DE19840231A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines in Falten gelegten Filtermaterials - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines in Falten gelegten Filtermaterials beschrieben, mit dem es möglich ist, Falten eng benachbart zu fixieren. Zu diesem Zweck wird das zum Ausformen der Falten erwärmte, thermoplastische Filtermaterial in einer Abkühlstrecke so aufgestaut, daß sich die Falten zusammenschieben und durch die Abkühlung in ihrer Gestalt fixiert werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines in Falten ge­ legten Filtermaterials der im Oberbegriff von Anspruch 1 erläuterten Art, sowie ei­ ne Vorrichtung dafür.

Ein mit dem bekannten Verfahren hergestelltes Filtermaterial ist aus dem DE-GM 93 19 372 bekannt. Beim bekannten Filtermaterial werden zusammen mit dem ei­ gentlichen Filtermaterial Decklagen gefaltet, die dafür sorgen, daß die Falten auch unter Druckbelastung durch das durchströmende Medium offengehalten werden, d. h. nicht zusammenfallen und damit den Durchströmwiderstand erhö­ hen. Weiterhin werden die Falten durch eine Decklage zusammengehalten, die sich über die Rücken der Falten erstreckt. Es ist jedoch schwierig, die Falten des Filtermaterials bei der Weiterverarbeitung beispielsweise zu Filtereinsätzen, so eng benachbart zu halten, wie dies für das in Fig. 1 dieses Gebrauchsmusters gezeichnete Filtermaterial notwendig ist.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen ei­ nes gefalteten Filtermaterials bereitzustellen, bei dem die Falten auf konstruktiv einfache Weise eng benachbart zueinander fixiert werden.

Die Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch das sich an das Erwärmen und das Faltenlegen anschließende Zusam­ menschieben der Falten werden zum einen diejenigen Zwischenräume zwischen den Falten eliminiert, die sich aus der Dicke der Faltwerkzeuge ergeben. Zum an­ deren werden diese Falten durch Abkühlen fixiert, so daß es wesentlich einfacher ist, die Falten eng gepackt in nachfolgende Verfahrensschritte einlaufen bzw. nachfolgende Verfahrensschritte durchlaufen zu lassen.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den Un­ teransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der einzigen Zeichnung beschrieben, die ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.

Die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung eine Vorrichtung 1 zum Her­ stellen runder, scheibenförmiger Filtereinsätze 2, beispielsweise in der Art eines Filterelementes nach dem DE-GM 93 19 372. Im dargestellten Ausführungsbei­ spiel enthält die Vorrichtung 1 drei Zufuhrrollen 3, 4, 5 zum Zuführen dreier Aus­ gangsschichten zur Herstellung eines Filtermaterials. Die Zufuhrrolle 3 enthält beispielsweise eine Bahn 3a eines grobmaschigen-Stütznetzes aus einem geeig­ neten thermoplastischen Kunststoff, beispielsweise aus Ethylenvinylacetat (EVA). Die Zufuhrrolle 4 enthält eine Bahn 4a des eigentlichen Filtermaterials, beispiels­ weise einen Partikelfilter oder ein mit Aktivkohle beschichtetes Basismaterial, ge­ gebenenfalls abgedeckt durch ein Deckmaterial, oder dgl. Die dritte Zufuhrrolle 5 enthält eine Bahn 5a eines geeigneten Deckmaterials, beispielsweise ein Spinnvlies aus Polypropylen.

Die zum Filtermaterial 6 zusammenzustellenden Bahnen 3a, 4a und 5a von den Zufuhrrollen 3 bis 5 werden gemeinsam über eine Führungsrolle 7 geleitet, so daß sie als mehrschichtige, gerade Bahn in eine Heizeinrichtung 8 eintreten. Die Heizeinrichtung 8 enthält zwei beidseitig des Filtermaterials 6 angeordnete Heiz­ platten 8a und 8b, zwischen denen das Filtermaterial 6 hindurchläuft. Die Tempe­ ratur der Heizplatten 8a, 8b ist auf die niedrigste Erweichungstemperatur der zum Filtermaterial 6 zusammengestellten Bahnen 3a, 4a, 5a eingestellt, und liegt un­ terhalb der Schmelztemperatur der Bahn mit dem niedrigsten Schmelzpunkt, so daß sichergestellt ist, daß das Filtermaterial 6 zwar thermoplastisch verformbar wird, jedoch seine Durchlässigkeit nicht durch Aufschmelzen verliert. Anschlie­ ßend wird das Filtermaterial 6 durch zwei Führungsrollen 9 zwischen einer ersten Zahnwalze 10a und einer zweiten Zahnwalze 1 Ob hindurchgeführt, die miteinan­ der kämmen. Die Zahnwalzen 10a und 10b sind mit axial verlaufenden Zähnen gleicher Zahnform und -teilung versehen, die jedoch versetzt zueinander ineinan­ der eingreifen, so daß das durchlaufende Filtermaterial 6 zwischen diesen Zahn­ walzen 10a und 10b in Falten gelegt wird. Anschließend ändert sich die Förder­ richtung des Filtermaterials 6 um etwa 90°, so daß das Filtermaterial auf den Zahnreihen der Zahnwalze 10b verbleibt, während es an einer Heißwalze 11 vor­ beigeführt wird. Die Heißwalze 11 weist eine Temperatur von etwa 150°C auf und ist an ihrem Umfang mit in Axialrichtung beabstandeten Ringstegen versehen, die gegenüber den Zahnspitzen der Zahnwalze 10b einen solchen Abstand aufwei­ sen, daß die drei Lagen 3a, 4a und 5a des Filtermaterials 6 an den Kontaktstellen der Ringstege mit den Zahnspitzen punktförmige stärker verbunden werden, als dies durch das Erwärmen und Faltenlegen bereits geschehen ist. Anschließend wird das in Falten gelegte Filtermaterial 6 in eine Kühlstrecke 12 durch den För­ derdruck hineingeschoben, wobei die Kühlstrecke 12 wenigstens eine obere und eine untere Kühlplatte 12a und 12b aufweist, bevorzugt jedoch kanalförmig ge­ schlossen ist. Die Kühlstrecke 12 hat, in Förderrichtung des Filtermaterials 6 ge­ sehen, eine ausreichende Länge, um sicherzustellen, daß das Filtermaterial 6 vollständig abkühlt. Am Austrittsende der Kühlstrecke 12 ist ein in der Figur nur durch Pfeile angedeuteter, bewegbarer Anschlag 13 vorgesehen, der in den För­ derweg des Filtermaterials 6 im Inneren der Kühlstrecke 12 hineingeschoben und aus ihm herausgezogen werden kann. Zweckmäßigerweise ist der Anschlag 13 mit einer Schneideinrichtung gekoppelt, die das Filtermaterial in die zum Herstel­ len der Filterelemente 2 benötigten Längenabschnitte teilt. Durch teilweises oder vollständiges Verschließen der Kühlstrecke 12 wird das Filtermaterial durch den Förderdruck in der Kühlstrecke zusammengeschoben, so daß die durch die Dicke der Zähne der Zahnwalzen 10a, 10b verursachten Abstände zwischen den Falten eliminiert werden, und das Material wird in der Kühlstrecke 12 zum Fixieren der Falten im zusammengeschobenen Zustand gekühlt.

Anschließend kann von einer weiteren Zufuhrrolle 14 eine Decklage 14a auf die Filtermaterialabschnitte aufgebracht und so fixiert werden, daß sie die Faltenrüc­ ken überspannt und hilft, die Falten zusammenzuhalten. Dann durchläuft das Fil­ termaterial in Abschnitten eine Ultraschall-Schweißeinrichtung 15, die das Filter­ material 6 in einem ringförmigen Bereich zusammenpreßt, aufschmilzt und da­ durch zu einem umlaufenden Dichtrand 2a verschweißt, während das in Falten gelegte Filtermaterial 2b innerhalb des ringförmigen Dichtrandes 2a im wesentli­ chen die ursprüngliche Form beibehält. Die Ultraschall-Schweißvorrichtung 15 kann gleichzeitig das Ausstanzen der runden, scheibenförmigen Filterelemente 2 aus den Filtermaterialabschnitten durchführen.

Das beschriebene Verfahren kann automatisiert durchgeführt werden, indem man beispielsweise an der Zahnwalze 10a einen Zähler 16 vorsieht, der die Anzahl der vorbeilaufenden Faltenzähne feststelle und nach einer vorbestimmten Falten­ zahl die Anschlag- und Schneideinrichtung 13 sowie, zeitlich versetzt, die Ultra­ schalleinrichtung 15 betätigt.

In Abwandlung des beschriebenen und gezeichneten Ausführungsbeispiels kön­ nen Filtermaterialien aus den unterschiedlichsten Materiallagen, sowohl hinsicht­ lich Anzahl als auch hinsichtlich Materialzusammensetzung, hergestellt werden, sofern zumindest eine thermisch verformbar ist. Die Erwärmung des Filtermateri­ als muß nicht unbedingt durch Heizplatten, sondern kann beispielsweise auch über die Faltenwalzen bzw. Zahnwalzen direkt geschehen. Als Faltenlegeinrich­ tung müßten nicht unbedingt Zahnwalzen, sondern es können auch Zahnplatten oder andere, geeignete Faltenlegeinrichtungen eingesetzt werden. Auch die Ab­ kühlung muß nicht zwischen Kühlplatten sondern kann beispielsweise auch im Luftstrom erfolgen. Als Anschlag kann beispielsweise eine konisch zulaufende Kühlstrecke vorgesehen oder andere Vorkehrungen getroffen werden, daß sich die Falten beispielsweise über eine erhöhte Reibung des Faltenrückens an einer Gegenfläche selbsttätig zusammenschieben.

Claims (9)

1. Verfahren zum Herstellen eines in Falten gelegten Filtermaterials, dadurch gekennzeichnet, daß das zum Ausformen der Falten erwärmte, thermoplastische Filtermaterial in einer Abkühlstrecke so aufgestaut wird, daß sich die Falten zu­ sammenschieben und durch die Abkühlung in ihrer Gestalt fixiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial vor dem Ausformen der Falten in flächigem Zustand erwärmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter­ material aus wenigstens zwei Schichten hergestellt wird, die vor dem Ausbilden der Falten zusammengeführt und nach dem Ausformen der Falten und vor dem Zusammenschieben miteinander verbunden werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial nach dem Ausformen und Zusammenschieben der Falten mit einem nicht gefalteten Deckmaterial versehen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial nach dem Zusammenschieben der Falten zu Filtereinsätzen geformt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinsätze mit einem thermogeformten Dichtrand versehen werden, der gleichzeitig die Fal­ ten fixiert.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der thermogeform­ te Dichtrand durch Ultraschalleinwirkung erzeugt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Filtereinsatz beim Ausformen des Dichtrandes aus dem Filtermaterial ausge­ stanzt wird.

9. Vorrichtung (1) zum Herstellen eines in Falten gelegten Filtermaterials (6) mit einer Einrichtung (8) zum Erwärmen des Filtermaterials (6), einer Faltenlegein­ richtung (10) und einer Kühleinrichtung (12) mit einem Anschlag (13), gegen den das in Falten gelegte Filtermaterial (6) aufstaubar ist.