuliergewirke mit 4,7 bis 7,1 Maschen je cm hergestellt (AISI "— American Iron and Steel Institute). 16 Lagen dieses Drahtgewirks werden in regelloser Orientierung zu einem Verbundkörper aufgestapelt und bei 1200° C gesintert. Der Verbundkörper wird in vier Stücke geschnitten, die auf Dikken von 0,1778, 0,1143, 0,0762 bzw. 0,0508 mm ausgewalzt werden. Die vier Schichten werden in der angegebenen Reihenfolge aufeinandergestapelt und durch nochmaliges Sintern in den fertigen Verbundkörper übergeführt.
Das Schmutzaufnahmevurmögen des fertigen Verbundkörpers wird nach dem folgenden Prüfverfahren bestimmt. Der im vorhergehenden Absatz beschriebene Verbundkörper wird in eine Strömungsvorrichtung mit Hilfe von Dichtungsringen von 8,9 cm Außendurchmesser und 7,77 cm leichter Weite eingespannt und an eine Vorrichtung zum Erzeugen und zum Entspannen von Druck angeschlossen. Durch den Verbundkörper wird eine Hydraulik-Flüssigkeit mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 1,63 m3/ Min./m2 geleitet.
ίο Die Hydraulikflüssigkeit besteht aus öl auf Petroleumbasis mit folgenden Daten (bezogen auf das öl einschließlich von Additiven):
Viskosität in Centistokes
bei 54,4° C, Minimum 10,0
bei -40° C, Maximum 500
Gießpunkt (Max.) -59,4° C
Flammpunkt 93,3° C
Die Strömungsiichtung ist derart, daß die in Strömungsrichtung erste Fläche des Prüflings die 0,1778 mm dicke Fläche (mit dem höchsten Hohlraumvolumen) ist. Genormter feiner Luftreiniger- »5 prüfstaub wird als Aufschlämmung alle 4 Minuten durch das Staubventil in Einzeldosen von je 0,2 g zugesetzt. Bei dieser Prüfung wird das Reinigungsfilter nicht kurzgeschlossen. 2 Minuten nach jedem Prüfstaubzusatz wird die Druckdifferenz bei der berechneten Strömungsgeschwindigkeit durch die Vorrichtung verzeichnet. Der anfängliche Druckabfall beträgt 0,014 kg/cm2, und die zur Ausbildung von Druckdifferenzen an dem Filterkörper von 1, 2,8 bzw. 6.3 kg/cm2 erforderlichen Staubmengen betragen 945, 1010 bzw. 1080 kg/m2. Nach dem Reinigen der Verbundkörper wird eine Suspension von Glasperlen in öl durch dieselben hindurchgeleitet. Die größte Perle, die dabei noch hindurchgeht, hat einen Durchmesser von 62 μ. Dies ist der maximale Teil- «° chenwert.
Der Luftreinigerprüfstaub hat folgende Zusammensetzung:
Teilchengröße (Mikron) Gewichtsprozent
Obis 5 39 + 2
5 bis 10 18 + 3
10 bis 20 16 ± 3
20 bis 40 18 ± 3
über 40 9 + 3
Diese Werte bedeuten ein sehr hohes Schmutzaufnahmevermögen, und zwar ein bedeutend höheres als das von Drahtgewebe mit gleichem maximalen Teilchenwert. Für ein Drahtgewebe von quadratischer Webart (325 · 325 · 0,0014) aus rostfreiem Stahl mil einer nominellen Porengröße von 43 μ und einem maximalen Teilchenwert von 51 μ betragen die Teststaubmengen 222, 267 bzw. 279 g/m2 für Druckdifferenzen von 1, 2,8 bzw. 6,3 kg/cm2.
Für ein Drahtgewebe mit quadratischer Webari (200-200-0,0021) aus rostfreiem Stahl mit einei nominellen Porengröße von 74 μ und einem maximalen Teilchenwert von 38 μ betragen die Teststaübmengen 622, 700 bzw. 755 g/m2 für Druckunterschiede von 1, 2,8 bzw. 6,3 kg/cm2. Diese beider Drahtgewebe sind technische Normgewebe für Teil chenentfernungswerte im Bereich von 43 bis 83 μ Der Drahtgewirk-Verbundkörper gemäß der Erfin
dung hat daher ein höheres Schmutzaufnahmevermögen als Drahtgewebe von vergleichbar oder etwas höherer Porengröße.
Beispiel 2
Ein Drahtgewirk-Verbundkörper wird aus Schichten aus Kuliergewirk aus 0,0508 mm dickem Draht aus rostfreiem Stahl mit 4,7 bis 7,1 Maschen je cm hergestellt. Zehn Schichten dieses Drahtgewirks werden aufeinandergestapelt, geglüht und zu einem Verbundkörper von 0,1524 mm Dicke ausgewalzt und bei 1200° C gesintert. Zwanzig Schichten aus dem gleichen Drahtgewirk werden aufeinandergestapelt, geglüht und zu einem Verbundkörper von 0,2032 mm Dicke ausgewalzt und bei J 200° C gesintert. Zehn Schichten aus dem gleichen Drahtgewirk werden aufeinandergestapelt, geglüht und zu einem Verbundkörper von 0,0584 mm Dicke ausgewalzt und bei 1200° C gesintert. Die drei Verbundkörper weiden dann in der angegebenen Reihenfolge aufeinandergeschichtet und durch nochmaliges Sintern zu einem anisometrischen Verbundkörper verarbeitet.
Der in diesem Beispiel veiwenueie rostfreie Slahi hatte die folgende Zusammensetzung: 17 bis 191VoCr, 9 bis 13% Ni, Rest Fe.
Das Schmutzaufnahmevermögen und der maximale Teilchenwert dieses Drahtgewirk-Verbundkörpers werden nach dem Verfahren des Beispiels 1 bestimmt. Die Gewichtsmengen an Teststaub für Druckunterschiede von 1, 2,8 bzw. 6,3 kg/cm2 betragen 622,667 bzw. 867 g/m2.
Der maximale Teilchenwert beträgt 71 μ.
Beispiel 3
Ein Drahtgewirk-Verbundkörper wird aus 64 Lagen Kuliergewirk aus 0,02794 mm dickem Draht aus rostfreiem Stahl. Zusammensetzung wie im Beispiel 2, mit 4,2 bis 7,1 Maschen je cm hergestellt, die Lagen werden aufeinandergestapelt, geglüht und zu einem Verbundkörper von 0,7112 mm Dicke ausgewalzt und bei 1200° C gesintert.
Das Schmutzaufnahmevermögen und der maximale Teilchenwert dieses Verbundkörpers werden nach Beispiel 1 bestimmt, wobei jedoch die Strömungsgeschwindigkeit 2,04 m3/Min./m2 beträgt. Die Teststaubmengen für Druckunterschiede von 1, 2,8 bzw. 6,3 kg/cm* betragen 1010, 1190 bzw. 1335 g/m2.
Der maximale Teilchenwert beträgt 60 μ.
Beispiel 4
Man arbeitet nach Beispiel 3, wobei jedoch der Verbundkörper zu einer Dicke von 0,4572 mm ausgewalzt und gesintert wird.
Das Schmutzaufnahmevermögen und der maximale ίο Teilchenwert dieses Verbundkörpers werden nach Beispiel 3 bestimmt. Die Teststaubmengen für Druckdifferenzen von 1, 2,8 bzw. 6,3 kg/cm2 betragen 710, 755 bzw. 888 g/m2.
Der maximale Teilchenwert beträgt 31 μ.
Beispiel 5
Die Verbundkörper gemäß'Beispiel 3 und 4 werden aufeinandergestapelt und bei 1200° C gesintert. Der so erhaltene Verbundkörper wird, wie im Beispiel 1, mit dem 0,7112 mm dicken Teil stromaufwärts gerichtei, in eine Strömungsvorrichtung eingespannt.
Das Schniutzaufnahmeverrr.ögen und der maximale Teilchenwert dieses Verbundkörpers werden nach Beispiel 3 bestimmt. Die Teststaubmengen für Druckdifferenzen von 1, 2,8 bzw. 6,3 kg/cm2 betragen 900, 1000 bzw. 1075 g/m2.
Der maximale Teilchenwert beträgt 30 μ.
Beispiele 6 bis 19
Es wird eine Reihe von Drahtgewirk-Verbundkörpern aus Kuliergewirken aus rostfreiem Stahl, Zusammensetzung wie Beispiel 2, mit Drahtdicken von 0,0508, 0,0762 und 0,1016 mm hergestellt, wie in Tabelle I angegeben. Die Drahtgewirke werden in der in der Tabelle genannten Anzahl von Lagen aufgestapelt, bei 1150 bis 14000C gesintert, auf die ir der Tabelle angegebene Dicke ausgewalzt und danr bei 1100 bis 1250° C nochmals gesintert. Die bei dei Prüfung dieser Verbundkörper bestimmten Blasenpunkte, Luftströmungsgeschwindigkeiten, Druckdif· ferenzen und Rayischen Zahlen sind ebenfalls in dei Tabelle angegeben. Die Rayische Zahl ist ein Mat für den Strömungswiderstand, wie nachstehend er örtert.
Tabelle I
Beispiel Draht
durchmesser		 Anzahl
von
Lagen		 Dicke Blasenpunkt,
cm Wassersäule		 erster zehnter I offen 5,6 Δ Ρ,
cm Wassersäule		 Luftge-
schwin-
digkcit		 Staub
menge		 Raylschi
Zahl
mm mm 4.45 4,57 9,65 m/Sek. g/m2
6 0,0508 P? 1,1684 5,46 6,73 12,7 6,86 3 2293 10
7 0,0508 122 0,6604 7,88 8,65 9,91 20,32 3 2342 32
8 0,0508 122 0,6096 7,88 8,9 17,02 30,48 3 2342 50
9 0,0508 242 1,0922 10,92 12,7 26,4 30 3 3904 50
10 0,0508 242 0,8128 13,21 14,99 62 0,19 kg/cm2 3 3904 150
U 0,0508 242 0,6858 20,07 27,5 6,6 0,844 kg/cm2 3 3904 450
12 0,0508 242 0,5334 2,54 3,56 6,35 0,7 kg/cm2 0,76 3904 2250
13 0,0762 56 0,4318 2,54 3,3 8,65 6,86 3 2196 10
14 0,0762 70 0.6096 4,57 5,08 10,67 7,62 3 2537 11
15 0,0762 152 1,27 5,08 6,1 5,6 18 3 3660 32
16 0,0762 1V> 1,1176 2,54 3,05 8.4 30,8 3 3660 50
17 0,1016 32 0,4826 3,81 4,83 9,41 10,16 3 2537 H1
18 0,1016 70 0,9652 4,57 6,1 26,9 3 4391 35
19 0,1016 82 1,1 684 36,7 3 4880 50
/ft
Für einige der Beispiele der Tabelle I werden die Jruchfestigkeit, die spezifische. Festigkeit (Verhältnis ler Bruchfestigkeit zum Gewicht der Flächeneinheit) ind der Youngsche Modul bestimmt. Diese Werte inden sich in Tabelle II.
Tabelle II
Beispiel Bruchfestigkeit Spezifische
Festigkeit		 Youngscher
Modul
kg/m m* kg/mm2
6 5 160 2235 2953
7 5 107 2179 5695
8 5 571 2377 7171
17 5 303 2089 8015
18 10 624 2418 8789
19 13 124 2688 7242
kg/m2 "
Zum Vergleich mit den Beispielen 1 bis 19 gibt Tabelle III ähnliche Werte für eine Anzahl von gesinterten Drahtgewebeerzeugnissen von vergleichbarem Gewicht und vergleichbarer Porengröße aus dem gleichen rostfreien Stahl.
Tabelle III
Drahtgewebeprobe A B C Webart 3416 D 2928
gesinterter Körper
2245 5571 gesintertes quadra
tisches Gewebe		 5000
2928
Gewicht, g/m2 3321; 34 50
Bruchfestig 4107 4643
keit, kg/m... 10 1630 1707
1479; 35
Rayische Zahl 1829*
Spezifische 3234 1585 3726
Festigkeit, m
Youngscher 914
Modul, 3445
kg/mm2
* Richlungsabhängige Figenschaften.
Alle obigen Werte beziehen sich auf doppelt gesintertes Material, so daß das Drahtnetz mindestens teilweise geglüht worden ist, und die Schwankungen in der spezifischen Festigkeit sind nicht sehr groß. Dies bedeutet, daß bei allen Legierungen die Bruchfestigkeit etwa proportional dem Materialgewicht ist und daß das Ausmaß der Verdichtung, dem das Material unterworfen worden ist, höchstens eine geringe Wirkung hat.
Die anisometrischen Verbundkörper erweisen sich als zufriedenstellend als Luft- und Flüssigkeitsfilter.
Beispiele 20 bis 32
Es wird eine Anzahl von Drahtgewirk-Verbundkörpern aus Kuliergewirk aus rostfreien Stahldrähtcn, Zusammensetzung wie Beispiel 2, mit Durchmessern von 0,0508, 0,0762 bzw. 0,1016 mm hergestellt, wie in Tabelle IV angegeben. Die Drahtgcwirklagen
werden in dsr in der Tabelle angegebenen Zahl von Lagen aufeinandergestapelt, bei 1150 bis HOO0C gesintert, auf die in der Tabelle angegebene Dicke (0,254 bis 1,27 mm) ausgewalzt und bei 1100 bis 1250° C nochmals gesintert, worauf die Rayische Zahl und die Zugfestigkeit bestimmt werden.
Tabelle IV
Beispiel Draht
durch		 Gewicht Anzahl
von		 Rayi
sche		 Dicke
messer Lagen Zahl
mm g/m2 mm
20 0,1016 2293 24 10 0,3175
21 0,0762 3660 112 59 0,7874
22 0,0762 2830 94 43 0,6223
23 0,1016 4880 82 32 1,2319
24 0,1016 4148 66 50 0,8255
25 0,1016 3513 52 45 0,5969
26 0,1016 2976 44 44 0,5461
27 0.1016 2586 40 35 0,4445
28 0,1016 3074 50 32 0,6223
29 0,1016 3660 60 38 0,7366
30 0,0508 3172 212 32 1,0795
31 0,0508 3172 212 50 0,9144
32 0,0508 3904 242 32 1,2192
30 Beispiele 33 bis 35
Für Anwendungszwecke, bei denen hohe Festigkeit erforderlich ist, kann der zweite Sintervorgang fortgelassen werden, so daß das Drahtgewirk in einem kaltverfestigten Zustand verbleibt, oder man kann vergütbare Metalle verwenden. Beispiel 33 erläutert die erstere Arbeitsweise, die Beispiele 34 und 35 erläutern die letztere. Diese Verbundkörper werden aus kuliergewirktem Drahtnetz aus der in Tabelle V angegebenen Stahllegierung hergestellt, in der angegegebenen Anzahl von Lagen aufeinandergestapelt, bei 1150 bis 1400° C gesintert und auf die in der Tabelle angegebene Dicke ausgewalzt. In den Beispielen 34 und 35 werden die Produkte bei 1100 bis 12500C nochmals gesintert und bis zur Erreichung der maximalen Festigkeit nach den Empfehlungen des Drahtherstellers vergütet. Die Rayische Zahl, die Bruchfestigkeit und die spezifische Festigkeit werden füi alle Beispiele bestimmt.
Tabelle. V
Legierung
ürahtdurchmesser, mm
Anzahl von Lagen ....
Zweimal gesintert ....
Vergütet
Gewicht, g/ms
Rayische Zahl
Dicke, mm
Bruchfestigkeit, kg/111..
Spezifische
Festigkeit, m
Beispiel
34
AISI 347
0,1016
nein
nein
1366
0,3048 5053
3694
AM355
0,1016 20 ja
ja 1269
10
0,2032 5821
4602
ARMCC
17-4 PF
0,1016
20
ja 1317
0,254 5446
4127
Diese Verbundkörper verhalten sich recht zufriedenstellend als Filter.
AM 355 ist eine rostfreie Stahllegierung mit 4,5 °/o Ni, 15,5 o/o Cr, 3 % Mo und der Rest Fe.
Die Verbundkörper gemäß der Erfindung weisen bei einer gegebenen Rayischen Zahl und einem gegebenen Gewicht (man vergleiche die Tabellen II und III) eine höhere Bruchfestigkeit und spezifische Festigkeit sowie einen höheren Elastizitätsmodul auf als Drahtgewebe.
Beispiele 36 bis 39
Die Drahtgewirke weisen eine gleichmäßigere Durchlässigkeit über ihre ganze Fläche hinweg auf als Drahtgewebe von vergleichbarer nomineller Durchlässigkeit. Vier Drahtgewirk-Verbundkörper und vier Verbundkörper aus Drahtgewebe werden an 16 verschiedenen Stellen der betreffenden Flächengebilde, die eine Größe von 45,7 · 121,9 cm aufweisen, auf ihre Rayische Zahl untersucht. Die Ergebnisse finden sich in Tabelle VI.
Art Mittlere Schwan
kung		 Schwan
Beispiel Gewirk Rayische
Zahl		 ±0,3 kung
»/0
36 10 3,0
Kontroll Gewebe ±1
probe E Gewirk 13 ±1 7,7
37 20 5,0
Kontroll Gewebe + 2,5
probe F Gewirk 27,5 ±2 9,1
38 31 6,5
Kontroll Gewebe + 6
probe G 34 2 + 17,6
Gewirk ±3 -8,8
39 50 6
Kontroll Gewebe + 8
probe H 50 16
30 Einige Legierungen von hoher Festigkeit sind in Form feiner Drähte nicht erhältlich oder sehr kostspielig. Durch Kombinieren perforierter Bleche aus Legierungen von sehr hoher Festigkeit mit Drahtsewirk-Verbundkörpern aus leicht erhältlichem Draht erhält man Produkte von hoher Festigkeit zu niedrigen Kosten.
Beispiel 41
Ein Wabenkörper wird mit zwei Drahtgewirk-Verbundkörpern gemäß der Erfindung hergestellt. Der eine Drahtgewirk-Verbundkörper wird nach Beispiel 18, der andere nach Beispiel 19 hergestellt. Ein im Handel erhältlicher Wabenkern aus 0,1016 mm dicker Folie aus rostfreiem Stahl, der eine Dicke von 11,1125 mm aufweist und aus 9,525 mm großen Zellen besteht, wird zwischen die beiden Verbundkörper gelegt, und das Ganze wird zwischen zwei ebenen Platten bei 12000C gesintert. Die beiden Endflächen haften gut an dem Wabenkern an, und es wird kein meßbarer Rückgang in ihrer Porosität festgestellt.
Beispiele 42 bis 46
Nach dem Verfahren des Beispiels 41 werden Wabenkörper hergestellt, wobei jedoch nur die eine der beiden Flächen aus einem Drahtgewirk-Verbundkörper besteht. Die Einzelheiten sind in Tabelle VI angegeben.
Tabelle VI
40
In allen Fällen ist die prozentuale Schwankung bei den Drahtgewirk-Verbundkörpern niedriger als bei dem Drahtgewebe, nämlich 3 bis 6,5 % im Vergleich zu 7,7 bis 17,6 »/0.
Beispiel 40
Ein Drahtgewirk-Verbundkörper wird aus 122 Lagen Kuliergewirk aus 0,0508 mm dickem rostfreiem Stahldraht (AISI 347) mit 4,7 bis 7,1 Maschen je cm hergestellt. Diese Lagen werden auf ein perforiertes Blech aus rostfreiem Stahl (AISI 304) aufgestapelt, dessen Löcher Durchmesser von 0,71 mm aufweisen und in einem gleichseitigen Dreiecksmuster mit Mittelpunktsabständen von 1,6 mm angeordnet sind, und das Ganze wird bei 1200° C gesintert, ausgewalzt und nochmals gesintert. Der fertige Verbundkörper hat eine Durchlässigkeit von 50 Rayl, ein Gewicht von 5367 g/m2, einen Youngschen Modul von 9140 kg/mm2, eine Bruchfestigkeit von 18 213 kg/m und eine spezifische Festigkeit von 3,39 m.
Wenn man perforiertes Blech aus Legierungen von hoher Festigkeit, z.B. aus ausgehärteten Legierungen, verwendet, die an Drahtgewirk-Verbundkörper von niedrigerer oder höherer Streckgrenze gebunden sind, kann man sogar noch bessere mechanische Eigenschaften erzielen.
Beispiel Draht
gewirk
körper
nach
Beispiel		 Andere Fläche
42
43
44
45
46		 6
6
7
8
20		 0,0762 mm dickes massives Blech
aus rostfreiem Stahl
0,0762 mm dickes perforiertes Blech
aus rostfreiem Stahl
0,508 mm weite, gegeneinander ver
setzte Löcher, 23 °/o offene Fläche
0,0762 mm dickes perforiertes Blech
aus rostfreiem Stahl
0,508 mm weite, gegeneinander ver
setzte Löcher, 23 °/o offene Fläche
Gesinterter Drahtgewebekörper,
58 Rayl, Dicke 0,4318 mm, Ge
wicht 1171 g/m2
Gesinterter Drahtgewebekörper,
13 Rayl, Dicke 0,4318 mm, Ge
wicht 1073 g/m2
Alle Produkte zeigen ein gutes Anhaften unc keine meßbare Abnahme der Porosität der aus den Drahtgewirk-Verbundkörper bestehenden Fläche.
Die Drahtgewirk-Verbundkörper gemäß der Erfindung eignen sich in Anbetracht der unverhältnismäßig starken Strömung in der Dickenrichtung, ihre« ungewöhnlichen Schmutzaufnahmevermögens, ihre; niedrigen Strömungswiderstandes, ihres Teilchenentfernungsvermögens und ihrer hohen Festigkeit be sonders als Flüssigkeitsfilterelemente. Eine typische Filtereinheit mit einem Drahtgewirk-Verbundkörpei gemäß der Erfindung als Filterelement ist in Fig. 2 und 4 dargestellt.
Die Filtereinheit gemäß F i g. 3 und 4 weist ein Filtergehäuse oder einen Kopf 40 mit einem Einlaßkanal 41 und einem Auslaßkanal 42 auf, welcher letztere in die Filterkerze 43 einmündet, die in den unteren Fortsatz 44 des Kopfes eingeschraubt ist. In der Filterkerze 43 ist im Weg der Flüssigkeitsströmung vom Einlaß 41 zum Auslaß 42 durch die Kerze 43 ein Filterelement 45 aus einem wellenförmig geriffelten Zylinder aus dem Drahtgewirk-Verbundkörper 46 gemäß der Erfindung aus rostfreiem Stahl sowie ein innerer Trägerkern 47 angeordnet, der zwischen der oberen Endkappe 49 und der unteren Endkappe 50 festgehalten wird. Die obere Endkappe 49 greift unter der Schubwirkung der Tellerfeder 48, die sich am Boden der Kerze 43 befindet, in die nach unten ragende Wand 51 des Auslasses 42 unter Bildung einer Abdichtung ein, so daß alle Flüssigkeit, die in die Filterkerze 43 durch den Einlaß 41 austritt, die Filterkerze nur durch das Filterelement 45 verlassen kann.
Um eine ununterbrochene Flüssigkeitsströmung für den Fall der Verstopfung des Filterelements zu gewährleisten, ist eine Umgehungsleitung 60 mit einem Rückschlagventil 61 vorgesehen, das sich bei einer bestimmten Druckdifferenz zwischen dem Einlaßkanal 41 und dem Auslaßkanal 42 öffnet.
Das Manometer 62 spricht auf einen zavor eingestellten Druckunterschied zwischen dem Einlaßkanal und dem Auslaßkanal an und zeigt die Verstopfung des Filters an.
Bei der normalen Strömung tritt Flüssigkeil in den
Kopf 40 durch den Einlaß 41 ein, gelangt in die Filterkerze 43 außerhalb des Filterdrahtnetzes 46, strömt durch das Drahtnetz und den Kern 47 in den davon eingeschlossenen offenen Raum 63 und tritt als gefilterte Flüssigkeit durch den Auslaß 42 aus.
Wenn das Filterdrahtnetz 46 sich durch die
ίο suspendierten Verunreinigungen, die es der Flüssigkeit entzogen hat, verstopft, steigt der Druckabfall am Filter und erreicht schließlich den festgelegten Wert, bei dem der Druckanzeiger 62 betätigt wird und die Verstopfung des Filters anzeigt, worauf man die Umgehungsleitung 60 öffnet, um eine fortgesetzte Flüssigkeitszufuhr zum Auslaß 42 zu gewährleisten. Die Filtereinheit kann dann herausgenommen, die Filterkerze entfernt und das Filterelement ersetzt werden.
Das dargestellte Filterelement ist zylinderförmig; man kann jedoch jede geschlossene Form verwenden sowie auch flache Platten. Das Filterelement kann mit jeder Art von Armatur versehen sein, um es in dem Gehäuse der Filtercinheit so zu befestigen, daß sämtliche Flüssigkeit durch das Filter fließen muß. Vorzugsweise wird der Filterkörper gewöhnlich geriffelt oder gefaltet ausgebildet, damit er in einem kleinen Raum die größtmögliche Oberfläche bietet.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (22)

Patentansprüche:
1. Gas- und flüssigkeitsdurchlässiger Drahtgewirk-Verbundkörper von mehrschichtigem Aufbau, insbesondere zur Verwendung als Filter, mit einer Mehrzahl von Drahtgewirklagen, welche durch Verdichtung miteinander verwirrt und welche an ihren Berührungsstellen aneinandergebunden sind, wobei die verdichteten Drähte nahezu vollständig in Ebenen liegen, die zu den Deckebenen des Porosität aufweisenden Verbundkörpers ungefähr parallel verlaufen, dadurchgekennzeichnet, daß der Verbundkörper ein Hohlraumvolumen von mindestens 10 Vo, einen Porendurchmesser von weniger als 200 μ und eine Porosität aufweist, die quer durch den Verbundkörper größer als parallel zu einer Deckebene des Verbundkörpers ist.
2. Verbundkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Dicke von etwa 0,0254 bis 1,27 mm aufweist.
3. Verbundkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte in einer jeden Lage an der Grenzfläche der Lagen durch Sintern aneinandergebunden sind.
4. Verbundkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagen aus Kuliergewirk bestehen.
5. Verbundkörper nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagen aus Kettengewirk bestehen.
6. Verbundkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagen aus einem Gewirk mit weniger als 11,8 Maschen je cm bestehen.
7. Verbundkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus rostfreiem Stahldraht besteht.
8. Verbundkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus mindestens fünf Drahtgewirklagen besteht.
9. Verbundkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte an ihren Kreuzungsstellen so verformt sind, daß sie an diesen Stellen eine geringere Höhe und eine größere Breite aufweisen.
10. Verbundkörper nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Elastizitätsmodul von mindestens 3,3 %> des Elastizitätsmoduls eines massiven Bleches aus dem gleichen Metall.
11. Verbundkörper nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der verwendete Draht einen Durchmesser von weniger als 0,254 mm aufweist.
12. Verbundkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte an ihren Berührungsstellen so verformt sind, daß sie an diesen Stellen eine geringere Höhe und eine größere Breite aufweisen und erweiterte Teile bilden, die sich seitlich in die Ebene der Schicht hinein erstrecken.
13. Verbundkörper nych Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte homogen und gleichmäßig durch Eindiffundieren von Metall aus angrenzenden Drähten an den Berührungsstellen zu einem zusammenhängenden, homogenen, einstückigen Metallstück verbunden sind.
14. Verbundkörper nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß am genannten Aufbau weitere Drahtgewebeschichten gebunden sind.
15. Verbundkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am genannten Aufbau eine weitere Schicht aus perforiertem Metallblech gebunden ist.
16. Verbundkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am genannten Aufbau eine weitere Schicht aus unporösem Metallblech gebunden ist.
17. Verbundkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtgewirklagen ein zusammenhängendes, homogenes, einstückiges Netz bilden und die Metalldrähte miteinander Maschenstäbcheii mit Maschenstäbchen, Maschenstäbchen mit Maschenreihe und Maschenreihe mit Maschenreihe in Berührung stehen und weniger als 11,8 Maschen je cm aufweisen.
18. Verfahren zur Herstellung eines porösen, gas- und flüssigkeitsdurchlässigen Drahtgewirk-Verbundkörpers von mehrschichtigem Aufbau nach Anspruch 1 bis 17, bei welchem man mehrere ebene Drahtschichten zu einem Stapel übereinanderschichtet, den Stapel in ungefähr senkrechter Richtung zu den Ebenen der Drahtschichten, insbesondere durch Walzen, zusammenpreßt und die Drähte und Lagen des Stapels zu einem einstückigen, mehrschichtigen Körper aneinanderbindet, dadurch gekennzeichnet, daß als Drahtschichten Drahtgewirklagen verwendet werden, die um mindestens 30 bis etwa 900/o ihrer anfänglichen Dicke verdichtet werden.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß man die Drahtgewirklagen vor dem Verdichten glüht.
20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß man den Stapel in zwei Verdichtungsvorgängen verdichtet und die Drähte und Lagen des Stapels nach jeder Verdichtung aneinandergebunden sind.
21. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß man die sich berührenden Drähte durch Sintern bleibend aneinanderbindet.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Sintern bei Temperaturen im Bereich von 11 bis 556° C unterhalb des Schmelzpunktes der Drähte durchgeführt wird.
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