DE2011041C3 - Filterpatrone für Flüssigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Filterpatrone nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.

Nach einem älteren Vorschlag (DE-OS 19 35 341) kennzeichnet sich die Konstruktion derartiger Filterpa- ^r>" tronen bzw. derartiger Filtereinsätze dadurch, daß das Filterelement im allgemeinen unter Verwendung von Klebemitteln sowohl an den Seiten des Filtergehäuses bzw. Filtertopfes als auch an der Verschlußplatte abgebunden wird. Bei der Fertigung sind derartige " Verfahren nicht nur zeitaufwendig, es besteht auch die Gefahr, daß durch Klebemittel herbeigeführte Abdichtungen bei höheren Druckunterschieden undicht werden.

Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung ^w) darin, eine Filterpatrone der in Rede stehenden Art in fertigungstechnischer Hinsicht so auszubilden, daß sie leicht und einfach gefertigt werden kann, ohne daß Probleme der Undichtigkeit entstehen können wobei bei derartigen Filterpatronen äußerst wichtig ist, daß ^hr> das akkordeonartig gefaltete Filterelement sicher abgedichtet im Filtertopf eingesetzt und durch die Endoder Verschlußplatte abgedichtet und die Verschlußplatte sicher dichtend insbesondere mit der Außenkante der offenen Seite des Filtertopfes verbunden werden.

Die Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich dui ch die Merkmale nach dem Patentanspruch 1.

Die Filterpatrone ist von einfachem Aufbau und ist dennoch absolut sicher abgedichtet, d. h. sie kann vor ihrer Verwendung gehandhabt werden, ohne daß Schmutzteilchen in das Innere des Filtertopfes der Filterpatrone gelangen. Die Verschlußplatte der Filterpatrone ist infolge ihres Aufbaues leicht herstellbar, wobei zur Abbindung geeignete, aushärtende Kunstharz- oder Kunststoffmaterialien verwendet werden können. Derartige Materialien können bis zu sehr dünnen Schichten gegossen und geformt werden; es ist auf diese Weise möglich, die Auslaßöffnungen an der Filterpatrone so dünn mit einer Schicht zu überziehen, daß diese Schicht bei der Endmontage der Filterpatrone leicht durchstoßen v/erden kann, um die Verbindung für das zu filternde Medium und für das gefilterte Medium zu schaffen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in weiteren Patentansprüchen genannt.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.

F i g. 1 ist eine Perspektivansicht einer teilweise auseinandergenommenen Form zur Herstellung der Filterpatrone nach der Erfindung;

F i g. 2 ist eine Schnittansicht von Linie 2-2 in F i g. 1;

Fig. 3 ist eine senkrechte Schnittansicht durch die Form und die Filterpatrone.

In Fig. 3 ist ein transparenter Filtertopf 10 dargestellt, in welchem ein akkordeonartig gefaltetes Filterelement 12 angeordnet ist. Das Filterelement 12 besteht aus einem Streifen eines Filtermaterials und ist entlang der Faltlinien 14 und 16 gefaltet, so daß die Falten eine Serie von Taschen bilden, die an den Endkanten 18 und 20 geöffnet sind.

Ein derart gefaltetes Filterelement ist innerhalb des Filtertopfes 10 und der Endkanten 18 und 20 angeordnet, welche mit dem Boden des Filtertopfes und einer Verschlußplatte 22 verbunden sind. Die Endkanten der eiidseitigen Falten sind mit einer Seitenwand des Gehäuses jeweils entlang der Linie 24 verbunden und bilden die in bestimmten Abständen angeordneten Einlaß- und Auslaßkammern 26 und 28. Die Einlaßkammer 26 und die Auslaßkammer 28 sind hierbei durch das Filterelement 12 gegenseitig getrennt.

In Fig. 1 ist eine Form 30 zur Herstellung der Filterpatrone dargestellt. Die Form 30 besitzt mehrere Aussparungen 32, die durch kurze, aufrechtstehende Seitenwände 34 und durch flache Bodenflächen 36 miteinander verbunden sind. Die Bodenflächen 36 sind mit in Abständen angeordneten ringförmigen Aussparungen 38 und 40 versehen. In jeder der Aussparungen 38 und 40 sind zentral Formstifte 42 und 44 angeordnet. Diese Formstifte dienen jeweils zur Aussparung eines Loches. Die Formstifte 42 sind nicht durchlöchert und besitzen Oberflächen, welche kegelstumpfförmig bzw. kegelstumpfsphärisch sein können. Sie können auch flach sein und leicht gekrümmte Radien 16 aufweisen. Die Formstifte 42 erstrecken sich jeweils oberhalb der Bodenfläche 36 der Aussparung 32. Die Formstifte 44 ragen weiter über die Bodenfläche 36 hinaus als die Formstifte 42 und sind mit zentralen Öffnungen 49 versehen. Die Formstifte 44 sind mittels einer Schraubvorrichtung an der Form 30 befestigt.

Wie aus F i g. 2 zu ersehen ist, besitzen die

Seitenwände 34 der Form eine periphere Hinterschneidung bzw. eine Aussparung 50, um Verunreinigungen oder kontaminierende Substanzen aufzunehmen, die während des Formverfahrens auf der Form 30 oder der Verschlußplatte 22 vorhanden sein konnten. Die > Seitenwände 48 können so beschaffen sein, daß sie eine gewisse Elastizität und Biegsamkeit besitzen, so daß Verschlußplatten 22 mit ein wenig variierenden Dimensionen angepaßt werden können und die Verschlußplatten entfernbar erfaßt werden, wenn sie κι während des Formverfahrens in die Form eingesetzt sind.

Zur Herstellung der Filterpatrone wird eine Verschlußplatte 22, welche öffnungen 52 besitzt, welche in Anzahl und Anordnung mit den Formstiften 42 und 44 ι "> übereinstimmen, jeweils in eine der Aussparungen 32 der Form 30 eingesetzt Die Verschlußplatte 22 besitzt fernerhin einen peripheren Ansatz oder Rand 54, der so geformt ist, daß er eng mit den Seitenwänden 34 der Aussparung 32 übereinstimmt Dabei kommt der flache Teil der Verschlußpiatten jeweils mit der Bodenfläche 36 der Aussparungen in Berührung. Die öffnungen 52 besitzen ein Übergröße in Bezug auf die Formstifte 42 und 44.

Eine kontinuierliche Schicht 56 aus einem Kunstharz- r-> material oder aus einem plastischem Material wird im fließfähigen Zustand auf die Oberseite der Verschlußplatte gegossen und auf dieser verteilt. Dabei werden die Oberflächen der Formstifte 42 bedeckt, die sich oberhalb der Bodenfläche 36 erstrecken. Diese ragen beispielsweise 3,175 mm oberhalb der Bodenflächen 36 der Verschlußplatten 22 heraus. Die Schicht sollte mindestens 101,6 Micron dick sein und vorzugsweise etwa 152,4—203,2 Micron Dicke besitzen, um irgendwelche Unebenheiten in der Verschlußplatte 22 und der i> Endkante 20 des gefalteten Filterelementes 12 auszugleichen und um trotzdem die Endkante 20 des Filterelementes kontinuierlich von einem Ende bis zum anderen einzubetten. Durch die Verwendung eines Kunstharzes bzw. eines plastischen Materials mit geeigneter Viskosität und mit vorteilhafter Härtungseigenschaft wird eine dünne, nicht unterbrochene Schicht hergestellt, die leicht durchdrungen werden kann. Das fließfähige Kunstharz — bzw. Kunststoffmaterial — fließt ebenfalls in die Aussparungen 38 und 40, die die « Formstifte 42 und 44 umgeben, und füllt diese aus. Die Verschlußplatte bildet dadurch eine Form, die die Schicht 56 aus dem Kunststoffmaterial begrenzt, und wird dadurch ein permanenter Teil der Filterpatrone. Die Form 30 begrenzt zusammen mit den Formstiften so das Kunstharz — oder Kunststoffmaterial — in den Aussparungen 38 und 40, bis die Härtung stattgefunden hat.

Nachfolgend kann der Filtertopf 10, in welchem das Filterelement 12 zusammengesetzt worden ist, auf die « Verschlußplatte aufgesetzt werden. Nach dem endgültigen Einsetzen des Filtertopfes in seine Endposition auf der Verschlußplatte 22 wird das Kunstharzmaterial gehärtet, derart, daß die Verschlußplatte dicht mit dem peripheren Ansatz des Filtertopfes 10 und dem m> Filterelement 12 verbunden wird. Aufgrund des kontinuierlichen Überzuges auf der inneren Bodenfläche der Verschlußplatte 22 wird ein Schutzüberzug gebildet, der die Verschlußplatte von irgendwelchen nachteiligen Einwirkungen der zu filtrierenden Flüssig- t>^r> keit schützt. Selbst wenn die Filterpatrone zum Filtrieren von Brennstoffölen verw endet wird, die meist unvermeidlich Wasser- und Schwefelverunreinigungen enthalten, kann die Verschlußplatte aus einem billigen Material, wie beispielsweise einer nicht geschützten Stahlplatte, bestehen, und es kommt zu keinem Rostvorgang und zu keiner Korrosion der Verschlußplatte. Durch das Aushärten wird das Kunststoffmaterial in den Aussparungen 38 und 40 fest und bildet mit Einlaß- und Auslaßöffnungen versehene elastische ösen 58, welche integral mit der Schicht verbunden sind und in bestimmten Abständen angeordnete Einlaß- und Auslaßöffnungen zum Anbringen und Befestigen der Filterpatrone auf einer tragenden Basis ergeben.

Geeignete Kunstharzmaterialien für das Verfahren nach der Erfindung sind beispielsweise anfänglich fließfähige und wärmehärtbare Harze, die eine hohe Abbindfestigkeit für die zu verbindenden Bestandteile besitzen. Nach dem Härten sollte das Kunstharzmaterial ebenfalls fest sein, eine starke chemische Widerstandsfähigkeit besitzen und gute thermische Stabilitätsund Haitbarkeitseigenschaften aufweisen, so daß sie ein gutes Bindevermögen auch unter starken Belastungen, Vibrationen, 'hermischen und chemischen Streßzuständen ergeben, wie sie beim Filtrieren von Flüssigkeiten angetroffen werden. Ein in Wärme härtendes Plastisol, beispielsweise eine Dispersion von Polyvinylchloridharzen, ist ein wärmehärtbares Kunstharzmaterial, das sich insbesondere für das Verfahren nach der Erfindung eignet.

Ein solches Plastisol, das bei Zimmertemperatur eine Viskosität besitzt, die es möglich macht, daß eine etwa 88 Micron dicke Schicht auf einer flachen Oberfläche hergestellt wird, eignet sich besonders für das Herstellungsverfahren. Dieses Plastisol macht die Bildung einer kontinuierlichen dünnen, undurchlässigen Schicht mit einer Dicke von 13 bis 38 Micron über den oberen Flächen der Formstifte 42 nach der Wärmehärtung möglich, obgleich ein momentaner Viskositätsabfall des Plastisols zu Anfang der Härtung stattfindet. Aufgrund der leicht gekrümmten Radien 46 auf den Oberteilen der Formstifte 42 wird eine Unterbrechung in der Kontinuität der gehärteten Schicht, verhindert, wenn das Plastisol bei Raumtemperatur die vorgeschriebene Viskosität besitzt.

Die Endkante 18 des Filterelementes 12 kann mittels einer ähnlichen Plastisolschicht mit dem Boden des Filtertopfes 10 verbunden werden. Dies kann dadurch erreicht werden, daß das Abbinden mittels Wärmehärtung vor dem Aufsetzen des Filtertopfes auf der Verscnlußplatte 22 durchgeführt wird. Alternativ kann ein Plastisol mit einer höheren Viskosität verwendet werden, so daß ein Ablaufen verhindert wird, wenn, wie in F i g. 3 dargestellt, die Oberseite nach unten aufgestellt wird, um die Schicht 62 zu bilden. Dadurch können die Schicht 62 und die Schicht 56 gleichzeitig gehärtet werden. Ist ein gleichzeitiges Härten der Plastisolmasse beabsichtigt, dann muß die Viskosität des Plastisols, mit dem die Schicht 62 gebildet wird, so gewählt werden, daß eine Schicht mit einer Dicke von etwa 190 Micron auf der Bodenfläche gebildet wird, wenn diese noch nicht verschlossen ist.

Während der Erwärmung und der Härtung des Plastisols über einen Zeitraum von fünf Minuten bei einer Temperatur von 149 bis 163° C wird die Luft in der Filterpatrone expandiert. Falls die Luft nicht entweichen "cann, würde eine solche Expansion der erwärmten Luft einen lateralen Druck auf den abdichtenden Saum zwischen dem Ansatz des Filtertopfes 10 und der Verschlußplatte 22 verursachen und zu Unterbrechungen des flüssigen Plastisols führen. Dadurch würden

Fehler in der Abdichtung entstehen. Aus Fig.3 ist zu ersehen, daß die aufrechten Formstifte 44 eine öffnung besitzen, um für eine Entlüftung der Filterpatrone zu sorgen.

Da das verwendete Plastisol eine gute Abbindefähigkeit besitzen muß, ist es wesentlich, daß die Teile der Form 30 und der Formstifte 42 und 44, mit denen das Plastisol während der Herstellung in Kontakt kommt, eine Oberfläche besitzen, an der das Plastisol nicht haften bleibt. Dies kann bei dem Verfahren nach der Erfindung dadurch erreicht werden, daß diese Teile mit einem Ablösmittel, wie beispielsweise Polytetrafluoroäthylen, versehen werden, das geringe Oberflächenspannungseigenschaften besitzt und diese Oberflächen nicht adhäsiv macht. Bei der Oberflächenbehandlung werden nur die Teile der Forni rnit dem Mitte! versehen die mit dem Plastisol in Kontakt kommen. Jedoch können auch die gesamte Form und die Formstifte aus festem Polytetrafluoroäthylen herausgestellt sein, da dadurch keine Kratzer und Schrammen durch den Überzug dringen und diesen unwirksam machen.

Gegebenenfalls können die Aussparungen 38 und 40 mit einem Plastisol ausgefüllt sein, dem ein Plastifizierungsmittel zugesetzt worden ist, um die Elastizität der darin gebildeten ösen zu verbessern. Anschließend wird ein Plastisol ohne zugesetztem Plastifizierungsmittel aufgetragen, um die kontinuierliche Schicht 56 herzustellen. Durch diese Verfahrensweise kann eine verbesserte Elastizität der ösen 58 unter thermischen und chemischen Streßzuständen erreicht werden, ohne daß die Abbindeeigenschaften der Schicht 56, die die Abdichtung zwischen dem Filtertopf 10 der Verschlußplatte 22 und dem Filterelement 12 liefert, verschlechtert werden.

^r, Nachdem die Filterpatrone zusammengesetzt und abgekühlt worden ist, wird sie vom Basisteil der Form abgehoben, wobei die öffnung in der öse 58, in die sich der kürzere Formstift 42 erstreckt, in wirksamer Weise an ihrem inneren Ende mittels der diaphragma-ähnli-

Ki chen Schicht, die über dem Ende des Formstiftes gebildet wird, verbunden bleibt. Die entlang des Radius 46 bestehende Schicht kann leicht durchbrochen werden, wenn die Filterpatrone zwecks Inbetriebnahme installiert wird. Die Schicht dient jedoch bis zu diesem

r. Zeitpunkt dazu, zu verhindern, daß Verunreinigungen und fremde Materialien in das Innere des Filtereinsatzes gelangen. Die öffnungen, die durch die längeren Formstifte 44 in den anderen ösen gebildet werden, können mittels herkömmlicher Verschlußmittel ver-

2i) schlossen und abgedichtet werden, um am Ort der Installation entfern! zu werden.

Gegebenenfalls kann das Plastisol gefärbt sein, um durch eine Farbveränderung während der Härtung anzuzeigen, daß die Härtung ausreichend und gleichmä-

r> Big durchgeführt worden ist. Falls ein Filtertopf 10 aus Glas verwendet wird, kann die Bindung der Endkanten des Filterelementes und der Dichtung der Verschlußplatte 22 mit dem Filtertopf 10 visuell geprüft werden. Eine zu geringe oder zu starke Härtung kann visuell

in mittels eines Farbindikators festgestellt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Filterpatrone für Flüssigkeiten, mit einem einseitig offenen Filtertopf, in welchen ein gefaltetes Filterelement unter Abdichtung eingesetzt ist, derart, daß das Innere des Filtertopfes in eine Einlaßkammer und eine Auslaßkammer unterteilt ist, mit einer die offene Seite des Filtertopfes unter Abdichtung verschließenden Verschlußplatte, welche durch wenigstens eine mit der Einlaßkammer in Verbindung stehende Einlaßöffnung für die zu filternde Flüssigkeit und durch wenigstens eine mit der Auslaßkammer in Verbindung stehende, zum Ablassen der gefilterten Flüssigkeit dienende Auslaßöffnung durchsetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche der Verschlußplatte (22) mit einer kontinuierlichen Schicht (56) aus Kunststoff überzogen ist, daß eine Endkante (20) des gefalteten Filterelementes und die die offene Seite umgebenden Kanten des Filtertopfes (10) unter Abdichtung innerhalb der Schicht (56) eingebettet sind, und daß sich die Einlaß- und Auslaßöffnungen durch die Schicht (56) erstrecken.

2. Filterpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußplatte (22) die Einlaß- und Auslaßöffnungen umgebende Aussparungen (38, 40) aufweist, welche durch mit der Schicht (56) sich abbindende ösen (58) aus Kunststoff gefüllt sind.

3. Filterpatrone nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ösen (58) aus Kunststoff bestehen, welcher höhere Elastizität besitzt als der die kontinuierliche Schicht (56) bildende Kunststoff.

4. Filterpatrone nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Ösen (58) durch die Schicht (56) in Form eines mechanisch durchdringbaren dünnen Verschlusses überzogen ist.

5. Filterpatrone nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff (Plastisol) in dem die Ösen einschließenden Bereich eine höhere Elastizität besitzt als der restliche Anteil der kontinuierlichen Schicht (56).