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Verfahren zur Herstellung eines Zickzack-Filterelements Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Zickzack-Filterelements, wonach ein
langer Streifen einer biegsamen Filterfolie der Quere nach rückwärts und vorwärts
zu einem Stapel von Blättern übereinandergefaltet wird, wobei nacheinander jedes
Paar übereinanderliegender Blätter entlang einer Reihe von in seitlichen Abständen
voneinander liegenden, in der Längsrichtung des Streifens verlauf fender Linien
miteinander verbunden werden, die von den Verbindungsstellen der genannten Blätterpaare
bis etwa einer Stelle nahe dem gegenüberliegenden Rande des Streifens verlaufen,
wobei die Linien, entlang denen die übereinanderfolgenden Blätter miteinander verbunden
werden, in jeder Reihe gegenüber den Linien der Reihen der benachbarten Blätter
seitlich versetzt werden, und daß anschließend der Stapel derart auseinandergezogen
wird, daß zwischen den Blättern in den Bereichen, die nicht entlang der genannten
Linien miteinander verbunden werden, Filtertaschen entstehen.
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Zickzack-Filterelemente sind bekannt; wenn jedoch die zu ihrer Herstellung
verwendete Filterfolie ziemlich biegsam ist, war es bisher notwendig, zwischen den
einzelnen Blättern Abstandstücke einzusetzen, um sie auseinander zu halten, wenn
die zu filtrierende Flüssigkeit durch sie hindurchfließt.
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Es sind ferner Filterpatronen für radialen Durchsatz bekannt, die
aus wenigen großen Filtertaschen mit gefalteten Wänden bestehen. Ihre Herstellung
durch doppelte Faltung und anschließendes genaues Einpassen der einzelnen Schichten
ist umständlich, und sie arbeiten nicht besonders wirksam.
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Weiterhin ist ein Filterkörper für Einsatzrahmen bekannt, dessen
einzelne Filtertaschen auf umständliche Weise vorgeformt werden müssen, wobei das
verwendete Filtermaterial gegebenenfalls mit einer Stützschicht versehen wird.
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Erfindungsgemäß wird aus einem einzigen Streifen der Filterfolie
ein Zickzack-Filterelement hergestellt, wobei man mit sehr wenigen Klebestellen
auskommt und das Einsetzen der vielen Abstandstücke wegfällt. Das so hergestellte
Filterelement weist eine große wirksame Filterfläche auf und hält Filterrückstände
sehr wirksam zurück.
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Die Erfindung soll an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden.
Es zeigt Fig. 1 eine Ansicht des in Rahmen eingesetzten Filterelements mit offenen
Enden der Taschen, F i g. 2 einen vergrößerten Teilschnitt entlang der Linie 11-11
der Fig. 1, Fig.3 einen Teilschnitt entlang der LinieIII-III der Fig. 2,
Fig. 4 eine
perspektivische Ansicht der Herstellung des Filterelements, Fig. 5 eine Ansicht
einer etwas abgeänderten Ausführungsform, ähnlich der nach F i g. 1, F i g. 6 eine
perspektivische Ansicht der Herstellung des Filterelements nach F i g. 5, F i g.
7 einen Grundriß eines zylindrischen Filters, F i g. 8 eine Seitenansicht desselben
zylindrischen Filters, Fig. 9 und 10 Grundriß und Seitenansicht einer anderen Form
des zylindrischen Filters, ähnlich denen nach Fig. 7 und 8, Fig. 11 eine Draufsicht
einer anderen Ausführungsform, Fig 12 und 13 Grundriß und Seitenansicht des Filterelements
nach dieser letzten Ausführungsform vor dem Strecken, Fig. 14 eine Seitenansicht
eines anderen Stapels von Filterblättern, F i g. 15 eine vergrößerte Seitenansicht
des Stapels, der in einem Rahmen zu einem Filterelement auseinandergezogen wird,
Fig. 16 einen anderen Stapel, der an gekrümmten Platten befestigt ist, Fig. 17 eine
Seitenansicht desselben Stapels nach dem Geraderichten der Platten, Fig. 18 das
Filter, das aus dem Stapel nach Fig. 16 und 17 hergestellt worden ist und Fig. 19
eine perspektivische Ansicht einer weiteren Filterform mit einem Einsatz nach der
Erfindung, teilweise aufgebrochen.
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Wie in Fig.4 der Zeichnungen zu sehen, wird eine Rolle 1 einer biegsamen
Filterfolie, z. B. ein aufgerollter langer Streifen 2 aus Filterpapier, drehbar
auf einer waagerechten Achse gehalten. Das freie Ende des Streifens zieht man auf
eine flache Unterlage 3 herunter, legt dann eine bestimmte Länge des unteren Endes
4 des Streifens flach auf die Unterlage und hält sie dort fest, während der übrige
Teil des Streifens auf die in Fig.2 gezeigte Weise abwechselnd rückwärts und vorwärts
gefaltet wird, so daß ein zweites Blatt 5 über das erste Blatt 4 und darüber wieder
ein drittes Blatt 6 zu liegen kommt usw. Dieses Vor- und Rückwärtsfalten setzt man
so lange fort, bis ein Stapel entstanden ist, der die gewünschte Anzahl Blätter
enthält. Dabei schaltet man jedoch zwischen der Faltung je zweier übereinanderliegender
Blätter noch einen weiteren Arbeitsgang ein, indem man jedes Paar benachbarter Blätter
durch eine Reihe in seitlichen Abständen voneinander in Längsrichtung des Streifens
verlaufender Linien aneinander befestigt.
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Dieses Befestigen kann in verschiedener Weise geschehen, z. B. durch
Heften oder Klammern; eine besonders einfache Ausführungsart besteht jedoch darin,
daß man auf der Oberseite eines jeden Blattes Linien 8 aus Klebstoff aufträgt, etwa
besonders rasch und einfach mit einer Matrize, Schablone, Markiervorrichtung oder
einer anderen ähnlichen Vorrichtung. Die Linien brauchen nicht lückenlos zu sein,
sondern können auch aus einer Reihe von Punkten bestehen. Nach dem Auftragen des
Klebstoffs auf eins der Blätter faltet man das nächste Blatt darüber, so daß die
beiden Blätter entlang den Linien aneinanderkleben. Die Klebstofflinien übereinanderliegender
Blätter sind so zueinander versetzt, daß jede Linienreihe gegenüber der nächsten
unmittelbar darüber- oder darunterliegenden Linienreihen etwas verschoben ist. Bei
rechteckigen Filterelementen sind die Linien am besten so zueinander versetzt, daß
die Versetzung etwa die Hälfte des Abstandes zwischen den Linienreihen beträgt.
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Nach dem Übereinanderstapeln der Blätter und dem Auseinanderfügen
in der beschriebenen Weise schneidet man das oberste Blatt von den von der Rolle
herunterhängenden Streifen ab. Soll das Filter klein sein, so klebt man das oberste
und das unterste Blatt, die also die beiden Endblätter des Filters darstellen, an
zwei flache starre Platten an, die zwei entgegengesetzte Seiten 9 eines Filterrahmens
bilden.
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Dann zieht man beide Platten weit genug auseinander, um den ganzen
Stapel etwa wie ein Akkordeon zu strecken und setzt zwei weitere Platten 10 zwischen
den Enden der Platten 9 ein, um sie dauernd auseinander zu halten. Dabei lösen sich
die Blätter entlang den Linien, an denen sie durch Klebstoff miteinander verbunden
worden sind, nicht voneinander; aber die Flächen der Blätter zwischen diesen Linien
spreizen sich auseinander und bilden dadurch parallele Taschen, wie aus Fig. 1,
2 und 3 hervorgeht.
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Etwa die Hälfte der Taschen 11 zeigt mit ihren offenen Enden nach
der einen Seite des Filters, die andere Hälfte 12 nach der entgegengesetzten Seite
hin. Nach Befestigung der aneinanderstoßenden Enden der vier Platten miteinander
unter Bildung eines starren Rahmens werden die SeitenlO abgedeckt, und zuerst wird
die eine und danach die andere in eine Klebemasse eingetaucht, so daß diese Masse
zwischen den Rändern der Filterblätter und
den Seiten 10 des Rahmens überall einen
dichten Abschluß bildet, wie aus F i g. 3 zu sehen ist.
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Das vorstehend beschriebene Filterelement besteht also aus einem
einzigen durchgehenden Streifen Filterfolie, und die Taschen können nicht zusammenfallen,
obwohl die Folie ziemlich biegsam ist und zum Offenhalten der Taschen außer den
Seiten 10 des Rahmens keine weiteren Abstandstücke vorhanden sind. Durch den Wegfall
der üblichen Abstandstücke und des zu ihrem Einbau in das Filter benötigten Zeitaufwandes
verbilligt sich die Herstellung des Filters bedeutend. Außerdem hat das Filter durch
das Fehlen solcher Abstand stücke eine größere wirksame Fläche und kann auch mehr
Verunreinigungen aus der durchfließenden Flüssigkeit zurückhalten. Es ist zudem
fester und leichter im Verhältnis zu seiner Größe als die bisher bekannten ähnlichen
Filter.
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Durch Zusammenlegen von mehr oder weniger Blättern und durch Verwendung
verschieden breiter Streifen, die in verschiedenen Abständen gefaltet werden, kann
man die Filterelemente in jedem gewünschten Format herstellen.
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Das in Fig. 5 gezeigte Filterelement ist ebenfalls aus einem langen
Streifen 15 aus Filterpapier hergestellt, der - wie aus F i g. 6 hervorgeht - auf
einer Unterlage 16 gefaltet wird. Hierbei verschmälert sich jedoch jeder Streifenabschnitt
von seiner Mitte aus nach seinen beiden Enden hin, so daß längliche, rhombenartige
Formen entstehen, die mit ihren Enden aneinanderstoßen. Zu Beginn des Faltens legt
man das schmale Vorderende eines derartigen Abschnittes mit einer kurzen Länge flach
auf die Unterlage und hält diese Länge dort fest, worauf man den Streifen in entgegengesetzter
Richtung darüber zurückfaltet. Das Vor- und Rückwärtsfalten wird in derselben Weise
wie nach F i g. 1 fortgesetzt, so daß ein Stapel von Filterblättern 17 entsteht,
der an der schmalsten oberen Stelle des rhombenförmigen Streifenabschnittes endet.
Während der Zickzackfaltung wird wieder jedes Paar übereinanderliegender Blätter
entlang einer Reihe in seitlichen Abständen nebeneinanderliegender, in der Längsrichtung
des Streifens verlaufender Linien 18 miteinander verbunden. Die Linien in jeder
Reihe sind gegenüber den Linien in den Reihen unmittelbar darüber und darunter versetzt.
Die Verbindungslinien in jeder Reihe haben von den beiden äußeren Enden der Blätter
aus nach innen immer weitere Abstände voneinander.
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Außerdem werden sämtliche Enden der Blätter 17 miteinander verbunden,
und das Filterelement selbst wird von einem zusammenhängenden Rahmen umgeben.
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Beim Strecken eines derartigen rhombenförmigen Filterstapels erhält
man ein Quadrat, in dem die Taschen 19 diagonal zu dem die gefaltete und gestreckte
Filterfolie umgebenden Rahmen 20 liegen.
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Da sämtliche Enden der Filterblätter zuerst miteinander verklebt wurden,
besteht keine Gefahr, daß das Element an seinen Rändern undicht ist. Die Änderungen
der Abstände der die Blätter verbindenden Klebelinien führen dazu, daß sich die
größten Taschen in der Mitte eines jeden Blätterpaares befinden und die Taschen
in Richtung nach den äußersten Enden dieser Blätter hin immer kleiner werden.
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Dadurch wird verhindert, daß einige der Taschen ge faltet und zerknittert
werden, was dann einträte, wenn sie alle etwa dieselbe Größe hätten, da beim Strecken
die entlang einer Diagonallinie in der
Streckrichtung des Filterelements
verlaufenden Taschen mehr als die Taschen näher an den Seiten des Rahmens gedehnt
werden.
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In den F i g. 7 und 8 wird ein zylindrisches Filter gezeigt, bei
dem das Filterelement 22 auf die in F i g. 4 gezeigte Weise hergestellt und gestreckt
wird, wonach man die beiden Endblätter durch Herumbiegen des Stapels zusammenbringt
und in bekannter Weise aneinander befestigt. Das zylindrische Element setzt man
in einen Rahmen oder Mantel 23 von derselben Form mit offenen Enden ein und verschließt
den axialen Mittelkanal durch einen Deckel oder Stopfen 24. Die Taschen 25 liegen
hier parallel zur Achse des Filterelements, und zwar in Reihen, die von der Mitte
aus strahlenförmig verlaufen. Um die äußeren Taschen stärker als die inneren zu
dehnen, sollten vorzugsweise die Abstände zwischen den die Filterblätter miteinander
verbindenden Linien in jeder Reihe von der Mitte des Filters aus nach außen immer
größer werden.
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Ein ähnliches Filterelement zeigen die Fig. 9 und 10, doch ist in
diesem Falle der Blätterstapel 27 beim Auseinanderziehen in Richtung quer zu derjenigen
in F i g. 7 gebogen worden, so daß jede Tasche 28 von dem inneren axialen Mittelkanal
29 aus radial nach außen verläuft. Das eine Kopfende des Filterelements wird dann
durch einen Deckel 30 verschlossen, während das andere (vorzugsweise das Ende des
axialen Mittelkanals) offen bleibt, so daß die Flüssigkeit entweder ihren Einlaß
oder ihren Auslaß in dem Kanal hat, in jedem Fall aber die Taschen radial durchfließen
muß. Das offene Ende des Filterelements kann von einem Ring 31 eingefaßt sein.
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Wenn das in F i g. 1 gezeigte Filterelement verhältnismäßig lang
wäre, würde es sich zusammenziehen und in der Mitte schmaler als an seinen beiden
Enden werden, da die an den Enden des Rahmens befestigten Endblätter verhindern
würden, daß sich die Endtaschen so weit wie diejenigen im Filtermittelteil öffnen.
Um dies bei großen Filterelementen zu vermeiden, kann man die Endblätter sich so
weit wie die mittleren Blätter zusammenziehen lassen, indem man das in den Fig.
11, 12 und 13 gezeigte System befolgt. Anstatt die Endblätter flach an den Endplatten
eines Rahmens zu befestigen, bringt man hierbei mehrere biegsame Laschen 35 an den
Endblättern zwischen den Verbindungslinien der Blätter an. Diese Laschen werden
durch parallele Schlitze 36 in die Endplatten 37 gesteckt und anschließend angezogen,
um den Filterstapel 38 auseinander zu ziehen. Sobald sich die Taschen in Richtung
des Zuges öffnen, nähern sich die dabei entstehenden Wellen einander in der Querrichtung,
so daß die Breite des Stapels geringer wird. Da bei der Ausführung nach Fig. 11
bis 13 die Endblätter nicht an den Platten befestigt sind, können sich diese Blätter
frei mit den anderen Blättern biegen und durch Wellung kürzer werden, so daß das
auseinandergezogene Filterelement nicht eine Einschränkung in der Mitte zeigt, sondern
seine rechteckige Form beibehält. Wie aus Fig. 11 hervorgeht, haben die Schlitze
in den Platten vorzugsweise dieselben Abstände voneinander wie die Endtaschen.
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Während sich das Filterelement in gestrecktem Zustand befindet, befestigt
man die Seitenplatten 39 des Rahmens an den geschlitzten Platten, um letztere in
Abständen voneinander zu halten, und anschließend biegt man jede Lasche über die
Außenflächen der geschlitzten Platten um und klebt sie fest. Übermäßig
lange Laschenenden
kann man abschneiden. Zuletzt bringt man Deckplatten 40 über den Außenseiten der
geschlitzten Platten 37 an, um die Schlitze 36 abzudichten und die Laschen 35 festzuklemmen
und gegen Beschädigungen zu schützen. Die Ränder des Filterelements können auf dieselbe
Weise, wie in Fig. 3 gezeigt, an den Seiten des Rahmens abgedichtet werden.
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Die nach vorliegender Erfindung hergestellten Filterelemente lassen
sich auch in anderen Formen als der rechteckigen und zylindrischen herstellen, wenn
man den Filterstreifen vorschneidet und die Lage der Verbindungslinien zwischen
den Blättern ändert.
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Ein anderer Weg zur Vermeidung nachteiliger Einschnürungen beim Strecken
langer Filterelemente wird in den Fig. 14 und 15 gezeigt. In diesem Falle werden
die Enden des Filterstapels 42 dadurch verschmälert, daß man die Ecken des Stapels
abschrägt, wie dies bei 43 in Fig. 14 gezeigt wird. Die Endblätter des Stapels befestigt
man dann an den Endplatten 44 (Fig. 15) und zieht die Platten auseinander, um den
Stapel unter Bildung des Filterelements zu strecken. Beim Strecken des Stapels zieht
er sich in der Mitte von der durch die gestrichelte Linie gekennzeichneten Stellung
der Breite noch etwas zusammen, bis die beiden einander gegenüberliegenden Seiten
des Elements über ihre ganze Länge parallel zueinander sind.
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Noch ein anderes Verfahren zur Erreichung desselben Zweckes besteht
darin, daß man die Endplatten 46 des Filterrahmens über konvexe Blöcke 47 auseinander
biegt und sie eine Zeitlang in dieser Lage hält, wie aus F i g. 16 hervorgeht. Man
legt den Filterstapel 48 dabei zwischen die Platten und klebt seine Endblätter an
die konvexen Seiten der Platten an, und zwar entlang in seitlichen Abständen voneinander
liegenden Verbindungslinien zwischen denjenigen Linien, die die beiden einander
gegenüberliegenden Seiten der Endblätter mit den angrenzenden Blättern verbinden.
Nach dem Lösen von den Blöcken 47 richten sich die Platten 46 gerade und nehmen
die in F i g. 17 gezeigte parallele Stellung ein, wodurch sich die Endblätter wellen
und dadurch nicht so breit wie die mittleren Blätter biegen. Die gewellten Endblätter
zwingen auch die benachbarten Blätter dazu, sich etwas zu wellen, so daß die Seiten
des Stapels konvexe Formen annehmen, wie aus der Zeichnung hervorgeht. Sobald der
Stapel auseinandergestreckt und der Mittelteil schmaler wird, werden die beiden
Seiten des Filterelements in die in F i g. 18 gezeigte Parallelstellung gezogen.
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Ein Filterelement nach der Erfindung ist gemäß Fig. 19 mit annähernd
parallelen Seiten dargestellt.
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An den Mittelteil klebt man an den offenen Enden der Filtertaschen
52 eine beiderseits je gelochte rechteckige Platte 51 an, so daß ein blockförmiges
Filterelement 53 entsteht, das durch die Platten 51 auseinandergestreckt gehalten
wird.
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Für die Unteransprüche wird nur im Zusammenhang mit dem Hauptanspruch
Schutz begehrt.