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DE69316647T2 - Filterelement und methode zur dessen herstellung - Google Patents

Filterelement und methode zur dessen herstellung

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DE69316647T2
DE69316647T2 DE69316647T DE69316647T DE69316647T2 DE 69316647 T2 DE69316647 T2 DE 69316647T2 DE 69316647 T DE69316647 T DE 69316647T DE 69316647 T DE69316647 T DE 69316647T DE 69316647 T2 DE69316647 T2 DE 69316647T2
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DE
Germany
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filter element
porous medium
inner sleeve
resin
porous
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DE69316647T
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Thomas Vernon Ct 06066 Hamlin
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3M Purification Inc
Original Assignee
Cuno Inc
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Publication date
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Publication of DE69316647T2 publication Critical patent/DE69316647T2/de
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Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Filterelemente und ein Verfahren für deren Herstellung. Insbesondere wird für ein Filterelement mit kunstharzimprägnierten und -gebundenen faserigen Materialien gesorgt, welches einen höheren Gütegrad als bekannte Filterelemente mit kunstharzimprägniertem und -gebundenem faserigem Material hat.
    • Hintergrundtechnik
  • Filterelemente, welche eine selbsttragende kunstharzimprägnierte und -gebundene Faserstruktur haben, sind in der Technik allgemein bekannt. Bevorzugte Ausführungsformen solcher Filter werden in den US-Patenten Nr. 2,539,767 und 2,539,768 für Anderson beschrieben und durch den Rechtsnachfolger hierin unter der Handelsmarke MICRO-KLEAN (Cuno, Incorporated, Menden, Connecticut) hergestellt und verkauft, wobei die Bindungssysteme wasserlösliche duroplastische Harze sind. Allgemein gesagt, sind diese Filterelemente steife, selbsttragende, poröse dickwandige röhrenförmige Elemente, welche vollkommen aus kunstharzimprägniertem und -gebundenen fäserigem Material bestehen. Die Filterelemente werden für das Filtern von Flüssigkeiten und Gasen durch ein Strömen radial nach innen unter einer Druckdifferenz verwendet.
  • Typischerweise sind die Filterelemente so gestaltet, daß man eine maximale Schmutzstoffkapazität, die mit ihrer Filterungseffektivität übereinstimmt, dadurch erhält, daß man für eine faserartige Struktur mit einer abgestuften Porosität sorgt, wobei sich die Größe der Poren schnell nach außen zur Außenseite hin vergrößert. Dank einer solchen abgestuften Porosität oder Dichte penetriert dann, wenn die Flüssigkeit nach innen durch zunehmend kleinere Poren strömt, die spezielle zu filtrierende Verunreinigung in Abhängigkeit von ihrer Größe in unterschiedlichen Tiefen. Folglich können die Filterelemente mehr Feststoffe aufnehmen, ohne auf die Strömung einzuwirken, woraus sich eine längere effektive Lebensdauer ergibt, bevor ein Auswechseln der Elemente erforderlich ist.
  • Beispielsweise wird bei Anderson die abgestufte Porosität bei den Filterelementen durch Aufwachsen von kunstharzimprägnierten Fasern unter Vakuum aus einer wäßrigen Dispersion solcher Fasern unter gesteuerten Bedingungen erreicht, wie beispielsweise der Größe des bei der Durchführung eines solchen Aufwachsprozesses verwendeten Vakuums und der Zusammensetzung und den Kennwerten des verwendeten faserigen Grundmaterials.
  • Diese Herangehensweise zur Herstellung steifer, selbsttragender, poröser, dickwandiger röhrenförmiger Filterelemente kommt schon seit mehr als 40 Jahren zur Anwendung. Es hat jedoch bestimmte Einschränkungen bei der Entwicklung und Herstellung von Filterelementen mit höherem Gütegrad gezeigt, die in der Lage sind, sogar noch kleinere Verunreinigungspartikel zu entfernen. Wie in der Technik allgemein bekannt ist, erfordert das Erzielen solcher hohen Filterungsgütegrade die Verwendung von Fasern mit sehr geringem Durchmesser, wie beispielsweise von Glas-Mikrofasern. Wäßrige Dispersionen, welche bedeutende Mengen solcher feinen Fasern enthalten, weisen während des erforderlichen Aufwachsens unter Vakuum sehr langsame Bildungsraten auf. In vielen Fällen hat es sich als unmöglich erwiesen, durch Aufwachsen unter Vakuum die erforderlichen dickwandigen röhrenförmigen Filterelemente aus solchen Dispersionen feiner Fasern zu bilden. In ähnlicher Weise hat es sich wegen des hohen Widerstandes gegen eine Flüssigkeits- oder Gasströmung als schwierig, sogar unmöglich, erwiesen, solche Filterelemente zu impragnieren, zu trocknen und auszuhärten. Bei Anwendung des dem gegenwärtigen Stand der Technik entsprechenden MICRO-KLEAN -Verfahrens ist die Patrone mit dem höchsten Gütegrad, die hergestellt werden kann, praktisch auf eine Auslegung von 8 Mikrometern nominell (90 Prozent Partikelbeseitigungs-Gütegrad) begrenzt. Es gibt andere Verfahrensweisen zur Herstellung von Patronen mit hohem Gütegrad, doch schließen alle die Verwendung teurer Rohstoffe und/oder Prozesse ein. Demgemäß besteht ein gut definierter industrieller Bedarf bezüglich billiger, wirtschaftlich steifer, selbsttragender, kunstharzimprägnierter und -gebundener Filterelemente mit einer nominellen Filtrierauslegung von weniger als 8 Mikrometern, welchen der bekannte Stand der Technik nicht hat befriedigen können.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für ein Filterelement mit kunstharzgebundenen Fasern zu sorgen, welches einen höheren Gütegrad als bestehende Filterelemente dieses Typs hat.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für einen höheren Gütegrad eines Filterelementes mit einer inneren Hülse aus einem ersten porösen Medium und einer äußeren Hülse aus einem zweiten porösen Medium zu sorgen, wobei dieses feinporiger als das erste poröse Medium ist.
  • Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für ein Verfahren für die Herstellung eines Filterelementes mit höherem Gütegrad mit zwei Lagen aus kunstharzimprägnierten und - gebundenen Fasermaterialien zu sorgen.
  • Mindestens eine der vorstehenden Aufgaben wird, zusammen mit den Vorteilen desselben gegenüber bekannten Verfahren, welche aus der folgenden Beschreibung offensichtlich werden sollen, durch die Erfindung, so, wie sie im Nachstehenden beschrieben und beansprucht wird, erreicht.
  • Generell sorgt die Erfindung für ein Filterelement mit einer porösen, dickwandigen, einstückigen&sub1; selbsttragenden, kunstharzimpragnlerten und -gebundenen faserigen, röhrenförmigen Filterstruktur, welche aufweist: einen hohlen Kern; eine innere Hülse aus einem ersten großporigen porösen Medium benachbart zu dem hohlen Kern; und eine äußere Hülse aus einem zweiten kleinporigen porösen Medium, das feinporiger als das erste Medium ist und benachbart zu der inneren Hülse liegt, wobei das erste und zweite poröse Medium kunstharzimprägniert und -gebunden sind. Das Filterelement wird für ein Filtern von Flüssigkeiten durch ein Strömen radial nach innen verwendet.
  • Die vorliegende Erfindung sorgt auch für ein Verfahren für die Herstellung eines porösen, dickwandigen, einstückigen, selbsttragenden, kunstharzimprägnierten und -gebundenen faserigen röhrenförmigen Filterelementes mit den folgenden Schritten: Bilden einer hohlen inneren Hülse aus einem ersten großporigen porösen Medium, indem man in einer Aufschlämmung verteilte Fasern auf einem geeigneten Formkörper aufwachsen läßt; Bilden einer äußeren Hülse aus einem zweiten kleinporigen porösen Medium, das kleinporiger als das erste poröse Medium ist, auf der ersten Hülse, wobei man bewirkt, daß in einer Aufschlämmung verteilte Fasern auf der inneren Hülse aufwachsen; Imprägnieren der inneren und der äußeren Hülse mit einem Kunstharzbinder; und Aushärtenlassen des Kunstharzes, um ein einstückiges, selbsttragendes, kunstharzimprägniertes und -gebundenes faseriges röhrenförmiges Filterelement zu bilden.
    • Kurze Beschreibung der zeichnungen
  • Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht des Filterelementes der vorliegenden Erfindung, wobei ein Bereich teilweise weggebrochen ist;
  • Fig. 2 ist ein Schnitt, im wesentlichen entlang der Linie 2 - 2 von Fig. 1;
  • Fig. 3 ist ein Längsschnitt, im wesentlichen entlang der Linie 3 - 3 von Fig. 1; und
  • Fig. 4 ist eine vergrößerte bruchstückartige Ansicht des in Fig. 3 eingekreisten Bereichs.
    • Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
  • Abgesehen von der Neuartigkeit der durch die vorliegende Erfindung beschriebenen Filterelemente sind Filterelemente dieses Typs und auch das Verfahren für ihre Herstellung in der Technik allgemein bekannt. Wie vorstehend angegeben, werden diese zum Beispiel in den US-Patenten Nr. 2,539,767 und 2,539,768 für Anderson beschrieben. In dem gegenwärtigen MICRO-KLEAN -Herstellungsverfahren ist das Anderson-Verfahren so modifiziert worden, daß die Fasern unter Vakuum aus einer einheitlichen wäßrigen Dispersion aufgewachsen und dann anschließend mit einem wasserlöslichen duroplastischen Harz getränkt werden. Dementsprechend bestehen die Filterelemente der vorliegenden Erfindung generell aus einem verhältnismäßig steifen selbsttragenden, porösen, dickwandigen röhrenförmigen Element, das aus vollkommen mit Kunstharz getränkten und gebundenen faserigen Materialien besteht.
  • Typischerweise werden Filterelemente dieses Typs abdichtend innerhalb eines Filtergehäuses angeordnet, welches das Eintreten eines zu filtrierenden flüssigen oder gasförmigen Mediums und das Austreten des Filtrates gestattet. Innerhalb des Gehäuses oder der Patrone sind Einrichtungen vorgesehen, um die Flüssigkeit zu den radial am weitesten außen liegenden Oberflächen des Elementes hin zu leiten, wo die Flüssigkeit dann radial nach innen unter Druck strömt und gefiltert wird, um axial über einen in der Mitte liegenden hohlen Kern auszutreten. Es ist selbstverständlich, daß die Umgebung für eine solche Anwendung allgemein bekannt ist und keine Neuartigkeit der vorliegenden Erfindung bildet. Dementsprechend sind solche Gehäuse und der Weg der Flüssigkeit nicht abgebildet worden.
  • In ähnlicher Weise ist es, um für engere Filterelemente dieses Typs mit höherem Gütegrad zu sorgen, notwendig geworden, die Enden der Filterelemente abzudichten, um eine Umgehung des Filters durch die unfiltrierte Flüssigkeit oder eine Verunreinigung durch gefilterte Teilchen zu verhüten. Eine speziell nützliche Einrichtung für die Durchführung eine solchen Abdichtung ist, eine Dichtung an jedem Ende zu verwenden, welche aus geschlossenzelligem Polyäthylenschaum besteht. Solche Schäume sind in der Technik allgemein bekannt, wobei eine bevorzugte Mischung von Volteck aus Lawrence, Mass., unter der eingetragenen Handelsmarke VOLARA und MINICEC verkauft wird, wobei die erstere bevorzugt wird. Die Verwendung solcher Dichtungen zum Abdichten der Filterelemente dieses Typs wird in den US-Patenten Nr. 5,015,316 und 5,028,327 beschrieben, die auf den Namen des Rechtsnachfolgers dieser Anmeldung ausgestellt sind.
  • Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird das Filterelement der vorliegenden Erfindung in Fig. 1 abgebildet und generell mit der Zahl 10 bezeichnet. Das Filterelement 10 besteht vorzugsweise aus einer zylindrischen Struktur oder einem solchen Körper 11, welcher eine Außenseite 12, einander gegenüberliegende Enden 13 und 14 und einen hohlen axialen Kern 15 hat. Die Außenseite 12 kann Vertiefungen 16 aufweisen, um fur eine vergrößerte Oberfläche und ein verstärktes Aufnahmevermögen für Verunreinigungen zu sorgen.
  • Es ist beabsichtigt, daß das Element 10 für die Filterung von Flüssigkeiten und Gasen verwendet wird, welche dazu gebracht werden, unter einer Druckdifferenz nach innen zu strömen. Bis jetzt besaß, um die maximale Lebensdauer in Übereinstimmung mit dem Filterungs-Gütegrad zu erhalten, die faserige Struktur des Filterelementes 10 eine abgestufte Porosität, wobei die Größe der Poren progressiv radial nach außen zur Außenseite 12 hin zunahm. Dank einer solchen abgestuften Porosität oder Dichte penetrierten dann, wenn die Flüssigkeit nach innen durch progressiv kleinere Poren strömte, die zu filtrierenden Verunreinigungspartikel entsprechend ihrer Größe in unterschiedlichen Tiefen.
  • Das Filterelement 10 der vorliegenden Erfindung verwendet eine inkrementell abgestufte Porosität; jedoch ist im Gegensatz zu der Abstufung beim bekannten Stand der Technik die Abstufung der Porosität umgekehrt worden, das heißt, die Poren sind an der Außenseite 12 des Körpers 11 am zahlreichsten, und dort sind ihre Abmessungen am kleinsten. Spezieller gesagt, der Körper 11 besitzt tatsächlich zwei Bauelemente, eine innere Hülse 20 mit generell großen Porenabmessungen und eine äußere Hülse 21 mit kleinen Porenabmessungen. Die innere Hülse 20 wird an ihrem Innendurchmesser oder ihrer Innenwand 22 durch den hohlen axialen Kern 15 und außen durch einen Außendurchmesser oder eine Außenwand 23 begrenzt, was eine Dicke bildet, welche ungefähr 30 bis 70 Prozent der Gesamtdicke des Elementes beträgt. In ähnlicher Weise geht der Innendurchmesser oder die Innenwand 24 der äußeren Hülse 21 unmittelbar aus dem Außendurchmesser 23 der inneren Hülse 20 hervor, während die radial außen liegende Wand 25 in die Außenseite 12 übergeht. Wie in den Figuren, insbesondere in Fig. 4, abgebildet, kann die Außenseite 12 über Vertiefungen 16 verfügen, welche sich als einzelne Ringe darstellen. Der Boden 26 jeder Vertiefung oder jedes Rings 16 liegt innerhalb der äußeren Hülse 21. Alternativ kann für die anderen Ausführungsformen innerhalb des Geltungsbereichs der vorliegenden Erfindung die Außenseite 12 auch frei von Vertiefungen 16 sein.
  • Um das Filterelement 10 entsprechend der vorliegenden Erfindung herzustellen, wird ein faseriges Material mit einem Wasser oder einem anderen geeigneten Dispergierungsmittel gemischt, um eine Aufschlämmung zu bilden. Anschließend werden ein oder mehrere perforierte Formstücke oder Matrizen in die Aufschlämmung in einen Verfilzungstank eingetaucht, der eine wäßrige Faserdispersion enthält, und es wird durch Aufbringung eines Saugwirkung unter Vakuum auf das Innere der Formstücke bewirkt, daß die Fasern auf den Formstücken aufwachsen. Durch Steuerung des Grades an Vakuum und der Länge der Zeit, über welche das Vakuum aufgebracht wird, wird in Verbindung mit der richtigen Auswahl und Steuerung der Kennwerte der Faser eine Filterkarkasse von der Tiefe oder Dicke und Porosität erzeugt, die gewünscht wird.
  • Diese Prozedur ist dann beendet, wenn ein angemessenes Faservolumen aufgewachsen worden ist, um die innere Hülse 20 zu bilden. Nach dem Bilden derselben wird ein wesentlicher Teil des Wassers oder Dispergiermittels dadurch entfernt, daß heiße Luft durch das Formstück und die innere Hülse 20 gezogen wird. Das Formstück wird dann in eine zweite wäßrige Dispersion aus einem Fasermedium eingetaucht, das so gewählt wird, daß die dichtere geringere Porengröße der äußeren Hülse 21 gebildet wird. Dieser Schritt des Überfilzens der inneren Hülse 20 wird durch den Grad an Vakuum gesteuert und über eine angemessene Zeit fortgesetzt, um eine äußere Hülse zu bilden, welche die beabsichtigte Dicke hat. Nach der Bildung der Hülse 21 wird ein wesentlicher Teil des Wassers oder der Dispergierhilfe wieder dadurch entfernt, daß heiße Luft durch das Formstück, die innere Hülse 20 und die äußere Hülse 21 gezogen wird.
  • Um dem Filterelement Festigkeit und Steifigkeit zu verleihen und auch um die Fasern wasserfest zu machen, so daß sie bei Vorhandensein von Wasser oder anderen Flüssigkeiten nicht durchnäßt oder weich werden können, wird ein Kunstharz verwendet, um die Fasern zu tränken und sie miteinander in einer verhältnismäßig festen Beziehung zu binden. Die Menge an Harz schwankt zwischen 30 und 60 Prozent des Gesamtgewichtes des Filterelementes. Verschiedene Harze einschließlich duroplastischer Harze, wie beispielsweise Phenolformaldehyd-Kondensationsprodukte, Ureaformaldehyd-Kondensationsprodukte und Melaminharze können verwendet werden. Thermoplastische Harze, wie beispielsweise Polystyrol, können ebenfalls verwendet werden. Bevorzugte Harze sind Melamin- und Phenolharze.
  • Die Harztränkung wird durch Eintauchen des getrockneten Verbundstücks von innerer Hülse 20 und äußerer Hülse 21 in einen Harztank und Aufbringen eines Vakuums durch das erstere über einen ausreichenden Zeitraum, um alle Fasern damit in Kontakt zu bringen, durchgeführt. Generell werden ungefähr 10 Minuten ausreichen, doch ist natürlich die Zeit eine Funktion des Vakuums und auch der Größe und Dichte des Filterelementes, und folglich sollte das Verfahren der vorliegenden Erfindung dadurch nicht begrenzt werden.
  • Nach dem Tränken läßt man das Filterelement unter Temperatur- und Zeitbedingungen aushärten, die für das Aushärten des verwendeten speziellen Harzes geeignet sind. Im abschließenden Schritt wird die Filterpatrone auf genaue Abmessungen dadurch dimensioniert, daß man sie mechanisch, beispielsweise mit Hilfe eines Messers, einer Säge oder einer Schleifeinrichtung schneidet oder zupaßt (siehe das US-Patent Nr. 2,539,767 für Anderson).
  • Die Fasern, welche für die Herstellung der inneren Hülse 20 verwendet werden, können aus Akryl, Nylon, Polyester, Cellulose und Gemischen davon sein. Diese Fasern haben einen durchschnittlichen Durchmesser im Bereich von ungefähr 10 bis zu 40 µm und liefern eine Porengröße im Bereich von ungefähr 5 bis zu ungefähr 50 µm, wobei 10 bis 20 µm bevorzugt werden.
  • Die Fasern, welche beim Überfilzschritt verwendet werden, um die äußere Hülse 21 zu bilden, werden so gewählt, daß sie für ein sehr dichtes zweites poröses Medium mit geringer Porengröße sorgen. Die Fasern als solche können aus Akryl, Nylon, Polyester, Cellulose und Gemischen davon bestehen, welchen ein hoher Prozentsatz an Glas-Mikrofasern zugesetzt worden ist. Die Menge der letzteren liegt im Bereich von ungefähr 5 bis zu ungefähr 30 Gewichtsprozenten. Der durchschnittliche Durchmesser der Glasfasern kann im Bereich von ungefähr 0,5 bis zu 5 mm gewählt werden.
  • Wegen der einzigartigen Struktur des entsprechend der vorliegenden Erfindung hergestellten Filterelementes ist es jetzt möglich, wesentlich feinere Partikel als bei der Verwendung eines konventionellen faserigen Filterelementes zu entfernen. Ein Vergleich wird in Tabelle I nachstehend zwischen einem MICRO- KLEAN -Filterelement, das den bekannten Stand der Technik kennzeichnet und einem Filterelement entsprechend der vorliegenden Erfindung gezeigt. Tabelle I Partikelgröße für den angegebenen anfänglichen Gütegrad der Patrikelentfernung
  • a) höchster Gütegrad der bekannten Technik MICRO-CLEAN
  • b) höchster Gütegrad für ein Filterelement des bekannten Standes der Technik
  • c) konnte nicht gemessen werden.
  • Durch Überprüfung der in Tabelle I gezeigten Daten dürfte jetzt eingeschätzt werden, daß die verhältnismäßig offene, durch das erste poröse Medium gebildete Hülse, die durch die äußere Hülse mit dem zweiten porösen Medium überfilzt wird, das viel feiner als das erste poröse Medium ist, sich ein einzigartiges Filterelement ergibt, welches viel feinere Partikel mit hohem Gütegrad filtern kann.
  • Für eine Verwendung in Filteranlagen mit hohem Gütegrad ist es notwendig, daß das Filterelement eine außerordentlich wirksame Dichtungseinrichtung verwendet. Unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 3 ist mit jedem Ende 13 und 14 von Element 10 eine aus geschlossenzelligem thermoplastischem Polymerschaum bestehende Dichtung 29 thermisch verbunden. Jede Dichtung 29 sorgt für eine wirksame Dichtungsfläche zwischen den Enden der Patrone 10 und dem Dichtungsende des Filtergehäuses (nicht gezeigt).
  • Die Dichtungen haben typischerweise die Form einer ringkammerförmigen Kreisscheibe, welche an den Filterenden 13, 14 konzentrisch zu dem hohlen axialen Kern 15 angeklebt ist. Typischerweise kann die Dichtung einen Durchmesser haben&sub1; der etwas kleiner als der Außendurchmesser des Filterelementes 10 ist und einen Innendurchmesser haben, der etwas größer als der Innendurchmesser des Filterelementes ist. Typischerweise sind die Scheiben 1,6 bis 2,4 mm (1/16 bis 3/32 Zoll) dick. Diese Dimension könnte, wenn nötig vergrößert werden, um störanfällige Dichtungskonfigurationen auszugleichen, welche mehr Elastizität oder Tiefe erfordern, um für eine ausreichende Abdichtung zu sorgen. Den Schaum erhält man in Plattenform und schneidet ihn zu Scheiben der gewünschten Größe und Gestalt.
  • Die Dichtungen 29 werden auf das Filterelement 10 durch Beheizen der Enden 13, 14 des Elementes 10 auf eine Temperatur aufgebracht, die ausreichend hoch ist, um eine thermische Schmelzbindung der Dichtungen 29 mit dem Patronenende herzustellen, wenn die Dichtung mit der harten Filterelementfläche in Kontakt kommt. Eine solche Temperatur kann empirisch leicht bestimmt werden und wird empirisch hergeleitet, liegt aber unterhalb der Temperatur, bei welcher das Element beginnt, sich zu zersetzen, zu schmelzen und/oder zu fließen und liegt auch unterhalb der Temperatur, bei welcher die Dichtung vollkommen schmilzt. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die Zellen im Innern des Dichtungsmaterials die erhitzte Oberfläche, die in Kontakt mit den erhitzten Enden des Filters 10 stehen, gegenüber dem übrigen Teil des Dichtungsmaterials isolieren, und folglich wird nur die Unterseite der Dichtung ausreichend erhitzt, um eine Schmelzbindung mit den Enden des Filterelementes 10 zu bilden. Eine solche Erhitzung kann mit einer Heizplatte, Infrarotenergie, heißer Luft usw. vorgenommen werden. Es steht eine Anzahl von Techniken für die Erhitzung des Endes des Elementes zur Verfügung, welche einfach durchzuführen und zu automatisieren sind.
  • Der geschlossene Zellaufbau des Polymers ist auch wünschenswert, weil er für eine Elastizität oder Rückfederung sorgt, welche einen Ausgleich für ein Nichtfluchten oder eine Flachheit des Endes der Patrone gestattet. Zusätzlich sorgt der geschlossene Zellaufbau für eine Dichtung zwischen den Zellen, durch welche die Flüssigkeit nicht sickern oder strömen kann. Die Verwendung einer massiven Polymerdichtung wäre nicht angemessen, obwohl sie sich mit dem Filterelement lediglich durch ein Erhitzen des Endes der Patrone verbinden könnte, sie würde entweder vollkommen schmelzen und deformieren und/oder würde keine ausreichende Elastizität für die dichtenden Kanten des Filtergehäuses, in welches sie einzubetten ist, liefern. Zum Zweck einer vollständigeren Beschreibung dieser Dichtungen kann auf die vorstehend vermerkten US-Patente Nr. 5,015,316 und 5,028,327 Bezug genommen werden.
  • Die Filtergehäuse, die in Verbindung mit dem Filterelement dieser Erfindung verwendet werden, sind in der Technik allgemein bekannt. Die Patronen können in unterschiedlichen Längen oder dem Mehrfachen einer einfachen Länge übereinandergestapelt verwendet werden. Bei solchen Anordnungen werden alle Patronen, die mehrfach übereinander angeordnet sind, thermisch mit einem heißgeschmolzenen Polymer, z.B. Polypropylen, gebunden, um ein Fluchten und eine permanente Bindung für eine positive Abdichtung gegenüber einem Umgehen zu gewährleisten.
  • Die Filterelemente können für die Beseitigung von Verunreinigungspartikeln, welche faserig, schleifend oder gelatineartig sind, aus Flüssigkeiten, wie Alkohol, Glykolen, Kühlmitteln, Kraftstoffen, Schmiermitteln, Kosmetik, Farben und Lacken, Preßluft, Getränken, fotografischen Lösungen und insbesondere Magnetoxidaufschlämmungen für die Herstellung magnetischer Aufzeichnungsmedien eingesetzt werden.
  • Auf der Grundlage der vorstehenden Offenbarung sollte jetzt offensichtlich sein, daß das Filterelement der vorliegenden Erfindung die im Vorstehenden dargelegten Aufgaben erfüllt. Es sollte auch für jene, die mit der Technik vertraut sind, offensichtlich sein, daß das Verfahren der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden kann, um ein Filterelement mit hohem Gütegrad herzustellen, welches eine äußere Hülse mit einem porösen Medium mit geringerer Porengröße als der inneren Hülse hat. In ähnlicher Weise kann die Wahl von Fasern und Bindungsharzen, welche verwendet werden, um das Filterelement herzustellen, je nach der gewünschten Filtration leicht durch jene bestimmt werden, die mit der Technik vertraut sind.
  • Es ist deshalb selbstverständlich, daß alle offensichtlichen Abwandlungen innerhalb des Geltungsbereiches der beanspruchten Erfindung fallen und folglich die Gesamtstruktur und Größe des Filterelementes und auch die Porengröße so abgewandelt werden können, daß sie zu der letztendlichen Anwendung passen, ohne von der Erfindung abzuweichen, wie sie hierin offenbart und beschrieben worden ist.

Claims (12)

1. Filterelement mit einer porösen, dickwandigen, einstückigen, selbsttragenden, kunstharzimprägnierten und -gebundenen faserigen, röhrenförmigen Filterstruktur, welche aufweist:
einen hohlen Kern;
eine innere Hülse aus einem ersten großporigen porösen Medium benachbart zu dem hohlen Kern; und
eine äußeren Hülse aus einem zweiten kleinporigen porösen Medium, das feinporiger als das erste poröse Medium ist und benachbart zu der inneren Hülse liegt, wobei das erste und zweite poröse Medium kunstharzimprägniert und -gebunden sind, wobei im Betrieb zu filterndes Fluid radial nach innen durch die röhrenförmige Filterstruktur fließt.
2. Filterelement nach Anspruch 1, wobei das erste poröse Medium Fasern ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Acrylmaterial, Nylon, Polyester, Cellulose und Gemischen daraus aufweist, und wobei das zweite poröse Medium Fasern ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Acrylmaterial, Nylon, Polyester, Cellulose und Gemischen daraus mit Glasmikrofasern aufweist.
3. Filterelement nach Anspruch 2, wobei die Fasern des ersten porösen Mediums mittlere Durchmesser im Bereich von 10 bis 40 µm haben und wobei die Glasmikrofasern einen mittleren Durchmesser im Bereich von 0,5 bis etwa 5 µm haben.
4. Filterelement nach Anspruch 3, wobei das erste poröse Medium Porengrößen im Bereich von etwa 5 bis etwa 50 µm aufweist.
5. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die innere Hülse etwa 30 bis 70% des Durchmessers des Elements umfaßt.
6. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit gegenüberliegenden Enden, die thermisch daran gebundene Dichtscheiben tragen.
7. Verfahren zur Herstellung eines porösen, dickwandigen, einstückigen, selbsttragenden, kunstharzimpragnierten und -gebundenen faserigen, röhrenförmigen Filterelements, mit den Schritten:
Bilden einer hohlen inneren Hülse aus einem ersten großporigen porösen Medium, indem man in einer Aufschlämmung verteilte Fasern auf einem geeigneten Formkörper aufwachsen läßt;
Bilden, auf der inneren Hülse, einer äußeren Hülse aus einem zweiten kleinporigen porösen Medium, das feinporiger als das erste poröse Medium ist, wobei man bewirkt, daß in einer Aufschlämmung verteilte Fasern auf der inneren Hülse aufwachsen;
Imprägnieren der inneren und der äußeren Hülse mit einem Kunstharzbinder; und
Aushärtenlassen des Kunstharzes, um ein einstückiges, selbsttragendes, kunstharzimprägniertes und -gebundenes faseriges, röhrenförmiges Filterelement zu bilden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt des Bildens der inneren Hülse Fasern verwendet, die aus der Gruppe bestehend aus Acrylmaterial, Nylon, Polyester, Cellulose und Gemischen daraus ausgewählt sind, und der Schritt des Bildens der äußeren Hülse Fasern verwendet, die aus der Gruppe bestehend aus Acrylmaterial, Nylon, Polyester, Qellulose und Gemischen daraus mit Glasmikrofasern ausgewählt sind.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Fasern des ersten porösen Mediums mittlere Durchmesser im Bereich von etwa 10 bis 40 µm und die Glasmikrofasern einen mittleren Durchmesser im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 5 µm haben.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das erste poröse Medium Porengrößen im Bereich von etwa 5 bis 50 µm aufweist.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die innere Hülse von etwa 30% bis 70% des Durchmessers des Elements umfaßt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, das den zusätzlichen Schritt des thermischen Befestigens von Dichtscheiben an gegenüberliegenden Enden des Filterelements umfaßt.
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