WO2021069600A2 - Method for producing a coated filter element, application device for coating a filter body, and coated filter element - Google Patents

Method for producing a coated filter element, application device for coating a filter body, and coated filter element Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a coated filter element, an application device for coating a filter body, and a coated filter element.
  • a filter body is provided and a porous and fluid-permeable surface filtration layer is formed on the filter body by means of thermal spraying of a plastic material.
  • the filter body can in particular be a sintered filter body, for example made of sintered plastic material such as polyethylene, polypropylene, polyamide, polyimide, polysulfone, polysulfide, in particular polyphenylene sulfide, or polymethacrylate, in particular polymethyl methacrylate.
  • the plastic material can be in powder form and in particular comprise pure plastic powder or mixtures of plastic with other materials such as metals and / or ceramics, for example Cu, Ag, Ti0 2 . If plastic powder is referred to in the following in a simplified manner, it is to be understood that this term refers to all of these possibilities mentioned.
  • Sintered filter elements with filter bodies made of plastic, in particular made of sintered polyethylene particles, which have a surface filtration layer are known from the prior art.
  • the surface filtration layer consists of a composition of plastic particles that contains a non-stick component such as polytetrafluoroethylene (PTFE).
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the composition or a precursor of the composition is dissolved, emulsified or dispersed in a liquid phase and the resulting solution, emulsion or suspension is sprayed onto the filter body.
  • the surface film then forms with evaporation of the liquid phase.
  • tration layer if necessary after corresponding crosslinking or curing processes have taken place.
  • One object of the invention is to provide an improved method for forming a porous and fluid-permeable surface filtration layer on a filter body.
  • the method already mentioned at the beginning for producing a coated filter element according to a first aspect of the present invention comprises the steps: providing a filter body and thermal spraying of a plastic material onto the filter body by an application device, such that the thermally sprayed plastic material is a forms porous and fluid-permeable surface filtration layer.
  • the surface filtration layer proposed according to the invention is formed on the surface of a porous filter body, in particular a porous filter body made of plastic particles sintered together, in particular one of the plastic materials mentioned at the beginning, by a novel application process that does not require the production of a sprayable solution, emulsion or suspension and with which in principle no curing or crosslinking reactions are required.
  • the method proposed here makes use of techniques for the formation of the surface filtration layer, such as are used in thermal spraying, in particular of metal powders, ceramic powders or other materials with a high melting point.
  • thermal spraying in particular of metal powders, ceramic powders or other materials with a high melting point.
  • the aim is normally to form a coating that is as uniform and homogeneous as possible with the smoothest possible surface on the substrate.
  • a material that is initially powdery is converted into a molten state, usually with the help of a flame.
  • the melted particles of the material to be applied are then sprayed onto a substrate to be coated with high kinetic energy. Due to their molten state and the high impact energy, the particles can diverge somewhat after they have been applied to the substrate. In this way, the individual particles come into contact with each other after application and combine to form a homogeneous and smooth one Surface layer (hereinafter also referred to as coating).
  • the diverging particles can also come into particularly intimate contact with the substrate surface, in particular with irregularities in the material structure on the surface and thus anchor themselves firmly to the substrate surface. The spreading of the particles is promoted by the transfer of thermal energy to the material to be sprayed on.
  • this can be achieved by efficient transfer of thermal energy to the individual particles in the spray jet.
  • Another measure that promotes the formation of a high-quality surface layer is to heat the substrate to a sufficiently high temperature in a respective area to be coated or to keep it at such a sufficiently high temperature.
  • the latter measure is particularly interesting for coating materials that have a low to medium melting range because it allows the material powder to be melted indirectly via a protective gas layer. In this way, direct contact of the material powder with a flame used for melting can be avoided. Because the material powder does not have to be exposed to the highly oxidative conditions prevailing in a flame, the occurrence of undesired oxidation reactions during or as a consequence of melting can be effectively suppressed with an indirect transfer of thermal energy from the flame to the material powder.
  • the metal powder or ceramic powder to be applied is often fed directly into the flame.
  • the metal powder or ceramic powder to be applied is often fed directly into the flame.
  • the present invention describes a solution with which molten plastic material can be applied as a surface filtration layer to a filter body with a porous structure by means of a thermal spraying process.
  • the surface filtration layer formed in this way penetrates into the pores of the filter body present on the surface and thus reduces the cross section of these pores.
  • the process conditions can be set so that there is no complete blocking of the pores of the filter body and the forming coating of sprayed-on plastic material remains porous enough that the coated filter body continues to be permeable to the fluid phase of a Raw fluids loaded with solids to be filtered out remain, but solid particles to be filtered out remain caught on the porous coating and cannot penetrate into the pore structure of the filter body.
  • a filter body provided with a coating formed in this way is suitable for filtering solid particles from fluids by means of surface filtration.
  • the coating formed according to the invention by means of thermal spraying of a plastic material should accordingly be referred to as a surface filtration layer.
  • Examples of conventionally known flame spraying experiences are wire flame spraying, atmospheric plasma spraying, powder flame spraying, and plastic flame spraying.It has been shown that all of these flame spraying methods can in principle also be used to form a porous coating according to the invention if the modifications described here are observed .
  • a powdery coating material made of metal, ceramic or plastic is melted by means of a flame and the melted particles of the coating material thus formed are then applied to a substrate to be coated by a conveying fluid.
  • Conventional flame spraying processes are used to form coatings for corrosion protection and to increase the chemical resistance of workpieces.
  • the coatings conventionally produced by means of flame spraying are not permeable to fluids.
  • Conventionally known designs of plastic flame spraying in which the plastic powder to be applied to the substrate is not introduced directly into a flame in order to melt the plastic powder, but rather the plastic powder is guided past the flame and thus indirectly melted, have proven to be unsuitable for Production of coverings or coatings that are suitable as surface filtration layers.
  • coverings or coatings suitable for surface filtration can be produced from plastic materials such as polyethylene, polyamide, polyvinylidene fluoride, polyetheretherketone, polytetrafluoroethylene or mixtures of these materials if one ensures that an efficient transfer of thermal energy from the flame to the Particles of the plastic material take place so that they are melted before they hit the filter body to be coated and are sufficiently flowable.
  • plastic materials such as polyethylene, polyamide, polyvinylidene fluoride, polyetheretherketone, polytetrafluoroethylene or mixtures of these materials if one ensures that an efficient transfer of thermal energy from the flame to the Particles of the plastic material take place so that they are melted before they hit the filter body to be coated and are sufficiently flowable.
  • the spray jet formed by melted plastic particles and a conveying fluid can be guided comparatively quickly over the surface of the filter body to be coated.
  • only relatively moderate heating of the areas of the filter body that have just been coated results.
  • these process conditions lead to the formation of a coating or a coating made of the plastic material on the surface of the filter body, which on the one hand adheres well to the filter body and effectively reduces the size of the pores of the filter body opening onto the surface, but nevertheless a Retains sufficient residual porosity so that the pressure drop across the filter element remains within an acceptable range.
  • a coating according to the invention despite its porosity, has an only slightly fissured and thus comparatively smooth surface, so that solid particles deposited on this upper side fall off when pressure pulses are applied to the filter element. Therefore, such a filter element coated according to the invention is suitable for recurring cleaning by a countercurrent pulse method.
  • thermally sprayed surface filtration layer according to the invention does not require a binder and therefore additional lent has an increased chemical stability compared to the previously used surface filtration layers.
  • the plastic material can even be passed directly through a flame and so the particles of the plastic powder can be melted directly through the flame.
  • An essential aspect of the indirect charging of the plastic powder which is conventionally practiced for plastic powder during flame spraying, via an inert gas layer or protective gas layer (e.g. air, nitrogen, noble gas) formed between the flame and the plastic powder, is that the strongly oxidative conditions in a flame promote chemical reactions and thus change The chemical nature of the plastic material to be sprayed on as a coating can be expected when the plastic powder to be melted is passed through the flame.
  • Supplying plastic powder in such a way that the plastic powder is isolated from the flame by an inert insulating gas / protective gas suppresses undesired chemical reactions of the plastic powder in the oxidative environment of the flame.
  • the conventionally practiced indirect transfer of energy from the flame to the plastic powder has another positive effect: Because the indirect transfer of thermal energy from the flame to the plastic material mainly takes place through thermal radiation at temperatures of around 3000 ° C, the plastic powder must be compared be slowly passed the flame so that a sufficient
  • the plastic material In the case of axial feeding, the plastic material is guided along a direction in which the flame extends. This enables the plastic material to be heated evenly by the flame. Radial feeding of the plastic material means the lateral introduction of the plastic material into a flame. The radial feed allows a lighter constructive solution than the axial feed.
  • the plastic material can be fed into the flame as pure plastic powder if the flowability is sufficient.
  • the plastic material can be supplied to the flame in a colloidal configuration (as a solution, emulsion or suspension) with the aid of a carrier fluid present in liquid or gaseous form.
  • the particulate plastic material can be fed to the flame in the form of a suspension, with particles of the plastic material being transported in a carrier liquid.
  • the main component of the filter body can be a sintered material, in particular a sintered plastic material such as, for example, the plastics or mixtures specified above.
  • Sintering describes a type of formation of a sintered structure from individual particles into a solid body under the action of heat.
  • the starting material for the formation of a solid body with a sintered structure is normally in powder form, ie composed of individual starting material particles. During sintering, the powdery starting material combines and the starting material particles form a coherent solid structure, the sintered structure.
  • the formation of the sintered structure in particular its structure, can be controlled by the sintering temperature and the sintering time.
  • the initially powdery material solidifies primarily through diffusion, i.e. migration of atoms of individual starting material particles in contact with one another via a contact point into a respective adjacent starting material particle, and recrystallization, ie new crystal formations at work-hardened points of the sintered structure.
  • the exertion of pressure during the sintering process is avoided.
  • the procedure is such that the powdery starting material is not pressed, but is poured into a sintering mold that is vibrated while the powder is being poured in so that the powder particles take up a reasonably tight packing.
  • a porous filter can thus be created during sintering, which enables a fluid - in particular gas or liquid - to flow through.
  • the plastic material thermally sprayed on to form a porous surface filtration layer can preferably comprise polyethylene (PE), polyamide (PA), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyetheretherketone (PEEK), polytetrafluoroethylene (PTFE) particles or a mixture of these materials.
  • PE polyethylene
  • PA polyamide
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • PEEK polyetheretherketone
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the thermally sprayed-on plastic material can contain other admixtures, for example metals, in particular silver, to form an antibacterial layer, or ceramics such as Ti0 2 / VO to form a catalytic layer.
  • metals in particular silver
  • ceramics such as Ti0 2 / VO to form a catalytic layer.
  • these materials can be used to produce high-quality porous coatings in particular when the art powder - be it as a free-flowing powder or with the help of an auxiliary material, such as an emulsion or suspension - is fed directly into the flame and is melted in the flame without the interposition of a protective or insulating (gas) jacket.
  • the melted plastic powder can be transported to the filter body by a conveying fluid, in particular a conveying gas or a conveying liquid.
  • the delivery liquid can be a suspension or in any case form a suspension together with the plastic material to be sprayed on.
  • the conveying fluid forms a carrier fluid for the particles of the plastic powder and ensures that the melted plastic material is applied quickly and precisely to the filter body.
  • the particles of the plastic powder can already be carried by the conveying fluid to the flame in the solid state and then transported to the surface of the filter body in the still solid or already molten state.
  • the conveying fluid and the particles of the plastic powder form a spray jet directed from the application device to the surface of the filter body. As a rule, the flame of the application device will also be directed onto the surface of the filter body, so that the spray jet and the flame are directed essentially parallel to one another.
  • the molten plastic material is usually sprayed onto the filter body in particulate form.
  • a desired permeability or porosity of the surface filtration layer can be influenced by setting the particle speed at which the plastic particles move in the spray jet.
  • the particle speed of the plastic material depends in particular on the conveying speed of the conveying fluid, the conveying speed being understood as the speed at which the conveying fluid flows from the application device to the surface of the filter body. The higher the particle speed or the conveying speed is set, the lower the resulting porosity or permeability of the surface filtration layer will be.
  • the conveying speed or particle speed of the plastic material in the spray jet can be adjusted, for example, by means of a nozzle in the application device and the pressure conditions upstream and downstream of the nozzle.
  • the porosity is defined as the ratio between the void volume and the total volume of a substance. The higher the value of the porosity, the higher the permeability of the surface filtration coatings described here.
  • the resulting porosity of the surface filtration layer is also dependent on the temperature to which the filter body is heated during thermal spraying. The warmer the filter body, the slower the sprayed-on plastic material solidifies and therefore remains flowable longer after it hits the filter surface.
  • the porosity and thus also the permeability of the sprayed-on layer or of the sprayed-on coating decreases with increasing temperature of the filter body. It is assumed that the fundamental thing is to be found in the fact that sprayed-on particles from the plastic material flow into the pores of the filter body on the one hand and combine with other sprayed-on particles from the plastic material on the other. Both processes are favored if the sprayed-on particles are kept in a flowable state for as long as possible.
  • the particle speed in the spray jet can be greater than 10 m / s, in particular greater than 60 m / s, or greater than 90 m / s.
  • particle speeds can be between 10 and 450 m / s, in particular between 60 and 200 m / s, or between 90 and 200 m / s.
  • the particle speed can also be selected to be higher, namely between 450 m / s and 800 m / s, or between 450 m / s and 650 m / s.
  • Spray jet formed by plastic powder particles with an additional fluid be hit in order to form a spray cone impinging on the filter body of the spray jet in the desired manner.
  • the spray cone can in particular be shaped in such a way that it covers a specific impingement surface on the filter body.
  • the impingement surface formed by the spray jet on the filter body can be enlarged or widened.
  • the greater the expansion of the spray jet the larger the area coated on the filter body at a given point in time. This relationship is particularly important with regard to setting the transfer of thermal energy through the flame of the application device to the filter body, because the larger the impact area, the faster the spray jet can be moved over the filter body and the less the heating of the Filter body.
  • the spray jet can better reach contours or structures on the surface of the filter body, as a result of which the surface filtration layer is formed evenly on the filter body.
  • the additional fluid can be introduced into the spray jet by means of an attachment attached to the application device.
  • the attachment can in particular have a flow profile surrounding the spray jet (also referred to as a shroud).
  • This flow profile or shroud can, for example, be designed to surround the spray jet formed from conveying fluid and plastic particles in a ring shape.
  • the additional fluid can in particular be introduced into the spray jet at an angle or in the most possible axial direction.
  • the introduction can take place in a ring, i.e. as evenly as possible around the spray jet, or only at individual points around the spray jet.
  • several outlet holes can be evenly distributed over the attachment in the circumferential direction.
  • the exit holes can also be selected in such a way that two exit holes are paired in opposite areas of the attachment.
  • the spray jet can be guided over the surface of the filter body to be coated at a speed between 0.05 m / s and 5 m / s. At these relatively high speeds, the spray jet and / or the flame only lingers for a very short time at a predetermined point on the filter body. This measure helps to keep the temperature of the filter body above the entire injection process only slightly increased. The resulting low heat input per area of the filter body by the spray jet and / or the flame causes the plastic material to solidify quickly after being applied to the filter body and therefore only remain flowable for a correspondingly shorter period of time.
  • the distance between the nozzle tip of the application device and the surface to be coated can in particular be set between 0.05 m and 0.5 m. This measure also contributes to the fact that the temperature of the filter body increases only slightly over the entire spraying process.
  • the spray jet can have a mass flow of 5 g / min to 250 g / min (0.08 g / s to 4.2 g / s), the mass flow relating to the mass of plastic material conveyed in the spray jet per unit of time. If metallic additives are added, the mass flow can be even higher, for example up to 8.4 g / s. This mass flow allows the heat transfer required to melt the plastic material to take place directly in the flame and the spray jet to move quickly over the surface of the filter body. In addition to the already described possibility of reducing the input of thermal energy onto the filter body and thus producing the porosity desired for a surface filtration layer, a surface filtration layer can also be quickly produced on the filter body in this way.
  • the conveying fluid used to transport the plastic material to be applied as a coating can be a gas, a liquid or even a suspension.
  • the plastic material in the application device can be conveyed to the flame with a fluidized bed conveyor, a plate conveyor, a disk conveyor, or a suspension conveyor. All of these configurations make it possible to convey a large amount of powdery or granular plastic material to the flame, where the plastic material is then acted upon by the conveying fluid. If desired, the plastic material can be transported upstream of the flame with the aid of a conveying fluid. Depending on the plastic material (eg PTFE), it can be advantageous to use a suspension conveyor to transport the plastic material to the flame.
  • the suspen- Sion conveyor can, for example, convey the particles of the plastic material in a suspension, in particular in an aqueous or alcoholic suspension.
  • the surface filtration layer can have a smaller pore size than the filter body. This favors cleaning of the coated filter element because solid-like foreign substances are usually larger than the pores of the surface filtration layer and therefore stick to the surface of the surface filtration layer.
  • the pore size describes the size of the free spaces that are formed in the filter body or in the surface filtration layer. The smaller the pore size, the better even the smallest solid particles are filtered out of a fluid.
  • the invention also relates to an application device for forming a surface filtration layer from a plastic material on a filter body by means of a thermal spray-on method.
  • the application device comprises a nozzle, a burner for generating a flame designed to melt the plastic material, a plastic delivery channel with a plastic delivery channel outlet for providing the plastic material in the flame, and at least one delivery fluid channel with a delivery fluid channel outlet for providing a delivery fluid such that the delivery fluid with the plastic material melted in the flame forms a spray jet directed through the nozzle onto the filter body.
  • the application device can have a housing in which the plastic delivery channel and / or the delivery fluid channel are arranged. If necessary, the nozzle and / or the burner for generating the flame can also be arranged in the housing.
  • the application device can have at least one fuel channel with a fuel channel outlet which is designed to provide a fuel for forming the flame. If necessary, the fuel channel can also be arranged in the housing.
  • the nozzle is designed so that when the powdery plastic material is supplied via the plastic feed channel outlet and the fuel via the fuel channel outlet, a mixture of plastic material and fuel forms upstream of the nozzle, which is accelerated through the nozzle in the direction of the surface of the filter body.
  • the plastic feed channel outlet and the feed fluid channel outlet can in particular be arranged in the nozzle.
  • the plastic feed channel outlet, the burner and the feed fluid channel outlet can be formed coaxially in the nozzle in a certain embodiment. This enables a compact design of the nozzle. Furthermore, such an arrangement allows uniform heating of the plastic material in the flame, even with a large mass flow of the plastic particles conveyed in the pointed jet.
  • the application device can furthermore have an attachment, the attachment having an additional fluid channel with at least one additional fluid channel outlet.
  • the attachment can be designed in such a way that it acts on the spray jet with an additional fluid in order to set, in particular to enlarge, a spray cone formed by the spray jet. By adjusting the spray jet, the molten plastic material can be applied to the filter body in a particularly targeted manner. A particularly uniform surface filtration layer can thus be produced on the filter body.
  • the attachment can preferably be arranged on the nozzle.
  • the attachment can in particular be arranged at a nozzle outlet of the nozzle.
  • the attachment can also be formed integrally with the nozzle, so that the nozzle as a whole forms the attachment.
  • the invention also comprises a system for producing a filter element.
  • the plant includes a device for sintering a nes filler body, as well as at least one application device according to the invention as described above.
  • the invention also comprises a filter element which has a filter body and a porous and fluid-permeable surface filtration layer which is applied to the filter body.
  • the surface filtration layer is a thermally sprayed plastic material layer.
  • the main component of the filter body can be a sintered material, in particular a sintered plastic material, such as the plastics or mixtures specified above, for example polyethylene, polypropylene, polyamide, polyimide, polysulfone, polysulfide, in particular polyphenylene sulfide, or polymethacrylate, in particular polymethyl methacrylate.
  • a sintered plastic material such as the plastics or mixtures specified above, for example polyethylene, polypropylene, polyamide, polyimide, polysulfone, polysulfide, in particular polyphenylene sulfide, or polymethacrylate, in particular polymethyl methacrylate.
  • FIG. 1 shows a side view of a filter element 2 according to the invention.
  • FIG. 2 shows a cross section through part of the filter element from FIG. 1.
  • FIG. 3 shows a spray device according to the invention and part of a filter body and an impact surface of a spray jet.
  • FIG. 4 shows the spray-on device from FIG. 3 with an attachment and an impact surface modified by the attachment.
  • FIG. 5 shows a top view of the attachment from FIG.
  • FIG. 6 shows a schematic view of an embodiment of a spraying device.
  • FIG. 1 shows a side view of a filter element 2 according to the invention with a filter body 4, a filter base 8 and a filter head 10.
  • the head 10 of the filter element 2 is attached to a partition 12 of a filter housing (not shown), in which the partition 12 separates a raw fluid side 18 from a clean fluid side 20, "hanging" (in the case of a horizontally arranged partition) or “sideways”. or “protruding away” (with an upright partition), the so-called clean fluid-side installation of the filter element 2 is shown.
  • a side surface of the head 10, the two side walls 14 of the filter body 4 protrudes and is directed towards the foot 8 , attached to a clean fluid side 20 of the partition 12, and the filter element 2 protrudes through an opening in the partition 12 into a raw fluid side 18.
  • the filter element 2 can be replaced from the "clean" clean fluid side 20.
  • the so-called raw fluid-side installation of the filter element 2 is possible, with the head 10 with its side surface a n attached to the raw fluid side 18 of the partition wall 12. The installation and removal takes place here via the raw fluid side 18.
  • the filter element 2 can also be attached laterally instead of hanging. In this lateral installation position of the filter element 2, either installation of the filter element 2 on the clean fluid side or on the raw fluid side can be provided.
  • the partition wall 12 is part of a filter device (not shown further) and separates the raw fluid side 18 of the filter device from a clean fluid side 20.
  • the medium to be filtered is sucked into the filter device through an opening (not shown) or pressed into the filter device by excess pressure and flows from the raw fluid side 18 through the two porous side walls 14 into a hollow interior of the filter element 2 and is from There it is sucked through a flow opening (not shown) in the feeder head 10 onto the Reinfiuidseite 20. From there it is released to the outside of the filter device through an opening, also not shown.
  • the solid particles to be separated from the medium to be filtered are retained by a finely porous surface filtration layer 28 on the surface of the filter element 2 and some of them adhere. This layer of adhering solid particles is blown off at regular intervals by cleaning, for example by a blast of compressed air that is opposite to the direction of flow, and then falls to the ground on the raw fluid side 18 of the filter device.
  • the filter element 2 has a lamellar structure.
  • the two side walls 14 form numerous ribs that run parallel to one another and each run in the longitudinal direction between the filter head 10 and the filter base 8.
  • First wall sections of the respective side wall 14 run essentially at the same distance from one another at right angles to the longitudinal direction and second wall sections run from an inner end region of a first wall section to an outer end region of a next first wall section.
  • the filter element 2 thus has an essentially fir-tree-like shape in cross section.
  • the provided at right angles to the longitudinal axis first Wandab sections ensure a particularly high stiffness of the first side walls at right angles to the longitudinal direction, which can effectively rule out buckling or bulging of the relatively large 39 noirn de 14, especially when the filter element 2 is attached to the side.
  • the second wall sections, together with the first wall sections form a relatively acute angle, preferably in the range of approximately 30 °, which further increases the rigidity.
  • FIG. 2 shows a cross section of the side wall 14 of the filter body 4.
  • the filter body 4 is through sintered filter body particles 22, in this case plastic part chen, ie particles made of a plastic.
  • the plastic particles are polyethylene particles or else particles of another of the above-mentioned plastics or plastic compositions.
  • the filter body particles 22 represent a main component of the filter body 4.
  • the filter body 4 was heated to a sintering temperature for a suitable period of time.
  • the filter body particles 22 have sintered necks 24 formed at contact points between adjacent filter body particles 22, ie at points where adjacent plastic particles touched or almost touched one another.
  • the plastic particles have grown together at the sintered necks 24, so that a porous flow-through sin terge Stahlge has formed, which forms a coherent, porous flow-through filter body 4.
  • the filter body particles 22 are melted just enough that they connect to one another at their points of contact.
  • the pore size can be controlled by the particle size and by the process parameters in the manufacture of the filter body 4.
  • a finer porous coating which forms the surface filtration layer 28, is applied to the raw fluid side of the filter element 2, which can also be referred to as the inflow side.
  • the surface filtration layer 28 has been applied to the filter body 4 on one side 26, that is the right side in FIG. 2, which forms the inflow side during operation, using the thermal spraying method according to the invention, as explained above and described in more detail below.
  • the surface filtration layer 28 is made from a plastic material 30.
  • the plastic material 30 typically has anti-adhesive properties and / or anti-bacterial properties, for example by adding appropriate materials such as PTFE particles to develop anti-adhesive properties or silver particles or titanium oxide particles to produce antibacterial properties.
  • Plastic material 30 is applied in that it is fed into an application device 32, in particular in a powdery or granular form, and in the application device 32 preferably passes directly through a flame 42 and is melted in the flame 42.
  • the molten plastic material 30 is then conveyed by a conveying fluid 34 as a colloid from the flame 42 to the surface of the filter body 4 to be coated and onto the filter body. injected by 4.
  • the conditions when spraying the plastic material 30 are such that the sprayed-on plastic material 30 cools down relatively quickly on the filter body 4 and largely loses its flowability or even solidifies.
  • the plastic material 30 sprayed onto the filter body 4 should have lost its flowability before it can form a continuous, fluid-impermeable coating that would no longer be porous by flowing into one another with other particles or drops of the plastic material 30 sprayed onto the filter body 4.
  • the filter body 4 is coated with a porous and fluid-permeable surface filtration layer 28 without the need to use solvent, adhesive or any other binder.
  • the rapid cooling of the Kunststoffma material 30 is promoted by the fact that the filter body 4 is only heated to a small extent by the flame 42 during the coating.
  • FIG. 3 shows part of a schematically illustrated application device 32 according to the invention for thermal spraying of a plastic material 30 on a filter body 4.
  • the application device 32 is designed to melt plastic material 30, which is usually supplied in powder form, with a conveying fluid channel outlet through a conveying fluid channel 36 38 supplied conveying fluid 34 (usually a conveying gas, for example compressed air or nitrogen, a liquid such as water or alcohol, or a suspension formed by particles carried in a liquid) so that a spray jet 56 is formed in which individual particles or Droplets of the plastic material 30 are carried in the conveying fluid 34.
  • the spray jet 56 forms a colloidal system and is sprayed onto the filter body 4.
  • the surface filtration layer 28 is formed on the filter body 4 from the plastic particles or droplets sprayed on in this way.
  • the plastic material 30 preferably has a powder form when it is fed into the application device 32.
  • the plastic material can also be designed as a plastic strand.
  • the plastic material 30 is in a colloidal configuration with individual particles or droplets the plastic material 30 in a more or less molten aggregate state, which are carried by the conveying fluid 34.
  • powdered plastic material 30 can also be present in a colloidal configuration upstream of the application device 32, that is to say it can be passed to the flame with the aid of a carrier fluid (gas or liquid).
  • the application device 32 has a burner 40 to which fuel and oxygen are supplied and which generates a flame 42.
  • the fuel is fed to the burner 40 through a fuel channel 44 via a fuel channel outlet 46.
  • the application device 32 has a plastic conveying channel 48 with a plastic conveying channel outlet 50 through which the plastic material 30 is conveyed into the flame 42.
  • the plastic feed channel outlet 50 and the feed fluid channel outlet 38 are arranged coaxially in a nozzle 52.
  • the fuel channel outlet 46 and an oxygen supply channel 54 can also be arranged coaxially in the nozzle 52.
  • a coaxial arrangement of the corresponding outputs is not absolutely necessary.
  • the plastic material 30 is conveyed through the application device 32 in such a way that the plastic material 30 is passed directly through the flame 42 generated by the burner 40 and thus melts directly in the flame 42.
  • the flame 42 is formed in the same direction as the spray jet 56, namely towards the surface of the filter body 4 to be coated.
  • the individual particles of plastic material 30 in the spray jet 56 therefore melt during the time in which they are carried by the conveying fluid 34 from the nozzle 52 to the surface of the filter body 4.
  • the plastic material 30 can be transported to the flame 42 in the application device 32 by a fluidized bed conveyor, a plate conveyor, a disk conveyor, or a suspension conveyor.
  • the melted plastic material 30 and the delivery fluid 34 together form a spray jet 56 which is directed from the application device 32 to the surface of the filter body 4 and in which the plastic material 30 is in the form of particles to the filter body 4 is transported.
  • the particles of the plastic material 30 formed after passing through the nozzle 52 are intended to largely melt in the flame 42, that is to say to be in largely liquid form, when they strike the surface of the filter body 4.
  • the plastic material 30 is sprayed onto the filter body 4, in particular in the form of particles.
  • the desired permeability of the surface filtration layer is dependent on the particle speed at which the plastic material 30 is sprayed on by the conveying fluid 34. The higher the particle velocity, the lower the permeability of the surface filtration layer 28 can be. This means that the porosity of the surface filtration layer 28 decreases as the particle velocity increases.
  • the surface filtration layer 28 preferably has a smaller mean pore size than the filter body 4.
  • the spray jet 56 formed by the conveying fluid 34 and the molten plastic material 30 forms a spray cone which forms a circular impingement surface 58 on the surface of the filter body 4 to be coated.
  • the shape of the impingement surface 58 is particularly dependent on a conveying speed and a conveying direction of the plastic material 28 and the conveying fluid 34.
  • the impingement surface 58 is shown schematically below the filter body 4 in order to illustrate the shape of the impinging surface 58.
  • the conveying fluid 34 can in particular be a conveying gas, for example air or an inert gas such as nitrogen or a noble gas, or a liquid (water or alcohol) which forms a suspension with the plastic particles.
  • the conveying fluid 34 forms a carrier phase in which the particles of plastic material 30 formed when passing through the nozzle 52 are transported as a colloid in the spray jet 56 to the filter body 4.
  • the flame 42 generated by the burner 40 is also directed in the direction of the spray jet 56, so that the particles of plastic material 30 melt in the flame 42 during transport in the spray jet 56 and are finally sprayed onto the surface of the filter body 4 in a liquid state become.
  • the introduction of the plastic material 30 into the flame 42 can take place both axially and radially. In the axial introduction shown in FIG.
  • the plastic material 30 is always conveyed essentially in the direction of the spray jet 56 both upstream and downstream of the nozzle 52.
  • the conveyance of the plastic material 30 takes place in a radially inne Ren area of the nozzle 52 around the axis and the conveying fluid 34, like the fuel 54, is directed inwards from radially outer areas of the nozzle 52, in order to suitably atomize the plastic material 30 or to generate the flame 42.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of the application device 32 with an attachment 60 which is arranged on the nozzle 52, in particular on a downstream aterial outlet of the nozzle 52.
  • the attachment 60 can also be formed integrally with the nozzle 52.
  • the attachment 60 has an additional fluid channel 64 (see FIG. 5) in which an additional fluid 62 is guided.
  • the additional fluid 62 generally air or an inert gas such as nitrogen or a noble gas, is introduced into the spray jet 56 via one or more additional fluid channel outlets 66.
  • the introduction can take place both essentially axially, ie in the direction of the spray jet 56 or at an angle close to zero degrees to the spray jet 56, and also essentially radially, ie orthogonally to the spray jet 56 or at an angle close to 90 degrees lying angle to the spray jet 56 take place.
  • This introduction of the additional fluid 62 has the effect that the spray cone of the spray jet 56 changes and, as a result, the impingement surface 59 is oval instead of circular.
  • the enlargement of the impingement surface 59 allows a larger area on the filter body 4 to be coated with plastic material 30. This enables the coated filter element 2 to be produced more quickly.
  • the material of the filter body 4 is heated to a lesser extent by the flame 42 during the coating process, because the application device 32 can be guided more quickly over the filter body 4 in order to completely cover the filter body 4 coat.
  • the attachment 60 is shown in plan view.
  • the additional fluid channel outlets 66 are formed in a line which is guided around the circumference of the spray jet 56 in a ring-like manner.
  • the two additional fluid channel outlets 66 are arranged opposite one another in pairs.
  • the essay 60 offers a quick and inexpensive solution for changing or widening the spray jet 56, or better the shape of the spray jet 56.
  • the additional fluid 62 can in particular be introduced into the spray jet 56 at an angle or in a ring shape via the attachment 60.
  • FIG. 6 shows the application device 32 in an exemplary embodiment.
  • the application device 32 has a housing 70 in which the plastic conveyor channel 48 is arranged.
  • the nozzle 52 has a modular structure. This means that the plastic delivery channel outlet 50, the fuel delivery channel outlet 46, the delivery fluid channel outlet 38 and an oxygen delivery channel outlet 55 are formed by several axially interlocking components 72, 74, 76 and 78.
  • the respective supply of plastic material 30, conveying fluid 34, fuel and oxygen to the application device 32 takes place via respective inlets 80, 82, 84 and 86, in this case the inlets 82, 84, 86 for conveying fluid, fuel and oxygen on an underside of the housing 70 and the input 80 for the plastic material 30 are arranged on a rear side of the housing 70 which is concealed here.
  • the inputs are connected to the corresponding channels.
  • the housing 70 of the application device 32 can also have a different arrangement or a different structure. It is also within the scope of the invention to implement the guidance of the plastic material 30, the delivery fluid 34,
  • the surface filtration layer 28 not only has anti-stick properties, but also antibacterial properties.
  • the properties of the surface filtration layer 28 can be adjusted more finely by changing process parameters.
  • Process parameters are understood to be the type of fuel, the air supply, the delivery rate of plastic material 30, of delivery fluid 34, a type of injection, the process speed, and the additive admixtures to the plastic material 30.
  • the method for producing a coated filter element 2 essentially has the following steps: First, the filter body 4 is provided in a coating system which has an application device 32. The plastic material 30 is melted in the flame 42 of the applicator 32. The plastic material 30 is sprayed in the molten state by the conveying fluid 34 in the spray jet 56 onto the filter body 4. When solidifying, the plastic material 30 forms the surface filtration layer 28 on the Filter body 4 off. Because the method according to the invention involves relatively little heat input to the filter body 4, the plastic material 30 sprayed onto the filter body 4 solidifies quickly and therefore cannot completely flow together with adjacent sprayed-on particles or droplets of plastic material 30.
  • the sprayed-on plastic material 30 can flow to a certain extent into existing pores of the filter body 4 for the same reason, but not completely clog them. In this way, pores or spaces are created in the surface filtration layer produced by the plastic material 30, so that the surface filtration layer 28 is porous and fluid-permeable.
  • One way to make the spray device 32 particularly easy is to convert a spray gun for wire flame spraying.
  • a tube can be inserted into the spray gun as a plastic feed channel 48 through which plastic material 30, e.g., in powder form, is fed to the burner 40.
  • the plastic material 30 can then be axially promoted in the flame 42 ge.
  • a radial indexing, or an indexing located between the axial and the radial, by injectors is also conceivable.
  • the plastic material 30 is melted in the flame 42 and sprayed onto the filter body 4 by the conveying fluid 34 or conveying gas or atomizing gas.
  • the plastic material 30 can also be applied by atmospheric plasma spraying or powder flame spraying, because with these methods too the plastic material 30 is sprayed on with particle speeds of greater than 10 m / s. As a result, a porous and fluid-permeable surface filtration layer 28 can also be formed.
  • An example of a thermally sprayed surface filtration layer according to the invention in a filter element has a filter body made of sintered polyethylene particles, which was provided with a surface coating made of polyamide by means of flame spraying.
  • the filter body is commercially available under the name Herding sintered lamellar filter HSL 450/8. After sintering and before flame spraying, the filter body had a pore size between 50 and 70 ⁇ m.
  • the polyamide coating was applied to the filter body with a modified flame spray gun according to FIGS. 3 and 6, the flame spray gun (burner head of type 16E) via a plate conveyor type Twin 10-C for the coating material (delivery rate 30g / min, 2 bar).
  • a distance from the nozzle to the surface of the filter body to be coated of 0.17 m and a spray angle of 90 ° were selected.
  • the polyamide particles used had a particle size of less than or equal to 45 ⁇ m for 50% of the polyamide particles.
  • the process conditions for flame spraying were set to the following relative proportions: C 2 H 2 45 scale divisions, 0 2 50 scale divisions, Air 41 scale divisions at 4.5 bar each.
  • the gun was passed over the surface to be coated at a coating speed of 1 m / s.
  • the result was a filter element with a surface filtration layer made of polyamide.
  • the polyamide coating had a thickness of 250 ⁇ m, the pore size of the polyamide coating being less than 20 ⁇ m.
  • the coating remained positively and non-positively connected to the filter body with any type of load, especially when it was subjected to compressed air pulses (up to 35 mbar) for the simulated cleaning of the filter body. No delamination of the surface filtration layer was found.

Abstract

The invention relates to a method for producing a coated filter element (2), comprising the following steps: providing a filter body (4); and thermal spraying of a plastic material (30) onto the filter body (4) by means of an application device (32) such that the thermally sprayed plastic material (30) forms a porous and fluid-permeable surface filtration layer (28) on the filter body (4). The invention also relates to a correspondingly produced filter element.

Description

Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Filterelements, Auftragsvorrichtung zum Beschichten eines Filterkörpers, sowie beschichtetes Filterelement Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Filterelements, eine Auftragsvorrichtung zum Beschichten eines Filterkörpers, sowie ein beschichtetes Filterelement. Method for producing a coated filter element, application device for coating a filter body, and coated filter element The invention relates to a method for producing a coated filter element, an application device for coating a filter body, and a coated filter element.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Filter- elements wird ein Filterkörper bereitgestellt und auf dem Filterkörper mittels thermischen Aufspritzens eines Kunststoffmaterials eine poröse und fluiddurchlässige Oberflächenfiltrationsschicht ausgebildet. Der Filterkörper kann insbesondere ein gesinterter Filterkörper sein, etwa aus gesintertem Kunststoffmaterial wie Polyethylen, Polypropylen, Polyamid, Polyimid, Polysulfon, Polysulfid, insbesondere Polyphenylensulfid, oder Polymethacrylat, insbesondere Polymethylmethacrylat. In the method according to the invention for producing a coated filter element, a filter body is provided and a porous and fluid-permeable surface filtration layer is formed on the filter body by means of thermal spraying of a plastic material. The filter body can in particular be a sintered filter body, for example made of sintered plastic material such as polyethylene, polypropylene, polyamide, polyimide, polysulfone, polysulfide, in particular polyphenylene sulfide, or polymethacrylate, in particular polymethyl methacrylate.
Das Kunststoffmaterial kann pulverförmig vorliegen und insbesondere reine Kunststoffpulver umfassen oder Mischungen von Kunststoff mit anderen Materialien wie Metalle und/oder Keramik, z.B. Cu, Ag, Ti02. Wenn im Folgenden vereinfacht von Kunststoffpulver gesprochen wird, so ist darunter zu verstehen, dass sich dieser Begriff auf alle dieser genannten Möglichkeiten bezieht. The plastic material can be in powder form and in particular comprise pure plastic powder or mixtures of plastic with other materials such as metals and / or ceramics, for example Cu, Ag, Ti0 2 . If plastic powder is referred to in the following in a simplified manner, it is to be understood that this term refers to all of these possibilities mentioned.
Aus dem Stand der Technik sind gesinterte Filterelemente mit Filterkörpern aus Kunststoff, insbesondere aus gesinterten Polyethylen-Partikeln, bekannt, welche eine Oberflächenfiltrationsschicht aufweisen. Die Oberflächenfiltrationsschicht besteht aus einer Zusammensetzung von Kunststoffteilchen, die einen Antihaftbestandteil, etwa Polytetrafluorethylen (PTFE) aufweist. Zur Ausbildung der Oberflä chenfiltrationsschicht wird die Zusammensetzung oder ein Vorläufer der Zusammensetzung in einer flüssigen Phase gelöst, emulgiert oder dispergiert und die so entstandene Lösung, Emulsion oder Suspension auf den Filterkörper aufgesprüht. Unter Verdampfen der flüssigen Phase bildet sich anschließend die Oberflächenfil- trationsschicht aus, ggf. nachdem entsprechende Vernetzungs- bzw. Aushärtungsprozesse stattgefunden haben. Sintered filter elements with filter bodies made of plastic, in particular made of sintered polyethylene particles, which have a surface filtration layer are known from the prior art. The surface filtration layer consists of a composition of plastic particles that contains a non-stick component such as polytetrafluoroethylene (PTFE). To form the surface filtration layer, the composition or a precursor of the composition is dissolved, emulsified or dispersed in a liquid phase and the resulting solution, emulsion or suspension is sprayed onto the filter body. The surface film then forms with evaporation of the liquid phase. tration layer, if necessary after corresponding crosslinking or curing processes have taken place.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Ausbildung ei- ner porösen und fiuiddurchlässigen Oberflächenfiltrationsschicht auf einem Filterkörper anzugeben. One object of the invention is to provide an improved method for forming a porous and fluid-permeable surface filtration layer on a filter body.
Das eingangs bereits angesprochene Verfahren zum Herstellen eines beschichte ten Filterelements gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung um- fasst die Schritte: Bereitstellen eines Filterkörpers und thermisches Aufspritzen eines Kunststoffmaterials auf den Filterkörper durch eine Auftragsvorrichtung, derart, dass das thermisch aufgespritzte Kunststoffmaterial auf dem Filterkörper eine poröse und fluiddurchlässige Oberflächenfiltrationsschicht ausbildet. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Oberflächenfiltrationsschicht wird auf der Oberfläche eines porösen Filterkörpers, insbesondere eines porösen Filterkörpers aus zusammengesinterten Kunststoff-Partikeln, insbesondere aus einem der ein gangs genannten Kunststoffmaterialien, durch ein neuartiges Auftragsverfahren ausgebildet, welches ohne Herstellung einer aufsprühbaren Lösung, Emulsion oder Suspension auskommt und bei dem im Prinzip keine Aushärtungs- oder Ver netzungsreaktionen erforderlich sind. Dazu bedient sich das hier vorgeschlagene Verfahren bei der Ausbildung der Oberflächenfiltrationsschicht Techniken, wie sie beim thermischen Spritzen insbesondere von Metallpulvern, Keramikpulvern oder anderen Materialien mit hohem Schmelzpunkt Verwendung finden. Beim thermi- sehen Spritzen von Metallen, Keramiken oder auch Kunststoffen wird normaler weise angestrebt, einen möglichst gleichmäßigen und homogenen Überzug mit möglichst glatter Oberfläche auf dem Substrat auszubilden. The method already mentioned at the beginning for producing a coated filter element according to a first aspect of the present invention comprises the steps: providing a filter body and thermal spraying of a plastic material onto the filter body by an application device, such that the thermally sprayed plastic material is a forms porous and fluid-permeable surface filtration layer. The surface filtration layer proposed according to the invention is formed on the surface of a porous filter body, in particular a porous filter body made of plastic particles sintered together, in particular one of the plastic materials mentioned at the beginning, by a novel application process that does not require the production of a sprayable solution, emulsion or suspension and with which in principle no curing or crosslinking reactions are required. For this purpose, the method proposed here makes use of techniques for the formation of the surface filtration layer, such as are used in thermal spraying, in particular of metal powders, ceramic powders or other materials with a high melting point. In the case of thermal spraying of metals, ceramics or plastics, the aim is normally to form a coating that is as uniform and homogeneous as possible with the smoothest possible surface on the substrate.
Beim thermischen Spritzen wird grundsätzlich ein im Ausgangszustand pulverför- miger Werkstoff in einen schmelzflüssigen Zustand versetzt, in der Regel mit Hilfe einer Flamme. Die aufgeschmolzenen Partikel des aufzubringenden Werkstoffs werden dann mit hoher kinetischer Energie auf ein zu beschichtendes Substrat aufgespritzt. Aufgrund ihres schmelzflüssigen Zustands und der hohen Aufprallenergie können die Partikel nach dem Aufbringen auf dem Substrat etwas ausein- anderlaufen. Auf diese Weise gelangen die einzelnen Partikel nach dem Aufbrin gen miteinander in Kontakt und verbinden sich zu einer homogenen und glatten Oberflächenschicht (im Folgenden auch als Überzug bezeichnet). Die auseinan derlaufenden Partikel können auch in einen besonders innigen Kontakt mit der Substratoberfläche, insbesondere mit Unregelmäßigkeiten der Materialstruktur an der Oberfläche gelangen und sich so fest an der Substratoberfläche verankern. Das Auseinanderlaufen der Partikel wird durch Übertragung von thermischer Energie auf das aufzuspritzende Material begünstigt. Dies kann im Prinzip erreicht werden durch effiziente Übertragung von thermischer Energie auf die einzelnen Parti kel im Aufspritzstrahl. Eine weitere das Ausbilden einer qualitativ hochwertigen Oberflächenschicht begünstigende Maßnahme liegt darin, das Substrat in einem jeweils zu beschichtenden Bereich auf eine ausreichend hohe Temperatur zu erwärmen bzw. auf einer solchen ausreichend hohen Temperatur zu halten. Die letz tere Maßnahme ist vor allem bei Beschichtungs-Werkstoffen interessant, die einen niedrigen bis mittleren Schmelzbereich haben, weil sie es erlaubt, das Werkstoffpulver indirekt über eine Schutzgasschicht aufzuschmelzen. Auf diese Weise kann ein direkter Kontakt des Werkstoffpulvers mit einer zum Aufschmelzen dienenden Flamme vermieden werden. Weil das Werkstoffpulver nicht den in einer Flamme herrschenden hochgradig oxidativen Bedingungen ausgesetzt werden muss, kann man bei einer indirekten Übertragung von thermischer Energie von der Flamme zu dem Werkstoffpulver das Auftreten von unerwünschten Oxidationsreaktionen im Zuge oder als Folge das Aufschmelzens gut unterdrücken. Für das Flammspritzen von Kunststoffpulvern, die generell einen vergleichsweise niedrigen Schmelzbe reich haben, hat sich die indirekte Übertragung von thermischer Energie (in der Regel durch Strahlungswärme) aus einer Flamme auf das aufzuschmelzende Kunststoffpulver über einen schützenden Mantel aus inertem Gas hinweg bewährt und zum Mittel der Wahl entwickelt. Bei anderen Beschichtungswerkstoffen, die wie viele Metalle oder gar Keramiken einen sehr hohen Schmelzpunkt bzw. Schmelzbereich haben, ist dieses indirekte Vorgehen dagegen nicht ohne weiteres möglich, weil das zu beschichtende Substrat nicht ausreichend wärmebeständig ist, um auf eine Temperatur erwärmt zu werden, bei der die aufgespritzten Partikel genügend fließfähig bleiben, um nach dem Auftreffen auf der Substratoberfläche genügend weit ineinanderzulaufen. Man muss in solchen Fällen die nötige Fließfähigkeit der aufzuspritzenden Partikel durch genügendes Aufschmelzen der einzelnen Partikel vor dem Auftreffen auf die Substratoberfläche sicherstellen. Dazu wird häufig das aufzubringende Metallpulver oder Keramikpulver direkt in die Flamme geführt. Aus den vorgenannten Gründen war man beim thermischen Spritzen von Kunststoffpulvern mit niedrigem bis mittlerem Schmelzbereich zur Ausbildung eines qualitativ hochwertigen Überzugs bisher bestrebt, einen direkten Kontakt zwischen dem aufzuspritzenden Kunststoffpulver und einer zum Einbringen der zum Schmelzen des Kunststoffs erforderlichen thermischen Energie dienenden Flamme zu vermeiden. In thermal spraying, a material that is initially powdery is converted into a molten state, usually with the help of a flame. The melted particles of the material to be applied are then sprayed onto a substrate to be coated with high kinetic energy. Due to their molten state and the high impact energy, the particles can diverge somewhat after they have been applied to the substrate. In this way, the individual particles come into contact with each other after application and combine to form a homogeneous and smooth one Surface layer (hereinafter also referred to as coating). The diverging particles can also come into particularly intimate contact with the substrate surface, in particular with irregularities in the material structure on the surface and thus anchor themselves firmly to the substrate surface. The spreading of the particles is promoted by the transfer of thermal energy to the material to be sprayed on. In principle, this can be achieved by efficient transfer of thermal energy to the individual particles in the spray jet. Another measure that promotes the formation of a high-quality surface layer is to heat the substrate to a sufficiently high temperature in a respective area to be coated or to keep it at such a sufficiently high temperature. The latter measure is particularly interesting for coating materials that have a low to medium melting range because it allows the material powder to be melted indirectly via a protective gas layer. In this way, direct contact of the material powder with a flame used for melting can be avoided. Because the material powder does not have to be exposed to the highly oxidative conditions prevailing in a flame, the occurrence of undesired oxidation reactions during or as a consequence of melting can be effectively suppressed with an indirect transfer of thermal energy from the flame to the material powder. For the flame spraying of plastic powders, which generally have a comparatively low melting range, the indirect transfer of thermal energy (usually by radiant heat) from a flame to the plastic powder to be melted via a protective jacket made of inert gas has proven to be a useful means of Choice developed. In the case of other coating materials that, like many metals or even ceramics, have a very high melting point or melting range, this indirect procedure is not easily possible because the substrate to be coated is not sufficiently heat-resistant to be heated to a temperature at which the sprayed-on particles remain fluid enough to run into one another sufficiently after hitting the substrate surface. In such cases, the necessary flowability of the particles to be sprayed on must be ensured by sufficient melting of the individual particles before they strike the substrate surface. For this purpose, the metal powder or ceramic powder to be applied is often fed directly into the flame. For the reasons mentioned above, when thermally spraying plastic powders with a low to medium melting range to form a high-quality coating, efforts have been made to avoid direct contact between the plastic powder to be sprayed on and a flame used to introduce the thermal energy required to melt the plastic.
Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Lösung, mit der geschmolzenes Kunststoffmaterial als Oberflächenfiltrationsschicht auf einen Filterkörper mit poröser Struktur mittels eines thermischen Spritzverfahrens aufgetragen werden kann. Die so ausgebildete Oberflächenfiltrationsschicht dringt zwar in die an der Oberfläche vorhandenen Poren des Filterkörpers ein und verringert so den Querschnitt dieser Poren. Allerdings hat sich herausgestellt, dass die Verfahrensbedingungen dabei so eingestellt werden können, dass kein vollständiges Blockieren der Poren des Filterkörpers stattfindet und auch der sich bildende Überzug aus aufgespritztem Kunststoff material noch so weit porös bleibt, dass der beschichtete Filterkörper weiterhin durchlässig für die fluide Phase eines mit auszufiltemden Feststoffen be ladenen Rohfluids bleibt, dabei allerdings auszufilternde Feststoffteilchen an dem porösen Überzug hängenbleiben und nicht in die Porenstruktur des Filterkörpers eindringen können. Aus diesem Grund ist ein mit einem so gebildeten Überzug versehener Filterkörper zur Filterung von Feststoffpartikeln aus Fluiden mittels Oberflächenfiltration geeignet. Der erfindungsgemäß mittels thermischem Spritzen eines Kunststoffmaterials gebildete Überzug soll demgemäß als Oberflächenfiltra tionsschicht bezeichnet werden. Beispiele für herkömmlich bekannte Flammspritz- erfahren sind Drahtflammspritzen, Atmosphärisches Plasmaspritzen, Pulver- flammspritzen, und Kunststoff-Flammspritzen Es hat sich gezeigt, dass alle diese Flammspritzverfahren grundsätzlich auch zum Ausbilden einer erfindungsgemäßen porösen Beschichtung eingesetzt werden können, wenn die hier beschriebe nen Modifikationen beachtet werden. Beim Flammspritzverfahren wird ein pulver- förmiges Beschichtungsmaterial aus Metall, Keramik oder Kunststoff mittels einer Flamme geschmolzen und die so gebildeten aufgeschmolzenen Partikel des Be schichtungsmaterials dann durch ein Förderfluid auf ein zu beschichtendes Substrat aufgetragen. Herkömmliche Flammspritzverfahren werden zur Ausbildung von Beschichtungen zum Korrosionsschutz und zur Erhöhung der Chemikalienbe- ständigkeit von Werkstücken eingesetzt. Die herkömmlicherweise mittels Flamm- spritzen erzeugten Beschichtungen sind nicht fluiddurchlässig. Herkömmlich bekannte Ausgestaltungen des Kunststoff-Flammspritzens, bei denen das auf das Substrat aufzubringende Kunststoffpulver nicht direkt in eine Flamme eingeleitet wird, um das Kunststoffpulver zu schmelzen, sondern vielmehr das Kunststoffpulver an der Flamme vorbeigeführt und damit indirekt geschmolzen wird, haben sich als ungeeignet erwiesen zur Herstellung von Überzügen oder Beschichtungen, die als Oberflächenfiltrationsschicht tauglich sind. The present invention describes a solution with which molten plastic material can be applied as a surface filtration layer to a filter body with a porous structure by means of a thermal spraying process. The surface filtration layer formed in this way penetrates into the pores of the filter body present on the surface and thus reduces the cross section of these pores. However, it has been found that the process conditions can be set so that there is no complete blocking of the pores of the filter body and the forming coating of sprayed-on plastic material remains porous enough that the coated filter body continues to be permeable to the fluid phase of a Raw fluids loaded with solids to be filtered out remain, but solid particles to be filtered out remain caught on the porous coating and cannot penetrate into the pore structure of the filter body. For this reason, a filter body provided with a coating formed in this way is suitable for filtering solid particles from fluids by means of surface filtration. The coating formed according to the invention by means of thermal spraying of a plastic material should accordingly be referred to as a surface filtration layer. Examples of conventionally known flame spraying experiences are wire flame spraying, atmospheric plasma spraying, powder flame spraying, and plastic flame spraying.It has been shown that all of these flame spraying methods can in principle also be used to form a porous coating according to the invention if the modifications described here are observed . In the flame spraying process, a powdery coating material made of metal, ceramic or plastic is melted by means of a flame and the melted particles of the coating material thus formed are then applied to a substrate to be coated by a conveying fluid. Conventional flame spraying processes are used to form coatings for corrosion protection and to increase the chemical resistance of workpieces. The coatings conventionally produced by means of flame spraying are not permeable to fluids. Conventionally known designs of plastic flame spraying, in which the plastic powder to be applied to the substrate is not introduced directly into a flame in order to melt the plastic powder, but rather the plastic powder is guided past the flame and thus indirectly melted, have proven to be unsuitable for Production of coverings or coatings that are suitable as surface filtration layers.
Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass sich zur Oberflächenfiltration geeignete Überzüge bzw. Beschichtungen aus Kunststoffmaterialien wie Polyethylen, Polyamid, Polyvinylidenfluorid, Polyetheretherketon, Polytetrafluorethylen oder Mischungen dieser Materialien hersteilen lassen, wenn man dafür sorgt, dass ein effizienter Übertrag von thermischer Energie von der Flamme zu den Partikeln des Kunststoffmaterials erfolgt, so dass diese noch vor Auftreffen auf den zu beschich- tenden Filterkörper aufgeschmolzen werden und ausreichend fließfähig sind.Surprisingly, it has been found that coverings or coatings suitable for surface filtration can be produced from plastic materials such as polyethylene, polyamide, polyvinylidene fluoride, polyetheretherketone, polytetrafluoroethylene or mixtures of these materials if one ensures that an efficient transfer of thermal energy from the flame to the Particles of the plastic material take place so that they are melted before they hit the filter body to be coated and are sufficiently flowable.
Wenn dieser Energieübertrag sehr effizient erfolgt, kann der durch aufgeschmolzene Kunststoffpartikel und ein Förderfluid gebildete Aufspritzstrahl vergleichswei se schnell über die Oberfläche des zu beschichtenden Filterkörpers geführt werden. Es ergibt sich bei dieser Verfahrensführung eine nur relativ moderate Erwär- mung von gerade beschichteten Bereichen des Filterkörpers. Offenbar führen diese Verfahrensbedingungen dazu, dass sich auf der Oberfläche des Filterkörpers ein Überzug bzw. eine Beschichtung aus dem Kunststoffmaterial bildet, die einer seits gut an dem Filterkörper anhaftet und die Größe der an der Oberfläche mündenden Poren des Filterkörpers effektiv reduziert, dabei aber dennoch eine genü- gend große Restporosität behält, damit der Druckverlust über das Filterelement in nerhalb eines akzeptablen Bereichs bleibt. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass eine erfindungsgemäße Beschichtung trotz ihrer Porosität eine nur wenig zerklüftete und damit vergleichsweise glatte Oberfläche besitzt, so dass an dieser Oberseite angelagerte Feststoffpartikel durch Beaufschlagen des Filterelements mit Druckimpulsen abfallen. Deshalb ist ein solches erfindungsgemäß beschichte tes Filterelement für eine wiederkehrende Abreinigung durch ein ein Gegenstrom- Impulsverfahren geeignet. If this energy transfer takes place very efficiently, the spray jet formed by melted plastic particles and a conveying fluid can be guided comparatively quickly over the surface of the filter body to be coated. In this process, only relatively moderate heating of the areas of the filter body that have just been coated results. Obviously, these process conditions lead to the formation of a coating or a coating made of the plastic material on the surface of the filter body, which on the one hand adheres well to the filter body and effectively reduces the size of the pores of the filter body opening onto the surface, but nevertheless a Retains sufficient residual porosity so that the pressure drop across the filter element remains within an acceptable range. In addition, it was found that a coating according to the invention, despite its porosity, has an only slightly fissured and thus comparatively smooth surface, so that solid particles deposited on this upper side fall off when pressure pulses are applied to the filter element. Therefore, such a filter element coated according to the invention is suitable for recurring cleaning by a countercurrent pulse method.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass die erfindungsgemäße thermisch ge- spritzte Oberflächenfiltrationsschicht keinen Binder benötigt und deswegen zusätz- lieh eine erhöhte chemische Stabilität gegenüber den bisher verwendeten Oberflächenfiltrationsschichten aufweist. Another advantage arises from the fact that the thermally sprayed surface filtration layer according to the invention does not require a binder and therefore additional lent has an increased chemical stability compared to the previously used surface filtration layers.
Um die Übertragung von thermischer Energie auf die aufzuschmelzenden Partikel 5 des Kunststoffpulvers zu verbessern, kann man sogar das Kunststoffmaterial direkt durch eine Flamme zu führen und so die Partikel des Kunststoffpulvers direkt durch die Flamme zu schmelzen. Als experimenteller Befund hat sich ergeben, dass auf diese Weise ausreichend reine poröse Schichten bzw. Überzüge auf po rösen Filterkörpern hergestellt werden können, obwohl das Kunststoffmaterial der 10 hochgradig oxidativen Umgebung in einer Flamme ausgesetzt war. In order to improve the transfer of thermal energy to the particles 5 of the plastic powder to be melted, the plastic material can even be passed directly through a flame and so the particles of the plastic powder can be melted directly through the flame. As an experimental finding, it has been found that sufficiently pure porous layers or coatings can be produced on porous filter bodies in this way, even though the plastic material was exposed to the highly oxidative environment in a flame.
Ein wesentlicher Gesichtspunkt der für Kunststoffpulver beim Flammspritzen herkömmlicher Weise praktizierten indirekten Beschickung des Kunststoffpulvers über eine zwischen Flamme und Kunststoffpulver ausgebildete Inertgasschicht oder 15 Schutzgasschicht (z.B. Luft, Stickstoff, Edelgas) ist, dass die stark oxidativen Bedingungen in einer Flamme chemische Reaktionen fördern und damit Veränderun gen der chemischen Natur des als Beschichtung aufzuspritzenden Kunststoffma terials zu erwarten sind, wenn das aufzuschmelzenden Kunststoffpulver durch die Flamme geführt wird. Zuführung von Kunststoffpulver in einer solchen Weise, dass 20 das Kunststoffpulver durch ein inertes Isoliergas/Schutzgas von der Flamme isoliert ist, unterdrückt dagegen unerwünschte chemische Umsetzungen des Kunst stoffpulvers in der oxidativen Umgebung der Flamme. Auf diese Weise lässt sich sicherstellen, dass das Kunststoffmaterial über den gesamten Spritzvorgang eine gewünschte chemische Zusammensetzung beibehält und damit letztlich die Quali- 25 tät der Beschichtung kontrollieren. Die herkömmlich praktizierte indirekte Übertra gung von Energie von der Flamme auf das Kunststoffpulver hat noch einen weiteren positiven Effekt: Weil die indirekte Übertragung von thermischer Energie von der Flamme auf das Kunststoffmaterial hauptsächlich durch Wärmestrahlung bei Temperaturen von etwa 3000 °C erfolgt, muss das Kunststoffpulver vergleichsweise se langsam an der Flamme vorbei geführt werden, damit ein ausreichendesAn essential aspect of the indirect charging of the plastic powder, which is conventionally practiced for plastic powder during flame spraying, via an inert gas layer or protective gas layer (e.g. air, nitrogen, noble gas) formed between the flame and the plastic powder, is that the strongly oxidative conditions in a flame promote chemical reactions and thus change The chemical nature of the plastic material to be sprayed on as a coating can be expected when the plastic powder to be melted is passed through the flame. Supplying plastic powder in such a way that the plastic powder is isolated from the flame by an inert insulating gas / protective gas, on the other hand, suppresses undesired chemical reactions of the plastic powder in the oxidative environment of the flame. In this way it can be ensured that the plastic material maintains a desired chemical composition over the entire injection molding process and thus ultimately controls the quality of the coating. The conventionally practiced indirect transfer of energy from the flame to the plastic powder has another positive effect: Because the indirect transfer of thermal energy from the flame to the plastic material mainly takes place through thermal radiation at temperatures of around 3000 ° C, the plastic powder must be compared be slowly passed the flame so that a sufficient
Schmelzen des Kunststoffpulvers erfolgt. Daraus ergibt sich eine vergleichsweise langsame Fördergeschwindigkeit für das Kunststoffpulver im Aufspritzstrahl mit der Folge, dass der Aufspritzstrahl weniger Kunststoffpartikel pro Zeiteinheit auf das zu beschichtende Substrat aufbringt. Der Aufspritzstrahl muss deswegen 35 langsamer über das zu beschichtende Substrat geführt werden, so dass während des Spritzvorgangs mehr thermische Energie pro Flächeneinheit auf das Substrat übertragen wird. Dadurch erwärmt sich das Substrat, und zwar umso stärker, je langsamer der Aufspritzstrahl über die Substratoberfläche geführt wird. Die vergleichsweise starke Erwärmung des Substrats erleichtert dann das Ausbilden ei ner relativ homogenen Beschichtung mit glatter Oberfläche auf dem Substrat, weil die Kunststoffpartikel langsamer erstarren, nachdem sie auf das Substrat aufgebracht worden sind. Melting of the plastic powder takes place. This results in a comparatively slow conveying speed for the plastic powder in the spray jet, with the result that the spray jet applies fewer plastic particles per unit of time to the substrate to be coated. The spray jet must therefore be guided more slowly over the substrate to be coated, so that more thermal energy per unit area is applied to the substrate during the spraying process is transmitted. As a result, the substrate heats up, the more so the slower the spray jet is guided over the substrate surface. The comparatively strong heating of the substrate then facilitates the formation of a relatively homogeneous coating with a smooth surface on the substrate because the plastic particles solidify more slowly after they have been applied to the substrate.
Durch das hier vorgeschlagene direkte Einleiten in die Flamme werden Partikel des Kunststoffmaterials schnell geschmolzen. Dies erlaubt es, bei einer höheren Fördergeschwindigkeit von geschmolzenen Kunststoffpartikeln im Aufspritzstrahl eine größere Menge von Kunststoffmaterial pro Zeiteinheit auf den Filterkörper aufzuspritzen. Bei gleicher Menge geschmolzenen Kunststoffmaterials wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine kürzere Zeit benötigt, um das Kunststoff material auf den Filterkörper aufzubringen. Aus diesem Grund ist bei dem erfin- dungsgemäßen Verfahren der Wärmeeintrag pro Fläche auf den Filterkörper kleiner als beim herkömmlichen Kunststoff-Flammspritzen. Es hat sich am Ende ge zeigt, dass dieser Effekt es ermöglicht, poröse Beschichtungen auf poröse Filterkörper zu spritzen, so dass die Beschichtung als Oberflächenfitrationsschicht dienen kann. Das Kunststoffmaterial kann axial oder radial der Flamme zugeführt werden. Bei axialer Zuführung wird das Kunststoff material entlang einer Erstreckungsrichtung der Flamme geführt. Dies ermöglicht eine gleichmäßige Erhitzung des Kunststoffmaterials durch die Flamme. Mit radialer Zuführung des Kunststoffmaterials ist das seitliche Einleiten des Kunststoffmaterials in eine Flamme ge meint. Die radiale Zuführung erlaubt eine leichtere konstruktive Lösung als die axiale Zuführung. Das Kunststoffmaterial kann bei genügender Rieselfähigkeit der Flamme als reines Kunststoffpulver zugeführt werden. Alternativ kann das Kunst stoffmaterial mit Hilfe eines in flüssiger oder gasförmiger Form vorliegenden Trägerfluids in kolloidaler Konfiguration der Flamme zugeführt werden (als Lösung, Emulsion oder Suspension). Insbesondere kann das partikelförmige Kunststoffma- terial in Form einer Suspension der Flamme zugeführt werden, wobei Partikel des Kunststoffmaterials in einer Tragerflüssigkeit transportiert werden. Auch diese Ver fahrensweise, die sich beispielsweise bei Kunststoffmaterialien anbietet, die Poly tetrafluorethylen (PTFE) enthalten oder ganz aus PTFE bestehen, soll unter dem Begriff „Zuführen vin Kunststoffpulver“ verstanden werden. Der Filterkörper kann als Hauptbestandteil ein gesintertes Material, insbesondere ein gesintertes Kunststoffmaterial wie beispielsweise die oben angegebenen Kunststoffe oder Gemische, aufweisen. Sintern bezeichnet eine Art der Ausbil dung eines Sintergefüges aus einzelnen Teilchen zu einem Festkörper unter Wär- meeinwirkung. Das Ausgangsmaterial zur Ausbildung eines Festkörpers mit Sintergefüge ist normalerweise pulverförmig, d.h. aus einzelnen Ausgangsmaterialteilchen aufgebaut. Beim Sintern verbindet sich das pulverförmige Ausgangsmaterial und es entsteht aus den Ausgangsmaterialteilchen ein zusammenhängendes Festkörpergefüge, das Sintergefüge. Die Ausbildung des Sintergefüges, insbeson- dere dessen Struktur, kann durch Sintertemperatur und Sinterzeit gesteuert wer den. Beim Sintern verfestigt sich das anfangs pulverförmige Material vor allem durch Diffusion, d.h. Wandern von Atomen einzelner miteinander in Kontakt stehender Ausgangsmaterialteilchen über eine Kontaktstelle in ein jeweils anliegen des Ausgangsmaterialteilchen, und Rekristallisation, d.h. Kristallneubildungen an kaltverfestigten Stellen des Sintergefüges. Zur Ausbildung von Filterkörpern mittels Sinterprozessen wird ein Ausüben von Druck während des Sinterprozesses vermieden. In aller Regel geht man dabei so vor, dass das pulverförmige Aus gangsmaterial nicht gepresst wird, sondern in eine Sinterform eingefüllt wird, die während des Einfüllens des Pulvers gerüttelt wird, damit die Pulverteilchen eine ei- nigermaßen dichte Packung einnehmen. So kann beim Sintern ein poröser Filter entstehen, der eine Durchströmung eines Fluids - insbesondere Gas oder Flüssigkeit - ermöglicht. As a result of the direct introduction into the flame as suggested here, particles of the plastic material are melted quickly. This makes it possible, at a higher conveying speed of molten plastic particles in the spray jet, to spray a larger amount of plastic material onto the filter body per unit of time. With the same amount of molten plastic material, a shorter time is required in the method according to the invention to apply the plastic material to the filter body. For this reason, with the method according to the invention, the heat input per area on the filter body is smaller than with conventional plastic flame spraying. In the end, it turned out that this effect makes it possible to spray porous coatings onto porous filter bodies so that the coating can serve as a surface filtration layer. The plastic material can be fed axially or radially to the flame. In the case of axial feeding, the plastic material is guided along a direction in which the flame extends. This enables the plastic material to be heated evenly by the flame. Radial feeding of the plastic material means the lateral introduction of the plastic material into a flame. The radial feed allows a lighter constructive solution than the axial feed. The plastic material can be fed into the flame as pure plastic powder if the flowability is sufficient. Alternatively, the plastic material can be supplied to the flame in a colloidal configuration (as a solution, emulsion or suspension) with the aid of a carrier fluid present in liquid or gaseous form. In particular, the particulate plastic material can be fed to the flame in the form of a suspension, with particles of the plastic material being transported in a carrier liquid. This method of proceeding, which is useful, for example, with plastic materials that contain poly tetrafluoroethylene (PTFE) or consist entirely of PTFE, should be understood by the term “feeding plastic powder”. The main component of the filter body can be a sintered material, in particular a sintered plastic material such as, for example, the plastics or mixtures specified above. Sintering describes a type of formation of a sintered structure from individual particles into a solid body under the action of heat. The starting material for the formation of a solid body with a sintered structure is normally in powder form, ie composed of individual starting material particles. During sintering, the powdery starting material combines and the starting material particles form a coherent solid structure, the sintered structure. The formation of the sintered structure, in particular its structure, can be controlled by the sintering temperature and the sintering time. During sintering, the initially powdery material solidifies primarily through diffusion, i.e. migration of atoms of individual starting material particles in contact with one another via a contact point into a respective adjacent starting material particle, and recrystallization, ie new crystal formations at work-hardened points of the sintered structure. To form filter bodies by means of sintering processes, the exertion of pressure during the sintering process is avoided. As a rule, the procedure is such that the powdery starting material is not pressed, but is poured into a sintering mold that is vibrated while the powder is being poured in so that the powder particles take up a reasonably tight packing. A porous filter can thus be created during sintering, which enables a fluid - in particular gas or liquid - to flow through.
Das zur Ausbildung einer porösen Oberflächenfiltrationsschicht thermisch aufge- spritzte Kunststoffmaterial kann bevorzugt Polyethylen (PE), Polyamid (PA), Poly- vinylidenfluorid (PVDF), Polyetheretherketon (PEEK), Polytetrafluorethylen (PTFE)-Partikel oder eine Mischung dieser Materialien umfassen. Insbesondere haben sich gute Ergebnisse erzielen lassen, wenn ein Kunststoffmaterial aufgespritzt wurde, das als Hauptbestandteil PA, PE, PVDF, PEEK oder eine Mischung dieser Materialien enthält mit einer Beimengung von Polytetrafluorethylen (PTFE)- Partikeln, um Antihafteigenschaften zu erzielen. Das thermisch aufgespritzte Kunststoffmaterial kann weitere Beimengungen enthalten, zum Beispiel Metalle, insbesondere Silber, um eine antibakterielle Schicht auszubilden, oder Keramiken wie Ti02/VO, um eine katalytische Schicht auszubilden. Experimente seitens der Anmelderin haben gezeigt, dass sich mit diesen Materialien insbesondere dann qualitativ hochwertige poröse Beschichtungen hersteilen lassen, wenn das Kunst- stoffpulver - sei es als rieselsfähiges Pulver oder mit Hilfe eines als Hilfsmittel dienenden weiteren Materials, etwa als Emulsion oder Suspension - direkt in die Flamme geführt wird und ohne Zwischenschaltung eines schützenden oder isolierenden (Gas-)Mantels in der Flamme geschmolzen wird. The plastic material thermally sprayed on to form a porous surface filtration layer can preferably comprise polyethylene (PE), polyamide (PA), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyetheretherketone (PEEK), polytetrafluoroethylene (PTFE) particles or a mixture of these materials. In particular, good results have been achieved when a plastic material has been sprayed on which contains PA, PE, PVDF, PEEK or a mixture of these materials as the main component with an admixture of polytetrafluoroethylene (PTFE) particles in order to achieve non-stick properties. The thermally sprayed-on plastic material can contain other admixtures, for example metals, in particular silver, to form an antibacterial layer, or ceramics such as Ti0 2 / VO to form a catalytic layer. Experiments on the part of the applicant have shown that these materials can be used to produce high-quality porous coatings in particular when the art powder - be it as a free-flowing powder or with the help of an auxiliary material, such as an emulsion or suspension - is fed directly into the flame and is melted in the flame without the interposition of a protective or insulating (gas) jacket.
Das geschmolzene Kunststoffpulver kann durch ein Förderfluid, insbesondere ein Fördergas oder eine Förderflüssigkeit, zum Filterkörper transportiert werden. Die Förderflüssigkeit kann eine Suspension sein oder jedenfalls zusammen mit dem aufzuspritzenden Kunststoffmaterial eine Suspension bilden. Das Förderfluid bildet ein Trägerfluid für die Partikel des Kunststoffpulvers und sorgt dafür, dass das geschmolzene Kunststoffmaterial schnell und zielgenau auf den Filterkörper aufge tragen wird. Die Partikel des Kunststoffpulvers können bereits im festen Zustand vom Förderfluid zur Flamme getragen werden und danach im noch festen oder bereits geschmolzenen Zustand zur Oberfläche des Filterkörpers transportiert werden. Das Förderfluid und die Partikel des Kunststoffpulvers bilden einen von der Auftragsvorrichtung zur Oberfläche des Filterkörpers gerichteten Aufspritzstrahl. In der Regel wird die Flamme der Auftragsvorrichtung ebenfalls auf die Oberfläche des Filterkörpers gerichtet sein, so dass Aufspritzstrahl und Flamme im Wesentlichen parallel zueinander gerichtet sind. The melted plastic powder can be transported to the filter body by a conveying fluid, in particular a conveying gas or a conveying liquid. The delivery liquid can be a suspension or in any case form a suspension together with the plastic material to be sprayed on. The conveying fluid forms a carrier fluid for the particles of the plastic powder and ensures that the melted plastic material is applied quickly and precisely to the filter body. The particles of the plastic powder can already be carried by the conveying fluid to the flame in the solid state and then transported to the surface of the filter body in the still solid or already molten state. The conveying fluid and the particles of the plastic powder form a spray jet directed from the application device to the surface of the filter body. As a rule, the flame of the application device will also be directed onto the surface of the filter body, so that the spray jet and the flame are directed essentially parallel to one another.
Das geschmolzene Kunststoffmaterial wird in der Regel partikelförmig auf den Filterkörper aufgespritzt. Eine gewünschte Durchlässigkeit bzw. Porosität der Ober flächenfiltrationsschicht kann durch Einstellung der Partikelgeschwindigkeit, mit der sich die Kunststoffpartikel im Aufspritzstrahl bewegen, beeinflusst werden. Die Partikelgeschwindigkeit des Kunststoffmaterials hängt insbesondere von der Fördergeschwindigkeit des Förderfluids ab, wobei als Fördergeschwindigkeit die Ge schwindigkeit verstanden werden soll, mit der das Förderfluid aus der Auftragsvorrichtung zu der Oberfläche des Filterkörpers hin strömt. Je größer die Partikelgeschwindigkeit bzw. die Fördergeschwindigkeit eingestellt wird, desto geringer wird die sich einstellende Porosität bzw. Durchlässigkeit der Oberflächenfiltrationsschicht sein. Dies mag damit Zusammenhängen, dass beim thermischen Spritzen zunehmendes Ineinanderfließen von aufgespritzten Kunststoffpartikeln an oder Oberfläche des Filterkörpers und/oder auf zunehmende Kompaktierung der aufge spritzten Schicht durch nachfolgende Kunststoffpartikel zu einer abnehmenden Porosität bzw. Durchlässigkeit der aufgespritzten Schicht führen. Sowohl das In einanderfließen als auch der Kompaktierungsprozess führen dazu, dass sich die Anzahl der Poren in der Beschichtung verringert, weil immer mehr Poren geschlossen werden. Gleichzeitig wird auch der Durchmesser noch existierender Poren mit zunehmendem Ineinanderfließen und/oder Kompaktierung immer kleiner. Die Fördergeschwindigkeit bzw. Partikelgeschwindigkeit des Kunststoffmaterials im Aufspritzstrahl lässt sich beispielsweise mittels einer Düse in der Auftragsvor richtung sowie die Druckverhältnisse stromaufwärts und stromabwärts der Düse einstellen. The molten plastic material is usually sprayed onto the filter body in particulate form. A desired permeability or porosity of the surface filtration layer can be influenced by setting the particle speed at which the plastic particles move in the spray jet. The particle speed of the plastic material depends in particular on the conveying speed of the conveying fluid, the conveying speed being understood as the speed at which the conveying fluid flows from the application device to the surface of the filter body. The higher the particle speed or the conveying speed is set, the lower the resulting porosity or permeability of the surface filtration layer will be. This may be related to the fact that during thermal spraying, increasing flow of sprayed-on plastic particles onto or on the surface of the filter body and / or increasing compaction of the sprayed-on layer by subsequent plastic particles lead to a decreasing porosity or permeability of the sprayed-on layer. Both the merging and the compaction process lead to the The number of pores in the coating is reduced because more and more pores are closed. At the same time, the diameter of the pores that still exist becomes smaller and smaller with increasing flow into one another and / or compaction. The conveying speed or particle speed of the plastic material in the spray jet can be adjusted, for example, by means of a nozzle in the application device and the pressure conditions upstream and downstream of the nozzle.
Die Porosität ist definiert als Verhältnis zwischen Hohlraumvolumen zu Gesamtvo- lumen eines Stoffes. Je höher der Wert der Porosität ist, umso höher ist bei den hier beschriebenen Oberflächenfiltrationsbeschichtungen deren Durchlässigkeit. The porosity is defined as the ratio between the void volume and the total volume of a substance. The higher the value of the porosity, the higher the permeability of the surface filtration coatings described here.
Die sich einstellende Porosität der Oberflächenfiltrationsschicht ist zudem abhängig von der Temperatur, auf die sich der Filterkörper während des thermischen Spritzens erwärmt. Je wärmer der Filterkörper ist, umso langsamer erstarrt das aufgespritzte Kunststoffmaterial und bleibt deswegen nach dem Auftreffen auf der Filteroberfläche länger fließfähig. Die Porosität und damit auch die Durchlässigkeit der aufgespritzten Schicht bzw. des aufgespritzten Überzugs wird mit zunehmender Temperatur des Filterkörpers immer geringer. Es wird vermutet, dass die Ur- Sache hierfür darin zu suchen ist, dass aufgespritzte Partikel aus dem Kunststoff material zum einen in Poren des Filterkörpers fließen und zum anderen sich mit anderen aufgespritzten Partikeln aus dem Kunststoffmaterial verbinden. Beide Prozesse werden begünstigt, wenn die aufgespritzten Partikel möglichst lange in einem fließfähigen Zustand gehalten werden. The resulting porosity of the surface filtration layer is also dependent on the temperature to which the filter body is heated during thermal spraying. The warmer the filter body, the slower the sprayed-on plastic material solidifies and therefore remains flowable longer after it hits the filter surface. The porosity and thus also the permeability of the sprayed-on layer or of the sprayed-on coating decreases with increasing temperature of the filter body. It is assumed that the fundamental thing is to be found in the fact that sprayed-on particles from the plastic material flow into the pores of the filter body on the one hand and combine with other sprayed-on particles from the plastic material on the other. Both processes are favored if the sprayed-on particles are kept in a flowable state for as long as possible.
Die Partikelgeschwindigkeit im Aufspritzstrahl kann größer sein als 10 m/s, insbesondere größer als 60 m/s, bzw, größer als 90 m/s. Für gängige thermische Spritzverfahren wie Flammspritzen oder atmosphärisches Plasmaspritzen können Partikelgeschwindigkeiten zwischen 10 und 450 m/s liegen, insbesondere zwi- sehen 60 bis 200 m/s, oder zwischen 90 bis 200 m/s. Die Partikelgeschwindigkeit kann bei Hochgeschwindigkeits-Spritzverfahren wie HVOF (=High Velocity Oxy- gen Fuel) auch höher gewählt werden, nämlich zwischen 450 m/s und 800 m/s, oder auch zwischen 450 m/s und 650 m/s. In einer Ausführungsform kann der durch das Förderfluid und geschmolzeneThe particle speed in the spray jet can be greater than 10 m / s, in particular greater than 60 m / s, or greater than 90 m / s. For common thermal spraying processes such as flame spraying or atmospheric plasma spraying, particle speeds can be between 10 and 450 m / s, in particular between 60 and 200 m / s, or between 90 and 200 m / s. In the case of high-speed spray processes such as HVOF (= High Velocity Oxygen Fuel), the particle speed can also be selected to be higher, namely between 450 m / s and 800 m / s, or between 450 m / s and 650 m / s. In one embodiment, the by the conveying fluid and molten
Kunststoffpulver-Partikel ausgebildete Aufspritzstrahl mit einem Zusatzfluid beauf- schlagt werden, um einen auf den Filterkörper auftreffenden Spritzkegel des Auf spritzstrahls in gewünschter Weise zu formen. Der Spritzkegel kann insbesondere derart geformt sein, dass er eine bestimmte Auftrefffläche auf dem Filterkörper abdeckt. Durch die Beaufschlagung des Aufspritzstrahls mit dem Zusatzfluid kann die vom Aufspritzstrahl auf dem Filterkörper gebildete Auftrefffläche vergrößert bzw. aufgeweitet werden. Je stärker die Aufweitung des Aufspritzstrahls, desto größer ist die zu einem gegebenen Zeitpunkt beschichtete Fläche auf dem Filter körper. Dieser Zusammenhang ist insbesondere bedeutsam im Hinblick auf eine Einstellung der Übertragung von thermischer Energie durch die Flamme der Auf- tragvorrichtung auf den Filterkörper, denn je größer die Auftrefffläche ist, desto schneller kann der Auftspritzstrahl über den Filterkörper bewegt werden und desto geringer ist die Erwärmung des Filterkörpers. Des Weiteren kann mithilfe dieser Aufweitung der Aufspritzstrahl besser in Konturen oder Strukturen auf der Oberfläche des Filterkörpers gelangen, wodurch die Oberflächenfiltrationsschicht gleich- mäßig auf dem Filterkörper ausgebildet wird. Spray jet formed by plastic powder particles with an additional fluid be hit in order to form a spray cone impinging on the filter body of the spray jet in the desired manner. The spray cone can in particular be shaped in such a way that it covers a specific impingement surface on the filter body. By applying the additional fluid to the spray jet, the impingement surface formed by the spray jet on the filter body can be enlarged or widened. The greater the expansion of the spray jet, the larger the area coated on the filter body at a given point in time. This relationship is particularly important with regard to setting the transfer of thermal energy through the flame of the application device to the filter body, because the larger the impact area, the faster the spray jet can be moved over the filter body and the less the heating of the Filter body. Furthermore, with the aid of this widening, the spray jet can better reach contours or structures on the surface of the filter body, as a result of which the surface filtration layer is formed evenly on the filter body.
Das Zusatzfluid kann mittels eines an der Auftragsvorrichtung angesetzten Aufsat zes in den Aufspritzstrahl eingeleitet werden. Der Aufsatz kann insbesondere ein den Aufspritzstrahl umgebendes Strömungsprofil (auch als Shroud bezeichnet) aufweisen. Dieses Strömungsprofil bzw. Shroud kann beispielsweise den aus Förderfluid und Kunststoffpartikeln gebildeten Aufpritzstrahl ringförmig umgebend ausgebildet sein. Das Zusatzfluid kann insbesondere in einem Winkel oder in möglichst axialer Richtung in den Aufspritzstrahl eingeleitet werden. Die Einleitung kann ringförmig, d.h. möglichst gleichmäßig um den Aufspritzstrahl herum erfol- gen, oder nur an einzelnen Stellen um den Aufspritzstrahl. Bei einer ringförmigen Einleitung können mehrere Austrittslöcher in Umfangsrichtung gleichmäßig über den Aufsatz verteilt sein. Man kann die der Austrittslöcher auch so wählen, dass je zwei Austrittslöcher gepaart an gegenüberliegenden Bereichen des Aufsatzes angeordnet sind. Durch geeignete Zuleitung des Zusatzfluids kann der Spritzkegel insbesondere eine breitere, ovale Form einnehmen. The additional fluid can be introduced into the spray jet by means of an attachment attached to the application device. The attachment can in particular have a flow profile surrounding the spray jet (also referred to as a shroud). This flow profile or shroud can, for example, be designed to surround the spray jet formed from conveying fluid and plastic particles in a ring shape. The additional fluid can in particular be introduced into the spray jet at an angle or in the most possible axial direction. The introduction can take place in a ring, i.e. as evenly as possible around the spray jet, or only at individual points around the spray jet. In the case of an annular introduction, several outlet holes can be evenly distributed over the attachment in the circumferential direction. The exit holes can also be selected in such a way that two exit holes are paired in opposite areas of the attachment. By suitably supplying the additional fluid, the spray cone can in particular assume a wider, oval shape.
Der Aufspritzstrahl kann mit einer Geschwindigkeit zwischen 0,05 m/s und 5 m/s über die zu beschichtende Fläche des Filterkörpers geführt werden. Bei diesen re lativ großen Geschwindigkeiten verweilt der Aufspritzstrahl und/oder die Flamme nur für sehr kurze Zeit an einer vorbestimmten Stelle des Filterkörpers. Diese Maßnahme trägt dazu bei, dass sich die Temperatur des Filterkörpers über den gesamten Spritzvorgang nur wenig erhöht. Der sich so ergebende geringe Wärmeeintrag pro Fläche des Filterkörpers durch den Aufspritzstrahl und/oder die Flamme bewirkt, dass das Kunststoffmaterial nach dem Aufbringen auf den Filter körper schnell erstarrt und deswegen nur eine entsprechend geringere Zeitdauer fließfähig bleibt. The spray jet can be guided over the surface of the filter body to be coated at a speed between 0.05 m / s and 5 m / s. At these relatively high speeds, the spray jet and / or the flame only lingers for a very short time at a predetermined point on the filter body. This measure helps to keep the temperature of the filter body above the entire injection process only slightly increased. The resulting low heat input per area of the filter body by the spray jet and / or the flame causes the plastic material to solidify quickly after being applied to the filter body and therefore only remain flowable for a correspondingly shorter period of time.
Der Abstand zwischen Düsenspitze der Auftragsvorrichtung und zu beschichten der Oberfläche kann insbesondere zwischen 0,05 m und 0,5 m eingestellt werden. Diese Maßnahme trägt ebenfalls dazu bei, dass sich die Temperatur des Filterkör- pers über den gesamten Spritzvorgang nur wenig erhöht. The distance between the nozzle tip of the application device and the surface to be coated can in particular be set between 0.05 m and 0.5 m. This measure also contributes to the fact that the temperature of the filter body increases only slightly over the entire spraying process.
Der Aufspritzstrahl kann einen Massenfluss von 5 g/min bis 250 g/min (0,08 g/s bis 4,2 g/s) aufweisen, wobei sich der Massenfluss auf die im Aufspritzstrahl ge förderte Masse an Kunststoffmaterial pro Zeiteinheit bezieht. Bei Beimengung von metallischen Additive kann der Massenfluss noch höher sein, etwa bis zu 8,4 g/s betragen. Dieser Massenfluss erlaubt es, dass die zum Aufschmelzen des Kunst stoffmaterials erforderliche Wärmeübertragung direkt in der Flamme geschieht und der Aufspritzstrahl schnell über die Oberfläche des Filterkörpers bewegt wird. Neben der bereits beschriebenen Möglichkeit, den Eintrag von thermischer Ener- gie auf den Filterkörper zu reduzieren und damit eine für eine Oberflächenfiltrationsschicht gewünschte Porosität zu erzeugen, kann auf diese Weise auch schnell eine Oberflächenfiltrationsschicht auf dem Filterkörper hergestellt werden. The spray jet can have a mass flow of 5 g / min to 250 g / min (0.08 g / s to 4.2 g / s), the mass flow relating to the mass of plastic material conveyed in the spray jet per unit of time. If metallic additives are added, the mass flow can be even higher, for example up to 8.4 g / s. This mass flow allows the heat transfer required to melt the plastic material to take place directly in the flame and the spray jet to move quickly over the surface of the filter body. In addition to the already described possibility of reducing the input of thermal energy onto the filter body and thus producing the porosity desired for a surface filtration layer, a surface filtration layer can also be quickly produced on the filter body in this way.
Das zum Transport des als Beschichtung aufzubringenden Kunststoffmaterials dienende Förderfluid kann ein Gas, eine Flüssigkeit oder sogar eine Suspension sein. The conveying fluid used to transport the plastic material to be applied as a coating can be a gas, a liquid or even a suspension.
Das Kunststoffmaterial in der Auftragsvorrichtung kann mit einem Wirbelbettförde rer, einem Tellerförderer, einem Scheibenförderer, oder einem Suspensionsförde- rer zu der Flamme gefördert werden. Alle diese Ausgestaltungen erlauben es, eine große Menge pulverförmigen oder granulären Kunststoffmaterials zu der Flamme zu fördern, wo dann eine Beaufschlagung des Kunststoffmaterials durch das Förderfluid erfolgt. Falls gewünscht, kann dabei bereits der Transport des Kunststoff materials stromaufwärts der Flamme mit Hilfe eines Förderfluids erfolgen. Je nach Kunststoff material (z.B. PTFE) kann es günstig sein, einen Suspensionsförderer zum Transport des Kunststoffmaterials zu der Flamme einzusetzen. Der Suspen- sionsförderer kann beispielsweise die Partikel des Kunststoffmaterials in einer Suspension, insbesondere in einer wässrigen oder alkoholischen Suspension fördern. In einer Ausführungsform kann die Oberflächenfiltrationsschicht eine geringere Porengröße als der Filterkörper aufweisen. Dies begünstigt ein Abreinigen des beschichteten Filterelements, weil festkörperartige Fremdstoffe in der Regel größer sind als die Poren der Oberflächenfiltrationsschicht und deswegen an der Oberflä che der Oberflächenfiltrationsschicht hängen bleiben. The plastic material in the application device can be conveyed to the flame with a fluidized bed conveyor, a plate conveyor, a disk conveyor, or a suspension conveyor. All of these configurations make it possible to convey a large amount of powdery or granular plastic material to the flame, where the plastic material is then acted upon by the conveying fluid. If desired, the plastic material can be transported upstream of the flame with the aid of a conveying fluid. Depending on the plastic material (eg PTFE), it can be advantageous to use a suspension conveyor to transport the plastic material to the flame. The suspen- Sion conveyor can, for example, convey the particles of the plastic material in a suspension, in particular in an aqueous or alcoholic suspension. In one embodiment, the surface filtration layer can have a smaller pore size than the filter body. This favors cleaning of the coated filter element because solid-like foreign substances are usually larger than the pores of the surface filtration layer and therefore stick to the surface of the surface filtration layer.
Die Porengröße beschreibt die Größe der Freiräume, die in dem Filterkörper be ziehungsweise in der Oberflächenfiltrationsschicht ausgebildet sind. Je kleiner die Porengröße, umso besser werden auch kleinste Feststoffteilchen aus einem zu Fluid gefiltert. Der Begriff ,Porengröße‘ bezieht sich insbesondere auf eine mittlere Größe der Poren bei einer gegebenen Porengrößenverteilung. Beispielsweise beträgt der charakteristische Porendurchmesser bei dio = 5 pm, d5o = 15 bis 25 pm, und d95 = 50 pm bei dg5. Das bedeutet, dass 10 % der Poren nicht größer sind als 5 pm, insbesondere dass 50 % der Poren nicht größer sind als 15 bis 25 pm, und insbesondere dass 95 % der Poren nicht größer sind als 50 pm. The pore size describes the size of the free spaces that are formed in the filter body or in the surface filtration layer. The smaller the pore size, the better even the smallest solid particles are filtered out of a fluid. The term "pore size" relates in particular to an average size of the pores for a given pore size distribution. For example, the characteristic pore diameter at dio = 5 pm, d 5 o = 15 to 25 pm, and d 95 = 50 pm at dg 5 . This means that 10% of the pores are not larger than 5 μm, in particular that 50% of the pores are not larger than 15 to 25 μm, and in particular that 95% of the pores are not larger than 50 μm.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung auch eine Auftragsvorrichtung zum Ausbilden einer Oberflächenfiltrationsschicht aus einem Kunststoffmaterial auf einem Filterkörper mittels eines thermischen Aufspritzverfahrens. Die Auftragsvorrichtung umfasst eine Düse, einen Brenner zum Erzeugen einer zum Schmelzen des Kunststoffmaterials ausgebildeten Flamme, einen Kunststoffförderkanal mit einem Kunststoffförderkanalausgang zum Bereitstellen des Kunst stoffmaterials in der Flamme, und wenigstens einen Förderfluidkanal mit einem Förderfluidkanalausgang zum Bereitstellen eines Förderfluids, derart, dass das Förderfluid mit dem in der Flamme geschmolzenen Kunststoff material einen durch die Düse auf den Filterkörper gerichteten Aufspritzstrahl ausbildet. According to a further aspect, the invention also relates to an application device for forming a surface filtration layer from a plastic material on a filter body by means of a thermal spray-on method. The application device comprises a nozzle, a burner for generating a flame designed to melt the plastic material, a plastic delivery channel with a plastic delivery channel outlet for providing the plastic material in the flame, and at least one delivery fluid channel with a delivery fluid channel outlet for providing a delivery fluid such that the delivery fluid with the plastic material melted in the flame forms a spray jet directed through the nozzle onto the filter body.
Die Auftragsvorrichtung kann ein Gehäuse aufweisen, in dem der Kunststoffförderkanal und/oder der Förderfluidkanal angeordnet sind. Ggf. kann auch die Düse und/oder der Brenner zum Erzeugen der Flamme in dem Gehäuse angeordnet sein. Die Auftragsvorrichiung kann wenigstens einen Brennstoffkanal mit einem Brennstoffkanalausgang aufweisen, der zum Bereitstellen eines Brennstoffs zum Bilden der Flamme ausgebildet ist. Auch der Brennstoffkanal kann ggf. in dem Gehäuse angeordnet sein. The application device can have a housing in which the plastic delivery channel and / or the delivery fluid channel are arranged. If necessary, the nozzle and / or the burner for generating the flame can also be arranged in the housing. The application device can have at least one fuel channel with a fuel channel outlet which is designed to provide a fuel for forming the flame. If necessary, the fuel channel can also be arranged in the housing.
Die Düse ist so ausgebildet, dass bei Zufuhr des pulverförmigen Kunststoffmaterials über den Kunststoffförderkanalausgang und des Brennstoffs über den Brenn stoffkanalausgang sich stromaufwärts der Düse ein Gemisch aus Kunststoff material und Brennstoff bildet, welches durch die Düse in Richtung zu der Oberfläche des Filterkörpers hin beschleunigt wird. Der Kunststoffförderkanalausgang und der Förderfluidkanalausgang kann insbesondere in der Düse angeordnet sein. The nozzle is designed so that when the powdery plastic material is supplied via the plastic feed channel outlet and the fuel via the fuel channel outlet, a mixture of plastic material and fuel forms upstream of the nozzle, which is accelerated through the nozzle in the direction of the surface of the filter body. The plastic feed channel outlet and the feed fluid channel outlet can in particular be arranged in the nozzle.
Der Kunststoffförderkanalausgang, der Brenner und der Förderfluidkanalausgang können in einer bestimmten Ausgestaltung koaxial in der Düse ausgebildet sein. Dies ermöglicht eine kompakte Bauform der Düse. Des Weiteren erlaubt eine solche Anordnung eine gleichmäßige Erhitzung des Kunststoffmaterials in der Flamme, auch bei großem Massenfluss der im Aufspitzstrahl geförderten Kunststoffpar tikel. Die Auftragsvorrichtung kann weiterhin einen Aufsatz aufweisen, wobei der Aufsatz einen Zusatzfluidkanal mit wenigstens einem Zusatzfluidkanalausgang aufweist. Der Aufsatz kann so ausgebildet sein, dass er den Aufspritzstrahl mit einem Zusatzfluid beaufschlagt, um einen durch den Aufspritzstrahl ausgebildeten Spritzkegel einzustellen, insbesondere zu vergrößern. Durch das Einstellen des Auf- spritzstrahls kann das geschmolzene Kunststoffmaterial besonders zielgerichtet auf den Filterkörper aufgebracht werden. Eine besonders gleichmäßige Oberflächenfiltrationsschicht kann so auf dem Filterkörper hergestellt werden. The plastic feed channel outlet, the burner and the feed fluid channel outlet can be formed coaxially in the nozzle in a certain embodiment. This enables a compact design of the nozzle. Furthermore, such an arrangement allows uniform heating of the plastic material in the flame, even with a large mass flow of the plastic particles conveyed in the pointed jet. The application device can furthermore have an attachment, the attachment having an additional fluid channel with at least one additional fluid channel outlet. The attachment can be designed in such a way that it acts on the spray jet with an additional fluid in order to set, in particular to enlarge, a spray cone formed by the spray jet. By adjusting the spray jet, the molten plastic material can be applied to the filter body in a particularly targeted manner. A particularly uniform surface filtration layer can thus be produced on the filter body.
Der Aufsatz kann vorzugsweise an der Düse angeordnet sein. Der Aufsatz kann insbesondere an einem Düsenausgang der Düse angeordnet sein. Alternativ kann der Aufsatz auch integral mit der Düse ausgebildet sein, so dass die Düse insge samt den Aufsatz bildet. The attachment can preferably be arranged on the nozzle. The attachment can in particular be arranged at a nozzle outlet of the nozzle. Alternatively, the attachment can also be formed integrally with the nozzle, so that the nozzle as a whole forms the attachment.
Die Erfindung umfasst gemäß einem weiteren Aspekt auch eine Anlage zum Her- stellen eines Filterelements. Die Anlage umfasst eine Vorrichtung zum Sintern ei- nes Filierkörpers auf, sowie wenigstens eine erfindungsgemäße Auftragsvorrichtung wie oben beschrieben. According to a further aspect, the invention also comprises a system for producing a filter element. The plant includes a device for sintering a nes filler body, as well as at least one application device according to the invention as described above.
Die oben in Bezug auf das Verfahren und auf die Auftragsvorrichtung ausgeführ- ten weiteren Ausgestaltungen sowie Vorteile gelten auch für die erfindungsgemäße Anlage. Es wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die genannten Stellen verwiesen, die ausdrücklich auch zur Offenbarung der Anlage zur Herstellung eines Filterelements gehören. Die Erfindung umfasst gemäß einem weiteren Aspekt auch ein Filterelement, welches einen Filterkörper und eine poröse und fluiddurchlässige Oberflächenfiltrationsschicht aufweist, welche auf dem Filterkörper aufgebracht ist. Die Oberflächenfiltrationsschicht ist erfindungsgemäß eine thermisch gespritzte Kunststoffmaterial- Schicht. The further refinements and advantages set out above in relation to the method and the application device also apply to the system according to the invention. To avoid repetition, reference is made to the points mentioned, which expressly also belong to the disclosure of the system for manufacturing a filter element. According to a further aspect, the invention also comprises a filter element which has a filter body and a porous and fluid-permeable surface filtration layer which is applied to the filter body. According to the invention, the surface filtration layer is a thermally sprayed plastic material layer.
Der Filterkörper kann als Hauptbestandteil ein gesintertes Material, insbesondere ein gesintertes Kunststoffmaterial, wie beispielsweise die oben angegebenen Kunststoffe oder Gemische, etwa Polyethylen, Polypropylen, Polyamid, Polyimid, Polysulfon, Polysulfid, insbesondere Polyphenylensulfid, oder Polymethacrylat, insbesondere Polymethylmethacrylat, aufweisen. The main component of the filter body can be a sintered material, in particular a sintered plastic material, such as the plastics or mixtures specified above, for example polyethylene, polypropylene, polyamide, polyimide, polysulfone, polysulfide, in particular polyphenylene sulfide, or polymethacrylate, in particular polymethyl methacrylate.
Die oben in Bezug auf das Verfahren und auf die Auftragsvorrichtung ausgeführ- ten weiteren weiteren Ausgestaltungen sowie Vorteile gelten auch für das erfindungsgemäße Filterelement. Es wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die genannten Stellen verwiesen, die ausdrücklich auch zur Offenbarung des Filterel- ments gehören. The further refinements and advantages explained above in relation to the method and the application device also apply to the filter element according to the invention. To avoid repetition, reference is made to the passages mentioned, which expressly also belong to the disclosure of the filter element.
Die Erfindung und besondere Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. The invention and special embodiments of the invention are explained in more detail below using exemplary embodiments.
Figur 1 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Filterelements 2. FIG. 1 shows a side view of a filter element 2 according to the invention.
Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch einen Teil des Filterelements aus Figur 1. Figur 3 zeigt eine erfindungsgemäße Aufspritzvorrichtung und einen Teil eines Filterkörpers sowie eine Auftrefffläche eines Aufspritzstrahls. Figur 4 zeigt die Aufspritzvorrichtung aus Figur 3 mit einem Aufsatz sowie eine durch den Aufsatz veränderte Auftrefffläche. Figur 5 zeigt eine Draufsicht auf den Aufsatz aus Figur 4. FIG. 2 shows a cross section through part of the filter element from FIG. 1. FIG. 3 shows a spray device according to the invention and part of a filter body and an impact surface of a spray jet. FIG. 4 shows the spray-on device from FIG. 3 with an attachment and an impact surface modified by the attachment. FIG. 5 shows a top view of the attachment from FIG.
Figur 6 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Aufspritzvor richtung. Figur 1 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Filterelements 2 mit einem Filterkörper 4, einem Filterfuß 8 und einem Filterkopf 10. FIG. 6 shows a schematic view of an embodiment of a spraying device. FIG. 1 shows a side view of a filter element 2 according to the invention with a filter body 4, a filter base 8 and a filter head 10.
Das Filterelement 2 ist mit seinem Kopf 10 an einer Trennwand 12 eines nicht dargestellten Filtergehäuses, bei dem die Trennwand 12 eine Rohfluidseite 18 on ei- ner einem Reinfluidseite 20 trennt, "hängend" befestigt (bei einer liegend angeord neten Trennwand) oder „seitlich“ bzw. "weg ragend“ befestigt (bei einer hochkant angeordneten Trennwand), wobei der sogenannte reinfluidseitige Einbau des Filte relements 2 dargestellt ist. Dabei ist eine Seitenfläche des Kopfes 10, die zwei Seitenwände 14 des Filterkörpers 4 überragt und zum Fuß 8 hin gerichtet ist, an einer Reinfluidseite 20 der Trennwand 12 anliegend befestigt, und das Filterelement 2 ragt durch eine Öffnung in der Trennwand 12 hindurch in eine Rohfluidseite 18 hinein. So kann ein Austausch des Filterelements 2 von der "sauberen" Reinfluidseite 20 her erfolgen. Alternativ ist auch der sogenannte rohfluidseitige Einbau des Filterelements 2 möglich. Bei diesem ist der Kopf 10 mit seiner dem Fuß 8 entgegengesetzten Seitenfläche an der Rohfluidseite 18 der Trennwand 12 anliegend befestigt. Der Ein- und Ausbau erfolgt hier über die Rohfluidseite 18.The head 10 of the filter element 2 is attached to a partition 12 of a filter housing (not shown), in which the partition 12 separates a raw fluid side 18 from a clean fluid side 20, "hanging" (in the case of a horizontally arranged partition) or "sideways". or "protruding away" (with an upright partition), the so-called clean fluid-side installation of the filter element 2 is shown. Here, a side surface of the head 10, the two side walls 14 of the filter body 4 protrudes and is directed towards the foot 8 , attached to a clean fluid side 20 of the partition 12, and the filter element 2 protrudes through an opening in the partition 12 into a raw fluid side 18. In this way, the filter element 2 can be replaced from the "clean" clean fluid side 20. Alternatively, The so-called raw fluid-side installation of the filter element 2 is possible, with the head 10 with its side surface a n attached to the raw fluid side 18 of the partition wall 12. The installation and removal takes place here via the raw fluid side 18.
Wie angesprochen, kann das Filterelement 2 statt hängend auch seitlich befestigt sein. Auch in dieser seitlichen Einbauposition des Filterelements 2 kann entweder ein reinfluidseitiger oder ein rohfluidseitiger Einbau des Filterelements 2 vorgese- hen sein. Die Trennwand 12 ist Teil einer weiter nicht gezeigten Filtervorrichtung ist und trennt die Rohfluidseite 18 der Filtervorrichtung von einer Reinfluidseite 20. As mentioned, the filter element 2 can also be attached laterally instead of hanging. In this lateral installation position of the filter element 2, either installation of the filter element 2 on the clean fluid side or on the raw fluid side can be provided. The partition wall 12 is part of a filter device (not shown further) and separates the raw fluid side 18 of the filter device from a clean fluid side 20.
Beim Betrieb der Filtervorrichtung wird das zu filternde Medium durch eine nicht gezeigte Öffnung in die Filtervorrichtung eingesaugt oder durch Überdruck in die Filtervorrichtung eingedrückt und strömt von der Rohfluidseite 18 durch die zwei porösen Seitenwände 14 in ein hohles Inneres des Filterelements 2 und wird von dort durch eine nicht gezeigte Durchströmungsöffnung im Füterkopf 10 auf die Reinfiuidseite 20 hin gesaugt. Von dort aus wird es durch eine ebenfalls nicht gezeigte Öffnung wieder nach außerhalb der Filtervorrichtung abgegeben. Die von dem zu filternden Medium zu trennenden Feststoffteilchen werden von einer fein- porösen Oberflächenfiltrationsschicht 28 an der Oberfläche des Filterelements 2 zurückgehalten und bleiben dort zum Teil haften. Diese Schicht aus anhaftenden Feststoffteilchen wird in regelmäßigen Abständen durch eine Abreinigung, beispielsweise durch einen Druckluftstoß, der der Strömungsrichtung entgegenge setzt ist, abgesprengt und fällt dann auf der Rohfluidseite 18 der Filtervorrichtung zu Boden. During operation of the filter device, the medium to be filtered is sucked into the filter device through an opening (not shown) or pressed into the filter device by excess pressure and flows from the raw fluid side 18 through the two porous side walls 14 into a hollow interior of the filter element 2 and is from There it is sucked through a flow opening (not shown) in the feeder head 10 onto the Reinfiuidseite 20. From there it is released to the outside of the filter device through an opening, also not shown. The solid particles to be separated from the medium to be filtered are retained by a finely porous surface filtration layer 28 on the surface of the filter element 2 and some of them adhere. This layer of adhering solid particles is blown off at regular intervals by cleaning, for example by a blast of compressed air that is opposite to the direction of flow, and then falls to the ground on the raw fluid side 18 of the filter device.
Das Filterelement 2 besitzt eine lamelienartige Struktur. Die beiden Seitenwände 14 bilden zahlreiche parallel zueinander verlaufende Rippen, die jeweils in Längsrichtung zwischen dem Filterkopf 10 und dem Filterfuß 8 verlaufen. Dabei verlau- fen erste Wandabschnitte der jeweiligen Seitenwand 14 im Wesentlichen im gleichen Abstand zueinander im rechten Winkel zur Längsrichtung und zweite Wandabschnitte verlaufen von einem inneren Endbereich eines ersten Wandabschnitts zu einem äusseren Endbereich eines nächsten ersten Wandabschnitts. Das Filter element 2 besitzt somit im Querschnitt eine im Wesentlichen tannenbaumartige Gestalt. Die im rechten Winkel zur Längsachse vorgesehenen ersten Wandab schnitte sorgen für eine besonders hohe Steifigkeit der ersten Seitenwände im rechten Winkel zu der Längsrichtung, was insbesondere bei der seitlichen Befestigung des Filterelements 2 ein Knicken oder Beulen der relativ großen Seitenwän de 14 wirksam ausschliessen kann. Die zweiten Wandabschnitte bilden zusam- men mit den ersten Wandabschnitten einen relativ spitzen Winkel vorzugsweise im Bereich von etwa 30°, was die Steifigkeit noch weiter erhöht. The filter element 2 has a lamellar structure. The two side walls 14 form numerous ribs that run parallel to one another and each run in the longitudinal direction between the filter head 10 and the filter base 8. First wall sections of the respective side wall 14 run essentially at the same distance from one another at right angles to the longitudinal direction and second wall sections run from an inner end region of a first wall section to an outer end region of a next first wall section. The filter element 2 thus has an essentially fir-tree-like shape in cross section. The provided at right angles to the longitudinal axis first Wandab sections ensure a particularly high stiffness of the first side walls at right angles to the longitudinal direction, which can effectively rule out buckling or bulging of the relatively large Seitenwän de 14, especially when the filter element 2 is attached to the side. The second wall sections, together with the first wall sections, form a relatively acute angle, preferably in the range of approximately 30 °, which further increases the rigidity.
In der bevorzugten Einbauposition bei seitlicher Befestigung verlaufen die zweiten Wandabschnitte von innen nach aussen unten, so dass Partikel beim Filterbetrieb daran nicht so leicht abgelagert werden. Auch beim Abreinigen ist die Strömungs komponente im Wesentlichen rechtwinklig zu den zweiten Wandabschnitten, wodurch die Partikel beim Abreinigen von der Längsrichtung weg nach außen geblasen werden. Figur 2 zeigt einen Querschnitt der Seitenwand 14 des Filterkörpers 4. Der Filter körper 4 ist durch gesinterte Filterkörperteilchen 22, in diesem Fall Kunststoffteil- chen, d.h. Teilchen aus einem Kunststoff, ausgebiidet. Insbesondere sind die Kunststoffteilchen Polyethylen-Teilchen oder aber Teilchen aus einem anderen der oben genannten Kunststoffe oder Kunststoffzusammensetzungen. Die Filterkörperteilchen 22 stellen einen Hauptbestandteil des Filterkörpers 4 dar. Damit die Filterkörperteilchen 22 eine Verbindung zueinander aufbauen, wurde der Filterkörper 4 für eine geeignete Zeitdauer auf eine Sintertemperatur erwärmt. Die Filterkörperteilchen 22 haben an Kontaktstellen zwischen benachbarten Filterkörperteilchen 22, d.h. an Stellen, wo benachbarte Kunststoffteilchen sich berührten oder nahezu berührten, Sinterhälse 24 gebildet. An den Sinterhälsen 24 sind die Kunst- Stoffteilchen zusammengewachsen, so dass sich ein durchströmungsporöses Sin tergefüge gebildet hat, das einen zusammenhängenden, durchströmungsporösen Filterkörper 4 bildet. In the preferred installation position with lateral fastening, the second wall sections run from the inside to the outside below, so that particles are not so easily deposited on them when the filter is in operation. During cleaning, too, the flow component is essentially at right angles to the second wall sections, as a result of which the particles are blown away from the longitudinal direction outward during cleaning. Figure 2 shows a cross section of the side wall 14 of the filter body 4. The filter body 4 is through sintered filter body particles 22, in this case plastic part chen, ie particles made of a plastic. In particular, the plastic particles are polyethylene particles or else particles of another of the above-mentioned plastics or plastic compositions. The filter body particles 22 represent a main component of the filter body 4. In order that the filter body particles 22 establish a connection to one another, the filter body 4 was heated to a sintering temperature for a suitable period of time. The filter body particles 22 have sintered necks 24 formed at contact points between adjacent filter body particles 22, ie at points where adjacent plastic particles touched or almost touched one another. The plastic particles have grown together at the sintered necks 24, so that a porous flow-through sin tergefüge has formed, which forms a coherent, porous flow-through filter body 4.
Bei dem Sinterprozess werden die Filterkörperteilchen 22 gerade so weit ange- schmolzen, dass sie sich an ihren Berührungsstellen miteinander verbinden. Die Porengröße lässt sich durch die Teilchengröße und durch die Prozessparameter bei der Herstellung des Filterkörpers 4 steuern. Zusätzlich ist auf der Rohfluidseite des Filterelements 2, die auch als Zuströmseite bezeichnet werden kann, eine feinere poröse Beschichtung aufgebracht, die die Oberflächenfiltrationsschicht 28 ausbildet. During the sintering process, the filter body particles 22 are melted just enough that they connect to one another at their points of contact. The pore size can be controlled by the particle size and by the process parameters in the manufacture of the filter body 4. In addition, a finer porous coating, which forms the surface filtration layer 28, is applied to the raw fluid side of the filter element 2, which can also be referred to as the inflow side.
Die Oberflächenfiltrationsschicht 28 ist auf dem Filterkörper 4 auf einer Seite 26, das ist die rechte Seite in Figur 2, die beim Betrieb die Zuströmseite bildet, mit dem erfindungsgemäßen thermischen Spritzverfahren aufgebracht worden, wie vorangehend erläutert und im Folgenden noch näher beschrieben. Die Oberflächenfiltrationsschicht 28 ist aus einem Kunststoffmaterial 30 hergesteilt. Das Kunststoffmaterial 30 besitzt typischerweise Antihafteigenschaften und/oder anti bakterielle Eigenschaften, beispielsweise durch Zugabe entsprechender Werkstoffe wie PTFE-Partikel zum Ausbilden von Antihafteigenschaften oder Silber-Partikel oder Titanoxidpartikel zum Erzeugen von antibakteriellen Eigenschaften. DasThe surface filtration layer 28 has been applied to the filter body 4 on one side 26, that is the right side in FIG. 2, which forms the inflow side during operation, using the thermal spraying method according to the invention, as explained above and described in more detail below. The surface filtration layer 28 is made from a plastic material 30. The plastic material 30 typically has anti-adhesive properties and / or anti-bacterial properties, for example by adding appropriate materials such as PTFE particles to develop anti-adhesive properties or silver particles or titanium oxide particles to produce antibacterial properties. The
Kunststoffmaterial 30 wird dadurch aufgebracht, dass es in einer Auftragsvorrich tung 32 zugeführt wird, insbesondere in einer pulverartigen oder granulären Form, und in der Auftragsvorrichtung 32 vorzugsweise direkt durch eine Flamme 42 ge führt und in der Flamme 42 geschmolzen wird. Das geschmolzene Kunststoffma- terial 30 wird dann durch ein Förderfluid 34 als Kolloid von der Flamme 42 zur Oberfläche des zu beschichtenden Filterkörpers 4 gefördert und auf den Filterkör- per 4 gespritzt. Die Verhältnisse beim Spritzen des Kunststoffmaterials 30 sind so, dass das aufgespritzte Kunststoffmaterial 30 auf dem Filterkörper 4 relativ schnell erkaltet und seine Fließfähigkeit in weitem Maße verliert oder sogar erstarrt. Ins besondere soll das auf den Filterkörper 4 aufgespritzte Kunststoffmaterial 30 seine Fließfähigkeit verloren haben, bevor es durch Ineinanderfließen mit weiteren auf den Filterkörper 4 aufgespritzten Partikeln oder Tropfen aus dem Kunststoffmaterial 30 eine durchgehende fluidundurchlässige Beschichtung ausbilden kann, die nicht mehr porös wäre. Bei dem thermischen Spritzen gemäß der vorliegenden Er findung wird der Filterkörper 4 mit einer porösen und fluiddurchlässigen Oberflä- chenfiltrationsschicht 28 beschichtet, ohne dass Lösungsmittel, Klebstoff oder ein sonstiger Binder verwendet werden muss. Das rasche Erkalten des Kunststoffma terials 30 wird dadurch begünstigt, dass der Filterkörper 4 beim Beschichten nur in geringem Maße durch die Flamme 42 erhitzt wird. Man hat erfindungsgemäß herausgefunden, dass es vorteilhaft für das Herstellen der porösen Oberflächenfiltrationsschicht 28 mittels eines thermischen Beschichtungsverfahrens ist, wenn das Kunststoffmaterial 30 so erwärmt wird, dass es schneller schmilzt als beim indirekten Erhitzen, wie es beim Kunststoffflammsprit- zen normalerweise praktiziert und für unabdingbar gehalten wird. Figur 3 zeigt einen Teil einer erfindungsgemäßen schematisch dargestellten Auftragsvorrichtung 32 zum thermischen Spritzen eines Kunststoffmaterials 30 auf einen Filter körper 4. Die Auftragsvorrichtung 32 ist dazu ausgebildet, in der Regel pulverför mig zugeführtes Kunststoffmaterial 30 zu schmelzen, es mit einem durch einen Förderfluidkanal 36 mit Förderfluidkanalausgang 38 zugeführten Förderfluid 34 (in der Regel ein Fördergas, z.B. Druckluft oder Stickstoff, eine Flüssigkeit wie Wasser oder Alkohol, oder eine durch in einer Flüssigkeit getragene Partikel gebildete Suspension) zu beaufschlagen, so dass ein Aufspritzstrahl 56 gebildet wird, in welchem einzelne Partikel oder Tröpfchen aus dem Kunststoffmaterial 30 in dem Förderfluid 34 getragen sind. Der Aufspritzstrahl 56 bildet ein kolloides System und wird auf den Filterkörper 4 aufgespritzt. Aus den so aufgespritzten Kunststoff- Partikeln oder Tröpfchen bildet sich dann nach Erkalten und Erstarren des Kunststoffmaterials 30 die Oberflächenfiltrationsschicht 28 auf dem Filterkörper 4 aus. Vorzugsweise weist das Kunststoff material 30 eine Pulverform auf, wenn es in die Auftragsvorrichtung 32 geleitet wird. Alternativ kann das Kunststoffmaterial auch als Kunststoffstrang ausgebildet sein. Im Aufspritzstrahl 56 liegt das Kunststoffma terial 30 in kolloidaler Konfiguration vor mit einzelnen Partikeln oder Tröpfchen aus dem Kunststoffmaterial 30 in mehr oder weniger geschmolzenem Aggregatzustand, die durch das Förderfluid 34 getragen werden. Je nach Rieselfähigkeit kann pulverförmiges Kunststoffmaterial 30 auch bereits stromaufwärts der Auftragsvor richtung 32 in kolloidaler Konfiguration vorliegen, also mit Hilfe eines Trägerfluids (Gas oder Flüssigkeit) zu der Flamme geleitet werden. Plastic material 30 is applied in that it is fed into an application device 32, in particular in a powdery or granular form, and in the application device 32 preferably passes directly through a flame 42 and is melted in the flame 42. The molten plastic material 30 is then conveyed by a conveying fluid 34 as a colloid from the flame 42 to the surface of the filter body 4 to be coated and onto the filter body. injected by 4. The conditions when spraying the plastic material 30 are such that the sprayed-on plastic material 30 cools down relatively quickly on the filter body 4 and largely loses its flowability or even solidifies. In particular, the plastic material 30 sprayed onto the filter body 4 should have lost its flowability before it can form a continuous, fluid-impermeable coating that would no longer be porous by flowing into one another with other particles or drops of the plastic material 30 sprayed onto the filter body 4. In the case of thermal spraying according to the present invention, the filter body 4 is coated with a porous and fluid-permeable surface filtration layer 28 without the need to use solvent, adhesive or any other binder. The rapid cooling of the Kunststoffma material 30 is promoted by the fact that the filter body 4 is only heated to a small extent by the flame 42 during the coating. According to the invention, it has been found that it is advantageous for the production of the porous surface filtration layer 28 by means of a thermal coating process if the plastic material 30 is heated so that it melts faster than with indirect heating, as is normally practiced and considered indispensable in plastic flame spraying becomes. Figure 3 shows part of a schematically illustrated application device 32 according to the invention for thermal spraying of a plastic material 30 on a filter body 4. The application device 32 is designed to melt plastic material 30, which is usually supplied in powder form, with a conveying fluid channel outlet through a conveying fluid channel 36 38 supplied conveying fluid 34 (usually a conveying gas, for example compressed air or nitrogen, a liquid such as water or alcohol, or a suspension formed by particles carried in a liquid) so that a spray jet 56 is formed in which individual particles or Droplets of the plastic material 30 are carried in the conveying fluid 34. The spray jet 56 forms a colloidal system and is sprayed onto the filter body 4. After the plastic material 30 has cooled and solidified, the surface filtration layer 28 is formed on the filter body 4 from the plastic particles or droplets sprayed on in this way. The plastic material 30 preferably has a powder form when it is fed into the application device 32. Alternatively, the plastic material can also be designed as a plastic strand. In the spray jet 56, the plastic material 30 is in a colloidal configuration with individual particles or droplets the plastic material 30 in a more or less molten aggregate state, which are carried by the conveying fluid 34. Depending on the flowability, powdered plastic material 30 can also be present in a colloidal configuration upstream of the application device 32, that is to say it can be passed to the flame with the aid of a carrier fluid (gas or liquid).
Die Auftragsvorrichtung 32 verfügt über einen Brenner 40, dem Brennstoff und Sauerstoff zugeführt werden und der eine Flamme 42 erzeugt. Der Brennstoff wird durch einen Brennstoffkanal 44 über einen Brennstoffkanalausgang 46 dem Bren- ner 40 zugeführt. Ferner weist die Auftragsvorrichtung 32 einen Kunststoffförderkanal 48 mit Kunststoffförderkanalausgang 50 auf, durch den das Kunststoffmate rial 30 in die Flamme 42 gefördert wird. Der Kunststoffförderkanalausgang 50, und der Förderfluidkanalausgang 38 sind in einer Düse 52 koaxial angeordnet. In weiteren Ausgestaltungen können auch der Brennstoffkanalausgang 46 und ein Sau- erstoffzuführkanal 54 koaxial in der Düse 52 angeordnet sein. Eine koaxiale An ordnung der entsprechenden Ausgänge ist allerdings nicht zwingend erforderlich. Es reicht aus, wenn das Kunststoff material 30 in einer solchen Weise durch die Auftragsvorrichtung 32 gefördert wird, dass das Kunststoffmaterial 30 direkt durch die vom Brenner 40 erzeugte Flamme 42 geführt wird und damit direkt in der Flamme 42 schmilzt. Das bedeutet insbesondere, dass zwischen Flamme 42 und dem Kunststoffmaterial 30 keine schützende oder isolierende Schicht aus Luft oder einem inerten Gas vorhanden ist, wie das beim Kunststoffflammspritzen an sich üblich wäre. Bei der in Fig. 3 gezeigten Konfiguration ist die Flamme 42 in derselben Richtung ausgebildet wie der Aufspritzstrahl 56, nämlich auf die zu beschichtende Oberflä che des Filterkörpers 4 zu. Die einzelnen Partikel aus Kunststoffmaterial 30 im Aufspritzstrahl 56 schmelzen daher während der Zeit, in der sie vom Förderfluid 34 von der Düse 52 zur Oberfläche des Filterkörpers 4 getragen werden. The application device 32 has a burner 40 to which fuel and oxygen are supplied and which generates a flame 42. The fuel is fed to the burner 40 through a fuel channel 44 via a fuel channel outlet 46. Furthermore, the application device 32 has a plastic conveying channel 48 with a plastic conveying channel outlet 50 through which the plastic material 30 is conveyed into the flame 42. The plastic feed channel outlet 50 and the feed fluid channel outlet 38 are arranged coaxially in a nozzle 52. In further refinements, the fuel channel outlet 46 and an oxygen supply channel 54 can also be arranged coaxially in the nozzle 52. However, a coaxial arrangement of the corresponding outputs is not absolutely necessary. It is sufficient if the plastic material 30 is conveyed through the application device 32 in such a way that the plastic material 30 is passed directly through the flame 42 generated by the burner 40 and thus melts directly in the flame 42. This means in particular that there is no protective or insulating layer made of air or an inert gas between the flame 42 and the plastic material 30, as would be usual in plastic flame spraying. In the configuration shown in FIG. 3, the flame 42 is formed in the same direction as the spray jet 56, namely towards the surface of the filter body 4 to be coated. The individual particles of plastic material 30 in the spray jet 56 therefore melt during the time in which they are carried by the conveying fluid 34 from the nozzle 52 to the surface of the filter body 4.
Das Kunststoffmaterial 30 kann in der Auftragsvorrichtung 32 durch einen Wirbel bettförderer, einen Tellerförderer, einen Scheibenförderer, oder einen Suspensionsförderer zu der Flamme 42 transportiert werden. Das geschmolzene Kunststoffmaterial 30 und das Förderfluid 34 bilden zusammen einen Aufspritzstrahl 56 aus, der von der Auftragsvorrichtung 32 zur Oberfläche des Filterkörpers 4 gerich tet ist und in dem das Kunststoffmaterial 30 partikelförmig zum Filterkörper 4 transportiert wird. Dabei sollen die nach Passieren der Düse 52 gebildeten Partikel des Kunststoffmaterials 30 in der Flamme 42 weitgehend schmelzen, also in weitgehend flüssiger Form vorliegen, wenn sie auf die Oberfläche des Filterkörpers 4 auftreffen. The plastic material 30 can be transported to the flame 42 in the application device 32 by a fluidized bed conveyor, a plate conveyor, a disk conveyor, or a suspension conveyor. The melted plastic material 30 and the delivery fluid 34 together form a spray jet 56 which is directed from the application device 32 to the surface of the filter body 4 and in which the plastic material 30 is in the form of particles to the filter body 4 is transported. The particles of the plastic material 30 formed after passing through the nozzle 52 are intended to largely melt in the flame 42, that is to say to be in largely liquid form, when they strike the surface of the filter body 4.
Das Kunststoffmaterial 30 wird insbesondere partikelförmig auf den Filterkörper 4 aufgespritzt. Dabei ist die gewünschte Durchlässigkeit der Oberflächenfiltrationsschicht abhängig von der Partikelgeschwindigkeit, mit der das Kunststoffmaterial 30 durch das Förderfluid 34 aufgespritzt wird. Je höher die Partikelgeschwindigkeit ist, umso geringer kann die Durchlässigkeit der Oberflächenfiltrationsschicht 28 sein. Das bedeutet, dass die Porosität der Oberflächenfiltrationsschicht 28 mit höher werdender Partikelgeschwindigkeit abnimmt. The plastic material 30 is sprayed onto the filter body 4, in particular in the form of particles. The desired permeability of the surface filtration layer is dependent on the particle speed at which the plastic material 30 is sprayed on by the conveying fluid 34. The higher the particle velocity, the lower the permeability of the surface filtration layer 28 can be. This means that the porosity of the surface filtration layer 28 decreases as the particle velocity increases.
Damit eine bessere Abreinigung der Oberflächenfiltrationsschicht 28 stattfinden kann und der Filterkörper 4 sich nicht durch Feststoffteilchen zusetzt, weist die Oberflächenfiltrationsschicht 28 vorzugsweise eine geringere mittlere Porengröße auf als der Filterkörper 4. So that better cleaning of the surface filtration layer 28 can take place and the filter body 4 is not clogged by solid particles, the surface filtration layer 28 preferably has a smaller mean pore size than the filter body 4.
Der durch das Förderfluid 34 und das geschmolzene Kunststoff material 30 ausge- bildete Aufspritzstrahl 56 bildet einen Spritzkegel aus, der auf der zu beschichten den Oberfläche des Filterkörpers 4 eine kreisförmige Auftrefffläche 58 formt. Die Form der Auftrefffläche 58 ist insbesondere abhängig von einer Fördergeschwindigkeit und einer Förderrichtung des Kunststoffmaterials 28 und des Förderfluids 34. In Figur 3 ist die Auftrefffläche 58 schematisch unterhalb des Filterkörpers 4 dargestellt, um die Form der Auftrefffläche 58 zu verdeutlichen. The spray jet 56 formed by the conveying fluid 34 and the molten plastic material 30 forms a spray cone which forms a circular impingement surface 58 on the surface of the filter body 4 to be coated. The shape of the impingement surface 58 is particularly dependent on a conveying speed and a conveying direction of the plastic material 28 and the conveying fluid 34. In FIG. 3, the impingement surface 58 is shown schematically below the filter body 4 in order to illustrate the shape of the impinging surface 58.
Das Förderfluid 34 kann insbesondere ein Fördergas, etwa Luft oder ein inertes Gas wie Stickstoff oder ein Edelgas sein, oder eine Flüssigkeit (Wasser oder Alkohol), welche mit den Kunststoffpartikeln eine Suspension bildet. Das Förderfluid 34 bildet eine Trägerphase, in der die beim Passieren der Düse 52 gebildeten Partikel aus Kunststoffmaterial 30 als ein Kolloid im Aufspritzstrahl 56 zum Filterkörper 4 transportiert werden. Die vom Brenner 40 erzeugte Flamme 42 ist ebenfalls in Richtung des Aufspritzstrahls 56 gerichtet, so dass die Partikel aus Kunststoffma terial 30 während des Transports im Aufspritzstrahl 56 in der Flamme 42 schmel- zen und schließlich in flüssigem Aggregatzustand auf die Oberfläche des Filterkör pers 4 aufgespritzt werden. Die Einleitung des Kunststoffmaterials 30 in die Flamme 42 kann sowohl axial als auch radial erfolgen. Bei der in Fig. 3 dargestellten axialen Einleitung wird das Kunststoffmaterial 30 sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts der Düse 52 stets im Wesentlichen in Richtung des Aufspritzstrahls 56 gefördert. Wie in Fig. 3 zu sehen ist, erfolgt die Förderung des Kunststoffmaterials 30 in einem radial inne ren Bereich der Düse 52 um die Achse herum und das Förderfluid 34 wird ebenso wie der Brennstoff 54 aus radial äußeren Bereichen der Düse 52 nach innen ge leitet, um das Kunstoffmaterial 30 geeignet zu zerstäuben bzw. die Flamme 42 zu erzeugten. The conveying fluid 34 can in particular be a conveying gas, for example air or an inert gas such as nitrogen or a noble gas, or a liquid (water or alcohol) which forms a suspension with the plastic particles. The conveying fluid 34 forms a carrier phase in which the particles of plastic material 30 formed when passing through the nozzle 52 are transported as a colloid in the spray jet 56 to the filter body 4. The flame 42 generated by the burner 40 is also directed in the direction of the spray jet 56, so that the particles of plastic material 30 melt in the flame 42 during transport in the spray jet 56 and are finally sprayed onto the surface of the filter body 4 in a liquid state become. The introduction of the plastic material 30 into the flame 42 can take place both axially and radially. In the axial introduction shown in FIG. 3, the plastic material 30 is always conveyed essentially in the direction of the spray jet 56 both upstream and downstream of the nozzle 52. As can be seen in Fig. 3, the conveyance of the plastic material 30 takes place in a radially inne Ren area of the nozzle 52 around the axis and the conveying fluid 34, like the fuel 54, is directed inwards from radially outer areas of the nozzle 52, in order to suitably atomize the plastic material 30 or to generate the flame 42.
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung der Auftragsvorrichtung 32 mit einem Aufsatz 60, der an der Düse 52, insbesondere an einem stromabwärts liegenden aterialausgang der Düse 52, angeordnet ist. Der Aufsatz 60 kann auch integral mit der Düse 52 ausgebildet sein. Der Aufsatz 60 verfügt über einen Zusatzfluidkanal 64 (siehe Fig. 5), in dem ein Zusatzfluid 62 geführt wird. Das Zusatzfluid 62, in der Regel Luft oder ein inertes Gas wie Stickstoff oder ein Edelgas, wird über einen oder mehrere Zusatzfluidkanalausgänge 66 in den Aufspritzstrahl 56 eingeleitet. Das Einleiten kann sowohl im Wesentlichen axial, also in Richtung des Aufspritz- Strahls 56 oder in einem nahe bei Null Grad liegenden Winkel zu dem Aufspritz strahls 56 erfolgen, als auch im Wesentlichen radial, also orthogonal zum Aufspritzstrahl 56 oder in einem nahe bei 90 Grad liegenden Winkel zu dem Aufspritzstrahl 56 erfolgen. Dieses Einleiten des Zusatzfluids 62 bewirkt, dass sich der Spritzkegel des Aufspritzstrahls 56 verändert und dadurch die Auftrefffläche 59 oval anstatt kreisrund ausgebildet ist. Das Vergrößern der Auftrefffläche 59 erlaubt es, eine größere Fläche auf dem Filterkörper 4 mit Kunststoffmaterial 30 beschich ten zu können. Dies ermöglicht eine schnellere Herstellung des beschichteten Fil terelements 2. Des Weiteren wird das Material des Filterkörpers 4 in geringerem Maße während des Beschichtungsprozesses durch die Flamme 42 erwärmt, weil die Auftragsvorrichtung 32 schneller über den Filterkörper 4 geführt werden kann, um den Filterkörper 4 komplett zu beschichten. FIG. 4 shows a schematic representation of the application device 32 with an attachment 60 which is arranged on the nozzle 52, in particular on a downstream aterial outlet of the nozzle 52. The attachment 60 can also be formed integrally with the nozzle 52. The attachment 60 has an additional fluid channel 64 (see FIG. 5) in which an additional fluid 62 is guided. The additional fluid 62, generally air or an inert gas such as nitrogen or a noble gas, is introduced into the spray jet 56 via one or more additional fluid channel outlets 66. The introduction can take place both essentially axially, ie in the direction of the spray jet 56 or at an angle close to zero degrees to the spray jet 56, and also essentially radially, ie orthogonally to the spray jet 56 or at an angle close to 90 degrees lying angle to the spray jet 56 take place. This introduction of the additional fluid 62 has the effect that the spray cone of the spray jet 56 changes and, as a result, the impingement surface 59 is oval instead of circular. The enlargement of the impingement surface 59 allows a larger area on the filter body 4 to be coated with plastic material 30. This enables the coated filter element 2 to be produced more quickly. Furthermore, the material of the filter body 4 is heated to a lesser extent by the flame 42 during the coating process, because the application device 32 can be guided more quickly over the filter body 4 in order to completely cover the filter body 4 coat.
In Figur 5 ist der Aufsatz 60 in Draufsicht gezeigt. Die Zusatzfluidkanalausgänge 66 sind in einer ringartig um den Umfang des Aufspritzstrahls 56 herumgeführten Leitung ausgebildet. In dem gezeigten Beispiel sind die je zwei Zusatzfluidkanalausgänge 66 paarweise einander gegenüber liegend angeordnet. Der Aufsatz 60 bietet eine schnelle und günstige Lösung, den Aufspritzstrahl 56, besser die Form des Aufspritzstrahls 56, zu verändern beziehungsweise aufzuweiten. In Figure 5, the attachment 60 is shown in plan view. The additional fluid channel outlets 66 are formed in a line which is guided around the circumference of the spray jet 56 in a ring-like manner. In the example shown, the two additional fluid channel outlets 66 are arranged opposite one another in pairs. The essay 60 offers a quick and inexpensive solution for changing or widening the spray jet 56, or better the shape of the spray jet 56.
Das Zusatzfluid 62 kann insbesondere in einem Winkel, oder ringförmig über den Aufsatz 60 in den Aufspritzstrahl 56 eingeleitet werden. The additional fluid 62 can in particular be introduced into the spray jet 56 at an angle or in a ring shape via the attachment 60.
Figur 6 zeigt die Auftragsvorrichtung 32 in einer beispielhaften Ausführungsform. Die Auftragsvorrichtung 32 weist ein Gehäuse 70 auf in dem der Kunststoffförder kanal 48 angeordnet ist. Die Düse 52 ist modular aufgebaut. Das bedeutet, dass der Kunststoffförderkanalausgang 50, der Brennstoffförderkanalausgang 46, der Förderfluidkanalausgang 38 und ein Sauerstoffförderkanalausgang 55 durch mehrere axial ineinandergreifende Bauteile 72, 74, 76 und 78 ausgebildet sind. Die je weilige Zufuhr von Kunststoffmaterial 30, Förderfluid 34, Brennstoff und Sauerstoff zu der Auftragsvorrichtung 32 erfolgt über jeweilige Eingänge 80, 82, 84 und 86, wobei vorliegend die Eingänge 82, 84, 86 für Förderfluid, Brennstoff und Sauerstoff an einer Unterseite des Gehäuses 70 und der Eingang 80 für das Kunststoff material 30 an einer hier verdeckten Rückseite des Gehäuses 70 angeordnet sind. Die Eingänge sind mit den entsprechenden Kanälen verbunden. Das Gehäuse 70 der Auftragsvorrichtung 32 kann auch eine andere Anordnung bzw. einen anderen Aufbau aufweisen. Es liegt ebenfalls im Bereich der Erfindung, die Führung des Kunststoffmaterials 30, des Förderfluids 34, des Brennstoffs und des Sauerstoffs anders zu realisieren. FIG. 6 shows the application device 32 in an exemplary embodiment. The application device 32 has a housing 70 in which the plastic conveyor channel 48 is arranged. The nozzle 52 has a modular structure. This means that the plastic delivery channel outlet 50, the fuel delivery channel outlet 46, the delivery fluid channel outlet 38 and an oxygen delivery channel outlet 55 are formed by several axially interlocking components 72, 74, 76 and 78. The respective supply of plastic material 30, conveying fluid 34, fuel and oxygen to the application device 32 takes place via respective inlets 80, 82, 84 and 86, in this case the inlets 82, 84, 86 for conveying fluid, fuel and oxygen on an underside of the housing 70 and the input 80 for the plastic material 30 are arranged on a rear side of the housing 70 which is concealed here. The inputs are connected to the corresponding channels. The housing 70 of the application device 32 can also have a different arrangement or a different structure. It is also within the scope of the invention to implement the guidance of the plastic material 30, the delivery fluid 34, the fuel and the oxygen differently.
Die Oberflächenfiltrationsschicht 28 weist nicht nur Antihafteigenschaften auf, son- dern ebenfalls auch antibakterielle Eigenschaften. Die Eigenschaften der Oberflächenfiltrationsschicht 28 können durch Verändern von Prozessparametern feiner eingestellt werden. Als Prozessparameter versteht sich die Art des Brennstoffs, der Luftzufuhr, der Fördermenge von Kunststoffmaterial 30, von Förderfluid 34, einer Injektionsart, der Prozessgeschwindigkeit, und der Additivbeimischungen zu dem Kunststoff material 30. The surface filtration layer 28 not only has anti-stick properties, but also antibacterial properties. The properties of the surface filtration layer 28 can be adjusted more finely by changing process parameters. Process parameters are understood to be the type of fuel, the air supply, the delivery rate of plastic material 30, of delivery fluid 34, a type of injection, the process speed, and the additive admixtures to the plastic material 30.
Das Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Filterelements 2 weist im Wesentlichen die folgenden Schritte auf: Zunächst wird der Filterkörper 4 in einer Beschichtungsanlage, die eine Auftragsvorrichtung 32 aufweist, bereitgestellt. Das Kunststoff material 30 wird in der Flamme 42 der Auftragsvorrichtung 32 geschmol zen. Das Kunststoffmaterial 30 wird im geschmolzenen Zustand durch das Förder fluid 34 in dem Aufspritzstrahl 56 auf den Filterkörper 4 aufgespritzt. Beim Erstarren bildet das Kunststoffmaterial 30 die Oberflächenfiltrationsschicht 28 auf dem Filterkörper 4 aus. Weil das erfindungsgemäße Verfahren einen relativ geringen Wärmeeintrag auf den Filterkörper 4 mit sich bringt, erstarrt das auf den Filterkörper 4 aufgespritzte Kunststoffmaterial 30 schnell und kann deswegen nicht völlig mit benachbarten aufgespritzten Partikeln bzw. Tröpfchen aus Kunststoffmaterial 30 zusammen fließen. Das aufgespritzte Kunststoffmaterial 30 kann aus demsel ben Grund zwar in gewissen Maß in vorhandene Poren des Filterkörpers 4 fließen, diese allerdings nicht vollständig zusetzen. Auf diese Weise entstehen Poren bzw. Zwischenräume in der durch das Kunststoffmaterial 30 hergestellten Oberflächenfiltrationsschicht, so dass die Oberflächenfiltrationsschicht 28 porös und fluid- durchlässig ist. The method for producing a coated filter element 2 essentially has the following steps: First, the filter body 4 is provided in a coating system which has an application device 32. The plastic material 30 is melted in the flame 42 of the applicator 32. The plastic material 30 is sprayed in the molten state by the conveying fluid 34 in the spray jet 56 onto the filter body 4. When solidifying, the plastic material 30 forms the surface filtration layer 28 on the Filter body 4 off. Because the method according to the invention involves relatively little heat input to the filter body 4, the plastic material 30 sprayed onto the filter body 4 solidifies quickly and therefore cannot completely flow together with adjacent sprayed-on particles or droplets of plastic material 30. The sprayed-on plastic material 30 can flow to a certain extent into existing pores of the filter body 4 for the same reason, but not completely clog them. In this way, pores or spaces are created in the surface filtration layer produced by the plastic material 30, so that the surface filtration layer 28 is porous and fluid-permeable.
Eine Möglichkeit, die Aufspritzvorrichtung 32 besonders einfach herzustellen, be steht darin, eine Spritzpistole für Drahtflammspritzen umzubauen. Es wird dabei insbesondere nur eine Gaskopfeinheit der Spritzpistole verwendet. An Stelle einer Drahtführung kann ein Rohr als Kunststoffförderkanal 48 in die Spritzpistole eingesetzt werden, durch das Kunststoffmaterial 30, z.B. in Pulverform, zu dem Brenner 40 geführt wird. Das Kunststoffmaterial 30 kann dann axial in die Flamme 42 ge fördert werden. Eine radiale Indizierung, oder eine sich zwischen axial und radial befindende Indizierung durch Injektoren ist ebenfalls denkbar. Das Kunststoffma- terial 30 wird in der Flamme 42 aufgeschmolzen und durch das Förderfluid 34 be ziehungsweise Fördergas oder Zerstäubergas auf den Filterkörper 4 gespritzt. Das Kunststoffmaterial 30 kann auch durch atmosphärisches Plasmaspritzen oder Pul- verflammspritzen aufgebracht werden, denn auch bei diesen Verfahren wird das Kunststoffmaterial 30 mit Partikelgeschwindigkeiten von größer als 10 m/s aufge- spritzt. Dadurch kann ebenfalls eine poröse und fluiddurchlässige Oberflächenfiltrationsschicht 28 ausgebildet werden. One way to make the spray device 32 particularly easy is to convert a spray gun for wire flame spraying. In particular, only one gas head unit of the spray gun is used. Instead of a wire guide, a tube can be inserted into the spray gun as a plastic feed channel 48 through which plastic material 30, e.g., in powder form, is fed to the burner 40. The plastic material 30 can then be axially promoted in the flame 42 ge. A radial indexing, or an indexing located between the axial and the radial, by injectors is also conceivable. The plastic material 30 is melted in the flame 42 and sprayed onto the filter body 4 by the conveying fluid 34 or conveying gas or atomizing gas. The plastic material 30 can also be applied by atmospheric plasma spraying or powder flame spraying, because with these methods too the plastic material 30 is sprayed on with particle speeds of greater than 10 m / s. As a result, a porous and fluid-permeable surface filtration layer 28 can also be formed.
Ein Beispiel für eine erfindungsgemäße thermisch gespritzte Oberflächenfiltrationsschicht bei einem Filterelement weist einen Filterkörper aus gesinterten Poly- ethylen-Partikeln auf, der mittels Flammspritzen mit einer Oberflächenbeschich tung aus Polyamid versehen wurde. Der Filterkörper ist kommerziell erhältlich unter der Bezeichnung Herding Sinterlamellenfilter HSL 450/8. Der Filterkörper hatte nach dem Sintern und vor dem Flammspritzen eine Porengröße zwischen 50 und 70 pm. Die Polyamidbeschichtung wurde auf den Filterkörper mit einer modifizier- ten Flammspritzpistole gemäß in Figur 3 und 6 aufgetragen, wobei die Flamm- spritzpistole (Brennerkopf von Typ 16E) über einen Tellerförderer Typ Twin 10-C für das Beschichtungsmaterial (Förderleistung 30g/min, 2 bar) verfügte. Hierbei wurde ein Abstand von der Düse zu der zu beschichtenden Oberfläche des Filter körpers von 0,17 m und ein Spritzwinkel von 90° gewählt. Die verwendeten Polyamid-Partikel hatten vor dem Aufspritzen eine Partikelgröße von kleiner gleich 45 pm bei 50% der Polyamidpartikel. Die Prozessbedingungen beim Flammspritzen wurden auf die folgenden relativen Anteile eingestellt: C2H245 Skalenteile., 0250 Skalenteile., Air 41 Skalenteile bei jeweils 4,5 bar. Die Pistole wurde mit einer Beschichtungsgeschwindigkeit von 1 m/s über die zu beschichtende Oberfläche ge führt. Daraus resultierend erhielt man ein Filterelement mit einer Oberflächenfiltra- tionsschicht aus Polyamid. Die Polyamidbeschichtung wies eine Dicke von 250 pm auf, wobei die Porengröße der Polyamidbeschichtung weniger als 20 pm betrug. An example of a thermally sprayed surface filtration layer according to the invention in a filter element has a filter body made of sintered polyethylene particles, which was provided with a surface coating made of polyamide by means of flame spraying. The filter body is commercially available under the name Herding sintered lamellar filter HSL 450/8. After sintering and before flame spraying, the filter body had a pore size between 50 and 70 μm. The polyamide coating was applied to the filter body with a modified flame spray gun according to FIGS. 3 and 6, the flame spray gun (burner head of type 16E) via a plate conveyor type Twin 10-C for the coating material (delivery rate 30g / min, 2 bar). A distance from the nozzle to the surface of the filter body to be coated of 0.17 m and a spray angle of 90 ° were selected. Before spraying, the polyamide particles used had a particle size of less than or equal to 45 μm for 50% of the polyamide particles. The process conditions for flame spraying were set to the following relative proportions: C 2 H 2 45 scale divisions, 0 2 50 scale divisions, Air 41 scale divisions at 4.5 bar each. The gun was passed over the surface to be coated at a coating speed of 1 m / s. The result was a filter element with a surface filtration layer made of polyamide. The polyamide coating had a thickness of 250 μm, the pore size of the polyamide coating being less than 20 μm.
Der beschichteten Filterkörper wurde mit einem b-Wert von 1 ,6 m3/(m2 x min) (V=85,4 m3/h) an nicht mit Fremdstoffen beladener Luft beaufschlagt. Dabei wurde ein Druckverlust zwischen 30 und 40 mmWs gemessen. The coated filter body was exposed to a b value of 1.6 m 3 / (m 2 × min) (V = 85.4 m 3 / h) in air that was not loaded with foreign substances. A pressure loss between 30 and 40 mm water column was measured.
Die Beschichtung blieb bei jeder Art von Belastung kraft- und formschlüssig mit dem Filterkörper verbunden, insbesondere beim Beaufschlagen mit Druckluftimpulsen (bis zu 35mbar) zum simulierten Abreinigen des Filterkörpers. Es wurde keine Delamination der Oberflächenfiltrationsschicht festgestellt. The coating remained positively and non-positively connected to the filter body with any type of load, especially when it was subjected to compressed air pulses (up to 35 mbar) for the simulated cleaning of the filter body. No delamination of the surface filtration layer was found.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Filterelements (2), mit folgen den Schritten: Bereitstellen eines Filterkörpers (4); und 1. A method for producing a coated filter element (2), with the following steps: providing a filter body (4); and
Thermisches Aufspritzen eines Kunststoffmaterials (30) auf den Filterkörper (4) durch eine Auftragsvorrichtung (32), derart, dass das thermisch aufgespritzte Kunststoffmaterial (30) auf dem Filterkörper (4) eine poröse und fluiddurchlässige Oberflächenfiltrationsschicht (28) ausbildet. Thermal spraying of a plastic material (30) onto the filter body (4) by an application device (32) such that the thermally sprayed plastic material (30) forms a porous and fluid-permeable surface filtration layer (28) on the filter body (4).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Kunststoff material (30) direkt in einer Flamme (42) geschmolzen wird. 2. The method according to claim 1, wherein the plastic material (30) is melted directly in a flame (42).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Filterkörper (4) als Hauptbe- standteil ein gesintertes Material, insbesondere ein gesintertes Kunststoffmaterial, aufweist. 3. The method according to claim 1 or 2, wherein the main component of the filter body (4) is a sintered material, in particular a sintered plastic material.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das thermisch aufge spritzte Kunststoff material (30) Polyethylen (PE), Polyamid (PA), Polyvinyliden- fluorid (PVDF), Polyetheretherketon (PEEK) oder eine Mischung dieser Materialien umfasst, insbesondere zusammen mit Polytetrafluorethylen (PTFE). 4. The method according to any one of the preceding claims, wherein the thermally sprayed plastic material (30) comprises polyethylene (PE), polyamide (PA), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyetheretherketone (PEEK) or a mixture of these materials, in particular together with Polytetrafluoroethylene (PTFE).
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das geschmolzene Kunststoffmaterial (30) mit einem Förderfluid (34), insbesondere einem Förder- gas oder einer Förderflüssigkeit , durch eine Düse (52) der Auftragsvorrichtung (32) partikelförmig zum Filterkörper (4) transportiert wird. 5. The method according to any one of claims 2 to 4, wherein the molten plastic material (30) with a conveying fluid (34), in particular a conveying gas or a conveying liquid, through a nozzle (52) of the application device (32) in particle form to the filter body (4 ) is transported.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei eine Partikelgeschwindigkeit, mit der das geschmolzene Kunststoffmaterial (30) auf den Filterkörper (4) aufgetragen wird, umso größer eingestellt wird, je geringer eine gewünschte Porosität der Oberflä chenfiltrationsschicht ist. 6. The method according to claim 5, wherein a particle speed at which the molten plastic material (30) is applied to the filter body (4) is set to be greater, the lower a desired porosity of the surface filtration layer.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Partikelgeschwindigkeit größer als 10 m/s, insbesondere größer als 30 m/s, insbesondere größer als 60 m/s, insbeson- dere größer als 90 m/s ist, oder zwischen 10und 450 m/s liegt, insbesondere zwischen 60 und 450 m/s, oder insbesondere zwischen 90 und 200 m/s liegt. 7. The method according to claim 6, wherein the particle speed is greater than 10 m / s, in particular greater than 30 m / s, in particular greater than 60 m / s, in particular which is greater than 90 m / s, or between 10 and 450 m / s, in particular between 60 and 450 m / s, or in particular between 90 and 200 m / s.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei ein durch das Förder- fluid (34) und das partikelförmige Kunststoffmaterial (30) ausgebildeter Aufspritzstrahl (56) mit einem Zusatzfluid (62) beaufschlagt wird, um einen auf den Filterkörper (4) auftreffenden Spritzkegel zu formen, insbesondere derart, dass der Spritzkegel eine gewünschte Auftrefffläche (58) auf dem Filterkörper (4) abdeckt. 8. The method according to any one of claims 5 to 7, wherein a spray jet (56) formed by the conveying fluid (34) and the particulate plastic material (30) is acted upon with an additional fluid (62) in order to to shape impinging spray cone, in particular in such a way that the spray cone covers a desired impingement surface (58) on the filter body (4).
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Zusatzfluid (62) mittels eines an der Auftragsvorrichtung (32) angesetzten Aufsatzes (60) in den Aufspritzstrahl (56) eingeleitet wird. 9. The method according to claim 8, wherein the additional fluid (62) is introduced into the spray jet (56) by means of an attachment (60) attached to the application device (32).
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Aufspritzstrahl (56) mit einer Geschwindigkeit zwischen 0,05 m/s und 5 m/s über die zu beschichtende Fläche des Filterkörpers (4) geführt wird. 10. The method according to claim 8 or 9, wherein the spray jet (56) is guided at a speed between 0.05 m / s and 5 m / s over the surface to be coated of the filter body (4).
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der Aufspritzstrahl (56) einen Kunststoffmaterial-Massenfluss von 0,08 g/s bis 4,2 g/s aufweist. 11. The method according to any one of claims 8 to 10, wherein the spray jet (56) has a plastics material mass flow of 0.08 g / s to 4.2 g / s.
12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Kunststoffmate rial (30) in der Auftragsvorrichtung (32) mit einem Wirbelbettförderer, einem Tellerförderer, einem Scheibenförderer, oder einem Suspensionsförderer zu der Flamme (42) gefördert wird. 12. The method according to any one of the preceding claims, wherein the plastic mate rial (30) in the application device (32) with a fluidized bed conveyor, a plate conveyor, a disk conveyor, or a suspension conveyor to the flame (42) is conveyed.
13. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Oberflächenfil trationsschicht (32) eine geringere Porengröße aufweist als der Filterkörper (4). 13. The method according to any one of the preceding claims, wherein the surface filtration layer (32) has a smaller pore size than the filter body (4).
14. Auftragsvorrichtung (32) zum Ausbilden einer Oberflächenfiltrationsschicht (28) aus einem Kunststoffmaterial (30) auf einem Filterkörper (4) mittels eines thermischen Aufspritzverfahrens, aufweisend: eine Düse (52) einen Brenner (40) zum Erzeugen einer zum Schmelzen des Kunststoffmaterials (30) ausgebildeten Flamme (42); einen Kunststoffförderkanai (48) mit einem Kunststoffförderkanalausgang (50) zum Bereitstellen des Kunststoffmaterials (30) in der Flamme (42); wenigstens einen Förderfluidkanal (36) mit einem Förderfluidkanalausgang (38) zum Bereitstellen eines Förderfluids (34), derart, dass das Förderfluid mit dem in der Flamme (42) geschmolzenen Kunststoffmaterial (30) einen durch die Düse (52) auf den Filterkörper (4) gerichteten Aufspritzstrahl (56) ausbildet. 14. Application device (32) for forming a surface filtration layer (28) from a plastic material (30) on a filter body (4) by means of a thermal spray-on process, comprising: a nozzle (52) a burner (40) for generating a for melting the plastic material ( 30) formed flame (42); a plastic feed channel (48) with a plastic feed channel outlet (50) for providing the plastic material (30) in the flame (42); at least one conveying fluid channel (36) with a conveying fluid channel outlet (38) for providing a conveying fluid (34) such that the conveying fluid with the plastic material (30) melted in the flame (42) passes through the nozzle (52) onto the filter body (4 ) directed spray jet (56) forms.
15. Auftragsvorrichtung (32) nach Anspruch 14, wobei der Kunststoffförderkanalausgang (50), und der Förderfluidkanalausgang (38) in der Düse (52) angeordnet sind. 15. Application device (32) according to claim 14, wherein the plastic feed channel outlet (50) and the feed fluid channel outlet (38) are arranged in the nozzle (52).
16. Auftragsvorrichtung (32) nach Anspruch 15, wobei der Kunststoffförderkanal ausgang (50), der Brenner (40) und der Förderfluidkanalausgang (38) koaxial in der Düse (52) ausgebildet sind. 16. Application device (32) according to claim 15, wherein the plastic feed channel outlet (50), the burner (40) and the feed fluid channel outlet (38) are formed coaxially in the nozzle (52).
17. Auftragsvorrichtung (32) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, weiterhin auf weisend einen Aufsatz (60), wobei der Aufsatz (60) einen Zusatzfluidkanal (64) mit wenigstens einem Zusatzfluidkanalausgang (66) aufweist; wobei der Aufsatz (60) ausgebildet ist, den Aufspritzstrahl (56) mit einem Zu- satzfluid (62) zu beaufschlagen, um einen durch den Aufspritzstrahl (56) ausgebildeten Spritzkegel einzustellen, insbesondere zu vergrößern; 17. Application device (32) according to one of claims 14 to 16, furthermore having an attachment (60), wherein the attachment (60) has an additional fluid channel (64) with at least one additional fluid channel outlet (66); the attachment (60) being designed to apply an additive fluid (62) to the spray jet (56) in order to set, in particular to enlarge, a spray cone formed by the spray jet (56);
18. Auftragsvorrichtung (32) nach Anspruch 17, wobei der Aufsatz (60) an der Düse (52) angeordnet ist. 18. Application device (32) according to claim 17, wherein the attachment (60) is arranged on the nozzle (52).
19. Anlage zum Herstellen eines Filterelements (2) umfassend eine Vorrichtung zum Sintern eines Filterkörpers (4); und eine Auftragsvorrichtung (32) nach einem der Ansprüche 14 bis 18. 19. Plant for producing a filter element (2) comprising a device for sintering a filter body (4); and an application device (32) according to any one of claims 14 to 18.
20. Filterelement (2) aufweisend: einen Filterkörper (4), und eine poröse und fluiddurchlässige Oberflächenfiltrationsschicht (28), die auf dem Filterkörper (4) aufgebracht ist; wobei die Oberflächenfiltrationsschicht (28) eine thermisch gespritzte Kunststoffmaterial-Schicht ist. 20. A filter element (2) comprising: a filter body (4), and a porous and fluid-permeable surface filtration layer (28) which is applied to the filter body (4); wherein the surface filtration layer (28) is a thermally sprayed plastic material layer.
21. Filterelement (2) nach Anspruch 20, wobei das thermisch gespritzte Kunst- stoffmaterial (30) PE, PA, PVDF, PEEK, oder eine Mischung dieser Materialien umfasst, insbesondere zusammen mit PTFE. 21. Filter element (2) according to claim 20, wherein the thermally sprayed plastic material (30) comprises PE, PA, PVDF, PEEK, or a mixture of these materials, in particular together with PTFE.
22. Filterelement (2) nach einem der Ansprüche 20 oder 21 , wobei der Filterkör per (4) als Hauptbestandteil ein gesintertes Material, insbesondere ein gesinter- tes Kunststoffmaterial, aufweist. 22. Filter element (2) according to one of claims 20 or 21, wherein the filter body (4) has a sintered material, in particular a sintered plastic material, as the main component.
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