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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Filterpatronen Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Filterpatronen
mit einem im wesentlichen zylindrischen, axial durchströmbaren Filterkörper, der
längs seiner zylindrischen äußeren Mantelfläche und vorzugsweise auch längs der
Mantelfläche einer in ihm vorgesehenen zentralen #ffnung mit einem abdichtenden
Belag versehen ist.
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Bei Filtereinsätzen, deren Filterkörper aus einem nach einem sternförmigen
Muster gefalteten Papierstreifen bestehen, durch welchen die zu filternde Luft radial
hindurchströmen soll, ist es besonders vorteilhaft, die beiden axialen Begrenzungen
des Filterkörpers mit einem weichen Kunststoffbelag zu versehen. Man erhält dadurch
eine abdichtende Verbindung zwischen den Kanten des Papierstreifens, die erförderlich
ist, um die Luft durch das Papier hindurch zu leiten, so daß sie gefiltert wird.
Durch den weichen Kunststoff werden auch Berührungsfläcben fUr die Filterpatrone
gebildet,
wenn diese abdichtend in ein Gehäuse eingesetzt wird.
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Der gleiche Vofteil ist auch in Verbindung mit Filterkörpern aus
Papier wlinschenswert, bei denen die Falten in radialer Richtung an den beiden axialen
Begrenzungen des Körpers verlaufen (schwedische Patentveröffentlichung Nr. 336.265).
Jedoch müssen bei solchen Filterkörpern die Kanten der Papierstreifen einerseits
längs der Mantelfläche des zylindrisch gestalteten Filterkörpers und andererseits
längs der Manteifläche seiner zentralen oeffnung verbunden werden. Durch eine Belegung
der zylindrisch gekrUmmten Flächen mit Kunststoff ist das nicht ohne weiteres möglich,
denn die Ublichen Gießmethoden, die bei der Herstellung der erwähnten frUheren Filterarten
angewendet wurden, sind hier nicht anwendbar. Es wurde daher ein Klebeverfahren
benutzt, wie es in der erwähnten Veröffentlichung beschieben ist. Dies geschah auf
eine verhältnismäßig unrationelle Art und Weise und ergab ein Endprodukt, das in
mancher Hinsicht nicht voll zufriedenstellend war.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besseres Verfahren
und eine Vorrichtung zu seiner DurchfUhrung zu finden, um Filterpatronen mit einem
im wesentlichen zylindrischen, axial durchströmbaren Filterkörper auf wirtschaftliche
Weise in einer voll zufriedenstellenden AusfUhrung so herzustellen, daß mindestens
die äußere Zylindermantelfläche einen gegossenen Kunststoffbelag aufweist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, das
dadurch gekennzeichnet ist, daß der vorgefertigte Filterkörper in ein hohles Formwerkzeug
gelegt wird, dessen Umfangsbegrenzung der gewUnschten Gestalt des äußeren Belags
entspricht, und daß danach eine vorbestimmte Menge einer Kunststoffmasse bei Drehung
des Formwerkzeugs an dessen Umfang und gegebenenfalls im Bereiche seines Zentrums
eingespritzt oder eingegossen wird, welche unter Fortsetzung der Drehung des Formwerkzeugs
zum Erhärten gebracht wird, so daß der durch die Zentrifugalwirkung geformte Kunststoff
den Belag der äußeren Mantelfläche bzw. den Innenbelag der oeffnung des Filterkörpers
bildet.
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Die Vorrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens ist dadurch
gekennzeichnet, daß sie mindestens ein zweiteiliges, um eine Achse drehbares hohles
Formwerkzeug aufweist, das mit einer Eingußöffnung und Eingußkanälen sowie einer
in die Eingußöffnung einftihrbaren, sich nicht mitdrehenden Gieß- oder Spritzdüse
fUr die Kunststoffmasse versehen ist.
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Im folgenden sind die Erfindung nebst weiteren Möglichkeiten zu ihrer
Ausgestaltung und ihre Vorteile anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.
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Es zeigen Fig. 1 eine Ausfuhrungsform der Vorrichtung zur DurchfUhrung
des Verfahrens in einem senkrechten Querschnitt,
Fig. 2 die Ansicht
eines zusätzlichen Teils, nämlich der Gieß- oder Spritzdüse, und Fig. 3 teilweise
im Schnitt und teilweise abgebrochen dargestellt, eine fertige, gemäß der Erfindung
hergestellte Fi lterpatrone.
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Fig. 3 zeigt eine Filterpatrone.mit einem Filterkörper 1, bestehend
aus einem gefalteten Papierstreifen, der eine große Zahl von Faltungen aurweist'und
zur Form eines Zylinders gebogen ist. Der Filterkörper hat dann eine zylindrische
äußere Begrenzungsfläche oder Mantelfläche 2 und eine Offnung mit einer gleichfalls
zylindrischen Begrenzungs- oder Mantelfläche 3, in welcher di-e jeweiligen äußeren
Kanten des gefalteten Papierstreifens liegen, und die radialen Faltungskanten liegen
in den axialen Flächen oder Stirnflächen 4 des Filterkörpers. Um die Luft in axialer
Richtung durch das Papier hindurchströmen zu lassen, müssen die Kanten des Papiers
längs der Mantelflächen 2, 3 abgedichtet werden. Dies geschieht mit Hilfe eines
in einer Form gegossenen Kunststoffbelags 5 an# der äußeren Mantelfläche 2 und mit
Hilfe eines gleichfalls in einer Form gegossenen inneren Kunststoffbelags in Form
eines Pfropfens 6 fUr die innere Mantelfläche 3. Aus noch zu sch#ildernden GrUnden
mag es schwierig sein, den Pfropfen 6 in einer ganz festen AusfUhrung zu erhalten,
und da keine Löcher in axialer Richtung zulässig sind, wird der
Pfropfen
auf einer Seite während des Gießvorganges zweckmäßig mit einer Abdeckscheibe 7 versehen.
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Da die. Kunststoffbeläge 5 und 6 durch Gießen geformt sind, können
sie eine Gestalt erhalten, wie sie fUr den Einbau besonders geeignet ist. Der äußere
Belag 5 ist dementsprechend bei dem Ausrührungsbelspiel mit 2 lippenförmigen, axialen
Endkanten 8 versehen, und seine äußere Fläche erweitert sich nach der in der Figur
oben gelegenen Seite hin, so daß sein Rand eine radiale Abdichtung bildet, wenn
die Filterpatrone in ein Gehäuse eingesetzt wird, während die Lippen 8 axial abdichtend
wirken. Auch der Belag 6 in der rfnung ist mit Vorsprüngen 9 ausgeführt, die eine
Dichtwirkung ergeben.
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Die Vorrichtung zur Herstellung der Patrone ist aus Fig. 1 zu ersehen,
worin 10 eine untere und 11 eine obere Hälfte ins Preßwerkzeuges bezeichnet. Beide
Hälften können mit Hilfe von Bolzen 12, die in Ausnehmungen eingrejfens fest miteinanuer
verbunden werden. Die Formhälften 10, 11 enthalten eine Kammer 13 mit zwei axialen
Flächen 14 und 15 und mit einer axialen Außenfläche 16 von solcher Ausbildung, daß
sie dem Kunststoffbelag 5 (Fig. 3) die erwünschte Gestalt verleiht, bei dem vorliegenden
AusfUhrungsbeispiel mit einer sich schwach verjüngenden Umfangsfläche, die in den
Lippenrändern 8 endigt. In dem mittleren Teil werden die axialen Flächen 14, 15
mit Ausnehmungen 17, 18 geformt, die hinsichtlich ihrer Gestalt den Vorsprüngen
9 des mittleren Körpers 6 der
Patrone (Fig. 3) entsprechen. Die
Ausnehmungen 17, 18 sind mit einer vorspringenden, ringförmigen Kante an ihrer Verbindung
zu den axialen Flächen 14, 15 ausgebildet.
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Diese Kante soll jeweils den Filterkörper 1 in seiner Mittellage halten,
wenn er in die Kammer 13 eingesetzt ist. Eine Anzahl von FlUgeln 19 erstrecken sich
von der unteren axialen Fläche 15 aus und sollen in die Falten des Hinterkörpers
eingreifen, um diese während des Gieß-oder Spritzvorganges in gleichmäßigen Zwischenabständen
zu halten.
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Die untere Hälfte 10 der Form wird über ein wärmeisolierendes Zwischenglied
20 von einem Schaft 21 getragen, der mit Lagern 22 in einem Lagergehäuse 23 gelagert
ist.
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Die obere Hälfte 11 der Form weist einerseits eine Öffnung 25 in
ihrem Zentrum und andererseits eine Anzahl Öffnungen 26 nahe ihrem Umfang auf. Ein
Verteiler 27 für das Kunststoffmaterial verbindet diese Öffnungen.
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Der Verteiler 27 umfaßt ein Gehäuse 28 mit einer Öffnung 29 in der
Mitte, welche zusammenwirkt mit der Öffnung 25, und nahe am Umfang Öffnungen 30,
die zusammenwirken mit den Öffnungen 26. Die Öffnungen 30 haben ihre Mündungen in
stiftartigen Hülsen 31, die in die Öffnungen 26 eingeführt werden können, und sind
verbunden mit der zentralen Öffnung 29 durch eine Querbohrung 32. Die zentrale Öffnung
29 weist an ihrem Ende eine Verjüngung, 33 auf und geht in eine zweite VerJüngung
34 in der Bohrung 25 Uber. Das ganze Gehäuse ist mit einem Lager 35 drehbar in einem
Lagergehäuse 36 gelagert.
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In die zentrale Bohrung 29 ist eine Einspritzdüse oder eine Einlaufdüse
37 mit einem verjUngten Ende 38 einfUhrbar, so daß es in der verjUngten Bohrung
34 und mit einer konischen Verjüngung 39 auf der Verjüngung 33 ruht. In dem Mittelteil
der VerJüngung 38 mündet eine Öffnung, und eine Anzahl von Öffnungen münden in der
unteren Zwischenzone der Verjüngung 39. Die Öffnungen der VerjUngungen 38, 39 stehen
jeweils getrennt mit einem Zuführungskanal 40 durch Bohrungen im Inneren der Düse
37 in Verbindung. Jeder der Zuführungskanäle 40 steht in Verbindung mit. getrennten
Injektoren zum Injizieren jeweils einer bestimmten Menge in jedem Augenblick des
Arbeitsvorganges, wobei jeder Injektor eine unterschiedliche Menge an Material injiziert.
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Das Lagergehäuse 23 wird von einem Arm getragen, der wiederum zusammen
mit verschiedenen anderen Armen in jeweils der gleichen Weise eine Formvorrichtung
nach Fig. 1 in einem umlaufenden Gestell trägt, das auch einen oder mehrere Antriebsmotoren
trägt, die so angeordnet sind, daß sie die Formvorrichtungen über die Treibriemen
24 antreiben.
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Auch das Lagergehäuse 36 wird von einem Arm getragen, der eine feste
Lage in der Nähe des umlaufenden Rahmens einnimmt, aber derart, daß er senkrecht
gegenüber dem Rahmen verschoben werden kann. Der umlaufende Rahmen ist teilweise
von einem Heiztunnel umschlossen, und wenn der Rahmen in Umlauf gebracht wird, durchlaufen
die Formvorrichtungen gemäß Fig. 1 an seinem Umfang nacheinander eine Injektions-oder
Einspritzstation, an der sich die Einspritzvorrichtung 37, 38 befindet und danach
eine für den Polymerisationsvorgang
des Kunststoffs vorgesehene
Station, bei deren Durchlauf der Polymerisationsvorgang im Heiztunnel stattfindet,
und schließlich eine Station, an der die Formen geöffnet, die fertigen Filterpatronen
herausgenommen und die Formen erneut geschlossen werden.
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Die Herstellung einer Filterpatrone geschieht in folgender Weise:
Zunächst wird der Filterkörper 1 hergestellt, indem ein Papierstreifen, wie es in
der schwedischen Patentveröffentlichung 336.265 beschrieben ist, glattgestrichen
und gefaltet wird. Während der umlaufende Rahmen mit dem Schaft 21 sich im Stillstand
an der zuletzt erwähnten Station befindet und die obere Hälfte der Form abgenommen
ist, wird der Filterkörper 1 in die untere Hälfte der Form 10 eingelegt, so daß
er darin zentriert ist und die Falten von den Flügeln 19 getragen werden. Wie aus
dem Vorangegangenen ersichtlich, ist die Einspritz- oder Eingießvorrichtung 27 nicht
mit der Form verbunden Eine solche Verbindung findet nur an einer weiter weg gelegenen
Station statt. Nach dem Einsetzen des Filterkörpers 1 wird die Form geschlossen,
indem die obere Hälfte der Form 11 aufgesetzt und mit Bolzen 12 verriegelt wird.
Dabei wird der Filterkörper durch die Ränder an der inneren Begrenzung der axialen
Flächen oder Stirnflächen 14, 15 festgeklemmt. Die umlaufende Einrichtung verschiebt
sich nun um einen Schritt weiter zu der Einspritz- oder Eingußvorrichtung 27, worauf
diese herabgesenkt wird, so daß die HUlsenstifte 31 in die Öffnungen 26 eingeführt
werden. Dann wird die Düse 37 in die Öffnung 29 eingefUhrt, und ihre
Verjüngung
38 kommt mit der Verjüngung 34 in Berührung, während ihre Verjüngung 39 in Berührung
mit der Verjüngung 33 kommt. Der Schaft 21 und demzufolge auch die ganze Formvorrichtung
wird nun in Drehung versetzt, wobei der Antrieb über das Treibrad 24 erfolgt, so
daß die Einspritzvorrichtung 27 infolge der hülsenartigen Stifte 31 an der Bewegung
teilnimmt.
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Die vorbestimmten Mengen an Kunststoffmasse, insbesondere Polyvenylchlorid,
werden nun über die Kanäle 40, die Düse 37 und die Öffrningen 25, 30 und 32 injiziert.
In der rotierenden Form werden die entsprechenden Mengen von Kunststoff durch Zentrifugalwirkung
nach außen geschleudert, so daß die äußere Menge des Kunststoffs gegen die Fläche
16 gepreßt wird und deren Form annimmt, während die innere Kunststoffmenge etwas
in die Kante 3 der Falten eindringt und im übrigen die Form der Ausnehmungen 17,
18 annimmt. Dadurch, daß die beiden Injektionsteile hinsich'#lich ihrer Menge eingestellt
sind, findet ein zweckentsprechendes Eindringen des Kunststoffs zwischen die Falten
am Umfang 2 und an der Bohrung 3 des Filterkörpers statt, und zwar insoweit, daß
eine sichere Bindung erhalten wird, ohne daß deswegen ein unnötig großer Teil der
Filterfläche in Mitleidenschaft gezogen wird.
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Unter fortgesetzter Drehung des Formsatzes wird die Injektionsvorrichtung
27, 37 angehoben und die Umlaufeinrichtung wird weitergedreht, so daß der nächste
Formsatz zu der Injektionsvorrichtung 37 geführt und der vorhergehende in den Tunnel
gebracht wird, wo der Kunststoff bei erhöhter Temperatur polymerisiert wird. Nach
dem Durchgang durch den Heiztunnel werden die Filterpatronen herausgenommen und
nach der Entfernung des überschüssigen Grats an Material sind die
Filterpatronen
fertig. Da es sich als schwierig erwiesen hat, einen vollkommen dichten Mittelabschluß
bei dem Umlaufvorgang zu erhalten, wird zweckmäßig eine Papier scheibe 7 oder dergl.
in die Form eingelegt, die an dem Pfropfen 6 anhaftet und jeglichen Durchgang in
die Mitte des Filtereinsatzes dicht absperrt.
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Der Grund, weswegen die Eingußvorrichtung'27, 37 die Form nicht in
den Heiztunnel begleiten soll, ist in erster Linie das Erfordernis, daß der Kunststoff
in den Kanälen nicht polymerisieren und diese verstopfen darf. Außerdem wird dadurch
erreicht, daß nur eine Eingußvorrichtung für sämtliche, auf einem Rahmen angeordnete
Formsätze erforderlich ist.
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Die Möglichkeiten zur Anwendung und Ausführung der Erfindung erschöpfen
sich nicht mit den hier beschriebenen Einzelheiten. So kann die Form auch für einen
höheren Grad an Automation ausgebildet werden, derart, daß sowohl ein selbsttätiges
Schließen und Öffnen der Formhälften als auch ein selbsttätiges Einlegen und Ausstoßen
der Filtereinsätze erfolgt. Je nachdem, welche Art von Kunststoff und welches Erhärtungsverfahren
angewendet wird, kann die Einguß- oder Einspritzvorrichtung auf verschiedene Weise
ausgebildet werden. Bei Anwendung eines selbsthärtenden Zweikomponentenkunststoffs
ist keine Erhitzung erforderlich, so daß dann die Gesamtanordnung entsprechend geändert
werden kann. Die beschriebene umlaufende Anordnung ist nur als Beispiel zu betrachten
und kann, je nach dem Umfang der erforderlichen Produktion, durch einfachere oder
auch durch kompliziertere ersetzt werden.