DE2756179A1

DE2756179A1 - Filteranordnung

Info

Publication number: DE2756179A1
Application number: DE19772756179
Authority: DE
Inventors: Ronald L Storms
Original assignee: Brunswick Corp
Current assignee: Brunswick Corp
Priority date: 1977-01-10
Filing date: 1977-12-16
Publication date: 1978-07-13
Also published as: NL7800291A; FR2376681B1; GB1576960A; CA1078749A; JPS5834011A; FR2376681A1; JPS618730B2; JPS5388273A; IT7847543A0; BE859222A; US4114794A; DE2756179C2; JPS5852750B2

Description

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16. Des. 1977

BRUNSWICK CORPORATION

One 3runswick Plaza, Skokie, Illinois 60076, USA

Filteranordnung

Die Erfindung betrifft Filter mit einem porösen metallischen Auflagefilter, der sowohl zum mechanischen Ausfiltern von Flüssigkeiten als auch Gasen bestimmt ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit dem Verbinden bzw. haftenden Verbinden anderer metallischer Bauelemente mit einem Auflagefilter unter Bildung einer Filteranordnung.

Metallische Auflagefilter weisen üblicherweise ein sehr fein gewobenes Netzwerk auf, wobei diese gewöhnlich in mehreren übereinanderliegenden Lagen angeordnet sind, oder sie können auch ein gesintertes Gewebe oder Netzwerk oder eine Matte aus metallischen, sehr kleinen Fasern aufweisen. Meist ist ein relativ grobes metallisches Netzwerk auf jeder Seite eines Gewebes aus sehr kleinen Metallfasern angeordnet, um dieses physikalisch zu schützen und das Gewebe bzw. Netzwerk zu versteifen. Filter mit metallischen

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Filterelementen werden umfangreich unter Arbeitsbedingungen bei hoher Temperatur oder korrosiven Arbeitsmitteln eingesetzt.

Beim Erstellen von Filteranordnungen, die metallische Auflagefilter enthalten, ergeben sich schwierige Probleme beim haftenden Verbinden des porösen Elementes mit den als Verbindungsstücke dienenden massiven Bauteilen. Es wird eine dauerhafte leckfreie Verbindung zwischen diesen Teilen gefordert, um einen zuverlässig arbeitenden und einsatzfähigen Filter zu schaffen. Die massiven Bauteile einer Filteranordnung umfassen üblicherweise Endplatten oder kappenförmige Endverschlüsse bei einem Auflagefilter mit zylindrischer Gestalt und einen als Begrenzung dienenden Hing oder ein Gehäuse bei einem ebenen Filter oder einem Packungstypfilter.

Mehrere Verfahrensweisen zum haftenden Verbinden eines Auflagefilters mit den zur Verbindung dienenden Bauteilen einer Filteranordnung sind vorgeschlagen worden. Klebstoffe, wie zum Beispiel Epoxidharze, sind hierzu verwendet worden, jedoch ist die hierdurch hergestellte Filteranordnung bezüglich ihrer Anwendung auf relativ niedrige Temperaturen beschränkt.

Bei Anwendungsgebieten mit hohen Temperaturen wird die haftende Verbindung üblicherweise durch Loten, Schmelzschwelssen oder Widerstandsschweißen hergestellt. Obgleich man durch Löten eine dauerhafte, haltbare,leckfrei haftende Verbindung erzielen kann, ist diese Vorgehensweise mit mannigfachen Problemen behaftet. Der metallische Auflagefilter ist porös und erzeugt eine starke Kapillarwirkung im Hinblick auf das schmelzflüssige Lötmetall. Das Lötmetall wandert hierdurch von dem Verbindungsbereich in den Auflagefilter, so daß die effektive Filterfläche verringert und häufig die Bildung gleichmäßiger Kehlnähte beim Löten verhindert wird. Zusätzlich besitzt das Lötmetall eine

zum Auflagefilter und den anderen metallischen Bauteilen der Filteranordnung verschiedene Materialzusammensetzung. Unter Arbeitsbedingungen bei korrosiven Arbeitsmitteln kann dies eine örtliche elektrolytische Korrosion und somit ein schnelles Versagen zur Folge haben.

Das Löten macht ebenfalls einen kurzen, zeitabhängigen Temperaturzyklus erforderlich, durch den Löttechniken im Ofen ausgeschlossen werden. Beim Löten eines Auflagefilters aus rostfreiem Stahl benötigt man Temperaturen oberhalb des Oxidationspunktes, so daß entweder eine inerte Atmosphäre oder ein schützendes Flußmittel erforderlich ist. Wenn man ein schützendes Flußmittel verwendet, muß dieses anschließend entfernt werden und dieser Vorgang ist sowohl mit Kosten verbunden als auch umständlich.

Sowohl das Widerstandsschweißen als auch das Schmelzschweissen bereiten infolge der Differenz der wirksamen Dicke von Auflagefilter und relativ massiven metallischen Bauteilen Schwierigkeiten, mit denen der Auflagefilter verbunden werden soll. Durch die bei diesen Techniken aufgebrachte übermäßige bzw. überschüssige Wärme besteht die Neigung, einen Teil des Auflagefilters zu erschmelzen, so daß sein wirksamer Filterbereich verringert wird oder die metallischen Bauteile der Filteranordnung können deformiert werden. Die Deformation bzw. Verformung infolge der Wärme ist meist so stark, daß eine anschließende Bearbeitung der geschweißten Anordnung erforderlich ist, um die gewünschten Endabmessungen zu erreichen. Bei der zusätzlichen Bearbeitung können Metallteilchen unerwünschterweise in den stromabwärtigen Abschnitt der Filteranordnung gelangen.

Schließlich wurde vorgeschlagen, über den Kanten des Auf lagefilters Metallstreifen durch Ancrimpen oder Anschweißen anzubringen, und daraufhin den Metallstreifen mit den End-

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platten des Filters durch Schmelzschweißen zu verbinden. Eine derartige Vorgehensweise ist in der US-PS 5 4-26 910 beschrieben. Obgleich man bei dieser Verbindungsweise eine dauerhafte Dichtung zwischen dem Filterelement und den anderen metallischen Bauteilen bei der Erstellung der Filteranordnung erhält, ergibt sich eine Verminderung des effektiven Filterbereiches insbesondere bei relativ kurz bemessenen zylindrischen Filtern. Auch ist diese Verbindungsweise nicht für einen flachen Filter oder Packungstypfilter geeignet.

Erfindungsgemäß werden Auflagefilter mit anderen metallischen Bauteilen einer Filteranordnung dadurch verbunden, daß der Auflagefilter durch eine haftende Sinterverbindung über eine Diffusionsverbindungsmembrane mit den metallischen Bauteilen verbunden wird. Die Diffusionsverbindungsmembrane umfaßt ein Netzwerk aus sehr dünnen metallischen Fasern, die sowohl mit den Auflagefiltern als auch mit den anderen metallischen Bauteilen metallurgisch kompatibel sind. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen die Auflagefilter, die Diffusionsverbindungsmembrane und die anderen metallischen Bauteile der Filteranordnung aus derselben Zusammensetzung.

Die Diffusionsverbindungsmembrane wird zwischen die Ränder des Auflagefilters und die metallischen Bauteile gelegt. Daraufhin wird die zusammengestellte Anordnung vorzugsweise in einem Vakuumofen bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes der Metalle während einer Zeitdauer gesintert, die ausreicht, um eine gesinterte haftende Verbindung zwischen dem Auflagefilter und der Verbindungsmembrane und zwischen der Verbindungsmembrane und den anderen metallischen Bauteilen zu bilden.

Die Erfindung zielt darauf ab, ein Verfahren zum Verbinden metallischer Auflagefilter mit anderen metallischen

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Bauteilen zu schaffen.

Insbesondere sollen nach der Erfindung Filteranordnungen
erstellt werden, bei denen die Auflagefilter metallurgisch haftend verbunden mit anderen metallischen Bauteilen unter Bildung einer Filteranordnung sind.

Vorzugsweise sollen die Auflagefilter erfindungsgemäß mit
anderen metallischen Bauteilen einer Filteranordnung durch ein Sinterschweißen verbunden werden.

Vorzugsweise wird die gesinterte haftende Verbindung von
Auflagefilter und anderen metallischen Bauteilen über eine Diffusionsverbindungsmembrane aus metallischen, sehr kleinen Fasern erzielt.

Ein bevorzugter Gedanke der Erfindung liegt in einer autogenen oder gesinterten, haftenden Verbindung von metallischen Auflagefiltern mit anderen metallischen Bauteilen einer Filteranordnung, die dadurch erzielt wird, daß man die Bauteile über eine Diffusionsverbindungsmembrane verbindet. Die Membrane umfaßt ein Netzwerk bzw. Gewebe aus metallischen Fasern mit sehr kleinem Durchmesser, die eine gesinterte haftende Verbindung sowohl mit dem Auflagefilter als auch mit den anderen Bauteilen der Filteranordnung unter Bildung
einer physikalisch widerstandsfähigen und leckfreien Dichtung herstellen.

Metallische Auflagefilter zusammen mit sehr fein gewobenen metallischen Netzwerken und gesinterten Geweben aus sehr
kleinen metallischen Fasern können durch Sintern haftend
mit massiveren metallischen Filterbauteilen über eine Diffusionsverbindungsmembrane verbunden werden. Die Diffusionsverbindungsmembrane umfaßt ein dünnes Netzwerk bzw. Gewebe

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aus sehr kleinen metallischen Fasern, die die Fähigkeit besitzt, daß sie sich einfach durch Sintern bei hoher Temperatur mit einem angrenzenden metallischen Bauteil verbinden kann. Die Zusammensetzung der metallischen, sehr kleinen Fasern zur Erstellung der Verbindungsmembrane muß sowohl mit den Auflagefiltern als auch den metallischen Bauteilen der gesamten Filteranordnung verträglich sein. Unter metallurgisch verträglich ist das Vermögen zu verstehen, eine widerstandsfähige gesinterte oder autogene Verbindung bei einer Temperatur zu bilden, bei der die Form, Gestalt und Eigenschaften der einzelnen Bauteile der Filteranordnung unbeeinflußt bleiben. Die metallurgische Verträglichkeit wird am einfachsten dadurch gewährleistet, daß man für die Auflagefilter, die Verbindungsmembrane und die anderen metallischen Bauteile der Filteranordnung dasselbe Metall oder dieselbe Legierung verwendet .

Als geeignete Metalle für die Filteranordnungen kommen nach der Erfindung insbesondere rostfreie Stähle, Nickel-Chrom-Legierungen, die als weitere Bestandteile Fe, Mn, Ti, Nb+Ta, Cu, Co, C und Si enthalten (und mit Inconel bezeichnet sind), Nickellegierungen mit Zuschlagen von beispielsweise Molybdän, Chrom, Mangan, Kupfer, Si, Fe (die mit Hastalloy bezeichnet sind), Sonderlegierungen auf Nickelbasis und verschiedene Legierungen auf Eisen-, Nickel- und Kobaltbasis in Betracht. Die rostfreien Stähle unter den zuvor genannten Materialien werden am häufigsten verwendet.

Die Diffusionsverbindungsmembranen nach der Erfindung können aus denselben metallischen kleinen Fasern hergestellt werden, die zur Herstellung der gesinterten Gewebe bzw. Netzwerke aus metallischen kleinen Fasern für die Auflagefilter verwendet werden. Die Fasern selbst können einen

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Durchmesser in der Größenordnung von 2 bis 40 ,\x und eine Länge in einem Bereich von 12,7 bis 152,4 mm aufweisen. In den meisten Anwendungsfällen werden die kleineren Fasern bevorzugt verwendet, die einen Durchmesser von ungefähr 4 bis 16/U und eine Länge von 12,7 bis 25,4 mm aufweisen. Die Fasern können beispielsweise nach dem Verfahren entsprechend der US-PS 3 379 000 hergestellt werden. Es können auch metallische Fasern verwendet werden, die nach anderen Verfahren hergestellt sind.

Rohlinge aus metallischen Fasern zur Verwendung als Diffusionsverbindungsmembranen nach der Erfindung können aus den Fasern auf die folgende Art und Weise hergestellt werden. Zuerst wird eine lose Matte aus regelmäßig verteilten, zufällig orientierten und verflochtenen Metallfasern gebildet. Diese Matte wird dann zur Vergrößerung der Dichte komprimiert. Die komprimierte Matte wird daraufhin wärmebehandelt, um Spannungen zu beseitigen und ihre Elastizität zu verringern. Das wärmebehandelte Netzwerk wird dann gewalzt, um eine Verbindungsmembrane mit gewünschter Dicke zu erstellen. Die fertiggestellten bandförmigen Gebilde oder Membranen sind in hohem Maße physikalisch widerstandsfähig, müssen jedoch vor Eindrücken und Einschnürungen geschützt werden, die eine ausreichende Sinterung der Dichtung während der Herstellung der Filterelemente verhindern könnten.

Die losen Matten aus metallischen Fasern zur Herstellung der Verbindungsmembranen können vorbehandelt werden, indem einzelne Fasern in einen sich stromaufwärtig bewegenden Luftstrom mit hoher Geschwindigkeit eingeführt werden, durch den sie in Berührung mit einem stromabwärtig gegenüberliegenden Fasernetzwerk gebracht werden. Die auf dem Netzwerk abgelagerten Fasern bilden eine Matte aus ineinander verflochtenen, zufällig verteilten Fasern. Eine der-

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artige Matte weist eine geringe Dichte in der Größenordnung von 1 % der Dichte eines äquivalenten Volumens eines Feststoffes auf, jedoch besitzt sie für die anschließende Handhabung eine ausreichende Festigkeit. Verfahren und Vorrichtungen zur Bildung einer Matte sind in der US-PS 3 505 O38 näher beschrieben. Metallische Fasermatten aus verschiedenen Metallegierungen sind im Handel unter der Bezeichnung "Brunsmet Web" erhältlich.

Vorzugsweise weisen die Diffusionsverbindungsmembranen eine geringe oder mittlere Dichte auf, so daß sie sich unter Anpassung an jegliche Unregelmäßigkeiten an den Rändern oder Kanten der Auflagefilter verformen können. Gleichzeitig ist es erforderlich, daß die Membranen zur Bildung einer widerstandsfähigen, leckfreien Dichtung ausreichend dicht sind. Eine Dichte in der Größenordnung von ungefähr 5 % bis 40 %,basierend auf der Dichte eines äquivalenten Volumens eines Feststoffes, ist im allgemeinen ausreichend. Vorzugsweise beläuft sich die Dichte auf einen Bereich von 15 % bis 25 %·

Die Diffusionsverbindungsmembranen sind vorzugsweise sehr dünn und weisen im allgemeinen eine Dicke innerhalb eines Bereiches von ungefähr 0,127 bis 1,27 mm (0,005 bis 0,05 inch) auf. Die Dicke der Membrane ist jedoch nicht besonders kritisch, wenn man Membranen verwendet, die mehrere Schichten umfassen. Eine Membrane mit einer Dicke von 0,508 bis 0,762 mm (0,02 bis 0,03 inch) reicht aus und ist bevorzugt für Filteranordnungen aus rostfreiem Stahl geeignet.

Die Herstellungsweise und die Verfahrensweise zur Herstellung einer haftenden Verbindung unter Verwendung von Diffusionsverbindungsmembranen nach der Erfindung sind sehr einfach. Bei einem sehr kurzen zylindrischen Filter oder einem sogenannten "Flachfilter" umfaßt die Filteranordnung

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üblicherweise eiren Auflagefilter, der haftend verbunden zwischen einem Paar Endplatten angeordnet ist. Der Auflagefilter kann mehrere übereinanderliegend angeordnete, fein gewobene Drahtgeflechte oder entweder einen gesinterten Rohling aus sehr kleinen Metallfasern allein oder in Verbindung mit relativ groben, als Überdeckung oder Unterlage dienenden Geflechten an jeder Seite des Rohlings umfassen. Das Filterelement ist vorzugsweise in plissierter Fora mit einer zylindrischen Gestalt gefaltet und zur Bildung eines geschlossenen Gebildes verschweißt.

Die Diffusionsverbindungsmembrane wird so zugeschnitten, daß sie in ihrer Größe und Gestalt den endseitigen kappenförmigen Abschlußteilen angepaßt ist. Zum endgültigen Zusammenbau wird eine Verbindungsmembrane innerhalb einer der endseitigen kappenförmigen Abschlußstücke gelegt, der Auflagefilter wird vorsichtig auf die Membrane gelegt und in den endseitigen kappenförmigen Abschlußstücken zentriert. Hierbei muß darauf geachtet werden, daß der Rand des Auflagefilters vollständig in Berührung mit der Verbindungsmembrane ist. Daraufhin werden das andere endseitige kappenförmige Abschlußstück und die Verbindungsmembrane auf den Auflagefilter gelegt, wobei wiederum eine vollständige Berührung gewährleistet sein muß. Die Anordnung wird dann, wie zum Beispiel in einer Stanzpresse komprimiert, um die Verbindungsmembrane zu verdichten und in den Auflagefilter an allen Berührungspunkten einzudrücken.

Die Diffusionsverbindung von Auflagefilter und endseitigen kappenfÖrmigen Abschlußstücken unter Zwischenlage der Verbindungsmembrane wird dadurch hergestellt, daß die Anordnung bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes der Metalle während einer Zeitdauer gesintert wird, die zur Bildung einer autogenen oder gesinterten haftenden Verbindung ausreicht. Die Sintertemperatur ist auf die für die Filteranordnung verwendeten Metalle abgestimmt. Bevorzugte

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Sintertemperaturen für rostfreie Stähle liegen beispielsweise innerhalb eines Bereiches von ungefähr 1093 C bis 12OA-⁰C (200O⁰F bis 220O⁰P) und die Zeitdauer kann innerhalb eines Bereiches von ungefähr 1 bis 3 Stunden liegen. Vorzugsweise wird die Sinterung in einem Vakuum ausgeführt. Nach Beendigung der Sinterung wird die Filteranordnung vorzugsweise schnell abgekühlt, indem der Vakuumofen mit einem Reduktionsgas, wie zum Beispiel Wasserstoff, aufgefüllt wird.

Bei einem Packungstypfilter, bei dem ein Auflagefilter in einen Begrenzungsring oder ein Gehäuse eingepaßt ist, ist die Vorgehensweise ähnlich. Der Auflagefilter wird auf ein relativ zu den Abmessungen des Gehäuses geringfügiges Untermaß zugeschnitten. Ein Streifen aus der Verbindungsmembrane mit einer Breite, die geringfügig grosser als die Höhe des Auflagefilters ist, wird um den Auflagefilter gewickelt und das überschüssige Material wird abgetrennt. Der Auflagefilter wird dann komprimiert und in das Gehäuse unter Verwendung einer Armpresse oder ähnlichen Einrichtungen eingedrückt. Durch die Expansion des Auflagefilters ergibt sich die Neigung, die Verbindungsmembrane an allen Berührungsstellen zu verdichten. Daraufhin wird die Filteranordnung Sinterungsbedingungen während einer Zeitdauer ausgesetzt, die zur Bildung einer widerstandsfähigen, leckfreien, autogenen oder gesinterten haftenden Verbindung von Auflagefilter und Gehäuse unter Zwischenlage der Verbindungsmembrane ausreicht.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von bevorzug ten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung.

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Figur 1 ist eine Rückansicht eines zylindrischen Filters oder eines sogenannten Flachfilters, wobei Teile ausgeschnitten sind,

Figur 2 ist eine Querschnittsansicht des Filters nach Figur 1,

Figur 3 ist eine Draufsicht auf einen Packungstypfilter, und

Figur 4 ist eine Querschnittsansicht des Filteraufbaus nach Figur 3·

In Figur 1 ist eine Ausführungsform einer Filteranordnung 10 gezeigt, bei der eine Endplatte 11 teilweise ausgeschnitten ist, um den gefalteten Aufbau des Auflagefilters 2 zu zeigen. Der Auflagefilter 2 kann mehrere übereinanderliegende Schichten aus fein gewobenen metallischen, netzförmigen Gebilden, ein gesintertes Netzwerk aus sehr dünnen metallischen Fasern oder ein gesintertes Netzwerk aus sehr dünnen metallischen Fasern umfassen, das an der Außenseite ein relativ grobes metallisches naschenwerk aufweist. Die Endplatten 11 sind kreisringförmig ausgebildet und besitzen einen zylindrischen Innenwandungsabschnitt oder Hand 13 und einen zylindrischen Außenwandungsabschnitt oder Rand Die Ränder 13 und 14 begrenzen einen kreisringförmigen Durchgang 15, in den der Auflagefilter 12 eingepaßt ist. Dies läßt sich insbesondere Figur 2 entnehmen.

Der Auflagefilter 12 ist an den Endplatten 11 über eine widerstandsfähige, leckfreie, haftende gesinterte Verbindung unter Zwischenlage einer Verbindungsmembrane 16 angebracht. Die Membrane 16 bildet einen ebenen kreisförmigen Ring aus einem Gewebe aus sehr dünnen metallischen Fasern, das sowohl mit dem metallischen Auflagefilter 12 als auch

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mit den metallischen Endplatten 11 metallurgisch kompatibel ist.

Figuren 3 und 4 zeigen eine v/eitere Filteranordnung, die nach der Erfindung aufgebaut und hergestellt ist. Die Filteranordnung 20 umfaßt einen Außenring oder ein Gehäuse 21, das einen metallischen Auflagefilter 22 begrenzt. Wie sich Figur 4 entnehmen läßt, ist der Auflagefilter 22 vorzugsweise gefaltet oder besitzt eine plissee-ähnliche Gestalt. Der Auflagefilter 22, um den die Verbindungsmembrane 23 gewickelt ist, ist so bemessen, daß er in das Gehäuse 21 unter Bildung eines Preßsitzes eingepaßt ist. Entsprechend der Ausführungsform nach Figur 1 kann der Auflagefilter 22 mehrere ubereinanderliegende Lagen aus fein gewobenen, netzförmigen Gebilden, ein gesintertes Netzwerk aus metallischen dünnen Fasern oder ein gesintertes Netzwerk aus dünnen metallischen Fasern umfassen, das mit einem relativ groben metallischen Netzwerk bedeckt ist.

Die Verbindungsmembrane 23 umgibt den Auflagefilter 22 und bildet eine Verbindung zwischen dem Auflagefilter und dem Gehäuse 21. Die Membrane 23 umfaßt einen Streifen aus einem Netzwerk aus metallisch dünnen Fasern mit einer derartigen Zusammensetzung, daß sich eine autogene oder gesinterte haftende Verbindung zwischen dem metallischen Auflagefilter 22 und dem metallischen Gehäuse 21 bildet. Die metallurgische Verträglichkeit zwischen dem Auflagefilter und der Membrane und zwischen der Membrane und dem Gehäuse läßt sich am besten gewährleisten, wenn man alle drei Elemente aus demselben Metall, wie zum Beispiel aus rostfreiem Stahl, herstellt. Die gesinterte haftende Verbindung zwischen dem Auflagefilter 22 und dem Gehäuse 21 unter Zwischenlage der Membrane 23 ist physikalisch äußerst widerstandsfähig und gewährleistet eine permanente leckfreie Dichtung.

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Anhand der folgenden Beispiele werden weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung erläutert.

Beispiel 1

Diffusionsverbindungsmembranen v/erden aus Netzwerken aus sehr dünnen metallischen Fasern aus rostfreiem Stahl hergestellt. Die metallischen, sehr dünnen Fasern sind in Form eines im Handel erhältlichen Netzwerkes vorhanden, die üblicherweise Nennmaße für einen Durchmesser von 4,8 und 12/U aufweisen und unter der Bezeichnung "Brunsmet" vertrieben werden.

Lagen aus einem derartigen Netzwerk werden aufeinander geschichtet, um eine Membrane mit gewünschter Dicke und Dichte zu erhalten. Die übereinandergeschichteten Lagen werden dann .iurch ein Walzwerk geleitet, wobei der Durchgangsspalt auf J,25 min (0,01 inch) eingestellt ist. Das so erhaltene bandförmige Gebilde wurde in einem Vakuumofen bei einer Temperatur von ungefähr 982°C (1800⁰F) während etwa 10 Minuten viännebehandelt. Der Ofen wurde dann so schnell wie möglich unter Verwendung eines Reinigungsgases aus Wasserstoff abgekühlt. Die wärmebehandelten bandförmigen Gebilde wurden wiederum auf eine Dicke von ungefähr 0,63 mm (0,025 inch) ausgewalzt und man erhielt eine fertiggestellte Diffusionsmembrane, die eine Dichte von ungefähr 20 %, verglichen mit siner Dichte einer äquivalenten Dicke aus demselben rostfreien Stahl, aufweist. Bänder- und kreisringförmige Gebilde wurden aus den bandförmigen Gebilden ausgeschnitten •and zur Herstellung einer gesinterten haftenden Verbindung eines Auflagefilters aus rostfreiem Stahl mit Endplatten oder Gehäusen aus rostfreiem Stahl unter Bildung von Pilteranordnungen entsprechend den Figuren weiterverarbeitet.

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Beispiel 2

Eine zylindrische Filteranordnung, wie zum Beispiel die in den Figuren 1 und 2 gezeigte, wurde erstellt, indem eine Diffusionsverbindungsmembrane nach Beispiel 1 verwendet wurde, um eine gesinterte haftende Verbindung des Auflagefilters mit den Endplatten herzustellen. Der Auflagefilter bestand aus einem gesinterten Geflecht aus rostfreien Stahlfasern, an dessen beiden Außenseiten ein Maschennetzwerk aus rostfreiem Stahl mit einem Drahtdurchmesser von 297/U (50 mesh) vorgesehen war. Das Auflagefilter wurde an den Stoßstellen zur Bildung einer durchgehenden Schleife geschweißt und wurde in plissierter Form entsprechend Figur 1 gefaltet, so daß man eine relativ große wirksame Filterfläche innerhalb eines relativ kleinen Raumes erhält.

Die Endplatten aus demselben rostfreien Stahl wurden ausreichend in einem Lösungsmittel gereinigt und eine Diffusionsmembrane, die in der Größe und Gestalt der Verbindungsfläche von den Endplatten entspricht, wurde in eine der Endplatten eingelegt. Das ziehharmonikaförmig gefaltete Filterelement wurde sorgfältig auf der Verbindungsmembrane zentriert und dann wurden die andere Endplatte und die Verbindungsmembrane entsprechend angebracht. Diese so erzielte Anordnung wurde dann in einer Stanzpresse komprimiert, wobei man einen Halter bzw. ein Putter verwendete, um die Konzentrizität und die Höhe einzuhalten. Durch diesen Preßvorgang werden die Verbindungsmembranen verdichtet und die Membranen werden an den Auflagefilter bzw. das Filterelement an allen Berührungsstellen angedrückt.

Diese Anordnung wurde dann in einen Vakuumsinterofen transportiert, wobei Vorsorge zu tragen ist, daß sich keines der Teile relativ zu dem anderen bewegen kann. Die Ausrichtung der endseitigen kappenförmigen Abschlußstücke wurde

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dadurch beibehalten, daß man einen Halter vorsah, der den Sintertemperaturen standhält, und das Gewicht der Anordnung belief sich auf ungefähr 2,27 kg (5 lbs.)· Daraufhin wurde die Anordnung während zwei Stunden bei 1204°C (2200°F) gesintert und daran schloß sich eine schnelle Abkühlung unter Verwendung eines Wasserstoffstrahles an. Die dabei erhaltene gesinterte haftende Verbindung zwischen den Endplatten und dem Auflagefilter war leckfrei und äusserst physikalisch widerstandsfähig.

Beispiel 3

Hierbei wurde ein Packungstypfilter entsprechend jenem in den Figuren 3 und 4 dargestellten unter Verwendung einer Diffusionsmembrane nach Beispiel 1 hergestellt, die zur Bildung einer gesinterten haftenden Verbindung von Auflagefilter mit einem zylindrischen Gehäuse dient. Der Auflagefilter umfaßte wiederum ein gesintertes Geflecht aus dünnen Fasern aus rostfreiem Stahl, das an den beiden Außenseiten mit einem siebförmigen Gebilde aus rostfreiem Stahl versehen war und ziehharmonikaförmig entsprechend Figur 4 gefaltet war. Das Filterelement wurde auf eine kreisringförmige Gestalt mit einem Durchmesser zugeschnitten, der geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des Gehäuses aus rostfreiem Stahl ist.

Ein Streifen aus der Verbindungsmembrane nach Beispiel 1 wurde auf eine Breite zugeschnitten, die ungefähr 6,35 mm (1/4 inch) größer als die Faltungshöhe des Filterelementes ist und auf eine Länge zugeschnitten, die 12,7 mm (1/2 inch) größer als der doppelte Umfang des Filterelementes ist. Ein Ende der Membrane wurde mit einer Federfahne versehen, indem ungefähr 6,35 mm (1/4 inch) des Materials abgerissen wurde. Die Verbindungsmembrane wurde, beginnend mit dem mit der Federfahne versehenen Ende, eng um das Filterelement mit zwei vollständigen Windungen gewickelt. Das

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freiliegende Ende der Hembranwicklung wurde ebenfalls mit einer Federfahne versehen, indem eine kleine Materiallänge abgerissen wurde. Der Materialüberschui3 der Membrane wurde dann von der Anordnung abgetrennt, so daß die Membranwicklung gleich der Faltungshöhe des Filterelementes ist.

Das Filterelement mit der darumgewickelten Membrane wurde dann im zusammengedrückten Zustand in das Gehäuse unter Verwendung eines Werkzeuges und einer Armpresse eingebracht. Dann wurde die Anordnung in einen Vakuumofen gebracht und während 2 Stunden bei 1093⁰C (2000⁰F) gesintert. Nach Beendigung der Sinterung wurde die Anordnung unter Verwendung eines Wasserstoffstrahles im Ofen schnell abgekühlt. Die gesinterte Filteranordnung weist eine widerstandsfähige, leckfreie autogene haftende Verbindung zwischen dem Filterelement und dem Gehäuse auf.

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Claims

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Patentansprüche

11. !Verfahren zum Verbinden eines metallischen Filterelemeafces mit anderen metallischen Bauteilen unter Bildung einer Filteranordnung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Diffusionsverbindungsmembrane gebildet wird, die ein Netzwerk aus metallischen Pasern mit kleinem Durchmesser umfaßt und die sowohl mit dem Filterelement als auch mit den anderen metallischen Bauteilen der Filteranordnung metallurgisch verträglich ist, daß die Membrane zwischen dem Filterelement und den anderen metallischen Bauteilen unter Bildung einer Anordnung gelegt wird und mit dem Filterelement und den anderen metallischen Bauteilen in Berührung gebracht wird, und daß die Anordnung bei einer Temperatur während einer Zeitdauer gesintert wird, die zur Bildung einer widerstandsfähigen, leckfreien autogenen haftenden Verbindung zwischen dem Filterelement und den anderen metallischen Bauteilen ausreichen.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Fasern einen Durchmesser innerhalb eines Bereiches von 2 bis 14- /U und eine Länge innerhalb eines Bereiches von 12,7 mm bis 152,4- nun (1/2 bis 6 inch) aufweisen.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, da3 die Membrane eine Dichte innerhalb eines Bereiches von 5 % bis 4-0 %, basierend auf der Dichte eines äquivalenten Volumens eines massiven Metalles, aufweist.

4-. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane eine Dicke innerhalb eines Bereiches von 0,127 mm bis 1,27 mm (0,005 bis 0,05 inch) aufweist.

5· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennze ichnet, daß die Zusammensetzung der metallischen Fasern aus einer Gruppe gewählt ist, die rostfreie Stähle, Nickel-Chrom-Legierungen, die als weitere Bestandteile Fe, Mn, Ti, Nb+Ta, Cu, Co, C und Si enthalten, Nickellegierungen mit Zuschlägen von beispielsweise Molybdän, Chrom, Mangan, Cu, Si und Fe, Sonderlegierungen auf Nickelbasis und Legierungen auf Eisen-, Kolbalt- und Nickelbasis umfaßt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennze ichnet, daß das Filterelement ein gesintertes Netzwerk aus metallischen Fasern auf weist .

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7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmembrane, das Filterelement und die anderen metallischen Bauteile aus demselben Material hergestellt sind.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennz ei chnet, daß das Metall rostfreier Stahl ist.

9· Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sinterung im Vakuum während einer Zeitdauer innerhalb eines Bereiches von 1 bis 3 Stunden bei einer Temperatur innerhalb eines Bereiches von 1O39°C bis 1204-⁰C (2000 bis 2200⁰F) erfolgt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfasern einen Durchmesser innerhalb eines Bereiches von A- bis 16/U aufweisen und die Membrane eine Dichte innerhalb eines Bereiches von 15 bis 25 %» basierend auf der Dichte eines äquivalenten Volumens eines massiven Metalles besitzt.

11. Filter, gekennzeichnet durch ein metallisches Filterelement (12, 22), das über eine Diffusionsverbindungsmembrane (16, 23) autogen mit anderen metallischen Bauteilen (11, 21) unter Bildung einer Filteranordnung (10, 20) verbunden ist, und daß die Diffusionsverbindungsmembrane (16, 23) ein Netzwerk aus metallischen Fasern mit kleinem Durchmesser umfaßt, das sowohl mit dem Filterelement (12, 22) als auch mit den anderen metallischen Bauteilen (11, 21) metallurgisch verträglich ist.

12. Filter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Fasern einen Durchmesser innerhalb eines Bereiches von 2 bis 1Ayu und eine Länge innerhalb eines Bereiches von 12,7 mm bis 152,A- mm

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(1/2 bis 6- inch) aufweisen.

13. Filter nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane eine Dichte innerhalb eines Bereiches von 5 % bis 40 %, basierend auf der Dichte eines äquivalenten Volumens eines massiven Metalles, aufweist.

14. Filter nach einem der Ansprüche 11 bis 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane eine Dicke innerhalb eines Bereiches von 0,127 mm bis 1,27 mm (0,005 bis 0,05 inch) aufweist.

15· Filter nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung der metallischen Fasern aus einer Gruppe gewählt ist, die rost freie Stähle, Nickel-Chrom-Legierungen, die als weitere Bestandteile Fe, Mn, Ti, Nb+Ta, Cu, Co, C und Si enthalten, Nickellegierungen mit Zuschlagen von beispielsweise Molyb dän, Chrom, Mangan, Cu, Si und Fe, Sonderlegierungen auf Nickelbasis und Legierungen auf Eisen-, Kobalt- und Nickel basis umfaßt.

16. Filter nach einem der Ansprüche 11 bis 15» dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement ein gesintertes Netzwerk aus metallischen Fasern aufweist.

17· Filter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmembrane, das Filter element und die anderen metallischen Bauteile aus demselben Material hergestellt sind.

18. Filter nach einem der Ansprüche 11 bis 17» dadurch gekennzeichnet, daß das Metall rostfreier Stahl ist.

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19- Filter nach einem der Ansprüche 11 bis 18 _Y dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfasern einen Durchmesser innerhalb eines Bereiches von 4 bis 16/U aufweisen und die Membrane eine Dichte innerhalb eines Bereiches von 15 bis 25 %» basierend auf der Dichte eines äquivalenten Volumens eines massiven Metalles, besitzt.

20. Filter nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (12, 22) mehrere übereinanderliegende Schichten aus fein gewobenem Metallgeflecht aus derselben Zusammensetzung wie die Membrane (16, 23) umfaßt und ziehhannonikaförmig gefaltet ist.

21. Filter nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement ein gesintertes Gewebe aus dünnen Metallfasern mit derselben Zusammensetzung wie die Membrane (16, 23) umfaßt und ziehharmonikaförmig gefaltet ist.

22. Filter nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Fasergeflecht an beiden Außenseiten ein gröberes gewobenes Netzwerk aufweist.

23- Filter nach einem der Ansprüche 11 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (12) zylindrisch ausgebildet und ziehhannonikaförmig gefaltet ist, sowie zwischen einem Paar Endplatten (11) über die Diffusionsverbindungsmembrane autogen haftend mit den Enden des Filterelementes verbunden ist.

2¹V. Filter nach einem der Ansprüche 11 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (22) die Form einer kreisförmigen Scheibe besitzt, innerhalb eines zylindrischen metallischen Gehäuses (21) angeordnet und mit diesem autogen haftend verbunden ist.

809828/0571

25· Filter nach Anspruch 24-, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (12, 22) ziehharmonikaförmig gefaltet ist.

809828/0571