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Filterpaket und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft
ein Randfilterpaket und ein Verfahren zu seiner Herstellung, wobei jedes derartige
Paket aus einer Reihe von verhältnismäßig dünnen Scheiben besteht oder eine Reihe
derartiger dünner Scheiben aufweist, die Fläche an Fläche in einem Stapel oder einer
Gruppe zusammengeschichtet und üblicherweise mit übereinanderliegenden Offnungen
versehen sind, wobei die Filterwirkung eher durch die hohlen Räume zwischen den
Scheiben oder Schichten als durch das Material der Scheiben selbst erfolgen mag.
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Bisher sind im allgemeinen derartige Pakete aus Papierscheiben hergestellt
worden, die mit einem polymerisierbaren Stoff imprägniert worden sind, der auf eine
zweckmäßige Temperatur erhitzt wurde, um sicherzustellen, daß dieses Material und
die Substanz der behandelten Scheiben selbst nicht nachteilig beeinflußt wird, ganz
gleichgültig, welches Medium mit seinen es verunreinigenden Beimilsclhungen der
Filterwirkung unterworfen wird.
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Gemäß der früheren Praxis sind die Scheiben aus einer Mehrzahl (z.
B. vier) von übereinandergelegten, aufeinander ruhenden Papierschichten ausgestanzt
worden, die mit einem Phenolharz getränkt worden sind, worauf eine Gruppe derartiger
Scheiben mehr oder weniger lose auf eine Stange gebracht und in einem Ofen einer
Wärmebehandlung ausgesetzt worden ist, um das Phenolharz zu modifizieren oder zu
polymerisieren, wonach die Scheiben gepreßt und als eine Einheit zusammengehalten
wurden. Die äußere zylindrische Fläche der Gruppe oder Reihe von Scheiben ist bisher
geschnitten und poliert worden, um eine glatte, äußere Oberfläche zu erzeugen und
um zu vermeiden, daß eine unzulässig große Menge der ausgefilterten
festen
Teilchen an dieser Fläche anhaften, wobei die Filterwirkung im allgemeinen, aber
nicht notwendigerweise, nach dem Inneren des Paketes zwischen den Scheiben vor sich
geht.
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Erfindungsgemäß sind die einzelnen Schichten des ganzen Filterpaketes
durch Polymeris2tion des Tränkungsmittels zu einer Einheit vereinigt. Das Ergebnis
besteht darin, daß das Imprägniermaterial Phenolharz (40 0/o zu 6o 0/0), von dem
der Alkohol verdampft worden ist, der Wärmepolymerisation ausgesetzt wird, die die
Scheiben mehr oder weniger an den Punkten zusammenkittet oder zusammenbindet, wo
die Kanten oder Rippen einer Fläche mit denen der angrenzenden Flächen der nächsten
Scheibe in Berührung kommen, und so werden alle Scheiben miteinander verbunden,
indem sie eine einzige Einheit, einen Stapel oder eine Zusammenpassung der verschiedenen
Scheiben bilden.
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Es findet eine derartige innige Verbindung nur zwischen denjenigen
Teilen der Rippen statt, die die Kanäle zwischen diesen Rippen offenlassen, um den
Filterstrom oder den Filterdurchtritt des flüssigen oder gasförmigen Mediums durch
sie hindurch zu gestatten, das einer Reinigung durch die Filterung ausgesetzt wird.
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Unter einer derartigen Wärmebehandlung, die von ungefähr I600 C bzw.
bis ungefähr 2300 C für etwa 6 Stunden bzw. bis etwa 10 Minuten erfolgt, wird das
Phenolharz abgewandelt oder polymerisiert; ebenfalls kann auch das Papier, falls
die Schichten aus Papier bestehen, einer wesentlichen änderung unterworfen sein,
und tatsächlich kann das Papier, wenn die Wärmebehandlung lange genug und bei einer
zweckmäßigen Temperatur fortgesetzt wird, zersetzt und in Kohle umgewandelt werden,
die das Harz zurückläßt, mit dem das Papier getränkt worden ist, und zwar mit zweckmäßigen
Zwischenräumen, durch die die Flüssigkeit oder das Gas, das gefiltert wird, seinen
Weg von außen in den inneren Kanal des Paketes findet, der durch die übereinanderliegenden
Offnungen der ursprünglichen Papierscheiben gebildet ist. So hat das endgültige
Filterpaket in vielen Fällen eine äußere Oberfläche, die hinreichend glatt ist,
um nicht notwendigerweise die frühere Polierung erforderlich zu machen. Das Paket
kann in der Längsrichtung eine genügende Elastizität haben, die in den Furchen oder
Rippen der Scheiben ruht, so daß in einigen Fällen keine zusätzlichen Mittel zum
Übertragen eines Druckes, z. B. eine Feder oder Endscheiben aus Gummi oder andere
federnde oder elastische Mittel, vorgesehen werden müssen, wobei der Druck, der
vor der Wärmebehandlung ausgeübt worden ist, noch in dem Paket vorhanden ist, während
die Nachgiebigkeit durch diejenige der zahlreichen- Faltungen erzeugt wird, die
nur in demjenigen Teil sind, . der zusammengekittet worden ist. Zusätzlich bilden
jetzt die so endgültig miteinander verbundenen Scheiben ein Einheitsglied, das leicht
gehandhabt werden kann,, im Gegensatz zu einem Paket los er, nicht miteinander fest
verbundener Scheiben, um es in einem Filtergehäuse einzubauen oder um ein neues
Paket gegen ein altes auszuwechseln, wenn es erforderlich sein sollte.
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Die Scheiben können von irgendeiner zweckmäßigen Größe oder einer
passenden Gestalt sein.
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Sie können aus Papier oder einem anderen passenden Material hergestellt
werden, und das Imprägnier- oder Behandlungsmittel kann irgendein polymerisierbarer
Stoff sein, der die wesentlichen Funktionen auszuüben vermag.
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Wenn gemäß dem früheren Verfahren die Scheiben -aus einer Mehrzahl
von aufeinander ruhenden Papierschichten in einer Stanzpresse ausgestanzt worden
sind, ist gefunden worden, daß die-Kanten der Scheiben oder wenigstens einer genügenden
Anzahl von ihnen etwas rauh und/oder in der Querrichtung so stark abgerundet waren,
daß das zusammengebaute Paket von außen poliert werden mußte.
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Es ist gefunden worden, daß, um derartige nachteile Kanten zu vermeiden,
die Scheiben aus einer einzigen Papierschicht ausgestanzt werden können, so daß
alle Scheiben durch unmittelbares Zusammenwirken der scharfen Kanten der Stanze
und der Matrize mit nur einer einzigen Schicht aus Papier oder einem äquivalenten
oder vergleichbaren Material zwischen ihnen erzeugt worden ist, d. h. durch Vermeiden
einer Mehrzahl von übereinandergelegten Papierschichten zwischen ihnen. Ein anderes
zweckmsåßiges Verfahren zum Erzeugen scharfer, nur wenig abgekanteter Scheiben kann
benutzt werden, um das beschriebene Ergebnis zu erhalten.
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Gemäß der oben beschriebenen bekannten Art wurden einige Scheiben
lose auf der Stange anangeordnet, um der erhitzten Luft den Zutritt zu erleichtern,
indem sie durch ihre übereinander oder in einer Flucht liegenden Öffnungen hindurchtrat,
wobei einige der Scheiben, in einigen Fällen tatsächlich ein beträchtlicher Prozentsatz,
mehr oder weniger ungleichartig winklig um ihre Achse gedreht wurden, so daß die
im wesentlichen parallel zueinander liegenden Furchen oder Faltungen des Kreppapiers,
aus denen sie gemacht waren, in einer Anzahl von verschiedenen Winkelbeziehungen
mit den Oberflächenrippen oder Faltungen ihrer Nachbarscheiben auf entgegengesetzten
Seiten davon. mit dem Ergebnis angeordnet wurden, daß bei dem fertigen, vollständigen
Paket die Abstände zwischen den Flächen der einander berührenden Scheiben nicht
genau gleichförmig waren, wobei ihre schädliche Abweichung davon im wesentlichen
Ausmaße von der Winkelbeziehung zueinander abhängt.
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Um die Stärke der flachen Filterspalte zwischen den Scheiben gleichmäßiger
zu gestalten, werden die Scheiben des Paketes zur Ausführung des neuen Verfahrens
auf der Stange nicht in dem beschriebenen losen passenden oder nicht passenden Zustand
aufgebracht, sondern in der Längsrichtung des- Paketes unter Beibehaltung der Winkelbeziehung
aller Scheiben im wesentlichen in der gleichen Weise aufgebrachet, d. h. daß ihre
Oberflächenkanten oder -rippen praktisch parallel zuein-
ander liegen
und daß die Wärmebehandlung zu den Scheiben gebracht werden kann, während sie in
dieser Druckberührungsbeziehung zueinander gehalten werden.
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Die Oberflächenrippen oder -furchungen jeder Scheibe müssen jedoch
nicht notwendigerweise alle parallel zueinander sein, weil die Erfindung auch auf
Scheiben anwendbar ist, die Rauhigkeiten von verschiedener und mannigfaltiger Art
besitzen.
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Wo Kreppapierscheiben benutzt werden, deren Rippen oder Furchungen
im wesentlichen parallel zueinander liegen, brauchen die Rippen der einander berührenden
Scheiben nicht absolut parallel zueinander angeordnet zu sein, da eine leichte,
allmählich zunehmende Abweichung Ergebnisse zur Folge hat, die praktisch dieselben
sind als wenn eine genaue Parallelität vorhanden ist, so daß bei einem derartigen
nicht parallelen Paket die Rippen oder Furchungen der beiden Endscheiben sogar unter
einem rechten Winkel gegeneinander oder unter einem dazwischenliegenden Winkel liegen
können.
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Als ein Alternativ- oder Ergänzungsverfahren, das in vielen Fällen
vorzuziehen ist, nachdem der Stapel behandelter, ausgerichteter Scheiben auf die
Stange oder ihrem Äquivalent zusammengepreßt worden ist und bevor die Wärmepolymerisationsbehandlung
durchgeführt worden ist, wird der Stapel mit einer verdünnten Lösung des Phenolharzes
bestrichen oder besprüht oder in eine derartige Lösung eingetaucht, z. B. ungefähr
5 ovo Phenolharz und 95 0/o Alkohol, und danach wird der Stapel der Wärmebehandlung
ausgesetzt, um das Phenolharz zu polymerisieren, indem so das Paket gegen die Wirkung
des zu filternden Strömungsmittels und auch gegen irgendeine schädliche Wirkung
der Verunreinigungen dieses Strömungsmittels geschützt wird.
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Nach dieser Polymerisation wird das Außere des Paketes geglättet
und auf einen hohen Grad der Gleichförmigkeit und Gleichmäßigkeit poliert, indem
so in beträchtlichem Außmaße die Neigung der durchgefilterten Teilchen vermindert
wird, an dieser Fläche anzukleben oder anzuhaften.
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Die beschriebene dünne Phenolharzlösung füllt die Zwischenräume des
Paketes nicht auf oder dichtet diese Zwischenräume nicht ab, sondern fügt etwas
zu dem Material des Paketes hinzu, das dem Paket ermöglicht, einen hohen Polierstand
zu erreichen.
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Warum eine derartige Anwendung dieser Lösung auf das Paket nicht
seine Hohlräume und Kanäle schließt und warum diese Lösung es dem Paket gestattet,
auf den hohen Grad poliert zu werden, wie es tatsächlich der Fall ist, ist zur Zeit
nicht vollständig bekannt.
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Durch die Erfindung wird ein Filterpaket geschaffen, bei dem die
Filterwirkung unter einem geringeren Druck auf das Filtermaterial stattfinden kann,
als es bisher zulässig gewesen ist. Die Filterung kann mit größerer Gleichmäßigkeit
durchgeführt werden, und das Reinigen des Paketes ist weniger häufig erforderlich.
Außerdem wird die Herstellung des Filterpaketes verbessert und vereinfacht, indem
das Schleifen und Polieren unter Umständen völlig ausgelassen werden kann. Das Filterpaket
kann irgendeine wünschenswerte Gestalt haben; es braucht insbesondere nicht zylindrisch
zu sein.