DE3874847T2

DE3874847T2 - Biegsamer filtersack und verfahren zur herstellung.

Info

Publication number: DE3874847T2
Application number: DE8888307986T
Authority: DE
Inventors: Corazon C C O Minneso Brizuela; Todd W C O Minnesota M Johnson
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1987-08-31
Filing date: 1988-08-30
Publication date: 1993-04-01
Anticipated expiration: 2008-08-31
Also published as: ES2035305T3; KR890003429A; BR8804427A; EP0308098B1; CA1315711C; AU605617B2; AU2099488A; JP2562185B2; EP0308098A1; KR960012554B1; JPS6470118A; US4877526A; DE3874847D1

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft einen flexiblen Filterbeutel, der an einem Ende offen ist, um eine unter Druck stehende Flüssigkeit aufzunehmen, die filtriert werden soll, wobei der Filterbeutel entweder in einen forrnstabilen Filterkorb eingepaßt oder auf diesen aufgebracht ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Beutels.

Stand der Technik

Eine Vorrichtung zum Filtrieren einer Flüssigkeit, die dazu einen flexiblen Filterbeutel benutzt, ist mindestens seit 1925 bekannt. Wie in Tafara, US-A-4 545 833, dargelegt, haben die meisten Filterbeutel genähte Nähte, die sich sowohl in Längsrichtung als auch quer über das geschlossene Ende erstrecken. Undichtigkeit durch die Löcher, die von der Nähnadel gebildet wurden, läßt unfiltrierte Flüssigkeit passieren, wodurch die filtrierte Flüssigkeit verschmutzt wird. Das offene Ende des Beutels wird nach innen um einen dünnen Metallring gefaltet, wodurch der Beutel dicht schließend mit der Filtervorrichtung verbunden wird. Die Längsnaht kann es verhindern, daß der Beutel dicht am Ring anliegt, und damit eine weitere undichte Stelle bilden.
Bei Tafara war die Antwort auf den Flüssigkeitsaustritt durch die von der Nadel gebohrten Löcher der Einsatz von Wärme und Druck, um verschmolzene Nähte zu bilden, die sich sowohl in Längsrichtung als auch quer über das geschlossene Ende des Filterbeutels erstrecken. Da solch eine verschmolzene Längsnaht bündig mit der Filterbeuteloberfläche abschließen sollte, sollte sie auch die Undichtigkeit am Metallring vermeiden, die bei genähten Nähten aufgetreten war.
Zu den möglicherweise signifikanten Nachteilen des Beutels nach Tafara zählt die Schwierigkeit festzustellen, ob die verschmolzenen Nähte vollständig versiegelt sind. Außerdem reduzieren die verschmolzenen Nähte die Flexibilität des Beutels.
Ein flexibler Filterbeutel zum Filtrieren einer Flüssigkeit, der genähte Längs- und Endnähte besitzt, wird in der GB-A-2 168 906 gezeigt, die am 2. Juli 1985 veröffentlicht wurde. Siehe auch Gravley, US-A-3 937 621 und Schmidt, jr., US-A-4 247 394.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung sieht einen flexiblen Filterbeutel vor, dessen Filterelement nahtlos ist und sowohl die Undichtigkeitsprobleme beim Stand der Technik als auch die oben genannten Nachteile des Filterbeutels nach Tafara vermeidet. Die Erfindung sieht weiterhin ein wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung des neuen Beutels vor. Eine bevorzugte Ausführung des erfindungsgemäßen flexiblen Filterbeutels besteht aus:
einem flexiblen Filtergewebe aus thermoplastischen Fasern, das mit einer großen Anzahl Wicklungen auf sich selbst aufgewickelt ist, so daß sich ein Schlauch ergibt, wobei ein Ende des Schlauches nach innen um einen Ring gefaltet ist, so daß ein Umschlag entsteht, und das andere Ende des Schlauches in einer Art Wurstendeverschluß zusammengefügt und versiegelt ist,
einer flexiblen, flüssigkeitsdurchlässigen Hülle, die die Außenseite des Schlauches bedeckt, wobei ein Ende der Hülle um den Umschlag herumreicht, und
einem Element, um das andere Ende der Hülle an dem versiegelte Ende des Schlauches zu befestigen, so daß die Hülle und der Schlauch zusammen einen flexiblen Filterbeutel bilden, der nur an dem Ring offen ist.
Wenn eine kleine Porengröße gewünscht ist, wird das flexible Filtergewebe vorzugsweise aus geblasenen Mikrofasern hergestellt. Besonders geeignet sind geblasene Polypropylenmikrofasern, die wirtschaftlich sind, ausgezeichnet filtrieren, und unter Druck bei Raumtemperatur verschmolzen werden können und damit Undichtigkeit am geschlossenen (versiegelten) Ende des Schlauches verhindern.
Wenn eine relativ große Porengröße gewünscht wird, ist ein bevorzugtes flexibles Filtergewebe ein grobfaseriges Gewebe, wie zum Beispiel Spinnvliesstoffe oder Filze. Um die kleinste Porengröße zu erreichen, kann als Filtergewebe ein Membranenmaterial verwendet werden.
Der oben beschriebene bevorzugte erfindungsgemäße flexible Filterbeutel kann in einen formstabilen, zylindrischen Filterkorb eines Hochdruckfiltergefäßes eingesetzt werden, um Flüssigkeiten zu filtrieren, die in das offene Ende des Filterbeutels einfließen und radial nach außen durch den Filterbeutel fließen. Um eine zuverlässige mechanische Versiegelung am Ring zu gewährleisten, ist der Ring vorzugsweise formstabil, zum Beispiel aus Metall, kann aber auch aus jedem Material hergestellt werden, das ausreichenden Druckwiderstand aufweist, so daß eine gute Versiegelung hergestellt werden kann. Der Ring kann zum Beispiel aus Gummi oder einem Polymer, wie zum Beispiel Polypropylen, bestehen. Ein Gummiring oder ein thermoplastischer Ring kann mit dem Filtergewebe des neuen Filterbeutels verschmolzen werden, um größere Sicherheit gegen Undichtigkeit am Ring zu gewährleisten, wenn das offene Beutelende auf mechanische Weise mit einem Druckfiltergefäß dicht schließend verbunden wird.
Der flexible Filterbeutel wird vorzugsweise hergestellt, indem man einen langen Streifen eines flexiblen Filtergewebes mit einer großen Anzahl Öffnungen, zum Beispiel Perforationslöcher, benutzt. Der Streifen wird zusammen mit einem Streifen Transportmaterial in Wicklungen auf einen zylindrischen Dorn aufgewickelt, gefolgt von einer oder mehreren Wicklungen unperforierten, flexiblen Filtergewebes. Ein Ende des sich ergebenden Schlauches kann, nachdem es von dem Dorn entfernt wurde, nach innen um einen Ring gefaltet werden und bildet so einen erfindungsgemäßen flexiblen Filterbeutel, der am anderen Ende versiegelt ist. Beim Filtrieren einer Flüssigkeit, die in das offene Ende des Beutels eingespeist wird und den Beutel radial nach außen verläßt, ist das Filtergewebe so aufgewickelt, daß die gesamte Fläche der Öffnungen in jeder Wicklung seines Filtergewebes größer ist, als die jeder seiner weiter außen liegenden Wicklungen
Jede Zwischenschicht des Transportmaterialstreifens bewirkt die Vermischung von unfiltrierter Flüssigkeit, die die Öffnungen der stromaufwärts benachbarten Filterschicht passiert, mit Flüssigkeit, die von dieser Schicht filtriert wurde, und die möglichst gleichmäßige Verteilung der vermischten Flüssigkeiten über die innere Oberfläche der nächsten stromab gelegenen Wicklung des Filtergewebes. Der kombinierte Effekt von Öffnungen und Transportmaterial ist die ziemlich gleichmäßige Verteilung der gesammelten Verunreinigungen über die verschiedenen Wicklungen des Filtergewebes, wodurch die Lebensdauer des Filterbeutels verlängert wird.
Wenn ein erfindungsgemäßer flexibler Filterbeutel in einem Druckfiltergefäß zum Einsatz kommen soll, sollte zumindest der Bereich der Hülle, der die Außenseite des oben genannten Schlauches bedeckt, ein festes, verstärkendes Gewebe sein. Ein Bereich der Hülle bedeckt vorzugsweise auch die Innenseite des Schlauches, dieser Bereich kann eine porosität aufweisen, die so ausgewählt ist, daß sie im wesentlichen alle Teilchen aus der Flüssigkeit herausfiltriert, die sich sonst im Transportmaterial ansammeln könnten, aber nicht wesentlich kleinere Teilchen. Wenn ein Teilchen dieser Größe in einer Schicht des Transportmaterials hängen bliebe, dann würde das wahrscheinlich direkt stromab von einer Öffnung in einer Wicklung des Filtergewebes passieren und damit den Fluß der Flüssigkeit durch diese Öffnung blockieren. Ausgezeichnete Resultate wurden erreicht, wenn der innere Bereich der Hülle aus einem Material besteht, das mit dem Transportmaterial identisch ist.
Wenn die Hülle unterschiedliche innere und äußere Bereiche hat, können sie an einer Umfangsnaht zusammengenäht werden, die sich auf der Innenseite des Schlauches aus Filtergewebe nahe beim Ring befinden sollte.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Das Verständnis der Erfindung wird durch die Zeichnung erleichtert, deren Figuren schematisch dargestellt sind. Darin zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines zylindrischen Dornes, der im ersten Schritt zur Herstellung des bevorzugten erfindungsgemäßen flexiblen Filterbeutels zur Bildung eines Schlauches mit Gewebestreifen umwickelt ist;
Fig. 2 eine Draufsicht, die Perforationslöcher in dem in Fig. 1 benutzten Gewebestreifen, seine Ausrichtung und die anderen Gewebe zeigt;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des in der in Fig. 1 und 2 gezeigten Weise geformten Schlauches mit partieller Schnittdarstellung des Zentralbereichs;
Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer porösen Hülle zur Verwendung mit dem Schlauch nach Fig. 3 zur Bildung des flexiblen Filterbeutels; und
Fig. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht des in der in Fig. 1-4 gezeigten Weise hergestellten Filterbeutels mit partieller Schnittdarstellung des Zentralbereichs.

Ausführliche Beschreibung

Der flexible Filterbeutel nach Fig. 1-5 ist dafür vorgesehen, in einen formstabilen, zylindrischen Filterkorb eines Hochdruckfiltergefäßes eingesetzt zu werden, um Flüssigkeiten zu filtrieren, die in ein offenes Ende des Filterbeutels hineinfließen und durch den Filterbeutel hindurch radial nach außen fließen. In den ersten Schritten zur Herstellung des flexiblen Filterbeutels wird ein Schlauch 10 gebildet, indem ein erstes flexibles Filtergewebe 12 aus thermoplastischen Fasern und ein flexibles, flüssigkeitsdurchlässiges, nichtfiltrierendes Transportmaterial 14 zusammen auf einen zylindrischen Dorn 16 aufgewickelt werden und dann mit einem zweiten flexiblen Filtergewebe 18 überwickelt werden, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt. Die Vorderkante 19 des ersten Filtergewebes 12 wird auf den Dorn aufgelegt, und die Vorderkante 20 des Transportmaterials 14 wird ein kurzes Stück hinter die Vorderkante 19 des ersten Filtergewebes gelegt.
Wie in Fig. 2 gezeigt, ist das Transportmaterial 14 etwas schmaler als das erste Filtergewebe 12. Ein Abschnitt 22 des ersten Filtergewebes 12, der an der Vorderkante 19 beginnt und sich über eine Entfernung erstreckt, die etwa einem Umfang des Dorns 16 entspricht, ist mit einer Vielzahl kreisförmiger Perforationslöcher 22a von einheitlicher Größe versehen. Ein zweiter Abschnitt 24 zwischen etwa ein und zwei Umfangslängen des Dorns 16 ist mit einer Vielzahl von kreisförmigen Perforationslöchern 24a von einheitlicher Größe versehen, die jeweils eine kleinere Fläche besitzen als die Perforationslöcher 22a; während über einen dritten Abschnitt 26 zwischen etwa zwei und drei Umfangslängen das erste Filtergewebe mit kreisförmigen Perforationslöchern 26a versehen ist, die jeweils eine kleinere Fläche besitzen als die Perforationslöcher 24a. Das zweite Filtergewebe 18 hat keine solche Perforationslöcher und ist lang genug, um mehrere Wicklungen zu bilden. Eine Längskante 27 des zweiten Filtergewebes 18 ist über die entsprechende Längskante 28 des ersten Filtergewebes 12 hinaus versetzt.
Wenn der Schlauch 10 von dem Dorn 16 abgenommen ist, wird, wie in Fig. 3 gezeigt, ein starrer, dünner Metallring 31 in den Schlauch eingesetzt, und zwar im Inneren der versetzten Längskante 27 des zweiten Filtergewebes 18, aber nicht im Inneren des ersten Filtergewebes 12, woraufhin die Wicklungen der versetzten Längskante 27 um den Ring 31 nach innen gefaltet werden, so daß ein Umschlag 32 entsteht (siehe Fig. 5). Da sowohl das erste Filtergewebe 12 als auch die Transportschicht 14 kurz vor dem Ring aufhören, entsteht keine Zusammenballung am Ring, wenn der Umschlag gebildet wird.
Die in Fig. 4 gezeigte flexible Hülle 34 wird dadurch gebildet, daß eine unnachgiebige Verstärkungsgewebeabdeckung 38 und ein Vorfiltergewebe 40, die beide dem Fluß der zu filtrierenden Flüssigkeit wenig Widerstand entgegensetzen, an einer Umfangsnaht 36 verbunden werden. Sowohl die Abdeckung 38 als auch das Vorfiltergewebe 40 haben eine genähte Längsnaht 42. Der Durchmesser des Hüllenbereichs, der von dem Vorfiltergewebe 40 gebildet wird, erlaubt ein leichtes Einsetzen in den Schlauch 10, bis seine Umfangsnaht 36 gegenüber der Schlauchinnenseite nahe beim Ring 31 liegt. Der größere Durchmesser der Verstärkungsgewebeabdeckung 38 gestattet es, daß die Abdeckung über den Schlauch 10 gezogen wird, bis ihr freies Ende ungefähr mit dem ringfreien Ende des Schlauches abschließt. Danach werden die freien Enden der Abdeckung und des Schlauches wie bei einem Wurstende zusammengefügt und dann Druck ausgesetzt, wodurch die thermoplastischen Fasern der beiden Filtergewebe 12 und 18 miteinander verschmolzen werden und eine Versiegelung 45 bilden. Die Wicklungen des Vorfiltergewebes 40 und des Transportmaterials 14 enden ganz kurz vor der Versiegelung 45, um eine Zusammenballung oder Undichtigkeit an der Versiegelung zu vermeiden.
Wenn die Verstärkungsgewebeabdeckung 38 aus thermoplastischen Fasern besteht, verschmelzen sie mit den Fasern des ersten und des zweiten Filtergewebes 12 bzw. 18 und sind dadurch Teil der Versiegelung 45. Eine Metallklammer 46 ist über der Versiegelung 45 befestigt, wie in Fig. 5 gezeigt, um einen erfindungsgemäßen flexiblen Filterbeutel 48 zu bilden. Die Klammer 46 verhindert die Ablösung der geschmolzenen Fasern unter hohem Flüssigkeitsfilterdruck.
Im Gebrauch wird der flexible Filterbeutel 48 in einen formstabilen Filterkorb eines Druckfiltergefäßes (nicht dargestellt) eingesetzt und an seinem ringseitigem Ende festgeklemmt, um Flüssigkeit durch die Öffnung im Ring 31 aufzunehmen. Ein Teil der Flüssigkeit passiert die Perforationslöcher 22a, ohne von der ersten bzw. innersten Wicklung 22 des ersten Filtergewebes 12 filtriert zu werden. Nachdem diese Teile aufgrund der Passage durch die benachbarte stromab gelegene Wicklung des Transportgewebes 14 vermischt worden sind, passiert ein Teil dieser vermischten Flüssigkeitsteile die Perforationslöcher 24a, ohne von der unperforierten zweiten Wicklung 24 des Filtergewebes filtriert zu werden. Schließlich wird die gesamte Flüssigkeit von den stromab gelegenen Wicklungen des zweiten Filtergewebes 18 filtriert.
Wenn ein erfindungsgemäßer flexibler Filterbeutel n Wicklungen eines perforierten ersten Filtergewebes aufweist, erreicht idealerweise 100/(n+1)% der ungefilterten Flüssigkeit jede Wicklung dieses Gewebes und die innerste Wicklung des zweiten Filtergewebes. Ausgezeichnete Resultate wurden durch den Gebrauch eines perforierten, flexiblen Filtergewebes in neun Wicklungen erreicht, jede davon mit Perforationslöchern versehen, die kleiner sind als die Perforationslöcher jeder stromauf benachbarten Wicklung, und dann 10-15 zusätzliche Wicklungen des flexiblen Filtergewebes, die keine solchen Perforationslöcher aufweisen. Eine große Anzahl von Wicklungen des unperforierten Filtergewebes schützt gegen die Verunreinigung der filtrierten Flüssigkeit durch mögliche Undichtigkeit an den Kanten einer oder mehrerer unperforierter Wicklungen.
Während die Perforationslöcher im ersten Filtergewebe 12 kreisförmig dargestellt sind, sind Schlitze oder anders geformte Öffnungen ebenfalls brauchbar.
Während der gezeigte Filterbeutel für den Einbau in einen Hochdruckfilterkorb bestimmt ist, können erfindungsgemäße flexible Filterbeutel auf einen Filterkorb aufgebracht werden, um Flüssigkeit von der Peripherie aufzunehmen und die filtrierte Flüssigkeit durch das Ringende ausströmen zu lassen. Für diesen Gebrauchsfall können die Filtergewebe so gewickelt werden, daß die zuerst aufgebrachten Wicklungen frei von Bypassöffnungen sind, und nachfolgende Wicklungen zunehmend größere Bypassöffnungen haben.
Das Vorfiltergewebe 40 der Hülle 34 hat vorzugsweise eine Porosität, die im wesentlichen alle Teilchen aus der Flüssigkeit entfernt, die sich sonst in der Transportschicht ansammeln könnten. Andererseits sollte seine Porosität so beschaffen sein, daß es nicht wesentlich kleinere Teilchen herausfiltriert, so daß es dem Durchfluß der Flüssigkeit wenig Widerstand entgegensetzt. Wenn der Innenbereich der Hülle eine solche Porosität aufweist, daß er diese Vorfilterung nicht ausführt, kann diese Funktion von einer Wicklung des Transportgewebes 14 stromauf der am weitesten stromauf gelegenen Wicklung des Filtergewebes übernommen werden.

Beispiel 1

Die folgenden Materialien wurden zur Konstruktion eines erfindungsgemäßen Filterbeutels benutzt:

Filtergewebe

Ein geblasenes Polypropylenmikrofasergewebe (BMF) mit einer Masse je Flächeneinheit von etwa 20 g/m², einer Dicke von etwa 0.04 cm, einer Dichte von etwa 5%, und einer äquivalenten Porengröße von etwa 5 um, die hergestellt wurde nach dem Verfahren, das beschrieben ist in Wente, Van A.: "Superfine Thermoplasic Fibers", Industrial Engineering Chemistry, Band 48, Seiten 1342-1346, und in Wente, Van A. et al: "Manufacture of Superfine Organic Fibers", Report No. 4364 of the Naval Research Laboratories, veröffentlicht am 25. Mai 1954. [Äquivalente Porengröße wurde bestimmt wie beschrieben in der 3M Publication No. 70-0701-2170-S, Product Bulletin Nr. 1, mit dem Titel "Micron Rating and Efficiency".

Transportmaterial und Vorfiltergewebe

"Fibertex" 150, ein nadelgeheftetes Polypropylen-Spinnvlies mit einer Masse je Flächeneinheit von 150 g/m², das bei der James River Corp., Greenville, S.C. erhältlich ist, und eine durchschnittliche Fasergröße von 2-3 Denier und eine Dichte von etwa 13% hat.

Abdeckung der Hülle

"Celestra", ein nadelpunktgeklebtes Polypropylen-Spinnvlies, mit einer Masse je Flächeneinheit von etwa 34 g/m², einer Dicke von etwa 0,025 cm, einer äquivalenten Porengröße von etwa 20 um, und einer Dichte von etwa 15%, erhältlich bei der James River Corp.
Das Filtergewebe (etwa 424 cm x 94 cm) wurde durchbohrt, um eine Reihe von perforierten Mustern zu schaffen, jeweils auf 10.2 cm langen, dreiseitigen Zentren. Die Größe der Perforationslöcher in jedem Muster verringerte sich in von einem Ende des Streifens zum anderen. Die Mittelpunkte der vorderen Perforationslöcher eines jeden Musters wurden in Querrichtung um 5,1 cm und in Längsrichtung um 5,1 cm von den Mittelpunkten der hinteren Perforationslöcher der vorausgehenden Muster versetzt. Tabelle I gibt die Länge jedes Musters von den Mittelpunkten seiner vorderen bis zu den Mittelpunkten seiner hinteren Perforationslöcher an sowie den Durchmesser seiner Perforationslöcher. Tabelle I Muster Nr. Musterlänge (cm) Lochgröße (mm)
Ein erfindungsgemäßer flexibler Filterbeutel wurde wie in Fig. 1-5 gezeigt hergestellt, indem zuerst ein Streifen des Transportmaterials 14 (424 cm x 61 cm) auf eine flache Oberfläche gelegt wurde und dann das oben beschriebene perforierte Filtergewebe (424 x 94 cm) über das Transportmaterial gelegt wurde, wie in Fig. 2 der Zeichnung gezeigt, so daß eine gerade geschnittene Längskante 28 des perforierten Filtergewebes 5 cm über die entsprechende Kante des Transportmaterials 14 hinausragte. Die Vorderkante 19 des Filtergewebes erstreckte sich etwa 2,5 cm über die Vorderkante 20 des Transportmaterials hinaus. Diese wurden dann um einen zylindrischen Dorn mit einem Durchmesser von 13,65 cm (42,9 cm Umfang) herumgewickelt, beginnend mit der Vorderkante 19 des perforierten Filtergewebes 12. Ein Streifen des unperforierten zweiten Filtergewebes 18 (1080 cm x 102 cm) wurde auf eine flache Oberfläche gelegt und der umwickelte Dorn so darauf gelegt, daß die Vorderkante des unperforierten Filtergewebes die Hinterkante des Transportmaterials 14 um 5 cm überlappte. Die Längskante 27 des unperforierten Filtergewebes erstreckte sich etwa 13 cm über die gerade geschnittene Kante 28 des perforierten Filtergewebes 12 hinaus. Der Streifen unperforiertes Filtergewebe wurde dann über die zuvor aufgewickelte Konstruktion gewickelt, und der entstandene Schlauch 10 wurde vom Dorn entfernt. Wie in Fig. 3 gezeigt, wurde ein Ring 31 aus rostfreiem Stahl (mit einem Durchmesser von 18 cm und einem Querschnittsdurchmesser von 0,25 cm) ungefähr 7,6 cm weit in das Ende des Schlauches 10 eingesetzt, und die darüber hinausragenden Wicklungen des unperforierten Filtergewebes 18 wurden um den Ring nach innen gefaltet, so daß ein Umschlag 32 entstand.
Die in Fig. 4 gezeigte Hülle 34 wurde so hergestellt, daß ihr Abdeckbereich 38 ungefähr einen Durchmesser von 19,5 cm und eine Länge von 100 cm, und ihr Vorfiltergewebebereich 40 ungefähr einen Durchmesser von 14 cm und eine Länge von 60 cm hatte. Die Nähte wurden mit Polypropylenfaden hergestellt. Der Vorfiltergewebebereich 40 der Hülle wurde in den Schlauch 10 eingesetzt, so daß seine Umfangsnaht der Schlauchinnenseite nahe dem Ring 31 zugewandt war. Der Abdeckbereich 38 wurde um den Ring 31 gefaltet und über die Außenseite von Schlauch 10 gezogen. Die Enden der Abdeckung 38 und der Filtergewebe 12 und 18 am ringfreien Ende des Schlauches (aber nicht das Vorfiltergewebe 40 oder das Transportmaterial 14) wurden dann in ein Druckverformungsgerät eingesetzt. Ein Druck von 600 bis 1000 Bar wurde bei Raumtemperatur auf das Verformungsgerät ausgeübt, wodurch die Enden von Filtergeweben und Hülle verschmolzen und einen flexiblen Filterbeutel 48, wie in Fig. 5 gezeigt, ergaben. Die Versiegelung 45 hatte ungefähr eine Länge von 2,5 cm, das an der Versiegelung überstehende Material wurde abgeschnitten. Die Beständigkeit der Versiegelung wurde dadurch gewährleistet, daß sie mit einer Metallklammer 46, Nr. 198R von Oetiker Co., Livingstone, N.J., gesichert wurde. Der fertiggestellte Beutel 48 hatte eine Länge von etwa 81 cm.
Die Leistungsfähigkeit des flexiblen Filterbeutels 48 wurde in einem Hochdruckfiltergefäß hergestellt, um kontrollierten, Teilchen enthaltenden Schlamm aus einer Testwasserströmung zu entfernen. Das Druckfiltergefäß war das Modell S-122 von Filtration Systems Corp., West Babylon, N.Y., das repräsentativ ist für Gefäße, wie sie gegenwärtig zum Filtrieren von Flüssigkeiten mittels flexibler Filterbeutel benutzt werden. Der Teilchen enthaltende Schlamm war eine Suspension von AC fine Air Cleaner Teststaub (erhältlich von der A. C. Spark Plug Division, General Motors Corp., Flint, MI) mit einer Konzentration von 2,6 g pro Liter, die in die Testströmung stromauf vom dem Testfilterbeutel mit einem Durchsatz von etwa 7,5 Liter pro Minute eingebracht wurde. Die Testströmung bestand aus einem umlaufenden Volumen von etwa 450 Litern, das auf einem Durchsatz von 94 Litern pro Minute gehalten wurde. Das aus dem Filtergehäuse austretende Filtrat wurde zu einem Rückhaltebehälter geleitet, von dem aus es wieder in Umlauf gebracht wurde. Der Druckabfall über den Filterbeutel wurde überwacht, und der Test wurde beendet, als das System einen Druck von 2000 Millibar erreichte, woraufhin die Belastung mit Füllstoff auf 450 Gramm berechnet wurde.
Ähnliche Tests der handelsüblichen flexiblen Filterbeutel von vergleichbarem Wirkungsgrad und Größe zeigten eine Belastungsfähigkeit von weniger als 200 Gramm unter diesen Testbedingungen.
Der Wirkungsgrad wurde so bestimmt, wie es in dem oben genannten 3M Product Bulletin Nr. 1 beschrieben ist, jedoch bei einem kontrollierten Durchsatz von 45,46 x 10&supmin;³ m³ (10 Gallonen) pro Minute. Durchschnittsresultate von sieben Testbeuteln sind in Tabelle II angegeben.

Beispiel 2

Ein zweiter erfindungsgemäßer flexibler Filterbeutel wurde aus einem Filtergewebe wie dem in Beispiel 1 verwendeten hergestellt, mit der Ausnahme, daß er nicht mit Bohrungen versehen worden war.
Ein Streifen dieses Filtergewebes (etwa 910 cm x 100 cm) wurde um einen Dorn mit einem Durchmesser von 17,5 cm herumgewickelt, so daß ein Schlauch aus 20 Wicklungen entstand. Der Schlauch wurde von dem Dorn entfernt, ein dünner Ring aus rostfreiem Stahl wie der im Beispiel 1 verwendete wurde etwa 7,6 cm weit in ein Ende des Schlauches 10 eingesetzt, und der herausragende Abschnitt des Filtergewebes wurde nach innen über den Ring gefaltet, so daß ein Umschlag entstand. Eine Hülle, die ungefähr einen Durchmesser von 19,5 cm und eine Länge von 220 cm hatte, war aus einem Stück des in Beispiel 1 benutzten Abdeckmaterials gebildet worden. Die Hülle wurde in den Schlauch geschoben, so daß sie etwa 110 cm über das Schlauchende mit dem Ring hinausragte, und der Überstand der Abdeckung wurde über den Ring gezogen, bis er das ringfreie Ende des Schlauches erreichte. Mittels eines Verformungsgeräts und der Anwendung eines Druckes im Bereich zwischen 600 und 1000 bar bei Raumtemperatur wurden die ringfreien Enden von Schlauch und Hülle versiegelt, um einen flexiblen Filterbeutel herzustellen, der dieselben Abmessungen hat, wie der von Beispiel 1. Als er wie in Beispiel 1 getestet wurde, zeigte er denselben Wirkungsgrad, wie in Tabelle II angegeben. Tabelle II Teilchengröße Wirkungsgrad bei Beispiel 1 (Durchschnitt von 7 Beuteln) Beispiel 2 (1 Beutel)
Während in den oben genannten Beispielen Filtermaterial mit identischer Porengröße im gesamten Filterbeutel verwendet wurde, wird man möglicherweise Filtermaterialien vorziehen, deren Porengrößen in stromab gelegenen Schichten zunehmend kleiner werden.
In einem erfindungsgemäßen flexiblen Filterbeutel kann das flexible Filtergewebe durch einen mit Teilchen beladenen Mikrofaserstreifen, wie in der US-A-3 971 373 (Braun) beschrieben, ersetzt werden, um auf eine Flüssigkeit einzuwirken, die durch den Beutel läuft. Der Mikrofaserstreifen kann zum Beispiel Materialien einschließen wie Wasser- oder Ölreinigungsmittel, Entfärbungsmittel, Chlorierungsmittel oder Katalysatoren. Außerdem kann ein Beutel, der aus Wicklungen eines flexiblen Filtergewebes hergestellt ist, das ein oder mehrere dieser Mittel enthält, eine solche Funktion zusätzlich zur Filterfunktion ausüben.

Claims

1. Flexibler Filterbeutel zum Filtrieren einer unter Druck stehenden Flüssigkeit, gekennzeichnet durch ein flexibles Filtergewebe (12) aus thermoplastischen Fasern, das auf sich selbst aufgewickelt ist, so daß sich ein Schlauch (10) ergibt, wobei ein Ende des Schlauches (10) an einem Ring (31) befestigt ist, so daß eine offene Mündung entsteht, und das ringfreie Ende des Schlauches (10) ist zusammengefügt und versiegelt (45), so daß ein flexibler Filterbeutel entsteht, der ein nahtloses Filterelement aufweist und nur an dem Ring (31) offen ist.

2. Flexibler Filterbeutel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtergewebe (12) um den Ring (31) nach innen gefaltet ist, so daß ein Umschlag (32) entsteht, und daß eine flexible, flüssigkeitsdurchlässige Hülle (34) die Außenseite des Schlauches (10) bedeckt und um den Umschlag (32) herumreicht.

3. Flexibler Filterbeutel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (34) aus thermoplastischen Fasern besteht und ihre freien Enden mit dem flexiblen Filtergewebe an dem ringfreien Ende des Schlauches (10) zusammengeschweißt sind (45).

4. Flexibler Filterbeutel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Wicklung des Filtergewebes (12) mit einer Vielzahl von Öffnungen (22a), (24a), (26a) versehen ist, die jeweils größer sind als die Verunreinigung in der zu filtrierenden Flüssigkeit, und daß die stromab von der mindestens einen Wicklung gelegene Wicklung des Filtergewebes (12) frei ist von solchen Öffnungen (22a), (24a), (26a), so daß ein Teil der Flüssigkeit die stromab gelegene Wicklung erreichen kann, bevor er durch das Filtergewebe (12) filtriert wird.

5. Flexibler Filterbeutel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Vielzahl von Wicklungen des Filtergewebes (12) mit einer Vielzahl von Öffnungen (22a), (24a), (26a) versehen ist, wobei die Gesamtfläche der Öffnungen (22a), (24a), (26a) in jeder Öffnungen enthaltenden Wicklung kleiner ist als die der Öffnungen (22a), (24a), (26a) in jeder stromauf gelegenen Wicklung des Filtergewebes.

6. Flexibler Filterbeutel nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte, Öffnungen enthaltende Wicklungen des Filtergewebes (12) durch ein flexibles, nicht filtrierendes, flüssigkeitsdurchlässiges Transportmaterial (14) getrennt sind.

7. Flexibler Filterbeutel nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (34) einen Innenbereich (40) umfaßt, der aus einem Material mit einer solchen Porosität besteht, daß aus der Flüssigkeit im wesentlichen alle Teilchen herausfiltriert werden, die sich sonst in dem Transportmaterial (14) ansammeln könnten, ohne daß dabei wesentlich kleinere Teilchen herausfiltriert werden.

8. Flexibler Filterbeutel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren (38) und inneren (40) Bereiche der Hülle (34) an einer Umfangsnaht (36) verbunden sind, die auf der Innenseite des Schlauches (10) aus dem Filtergewebe (12) in der Nähe des Ringes (31) liegt.

9. Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Filterbeutels, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

1) auf einen zylindrischen Dorn (16) wird eine Anzahl von Wicklungen aus einem flexiblen Filtergewebe (12) aus schmelzbaren Fasern aufgewickelt, um einen Schlauch (10) zu bilden,

2) der Schlauch (10) wird von dem Dorn (16) abgenommen,

3) ein Ring (31) wird in das eine Ende des Schlauches (10) eingepaßt,

4) das eine Ende des Schlauches (10) wird nach innen um den Ring (31) geschlagen, so daß ein Umschlag (32) entsteht,

5) eine flexible, flüssigkeitsdurchlässige Hülle (34) wird vorgesehen mit einem Durchmesser, der in etwa dem des Schlauches (10) entspricht, und einer Länge, die größer ist als die des Schlauches (10),

6) die Hülle (34) wird so um den Schlauch (10) angeordnet, daß sie die Außenseite des Schlauches (10) bedeckt und das ringseitige Ende (31) des Schlauches umgibt, und

7) die freien Enden der Hülle (34) und des Schlauches (10) werden zusammengepreßt, um die Fasern des Schlauches (10) zu verschweißen, und um die Enden der Hülle (34) an dem gesiegelten Ende des Schlauches (10) zu befestigen, so daß ein im wesentlichen zylindrischer Beutel entsteht, der ein nahtloses Filterelement besitzt und nur an dem Ring (31) offen ist.

10. Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Filterbeutels nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (34) aus schmelzbaren Fasern gebildet ist, und daß in Schritt 7) die Fasern der Hülle (34) mit den Fasern des Filtergewebes (12) verschmolzen werden.

11. Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Filterbeutels nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern des Filtergewebes (12) geblasene Mikrofasern sind.

12. Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Filterbeutels nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Filtergewebes (12), der mindestens gleich lang ist wie der Umfang des Schlauches (10), mit einer Vielzahl von Öffnungen (22a), (24a), (26a) ausgebildet ist, die jeweils größer sind als die Verunreinigung in der zu filtrierenden Flüssigkeit, und ein anderer Teil des Filtergewebes (12), der mindestens gleich lang ist wie der Umfang des Schlauches (10), frei ist von solchen Öffnungen (22a), (24a), (26a), und daß in Schritt 1) das Filtergewebe (12) so aufgewickelt ist, daß jede Öffnungen enthaltende Wicklung stromauf von jeder öffnungsfreien Wicklung liegt.

13. Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Filterbeutels nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt 1) ein flexibles, flüssigkeitsdurchlässiges, nichtfiltrierendes Transportmaterial mit dem Filtergewebe (12) aufgewickelt ist, um benachbarte, Öffnungen enthaltende Wicklungen des Filtergewebes (12) zu trennen, während es kurz vor dem in Schritt 4) gebildeten Umschlag und den in Schritt 7) zusammengepreßten freien Enden des Schlauches (10) endet.

14. Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Filterbeutels nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Transportmaterial (14) im wesentlichen gleich lang ist wie der Öffnungen enthaltende Teil des Filtergewebes.