DE2713033C2 - Verfahren zur Herstellung eines Filterelements - Google Patents

Description

demittels verwendet, so daß die Ablösung einzelner Fasern aus bzw. von dem Filterelement 11 vermieden wird und das Filterelement DruckstöBe in beiden Richtungen bis zu 100 p. s. i. aufnehmen kann. Damit kann das Filterelement während seines Einsatzes beliebig von beiden Seiten alternativ durchströmt werden. Die herausgefilterten flüssigen oder festen Partikel stauen sich am Filterelement 10 auf, bevor sie das Maschengitter 11 erreichen, so daß an dem Maschengitter 11 keine Verstopfung der öffnungen und damit kein zusätzlicher Druckstau entstehen kann. Die Aufnahmekapazität für die gefilterten Bestandteile und damit die Lebensdauer des Filterelements 10 läßt sich dadurch erhöhen, daß an der Oberfläche, an der das Filtermedium einströmt, umlaufende Rinnen oder Vertiefungen (12) angebracht werden, wie es in F i g. 3 dargestellt ist

Die "Hefe dieser Rinnen (12) ist dabei kleiner als die Distanz zwischen der Filteroberfläche und dem Maschengitter 11.

Die Fasern des Filterelements 10 bestehen aus Glas, Keramik, Metall, Asbest, Steinwolle oder organischen Fasern. Die Fasern werden in loser Form verarbeitet; es lassen sich verschiedene Fasermaterialien und/oder Faserstärken miteinander kombinieren.

Das Bindemittel für die Fasern wird abhängig von dem Verwendungszweck des Filterelements gewählt, insbesondere im Hinblick auf seine Widerstandsfähigkeit gegen Wasser, Mineralöle, pflanzliche öle, synthetische öle, Säuren und Alkalien, sowie auch gegen Verunreinigungen in Luft, Druckluft, Dämpfen, Gasen und Flüssigkeiten. Als Bindemittel für die Verstärkung und Verbindung der Fasern werden z. B. Silikon, Polyurethan, Epoxy- oder Phenolharz benutzt

F i g. 4 zeigt schematisch ein Verfahren zum Herstellen des Filterelements unter Einsatz des als Stützschicht wirkenden Maschengitters 11. Das Maschengitter 11 ist in einem, durch die gewünschte Schichtstärke der mit 2 bezeichneten Fasern bestimmten Abstand lose über ein Entwässerir'.gsgitter 4 gelegt, welches z. B. aus »expamet mini mesh« bestehen kann. Eine Aufschwemmung 1 wird in einen Behälter über dem Maschengitter 11 gegeben. Diese Aufschwemmung besteht aus einer Mischung von Fasern, die dem späteren Verwendungszweck des Filterelements entsprechen, und einer vorbestimmten Menge Wasser und verdünnter Säure mit abgestimmtem pH-Wert Ein exakter pH-Wert ist notwendig, um die Fasern gleichmäßig in der Flüssigkeit zu verteilen, während diese mechanisch umgerührt wird. Darüber hinaus bewirkt die Säure eine Ätzung der Fasern, was zu einem besseren Zusammenhalten bei einer späteren Imprägnierung mit dem Bindemittel bzw. dem Harz führt. Wenn eine Aufschwemmung mit Glasfasern verwendet wird, sollte der pH-Wert etwa 3 betragen.

Die Aufschwemmung 1 wird mit Hilfe von Unteroder Überdruck gegen das feine Flüssigkeitsablaufgitter 4 gepreßt, wo sich die Fasern aufstauen und eine Faserschicht mit vorbestimmter Dicke bilden, die sich durch die öffnungen des Maschengitters 11 hindurch aufbaut.

üip Flüssigkeit 5 tropft zur Aufbewahrung oder Wiederverwertung in einen darunterliegenden Behälter. Das teilweise fertiggestellte Filterelement mit dem Maschengitter 11 als Stützschicht wird anschließend aus dem Behälter entfernt und getrocknet. Dieses halbfertige Filterelement kann entweder scheibenförmig, konkav oder konvex ausge' lüdet sein oder es kann ein flaches Band sein, das anschließend in einen Zylinder oder in einen Kegelmantel umgeformt wird. Das Filterelement kann zwecks Erzielung einer größeren Oberflache mit Falten versehen werden. Nach dem Trocknen wird cfcs Filterelement z. B. durch Eintauchen in eine Lösung von Phenol- oder Silikonharz imprägniert. Am Schluß wird das imprägnierte Filterelement in einem Ofen gehärtet, wodurch es seine endgültige Stabilität erhält Das Bindemittel für die Impregnation des Filterelements kann z. B. aus einer Lösung von Toluol Azeton (toluene acetone) und Polyurethan bestehen. In diesem Fall wird das

ίο Filterelement in Kontakt mit atmosphärischer Luft gehärtet

Bei einem abgewandelten Verfahren zur Herstellung des Filterelements werden zwei oder mehr verschiedene Aufschwemmungen verwendet um Filterschichten von unterschiedlichen Feinheitsgrad zu erzeugen. Dadurch wird erreicht daß Partikel unterschiedlicher Größe bei verschiedenen Schichttiefen aufgestaut werden. Es wird dadurch auch eine verbesserte Strömungscharakteristik und eine erhöhte Filterkapazität erreicht was die Lebensdauer des Filterelements vergrößert Die Kapazität und Lebensdauer des Filter elements kann auch dadurch vergrößert werden, daß die angeströmte Filteroberfläche vergrößert wird.

In den F i g. 5, 6 und 7 sind Anwendungsbeispiele des Filterekments dargestellt Eine derartige Filtervorrichtung wird verwendet um ölhaltige Druckluft zu reinigen. Die Filtervorrichtung 8 ist mit zwei Abschlußstükken 6 und 7 versehen, deren Außenkanten z. B. mit einem Epoxyharz abgedichtet sind. Für die Verwendung bei normalen Temperaturen kann zusätzlich eine äußere Schicht 13, bestehend aus einem porösen Polyurethan-Schaum, aufgetragen sein. Bei hohen Temperaturen, beispielsweise zwischen 40 und 120⁰C, kann anstelle des Polyurethan-Schaumes fiberartiges Polyester oder Nylon verwendet werden. Bei noch höheren Temperaturen kann diese Äußenschicht aus anderen Materialien, wie beispielsweise Metallfasern oder Keramikfasern bestehen. Die poröse Oberfläche der äußeren Schicht 13 bewirkt eine relativ große Oberfläche für die Absonderupg von angesammelten Aerosolen 14 (F i g. 7) in einer nicht durchströmten Zone 15 des Filtergehäuses. Der Einlaßstutzen 16 der Filtervorrichtung ist mit einem Gewinde versehen, an welchem die Filtervorrichtung in das Gehäuse eingeschraubt wird. Ein O-Ring 17 sorgt für die Abdichtung zwischen Einlaß 18 und Auslaß 19. Die normale Strömungsrichtung der Druckluft ist durch die Pfeile dargestellt Um eine größere Durchströmmenge zu ermöglichen, kann der einfache Zylinder 8 mit zusätzlichen vertikalen Falten versehen werden.

In F i g. 8 ist ein A bschlußstück 6 gezeigt, welches eine umlaufende Rinne 20 mit konvergierenden konischen Seitenflächen aufweist. Die obere Kante des zylindrischen Filterelements hat denselben mittleren Durchmesser, wie die umlaufende Rinne 20 und ist unter axialem Druck an dieser angepreßt Das fylindrische Maschengitter 11 ist genau in der Mitte der inneren und der äußeren Begrenzungsfläche des Filterelements angeordnet.

F i g. 9 zeigt ein Abschlußstück 6 mit einem äußeren Flansch 21, der eine konische innere Seitenwand aufweist, deren Durchmesser an der Basis d-?ffi Außendurchmesser der oberen Kante des Fikerelements IC entspricht. Die Oberkante des Filterelements 10 wird dabei an die konische Seitenwand des Abschlußstückes angepreßt. Bei diesem Ausfiihrungsbeispiel ist das zylindrische Maschengitter 11 näher an der inneren Begrenzungsfläche des Filterelements angeordnet als an der äußeren.

F i g. 10 zeigt ein Abschlußstück 6 mit einer nach innen gerichteten konischen Seitenwand 22, deren Basisdurchmesser dem Innendurchmesser der oberen Kante des Filterelements 10 entspricht Das Filterelement wird dabei an die konische Seitenwand 22 sowie an den Flansch 23 angepreßt Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das zylindrische Maschengitter 11 näher an der äußeren Begrenzungslinie des Filterelements angeordnet als ün der inneren.

Fig. 11 zeigt eine Filtervorrichtung, bei welcher eine Gummidichtung 24 zwischen einem Abschlußstück 6 und der oberen Kante des Filterelements 10 angeordnet ist. Die Dichtung kann dabei entweder am Filterelement 10 befestigt sein, oder aber einfach auf diesem aufliegen. Die Dichtung 24 wird durch einen Vorsprung des Abschlußstückes 6 fixiert, der ein wenig ins Innere des Filterelements 10 eindringt. Das Maschengitter lljst genau zwischen den beiden Begrenzungsflächen des Hiterelements 10 angeordnet, welches so montiert werden kann, daß es entweder von der einen oder von der anderen Seite durchströmbar ist

F i g. 12 zeigt eine F i g. 10 entsprechende Anordnung, wobei das Filterelement 10 mit einem porösen Mantel 26 umgeben ist, z. B. aus Polyester-Polyurethan-Schaum. Diese Filtervorrichtung kann für hochwirksa- me Druckluftfilter verwendet werden, bei der die Druckluft vom Inneren der zylindrischen Filteranordnung nach außen strömt, so daß Wasseraerosole am Außenmantel 26 gesammelt werden und abfließen.

Hat das Filterelement 10 die Gestalt einer flachen Scheibe oder weist es einen radialen Außenflansch 36 auf, wie dies in den F i g. 14 bzw. 15 dargestellt ist, kann das Ende des Filterelements durch Einklemmen zwischen zwei konvergierende konische Oberflächen 37,38 abgedichtet werden.

in Fig. 14 ist zwischen diesen beiden konischer! Oberflächen eine Dichtung 14 dargestellt In Fig. 15 ist die Oberfläche 38 selbst als Dichtung ausgebildet.

Die Filtervorrichtung, wie sie in Fig.8 bis 15 dargestellt sind, dienen je nach Feinheitsgrad der Fasern der Aushlterung von Bestandteilen von 1, 2, 5, 10, 20 und 50 Mikron.

Die Fig. 16 bis 18 zeigen schematisch ein abgewandeltes Verfahren zur Herstellung eines Filterelements mit unterschiedlichen Filterschichten. F i g. 16 zeigt eine Filterschicht, die bis zu einem Niveau 40 aufgebaut ist Auf dieser Schicht wird mit einer Aufschwemmung von gröberen Fasern eine zweite Schicht bis zu einem Niveau 41 aufgebaut wie in F i g. 17 dargestellt Das fertige, zweischichtige Filterelement ist in Fig. 18 darge- stellt Während des Filterprozesses passiert das zu reinigende Medium zerst die gröbere Fdterschicht, wobei bei Niveau 41 die gröberen Partikel aufgestaut werden, während die feinen Partikel sich erst am Niveau 40 ansammeln. Ersichtlicherweise ist die Füterkapazität bzw. die Filterwirkung umso größer, je feiner die Fasern sind. In der Praxis werden Tanks verwendet, weiche die verschiedenen Aufschwemmungen enthalten, die dann über Ventile in den Behälter geleitet werden, in welchem der Filter aufgebaut wird. Zusätzlich zu den in F i g. 17 dargestellten beiden Faserschichten von unterschiedlichem Feinheitsgrad können noch mehrere unterschiedliche Schichten aufgebaut werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 Fasern. Ein solcher Filterkörper ebener Form wird als Patentansprüche: Filterelement in einen Rahmen oder dergleichen eingesetzt

1. Verfahren zur Herstellung eines Füterelements, Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bebei dem eine Aufschwemmung, die aus Fasern und 5 kannte Verfahren zur Herstellung eines Filterelements einer vorbestimmten Menge Flüssigkeit besteht, mit derart weiterzuentwickeln, daß bei dem-Produkt auch Hilfe von Unter- oder Überdruck gegen ein Flüssig- bei hohen Druckstößen in beiden Richtungen ein Ablökeitsablaufgitter gepreßt wird, wo sich die Fasern sen einzelner Fasern vermieden wird.

unter Abfluß der Flüssigkeit aufstauen und eine Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden

Schicht vorbestimmter Dicke bilden, die anschlie- 10 Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale ge-

ßend von dem Flüssigkeitsablaufgitter entfernt und löst

getrocknet wird, und bei dem ein Bindemittel zum Weitere Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben Zusammenhalten der Fasern zugegeben wird, da- sich aus den Patentansprüchen 2 und 3.
durch gekennzeichnet, daß eine Stütz- Ein nach dem Verfahren hergestelltes Filterelement schicht (11) imit Öffnungen, die eine Fläche von we- 15 hat den Vorteil, daß es unabhängig von der Richtung des nigstens 30% der gesamten Stützschichtfläche ein- zu filternden Materials in bezug auf die Faserschicht nehmen, in einem Abstand über das Flüssigkeitsab- wirksam ist Die Bindung der Fasern gegeneinander so-Iaufgitter (4]i gelegt wird, daß die Fasern durch die wohl außerhalb der Stützschicht als auch innerhalb der öffnungen Her Stützschicht (11) hindurch auf beiden Stützschicht führt dazu, daß es sehr hohen Druckdiffe-Seiten der Stützschicht (11) bis zu einem vorbe- 20 renzen standhält und als feste, kräftige, sowie integrierte stimmten Abstand über der Stützschicht (11) aufge- Einheit bestehen bleibt Das Bindemittel liefert vorteilstaut werdem, und daß die aufgestaute Schicht aus hafterweise eine feste Verbindung der Fasern miteinanden Fasern nach dem Trocknen mit dem Bindemittel der sowie eine feste Verbindung der Fasern mit der imprägniert wird, um die Fasern untereinander und Stützschicht und ist auf die gesamte Fasermasse aufgemit der Stützschicht (11) zu verbinden. 25 bracht

2. Verfahren nach Anspruth 1, dadurch gekenn- Im folgenden wir<ä.das Verfahren zur Herstellung eizeichnet, daß die aufgestaute Schicht aus den Fasern nes Filterelements anhand der Zeichnungen weiter erdurch sukzessive Verwendung von Aufschwemmun- läutert Es zeigt

gen aus unterschiedlichen Fasern in Lagen aufge- F i g. 1 eine teilweise im Schnitt gehaltene Ansicht ei-

baut wird und die einzelnen Lagen aus Fasern mit 30 nes Filterelementes, das nach dem Verfahren hergestellt

unterschiedlichem Feinheitsgrad gebildet werden. ist,

3. Verfahren nach einem dv. Ansprüche 1 oder 2, Fig.2 eine Teilansicht des Filterelementes nach dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement zur Fig. 1, in vergrößertem Maßstab,

Erzielung einer größeren überwache mit Vertiefun- F i g. 3 eine abgewandelte Ausführungsform des Fügen (12) versehen wird. 35 terelementes gemäß F i g. 1,

Fig.4 eine schematische Querschnittsansieht durch

eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens,

Fig.5 eine Teilschnittansicht, ein Beispiel eines Einsatzes des nach dem Verfahren hergestellten Filterele-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung 40 mems,

eines Füterelements gemäß dem Oberbegriff des Pa- F i g. 6 eine Teilansicht von F i g. 5, in vergrößertem

tentanspruchs 1. Maßstab,

Ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patenten- F i g. 7 eine Seitenansicht eines Gehäuses für ein FiI-

spruchs 1 ist aus der DE-AS 12 85 455 bekannt Bei die- ter nach F i g. 5,

sem Verfahren wird auf die Oberfläche einer porösen 45 F i g. 8 bis 12 Seitenansichten von F i g. 6 entsprechen-

Ü Grundlage eine Verankerungsdispersion aus teilchen- den, abgewandelten Ausführungsformen,

i] förmigem Fasermaterial, Bindemittel und Dispersions- Fig. 13 eine Seitenansicht einer weiteren Fütervor-

\ß. flüssigkeit aufgebracht und entwässert wonach eine richtung,

Überzugsdispersion aufgebracht wird. Das Aufbringen Fig. 14, 15 Seitenansichten bestimmter, nach dem

% der Verankerungsdispersion erfolgt durch Anlegen ei- 50 Verfahren hergestellter Filterelemente, und

M nes Vakuums, wodurch die Verankerungsdispersion Fig. 16 bis 18 Darstellungen zur Erläuterung eines

|i durch die Grundlage geführt wird. Durch Auswahl der aügewandelten Verfahrens zur Herstellung von Filter-

Λ| Flockungseigenschaften der Dispersionsflüssigkeit der elementen.

Überzugsdispersion werden unter Entwässerung Klum- Die F i g. 1 und 2 zeigen eine Filtervorrichtung mit

pen des Fasermaterials gebildet, die auf der porösen 55 einem Filterelement 10, das nach dem noch zu beschrei-

Grundlage haften und eine mikroporöse Schicht erge- benden Verfahren hergestellt ist. Das Filterelement 10

ben. Die Fasern werden damit auf der Oberfläche der besteht aus Fasern, die beidseitig eines als Stützschicht

Grundlage abgeschieden. wirkenden zylindrischen Maschengitters 11 angeordnet

In der DE-OS 22 37 636 ist ein faseriger Filterkörper sind, welches aus gestrecktem oder perforiertem Stahl,

beschrieben, zu dessen Herstellung die Aufschwem* eo Aluminium oder einem anderen geeigneten Material

mung auf ein Gitter aufgebracht wird und sich die Fa- besteht. Die Gesamtfläche der öffnungen des Maschen-

sern auf dem Gitter ablagern (Seite 8, Abs. 1). Auch bei gitters 11 beträgt nicht weniger als 30% der Gesamtflä-

diesem Verfahren werden die Fasern nicht durch das ehe des Maschengitters und vorzugsweise mehr als z. B.

Gitter hindurchgepreßt, sondern vielmehr auf der Ober- 50%. Das Maschengitter weist eine weit größere me-

fläche des Maschengitters in Form einer Schicht abgela- 65 chanische Festigkeit auf als der Faserverbund des FiI-

gert, um von dem Gittersieb abgehoben und in her- terelements 10 selbst, ist jedoch vorzugsweise so dimen-

kömmlicher Weise getrocknet werden zu können. Der sioniert, daß es die Stützfunktion gerade noch erfüllt.

Filterkörper besteht letztlich aus diskontinuierlichen Vorzugsweise wird eine minimale Menge eines Bin-