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Dokumentenidentifikation DE69018446T2 07.12.1995
EP-Veröffentlichungsnummer 0452592
Titel Abdichtungsscheibe in Filtereinsatzvorrichtung und Verfahren zur Herstellung.
Anmelder Minnesota Mining and Manufacturing Co., Saint Paul, Minn., US
Erfinder Tang, Yuan-Ming c/o Minnesota Min. & Manufact. Co., St. Paul, Minnesota 55133-3427, US;
Stephan, Gregory H.C. c/o Minnesota Min.&Manuf.Co., St. Paul, Minnesota 55133-3427, US
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
DE-Aktenzeichen 69018446
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 19.12.1990
EP-Aktenzeichen 903138659
EP-Offenlegungsdatum 23.10.1991
EP date of grant 05.04.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.12.1995
IPC-Hauptklasse B01D 29/11

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft Filterkerzen für Fluide, insbesondere austauschbare Filterkerzen mit großer Oberfläche zum Filtrieren von Gasen und Flüssigkeiten.

Das Streben nach dem Anordnen einer größeren wirksamen Filterfläche in einer möglichst kleinen Filtereinheit hat zu verschiedenen Filteranordnungen geführt, zu deren Herstellung ebenes Filterblatt zu einem gefalteten Gebilde gefaltet wird. Dann wird das gefaltete Filterelement in eine Filterhülse eingesetzt, die das Filter und das Gebilde abstützt, das zum Führen des zu filtrierenden Fluids durch das Filterelement dient. Ein derartiges Filter mit Filterhülse sind in der US-A-4 842 739 beschrieben.

In einer anderen Vorveröffentlichung - JP-A-58 81 532 -ist für ein rohrförmiges Filterelement eine Endkappenanordnung angegeben, deren Endkappe eine Achse, eine axial innenliegende Fläche, eine axial außenliegende Fläche und eine Außenumfangswandung besitzt, die die axial innenliegende und die axial außenliegende Fläche miteinander verbindet. Die Endkappe ist so bemessen, daß eine radial innenliegende Fläche des Filterelements auf die Außenumfangswandung der Endkappe aufgezogen werden kann. Ein Festlegering hat eine Achse, eine axial innenliegende Fläche, eine axial außenliegende Fläche und eine Außenumfangswandung, die die axial innenliegende und die axial außenliegende Fläche miteinander verbindet. Der Festlegering ist so bemessen, daß das Filterelement zwischen der Innenumfangswandung des Festlegeringes und der Außenumfangswandung der Endkappe festlegbar ist. Diese Vorveröffentlichung ist die Grundlage des Oberbegriffs des beigefügten Anspruchs.

Gemäß der JP-A-58 81 532 besteht die Endkappenanordnung der Filterkerze aus Metall. Um das Gewicht und die Kosten herabzusetzen, ist es jedoch zweckmäßig, die Endkappenanordnung aus thermoplastischen Polymeren herzustellen.

Die Erfindung schafft eine Konstruktion, die eine Verwendung von thermoplastischen Polymeren ohne eine Herabsetzung der baulichen Integrität der Filterkerze und der zwischen dem Filterelement und der Filterhülse vorhandenen Berührungsfläche gestattet, die ein Lecken der fertigen Anordnung verhindert.

Darstellung der Erfindung

Die Erfindung schafft eine Endkappenanordnung für eine Filterkerze mit einem rohrförmigen Filterelement, umfassend eine Endkappe, die eine Achse besitzt, ferner einen Mantel, der eine axial innenliegende Fläche, eine axial außenliegende Fläche und eine Außenumfangswandung hat, die die axial innenliegende Fläche und die axial außenliegende Fläche miteinander verbindet, wobei der Mantel so bemessen ist, daß eine Innenumfangswandung des Filterelements auf die Außenumfangswandung aufgezogen werden kann;

eine Festlegeglied, das eine Achse besitzt, ferner eine axial innenliegende Fläche, eine axial außenliegende Fläche und eine Innenumfangswandung, die die axial innenliegende Fläche und die axial außenliegende Fläche verbindet und so bemessen ist, daß das Filterelement zwischen der Innenumfangswandung des Festlegegliedes und der Außenumfangswandung der Endkappe festlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Festlegeglied und die Endkappe aus thermoplastischen Polymeren bestehen;

die Endkappe ferner einen axial vorspringenden Teil besitzt, der sich im Bereich des Außenmantels der Endkappe von der axial außenliegenden Fläche des Mantels der Endkappe über eine vorherbestimmte Strecke axial erstreckt und an dem genannten Mantel eine ringförmige Erhöhung bildet;

das Festlegeglied ferner einen axial vorspringenden Teil besitzt, der eine ringförmige Erhöhung bildet, die sich im Bereich der Innenumfangswandung des Festlegegliedes von der axial außenliegenden Fläche des Festlegegliedes im wesentlichen über die genannte vorherbestimmte Strecke axial erstreckt;

so daß, wenn die axial außenliegende Fläche der Endkappe und die axial außenliegende Fläche des Festlegegliedes axial miteinander fluchten, die von den vorspringenden Teilen gebildeten Erhöhungen auf der Endkappe und dem Festlegeglied sich axial im wesentlichen über die gleiche Strecke erstrecken und daher nach dem Anbringen des Festlegegliedes an der Endkappe den Erhöhungen Wärme zugeführt werden kann, um das Festlegeglied und die Endkappe unter Bildung einer lecksicheren Dichtung zwischen ihnen zu verschmelzen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird näher anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert, in deren verschiedenen Figuren gleiche Bezugsziffern gleiche Teile bezeichnen. Dabei zeigt

Figur 1 schaubildlich eine erfindungsgemäße Filterkerze,

Figur 2 im Querschnitt mit auseinandergezogenen Teilen einen Teil der Filterkerze nach Figur 1,

Figur 3 im Querschnitt einen Teil der Filterkerze nach Figur 1 im zusammengesetzten Zustand und

Figur 4 in einer der Figur 3 entsprechenden Darstellung den Zustand nach dem abschließenden Warmverschweißen.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Gemäß den Figuren 1 bis 4 ist der Gegenstand der Erfindung eine allgemein mit 10 bezeichnete Filterkerze, die ein poröses Tragrohr 12 besitzt, mit dem zwei Endkappen 14 verbunden sind, sowie zwei Festlegeringe 18, die mit den Endkappen 14 derart zusammengesetzt sind, daß einander entgegengesetzte Enden eines Filterelements 22 zwischen ihnen festlegbar sind. Eine Endkappe 14 und ein Festlegering 18 bilden in Kombination eine Endkappenanordnung für die Filterkerze 10. über dem Filterelement 22 ist ein siebartiger Schutzmantel 24 vorgesehen. Im Gebrauch verhindern der siebförmige Schutzmantel 24 und das Tragrohr 12 ein Verformen des Filterelements 22. Im Betrieb wird der Filterkerze 10 eine Flüssigkeit oder ein Gas als ein zu filtrierendes Fluid durch die Öffnung 26 am Ende des Tragrohrs 12 zugeführt. Das Fluid durchströmt das Filterelement 22 und tritt durch den siebartigen Schutzmantel 24 aus der Filterkerze 10 heraus. Man kann die Strömungsrichtung auch umkehren und das zu filtrierende Fluid durch den siebförmigen Schutzmantel 24 hindurch zuführen und durch das Tragrohr 12 hindurch abziehen.

Gemäß den Figuren 2 bis 4 wird zum Zusammenbau der Filterkerze das Filterelement 22 auf die Außenumfangswandung 28 der Endkappen 14 so aufgezogen, dar sich das Filterelement über die außenliegenden Flächen 30 der Endkappen 14 hinaus erstreckt. Dann werden die Festlegeringe 18 unter Krafteinwirkung auf die Endkappen 14 und das Filterelement 22 aufgeschoben, das dadurch zwischen den Endkappen 14 und den Festlegeringen 18 festgelegt wird. Um den Zusammenbau der Festlegeringe 18 mit den Endkappen 14 zu erleichtern, sind die Außenumfangswandungen 28 der Endkappen 14 und die ringförmigen Innenwandungen 32 der Festlegeringe 18 vorzugsweise zueianander komplementär verjüngt. Die Festlegeringe 18 werden unter Krafteinwirkung auf das Filterelement 22 und die Endkappen 14 aufgeschoben, bis die außenliegenden Flächen 34 der Festlegeringe 18 mit den außenliegenden Flächen 30 der Endkappen 14 fluchten, wie es in der Figur 3 dargestellt ist.

Sowohl die Endkappen 14 als auch die Festlegeringe 18 sind an ihren außenliegenden Flächen 30 bzw. 34 mit Vorsprüngen 36 bzw. 38 versehen, die bei mit den Endkappen 14 zusammengesetzten Festlegeringen 18 von den außenliegenden Flächen 30 bzw. 34 der Endkappen 14 und der Festlegeringe 18 über gleiche Strecken vorstehen. Diese Vorsprünge 36 und 38 bestehen aus einem Werkstoff, der unter Wärmeeinwirkung derart schmelzbar ist, daß die Festlegeringe 18 mit den Endkappen 14 dicht verbunden werden. Nachdem die Festlegeringe 18 und die Endkappen 14 in der in Figur 3 gezeigten Weise zusammengesetzt worden sind, wird das sich über die Vorsprünge 36 und 38 hinaus erstreckende Filterelement 22 vorzugsweise bis zu der Ebene der Vorsprünge 36 und 38 zugeschnitten und werden durch Zuführen von Wärme die Vorsprünge 36 und 38 und das zwischen ihnen befindliche Filterelement 22 geschmolzen. Durch dieses Schmelzen der Werkstoffe der Vorsprünge 38 der Festlegeringe, des Filterelements 22 und der Vorsprünge 36 der Endkappen wird zwischen den Festlegeringen 18 und den Endkappen 14 eine nahtlose, dichte Verbindung hergestellt.

Bei der Ausbildung der Festlegeringe 18 und der Endkappen 14 ist die Bildung der Vorsprünge 36 und 38 kritisch. Die Vorsprünge 36 und 38 bestehen aus einer Werkstoffmenge, die im erhitzten Zustand dem die Festlegeringe 18 und die Endkappen 14 bildenden Werkstoff gestattet, einschließlich des Werkstoffes des Filterelements 22 zusammenzufließen. Dank der Vorsprünge 36 und 38 ist auf der Endkappenanordnung eine Erhöhung vorhanden, die die Anlage der Wärmequelle an der richtigen Fläche beträchtlich erleichtert. Da das Volumen der Vorsprünge 36 und 38 relativ klein ist, genügen eine geringe Wärmemenge und eine kurze Zeit der Berührung mit der Wärmequelle, so daß beim Zusammensetzen die Dauer des Arbeitsspiels und die Gefahr eines Verformens der Endkappenanordnungen in der Wärme herabgesetzt werden.

Es ist dargestellt, daß sich die Vorsprünge 36 und 38 mit den Außenumfangswandungen 28 der Endkappen 14 und den ringförmigen Innenwandungen 32 der Festlegeringe 18 bündig sind, doch braucht keine dieser beiden Bedingungen eingehalten zu werden. Zwischen den Vorsprüngen 36 und 38 und den Rändern der Festlegeringe 18 oder der Endkappen 14 kann ein kleiner Abstand vorhanden sein, sofern die Vorsprünge 36 und 38 so nahe angeordnet sind, daß sie beim Erhitzen der Vorsprünge 36 und 38 Werkstoff in die Fuge zwischen den Festlegeringen 18 und den Endkappen 14 abgeben. Die Vorsprünge 36 und 38 brauchen auch nicht die dargestellte Querschnittsform zu besitzen, weil nicht die Form des die Vorsprünge 36 und 38 bildenden Werkstoffs wichtig ist, sondern sein Volumen.

Den Festlegeringen 18 und den Endkappen 14 wird Wärme vorzugsweise mit einem erhitzten Ring zugeführt, der gegen die Vorsprünge 36 und 38 gedrückt wird. Man kann die Wärme auch durch Ultraschallschweißen oder durch Beaufschlagen mit Heißluft oder einer Flamme zuführen. Es hat sich als Zweckmäßig erwiesen, das sich über die Vorsprünge 36 und 38 hinaus erstreckende Filterelement 22 so zuzuschneiden, daß ein gefälliges Aussehen und eine dauerhafte Verbindung erzielt werden. Diese Maßnahme kann jedoch entfallen, wenn das Filterelement nicht zu weit vorsteht.

Damit die Festlegeringe 18, die Endkappen 14 und das Filterelement 22 einwandfrei miteinander verschweißt werden, müssen die diese Teile bildenden Werkstoffe miteinander kompatibel und verschweißbar sein. Die diese Teile bildenden Werkstoffe brauchen jedoch nicht identisch zu sein, sofern sie schmelzbar sind. Daher wird das Filterelement vorzugsweise von einem thermoplastischen Werkstoff gebildet, der ohne Einschränkung darauf aus Polyolef inen, Polyamiden, Polyestern, Polycarbonaten und Polysulfonen bestehen kann. Vorzugsweise wird für die Festlegeringe 18 und die Endkappen 14 der gleiche thermoplastische Werkstoff verwendet.

In einer erfindungsgemäßen Filterkerze 10 kann man für das Filterelement einen Werkstoff verwenden, der mit den die Endkappen 14 oder die Festlegeringe 18 bildenden Werkstoffen nicht verschmelzbar ist, sofern die Werkstoffe der Festlegeringe 18 und der Endkappen 14 miteinander verschmelzbar sind und in einem solchen Maße in und/oder durch den Werkstoff des Filterelements 22 fliegen können, daß die Fuge zwischen den Festlegeringen 18 und den Endkappen 14 vollkommen dicht geschlossen wird.

Die dargestellten Filterkerzen und die dargestellten Endkappenanordnungen sind kreisförmig oder zylindrisch, doch kann jede beliebige Umfangsform angewendet werden, sofern das Filterelement ein durchgehendes Rohr ist.


Anspruch[de]

1. Endkappenanordnung für eine Filterkerze (10) mit einem rohrförmigen fllterelement (22), umfassend

eine Endkappe (14), die eine Achse besitzt, ferner einen Mantel, der eine axial innenliegende Fläche, eine axlal außenliegende Fläche (30) und eine Außenumfangswandung (28) hat, die die axial Innenliegende Flache und die axial außenliegende (30) Flächen miteinander verbindet, wobei der Mantel so bemessen ist, daß eine Innenumfangswandung des filterelements (22) auf die Außenumfangswandung (28) aufgezogen werden kann;

ein Festlegeglied (18), das eine Achse besitzt, ferner eine axlal Innenliegende Fläche, eine axial außenliegende Fläche (34) und eine Innenumfangswandung (32), die die axial innenliegende Fläche und die axial außenliegende Fläche (34) verbindet und so bemessen ist, daß das Filterelement (22) zwischen der Innenumfangswandung (32) des Festlegeglledes und der Außenumfangswandung (28) der Endkappe festlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß

das festlegeglied (18) und die Endkappe (14) aus thermoplastischen Polymeren bestehen;

die Endkappe (14) ferner einen axlal vorspringenden Teil (36) besltzt, der sich im Bereich des Außenmantels der Endkappe von der axial außenliegenden Fläche (30) des Mantels der Endkappe über eine vorherbestimmte Strecke axlal erstreckt und an dem genannten Mantel eine ringförmige Erhöhung bildet;

das Festlegeglled (18) ferner einen axial vorspringenden Teil (38) besitzt, der eine ringfürmige Erhöhung bildet, die sich im Bereich der Innenumfangswandung (32) des Festlegeglledes von der axial außenliegenden Fläche (34) des Festlegegliedes im wesentlichen über die genannte vorherbestimmte Strecke axial erstreckt;

so daß, wenn die axlal außenliegende Fläche (30) der Endkappe und die axlal außenliegende fläche (34) des Festlegeglledes axial miteinander fluchten, die von den vorspringenden Teilen gebildeten Erhöhungen auf der Endkappe und dem Festlegeglied sich axial im wesentlichen über die gleiche Strecke erstrecken und daher nach dem Anbringen des festlegegliedes (18) an der Endkappe (14) den Erhöhungen Wärme zugeführt werden kann, um das festlegeglied (18) und die Endkappe (14) unter Bildung einer lecksicheren Dichtung zwischen Ihnen zu verschmelzen.

2. Endkappenanordnung nach Anspruch 1, in der der axial vorspringende Teil (36) der Endkappe (14) an der Außenumfangsrandung (28) der Endkappe anliegt.

3. Endkappenanordnung nach Anspruch 2, in der der vorspringende Teil (38) des Festlegegliedes (18) an der Innenumfangswandung (32) des Festlegeglledes anliegt.

4. Endkappenanordnung nach Anspruch 3, in der das filterelement (22), das Festlegeglied (18) und die Endkappe (14) schmelzbar sind.

5. Endkappenanordnung nach Anspruch 1, in der zum Erleichtern des Zusammenbaus der Außenumfang (28) der Endkappe und die Innenumfangswandung (32) des Festlegeglledes zueinander komplementär verjüngt sind.

6. Endkappe nach Anspruch 5, in der der Umfang (28) der Endkappe und die Innenumfangswandung (32) des Festlegegliedes kreisförmlg sind.







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