[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung
einer plissierten Filtereinlage aus einem aus thermoplastischem Kunststoff bestehenden,
für zwischen der Zuströmseite und der Abströmseite eines Filters vorgesehenen Filtermaterial,
mit mehreren mindestens in den zur Abströmseite des Filters hin offenen Filterfalten
die Faltenwände voneinander beabstandenden, aus dem Filtermaterial selber geformten,
länglichen Ausbuchtungen.
[0002] Aus der USA-A 3.531.920 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs erwähnten
Art bekannt. Nach diesem Verfahren wird das Filtermaterial, das auch aus einem Thermoplast
bestehen kann, durch eine Rolle zu einer Presse geführt. Die Presse besteht aus zwei
in entgegengesetzter Richtung drehbaren, mit für die Bildung von Ausbuchtungen und
Einbuchtungen im Filtermaterial vorgesehenen, ineinandergreifenden Ausbuchtungen und
Vertiefungen versehenen, geheizten Zylindern. Das Filtermaterial wird zwischen diesen
beiden geheizten Zylindern mit den für die Beabstandung der Filterfaltenwände bestimmten
länglichen Aus- und Einbuchtungen sowie mit Querrillen zur Erleichterung der Bildung
von Faltkanten versehen. Das Filtermaterial wird bei diesem verfahren zwischen den
beiden geheizten Zylindern durch Tiefziehen bleibend verformt. Ducrh Tiefziehen wird
aber auch die Struktur des Filtermaterials im tiefgezogenen Bereich verändert. Deshalb
kann das nach diesem Verfahren bleibend verformte Filtermaterial in den für die Filtrierung
wichtigen Bereichen die ursprünglichen Filtereigenschaften nicht behalten. Es ist
deshalb notwendig, dass man eine grössere, Mehrkosten bedeutende Filtereinlage wählt,
wenn man die gleiche Filterwirkung erreichen will, wie mit einer Filtereinlage mit
vollständig wirksamen Filterwänden.
[0003] Aus der FR-A1 2.273.657 ist eine weitere Vorrichtung zur Herstellung einer plissierten
Filtereinlage bekannt. Bei dieser Vorrichtung wird ein dehnbares Filtermaterial zuerst
zwischen Walzen unter Veränderung der Materialstruktur durch Dehnung des Filtermaterials
mit abwechslungsweise konvexen und konkaven Längsrillen versehen. Das so vorbereitete
Filtermaterial wird in einem zweiten Schritt quer zu den Längsrillen gefaltet, um
so die plissierte Filtereinlage zu erhalten. Um das mit Längsrillen versehene Filtermaterial
quer zu den Länsrillen falten zu können, muss ein dehnbares Filtermaterial verwendet
werden. Die meist verwendeten Filtermaterialien sind aber nicht oder zumindest nicht
ohne Veränderung der Filtereigenschaften des Filtermaterials dehnbar. Deshalb ist
diese Vorrichtung nur für spezielle, dehnbare Filtermaterialien verwendbar. Die bei
den quer zu den Längsrillen erfolgten Faltungen liegenden Faltkanten weisen bei dieser
Filtereinlage ausserdem unerwünschte Unebenheiten auf, die die Reinigung der Filtereinlage
zumindest erschweren.
[0004] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Herstellung einer Filtereinlage aus einem thermoplastischen Material mit mindestens
in den abströmseitigen Filterfalten vorhandenen, abstandhaltenden, länglichen Ausbuchtungen
zu schaffen, wobei während der Herstellung die Filtereigenschaften des Filtermaterials
in den Faltenwänden trotz Verformung des Filtermaterials erhalten bleiben sollen und
die fertige Filtereinlage eine ausreichende Stabilität und die Reinigung der Filtereinlage
erleichternde, glatte Faltkanten aufweisen sowie wirtschaftlich vorteilhaft sein soll.
[0005] Die gestellte Aufgabe ist dadurch gelöst, dass das bandförmige, für die Herstellung
mindestens einer Filtereinlage bestimmte, in Längsrichtung transportierte Filtermaterial
in einem ersten Verfahrensschritt quer zur Längsrichtung um den für die länglichen
Ausbuchtungen notwendigen, zusätzlichen Materialbedarf durch auf die ganze Breite
gleichmässig verteiltes Raffen geschmälert wird, dass die länglichen Ausbuchtungen
durch eine spannungsfreie, bleibende Formung des gerafften, auf eine unter der Schrumpftemperatur
und über die Verformungstemperatur des Filtermaterials liegende Temperatur erwärmten
Filtermaterials zwischen den Backen einer Formungseinrichtung und durch eine anschliessende
unter die Verformungstemperatur sinkende Abkühlung des Filtermaterials hergestellt
werden und dass die für die Bildung von Faltkanten vorgesehenen, linienförmigen Bereiche
des Filtermaterials durch mindestens einen Heizbacken auf eine zwischen der Verformungstemperatur
und und der Schmelztemperatur liegende Temperatur erwärmt werden, bis die durch die
länglichen Ausbuchtungen und/oder durch die Raffung des Filtermaterials entstandenen
Unebenheiten ausgeglichen sind und danach auf eine unter der Verformungstemperatur
liegende Temperatur abgekühlt werden. Dieses Verfahren ermöglicht die Herstellung
einer Filtereinlage aus thermoplastischem Kunststoff, bei der die Faltenwände trotz
vorhandenen Ausbuchtungen die ursprünglichen Filtereigenschaften des Filtermaterials
beibehalten und die Faltkanten eine gut reinigbare, glatte Oberfläche aufweisen. Die
thermisch behandelten Faltkanten sichern ausserdem mit ihrer verhältnismässig hohen
Steifigkeit eine gute Stabilität der Filtereinlage. Das Filtermaterial zieht sich
bei der durch einen Heizbacken erfolgten thermischen Behandlung an den linienförmigen
Faltkanten bleibend zusammen und wird dort um den für die länglichen Ausbuchtungen
notwendigen, zusätzlichen Materialbedarf schmäler als die Breite des unbehandelten
Filtermaterials. Die so verkürzten Faltkanten halten die länglichen Ausbuchtungen
auch bei der stärksten betriebsmässigen Strömung und Verschmutzung des zu filtrierenden
Mediums in Form und lassen sie in der Filtereinlage nicht strecken. Die durch dieses
Verfahren hergestellten Filtereinlagen sind im weiteren auch noch wirtschaftlich vorteilhaft,
denn weder für die Erreichung einer ausreichenden Steifigkeit der Filtereinlage, noch
zur Abstandhaltung zwischen den Faltenwänden in den Filterfalten zusätzliche Massnahmen
erforderlich sind, wobei die Filtereigenschaften der Filtereinlage trotzdem durch
die vollwirksamen Faltenwände bestmöglichst gesichert bleiben.
[0006] Das geraffte Filtermaterial kann vor dem Zuführen zu den Backen der Formungseinrichtung
auf eine unter der Schrumpftemperatur und über der Verformungstemperatur liegende
Temperatur erwärmt und anschliessend zwischen die Backen der Formungseinrichtung geführt
werden. In einem Durchlaufverfahren kann durch diese Massnahme die Durchlaufgeschwindigkeit
des Filtermaterials erhöht werden.
[0007] Das geraffte Filtermaterial wird vorteilhafterweise zuerst zwischen auf eine unter
der Schrumpftemperatur und über der Verformungstemperatur liegende Temperatur aufgeheizten
ersten Backen und anschliessend zwischen unter die Verformungstemperatur gekühlten
zweiten Backen der Formungseinrichtung geführt und dann das so mit Längsrillen versehene
Filtermaterial in regelmässigen Abständen in den für die Bildung von Filterkanten
vorgesehenen, linienförmigen Bereichen unter mindestens einem Heizbacken auf eine
zwischen der Verformungstemperatur und der Schmelztemperatur liegende Temperatur erwärmt,
bis sich die durch die Längsrillen entstandenen Unebenheiten ausgleichen. Mit Hilfe
dieser Verfahrensschritte ist es möglich, das Filtermaterial im Durchlaufverfahren
für die Verwendung in einem Filter mit plissierter Filtereinlage in wirtschaftlich
vorteilahfter Weise vorzubereiten.
[0008] In einem einzigen Hauptverfahrensschritt können mindestens zwei aufeinanderfolgende,
die länglichen Ausbuchtungen aufzunehmen bestimmte Faltenwand bereiche des Filtermaterials
zwischen den auf eine unter der Schrumpftemperatur und über der Verformungstemperatur
des Filtermaterials liegende Temperatur erwärmten Backen einer Presse spannungsfrei
geformt werden und jeder zwischen den einzelnen in der Presse gehaltenen Faltenwandbereichen
des Filtermaterials frei liegende, für die Bildung von Faltkanten bestimmte Zwischenbereich
des Filtermaterials auf eine zwischen der Verformungstemperatur und der Schmelztemperatur
liegende Temperatur erwärmt werden, bis sich die Unebenheiten des Filtermaterials
im Zwischenbereich ausgleichen. In der beschriebenen Presse werden in einem Arbeitsgang
sowohl mehrere Faltenwandbereiche als auch die dazwischen liegenden für die Faltkanten
vorgesehenen Bereiche bleibend geformt.
[0009] Die Längsrichtung der zwischen den Backen der Presse liegenden, länglichen Ausbuchtungen
zur Längsrichtung der Faltenwände kann unter einem Winkel von 45° bis 90° gestellt
werden. Durch diese Massnahme erreicht man, dass die länglichen Ausbuchtungen in den
Filterfalten die Faltenwände bei 90° mindestens einfach und bei anderen Winkelwerten
durch Kreuzen doppelt beabstanden. Die sich kreuzenden länglichen Ausbuchtungen halten
den Abstand zwischen den Faltenwänden, vermindern aber die wirksame Filterfläche nur
durch die punktförmigen Berührungspunkte zwischen ihnen.
[0010] Im Hauptverfahrensschritt können die aufeinanderfolgenden Faltenwandbereiche in der
Presse unter einem spitzen Winkel zueinander gehalten werden und in jeden zwischen
den einzelnen in der Presse gehaltenen Faltenwandbereichen frei liegenden Zwischenbereich
des Filtermaterials unter Erwärmen auf eine zwischen der Verformungstemperatur und
der Schmelztemperatur liegende Temperatur eine Faltkante eingeformt werden. Diese
Massnahme ermöglicht es, die plissierte Filtereinlage in einem einzigen Verfahrensschritt
mit Ausbuchtungen in den Faltenwänden und mit angeformten Faltkanten zwischen den
gefalteten Faltenwänden herzustellen.
[0011] Die für die Bildung von Faltenkanten vorgesehenen, linienförmigen Bereiche des Filtermaterials
werden vorteilhafterweise durch mindestens einen Heizbacken auf eine zwischen der
Schrumpftemperatur und der Schmelztemperatur liegende Temperatur erwärmt, bis die
durch die länglichen Ausbuchtungen und/oder durch die Raffung des Filtermaterials
entstandenen Unebenheiten ausgeglichen sind. Ducrh die Durchführung dieser Massnahme
erreicht men an den Faltenkanten der Filtereinlage einen besonders stabilen linienförmigen
Bereich, wodurch die Filtereinlage ihre Stabilität auch unter besonderen Bedingungen
behalten kann.
[0012] Eine zur Durchführung des Verfahrens vorgesehene Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet,
dass für die Raffung des Filtermaterials mehrere, quer zur Längsrichtung des Filtermaterials
verteilt angeordnete, kammartig ineinandergreifende, abgerundete Vorsprünge vorgesehen
sind, dass die Formungseinrichtung aus mindestens einer für das Filtermaterial bestimmte
Heizeinrichtung und aus mindestens zwei die für die länglichen Ausbuchtungen erforderliche,
spannungsfreie, bleibende Formung des Filtermaterials durchführenden Backen besteht
und dass zur Herstellung der für die Bildung von Filterkanten vorgesehenen, linienförmigen,
von Unebenheiten freien Bereiche des Filtermaterials mindestens ein nur für diese
Bereiche wirksamer Heizbacken vorgesehen ist. Diese Vorrichtung ist einfach und wirtschaftlich
vorteilhaft.
[0013] Für die Formungseinrichtung können zwei in Längsrichtung des Filtermaterials thermisch
voneinander isolierte Backen vorgesehen sein, wobei das Filtermaterial in Laufrichtung
zuerst zwischen den eine unter der Schrumpftemperatur und über der Verformungstemperatur
liegende Temperatur aufweisenden Backen und anschliessend zwischen den eine unter
der Verformungstemperatur liegende Temperatur aufweisenden Backen gefüht wird. Zur
Herstellung einer Filtereinlage mit schräg zur Längsrichtung des bandförmigen Filtermaterials
verlaufenden länglichen Ausbuchtungen kann dabei eine Formungseinrichtung mit ineinandergreifende
Schrägnuten und Schrägrippen aufweisenden, quer zur Längsrichtung des Filtermaterials
unterteilten Backen vorgesehen sein, wobei die Backen quer zur Längsrichtung des bandförmigen
Filtermaterials eine der seitlichen Verschiebegeschwindigkeit der schrägen Ausbuchtungen
entsprechende Bewegung ausführen.
[0014] Vorteilhafterweise ist mindestens ein Transportgreifer vorgesehen, der einen mindestens
dem einfachen Abstand zwischen zwei Faltkanten der Filtereinlage entsprechenden, stufenweisen
Vorschub des bandförmigen Filtermaterials durchführt. Bei diesem stufenweisen Vorschub
kann der für die Bildung von Filterkanten vorgesehenen Heizbacken einfach durch Senken
und anschliessendes Heben eingesetzt werden.
[0015] Die Vorrichtung kann mindestens drei in Längsrichtung der in den Faltenwänden vorgesehenen
länglichen Ausbuchtungen schliessbare, mit ihren Spitzen abwechslungsweise in die
Gegenrichtung ausgerichtete, im Querschnitt trapezförmige Backen und mindestens einen
mit der Spitze jedes zwischen den beiden äusseren Backen liegenden, trapezförmigen
Backens zusamnenwirkenden, das Filtermaterial auf eine zwischen der Schrumpftemperatur
und der Schmelztemperatur des Filtermaterials liegende Temperatur erwärmenden Heizbakken
aufweien. Die schrägen Seiten der im Querschnitt trapezförmigen Backen können dabei
miteinander einen Winkel zwischen 5° und 70° einschliessen.
[0016] Im folgenden werden anhand der beiliegenden Zeichnungen Ausführungsbeispiele der
Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig.1 eine mit einer Filtereinlage versehene Filtereinrichtung,
Fig.2 einen Ausschnitt aus der plissierten Filtereinlage in perspektivischer Darstellung,
Fig.3 eine schematisch dargestellte Vorrichtung zur Herstellung der plissierten Filtereinlage
von der Seite her gesehen und
Fig.4 von oben her gesehen,
Fig.5 eine schematisch dargestellte weitere Ausführungsvariante der Vorrichtung zur
Herstellung der plissierten Filtereinlage von der Seite her gesehen,
Fig.6 von oben her gesehen,
Fig.7 die Draufsicht auf die untere Hälfte der Backen der in den Figuren 5 und 6 gezeigten
Formungseinrichtung und
Fig.8 einen Querschnitt über die oberen Backen dieser Formungseinrichtung.
[0017] Die in Fig.1 teilweise im Schnitt gezeigte Filtereinrichtung besteht aus einem mit
Löchern versehenen Rohr 1, aus zwei am Rohr 1 befestigten Flanschen 2, 3 und aus einer
zwischen den beiden Flanschen 2, 3 eingesetzten, plissierten Filtereinlage 4. Der
Flansch 2 ist mit einer für einen Dichtungsring vorgesehenen Nut 5 versehen. Die Filtereinrichtung
ist in Fig.1 aus Gründen der besseren Uebersichtlichkeit ohne Gehäuse und Anschlusseinrichtungen
dargestellt. Das zu filtrierende, gasförmige oder flüssige Medium wird durch das nicht
dargestellte Gehäuse von aussen, radial der Zuströmseite der Filtereinlage zugeführt.
Das mit Löchern versehene Rohr 1 liegt an der Abströmseite der Filtereinlage 4. Das
gefilterte Medium wird axial durch ein nicht dargestellte Anschlusstück aus dem Rohr
1 weggeführt.
[0018] Die plissierte Filtereinlage 4 besteht aus einem thermoplastischen Filtermaterial.
Solche Filtermaterialien sind auf dem Markt erhältlich und werden aus einem bekannten
thermoplastischen Material, wie Polyäthylen, Polypropylen, Polyester, Polyamid, Polytetrafluoräthylen
usw. hergestellt. Fig.2 zeigt einen vergrösserten Ausschnitt aus der in Fig.1 dargestelten,
plissierten Filtereinlage 4. Insbesondere in dieser Figur ist deutlich erkennbar,
dass in den zur durch die Pfeile 6 angedeuteten Abströmseite hin offenen Filterfalten
die Faltenwände 7 bis 14 durch längliche Ausbuchtungen 15 beabstandet sind, wenn man
die Filterfalten zusammendrückt. Die Ausbuchtungen 15 sind aus dem Filtermaterial
selber geformt und stehen in den abströmseitigen Filterfalten vor. Die Längsrichtung
der Ausbuchtungen 15 steht zur Längsrichtung der Faltenwände 7 bis 14 unter einem
Winkel von etwa 70` . Durch die Schrägstellung der Ausbuchtungen 15 in Bezug auf die
Längsrichtung der Faltenwände 7 bis 14 erreicht man, dass sich die Ausbuchtungen 15
in den abströmseitigen Filterfalten kreuzen und einander nur punktförmig berühren,
wodurch das Filtermaterial in allen Faltenwänden 7 bis 14 praktisch ohne Flächenverlust
für die Filtrierung wirksam ist. Die zuströmseitigen Filterfalten werden in der in
Fig.1 gezeichneten Filtereinrichtung durch die runde Anordnung offen gehalten. Wenn
die Filterfalten in einer Ebene hintereinander angeordnet wären, könnten beidseitig
aus dem Filtermaterial vorstehende Ausbuchtungen vorgesehen werden. In Fig.2 ist die
Zuströmseite der Filtereinlage 4 durch die Pfeile 16 angedeutet.
[0019] Das für die Filtereinlage 4 vorgesehene Filtermaterials wird mit Hilfe eines Verfahrens
vorbereitet. Um bei der Durchführung dieses Verfahrens, bei der späteren Formung der
länglichen Ausbuchtungen, das Filtermaterial nicht zu verspannen oder zu verziehen
und so die Veränderung der Filtermaterialstruktur zu verhindern, wird das bandförmige,
in Längsrichtung transportierte Filtermaterial in einem ersten Verfahrensschritt quer
zur Längsrichtung um den für die länglichen Ausbuchtungen notwendigen, zusätzlichen
Materialbedarf durch auf die ganze Breite gleichmässig verteiltes Raffen geschmälert.
Die länglichen Ausbuchtungen werden dann durch eine spannungsfreie, bleibende Formung
des Filtermaterials zwischen den Backen einer Formungseinrichtung erstellt. Das zu
formende Filtermaterial wird dabei auf eine unter der Schrumpftemperatur und über
der Verformungstemperatur des Filtermaterials liegende Temperatur erwärmt. Nach der
Durchführung der Formung wird das Filtermaterial unter die Verformungstemperatur abgekühlt.
Die für die Bildung von Faltkanten vorgesehenen, linienförmigen Bereiche des Filtermaterials
werden durch mindestens einen Heizbacken auf eine zwischen der Schrumpftemperatur
und der Schmelztemperatur liegende Temperatur erwärmt, bis die durch die länglichen
Ausbuchtungen und/oder durch die Raffung des Filtermaterials entstandenen Un ebenheiten
durch Materialverformung ausgeglichen sind. Diese glatt gewordenen Bereiche werden
anschliessend auf eine unter der Verformungstemperatur liegende Temperatur abgekühlt.
Die aus dem Filtermaterial so geformte Filtereinlage 4 hat an den Faltenwänden 7 bis
14 trotz Ausbuchtungen 15 die ursprünglichen Filtereigenschaften und gut reinigbare,
glatte Faltkanten. Die thermisch behandelten, verhältnismässig steifen Faltkanten
ergeben ausserdem eine gute Stabilität für die Filtereinlage 4. Das Filtermaterial
zieht sich bei der durch einen Heizbacken erfolgten thermischen Behandlung an den
linienförmigen Faltkanten bleibend zusammen und wird dort um den für die länglichen
Ausbuchtungen notwendigen, zusätzlichen Materialbedarf schmäler als die Breite des
unbehandelten Filtermaterials. Die so verkürzten Faltkanten halten die länglichen
Ausbuchtungen auch bei der stärksten betriebsmässigen Strömung und Verschmutzung des
zu filtrierenden Mediums in Form und lassen sie in der Filtereinlage nicht strecken.
[0020] Das geraffte Filtermaterial wird bei einer Weiterbildung des Verfahrens vor dem Zuführen
zu den Backen der Formungseinrichtung auf eine unter der Schrumpftemperatur und über
der Verformungstemperatur liegende Temperatur erwärmt und anschliessend zwischen die
Backen der Formungseinrichtung geführt. Das vorgewärmte Filtermaterial ist geschmeidiger
als das kalte und lässt sich besser zwischen die Backen der Formungseinrichtung einführen.
[0021] Bei einer weiteren Variante des Verfahrens wird das geraffte Filtermaterial zuerst
zwischen zwei geheizten und anschliessen zwischen zwei gekühlten Backen der Formungseinrichtung
geführt. Die geheizten Backen liegen unter der Schrumpftemperatur und über der Verformungstemperatur,
je nach verwendetem Filtermaterial im allgemeinen zwischen 60 °C und 140°C. Die gekühlten
Backen weisen eine unter der Verformungstemperatur liegende Temperatur auf. Das nach
dem Durchlaufen dieser Backen mit Längsrillen versehene Filtermaterial wird in regelmässigen
Abständen, in den für Filterkanten vorgesehenen Bereichen durch Heizbacken auf eine
zwischen der Verformungstemperatur und der Schmelztemperatur liegende Temperatur erwärmt,
bis sich die durch die Längsrillen entstandenen Unebenheiten ausgeglichen sind.
[0022] Die Filtereinlage 4 kann nach einer Weiterbildung des Verfahrens nach der Raffung
des Filtermaterials in einem einzigen Hauptverfahrensschritt hergestellt werden. Dabei
werden zwei aufeinanderfolgende, die länglichen Ausbuchtungen 15 aufzunehmen bestimmte
Faltenwandbereiche 17, 18 des Filterma terials zwischen den Backen einer Presse einzeln
und entspannt gehalten. Es ist wichtig, dass das Filtermaterial zwischen den Backen
der Presse nicht verzogen oder verspannt wird, um die Filtereigenschaften des Filtermaterials
nicht zu verändern. Zwischen den in der Presse gehaltenen Faltenwandbereichen 17,
18 liegt nun ein mit Unebenheiten versehener Zwischenbereich 19. Um die Unebenheiten
im Zwischenbereich 19 auszugleichen, wird der Zwischenbereich 19 auf eine zwischen
der Verformungstemperatur und der Schmelztemperatur des Filtermaterials liegende Temperatur
erwärmt. Unter dieser Wärmeeinwirkung verformt sich der Zwischenbereich 19 bleibend,
wonach eine glatte Oberfläche ohne Unebenheiten hinterbleibt. Im gleichen Verfahrensschritt
wird auch noch die zwischen den Faltenwandbereichen 17, 18 liegende, spitzwinkelige
Faltkante angeformt, weil die Backen der Presse die aufeinanderfolgenden Faltenwandbereiche
17, 18 während der Erwärmung des Zwischenbereiches 19 unter einen Winkel von etwa
45 halten. In gleichartigen, weiteren Schritten werden alle Ausbuchtungen 15, Zwischenbereiche
19 und Faltkanten der gesamten Filtereinlage 4 in die gewünschte Form gebracht. Um
die Form der Ausbuchtungen 15 zu stabilisieren, werden die Backen der Presse und somit
die Faltenwandbereiche 17, 18 während dem Pressen auf eine unter der Schrumpftemperatur
und über der Verformungstemperatur des Filtermaterials liegende Temperatur erwärmt.
Bei dieser Temperatur werden die Filtereigenschaften des Filtermaterials nicht beeinträchtigt,
das Filtermaterial erfährt aber eine bleibende Verformung. Die Verformungstemperatur,
die Schrumpftemperatur und die Schmelztemperatur des Filtermaterials können aus den
Angaben des Herstellers oder aus eigenen Versuchen entnommen werden.
[0023] Für die Durchführung des beschriebenen Verfahrens ist eine in den Figuren 3 und 4
von der Seite bzw. von oben schematisch dargestellte Vorrichtung vorgesehen. Für die
Vorverformung des in Form einer Materialbahn der Vorrichtung zugeführten Filtermaterials
20 ist ein mit Nuten versehener Tisch 21 gewählt worden. Zu den Nuten sind geheizte
Rollen 22 zugeordnet, die das Filtermaterial 20 in die Nuten hineindrücken. Der Hauptverfahrensschritt
erfolgt in einer nachfolgenden Presse. Die Presse weist vier heizbare Backen 23, 24,
25, 26 mit trapezförmigem Querschnitt auf, zwischen denen das Filtermaterial 20 unter
Formung der länglichen Ausbuchtungen 15 eingeklemnt und gehalten wird. Die Backen
23, 24, 25, 26 sind in den seitlichen Führungs-und Antriebsteilen 27, 28 in Halterungen
eingesetzt, die ihrerseits durch einen nicht näher dargestellten Kettenantrieb in
Längsrichtung 29 verschiebbar sind. Es sind zwei Heizbacken 30, 31 vorhanden, die
das Filtermaterial in den in Fig.2 dargestellten Zwischenbereichen 19 zwischen zwei
in der Presse gehaltenen Faltenwandbereichen 17, 18 auf eine zwischen der Schrumpftemperatur
und der Schmelztemperatur liegende Temperatur erwärmen. Die Heizbacken 30, 31 wirken
mit den Spitzen der zwischen den beiden äusseren Backen 23, 26 liegenden, im Querschnitt
trapezförmigen Backen 24, 25 zusammen. Die fertig verformte, plissierte Filtereinlage
wird nach der Presse in einem Magazin 32 aufgefangen.
[0024] Die in den Figuren 3 und 4 dargestellte Vorrichtung funktioniert wie nachstehend
beschrieben. Das Filtermaterial 20 wird zum mit Nuten versehenen Tisch 21 geführt,
wo die geheizten Rollen 22 in das Filtermaterial Längsrillen 33 einformen. Die Temperatur
der Rollen 22 liegt unterhalb der Schrumpftemperatur des gewählten Filtermaterials.
Das so geraffte Filtermaterial wird zwischen den mit für die Formung der länglichen
Ausbuchtungen 15 bestimmten und zusammenwirkenden Erhöhungen und Vertiefungen versehenen
Backen 23, 24, 25, 26 der Presse eingeklemmt. Die Backen 23, 24, 25, 26 sind auf eine
unter der Schrumpftemperatur und über der Verformungstemperatur des Filtermaterials
liegende Temperatur gebracht. Um zu verhindern, dass das Filtermaterial bei der Schliessung
der Backen 23, 24, 25, 26 verzogen wird, schliessen die Backen 23, 24, 25, 26 nacheinander
und zwar in Längsrichtung der in den Faltenwänden 7 bis 14 vorhandenen, länglichen
Ausbuchtungen 15. sobald das Filtermaterial zwischen den Backen 23, 24, 25, 26 eingeklemmt
ist, schliessen die Heizbacken 30, 31 und erwärmen die in Fig.2 gezeigten Zwischenbereiche
19 auf eine über der Schrumpftemperatur und unter der Schmelztemperatur des Filtermaterials
liegende Temperatur. Die Heizbacken 30, 31 können punktförmig auf vorstehende Filtermaterialteile
oder linienförmig auf die ganze Länge der Zwischenbereiche 19 wirken. Für die Heizung
der Heizbacken 30, 31 wird eine bekannte, auf dem Markt erhältliche Heizeinrichtung,
wie Ultraschall- oder Infrarotheizung verwendet. Bei der oben erwähnten Temperatur
zieht sich das Filtermaterial unter den Heizbacken 30, 31 zusamnen. Nach Entfernung
der Heizbacken 30, 31 ist das Filtermaterial in den die Faltkanten bildenden Zwischenbereichen
19 glatt und verhältnismässig steif. Die glatten Faltkanten sind leicht zu reinigen.
Die Steifigkeit der Faltkanten verleiht der Filtereinlage 4 eine gute Stabilität.
[0025] Nach Beendigung des gerade beschriebenen Schrittes wird der vorderste Backen 23 durch
eine Greif- und Hebevorrichtung 34 aus den Halterungen der Antriebsteile 27, 28 gehoben
und die weiteren Backen 24, 25, 26 nach vorne, in der Figur 3 nach rechts geschoben.
Die Greif- und Hebevorrichtung 34 und der daran hängende Backen 23 werden jetzt rückwärts,
in Fig.3 nach links verschoben. Der Backen 23 wird jetzt in die erste Lücke an Stelle
des jetzt weitergeschobenen Backens 26 in die Halterungen der Antriebsteile 27, 28
eingesetzt. Die Greif- und Hebevorrichtung 34 kehrt nachher in die Ruhestellung zurück.
[0026] An der vordersten Stelle liegt jetzt der Backen 24, Eine zweite Greif-und Hebevorrichtung
35 zieht jetzt den Backen 24 aus der Reihe der anderen Backen 25, 26, 23 heraus. Nachdem
der jetzt vorderste Backen 24 herausgezogen ist, werden die übrigen drei Backen 25,
26, 23 nach vorne geschoben. Die Greif- und Hebevorrichtung 35 wird anschliessend
mit dem daran hängenden Backen 24 zurückgeschoben und der Backen 24 an der letzten
Stelle, hinter dem Backen 23 in die Halterungen der Antriebsteile 27, 28 eingesetzt.
Jetzt kehrt auch die zweite Greif- und Hebevorrichtung 35 in die Ruhestellung zurück.
Nach diesen Backenbewegungen liegt unter den Heizbacken 30, 31 wieder frisches, Unebenheiten
aufweisendes Filtermaterial, weil das Filtermaterial durch die Verschiebung der Backen
25, 26, 23, 24 von der Materialrolle nachgezogen wurde. Die Faltenwandbereiche 17,
18 mit den länglichen Ausbuchtungen 15 sind zwischen den Backen 25, 26, 23, 24 der
Presse eingeklemmt. Jetzt schliessen wieder die Heizbakken 30, 31 und bringen das
darunterliegende Filtermaterial auf eine zwischen der Schrumpftemperatur und der Schmelztemperatur
des Filtermaterials liegende Temperatur. In folgenden, sich wiederholenden Schritten
werden nach der jeweiliegen Entfernung der Heizbacken 30, 31 die ersten Backen 23,
24, 25, 26 ausserhalb der Reihe der Backen 23, 24, 25, 26 immer wieder von der ersten
auf die letzte Stelle gebracht und die übrigen Backen 23, 24, 25, 26 in der Reihe
der Backen 23, 24, 25, 26 nach vorne geschoben. Die fertige Filtereinlage 4 wird in
das Magazin 32 hineingedrückt.
[0027] In den Figuren 5 bis 8 ist eine weitere Ausführungsvariante einer für die Durchführung
des beschriebenen Verfahrens vorgesehenen Vorrichtung ersichtlich. Fig.5 zeigt die
Vorrichtung von der Seite und Fig. 6 von oben schematisch. Eine schematische Darstellung
drängt sich wegen der besseren Uebersichtlichkeit der funktionswesentlichen Elemente
auf. Sämtliche Führungs- und Betätigungselemente sind in den Figuren 4 bis 8 weggelassen
worden. Alle auf dem Markt erhältlichen, geeigneten Führungs- und Betätigungsorgane
sind dafür verwendbar.
[0028] Das Filtermaterial 36 liegt nach Fig 5 aufgerollt vor . Auf einem Tisch 37 sind mehrere
von der Mitte aus beidseitig gestaffelt angeordnete, kammartig von oben und von unten
ineinadergreifende, abgerundete Vorsprünge 38 vorhanden, die oben aus Rollen und unten
aus in der Tischoberfläche eingearbeiteten Nuten gebildet sind. Das Filtermaterial
36 ist zwischen diesen Vorsprüngen 38 geführt und so geschmälert und gerafft. Nach
dem Tisch 37 liegt unter dem Filtermaterial 36 eine auf das Filtermaterial 36 gerichtete
Heizeinrichtung 39. Danach folgt die Formungseinrichtung mit den beiden Backen 40,
41. Die Backen 40 sind mit einem in Fig. 8 schematisch gezeigten Heizstab 42 auf eine
Temperatur, die unter der Schrumpftemperatur und über der Verformungstemperatur liegt,
geheizt. Die Backen 41 sind mit durch die Pfeile 43 angedeuteter Luftströmung unter
der Verformungstemperatur gekühlt. Fig.8 zeigt die obere Hälfte der Backen 40, 41
im Querschnitt. Fig.7 ist die Draufsicht auf die unteren Hälften der Backen 40, 41
bei entfernten oberen Backen dargestellt. Die Backen 40, 41 sind quer zur Längsrichtung
des bandförmigen Filtermaterials 36 unterteilt und mit Schrägnuten 44 und Schrägrippen
45 versehen, wobei die Schrägrippen 45 in die Schrägnuten des Gegenstückes in der
oberen Hälfte der Backen 40, 41 und umgekehrt eindringen. Die einzelnen Teile der
Backen 40, 41 sind so geführt, dass sie quer zur Längsrichtung des Filtermaterials
36 mit den schrägen Rillen des Filtermaterials 36 mitlaufen und nach verlassen der
Seitenkante des Filtermaterials 36 aus der Reihe gehoben, bzw. gesenkt und zum Anfang
der bewegten Teile der Backen 40, 41 zurückgeführt werden.
[0029] Es sind zwei pneumatisch, zangenartig wirkende Transportgreifer 46, 47 vorgesehen,
die das Filtermaterial 36 um den zweifachen Abstand zwischen zwei Faltenkanten 48
der Filtereinlage 4 schubweise transportieren. Nach den Transportgreifern 46, 47 sind
vier heb- und senkbare Heizbacken 49 vorhanden. Die geschlossenen, das Filtermaterial
36 berührenden Heizbacken 49 erwärmen das Filtermaterial 36 auf eine zwischen der
Verformungstemperatur und der Schmelztemperatur liegende Temperatur. Das Filtermaterial
wird in einem späteren, nicht näher beschriebenen Verfahrensschritt gefaltet. Zur
Vorbereitung der Faltung können die Heizbacken 49 in die für die Faltkanten bestimmten
Bereiche des Filtermaterials zusätzlich abwechslungsweise einander entgegengerichtete
Knickkanten einprägen. Diese Knickkanten bestehen aus abwechslungsweise entgegengesetzt
gerichteten, quer zur Längsrichtung des Filtermaterials verlaufenden Rillen.
[0030] Die in den Figuren 5 bis 8 dargestellte Vorrichtung funktioniert wie nachstehend
beschrieben. Der Anfang des Filtermaterials 36 wird zuerst in die Vorrichtung eingelegt.
Danach werden die Heizeinrichtung 39, die Heizstäbe 42 in den Backen 40, die Luftkühlung
für die Backen 41 und die nicht näher beschriebene und dargestellte Steuerung der
gesamten Vorrichtung eingeschaltet. Sobald die eingestellten, gewünschten Temperaturen
überall in der Vorrichtung erreicht sind, schaltet die Steuerung die Transportgreifer
46, 47 ein. Die mit einem weichen Material gepolsterten Kanten der Transportgreifer
46, 47 erfassen das Filtermaterial 36 und ziehen dieses um den zweifachen Abstand
zwischen zwei benachbarten Faltenkanten 48 der Filtereinlage 4 nach. Nach Erreichen
dieser Stellung des Filtermaterials 36 schliessen sich die vier Heizbacken 49 und
erwärmen das Filtermaterial 36 in zwei aufeinanderfolgenden, für die Bildung von Faltenkanten
48 bestimmten Bereichen auf eine zwischen der Verformungstemperatur und der Schmelztemperatur
liegende Temperatur, bis die durch die länglichen Ausbuchtungen und/oder durch die
Raffung des Filtermaterials entstandenen Unebenheiten ausgeglichen sind. Während dieser
Zeit fahren die Transportgreifer 46, 47 auseinander und kehren in die Ausgangsstellung
zurück. Nach erfolgtem Ausgleichen der Unebenheiten werden die Heizbacken 49 vom Filtermaterial
36 entfernt, worauf sich das Filtermaterial 36 unter die Verformungstemperatur abkühlt.
Im Bedarfsfall kann die Abkühlung unter einer erzwungenen Luftströmung erfolgen. Jetzt
fassen die Transportgreifer 46, 47 das Filtermaterial 36 erneut an und der soeben
beschriebene Ablauf der Schritte beginnt von vorne. Während dem das Filtermaterial
36 transportiert wird, fahren die Backen 40, 41 der Formungseinrichtung mit einer
der seitlichen Verschiebegeschwindigkeit der Schrägnuten 44 und Schrägrippen 45 des
Filtermaterials 36 entsprechenden Geschwindigkeit quer zur Längsrichtung des Filtermaterials
36 in den in Fig.6 angegebenen Pfeilrichtung 50. Sobald ein getrennter Teil der Backen
40, 41 über der Rand des Filtermaterials hinausgefahren ist, wird er aus der Reihe
gehoben und in einer nicht dargestellten Rückführeinrichtung zum Anfang der reihe
der Backen 40, 41 zurückgeführt.
1. Verfahren zur Herstellung einer plissierten Filtereinlage aus einem aus thermoplastischem
Kunststoff bestehenden, für zwischen der Zuströmseite und der Abströmseite eines Filters
vorgesehenen Filtermaterial, mit mehreren mindestens in den zur Abströmseite des Filters
hin offenen Filterfalten die Faltenwände voneinander beabstandenden, aus dem Filtermaterial
selber geformten, länglichen Ausbuchtungen, dadurch geklennzeichnet, dass das bandförmige,
für die Herstellung mindestens einer Filtereinlage bestimmte, in Längsrichtung transportierte
Filtermaterial in einem ersten Verfahrensschritt quer zur Längsrichtung um den für
die länglichen Ausbuchtungen (15) notwendigen, zusätzlichen Materialbedarf durch auf
die ganze Breite gleichmässig verteiltes Raffen geschmälert wird, dass die länglichen
Ausbuchtungen (15) durch eine spannungsfreie, bleibende Formung des gerafften, auf
eine unter der Schrumpftemperatur und über die Verformungstemperatur des Filtermaterials
liegende Temperatur erwärmten Filtermaterials zwischen den Backen einer Formungseinrichtung
und durch eine anschliessende unter die Verformungstemperatur sinkende Abkühlung des
Filtermaterials hergestellt werden und dass die für die Bildung von Faltkanten vorgesehenen,
linienförmigen Bereiche des Filtermaterials durch mindestens einen Heizbacken auf
eine zwischen der Verformungstemperatur und der Schmelztemperatur liegende Temperatur
erwärmt werden, bis die durch die länglichen Ausbuchtungen und/oder durch die Raffung
des Filtermaterials entstandenen Unebenheiten ausgeglichen sind und danach auf eine
unter der Verformungstemperatur liegende Temperatur abgekühlt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das geraffte Filtermaterial
vor dem Zuführen zu den Backen der Formungseinrichtung auf eine unter der Schrumpftemperatur
und über der Verformungstemperatur liegende Temperatur erwärmt und anschliessend zwischen
die Backen der Formungseinrichtung geführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das geraffte Filtermaterial
zuerst zwischen auf eine unter der Schrumpftemperatur und über der Verformungstemperatur
liegende Temperatur aufgeheizten ersten Bakken und anschliessend zwischen unter die
Verformungstemperatur gekühlten zweiten Backen der Formungseinrichtung geführt wird
und dann das so mit Längsrillen versehene Filtermaterial in regelmässigen Abständen
in den für die Bildung von Filterkanten vorgesehenen, linienförmigen Bereichen unter
mindestens einem Heizbacken auf eine zwischen der Verformungstemperatur und der Schmelztemperatur
liegende Temperatur erwärmt wird, bis sich die durch die Längsrillen entstandenen
Unebenheiten ausgleichen.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem einzigen Hauptverfahrensschritt
mindestens zwei aufeinanderfolgende, die länglichen Ausbuchtungen (15) aufzunehmen
bestimmte Faltenwandbereiche (17, 18) des Filtermaterials zwischen den auf eine unter
der Schrumpftemperatur und über der Verformungstemperatur des Filtermaterials liegende
Temperatur erwärmten Backen (23, 24, 25, 26) einer Presse spannungsfrei geformt werden
und jeder zwischen den einzelnen in der Presse gehaltenen Faltenwandbereichen (17,
18) des Filtermaterials frei liegende, für die Bildung von Faltkanten bestimmte Zwischenbereich
(19) des Filtermaterials auf eine zwischen der Verformungstemperatur und der Schmelztemperatur
liegende Temperatur erwärmt wird, bis sich die Unebenheiten des Filtermaterials im
Zwischenbereich (19) ausgleichen.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsrichtung der zwischen
den Backen (23, 24, 25, 26) der Presse liegenden, länglichen Ausbuchtungen (15) zur
Längsrichtung der Faltenwände (7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14) unter einem Winkel von
45 bis 90 gestellt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Hauptverfahrensschritt
die aufeinanderfolgenden Faltenwandbereiche (17, 18) in der Presse unter einem spitzen
Winkel zueinander gehalten werden und in jeden zwischen den einzelnen in der Presse
gehaltenen Faltenwandbereichen (17, 18) frei liegenden Zwischenbereich (19) des Filtermaterials
unter Erwärmen auf eine zwischen der Verformungstemperatur und der Schmelztemperatur
liegende Temperatur eine Faltkante eingeformt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 3, 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass
die für die Bildung von Faltkanten vorgesehenen, linienförmigen Bereiche des Filtermaterials
durch mindestens einen Heizbacken auf eine zwischen der Schrumpftemperatur und der
Schmelztemperatur liegende Temperatur erwärmt werden, bis die durch die länglichen
Ausbuchtungen (15) und/oder durch die Raffung des Filtermaterials entstandenen Unebenheiten
ausgeglichen sind.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass für die Raffung des Filtermaterials mehrere, quer zur Längsrichtung
des Filtermaterials verteilt angeordnete, kammartig ineinandergreifende, abgerundete
Vorsprünge vorgesehen sind, dass die Formungseinrichtung aus mindestens einer für
das Filtermaterial bestimmte Heizeinrichtung und aus mindestens einem die für die
länglichen Ausbuchtungen erforderliche, spannungsfreie, bleibende Formung des Filtermaterials
durchführenden Backen besteht und dass zur Herstellung der für die Bildung von Filterkanten
vorgesehenen, linienförmigen, von Unebenheiten freien Bereiche des Filtermaterials
mindestens ein nur für diese Bereiche wirksamer Heizbacken vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass für die Formungseinrichtung
zwei in Längsrichtung des Filtermaterials thermisch voneinander isolierte Backen vorgesehen
sind, wobei das Filtermaterial in Laufrichtung zuerst zwischen den eine unter der
Schrumpftemperatur und über der Verformungstemperatur liegende Temperatur aufweisenden
Backen und anschliessend zwischen den eine unter der Verformungstemperatur liegende
Temperatur aufweisenden Backen gefüht ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung einer
Filtereinlage mit schräg zur Längsrichtung des bandförmigen Filtermaterials verlaufenden
länglichen Ausbuchtungen eine Formungseinrichtung mit ineinandergreifende Schrägnuten
und Schrägrippen aufweisenden, quer zur Längsrichtung des Filtermaterials unterteilten
Backen vorgesehen ist, wobei die Backen quer zur Längsrichtung des bandförmigen Filtermaterials
eine der seitlichen Verschiebegeschwindigkeit der schrägen Ausbuchtungen entsprechende
Bewegung ausführen.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens
ein Transportgreifer vorgesehen ist, der einen mindestens dem einfachen Abstand zwischen
zwei Faltkanten der Filtereinlage entsprechenden, stufenweisen Vorschub des bandförmigen
Filtermaterials durchführt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens
drei in Längsrichtung der in den Faltenwänden (7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14) vorgesehenen
länglichen Ausbuchtungen (15) schliessbare, mit ihren Spitzen abwechslungsweise in
die Gegenrichtung ausgerichtete, im Quer schnitt trapezförmige Backen (23, 24, 25,
26) und mindestens einen mit der Spitze jedes zwischen den beiden äusseren Backen
(23, 26) liegenden, trapezförmigen Backens (24, 25) zusammenwirkenden, das Filtermaterial
auf eine zwischen der Schrumpftemperatur und der Schmelztemperatur des Filtermaterials
liegende Temperatur erwärmenden Heizbacken (30, 31) aufweist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die schrägen Seiten
der im Querschnitt trapezförmigen Backen (23, 24, 25, 26) miteinander einen Winkel
zwischen 5 und 70 einschliessen.