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Dokumentenidentifikation DE69627032T2 24.12.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 0880391
Titel FILTER ELEMENT
Anmelder Perry Equipment Corp., Mineral Wells, Tex., US
Erfinder PERRY, Dunman, Marney, Mineral Wells, US;
VON PHUL, A., Stephen, Weatherford, US;
GLOVER, Nolan, Mineral Wells, US;
BRADFORD, C., H., Mineral Wells, US;
ROBERTS, Floyd, Mineral Wells, US
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
DE-Aktenzeichen 69627032
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 15.10.1996
EP-Aktenzeichen 969365105
WO-Anmeldetag 15.10.1996
PCT-Aktenzeichen PCT/US96/16497
WO-Veröffentlichungsnummer 0097015369
WO-Veröffentlichungsdatum 01.05.1997
EP-Offenlegungsdatum 02.12.1998
EP date of grant 26.03.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.12.2003
IPC-Hauptklasse B01D 27/06
IPC-Nebenklasse B01D 29/11   B01D 39/08   B01D 39/16   D04H 1/60   D04H 1/70   

Beschreibung[de]
TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft Filterelemente und die Maschinen und Verfahren, die bei ihrer Herstellung verwendet werden.

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK

Es werden Maschinen verwendet, um röhrenförmige Filterelemente in einem fortlaufenden Vorgang herzustellen. Die US-Patentschrift Nr. 4,101,423 offenbart ein röhrenförmiges Filterelement, das an einer einstufigen Mehrfachwickelmaschine aus spiralförmig gewickelten und überlappenden Schichten wie einer inneren Schicht mit hoher Nassstärke, hochporösem Papier, einer zweiten Schicht aus dünnem mikroporösen Filtrierungsmaterial mit einer sterilisierenden Güte und einer äußeren Schicht aus einem porösen Bogen aus gedehntem Polyethylen und einer äußeren porösen Schicht zum Stützen des Filtrierungsmaterials hergestellt wird. Die Schichten werden auf einen festen Dorn gewickelt, um in einer Einzelschichtüberlappung selbstüberlappend zu sein, und schreiten im Gleichklang entlang des Dorns voran, während sie gewickelt werden, so dass keine relative Bewegung zwischen den benachbarten Schichten des Laminats besteht. Ein Klebematerial, das den Durchgang des partikulären Stoffs und von Bakterien, die gefiltert werden, blockiert, dichtet die zweite Filtrierungsschicht im Bereich der Überlappung ab. Die Enden des röhrenförmigen Laminataufbaus sind nächst jedem Rand des Aufbaus über eine vorherbestimmte Länge hinweg mit einem geeigneten dichtenden Klebematerial wie etwa einer Polyurethanvergussverbindung imprägniert. Wenn das Klebematerial härtet, stellen die Endabschnitte eine mechanische Stütze für die Röhre bereit, während sie den Durchgang des Fluids oder der partikulären oder bakteriellen Verunreinigungen blockieren (siehe Spalte 5, Zeile 4 bis 26).

Eine kreisförmig gewickelte schraubenförmige chromatographische Säule ist in der US-Patentschrift Nr. 4,986,909 gezeigt. Hier wird ein Sandwich oder Laminat aus abwechselnden Schichten einer quellfähigen faserigen Matrix in Bogenform und Schichten aus Distanzelementen zu einem fluiddichten Aufbau verdichtet. Kennzeichnenderweise sind die Umfangsränder abwechselnder Scheiben der quellfähigen faserigen Matrix und des Distanzelements verbunden. Vorzugsweise beinhaltet die faserige Matrix ein thermoplastisches polymeres Material, oder weist ein darin eingebundenes derartiges Material auf, wie dies auch beim Distanzelement der Fall ist. Die Ränder können durch passende Erhitzung, z. B. durch Ultraschallschweißen, verbunden werden (siehe Spalte 10, Zeile 40 bis 61).

Ein anderes schraubenförmiges, kreisförmig gewickeltes Filterelement ist in der US-Patentschrift Nr. 5,114,582 offenbart und umfasst ein oder mehrere Filterelemente, die schraubenförmig auf eine zylinderförmige Reinwassertransportröhre gewickelt sind. Jedes Filterelement umfasst ein hitzeversiegeltes Membranelement und ein Zufuhrdistanzstück (siehe Kurzdarstellung der Erfindung).

Ein Verfahren zur Herstellung poröser Röhren mit hoher Durchlässigkeit, die aus einem Kohlenstoff-Kohlenstoff- Verbundmaterial hergestellt sind, das in einem Filzstreifen schraubenförmig auf einen Dorn gewickelt wird, ist in der US-Patentschrift Nr. 5,264,162 offenbart. Die porösen Röhren werden aus diesem Material hergestellt, indem ein Vliesstoffbogen, der aus einem Kohlefaservorläufer hergestellt ist, um einen Dorn gewickelt wird, worauf ein Verdichten und eine Heißstabilisierung des Aufbaus folgen. Der Bogen wird mit einem Harz imprägniert, worauf eine thermische Karbonisierungsbehandlung des Harzes folgt. Es werden Röhren erhalten, die eine hohe Durchlässigkeit, einen geringen Porendurchmesser und eine innere Oberfläche mit geringen Unebenheiten aufweisen (siehe Kurzdarstellung der Erfindung). Es ist auch die Verwendung aufeinander folgender Filzschichten offenbart, was es ermöglicht, dass in der endgültigen Röhre Porendurchmesser erhalten werden, die in der Richtung des zu filternden Flusses, im Allgemeinen von der Innenseite zur Außenseite der Röhre hin, zunehmen. Es ist vorteilhaft, wenn diese Porendurchmesser zwischen einer Schicht und der nächsten im Wesentlichen in einem Verhältnis von 10 liegen, was durch Abstimmen der Dichte des Filzes und/oder des Durchmessers der Fasern erreicht werden kann (siehe Spalte 4, Zeile 10 bis 20).

In der US-Patentschrift Nr. 5,409,515 ist ein spiralförmig gewickeltes, Einzelwicklungs-Filterelement offenbart, das eine poröse Membran aus einem Polytetrafluorethylen und einen oder mehrere Bögen beinhaltet, die aus Fasern bestehen, welche aus einem thermisch schmelzenden Kunstharz hergestellt sind (siehe Kurzdarstellung der Erfindung). Die Bögen werden über eine ausgewählte Länge hinweg thermisch schmelzverbunden (siehe Spalte 4, Zeile 40 bis 46).

In EP-A-0 466 381 wird ein poröses selbsttragendes oder kernloses Filterelement offenbart, das einen Faservliesstreifen mit ausgewählter Porosität umfasst, der aus einer im Wesentlichen homogenen Mischung einer Grundfaser besteht, die durch ein Bindemittel gebunden ist, wobei der Faservliesstreifen in mehreren Schichten in sich selbst gewickelt ist, um ein Band zu bilden, das eine ausgewählte Radialstärke aufweist, und die Schichten im Band gewickelt und gebunden sind, um das poröse, selbsttragende, kernlose Filterelement zu bilden.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Es ist die allgemeine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Filterelement bereitzustellen, das durch verbesserte Verfahren und Maschinen zu seiner Herstellung hergestellt wird. Diese Aufgabe wird durch ein poröses selbsttragendes kernloses Filterelement erfüllt, das Folgendes umfasst:

ein Faservlies, umfassend eine im Wesentlichen homogene Mischung einer Grundfaser und eines Bindemittels, welches zu einem ersten Faservliesstreifen mit ausgewählter Porosität verdichtet ist;

das Bindemittel, welches wenigstens eine Oberfläche mit einer Schmelztemperatur niedriger als jene der Grundfaser aufweist, wobei die Grundfaser und das Bindemittel bei einer Temperatur, bei der wenigstens die Oberfläche des Bindemittels schmilzt, thermisch schmelzverbunden sind, um die Grundfasern, wenn das Gewebe abgekühlt ist, in den ersten Faservliesstreifen zu binden;

den ersten Faservliesstreifen, welcher in sich spiralförmig in mehrfach überlappenden Schichten gewickelt ist, um ein erstes Band (14) mit ausgewählter Radialstärke zu bilden;

ein zweites Faservlies, umfassend eine im Wesentlichen homogene Mischung einer Grundfaser und eines Bindemittels, welches zu einem zweiten Faservliesstreifen mit ausgewählter Porosität verdichtet ist, die sich von der Porosität des ersten Faservliesstreifens unterscheidet;

das Bindemittel des zweiten Faservlieses, welches wenigstens eine Oberfläche mit einer Schmelztemperatur niedriger als jene der Grundfaser aufweist, wobei die Grundfaser und das Bindemittel bei einer Temperatur, bei der wenigstens die Oberfläche des Bindemittels schmilzt, thermisch schmelzverbunden sind, um die Grundfasern, wenn das Gewebe abgekühlt ist, in den zweiten Faservliesstreifen zu binden;

den zweiten Faservliesstreifen, welcher in sich spiralförmig in mehrfach überlappenden Schichten gewickelt ist, um ein zweites Band mit ausgewählter Radialstärke zu bilden;

die ersten und zweiten Bänder, welche zur Ausbildung des porösen, selbsttragenden, kernlosen Filterelements spiralförmig überlappend und verbunden sind.

Das Bindemittel kann aus der Gruppe gewählt werden, die aus thermoplastischen und Harzbindemitteln besteht, und die Grundfasern sind aus der Gruppe gewählt, die aus thermoplastischen und natürlichen Fasern besteht.

Die Maschine, die vorzugsweise verwendet wird, um das Filterelement herzustellen, setzt ein Herstellungsverfahren ein, das den Schritt der wie oben erklärten Ausbildung einer homogenen Bahn aus einer Grundfaser und einem Bindemittel, die verdichtet wird, um einen dünnen Vliesbogen zu bilden, der weiter zu einem Faservlies mit ausgewählter Porosität verdichtet wird, beinhaltet. Mehrere Bögen des Faservlieses werden an einer Mehrstations-Wickelmaschine mit Einzelriemen, von denen jeder durch eine Treibrolle angetrieben wird, spiralförmig gewickelt, um einzelne Schichten zu bilden, die überlappen, um ein Laminat zu bilden. Die Spannung jedes Riemens ist so gewählt, dass jede Schicht um einen ausgewählten Grad verdichtet wird. Jede Schicht wird erhitzt, um den Schritt der thermischen Schmelzverbindung auszuführen. Ein Kühlfluid wird durch den hohlen Dorn gepumpt, um einen übermäßigen Hitzeaufbau im Dorn zu verhindern. Die Maschine wird durch einen Computer gesteuert, der Eingangssignale erhält, die Maschinenfunktionen wie die Treibrollenantriebsmotorgeschwindigkeit, die Spannungen, der bogenwickelnden Bänder, die Temperatur der Heizeranordnung, die zur Ausführung der thermischen Schmelzverbindung jeder Schicht verwendet wird, und den Fluss des Kühlfluids durch den hohlen Dorn reguliert.

Das Obige wie auch zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden ausführlichen Beschreibung ersichtlich werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine teilgeschnittene perspektivische Ansicht der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die ein mehrfach überlappendes Filterelement veranschaulicht, das unter Verwendung von vier Rollen ausgewählten Faservlieses in einer Vier-Stations-Wickelmaschine hergestellt ist.

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht, die das auf einem hohlen Dorn ausgebildete mehrfach überlappende kernlose Filterelement von Fig. 1 veranschaulicht.

Fig. 3 ist eine schematische Draufsicht auf drei Stationen der Maschine, die zur Herstellung des Filterelements von Fig. 1 verwendet wird.

Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht, die die bevorzugte Ausführungsform einer Mehrstufen-Wickelmaschine veranschaulicht, die verwendet wird, um das Filterelement von Fig. 1 herzustellen.

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm des bevorzugten Faservliesherstellungsvorgangs, der zur Herstellung des Filterelements von Fig. 1 verwendet wird.

Fig. 6 ist ein schematisches Diagramm eines computerunterstützten Systems, das verwendet wird, um die Wickelmaschine von Fig. 4 zu steuern.

Fig. 7 ist ein schematisches Diagramm eines Steuersystems, das verwendet wird, um die Mehrstufen-Wickelmaschine von Fig. 1 zu steuern.

DIE BESTE ART ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 der Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 11 ein mehrfach überlappendes kernloses Filterelement, das gemäß den Grundsätzen der Erfindung aufgebaut ist. Es beinhaltet einen ersten mehrfach überlappenden Faservliesstreifen 13, einen zweiten mehrfach überlappenden Faservliesstreifen 15, einen dritten mehrfach überlappenden Faservliesstreifen 17 und einen vierten mehrfach überlappenden Faservliesstreifen 19. Jeder Faserstreifen 13, 15, 17, 19 ist schraubenförmig oder spiralförmig in überlappenden Schichten gewickelt, um überlappende Bänder 14, 16, 15 bzw. 20 zu bilden. Die radiale innere Oberfläche 21 des Bands 14 bildet den Umfang eines sich in Achsenrichtung erstreckenden ringförmigen Raums, der sich von einem Ende 25 des Filterelements zum entgegengesetzt gerichteten Ende 27 des Filterelements 11 erstreckt. In den Zeichnungen ist die Dicke des Faserstoffs übertrieben.

In Fig. 2 der Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 47 einen hohlen zylinderförmigen Dorn mit einer ringförmigen äußeren Oberfläche 49 und einer ringförmigen inneren Oberfläche 51, wobei die ringförmige innere Oberfläche 51 den Umfang eines zylinderförmigen Kanals 53 bildet, durch den ein (nicht dargestelltes) flüssiges oder gasförmiges Wärmeübertragungsmedium fließt. Das Band 14 des mehrfach überlappenden Faservliesstreifens 13 ist durch das Band 16 des mehrfach überlappenden Faservliesstreifens 15 überlappt gezeigt, das wiederum durch das Band 18 des mehrfach überlappenden Faservliesstreifens 17 überlappt ist, welches wiederum durch das Band 20 des mehrfach überlappenden Faservliesstreifens 19 überlappt ist.

Wie in Fig. 3 der Zeichnungen gezeigt ist, sind nur drei Stufen der Mehrstufen-Wickelmaschine gezeigt, welche in Fig. 4 ausführlicher gezeigt ist. In Fig. 3 ist ein erster Verdichtungsriemen 55 gezeigt, der den Faservliesstreifen 13 in einer mehrfach überlappenden Weise um den hohlen Dorn 47 wickelt. Ein zweiter Verdichtungsriemen 57 ist gezeigt, der den Faservliesstreifen 15 in einer mehrfach überlappenden Weise um den mehrfach überlappenden Faservliesstreifen 13 wickelt. Ein dritter Verdichtungsriemen 59 ist gezeigt, der den Faservliesstreifen 17 in einer mehrfach überlappenden Weise um den mehrfach überlappenden Faservliesstreifen 15 wickelt. Eine erste Heizeranordnung, vorzugsweise aus Infrarotheizern 63, ist in einer Stellung gezeigt, in der sie gleichzeitig mit der Verdichtung durch den Verdichtungsriemen 55 Hitze auf den mehrfach überlappenden Faservliesstreifen 13 ausübt. Eine zweite Heizeranordnung aus Infrarotheizern 65 ist in einer Stellung gezeigt, in der sie gleichzeitig mit der Verdichtung durch den Verdichtungsriemen 57 Hitze auf den mehrfach überlappenden Faservliesstreifen 15 ausübt. Eine dritte Heizeranordnung aus Infrarotheizern 67 ist in einer Stellung gezeigt, in der sie gleichzeitig mit der Verdichtung durch den Verdichtungsriemen 59 Hitze auf den mehrfach überlappenden Faservliesstreifen 17 ausübt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4 der Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 71 eine Mehrstufen-Wickelmaschine zur Herstellung mehrfach überlappender kernloser Filterelemente 11. Eine Rolle des Faservliesstreifens 13 ist an einem Rollenhalter 75 angebracht gezeigt, der aus einem aufrecht stehenden Element 77 besteht, an dem an ausgewählten Stellen eine oder mehrere zylinderförmige Rollenhaltewellen 79 angebracht sind, die sich rechtwinkelig aus dem aufrecht stehenden Element 77 erstrecken, um den (nicht dargestellten) röhrenförmigen Kern der Rolle des Faservliesstreifens 13 aufzunehmen. Das aufrecht stehende Element 77 ist an seiner Basis mit mehreren (nicht dargestellten) waagerechten Beinen verbunden, die sich rechtwinkelig um eine solche Länge auswärts erstrecken, dass sie eine Stütze für das aufrecht stehende Element 77, jede Rollenhaltewelle 79 und jede Rolle des Faservliesstreifens 13, die auf jede Rollenhaltewelle 79 geladen ist, bereitstellen. Eine Zufuhrwanne 81 besteht aus einer rechteckigen Platte, deren beide längsten gegenüberliegenden Kanten 83 und 85 jeweils in einem rechten Winkel nach oben gebogen sind, so dass sie einen Kanal 84 bilden, der den Faservliesstreifen 13 stützt und führt. Jede Stufe der Wickelmaschine 71 weist eine Zufuhrwanne 81 und eine mit einem (nicht dargestellten) Luftzylinder verbundene Spannerwalze 147 auf.

Eine Heizeranordnungshalterung 87, eine Anbringungsplatte für die erste Heizeranordnung 63, steht senkrecht in einer Ebene, die rechtwinkelig zur Achse 89 des hohlen Dorns 47 verläuft. Die Heizeranordnungshalterung 87 ist entlang ihrer Basiskante mit einem Maschinenhalterungsaufbau 91 verbunden, der sich parallel zur Achse 89 des hohlen Dorns 47 erstreckt und jede Stufe der Mehrstufen-Wickelmaschine 71 stützt. Die Heizeranordnungshalterung 87 weist eine (nicht dargestellte) Eingangsfläche und eine Ausgangsfläche 93 auf. Der hohle Dorn 47 ist mit der Ausgangsfläche 93 verbunden und erstreckt sich durch jede Stufe der Mehrstufen-Wickelmaschine 71. An der Eingangsfläche der Heizeranordnungshalterung 87 ist eine (nicht dargestellte) Leitung zum Transport des Wärmeübertragungsmediums von einer (in Fig. 7 mit dem Bezugszeichen 324 schematisch dargestellten) Pumpvorrichtung durch eine (nicht dargestellte) Öffnung in der Heizeranordnungshalterung 87 und in den zylinderförmigen Kanal 53 des hohlen Dorns 47 angebracht. Mehrere Heizeraktuatoren 97, von denen jeder aus einem Skalenjustierungsmechanismus 99 besteht, der durch einen (nicht dargestellten) Getriebemechanismus mit einer Heizeraktuatorplatte 101 verbunden sind, sind mit der Ausgangsfläche 93 der Heizeranordnungshalterung 87 verbunden.

An jeder Heizeraktuatorplatte 101 ist ein Infrarotheizer 63 angebracht, der sich von der Ausgangsfläche 93 der Heizeranordnungshalterung 87 auswärts und parallel zur Achse 89 des hohlen Dorns 47 erstreckt. Jeder Infrarotheizer 63 ist in einer solchen Weise an einer entsprechenden Heizeraktuatorplatte 101 angebracht, dass seine Hitze rechtwinkelig zum und in die Richtung des hohlen Dorns 47 gerichtet ist. Jeder Infrarotheizer 63 erstreckt sich von der Ausgangsfläche 93 der Heizeranordnungshalterung 87 eine ausgewählte Entfernung auswärts.

Ein Paar von Treibrollen, die aus einer antreibenden Treibrolle 105 und einer angetriebenen Treibrolle 106 bestehen, stehen mit ihren (nicht dargestellten) Achsen senkrecht und rechtwinkelig zur und an jeder Seite der Achse 89 des hohlen Dorns 47. Die antreibende Treibrolle 105 ist auf einem Getriebekasten 107 für die antreibende Treibrolle und die angetriebene Treibrolle 106 auf einem Getriebekasten 109 für die angetriebene Treibrolle angebracht. Der Getriebekasten 107 für die antreibende Treibrolle ist an ihrer Basis mit einer Getriebekastenbühne 113 verbunden. Die Getriebekastenbühne 113 ist eine rechteckige Platte, die in einer waagerechten Ebene auf dem Maschinenhalterungsaufbau 91 sitzt. Ein (in Fig. 7 mit dem Bezugszeichen 314 schematisch dargestellter) Treibrollenantriebsmotor ist unter der Getriebekastenbühne 113 angebracht und weist eine (nicht dargestellte) Welle auf, die sich durch eine (nicht dargestellte) Öffnung in der Getriebekastenbühne 113 erstreckt und mit den Getrieberädern des Getriebekastens 107 für die antreibende Treibrolle verbunden ist. Der Getriebekasten 107 für die antreibende Treibrolle ist durch eine (bei der ersten Stufe nicht dargestellte, aber mit der Keilwelle 111 der vierten Stufe identischen) Keilwelle mit dem Getriebekasten 109 für die angetriebene Treibrolle verbunden, wodurch ein Mittel zum Antreiben der Treibrollen 105 und 106 mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit, aber in entgegen gesetzte Richtungen, bereitgestellt wird.

Der Getriebekasten 109 der angetriebenen Treibrolle ist an seiner Basis mit einer Getriebekastengleitplatte 115 verbunden. Die Unterseite der Getriebekastengleitplatte 115 weist mehrere Rillen auf, die sich entlang ihrer Länge und parallel zur Länge der Getriebekastenbühne 113 erstrecken. Die Rillen der Getriebekastengleitplatte 115 nehmen die Schienen eines digitalen linearen Codierers 117 auf und gestatten dadurch dem digitalen linearen Codierer 117, die Stelle der angetriebenen Treibrolle 109 entlang der Schienen des digitalen linearen Codierers 117 relativ zu einem Bezugspunkt auf dem digitalen linearen Codierer 117 inkremental zu messen. Der digitale lineare Codierer 117 kann von jener Art sein, die in der US-Patentschrift Nr. 4,586,760 offenbart ist, oder jedwede andere inkrementale lineare Messvorrichtung sein, die Fachleuten bekannt ist. Nahe der Mitte der Getriebekastenbühne 113 und durch die Dicke der Bühne hindurch geschnitten befindet sich ein (bei der ersten Stufe nicht dargestellter, aber mit dem bogenförmigen Schlitz 119 der vierten Stufe identischer) bogenförmiger Schlitz, dessen Sehne parallel zur Länge der Getriebekastenbühne 113 verläuft. Eine (bei der ersten Stufe nicht dargestellte, aber mit der Getriebekastenbühnen-Regulierungsstellschaube 121 der vierten Stufe identische) Getriebekastenbühnen-Regulierungsstellschraube verläuft durch den bogenförmigen Schlitz und wird in einer (nicht dargestellten) mit einem Gewinde versehenen Öffnung im Maschinenhalterungsaufbau 91 aufgenommen. Der Winkel des Verdichtungsriemens 55 in Bezug auf den hohlen Dorn 47 kann durch Lockern der Getriebekastenbühnen-Regulierungsstellschraube und händisches Bewegen der Getriebekastenbühne 113 in Bezug auf den Maschinenhalterungsaufbau 91 reguliert werden.

Treibrollenmanschetten 123 und 125 sind konzentrisch um die Achsen der antreibenden Treibrolle 105 bzw. der angetriebenen Treibrolle 106 ausgebildet. Die radialen inneren Flächen der Treibrollenmanschetten 123 und 125 stehen mit den radialen äußeren Flächen der antreibenden Treibrolle 105 bzw. der angetriebenen Treibrolle 106 in Verbindung und sind daran durch geeignete Mittel an einer ausgewählten Stelle der antreibenden Treibrolle 105 und der angetriebenen Treibrolle 106 angebracht. Ringförmige Treibrollenmanschettenflansche 127 und 129 erstrecken sich von der antreibenden Treibrolle 105 bzw. der angetriebenen Treibrolle 106 radial auswärts. Die Treibrollenmanschetten 123 und 125 mit den Treibrollenmanschettenflanschen 127 und 129 können an jeder Stufe der Mehrstufen-Wickelmaschine 71 an der antreibenden und der angetriebenen Treibrolle angebracht werden, um zu verhindern, dass die Verdichtungsriemen 57, 59 und 61 auf der antreibenden und der angetriebenen Treibrolle abwärts gleiten.

Der Verdichtungsriemen 55 bildet eine geschlossene Schleife um eine Hälfte des Umfangs der antreibenden Treibrolle 105 und eine Hälfte des Umfangs der angetriebenen Treibrolle 106 und wird durch den Abstand zwischen den Achsen der antreibenden Treibrolle 105 und der angetriebenen Treibrolle 106 unter Spannung gesetzt. Der Verdichtungsriemen überkreuzt sich zwischen der antreibenden Treibrolle 105 und der angetriebenen Treibrolle 106 ein Mal. Zusätzlich bildet der Verdichtungsriemen 55 eine einzelne Spirale um den hohlen Dom 47. Ein Spannerluftzylinder 133 ist am gleichen Ende wie der Getriebekasten 109 der angetriebenen Treibrolle auf der Getriebekastenbühne 113 angebracht. Der Spannerluftzylinder 133 ist ein allgemein verwendeter pneumatischer Zylinder mit einem Schaft 135, der sich von einem Ende des Spannerluftzylinders 133 parallel mit der Länge der Getriebekastenbühne 113 erstreckt und am anderen Ende des Schafts 135 mit dem Getriebekasten 109 der angetriebenen Treibrolle verbunden ist.

In Fig. 4 sind drei zusätzliche Stufen der Mehrstufen- Wickelmaschine 71 gezeigt. Jede derartige zusätzliche Stufe besteht aus Bestandteilen, die mit jenen der ersten Stufe identisch sind, außer dass die Heizeranordnungshalterung 137 jeder zusätzlichen Stufe eine Öffnung 139 beinhaltet, die um die Achse 89 des hohlen Dorns 47 konzentrisch ist, und durch die der hohle Dorn 47 mit einem ausreichenden Abstand für die Bänder 14, 16, 18 und 20 des mehrfach überlappenden kernlosen Filterelements 11 verläuft. Die Zufuhrschale 81 kann durch einen Zufuhrspanner 141 ersetzt werden, der aus einem senkrecht stehenden Element 143 besteht, das an seiner Basis mit mehreren waagerechten Beinen 145 und am gegenüberliegenden Ende mit den Zufuhrspannerwalzen 147 verbunden ist. Die Faservliesstreifen 13, 15, 17 und 19 werden zwischen den Zufuhrspannerwalzen 147 zusammengepresst, um die Spannung in den Faservliesstreifen 13, 15, 17 und 19 zu steuern, während sie in jeder Stufe der Mehrstufen-Wickelmaschine 71 auf den hohlen Dorn 47 gewickelt werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5 der Zeichnungen ist ein Blockdiagramm jedes Schritts des Herstellungsvorgangs der Faservliesstreifen 13, 15, 17 und 19 veranschaulicht. Jeder bedeutende Schritt des Herstellungsvorgangs ist in einem gesonderten Block dargestellt. In Block 151 ist Schritt 1 der Erwerb der Grundfasern und der Bindemittel, gewöhnlich in Form eines Ballens, der von einem Textilfaserhersteller gekauft wird. Die Faservliesstreifen 13, 15, 17 und 19 bestehen aus einer oder mehreren Grundfasern und/oder Bindemitteln. Wenn ein Faservliesstreifen 13, 15, 17 oder 19 aus nur einer Grundfaser besteht, muss sie von jener Art sein, die aus einer Außenhülle mit einem niedrigeren Schmelzpunkt und einem inneren Kern mit einem höheren Schmelzpunkt besteht, so dass die Außenhülle dann, wenn sie ausreichend erhitzt wird, schmilzt, um ein Bindemittel zu bilden, und der innere Kern unversehrt bleibt, um als die Grundfaser zu dienen. Wenn ein Streifen 13, 15, 17 oder 19 aus zwei oder mehr Grundfasern besteht, muss zumindest eine der Grundfasern einen niedrigeren Schmelzpunkt als die anderen aufweisen, so dass sie dann, wenn sie ausreichend erhitzt wird, schmilzt, um ein Bindemittel zu bilden, oder von der oben erwähnten, aus einer Außenhülle und einem Kern bestehenden Art sein, so dass die Außenhülle dann, wenn sie ausreichend erhitzt wird, schmilzt, um ein Bindemittel zu bilden, und der innere Kern unversehrt bleibt, um die verbleibenden Grundfasern zu unterstützen.

In Block 153 ist Schritt 2 das Öffnen und Wiegen der Grundfasern und Bindemittel. Die Grundfasern und Bindemittel werden zu einem Synchro-Mischer transportiert, wo sie in der Vorbereitung zum endgültigen Mischen in Block 155 weiter geöffnet werden. In Block 155 ist Schritt 3 das endgültige Mischen der Grundfasern und Bindemittel, wodurch die einzelnen Grundfasern und Bindemittel durch eine Serie von zylinderförmigen Walzen und gerillten Walzen sorgfältig durchgemischt werden, um eine homogene Zerstreuung der Grundfasern und Bindemittel bereitzustellen. Dieser Schritt wird in einem Mischer durchgeführt, der dem in der US- Patentschrift Nr. 3,744,092 offenbarten Mischer ähnlich ist.

In Block 157 ist Schritt 4 der Transport der sorgfältig gemischten Grundfasern und Bindemittel vom Mischer über ein Luftkanalsystem, das aus einem Luftkanal mit einem Durchmesser von annähernd 12 Zoll besteht, durch den Luft mit einer Geschwindigkeit von annähernd 450 Metern (1.500 Fuß) pro Minute zirkuliert, zur Zuführvorrichtung. In Block 159 ist Schritt S die Zufuhr der vermischten Grundfasern und Bindemittel zu einer Zufuhrvorrichtung, die den in den US- Patentschriften Nr. 2,774,294 und 2,890,497 offenbarten Zufuhrvorrichtungen ähnlich ist. In Block 161 ist Schritt 6 die Bildung einer Bahn, wobei die Grundfasern und Bindemittel von der Zufuhrvorrichtung zu einem Bahnbildner befördert werden, der dem in den US-Patentschriften Nr. 2,890,497 und 2,703,441 offenbarten Bahnbildner ähnlich ist und aus mehreren zylinderförmigen Walzen und einer gerillten Walze besteht, die sich gegenläufig drehen, um eine fortlaufende Bahn der homogen zerstreuten Grundfasern und Bindemittel zu bilden.

In Block 163 ist Schritt 7 die Verflüssigung und Verdichtung der Bahn, die in einer Serie von Luftzugöfen und/oder alternativen Hitzequellen vorgenommen wird, in denen ein Luftstrom, der auf eine ausgewählte Temperatur aufgeheizt ist, die Bahn entlang geblasen wird, wodurch eine Verflüssigung aller oder von Teilen bestimmter Arten der homogen zerstreuten Grundfasern und Bindemittel verursacht wird. Gleichzeitig mit der Verflüssigung aller oder von Teilen bestimmter Arten der homogen zerstreuten Grundfasern und Bindemittel erfolgt die Verdichtung der fortlaufend ausgebildeten Bahn zu einem dünnen Vliesbogen. Flüssiges Wasser wird durch Rohre in den Luftzugöfen gepumpt, wo es auf erhitze Edelstahlplatten gegossen wird, wodurch Niederdruckdampf erzeugt wird. Die Luft in den Luftzugöfen ist bis nahe an einen Wert von 100% mit diesem Niederdruckdampf gesättigt. Der benötigte Sättigungsgrad hängt von der Temperatur im Inneren der Luftzugöfen ab, die in einem Bereich von 93º bis 288ºC (200º bis 550º Fahrenheit) liegt. Der Niederdruckdampf neutralisiert die statische Elektrizität, die durch die Luft erzeugt wird, die mit Geschwindigkeiten von bis zu 1.130 Kubikmetern (40.000 Kubikfuß) pro Minute rezirkuliert. Es besteht eine Druckdifferenz über die Bahn im Luftzugofen hinweg von zwischen 4 und 8 Zoll der Wassersäule. Die Aufenthaltszeit der Bahn in den Luftzugöfen hängt von der Abgabegeschwindigkeit der in Schritt 6 im Bahnbildner hergestellten Bahn ab und steht damit in Einklang.

In Block 165 ist Schritt 8 die Verdichtung des dünnen Vliesbogens aus homogen zerstreuten Grundfasern und Bindemitteln, der in Schritt 7 erzeugt wurde, zu einem Faservlies mit einer ausgewählten Dicke, die für die gewünschte Filtrierleistungsfähigkeit erforderlich ist, durch Transportieren des dünnen Vliesbogens zwischen zwei zylinderförmigen Edelstahlwalzen. In Block 166 ist Schritt 8-A die Bildung einer Masterrolle des Faservlieses durch Wickeln des in Schritt 8 erzeugten Faservlieses an einer Wickelvorrichtung um einen Masterkern. In Block 167 ist Schritt 9 das Schneiden der Faservliesstreifen 13, 15, 17 und 19 vom Faservlies, das in Schritt 8-A erzeugt wurde. Schneidevorrichtungen sind an ausgewählten Stellen über die Breite des Faservlieses hinweg angeordnet, um es in Längsrichtung in mehrere Faservliesstreifen 13, 15, 17 und 19 zu schneiden. In Block 169 ist Schritt 10 das Wickeln der Faservliesstreifen 13, 15, 17 und 19 auf röhrenförmige Kerne. Dieser Schritt wird an einer allgemein verwendeten Wickelvorrichtung durchgeführt, die aus mehreren zylinderförmigen Walzen zum Ausrichten und Wickeln der Faservliesstreifen 13, 15, 17 und 15 auf Kerne besteht. Der gesamte Vliesbogenherstellungsvorgang findet in einer feuchtigkeitskontrollierten Umgebung statt. Die relative Feuchtigkeit der Luft in der Umgebung liegt in einem Bereich von 60% bis 80% wie durch ein Feuchtkolben/Trockenkolbenthermometer und ein Enthalpiediagramm gemessen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 6 der Zeichnungen ist ein schematisches Diagramm des bevorzugten computerunterstützten Datenverarbeitungs- und Steuersystems der Mehrstufen-Wickelmaschine 71 veranschaulicht. Es sollte verstanden werden, dass die Wickelmaschine 71 händisch betrieben werden kann. Das Datenverarbeitungssystem 200 wird in erster Linie durch computerlesbare Anweisungen in Form von Software wie etwa Intellution, das durch Intellution, Inc., Norwood, Massachusetts geschrieben wurde, gesteuert. Eine derartige Software wird in der Zentralverarbeitungseinheit (CPU) 250 ausgeführt, um das Datenverarbeitungssystem 200 zu veranlassen, ausgewählte Funktionen der Wickelmaschine 71 zu steuern.

Die CPU 250 holt und decodiert Anweisungen und führt diese aus und übermittelt Informationen zu und von anderen Hilfsmitteln über den Hauptdatenübertragungsweg des Computers, den Systembus 254. Der Systembus 254 verbindet die Bestandteile im Datenverarbeitungssystem 200 und definiert das Medium für den Datenaustausch. Der Systembus 254 beinhaltet kennzeichnenderweise Datenleitungen zum Senden von Daten, Adressleitungen zum Senden von Adressen und Steuerleitungen zum Senden von Unterbrechungen und zum Betreiben des Systembusses 254.

Mit dem Systembus 254 gekoppelte Speichervorrichtungen beinhalten einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 256, einen Nurlesespeicher (ROM) 258 und einen nichtflüchtigen Speicher 260. Derartige Speicher beinhalten eine Schaltungsanordnung, die gestattet, dass Informationen gespeichert und aufgefunden werden. Im RAM 256 gespeicherte Daten können durch die CPU 250 oder andere Hardwarevorrichtungen gelesen und abgeändert werden. Der ROM 258 enthält gespeicherte Daten, die nicht abgeändert werden können. Der nichtflüchtige Speicher ist ein Speicher, der keine Daten verliert, wenn er von der Stromversorgung getrennt wird. Nichtflüchtige Speicher beinhalten ROM, EPROM, Flash-Speicher, Magnetblasenspeicher oder einen batteriegepufferten CMOS RAM 260. Der batteriegepufferte CMOS RAM 260 kann verwendet werden, um Systemkonfigurationsinformationen zu speichern.

Der Zugang zum RAM 256, zum ROM 258 und zum nichtflüchtigen Speicher 260 kann durch eine Speicherkontrolleinheit 262 und eine Buskontrolleinheit 264 gesteuert werden. Die Speicherkontrolleinheit 262 kann eine Adressenübersetzungsfunktion bereitstellen, die virtuelle Adressen in physische Adressen übersetzt, wenn Anweisungen ausgeführt werden. Die Speicherkontrolleinheit 262 kann auch eine Speicherschutzfunktion bereitstellen, die Vorgänge innerhalb des Systems isoliert und Systemvorgänge von Benutzervorgängen isoliert. Somit kann ein Programm, das im Benutzermodus läuft, nur auf Speicher zugreifen, der durch seinen eigenen virtuellen Adressenraum für den Vorgang abgebildet ist, und kann nicht auf Speicher innerhalb des virtuellen Adressenraums eines anderen Vorgangs zugreifen, solange keine Speicherteilung zwischen den Vorgängen erstellt wurde.

Eine Erweiterungskarte oder eine Erweiterungsplatte ist eine Schaltkreisplatte, die Chips und andere elektronische Bauelemente beinhaltet, die in einem Schaltkreis verbunden sind, der dem Computer Funktionen oder Hilfsmittel hinzufügt. Kennzeichnende Erweiterungskarten fügen Speicher, disk-getriebene Kontrolleinheiten 266, eine Videounterstützung, parallele und serielle Anschlüsse und interne Modems hinzu. Somit können leere Schlitze 268 verwendet werden, um verschiedenste Arten von Erweiterungskarten aufzunehmen.

Die Disk-Kontrolleinheit 266 und die Disketten-Kontrolleinheit 270 enthalten beide integrierte Schaltkreise und zugehörige Schaltungsanordnungen für besondere Zwecke, die das Lesen von einem und das Schreiben auf ein Festplattenlaufwerk 272 bzw. eine Floppy-Disk oder Diskette 274 leiten und steuern. Derartige Disk-Kontrolleinheiten beschäftigen sich mit Aufgaben wie dem Positionieren des Lese/Schreibkopfs, dem Vermitteln zwischen dem Laufwerk und dem Mikroprozessor und dem Steuern der Übertragung von Informationen zum und vom Speicher. Eine einzelne Disk-Kontrolleinheit 266 kann fähig sein, mehr als ein Disk-Laufwerk 272 und/oder 274 zu kontrollieren.

Eine CD-ROM-Kontrolleinheit 276 kann im Datenverarbeitungssystem 200 beinhaltet sein, um Daten von einer (Compact- Disk-Nurlesespeicher-)CD-ROM 278 zu lesen. Derartige CD- ROM-Disks 278 benutzen statt magnetischer Mittel vielmehr eine Laseroptik, um Daten zu lesen. Eine Tastatur-Maus-Kontrolleinheit 280 ist im Datenverarbeitungssystem 200 bereitgestellt, um mit einer Tastatur 282 und einer Zeigevorrichtung wie etwa einer Maus 284 in Verbindung zu treten. Derartige Zeigevorrichtungen werden kennzeichnenderweise benutzt, um ein Bildschirmelement wie etwa einen Cursor zu steuern, der die Form eines Pfeils annehmen kann, welcher einen Heißpunkt aufweist, der die Stelle des Zeigers angibt, wenn der Benutzer eine Maustaste drückt.

Eine Kontrolleinheit 286 für den direkten Speicherzugriff (DMA) kann verwendet werden, um einen Speicherzugriff bereitzustellen, der die CPU 250 nicht beteiligt. Derartige Speicherzugriffe werden kennzeichnenderweise für eine direkte Datenübertragung zwischen dem Speicher und einer "intelligenten" Peripherievorrichtung wie etwa zwischen dem RAM 256 und der Disk-Kontrolleinheit 266 eingesetzt.

Die Kommunikation zwischen dem Datenverarbeitungssystem 200 und anderen Datenverarbeitungssystemen kann durch eine serielle Kontrolleinheit 288 und einen Netzwerkadapter 290, die beide mit dem Systembus 254 gekoppelt sind, erleichtert werden. Die serielle Kontrolleinheit 288 wird verwendet, um Informationen zwischen Computern oder zwischen einem Computer und Peripherievorrichtungen mit einem Bit zu einer Zeit über eine einzelne Leitung zu übertragen. Serielle Kommunikationen können synchron (durch einen Zeitstandard wie eine Uhr gesteuert) oder asynchron (durch den Austausch von Steuersignalen, die den Informationsfluss lenken, verwaltet) sein.

Eine derartige serielle Schnittstelle kann verwendet werden, um mit einem Modem 292 zu kommunizieren. Ein Modem ist eine Kommunikationsvorrichtung, die einen Computer befähigt, Informationen über eine Standardtelefonleitung zu übertragen. Modems wandeln digitale Computersignale in analoge Signale um, die für eine Kommunikation über Telefonleitungen geeignet sind. Das Modem 292 kann eine Verbindung zu anderen Softwarequellen wie etwa einem Dateiserver, einem elektronischen Mitteilungsblatt, und dem Internet oder World-Wide-Web bereitstellen.

Der Netzwerkadapter 290 kann benutzt werden, um das Datenverarbeitungssystem 200 mit einem lokalen Netz (LAN) 294 zu verbinden. Das LAN 294 kann Computerbenutzern Mittel zum elektronischen Kommunizieren und übertragen von Software und Informationen bereitstellen. Zusätzlich kann das LAN 294 eine verteilte Verarbeitung bereitstellen, die mehrere Computer und das Teilen von Arbeitspensen oder gemeinschaftliche Bemühungen bei der Durchführung einer Aufgabe umfasst.

Eine Anzeige 296, die durch eine Anzeigekontrolleinheit 298 gesteuert wird, wird verwendet, um visuelle Ausgangssignale, die durch das Datenverarbeitungssystem 200 erzeugt wurden, darzustellen. Derartige visuelle Ausgangssignale können Text, Graphiken, animierte Graphiken und Video beinhalten. Die Anzeige 296 kann mit einer auf einer Kathodenstrahlröhre beruhenden Anzeige, einer auf Flüssigkristallen beruhenden flachen Anzeigetafel oder einer auf Gasplasma beruhenden flachen Anzeigetafel ausgeführt sein. Die Anzeigekontrolleinheit 298 beinhaltet elektronische Bestandteile, die nötig sind, um ein Videosignal zu erzeugen, das zur Anzeige 296 gesendet wird.

Ein Drucker 300 kann über eine parallele Kontrolleinheit 302 mit dem Datenverarbeitungssystem 200 gekoppelt sein. Der Drucker 300 wird benutzt, um Text oder eine computererzeugte Abbildung auf Papier oder ein anderes Medium wie etwa eine durchsichtige Folie zu bringen. Andere Arten von Druckern können einen Abbildungssetzer, einen Plotter oder einen Filmrecorder beinhalten.

Die parallele Kontrolleinheit 302 wird verwendet, um mehrere Daten und Steuerbits gleichzeitig über Kabel zu senden, die zwischen dem Systembus 254 und einer anderen parallelen Kommunikationsvorrichtung wie etwa dem Drucker 300 angeschlossen sind. Die gebräuchlichste parallele Schnittstelle ist die Centronics-Schnittstelle.

Während Datenverarbeitungsvorgänge erfolgen, können die verschiedenen Vorrichtungen, die an den Systembus 254 angeschlossen sind, Unterbrechungen erzeugen, die durch eine Unterbrechungskontrolleinheit 304 verarbeitet werden. Eine Unterbrechung ist eine Aufforderung zur Beachtung durch die CPU 250, die entweder durch Hardware oder durch Software zur CPU 250 weitergeleitet werden kann. Eine Unterbrechung veranlasst, dass der Mikroprozessor gegenwärtig ausgeführte Anweisungen aussetzt, den Status der in Ausführung befindlichen Arbeit speichert, und die Steuerung zu einem als Unterbrechungsabwickler bekannten besonderen Programm überträgt, das die Ausführung eines besonderen Satzes von Anweisungen veranlasst. Die Unterbrechungskontrolleinheit 304 kann nötig sein, um eine Hierarchie von Unterbrechungsvorrangigkeiten abzuwickeln und über gleichzeitige Unterbrechungsaufforderungen zu entscheiden. Die Unterbrechungskontrolleinheit 304 kann auch verwendet werden, um Unterbrechungen zeitweilig außerstand zu setzen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 7 der Zeichnungen ist ein schematisches Diagramm des Bestandteilsteuersystems der Mehrstufen-Wickelmaschine 71 veranschaulicht. Ein Bestandteilsteuersystem 305 wird in erster Linie durch computerlesbare Anweisungen in Farm von Software gesteuert. Eine derartige Software wird innerhalb der steuernden programmierbaren Logikkontrolleinheit (PLC) 306 ausgeführt, um das Bestandteilsteuersystem 305 in Betrieb zu setzen.

Die Steuer-PLC 306 holt und decodiert Anweisungen und führt diese aus, und überträgt über den Hauptdatenübertragungsweg des Bestandteilsteuersystems 305, den Logiksteuerbus 308, Informationen zu und von anderen Hilfsmitteln. Der Logiksteuerbus 308 verbindet die Bestandteile im Bestandteilsteuersystem 305 und definiert das Medium für den Datenaustausch. Der Logiksteuerbus 308 beinhaltet kennzeichnenderweise Datenleitungen zum Senden von Daten, Adressleitungen zum Senden von Adressen und Steuerleitungen zum Senden von Unterbrechungen und zum Betreiben des Logiksteuerbusses 308.

Die Kommunikation zwischen dem Bestandteilsteuersystem 305 und dem Datenverarbeitungssystem 200 wird durch die serielle Kontrolleinheit 288, die mit einer seriellen Kontrolleinheit 307 gekoppelt ist, erleichtert. Die serielle Kontrolleinheit 288 wird verwendet, um durch die serielle Kontrolleinheit 307 Informationen zwischen dem Datenverarbeitungssystem 200 und dem Bestandteilsteuersystem 305 mit einem Bit zu einer Zeit über eine einzelne Leitung zu übertragen. Mehrere digitale Logikkontrolleinheiten 310, 311, 313, 315, 317 und 319 stehen über den Logiksteuerbus 308 mit der Steuer-PLC 306 in Kommunikation.

Die digitale Logikkontrolleinheit 310 steht mit einem Motorsteuerkasten 312 in Kommunikation, welcher mit einem oder mehreren Treibrollenantriebsmotoren 314 der Mehrstufen-Wickelmaschine 71 gekoppelt ist und davon Daten erhält und dorthin betriebliche Eingaben überträgt. Die digitale Logikkontrolleinheit 311 steht mit einem Steuerkasten 316 für den digitalen linearen Codierer in Kommunikation, der mit einem oder mehreren digitalen linearen Codierern 117 der Mehrstufen-Wickelmaschine 71 gekoppelt ist und davon Daten erhält. Die digitale Logikkontrolleinheit 313 steht mit einem Spannerluftzylindersteuerkasten 318 in Kommunikation, der mit einem oder mehreren Spannerluftzylindern 133 der Mehrstufen-Wickelmaschine 71 gekoppelt ist und davon Daten erhält und dorthin betriebliche Eingaben überträgt. Die digitale Logikkontrolleinheit 315 steht mit einem Heizeranordnungssteuerkasten 320 in Kommunikation, der mit den Heizeranordnungen 63, 65, 67 und 68 der Mehrstufen-Wickelmaschine 71 gekoppelt ist und dorthin betriebliche Eingaben überträgt. Die digitale Logikkontrolleinheit 317 steht mit dem Steuerkasten 322 für die Wärmeübertragungsmediumpumpe in Kommunikation, die mit einer Wärmeübertragungsmediumpumpe 324 der Mehrstufen- Wickelmaschine 71 gekoppelt ist und davon Daten erhält und dorthin betriebliche Eingaben überträgt. Die digitale Logikkontrolleinheit 319 steht mit einem Steuerkasten 323 für die Temperaturfeststellvorrichtung in Kommunikation, die mit einer Temperaturfeststellvorrichtung 326 der Mehrstufen-Wickelmaschine 71 gekoppelt ist und davon Daten erhält.

Jeder Faservliesstreifen 13, 15, 17 und 19 besteht aus ausgewählten polymeren Fasern wie etwa Polyester und Polypropylen, die entweder als Grundfasern oder als Bindemittel oder als beides dienen können. Im Allgemeinen weisen die Grundfasern höhere Schmelzpunkte als das Bindemittel auf. Die Rolle der Grundfasern ist es, im mehrfach überlappenden kernlosen Filterelement 11 kleine Porenaufbauten herzustellen. Die Rolle des Bindemittels ist es, die Grundfasern zu einem starren Filterelement zu binden, das keinen gesonderten Kern benötigt. Das Bindemittel kann aus einer reinen Faser oder aus einer Faser bestehen, die eine Außenhülle mit einem niedrigeren Schmelzpunkt und einem inneren Kern mit einem höheren Schmelzpunkt aufweist. Wenn das Bindemittel von der reinen Art ist, wird es sich unter Vorhandensein einer ausreichenden Hitze zur Gänze verflüssigen. Wenn das Bindemittel eine Außenhülle und einen inneren Kern aufweist, wird es Temperaturen ausgesetzt, die unter Vorhandensein von Hitze nur die Außenhülle verflüssigen und den inneren Kern belassen, um die Grundfasern bei der Herstellung kleiner Porenaufbauten zu unterstützen. Es ist daher die Rolle des Bindemittels, sich unter Vorhandensein von Hitze entweder zur Gänze oder teilweise zu verflüssigen, wobei sich der flüssige Teil davon an die Grundfasern legen soll, um einen Bindepunkt zwischen den Grundfasern zu bilden und dadurch die Grundfasern nach dem Abkühlen aneinander zu binden. Das Bindemittel kann in einer anderen Form als faserig sein.

Bei der bevorzugten Ausführung der Erfindung werden die Grundfasern und das Bindemittel gemäß dem in Fig. 5 bekannt gemachten Herstellungsvorgang vermischt, um Rollen von Faservliesstreifen 13, 15, 17 und 19 zu bilden, von denen jeder eine ausgewählte Zusammensetzung aufweist. Die Rollen der Faservliesstreifen 13, 15, 17 und 19 werden auf die Rollenhaltewellen 79 der Rollenhalter 75 an jeder Stufe der Mehrstufen-Wickelmaschine 71 geladen. Jeder Rollenhalter 75 ist positioniert, um die Faservliesstreifen 13, 15, 17 und 19 mit einem ausgewählten Winkel zum hohlen Dorn 47 zu führen. Die gewünschten Spezifikationen für ein mehrfach überlappendes kernloses Filterelement 11 werden über die Tastatur 282 oder die Maus 284 des Datenverarbeitungssystems 200 ausgewählt. Gemäß der Software holt und decodiert die CPU 250 Anweisungen und führt diese aus und überträgt die entsprechenden Informationen zur Steuer- PLC 306 des Bestandteilsteuersystems 305. Die Steuer-PLC 306 holt und decodiert die Anweisungen und führt diese aus und überträgt Steuerinformationen zu den digitalen Logikkontrolleinheiten 310, 311, 313, 315, 317 und 319, die wiederum die Steuerinformationen analysieren und formatieren. Die Steuerinformationen werden zum entsprechenden Motorsteuerkasten 312, zum Steuerkasten 318 für den Spannerluftzylinder, zum Heizeranordnungssteuerkasten 320 oder zum Steuerkasten 322 für den Wärmeübertragungsmediumzylinder kommuniziert, die die Steuerinformationen in betriebliche Eingaben umwandeln und die betrieblichen Eingaben zum entsprechenden Treibrollenantriebsmotor 314, Spannerluftzylinder 133, den Heizeranordnungen 63, 65, 67, 68 oder der Wärmeübertragungsmediumpumpe 324 senden, die jeweils gemäß den betrieblichen Eingaben tätig werden und ihre Arbeit durchführen.

Eine Länge des Faservliesstreifens 13 wird entrollt und so über die Zufuhrwanne 81 zugeführt, dass sie im Kanal 84 zwischen den nach oben gebogenen Kanten 83 und 85 der Zufuhrwanne 81 liegt. Die Zufuhrwanne 81 ist so positioniert, dass der Faservliesstreifen 13 mit einem ausgewählten Winkel zum hohlen Dorn 47 geführt wird. Gemäß den betrieblichen Eingaben vom Motorsteuerkasten 312 dreht der Treibrollenantriebsmotor die Getrieberäder des Steuerkastens 107 für die antreibende Treibrolle, der wiederum die antreibende Treibrolle 105 dreht. Die Keilwelle der ersten Stufe der Mehrstufen-Wickelmaschine 71 überträgt Kraft zum Steuerkasten 109 für die angetriebene Treibrolle, dessen Getrieberäder wiederum die angetriebene Treibrolle 106 mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit wie jener der antreibenden Treibrolle 105, doch in die entgegen gesetzte Richtung dreht. Die Reibung zwischen der inneren Fläche des Verdichtungsriemens 55 und den radial äußeren Flächen der antreibenden Treibrolle 105 und der angetriebenen Treibrolle 106 zwingt den Riemen sich ohne tangentialen Schlupf mit den Treibrollen 105 und 106 zu drehen. Die Treibrollenmanschettenflansche 127 und 129 der Treibrollenmanschetten 123 bzw. 125 verhindern, dass der Verdichtungsriemen 55 auf der antreibenden und der angetriebenen Treibrolle 105 bzw. 106 abwärts gleitet.

Der Faservliesstreifen 13 wird dann an jenem Punkt, an dem der Verdichtungsriemen 55 seine einzelne spiralförmige Schleife um den hohlen Dorn 47 ausführt, zwischen die ringförmige äußere Fläche 49 des hohlen Dorns 47 und den Verdichtungsriemen 55 geführt. Da der zwischen dem Verdichtungsriemen 55 und dem Faservliesstreifen 13 erzeugte Reibungswiderstand größer als der zwischen dem Faservliesstreifen 13 und dem hohlen Dorn 47 erzeugte Reibungswiderstand ist, wird das mehrfach überlappende Filterelement 11 in der Form einer kegelförmigen Spirale ausgebildet und wird entlang des hohlen Dorns 47 zum freien Ende davon getrieben. Der Zufuhrwinkel zwischen dem Faservliesstreifen 13 und dem hohlen Dorn 47 ist so, dass sich der Faservliesstreifen 13 selbst mehrmals überlappt, während er zwischen dem Verdichtungsriemen 55 und dem hohlen Dorn 47 verdichtet wird, wodurch das Merkmal der mehrfach überlappenden kegelförmigen Spirale der vorliegenden Erfindung erzeugt wird. Die Quelle der ausgewählten Verdichtungskraft des Verdichtungsriemens 55 ist die Spannung im Verdichtungsriemen 55, die durch die ausgewählte Entfernung zwischen den Achsen der antreibenden Treibrolle 105 und der angetriebenen Treibrolle 106 bestimmt wird. Da die angetriebene Treibrolle 106 mit dem Getriebekasten 109 für die angetriebene Treibrolle verbunden ist, der wiederum an seiner Basis mit der Getriebekastengleitplatte 115 verbunden ist, ist die angetriebene Treibrolle 106 frei, um sich entlang der Schienen des digitalen linearen Codierers 117 zu verschieben. Der digitale lineare Codierer 117 ist mit einem Steuerkasten 316 für den digitalen linearen Codierer gekoppelt, wodurch er Daten zu einer digitalen Logikkontrolleinheit 311 und einer Steuer-PLC 306 überträgt. Der digitale lineare Codierer 117 misst die Stelle des Getriebekastens 109 für die angetriebene Treibrolle entlang der Schienen des digitalen linearen Codierers 117 relativ zu einem Bezugspunkt auf dem digitalen linearen Codierer 117 inkremental und überträgt diese Information zum Bestandteilsteuersystem 305. Die Stelle des Getriebekastens 109 für die angetriebene Treibrolle wird zum Bestandteilsteuersystem 305 übertragen, wodurch die Geschwindigkeit des Treibrollenantriebsmotors 314 berechnet und durch den Motorsteuerkasten 312 zum Treibrollenantriebsmotor 314 übertragen wird. Die verdichtende Kraft, die durch den Verdichtungsriemen 55 zum Faservliesstreifen 13 übermittelt wird, wird durch einen ausgewählten Druck im pneumatischen Spannerluftzylinder 133, dessen Schaft 135 mit dem Getriebekasten 109 für die angetriebene Treibrolle verbunden ist, gesteuert und aufrechterhalten. Der pneumatische Spannerzylinder 133 ist mit einem Steuerkasten 318 für den Spannerluftzylinder gekoppelt, wodurch er betriebliche Eingaben von einer digitalen Logikkontrolleinheit 313 und einer Steuer-PLC 306 erhält. Der Druck im pneumatischen Spannerluftzylinder 133 wird gemäß den betrieblichen Eingaben so reguliert, dass sein Schaft 135 entweder ausgefahren oder zurückgezogen wird, um die durch den Verdichtungsriemen 55 zum Faservliesstreifen 13 übermittelte Verdichtungskraft zu steuern und aufrechtzuerhalten.

Gleichzeitig mit der oben erwähnten Verdichtung wird auch ein ausgewähltes Ausmaß an Hitze, das durch eine Anordnung von Infrarotheizern 63 erzeugt wird, die in einer ausgewählten Entfernung vom Faservliesstreifen 13 gelegen sind, auf den mehrfach überlappenden Faservliesstreifen 13 ausgeübt. Jeder Infrarotheizer 63 ist mit einer Heizeraktuatorplatte 101 verbunden, die die Bewegung jedes Infrarotheizers 63 zum hohlen Dorn 47 oder davon weg bereitstellt. Der Skalenjustierungsmechanismus 99 der Heizeraktuatorplatte 101 gestattet eine inkrementale Regulierung der Entfernung zwischen jedem Infrarotheizer 63 und dem hohlen Dorn 47. Jeder Infrarotheizer 63 ist mit einem Heizeranordnungssteuerkasten 320 gekoppelt, wodurch er von einer digitalen Logikkontrolleinheit 315 und einer Steuer-PLC 306 betriebliche Eingaben hinsichtlich einer ausgewählten Stromspannung erhält, die zum Zweck des Erhitzens des mehrfach überlappenden Faservliesstreifens 13 zu jedem Infrarotheizer 63 zu führen ist und dort aufrechtzuerhalten ist. Der mehrfach überlappende Faservliesstreifen 13 wird auf eine ausgewählte Temperatur erhitzt, so dass die Grundfasern durch den Anlegevorgang des verflüssigten Bindemittels sowohl innerhalb des Streifens als auch zwischen den mehrfach überlappenden Schichten des Bands 14 aneinander gebunden werden.

Während der Faservliesstreifen 13 gleichzeitig erhitzt und verdichtet wird, um die gewünschte Porosität zu erzeugen, wird durch eine (nicht gezeigte, aber in Fig. 7 mit dem Bezugszeichen 324 schematisch dargestellte) Pumpvorrichtung ein Wärmeübertragungsmedium mit einer ausgewählten Fließgeschwindigkeit durch den zylinderförmigen Kanal 53 des hohlen Dorns 47 gepumpt, um an der äußeren Fläche 49 des hohlen Dorns 47 eine ausgewählte Temperatur aufrechtzuerhalten. Die Pumpvorrichtung ist mit einem Steuerkasten 322 für die Wärmeübertragungsmediumpumpe gekoppelt, wodurch sie von einer digitalen Logikkontrolleinheit 317 und einer Steuer-PLC 306 betriebliche Eingaben hinsichtlich der dem Wärmeübertragungsmedium zu verleihenden ausgewählten Fließgeschwindigkeit zum Aufrechterhalten einer ausgewählten Temperatur an der äußeren Fläche 49 des hohlen Dorns 47 erhält. Eine oder mehrere Temperaturfeststellvorrichtungen wie etwa (nicht gezeigte, aber in Fig. 7 mit dem Bezugszeichen 326 schematisch dargestellte) Thermoelemente, stehen zum Zweck der Feststellung der Temperatur des Wärmeübertragungsmediums mit dem Wärmeübertragungsmedium in Kommunikation. Jede Temperaturfeststellvorrichtung ist mit einem Steuerkasten 323 für die Temperaturfeststellvorrichtung gekoppelt, wodurch sie Daten in Bezug auf die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums zu einer digitalen Logikkontrolleinheit 319 und einer Steuer-PLC 306 überträgt.

Das Bestandteilsteuersystem 305 empfängt und analysiert ununterbrochen Signale vom Treibrollenantriebsmotor 314, vom digitalen linearen Codierer 117, von Spannerluftzylinder 133, von der Wärmeübertragungsmediumpumpe 324 und von der Temperaturfeststellvorrichtung 326, wodurch das Bestandteilsteuersystem 305 befähigt wird, ununterbrochen aktualisierte betriebliche Eingaben zum Treibrollenantriebsmotor 314, zum Spannerluftzylinder 133, zu den Heizeranordnungen 63, 65, 67 und 68 und zur Wärmeübertragungsmediumpumpe 324 zu übertragen. Die Daten, die vom digitalen linearen Codierer 177 jeder Stufe der Mehrstufen- Wickelmaschine 71 übertragen wurden, werden verwendet, um die passende Geschwindigkeit des Treibrollenantriebsmotors 314 jeder Stufe zu berechnen und zu bestimmen, wodurch die Geschwindigkeit jedes Treibrollenantriebsmotors 314 mit jener des Treibrollenantriebsmotors 314 der ersten Stufe synchronisiert wird.

Der Faservliesstreifen 13 wird fortlaufend auf sich selbst überlappt, wodurch das Band 14 gebildet wird, das durch die Öffnungen 139 der Heizeranordnungshalterungen 137 jeder verbleibenden Stufe der Mehrstufen-Wickelmaschine 71 in einer fortlaufenden nicht endenden Weise den hohlen Dorn 47 entlang getrieben wird. Nachdem das Band 14 alle Stufen der Mehrstufen-Wickelmaschine 71 durchlaufen hat, wird der Faservliesstreifen 15 der zweiten Stufe zwischen den Zufuhrspannerwalzen 147 des Zufuhrspanners 141 der zweiten Stufe zugeführt. Der Faservliesstreifen 15 wird dann an dem Punkt, an dem der Verdichtungsriemen 57 seine einzelne Spirale um den hohlen Dorn 47 ausführt, zwischen den Verdichtungsriemen 57 und die ringförmige äußere Fläche des Bands 14 geführt.

Der Faservliesstreifen 15 wird durch identische Mittel wie beim Faservliesstreifen 13 der ersten Stufe gleichzeitig verdichtet und erhitzt. Der Faservliesstreifen 15 wird fortlaufend auf sich selbst überlappt, wodurch das Band 16 gebildet wird, dessen ringförmige innere Fläche an die ringförmige äußere Fläche des Bands 14 gebunden ist. Die kombinierten Bänder 14 und 16 werden durch die Öffnungen 139 der Heizeranordnungshalterungen 137 jeder verbleibenden Stufe der Mehrstufen-Wickelmaschine 71 in einer fortlaufenden nicht endenden Weise den hohlen Dorn 47 entlang getrieben. Nachdem die kombinierten Bänder 14 und 16 alle verbleibenden Stufen der Mehrstufen-Wickelmaschine 71 durchlaufen haben, wird der Faservliesstreifen 17 entrollt und zwischen den Zufuhrspannerwalzen 147 des Zufuhrspanners 141 der dritten Stufe zugeführt. Der Faservliesstreifen 17 wird dann an dem Punkt, an dem der Verdichtungsriemen 59 seine einzelne Spirale um den hohlen Dorn 47 ausführt, zwischen den Verdichtungsriemen 59 und die ringförmige äußere Fläche des Bands 16 geführt.

Der Faservliesstreifen 17 wird durch identische Mittel wie beim Faservliesstreifen 13 der ersten Stufe gleichzeitig verdichtet und erhitzt. Der Faservliesstreifen 17 wird fortlaufend auf sich selbst überlappt, wodurch das Band 18 gebildet wird, dessen ringförmige innere Fläche an die ringförmige äußere Fläche des Bands 16 gebunden ist. Die kombinierten Bänder 14, 16 und 18 werden durch die Öffnungen 139 der Heizeranordnungshalterungen 137 der verbleibenden Stufen der Mehrstufen-Wickelmaschine 71 in einer fortlaufenden nicht endenden Weise den hohlen Dorn 47 entlang getrieben. Nachdem die kombinierten Bänder 14, 16 und 18 die verbleibenden Stufen der Mehrstufen-Wickelmaschine 71 durchlaufen haben, wird der Faservliesstreifen 19 zwischen den Zufuhrspannerwalzen 147 des Zufuhrspanners 141 der vierten Stufe zugeführt. Der Faservliesstreifen 19 wird dann an dem Punkt, an dem der Verdichtungsriemen 61 seine einzelne Spirale um den hohlen Dorn 47 ausführt, zwischen den Verdichtungsriemen 61 und die ringförmige äußere Fläche des Bands 18 geführt.

Der Faservliesstreifen 19 wird fortlaufend auf sich selbst überlappt, wodurch das Band 20 gebildet wird, dessen ringförmige innere Fläche an die ringförmige äußere Fläche des Bands 18 gebunden ist. Die kombinierten Bänder 14, 16, 18 und 20 werden in einer fortlaufenden nicht endenden Weise den hohlen Dorn 47 entlang zu einer (nicht dargestellten) Messvorrichtung und einer (nicht dargestellten) Schneidevorrichtung getrieben. Nachdem die kombinierten Bänder 14, 16, 18 und 20 die letzte Stufe der Mehrstufen- Wickelmaschine 71 durchlaufen haben, wird das mehrfach überlappende kernlose Filterelement 11 durch die Messvorrichtung gemessen und durch die Schneidevorrichtung in eine Länge geschnitten.

Die Winkelgeschwindigkeit des Treibrollenantriebsmotors 314 ist so, dass die Faservliesstreifen 13, 15, 17 und 19 für eine ausgewählte Zeitdauer in einer ausreichend engen Nähe zu den Infrarotheizern 63, 65, 67 und 68 verbleiben, dass eine angemessene Verflüssigung des Bindemittels gestattet wird. Zwischen den Stufen ist ein ausreichender Abstand bereitgestellt, um es dem Bindemittel zu gestatten, teilweise abzukühlen und dadurch die Grundfasern innerhalb jedes Faservliesstreifens 13, 15, 17 und 19, zwischen jeder Schicht davon, und zwischen jedem Band 14, 16, 18 und 20 zu binden und die gewünschte Porosität zwischen jeder Schicht und jedem Band 14, 16, 18 und 20 bereitzustellen. Die gleichzeitige Ausübung ausgewählter Mengen an Hitze und Verdichtung auf die Schichten der Faservliesstreifen 13, 15, 17 und 19 ist von einer solchen Art, dass nur ausgewählte Eigenschaften verändert werden, was zu einem mehrfach überlappenden kernlosen Filterelement 11 mit ausreichender struktureller Stärke, um selbsttragend zu sein, d. h. keinen strukturellen Kern zu benötigen, führt, während die gewünschte Porosität aufrechterhalten wird. Zusätzlich gestattet die wie oben beschriebene gleichzeitige Ausübung ausgewählter Mengen an Hitze und Verdichtung auf die Faservliesstreifen 13, 15, 17 und 19 eine systematische Veränderung der Dichte der Schichten der Faservliesstreifen 13, 15, 17 und 19 durch die Wand des mehrfach überlappenden kernlosen Filterelements 11, und die systematische Veränderung der sich daraus ergebenden Porosität der Grundfasern.

Die Richtung des Filtratflusses durch das mehrfach überlappende Filterelement 11 kann entweder vom Kern zur ringförmigen äußeren Wand oder von der ringförmigen äußeren Wand zum Kern sein, doch in jedem Fall verläuft der Filtratfluss im Allgemeinen rechtwinkelig zur Achse des mehrfach überlappenden Filterelements 11. Aufgrund der kegelförmigen Spiralnatur der Schichten der Faservliesstreifen 13, 15, 17 und 19 liegen die durch die gebundenen Grundfasern gebildeten Poren jedoch in einem Winkel zur Achse des mehrfach überlappenden Filterelements 11, was es für größere Partikel des Filtrats schwieriger macht, durch das mehrfach überlappende kernlose Filterelement 11 hindurchzugehen. Das mehrfach überlappende kernlose Filterelement 11 kann durch Überziehen der Enden 25 und 27 mit jedem geeigneten Mittel, das Fachleuten bekannt ist, wie etwa Vergießen in einem polymeren Harz, fertig gestellt werden. Ein (nicht dargestellter) kabelbetriebener Abstellschalter erstreckt sich zum Zweck eines Anhaltens der Mehrstufen-Wickelmaschine 71 in Notfällen über die Länge der Mehrstufen-Wickelmaschine 71 hinweg.

Ein Beispiel des Verfahrens und der Mittel zur Herstellung eines mehrfach überlappenden kernlosen Filterelements 11 der in Fig. 1 gezeigten Art lautet wie folgt: vier verschiedene Arten von Fasern, die unter den Faserbezeichnungen "252", "121", "224" und "271" verkauft wurden, wurden von Hoechst Celanese aus Charlotte, North Carolina, erworben. Die Faser "252" war von jener Art, die einen Kern und eine Außenhülle aufweist, während die Fasern "121", "224" und "271" reine Einzelkomponentenfasern waren. Die Denierzahl der Faser "252" betrug 3 und ihre Länge 38,1 mm (1,500 Zoll). Die Denierzahl der Faser "121" betrug 1 und ihre Länge 38,1 mm (1,500 Zoll). Die Denierzahl der Faser "224" betrug 6 und ihre Länge 50, 8 mm (2, 000 Zoll). Die Denierzahl der Faser "271" betrug 15 und ihre Länge 76,2 mm (3,000 Zoll). Aus Faser "121" und Faser "252" wurde eine erste Fasermischung hergestellt, die aus jeweils 50 Gew.% jeder Faserart bestand. Aus Faser "224" und Faser "252" wurde eine zweite Fasermischung hergestellt, die aus jeweils 50 Gew.% jeder Faserart bestand. Aus 25 Gew.% der Faser "121", 25 Gew.% der Faser "224" und 50 Gew.% der Faser "252" wurde eine dritte Fasermischung hergestellt.

Aus Faser "271" und Faser "252" wurde eine vierte Fasermischung hergestellt, die aus jeweils 50 Gew.% jeder Faserart bestand. Die Faser "252", die von jener Art war, die einen Kern und eine Außenhülle aufweist, diente bei jeder der erwähnten Mischungen als Bindemittel. Jede Fasermischung wurde gemäß dem in Fig. 5 offenbarten Vorgang hergestellt. Jede Fasermischung wurde zu einer Bahn geformt, deren Stärke annähernd 12,7 mm (1/2 Zoll) betrug. Die Stärke jeder Bahn wurde während ihrer Aufenthaltszeit in den Luftzugöfen aufgrund der Rezirkulation der dampfgesättigten Luft mit annähernd 40.000 Kubikfuß pro Minute bei einer Temperatur von 204ºC (400 Grad Fahrenheit) um annähernd 50% verringert, wodurch ein dünner Vliesbogen gebildet wurde. Über den dünnen Vliesbogen in den Luftzugöfen hinweg bestand ein Differenzdruck von 1,5 Pa (6 Zoll Wasser). Nach dem Verlassen der Luftzugöfen wurde jeder der dünnen Vliesbögen zwischen zwei zylinderförmige Edelstahlwalzen geführt, die die Stärke jedes dünnen Vliesbogens um annähernd 50% zu einem Faservlies mit einer Breite von etwa 94 cm (37 Zoll) verdichteten. Jedes 94 cm (37 Zoll) breite Faservlies wurde zu Streifen 13, 15, 17 und 19 mit einer Breite von annähernd 15 cm (6 Zoll) geschnitten. Das Grundgewicht jedes Faservlieses wurde als in einem Bereich von 152 bis 366 Gramm pro Quadratmeter (0,5 bis 1,5 Unzen pro Quadratfuß) liegend bestimmt. Als Schritt zur Sicherstellung der Qualität wurde jeder der Faservliesstreifen 13, 15, 17 und 19 nach dem Schneiden der Faservliese in die Faservliesstreifen 13, 15, 17 und 19 an einem Frasier- Luftstromtester untersucht, um die Luftdurchlässigkeit in Kubikmetern (Kubikfuß) pro Minute pro Quadratmeter (Quadratfuß) zu bestimmen. Die Faservliesstreifen 13, 15, 17 und 19 wurden dann, eine Rolle an jeder Stufe der Mehrstufen-Wickelmaschine 71, auf die Rollenhaltewellen 79 der Rollenhalter 75 geladen.

Die Spezifikationen der Faservliesstreifen 13, 15, 17 und 19 wurden mit der Tastatur 282 und der Maus 284 in das Datenverarbeitungssystem 200 eingegeben. Der hohle Dorn 47 war aus Edelstahl hergestellt und wies einen nominellen Außendurchmesser von 25,4 mm (1 Zoll) auf. Die Wärmeübertragungsmediumpumpvorrichtung 324 wurde in Betrieb genommen und begann damit, das Wärmeübertragungsmedium gemäß den von der Temperaturfeststellvorrichtung 326 zum Bestandteilsteuersystem 305 übertragenen Daten und den betrieblichen Eingaben vom Bestandteilsteuersystem 305 mit schwankenden Flussgeschwindigkeiten durch den hohlen Kern 47 zu pumpen, so dass die Temperatur der ringförmigen äußeren Fläche 49 des hohlen Dorns 47 bei 93ºC (200 Grad Fahrenheit) gehalten wurde. Der Treibrollenantriebsmotor 314 der ersten Stufe wurde wie durch das Bestandteilsteuersystem 305 angewiesen mit einer Steuergeschwindigkeit von annähernd 50 Hertz in Betrieb genommen. Die Heizeranordnung 63 der ersten Stufe wurde eingeschaltet und mit einer Stromspannung versorgt, die ausreichte, um am hohlen Dorn 47 eine Temperatur von 149ºC (300 Grad Fahrenheit) zu erzeugen.

Das erste Band 14 des Faservliesstreifens 13 wurde durch Zuführen des Faservliesstreifens 13 zwischen den hohlen Dorn 47 und den Verdichtungsriemen 55 der ersten Stufe begonnen. Der Faservliesstreifen 13 wurde in einer überlappenden Weise spiralförmig auf sich selbst gewickelt und bildete das Band 14, während er unter den Verdichtungsriemen 55 und den hohlen Dorn 47 entlang gezogen wurde. Mit der Zunahme des Außendurchmessers des Bands 14 bewegte sich die angetriebene Treibrolle 106 zur antreibenden Treibrolle 105 hin, um die Entfernung dazwischen zu verringern und einen durch den Verdichtungsriemen 55 auf das Band 14 ausgeübten Druck von 69.000 N/m² (10 Pfund pro Quadratzoll) aufrechtzuerhalten. Dieser Verdichtungsdruck war ein Ergebnis der Spannung im Verdichtungsriemen 55, die durch den Druck im Spannerluftzylinder 133 von 345 kPa (50 Pfund pro Quadratzoll Manometer) entwickelt wurde. Die Bewegung der angetriebenen Treibrolle 106 wurde durch Veränderung des Drucks im Spannerluftzylinder 133 erreicht. Der digitale lineare Codierer 117 stellte die Bewegung der angetriebenen Treibrolle 106 fest und übermittelte dadurch den Außendurchmesser des Bands 14 zum Bestandteilsteuersystem 305, so dass durch das Bestandteilsteuersystem 305 geeignete Abänderungen der Geschwindigkeit des Treibrollenantriebsmotors 314 vorgenommen werden konnten. Die durch den Infrarotheizer 63 erzeugte Temperatur war die "Bügelpunkt"temperatur. Diese Bügelpunkttemperatur von 149ºC (300 Grad Fahrenheit) unterstützte die Verdichtung und die Bindung der Grundfasern zwischen den Schichten des Bands 14. Unter dieser gleichzeitigen Ausübung von Hitze und Verdichtung wurde die Stärke des Faservliesstreifens 13 um annähernd 50% verdichtet, und es bestand eine Bindung zwischen den Schichten.

Dem Band 14 wurde gestattet, durch jede Stufe der Mehrstufen-Wickelmaschine 71 zu verlaufen, und vor der Begegnung mit dem Verdichtungsriemen jeder Stufe wurde der Treibrollenantriebsmotor 314 dieser Stufe über betriebliche Eingaben vom Bestandteilsteuersystem 305 in Betrieb gesetzt und auf die Geschwindigkeit des Treibrollenantriebsmotors 314 der ersten Stufe eingestellt. Nachdem das Band 14 durch alle Stufen der Mehrstufen-Wickelmaschine 71 verlaufen war, wurde das zweite Band 16 des Faservliesstreifens 15 durch Zuführen des Faservliesstreifens 15 zwischen den Verdichtungsriemen 57 der zweiten Stufe und die ringförmige äußere Fläche von Band 14 begonnen. Das Faservlies 15 wurde in einer überlappenden Weise spiralförmig auf sich selbst gewickelt und bildete das Band 16, während es unter den Verdichtungsriemen 57 und den hohlen Dorn 47 entlang getrieben wurde. Die zweite Heizeranordnung 65 wurde eingeschaltet und mit einer Stromspannung versorgt, die ausreichend war, um an der ringförmigen äußeren Fläche des Bands 16 eine Bügelpunkttemperatur von 149ºC (300 Grad Fahrenheit) aufrechtzuerhalten. Mit der Zunahme des Außendurchmessers des Bands 16 bewegte sich die angetriebene Treibrolle der zweiten Stufe zur antreibenden Treibrolle der zweiten Stufe hin, um die Entfernung dazwischen zu verringern und einen durch den Verdichtungsriemen 57 auf das Band 16 ausgeübten Druck von 10 Pfund pro Quadratzoll aufrechtzuerhalten. Dieser Verdichtungsdruck war ein Ergebnis der Spannung im Verdichtungsriemen 57, die durch den Druck im Spannerluftzylinder der zweiten Stufe von 345 kPa (50 Pfund pro Quadratzoll Manometer) entwickelt wurde. Die Bewegung der angetriebenen Treibrolle der zweiten Stufe wurde durch Veränderung des Drucks im Spannerluftzylinder der zweiten Stufe erreicht. Der digitale lineare Codierer der zweiten Stufe stellte die Bewegung der angetriebenen Treibrolle der zweiten Stufe fest und übermittelte dadurch den Außendurchmesser des Bands 16 zum Bestandteilsteuersystem 305, so dass durch das Bestandteilsteuersystem 305 geeignete Abänderungen der Geschwindigkeit des Treibrollenantriebsmotors der zweiten Stufe vorgenommen werden konnten, um die Geschwindigkeit des Treibrollenantriebsmotors der zweiten Stufe mit dem Treibrollenantriebsmotor 314 der ersten Stufe zu synchronisieren. Die Bügelpunkttemperatur von 149ºC (300 Grad Fahrenheit) unterstützte die Verdichtung und die Bindung der Grundfasern zwischen den Schichten des Bands 16. Unter dieser gleichzeitigen Ausübung von Hitze und Verdichtung wurde die Stärke des Faservliesstreifens 15 um annähernd 50% verdichtet, und es bestand eine Bindung zwischen den Schichten. Die ringförmige innere Fläche des Bands 16 wurde an die ringförmige äußere Fläche des Bands 14 gebunden, und das Band 16 verlief den hohlen Dorn 47 entlang zum Verdichtungsriemen 59 der dritten Stufe. Dem Band 16 wurde gestattet, die verbleibenden Stufen der Mehrstufen-Wickelmaschine 71 zu durchlaufen, und vor der Begegnung mit dem Verdichtungsriemen jeder Stufe wurde der Treibrollenantriebsmotor dieser Stufe über betriebliche Eingaben vom Bestandteilsteuersystem 305 in Betrieb gesetzt und auf die Geschwindigkeit des Treibrollenmotors 314 der zweiten Stufe eingestellt.

Nachdem das Band 16 durch alle Stufen der Mehrstufen- Wickelmaschine 71 verlaufen war, wurde das dritte Band 18 des Faservliesstreifens 17 durch Zuführen des Faservliesstreifens 17 zwischen den Verdichtungsriemen 59 der dritten Stufe und die ringförmige äußere Fläche von Band 16 begonnen. Das Faservlies 17 wurde in einer überlappenden Weise spiralförmig auf sich selbst gewickelt und bildete das Band 18, während es unter den Verdichtungsriemen 59 und den hohlen Dorn 47 entlang gezogen wurde. Die dritte Heizeranordnung 67 wurde eingeschaltet und mit einer Stromspannung versorgt, die ausreichend war, um an der ringförmigen äußeren Fläche des Bands 18 eine Bügelpunkttemperatur von 300 Grad aufrechtzuerhalten. Mit der Zunahme des Außendurchmessers des Bands 18 bewegte sich die angetriebene Treibrolle der dritten Stufe zur antreibenden Treibrolle der dritten Stufe hin, um die Entfernung dazwischen zu verringern und einen durch den Verdichtungsriemen 59 auf das Band 18 ausgeübten Druck von 69.000 N/m² (10 Pfund pro Quadratzoll) aufrechtzuerhalten. Dieser Verdichtungsdruck war ein Ergebnis der Spannung im Verdichtungsriemen 59, die durch den Druck im Spannerluftzylinder der dritten Stufe von 345 kPa (50 Pfund pro Quadratzoll Manometer) entwickelt wurde. Die Bewegung der angetriebenen Treibrolle der dritten Stufe wurde durch Veränderung des Drucks des Spannerluftzylinders der dritten Stufe erreicht. Der digitale lineare Codierer der dritten Stufe stellte die Bewegung der angetriebenen Treibrolle der dritten Stufe fest und übermittelte dadurch den Außendurchmesser des Bands 18 zum Bestandteilsteuersystem 305, so dass durch das Bestandteilsteuersystem 305 geeignete Abänderungen der Geschwindigkeit des Treibrollenantriebsmotors der dritten Stufe vorgenommen werden konnten, um die Geschwindigkeit des Treibrollenantriebsmotors der dritten Stufe mit dem Treibrollenantriebsmotor 314 der ersten Stufe zu synchronisieren. Die Bügelpunkttemperatur von 149ºC (300 Grad Fahrenheit) unterstützte die Verdichtung und die Bindung der Grundfasern zwischen den Schichten des Bands 18. Unter dieser gleichzeitigen Ausübung von Hitze und Verdichtung wurde die Stärke des Faservliesstreifens 17 um annähernd 50% verdichtet, und es bestand eine Bindung zwischen den Schichten. Die ringförmige innere Fläche des Bands 18 wurde an die ringförmige äußere Fläche des Bands 16 gebunden, und das Band 18 verlief den hohlen Dorn 47 entlang zum Verdichtungsriemen 61 der vierten Stufe. Dem Band 18 wurde gestattet, die verbleibende Stufe der Mehrstufen-Wickelmaschine 71 zu durchlaufen, und vor der Begegnung mit dem Verdichtungsriemen 61 der vierten Stufe wurde der Treibrollenantriebsmotor der vierten Stufe über betriebliche Eingaben vom Bestandteilsteuersystem 305 auf die Geschwindigkeit des Treibrollenmotors der dritten Stufe eingestellt.

Nachdem das Band 18 durch die verbliebene Stufe der Mehrstufen-Wickelmaschine 71 verlaufen war, wurde das vierte Band 20 des Faservliesstreifens 19 durch Zuführen des Faservliesstreifens 19 zwischen den Verdichtungsriemen 61 der vierten Stufe und die ringförmige äußere Fläche von Band 18 begonnen. Der Faservliesstreifen 19 wurde in einer überlappenden Weise spiralförmig auf sich selbst gewickelt und bildete das Band 20, während er unter den Verdichtungsriemen 61 und den hohlen Dorn 47 entlang getrieben wurde. Die vierte Heizeranordnung 68 wurde eingeschaltet und mit einer Stromspannung versorgt, die ausreichend war, um an der ringförmigen äußeren Fläche des Bands 20 eine Bügelpunkttemperatur von 300 Grad aufrechtzuerhalten. Mit der Zunahme des Außendurchmessers des Bands 20 bewegte sich die angetriebene Treibrolle der vierten Stufe zur antreibenden Treibrolle der vierten Stufe hin, um die Entfernung dazwischen zu verringern und einen durch den Verdichtungsriemen 61 auf das Band 20 ausgeübten Druck von 69.000 N/m² (10 Pfund pro Quadratzoll) aufrechtzuerhalten. Dieser Verdichtungsdruck war ein Ergebnis der Spannung im Verdichtungsriemen 61, die durch den Druck im Spannerluftzylinder der vierten Stufe von 345 kPa (50 Pfund pro Quadratzoll Manometer) entwickelt wurde. Die Bewegung der angetriebenen Treibrolle der vierten Stufe wurde durch Veränderung des Drucks des Spannerluftzylinders der vierten Stufe erreicht. Der digitale lineare Codierer der vierten Stufe stellte die Bewegung der angetriebenen Treibrolle der vierten Stufe fest und übermittelte dadurch den Außendurchmesser des Bands 20 zum Bestandteilsteuersystem 305, so dass durch das Bestandteilsteuersystem 305 geeignete Abänderungen der Geschwindigkeit des Treibrollenantriebsmotors der vierten Stufe vorgenommen werden konnten, um die Geschwindigkeit des Treibrollenantriebsmotors der vierten Stufe mit dem Treibrollenantriebsmotor 314 der ersten Stufe zu synchronisieren. Die Bügelpunkttemperatur von 149ºC (300 Grad Fahrenheit) unterstützte die Verdichtung und die Bindung der Grundfasern zwischen den Schichten des Bands 20. Unter dieser gleichzeitigen Ausübung von Hitze und Verdichtung wurde die Stärke des Faservliesstreifens 19 um annähernd 50% verdichtet, und es bestand eine Bindung zwischen den Schichten. Die ringförmige innere Fläche des Bands 20 wurde an die ringförmige äußere Fläche des Bands 18 gebunden, und das mehrfach überlappende kernlose Filterelement 11 verlief den hohlen Dorn 47 entlang zur Messvorrichtung und zur Schneidevorrichtung, wo es gemessen und zu einer Länge von 76 cm (30 Zoll) geschnitten wurde.

Das sich ergebende Filterelement 11 wies einen nominellen Innendurchmesser von 25,4 mm (1 Zoll) und einen nominellen Außendurchmesser von 6,35 mm (2, 5 Zoll) auf und war 76 cm (30 Zoll) lang. Sein Gewicht betrug 0,45 kg (1 Pfund), und es wies eine Luftstromkapazität von 566 Litern (20 Kubikfuß) pro Minute auf und erzeugte einen Differenzdruck von 1,22 Pa (4,9 Zoll Wassersäule). In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann an einer oder mehreren Stufen der Mehrstufen-Wickelmaschine 71 ein Leerlaufriemen aufgenommen werden, um den hohlen Dorn 47 in einer richtig fixierten Stellung zu fixieren. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung werden in einer einzelnen Stufe der Mehrstufen-Wickelmaschine 71 mehrere Faservliesstreifen hinzugefügt.


Anspruch[de]

1. Poröses selbsttragendes, kernloses Filterelement umfassend:

ein Faservlies, umfassend eine im Wesentlichen homogene Mischung einer Grundfaser und eines Bindemittels, welches zu einem ersten Faservliesstreifen (13) mit ausgewählter Porosität verdichtet ist;

das Bindemittel, welches wenigstens eine Oberfläche mit einer Schmelztemperatur niedriger als die der Grundfaser aufweist, wobei die Grundfaser und das Bindemittel bei einer Temperatur, bei der wenigstens die Oberfläche des Bindemittels schmilzt, thermisch schmelzverbunden sind, um die Grundfasern, wenn das Gewebe abgekühlt ist, in den ersten Faservliesstreifen (13) zu binden;

den ersten Faservliesstreifen (13), welcher in sich spiralförmig in mehrfach überlappenden Schichten gewickelt ist, um ein erstes Band (14) mit ausgewählter Radialstärke auszubilden;

ein zweites Faservlies umfassend eine im Wesentlichen homogene Mischung einer Grundfaser und eines Bindemittels, zu einem zweiten Faservliesstreifen mit ausgewählter Porosität verdichtet, die sich von der Porosität des ersten Faservliesstreifens (13) unterscheidet;

das Bindemittel des zweiten Faservlieses, welches wenigstens eine Oberfläche mit einer Schmelztemperatur niedriger als die der Grundfaser aufweist, wobei die Grundfaser und das Bindemittel bei einer Temperatur, bei der wenigstens die Oberfläche des Bindemittels schmilzt, thermisch schmelzverbunden sind, um die Grundfasern, wenn das Gewebe abgekühlt ist, in den zweiten Faservliesstreifen (IS) zu binden;

der zweite Faservliesstreifen (15), welcher in sich spiralförmig in mehrfach überlappenden Schichten gewickelt ist, um ein zweites Band (16) mit ausgewählter Radialstärke auszubilden;

die ersten und zweiten Bänder (14, 16), welche zur Ausbildung des porösen selbsttragenden, kernlosen Filterelements spiralförmig überlappt und verbunden sind.

2. Kernloses Filterelement nach Anspruch 1, wobei der erste Faservliesstreifen (13) eine axiale Länge aufweist, und der zweite Faservliesstreifen (15) wenigstens entlang eines Teils der axialen Länge des ersten Faservliesstreifens (13) überlappt ist und wiederum bei einer Temperatur schmelzverbunden ist, bei der wenigstens eine Oberfläche des Bindemittels der Faservliesstreifen (13, 15) schmilzt, um die Grundfasern der ersten und zweiten Bänder (14, 16) zu binden.

3. Kernloses Filterelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei die ersten und zweiten Faservliesstreifen (13, 15) spiralförmig gewickelt, thermisch schmelzverbunden und verdichtet sind, um ein röhrenförmiges Filterelement auszubilden.

4. Kernloses Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, wobei das Filterelement drei oder mehr überlappende Bänder (14, 16, 18, 20) von mehrfach überlappenden Faservliesstreifen umfasst.

5. Kernloses Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, wobei jedes Band (14, 16, 18, 20) wenigstens drei überlappende Schichten umfasst, die dem Band die ausgewählte Radialstärke geben.

6. Kernloses Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, wobei jedes Band (14, 16, 18, 20) fünf überlappende Schichten umfasst, die dem Band die ausgewählte Radialstärke geben.







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