WO2026008558A1 - Verfahren zum herstellen eines hohlzylindrischen filterelementes - Google Patents

Verfahren zum herstellen eines hohlzylindrischen filterelementes

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WO2026008558A1
WO2026008558A1 PCT/EP2025/068523 EP2025068523W WO2026008558A1 WO 2026008558 A1 WO2026008558 A1 WO 2026008558A1 EP 2025068523 W EP2025068523 W EP 2025068523W WO 2026008558 A1 WO2026008558 A1 WO 2026008558A1
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WO
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filter mat
nonwoven
filter
jacket
support tube
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Pending
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PCT/EP2025/068523
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English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Schwender
Edwin Koch
Ute Lehmann
Timo LANG
Roman SANDER
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Hydac Filtertechnik GmbH
Original Assignee
Hydac Filtertechnik GmbH
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Publication date
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/11—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with bag, cage, hose, tube, sleeve or like filtering elements
    • B01D29/13—Supported filter elements
    • B01D29/15—Supported filter elements arranged for inward flow filtration
    • B01D29/21—Supported filter elements arranged for inward flow filtration with corrugated, folded or wound sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D29/11—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with bag, cage, hose, tube, sleeve or like filtering elements
    • B01D29/111—Making filtering elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2201/00—Details relating to filtering apparatus
    • B01D2201/52—Filter identification means

Definitions

  • the invention relates to a method for manufacturing a hollow cylindrical filter element for the treatment of fluids, in particular in the form of particle filtration.
  • EP 1 015 095 B1 discloses a method for manufacturing a filter element with a fluid-permeable support tube surrounded by a filter mat, which in turn is enclosed by a filter jacket with passages defining a filter chamber and with two end caps arranged at the ends, wherein the filter jacket consists of a plastic material formed from a flat blank, the two ends of which are bent towards each other and are firmly joined together by a seam produced by a hot-melt adhesive, heating element or ultrasonic welding process, forming the filter chamber, wherein the filter mat, which is folded into a cylinder and pushed onto the support tube, has a larger outer diameter than the inner diameter of the filter jacket, and wherein the filter mat is gathered at one of its end faces in such a way as to form a cone that facilitates its insertion into the cylindrical filter jacket.
  • DE 10 2019 107 316 B4 discloses a method for manufacturing a filter element for filtering a fluid, in particular a hydraulic fluid, with a filter bellows comprising a flowable filter material, wherein the filter bellows is connected to an outer shell and the outer shell is printed before being connected to the filter bellows, wherein a carrier web made of the material of the outer shell is continuously fed to the filter element, the carrier web is guided planarly at least in one section, and the carrier web is printed in the area of the planar section using a digital printing process.
  • the printed carrier web is wrapped around the filter bellows and joined to it to form the outer shell, whereby a first bead of adhesive is applied to the filter bellows to join the outer shell to the filter bellows and a first layer of the outer shell is brought into contact with the first bead of adhesive to form a first seam, and
  • a second bead of adhesive is applied to the outside of the first layer, extending along the first seam and at least partially covering it, in particular completely covering it.
  • the finished filter element with the already attached outer shell is not printed, as in the pad printing process; rather, the outer shell is printed before being connected to the filter element using a digital printing process.
  • the invention aims to provide an alternative manufacturing process that, while retaining the advantages of known solutions, offers further improvements.
  • a process comprising all the features of claim 1 achieves this objective.
  • the filter mat is nested within the positioned fleece jacket in such a way that the filter element is created free from any thermal input, and that the print applied to the fleece jacket by the digital printing process faces a viewer of the filter element.
  • a fluid-permeable support tube with a predefinable tolerance is inserted precisely into the free space inside the hollow cylindrical filter mat.
  • the filter mat designed as a hollow cylinder and in particular erected, which can be slid onto the fluid-permeable support tube, has a larger outer diameter than the free inner diameter of the nonwoven jacket, at least before being nested together, and that the filter mat is gathered at one of its end faces in such a way that a cone is formed which, in the manner of a sliding ramp, facilitates the insertion of the filter mat into the nonwoven jacket.
  • the filter mat which is designed as a hollow cylinder and can be slid onto the fluid-permeable support tube, has a smaller outer diameter than the free inner diameter of the fleece jacket, at least before being slid onto it, and that the outer diameter of the fluid-permeable support tube is larger than the free inner diameter of the filter mat.
  • the system is selected so that, with the insertion of the support tube, the filter mat expands simultaneously and automatically, coming into contact with the inside of the fleece jacket with a predefinable pressing force.
  • filter mat with the nonwoven jacket there are various assembly options for producing the filter mat with the nonwoven jacket as a precursor to the filter element as the final product.
  • a suitable combination product, "filter mat with nonwoven jacket” can be provided to the manufacturer promptly for further use. This ensures a reliable process and largely avoids potential production errors.
  • the filter mat and/or the support tube has a removable insertion aid on at least one free end face, in particular in the form of a conical insertion ramp, which facilitates sliding the nonwoven jacket onto the filter mat or the filter mat onto the support tube. Due to the removable insertion aid, it can be used as an assembly aid for a multitude of support tubes, each of which is to be inserted into the manufactured combination of filter mat and surrounding nonwoven jacket. Furthermore, a multitude of support tubes of different sizes can be securely positioned within the aforementioned filter mat/nonwoven jacket assembly using only one type of insertion aid.
  • an inkjet printing process is used as the digital printing method, in particular for applying a label to the outer circumferential side of the nonwoven sheath.
  • This otherwise conventional pad printing process allows for the reliable application of lettering with high contrast to the underlying non-woven fabric.
  • the components in the nested state, the components—the nonwoven jacket, the filter mat, and the support tube—are assembled, with their respective installation lengths selected such that two end caps, fixed opposite each other at their ends by means of an adhesive bed, accommodate all components flush between them.
  • various types of end caps can be combined with the assembly of nonwoven jacket, filter mat, and support tube as a standardized intermediate product to form the final filter element.
  • space the nonwoven jacket at least on one side, preferably on both sides, from the adjacent end cap, thus enabling unimpeded flow of the pleated filter medium through the nonwoven jacket, with the possibility of flow behind the nonwoven jacket from the inside.
  • the nonwoven sheath has a predefinable fluid permeability and is formed from individual fibers with at least a partial bicomponent structure.
  • the individual fibers consist of carbon or are coated with carbon black.
  • the fiber material can be adapted to predefinable filtration tasks and their requirements over a wide range.
  • the carbon or carbon black structure unwanted electrostatic charging of the filter mat can be reduced, or a corresponding dissipation via the end caps, optionally including the associated filter housing, can be achieved.
  • the nonwoven can be coated with or It can be formed without carbon or carbon black.
  • the bicomponent structure can be formed with or without carbon or carbon black.
  • the nonwoven jacket rests linearly on the inner circumference of the filter pleats of the filter mat, while maintaining the predetermined pleat spacing of the filter mat. In this way, the pleat spacing can be fixed without becoming blocked during operation, as is previously the case, thus improving filtration performance.
  • FIGS 1 to 13 show the different manufacturing steps
  • Figure 14 shows the manufactured filter element as a whole in a perspective external view with a labeled nonwoven jacket.
  • the filter element 8 partially manufactured in a preliminary stage according to Figure 1, has a filter mat 12 of conventional design encompassing a fluid chamber 10.
  • the filter mat 12 can be designed as a hollow cylinder, but preferably it is designed as a pleated, i.e., unfolded, multi-layer filter mat, as shown in the following figures.
  • the aforementioned fluid chamber 10 regularly also forms the so-called filtrate chamber of an element.
  • the preferably pleated filter mat 12 is arranged as a hollow cylinder according to Figure 1 and its two adjacent, free edges are connected to each other along a linear seam 14, for example, using an adhesive seam or a weldable connecting clip, as exemplified in DE 199 33 163 A1.
  • the patent holder is identified.
  • the corresponding seam or connection point 14 is shown in simplified form in Figure 1, and the corresponding mat structure is standard practice, so it will not be discussed in further detail here. In any case, the filter mat 12 is thus prepared for further manufacturing.
  • Figure 2 shows a section of a web segment 16 of a longer web 18 made of nonwoven material.
  • the nonwoven material preferably consists of a fiber material with bicomponent fibers, which are bonded together, in particular thermally bonded, to form the nonwoven material.
  • the individual bicomponent fibers are made of a suitable, readily meltable plastic material.
  • it can be used as a pre-filter for the filter mat 12 as a main filter, either for particle filtration or for varnish removal from a fluid stream.
  • the horizontal web 18 or a longer web section 16 obtained from it is printed on one side, which will later face the viewer, using a digital printing process.
  • the web 18, preferably wound onto a roll, is unwound, or the web section 16 is used, in each case running horizontally, and passed under a suitable printing device during the printing process.
  • a blank or web section 20 is cut from web 18 or web section 16, consisting of the nonwoven material, as shown in Figure 3. This is done, for example, by cutting or punching the web section 16, or by laser or waterjet cutting. Alternatively, and preferably, the web section 20 is cut from the web by lateral separation or cutting.
  • the final size of the web section 20, as shown in Figure 3, is chosen such that it can be placed around the hollow cylindrical filter mat 12 according to Figure 1 as an outer or fleece sheath 22, allowing for a flush finish at both free end faces and completely encompassing the outer circumference of the filter mat cylinder 12 with a definable edge overhang 24, as can be seen particularly in Figure 6.
  • one side of the detached web section 20, which will later face the viewer, can be printed directly with a design, including a colored print, using a digital printing process, for example, an inkjet printer 25.
  • a digital printing process for example, an inkjet printer 25.
  • the outer or nonwoven sheath 22 is shortened at least on one side in such a way that a predetermined distance to the respective adjacent end cap is created in the assembled state.
  • the two opposing longitudinal edges 26, 28 of the web section 20 are welded together, preferably by longitudinal seam welding using ultrasound, as shown in Figure 5, to obtain a closed hollow cylindrical nonwoven sheath 22.
  • the two longitudinal edges 26, 28 are placed one on top of the other, in particular the longitudinal edge 28 onto the longitudinal edge 26, so that a linear or seam-shaped overhang 24 is formed.
  • This overhang 24 then rests flat on a strip-shaped anvil 30 of the ultrasonic tool (viewed from below in the direction of Figure 5), and the weld seam is produced as a whole from above using the vertically movable, strip-shaped sonotrode 32.
  • the nonwoven sheath 22 is shown in its nonwoven structure with the individual thermally Since the interlinked bicomponent fibers are shown, the corresponding nonwoven structure is omitted in the other figures for the sake of simplicity.
  • the nonwoven sheath 22 is fixed flush with the pleated back of the pleated filter mat 12 by being pulled onto the filter mat 12, with a predefinable pretension, so that the individual filter pleats 62 of the pleated composite are kept at a defined distance from each other and do not unintentionally press against each other during filter operation, thus clogging the filter material of the filter mat 12, which regularly impairs the filtration performance.
  • the section of the composite of filter mat 12 and nonwoven jacket 22 shown in Figure 6 can be achieved by nesting the filter mat 12 inside the nonwoven jacket 22 in such a way that the print applied by printing, as exemplified in Figure 14, faces an observer in the vicinity.
  • the seam of the nonwoven jacket 22 can also be produced by gluing.
  • FIG 7 One way to position the filter mat 12 within the nonwoven jacket 22, which is closed by welding or gluing, is shown in Figure 7.
  • the filter mat 12 is then gathered at one of its end faces, here the upper end 38, to form a cone 40, which facilitates its insertion into the hollow cylindrical nonwoven jacket 22.
  • the corresponding connection method between the nonwoven jacket 22 and the hollow cylindrical filter mat 12 is shown in Figure 10 from the upper, free end face of the components.
  • a support tube 42 is also inserted from the inside of the closed filter mat sheet 12. can be provided with individual fluid passages 44 ( Figure 12) to support the mat on the inner circumference and to ensure the undisturbed flow of fluid from the outside into the interior of the element 8 with the fluid or filtrate space 10.
  • a fluid-permeable support tube 42 with a predefinable tolerance is also inserted precisely into the free space inside the hollow cylindrical filter mat 12 in the form of the fluid space 10, which is again shown from the free end face.
  • the solution according to Figure 9 relates to a method in which the filter mat 12, positioned as a hollow cylinder and which can be slid onto the fluid-permeable support tube 42, has a smaller outer diameter than the free inner diameter of the associated nonwoven jacket 22, wherein the outer diameter of the fluid-permeable support tube 42 is chosen to be larger than the free inner diameter of the filter mat 12 such that, when the support tube 42 is inserted, the filter mat 12 expands and comes into contact with the inside of the nonwoven jacket 22 with a predefinable contact force, which is shown on the far right when viewed in the direction of Figure 9, again from a free end face.
  • the figures show the nonwoven jacket 22, the filter mat 12 and the support tube 42 assembled in an erected position, i.e. in a vertically oriented position, which allows for simplified assembly, whereby, particularly with regard to automated assembly, preferably using handling aids and devices, a different position of the components relative to each other can also be assumed, for example horizontally.
  • the support tube 42 has a shell-like insertion aid 48 on its free upper end face 46, which has a knob 50 on its upper side, with which the insertion aid 48 can be handled, i.e., placed on or removed from the support tube 42.
  • the insertion aid 48 further has a convex insertion ramp 52, which forms an annular wall area and which helps to facilitate the sliding of the filter mat 12 with nonwoven jacket 22, as shown in Figure 11, onto the support tube 42 according to Figure 12, in order to obtain the assembly according to Figure 13, consisting of the printed nonwoven jacket 22, the filter mat 12 and the hollow cylindrical support tube 42 arranged internally.
  • the components when nested together, the components—the nonwoven jacket 22, the filter mat 12, and the support tube 42—have their respective axial installation lengths selected such that two end caps 54 and 56, fixed opposite each other to this assembly by means of an adhesive bed (not shown), fit flush between them.
  • the filter element 8, thus completed in Figure 14, is marked on the outside of the nonwoven jacket 22 using a laser printing process.
  • the upper end cap 54 viewed in Figure 14, has a flange-like, upwardly extending circular cylindrical opening 58 with an inserted inner sealing ring in the form of an elastomeric O-ring 60, while the lower end cap 56 is closed at the bottom.
  • filter elements 8 in this manner is common, so it will not be discussed in further detail here.
  • the nonwoven sheath 22 is smooth towards the surrounding area, i.e., without any protruding fiber material, so that the assembly in the form of the filter element 8 is easy to handle; in particular, replacing a used element with a new one is very easy.
  • the end caps 54, 56 which are preferably used, are made of sheet metal in this case. Alternatively, they can be made of plastic (polyamide) or zinc die-cast.

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Abstract

1. Verfahren 2. Verfahren zum Herstellen eines hohlzylindrischen Filterelementes (8) für die Behandlung von Fluiden, insbesondere in Form einer Partikelfiltration, zumindest bestehend aus den folgenden Herstellschritten: - Bereitstellen einer hohlzylindrischen, vorzugsweise plissierten Filtermatte, - Bedrucken einer eben verlaufenden Bahn zumindest auf einer Seite mittels eines Digitaldruckverfahrens, - Konfektionieren eines eben verlaufenden Bahnstücks aus Vliesmaterial durch Ab- oder Heraustrennen von bzw. aus der Bahn, - Verschweißen der Längsränder des Bahnstücks miteinander, vorzugsweise mittels Längsnahtschweißen durch Ultraschall, zwecks Erhalt eines geschlossenen, hohlzylindrischen Vliesmantels (22), - Positionieren, vorzugsweise Aufstellen, des hohlzylindrischen Vliesmantels (22), und - Ineinanderstellen der Filtermatte in den positionierten Vliesmantel (22) derart, dass frei von jeglichem thermischen Ein- trag das Filterelement (8) entsteht, und dass der durch das Digitaldruckverfahren aufgebrachte Druck (36) am Vliesmantel (22) einem Betrachter des Filterelements (8) zugewandt ist.

Description

VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINES HOHLZYLINDRISCHEN FILTERELEMENTES
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines hohlzylindrischen Filterelementes für die Behandlung von Fluiden, insbesondere in Form einer Partikelfiltration.
Durch EP 1 015 095 B1 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Fi Iterele- mentes mit einem fluiddurchlässigen Stützrohr bekannt, das von einer Filtermatte umgeben wird, die wiederum von einem einen Filterraum begrenzenden Filtermantel mit Durchlässen umschlossen wird und mit zwei stirnseitig angeordneten Endkappen, wobei der Filtermantel aus einem Kunststoffmaterial besteht, der aus einem ebenen Zuschnitt gebildet wird, dessen beide aufeinander zugebogenen Enden unter Bildung des Filterraumes über eine durch ein Heißklebe-, Heizelement- oder Ultraschall-Schweißverfahren hergestellte Verbindungsnaht fest miteinander verbunden werden, wobei die zum Zylinder aufgefaltete Filtermatte, die auf das Stützrohr aufgeschoben wird, einen größeren Außendurchmesser aufweist als der Innendurch- messer des Filtermantels, und wobei die Filtermatte an einem ihrer stirnseitigen Enden derart zusammengefasst wird, dass ein Konus entsteht, der das Einführen in den zylindrischen Filtermantel erleichtert. Hieraus ergibt sich ein passgenauer Einbau der Filtermatte innerhalb des Filterelementes, so dass sich die Filtermatte unmittelbar am Filtermantel und am Stützrohr abstützen kann und derart abgestützt unempfindlich gegen Wechselbeanspruchungen im Filterbetrieb ist.
Durch DE 10 2019 107 316 B4 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Filterelements für die Filtration eines Fluids bekannt, insbesondere einer Hydraulikflüssigkeit, mit einem Filterbalg, der ein durchströmbares Filtermaterial aufweist, wobei der Filterbalg mit einer Außenhülle verbunden und die Außenhülle vor dem Verbinden mit dem Filterbalg bedruckt wird, wobei eine Trägerbahn aus dem Material der Außenhülle dem Filterelement kontinuierlich zugeführt wird, die Trägerbahn zumindest in einem Abschnitt planar geführt wird, die Trägerbahn im Bereich des planaren Abschnitts im Digitaldruckverfahren bedruckt wird,
- die bedruckte Trägerbahn um den Filterbalg gewickelt und zur Bildung der Außenhülle mit diesem verbunden wird, wobei zum Verbinden der Außenhülle mit dem Filterbalg eine erste Kleberaupe auf den Filterbalg aufgebracht wird und eine erste Lage der Außenhülle mit der ersten Kleberaupe zur Bildung einer ersten Verbindungsnaht in Berührung gebracht wird, und
- eine zweite Kleberaupe auf die Außenseite der ersten Lage aufgebracht wird, die sich entlang der ersten Verbindungsnaht erstreckt und diese zumindest teilweise überdeckt, insbesondere vollständig überdeckt.
Im Unterschied zu sonstigen Lösungen wird nicht das fertige Filterelement mit der bereits verbundenen Außenhülle, wie beim Tampondruckverfahren, bedruckt; vielmehr wird die Außenhülle vor dem Verbinden mit dem Filterelement bedruckt und zwar mit einem Digitaldruckverfahren. Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Herstellverfahren zur Verfügung zu stellen, das unter Beibehalten der Vorteile der bekannten Lösungen weitere Verbesserungen mit sich bringt. Eine dahingehende Aufgabe löst ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Filterelementes für die Behandlung von Fluiden zeichnet sich durch die folgenden charakteristischen Herstellschritte aus:
Bereitstellen einer hohlzylindrischen, vorzugsweise plissierten Filtermatte,
Bedrucken einer eben verlaufenden Bahn zumindest auf einer Seite mittels eines Digitaldruckverfahrens,
Konfektionieren eines eben verlaufenden Bahnstücks aus Vliesmaterial durch Ab- oder Heraustrennen von bzw. aus der Bahn,
Verschweißen der Längsränder des Bahnstücks miteinander, vorzugsweise mittels Längsnahtschweißen durch Ultraschall, zwecks Erhalt eines geschlossenen, hohlzylindrischen Vliesmantels,
Positionieren, vorzugsweise Aufstellen, des hohlzylindrischen Vliesmantels, und
Ineinanderstellen der Filtermatte in den positionierten Vliesmantel derart, dass frei von jeglichem thermischen Eintrag das Filterelement entsteht, und dass der durch das Digitaldruckverfahren aufgebrachte Druck am Vliesmantel einem Betrachter des Filterelements zugewandt ist.
Dergestalt können an verschiedenen Herstellstationen, die auch räumlich getrennt voneinander weit auseinander liegen können, einzelne Komponenten für das spätere Filterelement hergestellt und vorbereitet werden. So kann das Bereitstellen, das Konfektionieren, das Bedrucken, das Verschweißen und Ineinanderstellen an unterschiedlichen Herstellstätten durchge- führt werden, so dass an der jeweiligen Herste II statte eine größere Losgröße von Komponenten vorbereitet und zur Verfügung gestellt werden kann, um dann anschließend an einer weiteren Herste II statte einen weiteren Verfahrensschritt vorzunehmen, um das Filterelement schließlich als Ganzes zu komplementieren. Dies kann vorteilhafter sein als wenn mehrere Herstellschritte in einem Prozessablauf zusammengefasst werden, mit der Folge, dass bei etwaig auftretenden Störungen im Prozessablauf die Herstellung für den Erhalt des Filterelementes als Ganzes stockt respektive zeitlich verzögert wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei vorgesehen, dass in den freien Raum im Innern der hohlzylindrischen Filtermatte ein fluiddurchlässiges Stützrohr mit vorgebbarer Toleranz passgenau eingebracht wird.
Vorzugsweise kann dabei des Weiteren vorgesehen sein, dass die zum Hohlzylinder ausgestaltete, insbesondere aufgestellte Filtermatte, die auf das fluiddurchlässige Stützrohr aufschiebbar ist, zumindest vor dem Ineinanderstellen einen größeren Außendurchmesser aufweist als der freie Innendurchmesser des Vliesmantels und dass die Filtermatte an einem ihrer stirnseitigen Enden derart zusammengefasst wird, dass ein Konus entsteht, der in der Art einer Gleitschräge das Einführen der Filtermatte in den Vliesmantel erleichtert.
Des Weiteren kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die zum Hohlzylinder ausgebildete Filtermatte, die auf das fluiddurchlässige Stützrohr aufschiebbar ist, zumindest vor dem dahingehenden Aufschieben einen kleineren Außendurchmesser aufweist als der freie Innendurchmesser des Vliesmantels und dass der Außendurchmesser des fluiddurchlässigen Stützrohres gegenüber dem freien Innendurchmesser der Filtermatte derart größer ge- wählt wird, dass mit Einbringen des Stützrohres sich die Filtermatte gleichzeitig und automatisch weitet und dabei mit vorgebbarer An presskraft in Anlage mit der Innenseite des Vliesmantels kommt.
Dergestalt gibt es verschiedene Zusammenbaumöglichkeiten, um die Filtermatte mit dem Vliesmantel als Vorprodukt für das Filterelement als Endprodukt herzustellen, so dass in Abhängigkeit diverser Parameter, wie Größe der Filtermatte, Steifigkeit des Filtermattenmaterials, Filterfaltenanzahl, Wandstärke des gewählten Vliesmantels, Material des Vliesmantels etc., ein geeignetes Kombinationsprodukt „Filtermatte mit Vliesmantel" dem Hersteller zeitnah zur weiteren Verwendung zur Verfügung gestellt werden kann. Dergestalt lässt sich das Verfahren prozesssicher durchführen und etwaige Produktionsfehler lassen sich weitgehend vermeiden.
Im Sinne der vorstehenden Ausführungen kann dabei weiter bevorzugt vorgesehen sein, dass die Filtermatte und/oder das Stützrohr an mindestens einer freien Stirnseite eine jeweils abnehmbare Einführhilfe aufweist, insbesondere in Form einer konischen Einführschräge, die das Aufschieben des Vliesmantels auf die Filtermatte bzw. das Aufschieben der Filtermatte auf das Stützrohr erleichtert. Aufgrund der abnehmbaren Einführhilfe lässt sich diese als Montageunterstützung für eine Vielzahl von Stützrohren verwenden, die jeweils in die hergestellte Kombination von Filtermatte und umgebenden Vliesmantel einzubringen sind, und ferner kann mit nur einer Art von Einführhilfe eine Vielzahl unterschiedlich großer Stützrohre im genannten Verbund Filtermatte/Vliesmantel positionssicher festgelegt werden.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass als Digitaldruckverfahren, insbesondere zum Aufbringen einer Beschriftung auf die Außenumfangsseite des Vliesmantels, ein Tintenstrahldruckverfahren eingesetzt wird. Gegenüber den sonst üblichen Tampondruckverfahren lässt sich dergestalt produktionssicher eine Beschriftung aufbringen, bei hohem Kontrast gegenüber dem darunter liegenden Vliesmantel.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass im ineinander gestellten Zustand im Verbund der Komponenten in Form des Vliesmantels, der Filtermatte und des Stützrohres, deren jeweilige Einbaulänge derart gewählt wird, dass zwei stirnseitig an diesem Verbund mittels eines Klebstoffbettes gegenüberliegend festgelegte Endkappen zwischen sich alle Komponenten bündig aufnehmen. Dergestalt lassen sich verschiedenste Arten von Endkappen als Endstücke mit dem Verbund aus Vliesmantel, Filtermatte und Stützrohr als standardisiertem Vorprodukt zum Endprodukt Filterelement kombinieren. Es besteht aber auch die Möglichkeit den Vliesmantel zumindest auf einer Seite, vorzugsweise auf beiden Seiten, von der jeweils benachbarten Endkappe zu beabstanden, so dass ein vom Vliesmantel ungehindertes Durchströmen des plissierten Filtermediums ermöglicht ist, mit der Möglichkeit des Hinterströmens des Vliesmantels von innen her.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der Vliesmantel eine vorgebbare Fluiddurchlässigkeit aufweist und aus Einzelfasern mit zumindest teilweiser Bikomponentenstruktur gebildet wird. Vorzugsweise ist dabei ferner vorgesehen, dass zumindest ein Teil der Einzelfasern aus Carbon bestehen oder mit Ruß beschichtet werden. Aufgrund des Aufbaus mit Bikomponentenfasern, bestehend aus einer Kernfaser und einem Außenmantel für die Kernfaser, lässt sich das Fasermaterial in einem weit gezogenen Bereich an vorgebbare Filtrationsaufgaben und ihre Anforderungen anpassen und dank des Carbon- oder Rußaufbaus lässt sich eine ungewollte elektrostatische Fluidaufladung der Filtermatte reduzieren bzw. eine entsprechende Ableitung über die Endkappen, gegebenenfalls unter Einbezug des zugehörigen Filtergehäuses, dergestalt auf Masse legen. Insoweit kann das Vlies mit oder ohne Carbon respektive Ruß ausgebildet sein. Ebenso kann die Bikomponentenstruktur mit und ohne Carbon respektive Ruß ausgebildet sein.
Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren nach der Erfindung ist vorgesehen, dass der Vliesmantel innenumfangsseitig auf den Filterfalten der Filtermatte linienförmig aufliegt und dass dabei die vorgebbaren Faltenabstände der Filtermatte beibehalten werden. Dergestalt können die Faltenabstände fixiert werden, ohne wie bisher im Betrieb auf Block zu gehen, so dass die Filtrationsleistung verbessert wird.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand von Ausführungsbeispielen nach der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die
Figuren 1 bis 13 die verschiedenen Herstellschritte, und
Figur 14 in perspektivischer Außenansicht das hergestellte Filterelement als Ganzes mit beschriftetem Vliesmantel.
Das nach der Figur 1 in einem Vorstadium teilweise hergestellte Filterelement 8 weist eine einen Fluidraum 10 umfassende Filtermatte 12 üblicher Bauart auf. Die dahingehende Filtermatte 12 kann gemäß der Darstellung nach der Figur 1 als Hohlzylinder ausgebildet sein, bevorzugt ist sie aber in Form einer plissierten, also aufgefalteten Mehrschicht-Filtermatte ausgebildet, wie in den nachfolgenden Figuren dargestellt. Der genannte Fluidraum 10 bildet dabei regelmäßig auch den sogenannten Filtratraum eines Elementes aus. Die vorzugsweise plissiert ausgebildete Filtermatte 12 ist gemäß der Darstellung nach der Figur 1 entsprechend zu einem Hohlzylinder aufgestellt und mit ihren beiden einander benachbarten, freien Mattenränder entlang einer linienförmigen Nahtstelle 14 miteinander verbunden, beispielsweise unter Einsatz einer Klebenahtverbindung oder unter Einsatz eines schweißbaren Verbindungsclip, wie beispielhaft in DE 199 33 163 A1 der Schutzrechtsinhaberin aufgezeigt. Die dahingehende Naht- oder Verbindungsstelle 14 ist in Figur 1 in vereinfachter Form wiedergegeben, und der dahingehende Mattenaufbau ist an sich üblich, so dass an dieser Stelle hierauf nicht mehr näher eingegangen wird. Dergestalt ist jedenfalls die Filtermatte 12 für die weitere Fertigung bereitgestellt.
Die Figur 2 zeigt ausschnittsweise einen Bahnabschnitt 16 einer längeren Bahn 18 aus Vliesmaterial. Das Vliesmaterial besteht dabei bevorzugt aus einem Fasermaterial mit Bikomponentenfasern, die entsprechend miteinander verbunden, insbesondere thermisch miteinander verbunden, das Vliesmaterial ergeben. Im Rahmen des thermischen Verbindens sind die einzelnen Bikomponentenfasern aus einem entsprechenden Kunststoffmaterial hergestellt, der sich gut anschmelzen lässt. Je nach gewählter Porosität oder Fluiddurchlässigkeit für das Vliesmaterial kann dieses im Rahmen der Partikelfiltration oder zwecks Abscheiden von Varnish aus einem Fluidstrom als Vorfilter für die Filtermatte 12 als Hauptfilter vorgeschaltet sein.
Im Rahmen des angesprochenen Herstellverfahrens wird die eben verlaufende Bahn 18 oder ein hieraus erhaltenes längeres Bahnstück 16 auf einer Seite, die später einem Betrachter zugewandt ist, unter Einsatz eines Digitaldruckverfahrens bedruckt. Hierfür wird die vorzugsweise zur Rolle aufgewickelte Bahn 18 abgewickelt oder das Bahnstück 16, jeweils horizontal verlaufend, verwendet und während des Bedruckens unter einer hierfür geeigneten Druckeinrichtung vorbeigeführt.
Im Rahmen einer Vorkonfektionierung wird dann aus der Bahn 18 respektive dem Bahnabschnitt 16, bestehend aus dem Vliesmaterial, ein Zuschnitt oder Bahnstück 20 gemäß der Darstellung nach der Figur 3 herausgetrennt, beispielsweise aus dem Bahnabschnitt 16 mittels eines Schneid- oder Stanzvorganges oder im Rahmen eines Laserstrahl-, oder Wasserstrahlschneidverfahrens herausgeschnitten. Alternativ und bevorzugt wird jedoch das Bahnstück 20 mittels seitlichem Abtrennen respektive Abschneiden von der Bahn 18 oder dem Bahnstück 16 erhalten. Die abschließende Größe des Bahnstücks 20 gemäß der Darstellung nach der Figur 3 ist aber jedenfalls derart gewählt, dass es als Außen- oder Vliesmantel 22 um die hohlzylindrische Filtermatte 12 nach der Figur 1 herumgelegt, einen zu den beiden freien Stirnseiten hin bündigen Abschluss ermöglicht sowie die Außenumfangsseite des Filtermattenzylinders 12 vollständig mit einem vorgebbaren randseitigen Überstand 24 umfasst, wie sich dies insbesondere aus der Darstellung nach der Figur 6 ergibt. Wie in Figur 4 angedeutet, kann auch alternativ unmittelbar eine Seite des abgetrennten Bahnstücks 20, die später dem Betrachter zugewandt ist, mittels eines Digitaldruckverfahrens, beispielsweise unter Einsatz eines Tintenstrahldruckers 25, mit einem Aufdruck, auch farbig, versehen werden. Bei einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform kann weiter vorgesehen sein, den Außen- oder Vliesmantel 22 zumindest auf einer Seite hin, derart zu verkürzen, dass ein vorgebbarer Abstand zu der jeweils benachbarten Endkappe im zusammengebauten Zustand geschaffen ist.
Anschließend werden die beiden einander gegenüberliegenden Längsrän- der 26, 28 des Bahnstückes 20 miteinander verschweißt, vorzugsweise mittels Längsnahtschweißen durch Ultraschall, wie in Figur 5 angegeben, zwecks Erhalt eines geschlossenen hohlzylindrischen Vliesmantels 22. Hierfür werden gemäß der ausschnittsweisen Darstellung nach der Figur 6 die beiden Längsränder 26, 28 übereinandergelegt, insbesondere der Längsrand 28 auf den Längsrand 26, so dass ein linien- oder nahtförmiger Überstand 24 entsteht, wobei der dahingehende Überstand 24 dann in Blickrichtung auf die Figur 5 gesehen von unten her gesehen auf einem leistenförmigen Amboss 30 des Ultraschall Werkzeuges flächig aufliegt und von oben her mit der in vertikaler Richtung verfahrbaren, leistenförmigen Sonotrode 32 die Schweißnahtverbindung als Ganzes hergestellt wird. Während in der Figur 5 der Vliesmantel 22 in seiner Vliesstruktur mit den einzelnen thermisch miteinander verbundenen Bikomponentenfasern gezeigt ist, ist der einfacheren Darstellung wegen die dahingehende Vliesstruktur in den sonstigen Figuren weggelassen. Mit Vervollständigen der Schweißnaht 34 ist jedenfalls der Vliesmantel 22 unter Aufziehen auf die Filtermatte 12 bündig auf den Faltenrücken der plissierten Filtermatte 12 festgelegt, und zwar mit einer vorgebbaren Vorspannung, so dass die einzelnen Filterfalten 62 des Faltenverbundes definiert auf Abstand zueinander gehalten sind und im Filterbetrieb nicht ungewollt sich aneinander anlegen, um dergestalt das Filtermaterial der Filtermatte 12 zu verblocken, was die Filtrationsleistung regelmäßig beeinträchtigt.
Der in Figur 6 gezeigte Ausschnitt des Verbundes von Filtermatte 12 mit Vliesmantel 22 lässt sich Erreichen durch Ineinanderstellen der Filtermatte 12 in den Vliesmantel 22 derart, dass jedenfalls der durch das Bedrucken aufgebrachte Druck, wie beispielhaft in Figur 14 wiedergegeben, am Vliesmantel 22 einem Betrachter in der Umgebung zugewandt ist. Anstelle des aufgezeigten Schweißverfahrens lässt sich die Verbindungsnaht des Vliesmantels 22 auch durch Kleben herstellen.
Eine Möglichkeit die Filtermatte 12 in den durch Schweißen oder Kleben geschlossenen Vliesmantel 22 einzustellen, besteht gemäß der Darstellung nach der Figur 7 darin, dass die zum Hohlzylinder aufgefaltete Filtermatte 12 einen größeren Außendurchmesser aufweist als der Innendurchmesser des Vliesmantels 22, so dass die Filtermatte 12 an einem ihrer stirnseitigen Enden, hier das obere Ende 38, derart zusammengefasst wird, dass ein Konus 40 entsteht, der das Einführen in den hohlzylindrischen Vliesmantel 22 erleichtert. Das dahingehende Verbindungsverfahren zwischen Vliesmantel 22 und hohlzylindrischer Filtermatte 12 ist in der Figur 10 von der oberen freien Stirnseite der angesprochenen Komponenten wiedergegeben, wobei im Rahmen der dahingehenden Verbindungstechnik auch von der Innenseite der geschlossenen Filtermattenbahn 12 her ein Stützrohr 42 einge- bracht werden kann, das mit einzelnen Fluiddurchlässen 44 (Figur 12) versehen die Mattenbahn innenumfangsseitig abstützen kann und den ungestörten Fluiddurchlass von außen ins Innere des Elementes 8 mit dem Fluidoder Filtratraum 10 sicherstellt.
Wie die weitere Zusammenbaulösung nach der Figur 8 zeigt, ist auch dahingehend in den freien Raum im Innern der hohlzylindrischen Filtermatte 12 in Form des Fluidraums 10 ein fluiddurchlässiges Stützrohr 42 mit vorgebbarer Toleranz abschließend passgenau eingebracht, was wiederum von der freien Stirnseite her gesehen wiedergegeben ist.
Die Lösung nach der Figur 9 betrifft demgegenüber ein Verfahren, bei dem die zum Hohlzylinder aufgestellte Filtermatte 12, die auf das fluiddurchlässige Stützrohr 42 aufschiebbar ist, einen kleineren Außendurchmesser aufweist, als der freie Innendurchmesser des zugeordneten Vliesmantels 22, wobei der Außendurchmesser des fluiddurchlässigen Stützrohres 42 gegenüber dem freien Innendurchmesser der Filtermatte 12 derart größer gewählt wird, dass mit Einbringen des Stützrohres 42 sich die Filtermatte 12 weitet und mit vorgebbarer Anpresskraft in Anlage mit der Innenseite des Vliesmantels 22 kommt, was in Blickrichtung auf die Figur 9 gesehen äußerst rechts, wiederum von einer freien Stirnseite her gesehen, dargestellt ist. In den Figuren sind für den Zusammenbau der Vliesmantel 22, die Filtermatte 12 und das Stützrohr 42 in aufgestellter Weise, also in vertikal ausgerichteter Position gezeigt, was einen vereinfachten Zusammenbau ermöglicht, wobei insbesondere im Hinblick auf einen automatisierten Zusammenbau, vorzugsweise unter Einsatz von Handhabungshilfen und -geräten, auch eine andere Lage der genannten Komponenten zueinander eingenommen werden kann, beispielsweise horizontal.
Wie sich aus der Hintereinanderabfolge der Figuren 1 1 , 12 und 13 ergibt, weist das Stützrohr 42, mit den einzelnen kreisrunden Fluiddurchlässen 44, an seiner freien oberen Stirnseite 46 eine schalenartige Einführhilfe 48 auf, die auf ihrer Oberseite einen Knauf 50 aufweist, mit dem die Einführhilfe 48 gehandhabt werden kann, sprich auf das Stützrohr 42 aufgesetzt oder von diesem wieder abgenommen werden kann. Die Einführhilfe 48 weist des Weiteren eine ballige Einführschräge 52 auf, die einen ringförmigen Wandbereich ausbildet und die das Aufschieben der Filtermatte 12 mit Vliesmantel 22 gemäß der Darstellung nach der Figur 1 1 auf das Stützrohr 42 nach der Figur 12 erleichtern hilft, um dergestalt den Verbund nach der Figur 13 zu erhalten, bestehend aus dem bedruckten Vliesmantel 22, der Filtermatte 12 und dem hohlzylindrisch innenliegend angeordneten Stützrohr 42.
Wie sich des Weiteren aus der Figur 13 ergibt, sind im ineinandergestellten Zustand im Verbund der Komponenten in Form des Vliesmantels 22, der Filtermatte 12 und des Stützrohres 42, deren jeweilige axiale Einbaulänge derart gewählt, dass zwei stirnseitig an diesem Verbund mittels eines Klebstoffbettes (nicht dargestellt) gegenüberliegend festgelegte Endkappen 54, 56 zwischen sich alle Komponenten bündig aufnehmen. Das insoweit in der Figur 14 fertiggestellte Filterelement 8 ist auf der Außenseite des Vliesmantels 22 entsprechend mittels des Laserdruckverfahrens beschriftet und die in Blickrichtung auf die Figur 14 gesehen obere Endkappe 54 weist eine flanschartige, nach oben sich erstreckende kreiszylindrische Öffnung 58 auf, mit einem eingelegten Innendichtring in Form eines elastomeren O-Dichtringes 60, und die andere untere Endkappe 56 ist demgegenüber bodenseitig geschlossen ausgeführt.
Der dahingehende Aufbau von Filterelementen 8 ist üblich, so dass an dieser Stelle hierauf nicht mehr näher eingegangen wird. Der Vliesmantel 22 ist zur Umgebung hin glatt, d.h. ohne vorstehendes Fasermaterial ausgeführt, so dass die Baueinheit in Form des Filterelementes 8 gut handhabbar ist, insbesondere ist der Austausch eines verbrauchten Elementes gegen ein Neuelement derart leicht durchführbar. Die bevorzugt zum Einsatz kommenden Endkappen 54, 56 sind im vorliegenden Fall aus Blech gebildet. Alternativ können sie aus Kunststoff (Polyamid) bestehen oder aus Zinkdruckguss.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Herstellen eines hohlzylindrischen Filterelementes (8) für die Behandlung von Fluiden, insbesondere in Form einer Partikelfiltration, zumindest bestehend aus den folgenden Herstellschritten:
Bereitstellen einer hohlzylindrischen, vorzugsweise plissierten Filtermatte (12),
Bedrucken einer eben verlaufenden Bahn (18) zumindest auf einer Seite mittels eines Digitaldruckverfahrens,
Konfektionieren eines eben verlaufenden Bahnstücks (20) aus Vliesmaterial durch Ab- oder Heraustrennen von bzw. aus der Bahn (18),
Verschweißen der Längsränder (26, 28) des Bahnstücks (20) miteinander, vorzugsweise mittels Längsnahtschweißen durch Ultraschall, zwecks Erhalt eines geschlossenen, hohlzylindrischen Vliesmantels (22),
Positionieren, vorzugsweise Aufstellen, des hohlzylindrischen Vliesmantels (22), und
Ineinanderstellen der Filtermatte (12) in den positionierten Vliesmantel (22) derart, dass frei von jeglichem thermischen Eintrag das Filterelement (8) entsteht, und dass der durch das Digitaldruckverfahren aufgebrachte Druck (36) am Vliesmantel (22) einem Betrachter des Filterelements (8) zugewandt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in den freien Raum im Innern der hohlzylindrischen Filtermatte (12) ein fluiddurchlässiges Stützrohr (42) mit vorgebbarer Toleranz passgenau eingebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Hohlzylinder ausgestaltete, insbesondere aufgestellte Filtermatte (12), die auf das fluiddurchlässige Stützrohr (42) aufschiebbar ist, zumindest vor dem Ineinanderstellen einen größeren Außendurchmesser aufweist als der freie Innendurchmesser des Vliesmantels (22) und dass die Filtermatte (12) an einem ihrer stirnseitigen Enden (38) derart zusammengefasst wird, dass ein Konus (40) entsteht, der in der Art einer Gleitschräge das Einführen der Filtermatte (12) in den Vliesmantel (22) erleichtert.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Hohlzylinder ausgebildete Filtermatte (12), die auf das fluiddurchlässige Stützrohr (42) aufschiebbar ist, zumindest vor dem Aufschieben einen kleineren Außendurchmesser aufweist als der freie Innendurchmesser des Vliesmantels (22) und dass der Außendurchmesser des fluiddurchlässigen Stützrohres (42) gegenüber dem freien Innendurchmesser der Filtermatte (12) derart größer gewählt wird, dass mit Einbringen des Stützrohres (42) sich die Filtermatte (12) gleichzeitig weitet und mit vorgebbarer Anpresskraft in Anlage mit der Innenseite des Vliesmantels (22) kommt.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtermatte und/oder das Stützrohr (42) an mindestens einer freien Stirnseite (46) eine jeweils abnehmbare Einführhilfe aufweist, insbesondere in Form einer balligen oder konischen Einführschräge (52), die das Aufschieben des Vliesmantels (22) auf die Filtermatte (12) bzw. das Aufschieben der Filtermatte (12) mit dem Vliesmantel (22) auf das Stützrohr (42) erleichtert.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Digitaldruckverfahren ein Tintenstrahldruckverfahren eingesetzt wird.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im ineinandergestellten Zustand im Verbund der Komponenten in Form des Vliesmantels (22), der Filtermatte (12) und des Stützrohres (42), deren jeweilige Einbaulänge derart gewählt wird, dass zwei stirnseitig an diesem Verbund mittels eines Klebstoffbettes gegenüberliegend festgelegte Endkappen (54, 56) zwischen sich alle Komponenten bündig aufnehmen.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vliesmantel (22) eine vorgebbare Fluiddurch- lässigkeit aufweist und aus Einzelfasern mit zumindest teilweiser Bikomponentenstruktur gebildet wird.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Einzelfasern aus Carbon bestehen oder mit Ruß beschichtet werden.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vliesmantel (22) innenumfangsseitig auf den Filterfalten (62) der Filtermatte (12) linienförmig aufliegt und dass dabei die vorgebbaren Faltenabstände der Filtermatte (12) beibehalten werden.
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