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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur
Herstellung von Filterzellen und -patronen.
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Zellfilterpatronen werden schon seit langem benutzt und werden
gegenwärtig in zunehmender Weise bei einer Vielzahl von
Situationen verwendet. Solche Filterpatronen werden typischerweise
aus einzelnen Zellen hergestellt, welche zwei Filtermediumslagen
haben, die voneinander getrennt sind. Flüssigkeit fließt
typischerweise von der Außenseite des Filtermediums nach innen zum
zentralen Teil der Zelle. Ein bedeutsamer Vorteil von
Zellfilterpatronen ist, daß die Oberfläche des Filtermaterials recht
groß ist, wenn sie mit dem Gesamtvolumen einer zusammengebauten
Filterpatrone verglichen wird.
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Zwischen jedem Filtermedium ist ein Separator angeordnet,
welcher typischerweise in der Form von Scheiben ausgebildet ist,
die Rippen haben, welche sich radial von der zentralen Öffnung
aus in einem speichenförmigen Muster erstrecken. Zusätzlich zu
der Trennung der beiden Filtermediumschichten sorgen sie für
einen Flüssigkeitsstrom von dem Filtermedium in Richtung auf die
zentrale Öffnung des Filtermediums. Ein ausgezeichnetes Beispiel
für einen Filter-Separator kann man in dem US-Patent Nr.
4,783,262 für Ostreicher u.a. mit dem Titel "Verbesserter
Separator für Zellfilterpatronen" finden, das auf denselben
Anmelder, wie den der vorliegenden Erfindung ausgestellt ist. Die
darin beschriebene Separatorscheibe hat Versteifungselemente,
die in der zentralen Öffnung der Zelle gebildet sind, wobei
diese Elemente mit einer Vielzahl von Trennrippen verbunden
sind, um dadurch eine kastenförmige Konstruktion zu liefern,
welche ausreichend ist, um den Rippen eine wesentliche
freitragende Festigkeit zu verleihen. Weiterhin ist eines der
Versteifungselemente in der unmittelbaren Nähe der Separatorrippen
angeordnet, um als lastaufnehmende Oberfläche zu wirken, damit
ein Nediumseindruck des Filtermediums vermieden wird und um ein
Blockieren der Fläche der Flüssigkeitsbahn mit der gefilterten
Flüssigkeit zu verhüten. Demgemäß ist ein entscheidender Vorteil
bei diesem Typ Separator, daß während eines Rückspülens oder
einer Rückwärtsströmung (d.h. daß Flüssigkeit von der zentralen
Öffnung der Filterzelle nach außen in Richtung auf die
Oberfläche des Filtermediums strömt) eine Beschädigung an dem
Filtermedium minimiert oder gemildert wird.
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Filterzellpatronen verwenden eine Vielzahl von Filtermedien für
das Filtern vieler Flüssigkeiten. Beispiele für solche Medien
und Verwendungen kann man zum Beispiel in den US-Patenten Nr.
4,617,128 "Spezielle Filterhilfe, Filterschüttung und Verfahren"
mit Datum vom 14. Oktober 1986 für Ostreicher; 4,309,247 "Filter
und Herstellungsverfahren für denselben" mit Datum vom 5. Januar
1982 für Hou u.a.; 4,305,782 "Filter und Herstellungsverfahren
für denselben" mit Datum vom 15. Dezember 1981 für Ostreicher
u.a.; 4,007,113 "Spezielles Filtermedium und Verfahren" mit
Datum vom 8. Februar 1977 für Ostreicher; und 4,007,114
"Faseriges Filtermedium und Verfahren" mit Datum vom 8. Februar 1977
für Ostreicher finden.
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Die Verwendung einer Zellfilterpatrone kann man auch in dem US-
Patent Nr. 4,361,486 "Filtermedien, Verfahren des Oxidierens und
des Entfernens von löslichem Eisen, Verfahren zum Entfernen
inaktivierender Mikroorganismen und spezielle Filterhilfe",
ausgestellt am 30. November 1982 für Hou u.a. finden.
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Ein Verfahren für die Herstellung von Filterzellen wird in dem
US-Patent Nr. 4,347,208 "Verfahren zur Herstellung einer
Filterzelle, die einen abgedichteten Umfang hat", ausgestellt am 31.
August 1982 für Southall beschrieben. Bei diesem Patent wird
eine Filterzellpatrone beschrieben, welche aus einer Vielzahl
von Filterzellen besteht. Jede dieser Filterzellen besteht aus
Filtermedien, zwischen denen sich ein konischer Separator
befindet, wobei der Umfang oder die Ränder der Filterzelle durch
einen im Spritzgußverfahren hergestellten Flansch
zusammengehalten und abgedichtet wird.
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Generell verhalten sich alle vorstehend beschriebenen
Filterpatronen zufriedenstellend für den dafür vorgesehenen Zweck unter
normalen Betriebsbedingungen. Jedoch infolge der damit
zusammenhängenden Arbeits- und Kapitalkosten beim Ersetzen der
Filterpatrone verwenden die meisten Anwendungen einen Rückspül- oder
Rückstromprozeß, um den Volumenstrom dadurch zu verbessern und
die Lebensdauer der Patrone zu verlängern. Offensichtlich gilt,
je mehr Rückspüloperationen zulässig sind, desto niedriger sind
die Gesamt-Betriebskosten des Systems. Jedoch ergeben sich
während der Rückspüloperationen bei vielen Filtern, die
Filterzellpatronen eingeschlossen, eine verminderte Zugfestigkeit der
Medien, ein Reißen der Randabdichtung, ein Verdecken der Medien
und/oder ein Abschuppen der aktuellen Filtermediumsfasern. Eine
Veranschaulichung dieses Prozesses wird in Fig. 14 hierin (Stand
der Technik) gezeigt, wobei Flüssigkeit, mit A bezeichnet, die
durch das Filtermedium B zurückströmt, ein Absplittern oder
Abschuppen des Zellmediums und das Erzeugen von zerfransten
Rändern von Partikeln C bewirkt. Ein weiteres Problem bei
Filterzellpatronen ist, daß ein unbeabsichtigter Rückdruck, der auf
die Filterzelle aufgebracht wird, ein Brechen und/oder eine
Verwerfung der Zelle verursachen kann.
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Es ist eine Anzahl von Versuchen im Verlauf der letzten Jahre
unternommen worden, um Filter zu verstärken und das Strömen von
Flüssigkeit durch dieselben zu steuern, indem gitterförmige
Konstruktionen verwendet wurden, die außerhalb des tatsächlichen
Filtermediums liegen. Ein frühes Beispiel dafür kann man in dem
US-Patent Nr. 445,223 mit dem Titel "Filter", ausgestellt am 27.
Januar 1891 auf E.M. Knight finden. Das Patent von Knight
verwendet ein außerhalb des Filtermediums liegendes Drahtsieb, um
ein Durchhängen der Filtermedien während des Gebrauchs zu
verhüten, wobei das Filter teilweise durch das Sieb gehalten wird.
Das Patent von Knight fand dieses Merkmal als wichtig, da ja das
Filter selbst eine an eine faserförmige Abdeckung angrenzende
Holzkohlenpaste verwendete und folglich "schlaff" war.
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Ein zweites Beispiel kann man in dem US-Patent Nr. 2,249,063 mit
dem Titel "Filterblatt", ausgestellt am 15. Juli 1941 für Swem,
finden. Dieses Patent verwendet ein Drahtsieb, um für eine
Tragkonstruktion für die Filtermedien unter den verwendeten hohen
Temperatur- und Druckbedingungen zu sorgen.
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Ein weiters Beispiel kann man in dem US-Patent Nr. 2,263,853 mit
dem Titel "Filter", ausgestellt am 25. November 1941 auf Re Qua
finden. Dieses Patent verwendet ein Metallband, das um seine
Längsachse verdrillt ist, um die Filtermedien zu tragen.
Zusätzlich wurde ein Metallsieb verwendet, welches gleichzeitig an
diametral gegenüberliegenden Punkten an dem Band verschweißt
ist.
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Bei dem US-Patent Nr. 4,274,964 "Dialysator", ausgestellt am 23.
Juni 1981 für Krick u.a. wird ein Membranschlauch in Verbindung
mit einer Zwischen-Netzschicht zu dem Zweck verwendet, für ein
verbessertes Strömungsschema zu sorgen.
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Demgemäß verwenden die vorstehend angeführten Patente einen
Träger der einen oder anderen Art zu dem ausdrücklichen Zweck,
für einen steifen Filterträger für das "schlaffe" Filter während
des Gebrauchs zu sorgen, d.h. die Träger sorgen tatsächlich für
Filterelemente, welchen für sich selbst die angemessenen
physikalischen Eigenschaften fehlen. Die Versteifungen oder Netze des
Standes der Technik werden als solche bei Filtern speziell zu
dem Zweck verwendet, das Filter während der Bedingungen der
Vorwärtsströmung zu halten oder zu unterstützen und nicht, um
mit dem Problem der überdeckung, des Abschuppens von
tatsächlichen Filtermediumsfasern, des Reißens an der Randabdichtung und
Verzerrung fertigzuwerden, das durch den Zustand des Rückspülens
und des Rückströmens und andere damit verwandte Probleme
verursacht wird. Tatsächlich ist das durch die vorliegende
Erfindung zu lösende Problem keines der phsyikalischen Unverletztheit
während des normalen Betriebs und der normalen Verwendung,
sondern vielmehr das Umgekehrte des Aufrechterhaltens der
physikalischen Unverletztheit dann, wenn die Flüssigkeit entgegen der
normalen Strömungsrichtung fließt, wie im Verlauf von
Rückspüloperationen oder eines unbeabsichtigen Rückdruckes.
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In DE-3712872-A wird eine Filterkonstruktion beschrieben, bei
welcher eine Vielzahl von Schichten eines Filtermediums mit
Zwischenraum übereinandergelagert sind, wobei
aneinandergrenzende Paare der Filtermediumsschichten an ihren äußeren Rändern
miteinander abgedichtet sind. Eine koaxiale zentrale Öffnung ist
durch alle Schichten ausgebildet, und alternierende Schichtpaare
sind miteinander abgedichtet, wodurch Flüssigkeit von außerhalb
des Filters durch die Filtermedien in den Bereich zwischen den
Schichtpaaren und von dort in die zentrale Öffnung strömen kann.
Die Filtermedien, aus welchen jede Schicht hergestellt ist,
bestehen aus zwei perforierten steifen Schichten, von denen eine
eine gewellte Form hat, zwischen denen sich eine Filtermembran
erstreckt, wobei die perforierten Schichten dazu dienen, die
Filtermembran zu tragen und zu lokalisieren.
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In EP-0 284 404-A2, welches das Prioritätsdatum vom 27.03.87 und
das Veröffentlichungsdatum vom 28.09.88 hat, wird eine
Filterkonstruktion beschrieben, die Filtersegmente hat, welche jeweils
aus einer Trägerscheibe mit Filtermedien bestehen, die auf
beiden Seiten jener Scheibe liegen. Die Scheibe hat eine zentrale
Öffnung, damit eine Vielzahl von Segmenten koaxial
zusammengebaut werden kann, wobei eine Flüssigkeitsströmung von dem Innern
einer Kammer, in welcher die Segmente untergebracht sind, durch
die Filtermedien und dann entlang von Kanälen, die in der
Tragscheibe ausgebildet sind, zur zentralen Öffnung stattfindet. Von
dort aus wird die gefilterte Flüssigkeit aus der
Filterbaueinheit abgezogen.
Obwohl EP-0 284 404-A2 die Verwendung eines Maschensiebes
offenbart, um die Filtermedien zu tragen, wenn sie in Gebrauch sind,
gibt es keine Offenbarung darüber, wie gesichert wird, daß die
gesamte Oberfläche der Filtermedien in angemessener Weise durch
das Maschensieb abgedeckt wird, während gleichzeitig
sichergestellt wird, daß ein Bereich der Filtermedien für
Abdichtungszwecke in dem zentralen Gebiet um die Öffnung herum freigelegt
ist. EP-A-0 284 404 ist diesbezüglich nicht zutreffend.
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Um die durch den Stand der Technik angetroffenen Schwierigkeiten
zu überwinden, sorgt der breiteste Aspekt der vorliegenden
Erfindung für ein Verfahren zur Herstellung einer Filterzelle mit
einer Seite für ungefilterte Flüssigkeit und einer zentralen
Öffnung, in die Flüssigkeit von der ungefilterten Seite durch
die Zelle strömt, bei welchem Verfahren zwei Schichten
Filtermedien, die jeweils eine zentrale Öffnung haben, auf beiden Seiten
eines Separators angeordnet werden, welcher koaxial mit den
Öffnungen liegt und gegen diesen abgedichtet werden, wobei der
Separator mit Öffnungen versehen ist, um zu ermöglichen, daß
Flüssigkeit aus dem Zwischenraum zwischen beiden
Filtermedienschichten in das Zentrum strömt und wobei Randdichtungsmittel
vorhanden sind, die die Außenränder der Medien miteinander
verbinden, wobei die Seite der ungefilterten Flüssigkeit der beiden
Filtermedienschichten mit Netzeinrichtungen überdeckt werden,
die die Durchflußrate durch die Zelle nicht nachteilig
beeinflussen, wobei die Netzeinrichtungen ebenfalls zentrale
Öffnungen haben, die konzentrisch mit den Öffnungen in den beiden
Filtermedienschichten angeordnet sind; und wobei die zentralen
Öffnungen in den Netzeinrichtungen durch Entfernen eines Rings
der Netzeinrichtung vergrößert werden, wobei dieser Ring
konzentrisch mit den Öffnungen in den Filtermedien ist, um dadurch
jeweils Dichtungsoberflächen auf den Filtermedien um die
zentrale Öffnung darin freizulegen.
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Es können Mittel vorgesehen sein, um die Netzeinrichtung an den
Filtermedien zu befestigen, wobei dieses Befestigungsmittel
vorzugsweise aus einem auf dem Umfang angeordneten
Abstandshalter
besteht. Dieser Abstandshalter kann an Ort und Stelle,
vorzugsweise durch ein Spritzgußverfahren, angeformt werden.
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Das Befestigungsmittel kann weiterhin aus einer zentral
angeordneten Haltescheibe an der Außenseite dieser beiden
Filtermedien bestehen.
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Der geformte Rand, welcher vorzugsweise im Spritzgußverfahren
gebildet wird, greift elastisch in die Netzeinrichtung ein und
hält diese fest an dem Äußeren der Filtermedien und drückt auch
den äußeren Umfang der beiden Filtermedienschichten zusammen,
wodurch eine Zelle gebildet wird. Auf diese Weise kann eine
Rißbildung am Rand der Abdichtung der Filterzelle minimiert
werden. Desgleichen beeinflußt die Netzeinrichtung den
Flüssigkeitsdurchsatz in einer Zelle nicht nachteilig.
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Eine Filterzelle, welche durch das Verfahren dieser Erfindung
hergestellt wird, kann ein verbessertes ästhetisches Aussehen
haben, und es ist weniger wahrscheinlich, daß sie vorzeitig
versagt. Die Filterzelle zeigt nicht in ästhetischer Weise ein
Versagen an, wenn das Filter als Ganzes noch einsatzfähig ist.
Bei einer Filterzellbaueinheit dieser Erfindung ist es weniger
wahrscheinlich, daß sie sich selbst so leicht dichtsetzt oder
verschließt, wie Einrichtungen und Bauformen des Standes der
Technik, d.h. es gibt eine bessere Ausnutzung des gesamten
Oberflächenbereiches und eine verlängerte Lebensdauer. Der
Flüssigkeitsstrom kann über die Außenseite der Oberfläche durch
parallele Kanäle gelenkt werden, die durch die Netzbedeckung
gebildet werden, wodurch die Strömungsverteilung und eine volle
Ausnutzung der Filterflächen verbessert werden.
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Eine Filterbaueinheit kann aus mindestens zwei, vorzugsweise
aber mehr als zwei, Filterzellen hergestellt werden, die koaxial
bezogen aufeinander angeordnet werden, wobei jede dieser
Filterzellen so, wie vorstehend beschrieben, gebildet wurde und jede
Filtermedienschicht eine in der Mitte angeordnete Öffnung
dadurch hat, wobei ein Auslaß für gefilterte Flüssigkeit mit den
zentralen Öffnungen der Zellen in Flüssigkeitsverbindung steht,
Abstandshaltermittel entlang des wechselseitgen Umfangs der
beiden Filtermedienschichten für das Befestigen der
Netzeinrichtung daran angeordnet sind und eine Ringeinrichtung zentral
angrenzend an den Auslaß für die gefilterte Flüssigkeit
angeordnet sind, um die Netzeinrichtung an den Filtermedienschichten zu
befestigen.
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Im Fall des Filterzell-Formverfahrens dieser Erfindung kann die
Netzeinrichtung so geschnitten werden, daß sie über einer
Filterfläche einer Filtermedienschicht liegt und so vorzugsweise
eine kreisförmige Gestalt mit einer konzentrisch angeordneten
zentralen Öffnung hat. Während eines Schrittes des Zuschneidens
der Netzeinrichtung wird vorzugsweise ein abreißbarer Ring in
der Netzeinrichtung konzentrisch um die zentrale Öffnung herum
gebildet.
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Der äußere Umfang der Netzeinrichtung kann mit dem äußeren
Umfang der Filtermedienschichten vorzugsweise dadurch ausgerichtet
werden, daß die zentrale Öffnung der Netzeinrichtung mit der
zentralen Öffnung der Filtermedien dadurch ausgerichtet wird,
daß die Netzeinrichtung und die Filtermedienschichten auf einer
gemeinsamen Achse untergebracht werden.
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Die Filtermedienschichten und die Netzeinrichtung werden an den
Umfangsrändern der ausgerichteten Netzeinrichtung und der
Filtermedien gegeneinander abgedichtet, vorzugsweise durch Formen
eines Abstandshalterelementes, um die Netzeinrichtung an den
Filtermedien zu befestigen.
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Das Verfahren kann den zusätzlichen Schritt einschließen, eine
Abstandshalteringbaueinheit an der zentralen Öffnung der
Netzeinrichtung anzuordnen. Weiterhin kann das Verfahren den
traditionellen Schritt des Abziehens des abreißbaren Rings haben.
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Nur in der Form eines Beispiels wird jetzt eine spezielle
Ausführungsform
detailliert beschrieben, wobei auf die beigefügten
Zeichnungen Bezug genommen wird, bei welchen:
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Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der
Filterzellpatronen-Baueinheit der vorliegenden Erfindung ist;
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Fig. 2 ein Aufriß im Schnitt durch Fig. 1 entlang von 2 - 2 ist;
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Fig. 3 eine Ansicht von oben auf die Netz-Schneidführung ist,
die bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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Fig. 4 eine Schnittansicht durch einen der in Fig. 3 gezeigten
Klingen ist;
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Fig. 5 eine veranschaulichende Ansicht eines geschnittenen
Netztuchs ist, wie es bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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Fig. 6 eine teilweise auseinandergezogene Ansicht der
Netzeinrichtung, wie sie bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
angrenzend an den Filterteil einer Filterzelle ist;
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Fig. 7 eine Seitenansicht ist, die eine Baugruppe aus den
einzelnen Bauteilen zeigt, aus denen eine Filterzelle besteht;
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Fig. 8 und 9 Schnittansichten sind, die das Spritzformen
beziehungsweise das Formstück des abgedichteten Umfangs einer
einzelnen Filterzelle zeigen;
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Fig. 10 und 11 eine zusammengebaute Filterzelle und den
Zusammenbau einer Filterzellenpatrone der vorliegenden Erfindung
veranschaulichen;
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Fig. 12 und 13 eine Grundriß- bzw. eine Schnittansicht der
Netzeinrichtung und der Filtermedien veranschaulichen, die bei der
vorliegenden Erfindung verwendet werden; und
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Fig. 14 typische Filtermedien von Filterzellpatronen des Standes
der Technik zeigt.
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Jetzt unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird dort eine verstärkte
Filterbaueinheit 20 gezeigt, welche aus einer Vielzahl von
Zellen 22 bis 27 besteht, die vertikal übereinandergestapelt sind.
Entlang des Umfangs jeder Filterzelle ist ein geformter
Kunststoffrand 28 angeordnet, welcher benutzt wird, um die
verschiedenen Bestandteile jeder einzelnen Zelle zusammenzuhalten, wie
nachstehend vollständiger beschrieben wird. Ein verhältnismäßig
großer Filterbereich 30 wird für das Einleiten von (nicht
gezeigter) unfiltrierter Flüssigkeit durch dieselbe benutzt,
welche durch die Mittelöffnung oder den Kern 31 austritt. An beiden
Enden der Baueinheit 20 ist eine Abstandshaltering-Baueinheit 32
angeordnet. Die gesamte Filter-Baueinheit 20 ist in einer (nicht
gezeigten) Kammer angeordnet, welche einen Einlaß von
ungefilterter Flüssigkeit für die Kammer und einen Auslaß für
gefilterte Flüssigkeit hat, der mit einer oder beiden Abstandshaltering-
Baueinheiten 32 verbunden ist.
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Jetzt unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird dort eine Schnittansicht
durch einen Teil der in Fig. 1 gezeigten Filterzellen-Baueinheit
gezeigt. Die Abstandshaltering-Baueinheit 32 besteht aus einer
Endarmatur 34, die darin einen ringförmigen Schlitz 36 hat. In
dem ringförmigen Schlitz 36 ist eine Dichtung 38 angeordnet,
welche mit einem (nicht gezeigten) ringförmigen Kanal
zusammenwirkt, um dadurch die Wanderung von ungefilterter Flüssigkeit
angrenzend an den Filtrierbereich 30 in die zentrale Öffnung
oder den Kern 31 zu verhüten. Eine Vielzahl von
Filter-Baueinheiten kann innerhalb einer Kammer übereinandergestapelt
angeordnet werden, wodurch ein Auswechseln von Filterbaueinheits-
Gruppen (nicht gezeigt) ermöglicht wird. Eine Vielzahl von
ringförmigen Rippen 40 ist an der Unterseite der Endarmatur 34
angeordnet und sorgt für eine flüssigkeitsdichte Armatur zwischen
der Endarmatur 34 und der Oberfläche des Filtrierbereichs 30,
während ein Maschennetz 42 daran gehalten und festgehalten wird.
Es ist freigestellt, das Maschennetz 42 mit der Endarmatur 34
beispielsweise durch Ultraschallschweißung zu verschweißen.
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Noch unter Bezugnahme auf Fig. 2 besitzt die Filterzelle 22, 23
das an der Außenseite davon befestigte Maschennetz 42. Dieses
Maschennetz besteht vorzugsweise aus einem Netz der gewünschten
Dicke und Maschengröße, die ausreichend sind, um den
Erfordernissen des Flüssigkeits-Vorwärts- und Rückstroms zu widerstehen
und die vorgesehen sind, um einen verhältnismäßig unverminderten
Flüssigkeitsstrom zu gestatten, während ein Abblättern und
dergleichen verhütet wird. Folglich verstärkt oder erhöht diese
Netzergänzung die Zugfestigkeit des Filtermediums 44, wenn es
feucht ist. Generell kann jeder Typ eines Maschennetzes
verwendet werden, welcher durchlässig gegen die Strömung ist. Es wird
jedoch bevorzugt, ein Polymer-Maschennetz zu verwenden, z.B.
eines aus Polypropylen. Es wird auch bevorzugt, ein versteiftes
Maschennetz zu haben, welches parallele Flüssigkeitsstromkanäle
tangential zu den Medien bildet. Ein Filtermaterial-Separator 46
ist zwischen jeder der beiden aneinandergenzenden Schichten aus
Filtriermaterial 44 angeordnet. Der Separator 46 wird benutzt,
um ein Zusammenklappen der Filterzelle bei Gebrauch zu verhüten
und um für eine Unverletzlichkeit für jede einzelne Filterzelle
zu sorgen, während für eine verhältnismäßig unbehinderte
Flüssigkeitsströmung dadurch gesorgt wird. Weiterhin ist beobachtet
worden, daß bei "dichten" Filterzellpatronen dann, wenn der
Abstand von Zelle zu Zelle minimal ist, das Netz 42 als
Separator zwischen aneinandergrenzenden Zellen wirkt und deshalb einen
Flüssigkeitsstrom entlang der Oberfläche unterstützt.
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Zwischen jeder Zelle ist ein Zwischenzellen-Distanzstück 48
angeordnet. Das Distanzstück 48 besteht vorzugsweise aus
demselben Material wir die Abstandshaltering-Baueinheit 32. Das
Distanzstück 48 hat eine Vielzahl ringförmiger Vertiefungen 50 und
Rillen 51, die auf beiden Seiten angeordnet sind. Es wird
bevorzugt, daß mindestens zwei Rillen 51 (und folglich zwei
Vertiefungen 50) benutzt werden, um eine flüssigkeitsdichte Abdichtung
zwischen angrenzendem Filtermaterial zu bilden, das auf
angrenzenden Filterzellen angeordnet ist. Da nun das Netz eine
Vielzahl von Öffnungen durch dasselbe hat, wurde festgestellt, daß
zwei ringförmige Rillen üblicherweise verwendet werden, um eine
Wanderung von unfiltrierter Flüssigkeit entlang des Netzes 42 in
die zentrale Öffnung oder den Kern 31 zu verhüten.
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Eine Vielzahl von Streifen 52 greift in die Schlitze 54 in der
Abstandshalte-Baueinheit 32 ein und erstreckt sich von der
Abstandshaltering-Baueinheit an einem Ende bis zu der
Abstandshaltering-Baueinheit am anderen Ende und wird benutzt, um eine
steife Filterzellen-Baueinheit 20 zu bilden. Die Streifen 52
sind vorzugsweise aus rostfreiem Stahl, obwohl auch jedes andere
geeignete Material verwendet werden kann. Weiterhin ist es
möglich, eine Vielzahl von Gewindeschrauben oder dergleichen zu
nutzen, die sich durch die Filterzellen-Baueinheit erstrecken
und in geeigneter Weise an den Abstandshaltering-Baueinheiten 32
befestigt sind, um eine steife Baueinheit zu bilden.
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Jetzt unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird dort eine Ansicht von
oben auf eine Schnittmatrize gezeigt, die bei der vorliegenden
Erfindung verwendet wird. Eine Maschennetz-Schnittmatrize,
generell mit 56 bezeichnet, wird benutzt, um das Netz 56 in die
angemessene Gestalt zu schneiden. Die Schnittmatrize 56 besteht
aus der Schnittfläche, generell bei 58 gezeigt, die an einer
Grundfläche 60 angeordnet ist. Drei Schneidklingen sind an der
Grundfläche 60 angeordnet. Eine Schneidklinge für den äußeren
Umfang 62 wird benutzt, um den Außendurchmesser des Netzes auf
die zutreffende Größe der Filterzelle zu schneiden, bei welcher
es verwendet werden soll. Radial nach innen ist eine zusätzliche
Schnittklinge, mit 64 bezeichnet, angeordnet. Eine weitere
Klinge wird bei 66 gezeigt und ist eine Schnittklinge für den
inneren Umfang. Zwischen aneinandergrenzenden Klingen sind
Distanzstücke 68 angeordnet (deutlicher in Fig. 4 gezeigt), welche
vorzugsweise aus einem schwammartigen Material bestehen, um für
eine gewisse Abstützung auf dem Netz während der
Schneidoperation zu sorgen, so daß das Schneiden entlang der ringförmigen
Kante der Klinge einheitlicher erfolgt und um das Netz von der
Matrize zu befreien, nachdem es geschnitten worden ist. In der
Schneidklinge für den inneren Umfang ist koaxial eine
Zentrieröffnung 70 angeordnet, welche für Ausricht- oder Paßzwecke beim
Schneiden des Netzes verwendet wird. Mehrere nicht-schneidende
Teile, die entsprechend als Kerben 72A, 72B bezeichnet sind,
sind an der Schneidklinge 64 angeordnet. Jede Schneidklinge ist
generell ein zu einer ringförmigen Gestalt gebogenes dünnes
Blattmaterial, dessen eines Ende so angeschärft ist, daß die
Klingenspitze 74 gebildet wird.
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Unter Bezugnahme auf Fig. 5 wird die Benutzung der
Schneidmatrize 56 deutlicher über eine Darstellung, wie das verwendete Netz
geschnitten wird, veranschaulicht. Das Netztuch ist größer als
die erforderliche Fläche. Das Netz wird auf die Schneidmatrize
56 aufgelegt, wodurch die entsprechenden Schnitte gebildet
werden, die zu einer Anzahl von Teilen führen. Diese Teile bestehen
aus Abfallmaterial 78 und Filternetz 80, welches das Material
ist, das tatsächlich bei der Filterzelle verwendet wird. Die
Schneidklinge 64 führt zu Netzzungen 82A bzw. 82B, welche an dem
Netz über Netzkerben 84A, 84B festgehalten bleiben. Dies führt
deshalb zu einem abreißbaren Zapfen (oder einer solchen
Ringkammer) 86. Es hat sich herausgestellt, daß es notwendig ist, die
ringkammerförmige Struktur 86 zu bilden, um den Zusammenbau
jeder Filterzelle zu erleichtern. Spezieller gesagt, die
Mittelöffnung wird benutzt, um das Netz bezogen auf das
Filtriermaterial während des tatsächlichen Zusammenbaus zu zentrieren.
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Unter Bezugnahme auf Fig. 7 wird das vorläufige Ausrichten und
der Zusammenbau einer Filterzelle gezeigt. Spezieller gesagt,
ein Zellen-Montagedorn 102 wird benutzt, um die verschiedenen
Bestandteile einer Filterzelle auszurichten. Anfänglich wird ein
Filtermaterial-Separator 46 auf den Dorn 102 gebracht. Auf einer
Seite von Separator 46 befindet sich das Filtriermaterial 44,
gefolgt von dem Filternetz 80. Dies bildet die in Fig. 6 (ohne
den Dorn 102) gezeigte Baueinheit.
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Eine Formteilherstellung des Randes 28 bei jeder Filterzelle
wird so bewerkstelligt, wie in Fig. 8 und 9 gezeigt. Dort wird
eine Zellpresse 100, die auf dem Dorn 102 angeordnet ist (oder
irgendeinem anderen geeigneten oder anschließenden Dorn) und aus
im wesentlichen zwei Hälften besteht, die axial entlang von Dorn
102 aufeinander zu gedrückt werden, bis sie zusammenpassen,
verwendet, wie in Fig. 9 gezeigt. Dies bewirkt, daß der Rand von
Netz 80 gegen das Filtriermaterial 44 zusammengedrückt wird. Ein
Hohlraum, der als Bestandteil von Einspritzform 96 an der
Zellmontagepresse 100 vorhanden ist, ist so ausgebildet, daß er die
Form von Rand 28 entlang des ringförmigen Randes der
zusammengedrückten Filterzelle hat. Dann wird geschmolzenes Material
durch die Angußbuchse 97 von Matrize 96 eingespritzt und tritt
in den Hohlraum 94 so ein, daß der Rand 28 gebildet wird. Bei
der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist
das Randmaterial dasselbe, wie das der
Abstandshaltering-Baueinheit 32 und des internen Filterzellen-Distanzstückes 48, obwohl
auch irgendein anderer geeigneter Materialtyp verwendet werden
kann. Die Presse 100 bleibt solange geschlossen, bis ein
ausreichendes Abkühlen des eingespritzten Materials vorgenommen
worden ist, nach welcher Zeit die Form dann getrennt und die
Filterzelle von Dorn 102 entfernt wird. Das Netz wird folglich
mit dem Rand abgedichtet und/oder wird zu einem Bestandteil der
Randabdichtung 28.
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Jetzt unter Bezugnahme auf Fig. 10 und 11 wird die endgültige
Herstellung einer Filterzellen-Baueinheit gezeigt. Der geformte
Rand 28 hat eine Vielzahl länglicher Schlitze oder Öffnungen
110, welche Distanzstückteile 112 haben, die dazwischen
angeordnet sind. Nach dem durch Fig. 8 und 9 gezeigten
Formbildungsprozeß wird der Ansatz 86 wie gezeigt entfernt. Um ein Entfernen
des Ansatzes 86 zu erleichtern, werden Netzmaterialkerben 84A
und 84B benutzt. Deshalb ist es möglich, lediglich an Ansatz 86
zu ziehen, um ihn von dein Netz 80 zu entfernen, ohne eine
weitere Schneidoperation durchzuführen. Der Innendurchmesser von
Ansatz 86 wird nur für Zentrierzwecke um Dorn 102 während der
vorbereitenden Montageschritte verwendet und wird vor der
Herstellung der Filterzellen-Baueinheit 20 entfernt.
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Die tatsächliche Montage der Filterzellen-Baueinheit wird unter
Verwendung eines Filterbaueinheitsdorns 114 vorgenommen, welcher
benutzt wird, um die verschiedenen Bestandteile in der
Filterzellen-Baueinheit ordnungsgemäß auszurichten. Ein
Zwischenzellen-Distanzstück 48 wird zwischen aneinandergrenzende
Filterzellen 22, 24 plaziert. An der Außenseite der Endfilterzellen gibt
es eine Endarmatur 34, in welcher sich eine Dichtung 38
befindet. Danach wird der Dorn 114 entfernt und werden die Streifen
52 in die Schlitze 54 gebracht, wodurch die Zellen und
Bestandteile davon zusammengedrückt werden, um eine steife
zusammenhaltende Filterzellen-Baueinheits-Struktur 20 zu bilden, in
welcher Halteringe 34 und Separatoren 48 gegen die Filtermedien
und das Netz gedrückt werden, um dadurch den zentralen Kern 31
abzudichten.
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Unter Bezugnahme auf Fig. 12 und 13 wird eine Ansicht von oben
auf und eine Schnittansicht von Filternetz 80 gezeigt, das auf
das Filtriermaterial 44 gelegt ist. Das Netz 80 kann eine
verhältnismäßig glatte oder ebene Unterseite haben, um mit dem
Filtriermaterial 44 in Kontakt zu kommen oder kann in die
Filtermedien hinein vorstehen. Beide Netztypen minimieren ein
Reißen, Absplittern und dergleichen. Das Netz hält das
Filtriermaterial 44 bis zum maximalen Ausmaß ohne eine
Flüssigkeitsströmung dadurch zu behindern.
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Es wurden Tests durchgeführt, um die vorliegende Erfindung mit
Filterzellkonstruktionen des Standes der Technik zu vergleichen.
Diese Tests ergaben die folgenden Resultate.
Rückdrucktest
Zelltyp
Berstdruck
Standard/Stand d.Technik
Mit Netz verstärkt
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Weiterhin wurde, während eine Anzahl verschiedener Netztypen
getestet wurde, festgestellt, daß Typ Nr. XN 7020, hergestellt
durch Conwed Plastics, Minneapolis, Minnesota, die besten
Ergebnisse
lieferte. Jedoch sind auch andere Netztypen, die von
Conwed Plastics hergestellt werden, wie beispielsweise Typ Nr. XN
7025, XN 4210, XN 4700 und XN 3900 brauchbar. Die ersten beiden
dieser Typen verhielten sich entsprechend am besten
zufriedenstellend und hatten eine Litzenformation von 5 mal 7 und eine
Standardharz-PP/PE-Mischung. Es ist jedoch selbstverständlich,
daß auch andere verstärkte Netze, die durch andere Hersteller
produziert werden, akzeptabel sind, wenn es die individuellen
Umstände erfordern.
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Die vorstehend beschriebene Ausführungsform kann modifiziert
werden, ohne von dem Geltungsbereich der vorstehenden Erfindung
abzuweichen. Beispielsweise können die Filterzellen eine andere
Form haben, zum Beispiel zylindrisch sein, während andere Typen
an Randmechanismen verwendet werden können. Weiterhin können
auch andere Materialtypen verwendet werden, während andere
Methoden des Zusammenbaus in ähnlicher Weise zur Anwendung kommen
können.
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Dementsprechend wird für ein Herstellungsverfahren gesorgt, die
verbesserten Filterzellpatronen zusammenzubauen, um ein Lecken
zu minimieren und eine ästhetisch verbesserte Filterzelle
herzustellen, welche nicht vorzeitig ausfällt oder ästhetisch einen
Ausfall anzeigt. Es wird für ein billiges Mittel für die
Verbesserung der physikalischen und ästhetischen Kennwerte einer
Filterzelle durch Verwendung eines Netzes gesorgt, welches die
Häufigkeit minimiert, mit welcher sich die Filterzelle
dichtsetzt oder verschließt, während die mechanische und die
Zugfestigkeit und auch die Berstfestigkeit und dergleichen erhöht
werden.