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Dokumentenidentifikation DE69009827T2 29.09.1994
EP-Veröffentlichungsnummer 0391648
Titel Filterpatrone mit Verdichtungsring.
Anmelder Pall Corp., Glen Cove, N.Y., US
Erfinder Feint, Stephen D., Cortland, New York 13045, US
Vertreter Bardehle, H., Dipl.-Ing.; Dost, W., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Altenburg, U., Dipl.-Phys., Pat.-Anwälte; Geißler, B., Dipl.-Phys.Dr.jur., Pat.- u. Rechtsanw.; Rost, J., Dipl.-Ing., Pat.-Anw.; Pagenberg, J., Dr.jur.; Frohwitter, B., Dipl.-Ing., Rechtsanwälte, 81679 München; Bonnekamp, H., Dipl.-Ing.Dipl.-Wirtsch.-Ing.Dr.-Ing.; Kahlhöfer, H., Dipl.-Phys., Pat.-Anwälte; Schuster, R., Rechtsanw., 40474 Düsseldorf; Dosterschill, P., Dipl.-Ing.Dipl.-Wirtsch.-Ing.Dr.rer.pol., Pat.-Anw., 81679 München
DE-Aktenzeichen 69009827
Vertragsstaaten DE, FR, IT
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 02.04.1990
EP-Aktenzeichen 903035285
EP-Offenlegungsdatum 10.10.1990
EP date of grant 15.06.1994
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.09.1994
IPC-Hauptklasse B01D 29/21

Beschreibung[de]

Diese Erfindung bezieht sich auf gefaltete zylindrische Filterelemente und insbesondere auf eine Einrichtung, durch die derartige Filterelemente in diese enthaltende Filtervorrichtungen abgedichtet werden.

Zylindrische Filter werden breit angewendet, um Fluide zu filtern, und weisen ein zylindrisches Gehäuse auf, das eine ersetzbare Filterpatrone enthält, wobei die Filterpatrone ein poröses zylindrisches Kernteil und ein gefaltetes Filterelement, das den Kern umgibt, aufweist. Die Achsen der Faltungen sind im allgemeinen parallel zu der Achse des Kerns. Im normalen Betrieb steht eine Einlaßöffnung mit dem Inneren des Gehäuses in Verbindung, und eine Auslaßöffnung steht mit dem porösen axialen Kernteil derart in Verbindung, daß das zu filternde Fluid gezwungen wird, vom Einlaß zum Auslaß durch das zylindrische gefaltete Filterelement hindurchzuströmen. Um zu sichern, daß kein Fluid um die Enden des Filterelementes herum strömt, werden diese gewöhnlich in Endkappen an jedem Ende der Patrone abgedichtet. Die Endkappen, durch die die Auslaßöffnung mit dem axialen Kernteil in Verbindung steht wird die offene Endkappe genannt, und die andere, die das andere Ende des Kerns abdichtet, wird die Blindendkappe genannt. Bei einigen Konstruktionen hat das axiale Kernteil Ausgangsöffnungen an beiden Enden, wie z. B., wenn eine Vielzahl von Patronen zusammen verbunden sind, um eine längere Filtervorrichtung zu schaffen.

Die DE-C-37 39 297 offenbart ein röhrenförmiges Filterelement einschließlich einer gefalteten Bahn, die innerhalb eines perforierten Stützrohres enthalten ist. Ein Federring oder eine Federklemme drückt jedes Ende der Bahn radial nach außen in Kontakt mit dem Trägerrohr. Eine mit einem Flansch versehene Kappe ist an jedem Ende der gefalteten Bahn vorgesehen.

Das Abdichten der Enden des Filterelementes in den Endkappen wird häufig durch Plazieren eines Vergießverbundes in den Endkappen ausgeführt, was in diesem Zusammenhang ein Material bedeutet, das flüssig ist bei Filterpatronen-Abdichtbedingungen, jedoch fest unter normalen Betriebsbedingungen. Typischerweise wird das ein geschmolzenes Polymer, ein Plastisol, ein Zweikomponenten-Epoxydharz, ein Wachs, ein flüssiges Polymer, das rasch in einen festen Zustand gebracht werden kann, oder ein derartiges ähnliches Material sein. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Vergießverbund in der Tat das Material der Endkappe selbst. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Oberfläche der Endkappe, an die die Faltungen bondiert werden sollen, geschmolzen, und die Faltungen werden in die geschmolzene Oberfläche gedrückt. Dann läßt man die Endkappe abkühlen.

Damit dieser Abdichtprozeß effektiv ist, ist es notwendig, daß das Ende jeder Faltung fest in dem Vergießverbund verankert wird, und in der Praxis bedeutet das, daß sichergestellt wird, daß alle Enden der Faltungen in den Verbund auf eine etwa gleiche Tiefe eindringen und dort verbleiben, bis der Verbund sich verfestigt.

In einigen Fällen erweist sich das als eine schwierige Aufgabe. Die Viskosität des Vergießmaterials kann so hoch sein oder die Steifigkeit des Filterelementes kann so niedrig sein, daß die Faltungen tatsächlich ausbeulen, bevor ein adäquates Eindringen erzielt werden kann. Dieses Problem wird noch verschärft, wenn die Faltungen relativ breit beabstandet sind, so daß sie Schmutz aufnehmen, der aus einem gefilterten Fluid entfernt wird.

Die vorliegende Erfindung verkörpernde Filterelemente sind besser in der Lage, einem Ausbeulen zu widerstehen, wenn die Enden in einen Vergießverbund eingeführt werden, um ihn am Ort in einer Endkappe einer Filterpatrone abzudichten. Außerdem ist das Herausdrücken von Vergießmaterial zwischen den individuellen Faltungen gleichmäßiger und steuerbarer. Somit wird die Gleichmaßigkeit der Leistungsfähigkeit von Filterpatronen, die ein zylindrisches gefaltetes Filterelement enthalten, durch Sichern einer reduzierten Rate eines Filterausfalls als ein Ergebnis dessen verbessert, daß ein Filtrationsfluid an dem Filterelement durch nicht adäquate Endabdichtungen vorbeiströmt. Die vorliegende Erfindung schafft eine Filterpatrone, die ein zylindrisches gefaltetes Filterelement einschließlich eines ersten Endes und axial sich erstreckende Faltungen und eine Endkappe aufweist, die an dem ersten Ende des gefalteten Filterelementes angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Endverdichtungsring nahe dem ersten Ende des gefalteten Filterelementes angeordnet ist, wobei der Endverdichtungsring Enden der Faltungen in oder gegen Uhrzeigerrichtung zu einer Seite an dem ersten Ende verschiebt und einen Abschnitt von kompakten Faltungen bildet.

Die vorliegende Erfindung schafft auch eine Filterpatrone, die ein poröses zylindrisches Kernteil, Endkappen an gegenüberliegenden Enden der Patrone und ein um das zylindrische Kernteil angeordnetes und in der Patrone durch die Endkappen gehaltenes zylindrisches gefaltetes Filterelement, wobei die Achsen der Faltungen sich im allgemeinen parallel zu der Achse des zylindrischen Kernteiles erstrecken, und einen über ein Ende des Kernteiles angepaßten Endverdichtungsring mit einem im allgemeinen keilförmigen Querschnitt mit einem Keilwinkel von 18º bis 23º aufweist, wobei der Endverdichtungsring so wirkt, daß er die örtliche radiale Abmessung des durch das gefaltete Filterelement eingenommenen Raumes derart beschränkt, daß die Faltungen in dem Bereich in Kontakt mit dem Ring neu geformt und in dichter Nähe zueinander verdichtet werden.

Die vorliegende Erfindung schafft auch eine Filterpatrone, die ein poröses zylindrisches Kernteil, Endkappen an gegenüberliegenden Enden der Patrone und ein um das Kernteil angeordnetes und in der Patrone durch die Endkappen gehaltenes zylindrisches gefaltetes Filterelement, wobei die Achsen der Faltungen sich im allgemeinen parallel zu der Achse des Kernteiles erstrecken, und einen Endverdichtungsring aufweist, der in dem Bereich benachbart zu mindestens einer Endkappe so angeordnet ist, daß die lokale radiale Abmessung des durch das gefaltete Filterelement eingenommenen Raumes beschränkt wird und bewirkt, daß das gefaltete Filterelement einen Verdichtungsfaktor von 0,7 bis 0,9 hat.

Die vorliegende Erfindung schafft auch eine Filterpatrone, die ein zylindrisches gefaltetes Filterelement einschließlich eines ersten Endes und axial sich erstreckende Faltungen, einen Endverdichtungsring, der nahe dem ersten Ende des gefalteten Filterelementes so angeordnet ist, daß er die lokale radiale Abmessung des gefalteten Filterelementes beschränkt, und eine Endkappe aufweist, die an dem ersten Ende des gefalteten Filterelementes angebracht ist.

Die vorliegende Erfindung schafft auch ein Verfahren zum Anbringen eines gefalteten Filterelementes an einer Endkappe, das die Schritte eines Verdichtens eines ersten Endes des Filterelementes durch Verschieben der Enden von Faltungen in oder gegen Uhrzeigersinn zu einer Seite an dem ersten Ende des Elementes mit einem Endverdichtungsring und ein Verbinden der Endkappen mit dem ersten Ende des gefalteten Filterelementes aufweist.

Der Endverdichtungsring kann ein separates Bauteil sein oder kann ein integraler Teil des Kernteiles sein. Der Ring, der einen im allgemeinen keilförmigen Querschnitt hat, verschiebt die Enden der Faltungen des Filterelementes zu einer Seite (in oder gegen Uhrzeigersinn), um sie so bei einem Winkel zu der radialen Richtung erneut auszurichten. In der Praxis führt dieses erneute Ausrichten dazu, daß die Faltungen in den Bereich des Verdichtungsringes gedrückt werden, um in dichter Nähe zueinander gepackt zu werden. Bei dieser Konfiguration wiesen sie eine viel größere Fähigkeit auf, einem Ausbeulen der individuellen Faltungen oder einem Uberbiegen der Enden der Faltungen zu widerstehen, wenn die Enden in den Vergießverbund gedrückt werden, und das Herausdrücken des Vergießverbundes zwischen den Faltungen ist gleichmäßiger und steuerbarer.

Der Endverdichtungsring kann benachbart zu mindestens einem Ende des Filterelementes angeordnet sein. Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen sind Endverdichtungsringe an beiden Enden des Filterelementes vorgesehen. Der Endverdichtungsring wirkt durch Einschränken der lokalen radialen Abmessungen des durch das gefaltete Filterelement aufgenommenen Raumes derart, daß die Faltungen durch Kontakt mit dem Ring gezwungen werden, neu geformt und in enger Nähe zueinander verdichtet zu werden. Man erkennt, daß das am zweckmäßigsten durch Anbringen des Verdichtungsringes an dem Kernteil ausgeführt werden kann. Es wird jedoch klar sein, daß ein ähnliches Ergebnis durch Einschränken der radialen Abmessungen des Raumes durch Anlegen des Verdichtungsringes an der inneren Oberfläche eines Käfigteils erhalten werden kann, der das zylindrische gefaltete Filterelement umgibt und mit ihm in die Endkappen abgedichtet ist.

Der Endverdichtungsring kann einen im allgemeinen keilförmigen Querschnitt haben. Bei einigen Ausführungsbeispielen wird jedoch bevorzugt, daß der Endverdichtungsring auf ein gefaltetes Ende des axialen Kernteiles befestigt ist. In diesem Fall wird der keilförmige Querschnitt des Endverdichtungsringes zweckmäßigerweise in dem Maße kegelstumpfförmig sein, daß die Kegelform der Tiefe des Falzes entspricht. Im allgemeinen ist es deshalb bevorzugt, daß der Verdichtungsring so wirkt, daß der effektive lokale Durchmesser des Kernteiles an seinem Ende sich erhöht. Diese Erhöhung wird vorzugsweise graduell bei der maximalen Beschränkung des durch das an dem axialen Ende des Kernteiles gefundenen Filtermediums eingenommenen Raumes ausgeführt. Der Keilwinkel, d. h. der spitze Winkel, unter dem die Außenoberfläche des Ringes und die hypothetisch fortgesetzte Oberfläche des Kernteiles ohne den Ring liegt, ist vorzugsweise von 15º bis 30º, wie z. B. 18º bis 23º.

Der Verdichtungsfaktor (wie dieser Begriff hier nachfolgend definiert ist), der durch die Verwendung des Endverdichtungsringes erreicht wird, ist vorzugsweise 0,5 bis 1,1 und am bevorzugtesten 0,7 bis 0,9.

Während der Verdichtungsring im Hinblick auf einen keilförmigen Querschnitt beschrieben worden ist, ist es klar, daß das Konfigurationen einschließt, die die Keilform annähern, wie z. B. jene, bei der die externe Oberfläche des Ringes, wenn man ihn im Querschnitt sieht, eine konkave Konfiguration aufweist.

Die Endverdichtungsringe können aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt sein, die ihre strukturelle Integrität bei den Temperaturen erhalten, bei denen die Endkappen angelegt werden. Im allgemeinen ist Polymermaterial zufriedenstellend, wie z. B. Polyethylen, Polypropylen, Polytetrafluorethylen und polyfluorinierte Alkylvinylätherpolymere und Copolymere.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Ringe mit Schlitzen versehen, um ein Entweichen von Gasen zuzulassen, die ansonsten in den Faltungsenden durch Anlegen eines festen Ringes darauf gefangen sind. Das ist besonders wichtig, wenn der Filter in einem System vertikal ausgerichtet ist und verwendet wird, um sorgfältig abgemessene Flüssigkeitsvolumina zu filtern.

Das bei der Erfindung verwendete gefaltete Filterelement kann aus jeglichem geeigneten Medium hergestellt werden, wie z. B. Polymerfasern, Glasfasern, Zellulose oder gemischte Fasern oder Metallfasern. Es kann auch in der Form einer porösen Membran sein. Das gefaltete Filterelement kann auch ein Trägermaterial aufweisen, wie z. B. nicht verwebtes oder verwebtes Gewebe einschließlich derjenigen, die aus Metalloder Polymermaterialien und/oder stranggepreßten Gurtbändern hergestellt sind. Die Erfindung ist besonders nützlich in Verbindung mit einem zylindrischen gefalteten Tiefenfiltermedium, das aus Polymermikrofasern gebildet ist, die physisch miteinander verschlungen sind, um einen kurvenreichen Filtrationsweg für das hindurchströmende Fluid zu definieren. Wie oben angegeben, kann der Vergießverbund, in dem die Enden der Faltungen abgedichtet werden, jede Verbindung sein, die bei Abdichtbedingungen flüssig ist, die jedoch bei Verwendungsbedingungen eine feste Verbindung ist. Somit kann sie ein Plastisol, ein Zweikomponenten- Epoxydharz, ein Wachs oder irgendein anderes derartiges Material sein.

Ein bevorzugtes Hilfsmittel ist es, eine Oberfläche auf der Endkappe zu schmelzen und, während die Oberfläche geschmolzen ist, die Faltungen in sie zu pressen, bis die Enden vollständig und gleichmäßig abgedeckt sind.

Das poröse Kernteil kann aus einem geschmolzenen Kunststoff sein, wie z. B. einem Polyolefin, einem Fluoropolymer, einem Nylon oder einem Polyester. In alternativer Weise kann es aus einem Metailgeflecht, einem perforierten Blech wie z. B. Stahl oder Aluminium oder einer porösen Keramik oder irgendeinem aus einer Anzahl von porösen steifen Materialien hergestellt sein, die so angepaßt sind, daß sie einen Träger für das zylindrische gefaltete Filterelement bilden.

Wie oben erklärt, kann der Endverdichtungsring integral mit dem Kernteil oder dem Käfig sein, oder er kann separat an dem Kernteil oder dem Käfig, vorzugsweise mit einem Arretiersitz, angelegt werden. Gleichgültig, welches Ausführungsbeispiel vorliegt, es ist bevorzugt, daß, wenn das gefaltete Filterelement zuerst in Kontakt mit dem Endverdichtungsring gedrückt wird, die Bewegung von einer leichten Drehbewegung um die Filterachse begleitet wird, und zwar vielleicht bis zu 45º, und vorzugsweise von 20º bis 30º, um so zu unterstützen, daß die Faltungen gleichmäßig neu geformt und verdichtet werden.

Die Erfindung wird des weiteren unter speziellem Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 ist ein auseinandergezogener Querschnitt eines Teils einer Filterpatrone gemäß der Erfindung;

Fig. 2a ist ein Querschnitt eines Endverdichtungsringes gemäß der Erfindung;

Fig. 2b ist eine Draufsicht des Endverdichtungsringes, der in Fig. 2a dargestellt ist;

Fig. 3 ist eine Perspektivansicht einer Filterpatrone der Erfindung mit einem weggeschnittenen Abschnitt im Schnitt, der die Faltungen eines zylindrischen gefalteten Filterelementes zeigt, wenn sie im Volumen des Filterelementes erscheinen (d. h. unverdichtet), und auch in dem Abschnitt benachbart zu dem Endverdichtungsring, in dem die Faltungen übereinandergelegt und verdichtet sind. Eine Patrone des Standes der Technik ohne den Verdichtungsring ist ebenfalls gezeigt.

Fig. 4 ist ein schematischer Querschnitt eines Endes der Filterpatrone gemäß der Erfindung und ist vorgesehen, um die verschiedenen Abmessungen, auf die in der Beschreibung Bezug genommen worden ist, zu identifizieren.

Fig. 5 ist ein schematischer Schnitt des gefalteten Filterelementes, bevor es in die in der Patrone erforderliche zylindrische Form geformt ist. Sie ist auch dazu vorgesehen, die verschiedenen in der Beschreibung verwendeten Abmessungen zu identifizieren.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, das einen Endverdichtungsring, wie in Fig. 2a, 2b und 4 gezeigt, einbezieht, ist ein mit Öffnungen 2 versehenes zylindrisches Kernteil 1 durch ein gefaltetes Filterelement (nicht gezeigt) umgeben, das zwischen dem Kernteil und dem Käfigteil 3 angeordnet ist. Die Funktion des Käfigteiles ist es, das gefaltete Filterelement gegen plötzliche Druckschwankungen zu halten und zu schützen. Das Kernteil ist mit einem gefalteten Abschnitt 4 30 neben seinem Ende versehen, und ein Endverdichtungsring 5 mit einem kegelstumpfförmigen Keilquerschnitt, wie z. B. der des kegelstumpfförmigen Abschnittes des Keiles, stößt an den Falz auf dem Kernteil.

Im Gebrauch wird eine Endkappe 6 erwärmt, um eine Hauptoberfläche 7 davon zu schmelzen, und diese wird dann gegen den Körper der Filtervorrichtung derart gedrückt, daß die Enden der Faltungen des Filtermediums und die Enden des Verdichtungsringes und das Käfigteil in die Endkappe abgedichtet werden.

Die Fig. 2a und 2b stellen detaillierter den in Fig. 1 erscheinenden Endverdichtungsring dar Der spitze Winkel θ ist der hypothetische Winkel zwischen der äußeren geneigten Oberfläche des keilförmigen Ringes und der hypothetischen Fortsetzung der Oberfläche des Kernteiles. Klar ausgedrückt, steuern die Größe des Winkels θ und die axiale Länge L des Ringes die Größe einer Verdichtung, die an dem Faltungsende auftritt. Je größer die Werte von θ und L, umso größer ist die Verdichtung, die auftreten wird.

Dieses Verdichtungskonzept wird mathematisch als ein Verdichtungsfaktor oder DF ausgedrückt. Das wird durch die nachfolgende Berechnung abgeleitet. Zur Bedeutung der veschiedenen verwendeten Begriffe wird auf die Fig. 4 und 5 Bezug genommen.

Die Querschnittsfläche A&sub1; des Filterendes, die durch das Filterteil tatsächlich eingenommen wird, wird berechnet durch Messen der Abmessungen der Filterpackung in einem flachen und auch in einem vollkommen dichten Zustand, wie in Fig. 5 gezeigt.

Die Fläche A&sub1; ist dann gegeben durch A&sub1; = bh. Das gilt für die "flache" Form, bevor es in einen Zylinder geformt wird. In der flachen Konfiguration gibt es keine Hohlraumgebiete, wie sie z. B. gebildet werden, wenn das gefaltete Element in einen Zylinder geformt wird, wodurch die Spitzen der Faltungen getrennt werden.

Die Fläche A&sub2;, die durch das Filterende in der zylindrischen Packungsform eingenommen wird, wird bestimmt durch

A&sub2; = π(RI² - RO²).

Die Differenz in den Flächen in dem vollständig dichten Zustand und in der endgültigen Filterform ist die Hohlraumfläche AV des Filterendes:

AV = A&sub2; - A&sub1;

AV = π(RI² - RO²) - bh.

Die endgültige Querschnittsfläche AF, die durch den Filter eingenommen wird, wenn er durch den Packüngsendring verdichtet wird, ist gegeben durch

AF = π(RI² - RR²)

wobei RR = RO + X

oder AF = π[RI² - (RO + X)²].

Die endgültige Fläche der Hohlräume AVF in der Querschnittsfläche mit der erzeugten Packungsverdichtung ist gegeben durch

AVF = AF - A1

oder

AVF = π[RI² - (RO + X)²] - bh.

Die benötigte Abmessung X, die ein Maß der maximalen Reduzierung der radialen Richtung des durch das Filterende in seinem verdichteten Zustand eingenommenen Raumes kann dann bestimmt werden durch

Wenn wir einen gewünschten Verdichtungsfaktor DF definieren, so daß

DF = AV - AVF/AV

so wird dann

AVF = (1 - DF)AV.

Es sollte festgestellt werden, daß, wenn das Filterelement etwas lose verdichtet ist, der Endverdichtungsring das Material der Faltungen zusammendrücken sowie die Faltungen derart zusammen verdichten könnte, daß AF kleiner als A&sub1; sein könnte. Somit könnte AVF einen negativen Wert haben, und deshalb könnte DF größer als 1 sein.

Hat man dann eimnal einen abgeleiteten Verdichtungsfaktor DF definiert, so ist es möglich, die notwendigen Abmessungen des Endverdichtungsringes abzuleiten, um zu erreichen, daß der Grad der Verdichtung ist:

und

b&sub2; = b&sub1; + X.

Im allgemeinen wird die axiale Länge des Ringes L derart gewählt, daß der Winkel θ von 15º bis 30º ist und vorzugsweise von 18º bis 23º ist.

BEISPIEL

Ein Ausführungsbeispiel eines Endverdichtungsringes wurde in eine spezielle Filterkonfiguration einbezogen, um das Erreichen der Ziele der Erfindung darzustellen. Der gewählte Filter wurde für eine Entfernung von Partikeln mit 0,2 um Größe ausgelegt. Das Filterteil bestand aus einer 0,08 mm (0,003 Inch) dicken polytetrafluorethylen-expandierten Membran mit einer 0,30 mm (0,012 Inch)-Dicke nicht verwebten Polypropylens auf der stromaufwärtigen Seite und einer Dicke von 0,46 mm (0,018 Inch) desselben Materials auf der stromabwärtigen Seite. Das Filterteil wurde auf einer konventionellen hin- und hergehenden Falteinrichtung mit einer Faltenhöhe von 10,29 mm (0,405 Inch) gefaltet. Der Filter hatte Käfig-, Kern- und Endkappenteile, die aus Polypropylen gegossen waren. Die Abmessungen des Filters waren unter Verwendung der oben diskutierten Parameter bzgl. der Fig. 4 und 5:

h = 10,29 mm (0,405") RO = 16,07 mm (0,6325")

b = 111,8 mm (4,400 ") RI = 26,86 mm (1,0575")

b&sub1; = 7,62 mm (0,30")

Endverdichtungsringe wurden so aufgebaut, daß sie Verdichtungsfaktoren DF von 0,71 und 0,94 gewährleisten. Die Abmessungen der größeren Höhe der Ringquerschnitte b&sub2; wurden zu 2,79 mm (0,110 Inch) bzw. 3,43 mm (0,135 Inch) bestimmt. Ein einziger Wert für die Länge des Ringes L wurde mit 6,35 mm (0,25 Inch) gewählt. Das führte zu Werten für den Keilwinkel θ von 18º und 23º.

Tabelle 1 faßt die durch Einbeziehung dieser Endverdichtungsringe in die oben erwähnten Filter erhaltenen Ergebnisse zusammen.

Tabelle 1
Kompressionsfaktor des Endverdichtungsringes Prozentsatz von Filtern, die den Dichtheits-Integritätstest bestehen Durchschnittlicbe Leckage für ein Durchströmen durch den Filter kein Ring

Die Daten in der dritten Spalte stellen die Ergebnisse eines Akzeptanztestes bei einer Standardherstellung dar. Der Test mißt die Luftströmungsrate durch den Filter in der Vorwärtsrichtung, nachdem der Filter mit einer Lösung von Tertiärbutylalkohol und Wasser benetzt worden ist. In diesen Testreihen wurde ein Differenzdruck von 8578 kg/m² (12,2 psi) an dem Filter angelegt, und die sich ergebende Strömung wurde in cm³/min gemessen. Wenn die berechnete Diffusionsströmung (0,9 cm³ bei diesem Ausführungsbeispiel) von der gesamten abgezogen wird, ist die verbleibende Leckageströmung ein Maß der Strömung durch "Löcher" in dem Filter, Seitenabdichtungen und Endabdichtungen. Der Durchschnittswert dieser Leckageströmung ist in Spalte 3 für jeden Fall gezeigt.

Die Ergebnisse zeigen klar, daß Ausführungsbeispiele mit den oben erwähnten Verdichtungsfaktoren die Ziele der Erfindung erreichen.


Anspruch[de]

1. Filterpatrone, die ein zylindrisches gefaltetes Filterelement einschließlich eines ersten Endes und axial sich erstreckende Faltungen und eine Endkappe (6) aufweist, die an dem ersten Ende des gefalteten Filterelementes angebracht ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

ein Endverdichtungsring (5) nahe dem ersten Ende des gefalteten Filterelementes angeordnet ist, wobei der Endverdichtungsring Enden der Faltungen in oder gegen Uhrzeigersinn zu einer Seite an dem ersten Ende verschiebt und einen Abschnitt verdichteter Faltungen bildet.

2. Filterpatrone nach Anspruch 1, die des weiteren ein poröses zylindrisches Kernteil (1) aufweist, wobei das Filterelement um das Kernteil (1) angeordnet ist.

3. Filterpatrone nach Anspruch 2, bei der der Endverdichtungsring (5) an einem Ende des Kernteiles (1) angelegt wird.

4. Filterpatrone nach Anspruch 2 oder 3, bei der das Kernteil (1) neben einem Ende gefalzt ist und der Endverdichtungsring (5) einen kegelstumpfförmigen Keilquerschnitt derart aufweist, daß der kegelstumpfförmige Abschnitt des Keiles in dem Falz (4) dem Kernteiles (1) untergebracht ist.

5. Filterpatrone nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, bei der der Endverdichtungsring (5) und das Kernteil (1) mit einer Einrichtung zum Sichern eines Arretiersitzes versehen ist, wenn der Endverdichtungsring (5) auf dem Kernteil (1) angeordnet ist.

6. Filterpatrone nach Anspruch 2 oder 3, bei der der Endverdichtungsring (5) ein integraler Teil des Kernteiles (1) ist.

7. Filterpatrone nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die weiterhin einen zylindrischen Käfig (3) aufweist, der das gefaltete Filterelement umgibt.

8. Filterpatrone nach Anspruch 7, wenn abhängig von Anspruch 1 oder 2, bei der der Endverdichtungsring (5) an einem Ende des Käfigteiles (3) angelegt ist.

9. Filterpatrone nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Enden der Faltungen des Filterelementes in den Körper der Endkappe (6) dringen.

10. Filterpatrone nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Endverdichtungsring (5) mit Schlitzen versehen ist, damit Gase entweichen können.

11. Filterpatrone nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Filterelement erste und zweite Enden aufweist und wobei Endverdichtungsringe (5) an beiden Enden des Filterelementes vorgesehen sind.

12. Filterpatrone nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Endverdichtungsring (5) einen im allgemeinen keilförmigen Querschnitt aufweist.

s13. Filterpatrone nach Anspruch 12, bei der der Keil einen Keilwinkel von 18º bis 23º aufweist.

14. Filterpatrone nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Abschnitte der Faltungen in Kontakt mit dem Endverdichtungsring (5) einen Verdichtungsfaktor (DF) von 0,5 bis 1,1 aufweisen, wobei

DF = AV - AVF/AV

wobei AV = die Hohlraumflächen des Filterendes, und

AVF = die Endfläche der Hohlräume in der Querschnittsfläche sind, wenn sie verdichtet ist.

15. Filterpatrone nach Anspruch 14, bei der der Verdichtungsfaktor (DF) 0,7 bis 0,9 ist.

16. Filterpatrone gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Endverdichtungsring (5) aus einem Polymer hergestellt ist, das einen Schmelzpunkt über der Temperatur hat, bei der die Enden der Faltungen in der Endkappe (6) abgedichtet werden.

17. Filterpatrone nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Endverdichtungsring (5) aus einem Polymer eines fluorinierten oder unfluorinierten Olefins hergestellt ist.

18. Filterpatrone nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Endverdichtungsring (5) und die Endkappe (6) beide aus olefinischem Polymer hergestellt sind.

19. Verfahren zum Anbringen eines gefalteten Filterelementes an einer Endkappe (6), das die Schritte aufweist:

- Verdichten eines ersten Endes des Filterelementes durch Veschieben von Enden von Faltungen in oder gegen Uhrzeigersinn zu einer Seite an dem ersten Ende des Elementes mit einem Endverdichtungsring (5); und

- Verbinden der Endkappe (6) mit dem ersten Ende des gefalteten Filterelementes.

20. Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei der Schritt des Verdichtens des ersten Endes des gefalteten Filterelementes ein Beschränken einer lokalen radialen Abmessung des durch das erste Ende des gefalteten Filterelementes derart eingenommenen Raumes einschließt, daß die Faltungen in der Nähe des ersten Endes neu geformt und in enger Nähe zueinander verdichtet werden.

21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei das Einschränken einer lokalen radialen Abmessung ein Passen eines Endverdichtungsringes (5) zu dem ersten Ende des gefalteten Filterelementes einschließt.







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