DE3729955C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Filterelement mit einem relativ
steifen fluiddurchlässigen Zylinder, auf dessen
Außenmantelfläche ein ungewebtes Faservlies als Filtermaterial
angeordnet ist, und mit einem die Außenmantelfläche
des Filtermaterials umschließenden und das
Filtermaterial zusammenpressenden fluiddurchlässigen
warmgeschrumpften Mantel, sowie ein Verfahren zu dessen
Herstellung.
Bei einem bekannten Filterelement dieser Art ist das
Filtermaterial zwischen einem starren inneren gelochten
Zylinder und einem starren äußeren gelochten Zylinder
angeordnet und soll durch den auf dem äußeren Zylinder
angeordneten warmschrumpfenden Mantel in Form eines Polyesterstrumpfes
gleichmäßig beaufschlagt und damit zusammengepreßt
werden. Hierzu werden bei der Herstellung
die Enden des den äußeren Zylinder bildenden Stützmantels
an den sich überlappenden Enden durch eine zwischengefügte
Folie eines Schmelzklebers zu einem in
sich geschlossenen Zylindermantel verbunden, um auf
diese Weise den wirksamen Querschnitt des Filtermaterials
zu verringern; vgl. DE 77 34 224 U1.
Durch die Art der Konstruktion bedingt, wird bei der
vorbekannten Ausführungsform der Druck auf das Filtermaterial
durch den äußeren Zylinder ausgeübt. Der Polyesterstrumpf
ist nur ein Hilfsmittel für das Übereinanderschieben
der Enden des den äußeren Zylinders bildenden
Stützmantels, die über die Schmelzfolie bei der
Herstellung zusammengeklebt werden. Hierdurch werden
die Bereiche der Filterstruktur, die den Enden des
Stützmantels benachbart sind, stärker zusammengepreßt
als die anderen Bereiche der Filterstruktur, also des
Filtermaterials. Dies führt, da das zu filternde Medium
den Weg des geringsten Widerstands wählt, zu ungleichen
Fließmustern und daher zu ungleichen Filtereigenschaften
sowie zu einer unvollständigen Ausnutzung der
Filterkapazität. Infolge der sich bildenden bevorzugten
Strömungswege für das zu filternde Medium mindert sich
nämlich sehr rasch der Filtereffekt längs dieser Strömungswege.
Ein weiterer Nachteil des bekannten Filterelementes ist
darin zu sehen, daß die Schmelzfolie zwischen dem äußeren
und inneren Ende des Stützmantels bei der Warmbehandlung
auch in das Filtermaterial als schmelzendes
Epoxydharz eintreten kann, was ebenfalls zur Minderung
der Filterkapazität führt.
Das für den Einsatz beim Ausfiltern von Öl aus Druckluft
verwendete Filtermaterial besteht nämlich in aller
Regel aus einem mikroporösen Hochleistungs-Filterpapier
aus Borsilikat-Mikroglasfasern und ist wenig stabil, so
daß die genannten Stützmittel notwendig sind, um ein
den Filtereffekt aufhebendes Reißen und Ausfasern zu
verhindern.
Für hochwirksame und kostengünstige Filterelemente, die
für die Filterung von Ölrückständen in aerosoler Form
aus Druckluft geeignet sind, besteht infolge der vielfältigen
Anwendungsfälle ein ständiger hoher Bedarf.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, das gattungsbildende
Filterelement dahingehend weiterzubilden, daß mit einfachen
technischen Mitteln des Filtermaterial über
seine gesamte Filterfläche gleichmäßig zusammengepreßt
und zusammengeprßt gehalten wird, um die in der Praxis
gestellte Anforderung bezüglich eines gleichmäßigen
Filtereffektes erfüllen zu können sowie ein Verfahren
zu dessen Herstellung zu schaffen.
Ausgehend von einem Filterelement der eingangs genannten
Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß der Mantel als in direktem Kontakt mit dem
Filtermaterial gehaltene nahtlose, schlauchförmig gewebte
Stoffhülse mit in Umfangsrichtung des Mantels
sich erstreckenden Schußfäden und mit im wesentlichen
in Längsrichtung des Mantels sich erstreckenden Kettfäden
ausgebildet ist, daß die Kett- und Schußfäden unterschiedliche
Schrumpfcharakteristik aufweisen, und
daß beim Warmschrumpfen die Schußfäden einer größeren
Schrumpfung als die Kettfäden unterworfen sind, so daß
der Mantel unter Ausübung eines im wesentlichen gleichmäßigen
Druckes auf die Gesamtfläche des Filtermaterials
auf diesem gehalten ist.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Durch die Erfindung ist ein Filterelement geschaffen,
dessen Aufbau einen gleichmäßigen Druck auf das gesamte
Filtermaterial gewährleistet, so daß keine bevorzugten
Strömungswege für das zu filternde Medium entstehen
können und eine optimale Ausnützung der Filterkapazität
möglich wird.
Die Gleichmäßigkeit des radialen Druckes auf das Filtermaterial
wird erfindungsgemäß gewährleistet durch
die Anwendung von in ihrer Schrumpfeigenschaft unterschiedlichen
Kett- und Schußfäden des die Außenmantelfläche
des Filtermaterials umschließenden Mantels in
Form der schlauchförmig gewebten Stoffhülse, die unmittelbar
auf dem Filtermaterial aufliegt und bei der
Wärmebehandlung infolge der unterschiedlichen
Schrumpfeigenschaften der Schuß- und Kettfäden einen
gleichmäßigen Druck auf das durch den inneren Zylinderkörper
gehaltene vliesartige Filtermaterial auf dessen
gesamte Umfangsfläche infolge der in Umfangsrichtung
der Stoffhülse liegenden stärker schrumpfenden Schußfäden
gewährleistet. Das erfindungsgemäße Filterelement
kann daher während der Dauer seines Einsatzes mit seiner
gesamten Filterkapazität benutzt werden.
Ein solcher aufgeschrumpfter Mantel ist ferner wesentlich
kostengünstiger als der vorbekannte,
verhältnismäßig steife, fluiddurchlässige Zylinder aus
Kunststoff oder Metall. Der Schrumpfmantel ist hier ein
nahtlos gewebter Schlauch, der also radial nach allen
Seiten gleichmäßig fest ist. Er ist auch in hohem Maße
fest gegenüber Berstdrücken. Er unterbindet eine
Kapillarbildung im Filtermaterial und damit einen
unkontrollierten Durchfluß und begünstigt somit eine
optimale Ausnutzung der Filterkapazität.
Das Filtermaterial ist vorzugsweise ein mikroporöses
Faservlies aus Borsilikat-Glasfasern, das auf unterschiedliche
Weise gebildet werden kann, zum Beispiel
durch Aufbringen einer ausreichend dicken Materialschicht
aus einem dünnen Schlamm gemäß der GB 21 28 497 A
oder durch Mikrofaserpressen
nach einem beliebigen geeigneten Verfahren,
einschließlich der Vakuumformung, oder durch einfaches
Umwickeln oder spiralförmiges Aufwickeln einer dicken
Bahn des Filtermaterials um einen Zylinder, um so einen
mehrschichtigen Körper zu erzeugen. Im letzteren Fall
können im Wechsel eine Schicht Filtermaterial und eine
Schicht eines festeren, fluiddurchlässigen flexiblen
Stützmaterials, wie Vlies aus Polyamid oder Polyester,
aufgebracht werden. Vielfach ist es jedoch vorteilhafter,
wenn aufeinanderfolgende Wicklungen sich unmittelbar
überdecken, wodurch das Stützmaterial entfallen
kann. Außer einer Kostenersparnis hat sich auch gezeigt,
daß hierdurch der Druckabfall beim Durchströmen
des Filterelementes erheblich vermindert werden kann,
wodurch sich der Anwendungsbereich des Filters erweitern
läßt.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen,
daß bei Verwendung des erfindungsgemäßen Filterelementes
von der allgemein üblichen Methode, eine Rücklaufsperre
dem Filterelement nachzuschalten, abgesehen werden
kann; eine derartige Sperre ist also entbehrlich,
was wiederum eine Verringerung der Kosten mit sich
bringt. Das Absaugen des Filtrats aus dem Filterelement
ist ausreichend, um einen Wiedereintritt des Filtrats
an der Austrittsseite des Filterelementes zu verhindern,
wenngleich noch nicht nachgewiesen werden kann,
welche Vorgänge durch die Anwendung des aufgeschrumpften
Mantels zu diesem Ergebnis führen.
Jedoch kann eine Rückführsperre auf der Außen- oder Innenseite
des Mantels vorgesehen werden, diese wird aber
gleichfalls bei der Herstellung des Filters zusammengedrückt.
Der aufgeschrumpfte Mantel besteht vorzugsweise aus
einem nahtlosen Schlauchgewebe aus Kunstfasern, wobei
möglichst Fasern auszuwählen sind, die gegenüber dem
Medium, in dem der Filter eingesetzt wird, chemisch
inaktiv sind. Als Fasern kommen hier beispielsweise in
Frage: Polypropylene, Polyäthylen (einschließlich Polyäthylen
hoher Dichte HDPE), Aramidfasern (zum Beispiel
die unter dem Warenzeichen KEVLAR bekannte Faser), Polyester,
Polyamid und Rayon, verwendbar jeweils als
ein- oder mehrfädige Fasern, bei dem die Kettfäden in
Längsrichtung des Mantels und die Schußfäden im Umfangsrichtung
liegen, wobei die Fasern so ausgewählt
sind, daß das fertige Schlauchgewebe im Schuß ein größeres
Schrumpfvermögen als in der Kette aufweist. Die
Kettfäden können sogar als Vorbehandlung wärmefixiert
sein, so daß die Schrumpfung in Längsrichtung des
Schlauchgewebes praktisch Null ist. Das Schrumpfvermögen
der Schußfäden soll vorzugsweise bei 30% bei Temperaturen
von maximal 150°C liegen.
Das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen
Filterelementes umfaßt die Verfahrensschritte
des Aufbringens eines Filtermaterials auf die Außenmantelfläche
eines verhältnismäßig steifen fluiddurchlässigen
Zylinders in Form eines Faservlieses und das Aufschrumpfen
eines das Filtermaterial umfassendes Mantels
aus ebenfalls fluiddurchlässigem Material und ist erfindungsgemäß
gekennzeichnet durch die Verwendung einer
nahtlosen schlauchartig gewebten Stoffhülse als mit im
wesentlichen in Umfangsrichtung sich erstreckenden
Schußfäden und im wesentlichen in Längsrichtung sich
erstreckenden Kettfäden, wobei die Schußfäden gegenüber
den Kettfäden eine unterschiedliche Schrumpfcharakteristik
aufweisen, und durch Aufbringen der Stoffhülse in
direktem Kontakt mit dem Filtermaterial und einer anschließenden
Wärmebehandlung, um die Schußfäden mehr
als die Kettfäden zu schrumpfen, so daß durch das Warmschrumpfen
der als Mantel dienenden Stoffhülse auf die
gesamte Fläche des Filtermaterials ein im wesentlichen
gleichmäßiger radialer Druck ausgeübt wird.
Die einfachste Form der Realisierung besteht also
darin, daß das den Mantel bildende schlauchartige Gewebe
nicht straff aber eng anliegend auf das Filtermaterial
zwecks direkter Aufschrumpfung auf das Filtermaterial
aufgebracht und erhitzt wird.
Das Filtermittel wird nur durch den über den aufgeschrumpften
Mantel erzeugten radialen Druck zusammengepreßt,
wobei die Verdichtung des Filtermaterials bis
etwa 15% der Ausgangsdicke beträgt.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung unter
Anlehnung an das in der britischen Druckschrift GB 21 28 497 A
beschriebene Verfahren wird die den Mantel bildende
Stoffhülse auf die Außenfläche einer starren Hülse aufgebracht,
deren Innen- und Außendurchmesser jeweils
kleiner sind als der Außendurchmesser des Filtermittelkörpers
im Ausgangszustand, wobei die starre Hülse
verwendet wird, die an ihrem einen Ende einen nach innen
weisenden konischen Abschnitt aufweist, der eine
Öffnung der Hülse definiert, deren Außendurchmesser
größer ist als der Außendurchmesser des aufgewickelten
Filtermaterials, wobei das aufgewickelte Filtermaterial
und der das Filtermaterial tragende Zylinder axial in
die starre Hülse durch die Öffnung im konischen Abschnitt
gedrückt werden, so daß das Filtermaterial zwischen
dem Innenzylinder und der starren Hülse zusammengedrückt
wird, wonach die so gebildete Anordnung erhitzt
wird, so daß die im direkten Kontakt mit der Außenfläche
des auf dem Zylinder aufgewickelten Filtermaterials
stehende Stoffhülse aufgeschrumpft wird, um das
Filtermaterial unter im wesentlichen gleichförmigen
Verdichtungsdruck über seine gesamte Umfangsfläche zu
halten, und daß die starre Hülse axial herausgezogen
wird, während der das Filtermaterial tragende Zylinder
samt seinem aufgeschrumpften Mantel in seiner axialen
Position festhalten wird.
Bei diesem Verfahren erfolgt die Verdichtung des Filtermaterials
unter Mitwirkung der steifen Hülse und der
aufgeschrumfte Mantel hält das Filtermaterial in der
verdichteten Form, nachdem die steife Hülse entfernt
worden ist. Auf diesem Wege läßt sich eine stärkere
Verdichtung des Filtermaterialkörpers erreichen, nämlich
zwischen 15 und 45%, vorzugsweise zwischen 30 und
40% der Ausgangsdicke. Die angegebenen Werte für die
Verdichtung beziehen sich auf den prozentualen Anteil,
um den das faserförmige Filtermaterial jeweils am Umfang
des zylindrischen Filterelementes zusammengedrückt
wird.
Nach Fertigstellung des Filterelementes kann dieses an seinen
Stirnseiten durch Endkappen nach beliebigen geeigneten Metho
den verschlossen werden und das gekapselte Filterelement ist
in der jeweils zweckmäßigsten Form in eine Filtervorrichtung
einsetzbar.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispieles eines Filterelementes so
wie anhand eines Verfahrens zu seiner Herstellung beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 schematisch ein Filterelement nach der Er
findung,
Fig. 2 einen Schnitt in größerem Maßstab durch
einen Teil der Wandung des Filterelemen
tes nach Fig. 1,
Fig. 3 und 4 Phasen in der Herstellung des erfindungs
gemäßen Filterelementes nach einer ersten
Art und
Fig. 5 bis 7 Phasen in der Herstellung des erfindungs
gemäßen Filterelementes nach einer zwei
ten Art.
Fig. 1 zeigt einen für die Trennung von Öl-Aerosolen aus
Druckluft ausgelegten Filter. Der Filter umfaßt ein zylindri
sches Filterelement 1, das jeweils an seinen Stirnseiten durch
Endkappen 2 und 3 verschlossen ist. Das stirnseitige Ver
schließen kann auf unterschiedliche Art erfolgen, solange
hierdurch ein Austreten von Luft durch oder im Bereich der
Stirnseiten des zylindrischen Mantels verhindert wird. Bei
spielsweise kann jede Endkappe radial innen und außen liegen
de, eine Ringnut bildende Flansche aufweisen, in die das zuge
ordnete stirnseitige Ende des Zylinders des Filterelementes
eingreift. Die Breite der Nut ist größer als die des Filter
elementes 1 und der Hohlraum ist daher mit einer flüssigkeits
undurchlässigen Dichtmasse (Epoxydharz) ausgefüllt, die in den
stirnseitigen Bereich des Elementes eindringt. Wahlweise kön
nen die Endkappen auch durch ein Heißschmelzverfahren am Ele
ment aufgebracht werden.
Der Filter ist so ausgelegt, daß die Luft von innen nach außen
strömt, weshalb die Endkappe 2 eine mit dem Filterhohlraum
kommunizierende Lufteintrittsöffnung 4 aufweist. Das Filter
element beinhaltet ferner einen innenliegenden, siebartigen
Verstärkungszylinder 5. Am Umfang dieses Zylinders ist eine
Auflage aus einem das Filtermittel 7 bildenden Faservlies
aufgebracht, die ihrerseits von einem Mantel 6 umhüllt ist.
Der Verstärkungszylinder 5 besteht zweckmäßig aus perforier
tem Edelstahl mit einer Nenndicke von 24 gauge und einer
durchlässigen Fläche von 40%. Der Zylinder ist gleichmäßig
durchgehend geformt, beispielsweise durch Formen eines Ble
ches zu einem Zylinder und Verbinden der aneinanderstoßenden
Kanten in Längsrichtung durch eine Schweißnaht. Der Zylinder
5 kann aber auch ein Strangpreßteil oder Gußteil aus Kunst
stoff sein, beispielsweise aus Polypropylen.
Aus Fig. 2 ist der Aufbau des Filterelementes im einzelnen
ersichtlich. Mehrere Lagen 8, von denen jede aus einer einzi
gen Einfachlage eines das Filtermittel bildenden Faservlieses
besteht, bilden eine Schicht 7, die spiralförmig auf
den Mantel des Verstärkungszylinders 5 gemäß Fig. 3 aufge
bracht ist. Das nicht gewebte Filtermittel ist vorzugsweise
mikroporös und besteht für die meisten Anwendungsfälle aus
einem Mikrofaser-Borsilikat-Glasfaserblatt. Entsprechend dem
Anwendungszweck kann das Glasfaserblatt mit einem organischen
Binder imprägniert sein, meist einem Kunstharzbinder, wie Acryl,
Phenol oder Epoxydharz. Die Ausgangsdicke jeder Mikrofaserlage
liegt generell zwischen 0,4 mm bis 1,0 mm. Die Anzahl der ein
zelnen Lagen von mikroporösem Material richtet sich nach dem
Einsatzzweck des Filters und nach der Dicke der Einzellagen.
Üblich ist ein aus drei oder mehr Lagen aus mikroporösem Mate
rial bestehender Aufbau.
Der aus den Lagen aus mikroporösem Material gebildete Filter
körper ist radial vom Mantel 6 umschlossen, der aus einem
nahtlosen Schlauchgewebe besteht, das auf die Außenfläche des
Filterkörpers aufgeschrumpft wird, entweder um den Filterkör
per zu komprimieren oder um den bereits vorverdichteten Filter
körper in Form zu halten. Der Mantel besteht aus gegenüber dem
zu filternden Medium chemisch inaktiven Fasern, im allgemeinen
also aus Kunstfasern. Der Gewebemantel weist nach dem Auf
schrumpfen vorzugsweise eine so minimale Porengröße auf, daß
etwaige Fasern aus dem Filtermittelkörper nicht durchdringen
können. Für die Trennung von Öl in aerosoler Form aus einem
Druckluftstrom besteht der Mantel zweckmäßigerweise aus einem
Gewebe mit einfädigen Polyäthylen-Kettfäden und mehrfädigen
Polypropylen-Schußfäden, wobei die Schußfäden in Umfangsrich
tung des Mantels liegen und ein größeres Schrumpfvermögen bei
gegebener Temperatur aufweisen als die Kettfäden.
Ein zweckmäßiges Schlauchgewebe für den Mantel besteht aus
einer Leinenbindung (square weave fabric) mit 108 Schußfäden
auf einen Zoll (42,52 pro cm), wobei jeder Schußfaden aus
einem einfädigen Polyäthylen von 0,25 mm Durchmesser besteht,
und 50 Kettfäden pro Zoll (19,6 pro cm), wobei jeder Kettfaden
ein normale Festigkeit aufweisender, mehrfädiger Polypropylen
faden mit 1200 Denier und einer Reißfestigkeit von 400 g pro
Denier ist. Die Polypropylen-Kettfäden sind durch Vorschrump
fen stabilisiert worden, während die Polypropylen-Schußfäden
ein Schrumpfvermögen von etwa 4% bei einer Temperatur von
130°C haben. In einer anderen Anordnung bestehen die Kettfäden
aus hitzestabilisiertem mehrfädigen Propylen und die Schußfä
den aus monofilem Polypropylen mit einem Schrumpfvermögen von
20% bis 25% bei etwa 130°C.
Besonders hervorzuheben ist, daß das Filterelement lediglich
aus drei Komponenten besteht, dem innenliegenden Verstärkungs
zylinder, dem Filtermittelkörper und dem aufgeschrumpften
Außenmantel. Verstärkungsgewebe zwischen den einzelnen Lagen
des Filtermittels im Filterkörper können entfallen und auch
die übliche Rücklaufsperre an der Außenfläche des aufgeschrumpf
ten Mantels ist entbehrlich. Das Filterelement ist daher außer
ordentlich wirtschaftlich.
In den Fig. 3 und 4 ist ein Verfahren zur Herstellung des
Filterelementes nach den Fig. 1 und 2 gezeigt. Eine Innen
hülse 5 in der gewünschten Größe wird spiralförmig mit einem
Band des erforderlichen Filtermittels und mit der erforderli
chen Zahl von Wicklungen umwickelt. Nach vollständiger Um
wicklung wird das Filtermittelband so abgeschnitten, daß die
Schnittkante mit der Anfangskante nach Möglichkeit bündig ist.
Hierdurch erreicht man eine im wesentlichen konstante Dicke
des Filtermittels am Umfang der Hülse. Diese Anordnung 1 wird
danach auf einen Halter 9 aufgesetzt und ein Führungsstück 10
wird auf das obere Ende der Anordnung aufgesetzt. Das Führungs
stück ist auf seiner vom Filterkörper abgewandten Seite kegel
stumpfförmig und weist auf seiner dem Filterkörper zugewandten
Seite 11 einen etwas größeren Durchmesser als dieser auf. Der
Mantel aus dem schrumpffähigen Gewebeschlauch 6 wird über das
Führungsstück 10 und den Filterkörper so weit nach unten ge
zogen, bis er den Filterkörper vollständig umschließt. Zur Ver
einfachung des Aufziehvorganges sollten die Fasern für den Man
tel außer den sonst geforderten Eigenschaften geringe Reibung
aufweisen, oder es sollte ein Schmiermittel verwendet werden,
das entweder direkt am Mantel oder auf dem Führungsstück 10
aufgebracht ist und im letzteren Fall vom Mantel beim Überzie
hen aufgenommen wird. Sobald der Mantel seine Sollage einge
nommen hat, wird das Führungsstück entfernt, die Anordnung vom
Halter 9 abgenommen und in einen thermostatgeregelten Ofen zum
Aufschrumpfen des Mantels 6 eingebracht. Beim Aufschrumpfen des
Mantels wird der Filtermittelkörper zusammengedrückt und nach
dem Auskühlen hält der Mantel das Filtermittel im verdichteten
Zustand. Danach sind die Endkappen zweckentsprechend aufzubrin
gen.
Zum Aufbringen des Mantels ohne die Verwendung eines Führungs
stückes muß dieser ein Übermaß und ausreichende Steifigkeit
aufweisen, um ohne Hilfsmittel in Achsrichtung über den ge
wickelten Filter gezogen werden zu können.
Ist die Harzhärtung der Mikrofasern, unabhängig vom jeweiligen
Verfahren, erforderlich, so wird die Härtung nach Möglichkeit
nach dem Aufbringen des Mantels entweder vor oder nach dem Auf
schrumpfen auf das Filtermittel vorgenommen.
Falls eine stärkere Verdichtung des Filtermittels erforderlich
ist, muß das in den Fig. 5 bis 7 dargestellte Verfahren an
gewendet werden. Der zu verwendende Apparat besteht aus einer
ortsfesten Grundplatte 13, die einen Rahmen 14 trägt. Zwischen
Grundplatte 13 und Rahmenoberseite 16 sind senkrechte Führungs
stangen 15 vorgesehen. An den Führungsstangen 15 ist eine Plat
te 17 senkrecht verschiebbar angeordnet. Der Antrieb der Platte
erfolgt über senkrechte Hubzylinder, deren Zylinder in der
Grundplatte 13 untergebracht sind und deren Kolbenstangen 17a
mit der Platte 17 verbunden sind. An der Oberseite der Platte
17 ist eine enge dünne Hülse 18 befestigt, deren lichte Weite
und Außendurchmesser kleiner sind als die gewickelte Filter
struktur. An ihrer unteren Öffnung ist die Hülse 18 konisch er
weitert, so daß eine Öffnung mit größerem Durchmesser als der
Außendurchmesser der gewundenen Filterstruktur entsteht. Ein
Teil der Hülse 18 ist von einem Stützzylinder 19 umgeben. Ko
axial zur Hülse ist unterhalb von ihr ein weiterer Hubzylinder
vorgesehen, dessen Kolben 10 an seinem der Hülse zugewandten
Ende ein Kopfteil 21 aufweist, dessen Konfiguration zur Aufnah
me des unteren Endes der aus gewundener Filtermittel-Struktur
und Innenzylinder bestehenden Anordnung 22 korrespondierend
geformt ist.
Beim Zusammenbau wird das untere Ende dieser Anordnung auf das
Kopfteil 21 aufgesetzt. Der Schrumpfmantel 6 des Filterelemen
tes wird über die Hülse 18 gemäß Fig. 5 geschoben, denn die
lichte Weite des Mantels ist geringfügig größer als der Außen
durchmesser der Hülse. In die über den Tisch 17 in ihrer Lage
gehaltene Hülse 18 kann nunmehr beim Hochfahren der Kolben
stange 20 die Filterstruktur in den Mantel eingeschoben werden,
wobei diese beim Durchschieben durch den konischen unteren Teil
der Hülse fortschreitend radial zusammengedrückt wird. Sobald
die ganze Filtermittel-Struktur in die Hülse eingeschoben ist,
wie Fig. 6 zeigt, ist sie in der Hülse von Anfang bis Ende
radial komprimiert. Danach werden die Kolbenstangen 17a nach
unten gefahren, während die Kolbenstange 20 in ihrer Lage ver
harrt. Die Platte 17 und die Hülse 18 werden dadurch nach un
ten in die in Fig. 7 gezeigte Lage verschoben, wobei sich nun
mehr die Filtermittel-Struktur radial gegen die Innenwandung
des Mantels 6 hin ausdehnt. Der Innendurchmesser des Mantels
ist so zu wählen, daß zwar eine leichte Ausdehnung der Filter
mittel-Struktur in dieser Phase möglich ist, diese aber den
noch gegenüber ihrer ursprünglichen Dicke auf dem inneren Zy
linder 5 um den erforderlichen Prozentsatz zusammengedrückt
wird. Das fertige Filterelement, bestehend aus dem inneren Zy
linder, dem Filtermittelkörper und dem Mantel, kann nunmehr
vom Kopfteil 21 abgenommen und danach durch Endkappen abge
schlossen werden. Die Kolbenstangen fahren sodann in ihre Aus
gangslagen gemäß Fig. 4 für einen neuen Montagevorgang zurück.
Das Aufschrumpfen des Mantels kann bei diesem Verfahren entwe
der nach dessen Aufziehen auf die Hülse 18 oder nach Abnahme
des Elementes vom Kopfteil 21 vor dem Anbringen der Endkappen
erfolgen. Die Wahl des Verfahrens ist teilweise von der Festig
keit des Gewebeschlauches gegenüber den radial auf die Innen
seite wirkenden Kräften beim Herausziehen der Hülse 18 aus dem
komprimierten Filterkörper abhängig, wobei die Schußfäden des
Mantels entsprechend zu wählen sind. Bei Verwendung von Aramid
fasern, beispielsweise unter der Bezeichnung KEVLAR bekannt,
für die Schußfäden ist die Festigkeit gegenüber radialen Kräf
ten verhältnismäßig groß. Ist eine Harzhärtung des Filtermit
tels notwendig, so kann diese vor oder nach dem Aufbringen des
Mantels vorgenommen werden.
Bei jedem der erfindungsgemäßen Verfahren muß die Schrumpftem
peratur ausreichend hoch für ein einwandfreies Aufschrumpfen
sein, darf aber in keinem Fall zur Degradierung des Mantel-Ma
terials führen, also nicht die Güte des Mantel-Materials oder
einer anderen mit dem Mantel erhitzten Komponente negativ be
einflussen.
Im Vorhergehenden wurde die Herstellung eines Filterelementes
beschrieben, bei dem der Filterkörper durch Umwickeln eines
inneren Zylinders entstand. Es ist aber auch möglich, den Fil
terkörper durch Ablagerung von Fasern aus einem Filtermittel
schlamm auf den inneren Zylinder zu erzeugen, oder durch Auf
pressen von Fasern auf den Außenmantel des inneren Zylinders
durch Vakuumpressen oder ein anderes geeignetes Preßverfahren.
Claims (6)
1. Filterelement mit einem relativ steifen fluiddurchlässigen
Zylinder, auf dessen Außenmantelfläche ein ungewebtes
Faservlies als Filtermaterial angeordnet ist, und mit
einem die Außenmantelfläche des Filtermaterials umschließenden
und das Filtermaterial zusammenpressenden fluiddurchlässigen
warmgeschrumpften Mantel, dadurch gekennzeichnet,
daß der Mantel (6) als in direktem
Kontakt mit dem Filtermaterial gehaltene nahtlose,
schlauchförmig gewebte Stoffhülse mit in Umfangsrichtung des
Mantels sich erstreckenden Schußfäden und mit im wesentlichen
in Längsrichtung des Mantels sich erstreckenden Kettfäden
ausgebildet ist, daß die Kett- und Schußfäden unterschiedliche
Schrumpfcharakteristik aufweisen, und daß beim Warmschrumpfen
die Schußfäden einer größeren Schrumpfung als die
Kettfäden unterworfen sind, so daß der Mantel (6) unter Ausübung
eines im wesentlichen gleichmäßigen Druckes auf die
Gesamtfläche des Filtermaterials (7) auf diesem gehalten ist.
2. Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schrumpffähigkeit der
Schußfäden der schlauchförmig gewebten Stoffhülse (6) bei
einer Temperatur bis maximal 150°C 30% beträgt.
3. Filterelement nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kettfäden
der schlauchförmig gewebten Stoffhülse (6) vor ihrer
Verarbeitung zu dem Gewebe derart hitzestabilisiert sind, daß
deren Schrumpfung beim Aufschrumpfen der Stoffhülse im
wesentlichen Null ist.
4. Verfahren zur Herstellung eines Filterelementes nach
den Ansprüchen 1 bis 3, mit den Verfahrensschritten:
Aufbringen eines Filtermaterials auf die Außenmantelfläche eines verhältnismäßig steifen fluiddurchlässigen Zylinders in Form eines Faservlieses und Aufschrumpfen eines das Filtermaterial umfassenden Mantels aus ebenfalls fluiddurchlässigem Material, gekennzeichnet durch die Verwendung einer nahtlosen, schlauchartig gewebten Stoffhülse als mit im wesentlichen in Umfangsrichtung sich erstreckenden Schußfäden und im wesentlichen in Längsrichtung sich erstreckenden Kettfäden, wobei die Schußfäden gegenüber den Kettfäden eine unterschiedliche Schrumpfcharakteristik aufweisen, und durch Aufbringen der Stoffhülse in direktem Kontakt mit dem Filtermaterial und einer anschließenden Wärmebehandlung, um die Schußfäden mehr als die Kettfäden zu schrumpfen, so daß durch das Warmschrumpfen der als Mantel dienenden Stoffhülse auf die gesamte Fläche des Filtermaterials ein im wesentlichen gleichmäßiger radialer Druck ausgeübt wird.
Aufbringen eines Filtermaterials auf die Außenmantelfläche eines verhältnismäßig steifen fluiddurchlässigen Zylinders in Form eines Faservlieses und Aufschrumpfen eines das Filtermaterial umfassenden Mantels aus ebenfalls fluiddurchlässigem Material, gekennzeichnet durch die Verwendung einer nahtlosen, schlauchartig gewebten Stoffhülse als mit im wesentlichen in Umfangsrichtung sich erstreckenden Schußfäden und im wesentlichen in Längsrichtung sich erstreckenden Kettfäden, wobei die Schußfäden gegenüber den Kettfäden eine unterschiedliche Schrumpfcharakteristik aufweisen, und durch Aufbringen der Stoffhülse in direktem Kontakt mit dem Filtermaterial und einer anschließenden Wärmebehandlung, um die Schußfäden mehr als die Kettfäden zu schrumpfen, so daß durch das Warmschrumpfen der als Mantel dienenden Stoffhülse auf die gesamte Fläche des Filtermaterials ein im wesentlichen gleichmäßiger radialer Druck ausgeübt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das den Mantel bildende
schlauchartige Gewebe nicht straff, aber eng anliegend auf
das Filtermaterial zwecks direkter Aufschrumpfung auf das
Filtermaterial aufgebracht und erhitzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die den Mantel bildende Stoffhülse
auf die Außenfläche einer starren Hülse aufgebracht
wird, der Innen- und Außendurchmesser jeweils kleiner sind
als der Außendurchmesser des Filtermittelkörpers im Ausgangszustand,
wobei eine starre Hülse verwendet wird, die an ihrem
einen Ende einen nach innen weisenden konischen Abschnitt
aufweist, der eine Öffnung der Hülse definiert, deren Außendurchmesser
größer ist als der Außendurchmesser des aufgewickelten
Filtermaterials ist, daß das aufgewickelte Filtermaterial und
der das Filtermaterial tragende Zylinder axial in die starre
Hülse durch die Öffnung im konischen Abnschnitt gedrückt werden,
so daß das Filtermaterial zwischen dem Innenzylinder und
der starren Hülse zusammengedrückt wird, daß die so gebildete
Anordnung erhitzt wird, so daß die im direkten Kontakt mit
der Außenfläche des auf dem Zylinder aufgewickelten
Filtermaterials stehende Stoffhülse aufgeschrumpft wird, um
das Filtermaterial unter im wesentlichen gleichförmigen
Verdichtungsdruck über seine gesamte Umfangsfläche zu halten,
und daß die starre Hülse axial herausgezogen wird, während
der das Filtermaterial tragende Zylinder samt seinem
aufgeschrumpften Mantel in seiner axialen Position
festgehalten wird.
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