DE69433306T2

DE69433306T2 - Hermetisch abgedichteter Filter

Info

Publication number: DE69433306T2
Application number: DE69433306T
Authority: DE
Inventors: Rick R. Ruschke
Original assignee: Filtertek Inc
Current assignee: Filtertek Inc
Priority date: 1994-04-26
Filing date: 1994-09-05
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2014-09-06
Also published as: US5688460A; DE69427636D1; EP0679490A3; CA2131359A1; DE69433306D1; EP0679490A2; US5556541A; EP1016443A3; EP0679490B1; CA2131359C; EP1016443B1; DE69427636T2; JPH07289858A; JP3594092B2; EP1016443A2

Description

Die Erfindung betrifft eine Filteranordnung für eine Filtereinheit, welche aus einem ersten Gehäuseteil und einem axial dem ersten Gehäuseteil gegenüber liegendenden zweiten Gehäuseteil, wobei ein poröses Filterelement zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseteil eingeklemmt ist und wobei ein thermoplastischer Umguss über den Umfangskanten am Umfang der Gehäuseteile angeordnet ist.
Derartige, hermetisch abgedichtete Filter werden verwendet, um Bakterien und andere winzige Verunreinigungen aus einem Medienstrom zu entfernen.
Gegossene Kunststofffilter und Filtereinheiten sind allgemein bekannt und erfreuen sich einer umfangreichen Verwendung und allgemeiner Anerkennung in einer Vielzahl von Industrien. Die Funktion derartiger Einheiten besteht darin, Verunreinigungen aus flüssigen oder gasförmigen Materialien zu entfernen, welche durch diese hindurch strömen. Diese Einheiten sind insbesondere in der Medizinindustrie von Bedeutung, wo sie verwendet werden, um Bakterien, Leukozyten, Klümpchen, Gerinnsel, Teilchen, Gase und andere Verunreinigungen aus Lösungen heraus zu filtern, ehe diese in den menschlichen Blutstrom eingeleitet werden. Bei derartigen kritischen Anwendungsfällen ist es unverzichtbar, dass das Medium das Filterelement nicht umgehen kann. Es ist folglich notwendig, eine unbeschädigte, lecksichere Filtereinheit bereit zu stellen, um zu verhindern, dass Leckverluste um das Filterelement herum auftreten und um eine mögliche Verunreinigung mit Bakterien vom Äusseren der Anordnung her zu verhindern.
In vielen Fällen bestehen die Filtereinheiten, die verwendet werden, um intravenöse Lösungen zu filtern, aus einem zweiteiligen Gehäuse mit einem im Inneren angeordneten Fil ter, welcher zwischen den Gehäuseteilen eingeklemmt ist. Typischerweise umfasst das Herstellungsverfahren für thermoplastische Filtereinheiten als erstes das Spritzgießen der Gehäuseteile. Nachdem die Gehäuseteile gegossen wurden, wird üblicherweise der Filter auf dem Auslassgehäuseteil über der Auslassöffnung angeordnet. Das Einlassgehäuseteil wird dann auf dem Auslassgehäuseteil angeordnet, wobei das Filterelement zwischen den beiden Gehäuseteilen eingeklemmt wird. Die Kante des Filterelements verbleibt freiliegend an der Fuge zwischen den Gehäuseteilen. Das Einlassgehäuseteil, das Auslassgehäuseteil und das Filterelement werden dann gegeneinander durch irgendeine von einer Vielzahl von Verfahren abgedichtet, einschließlich der Druckklemmung, der Hitzedichtung, des Ultraschallschweißens oder der Verwendung eines thermoplastischen Umgussbandes. Insbesondere bietet die Verwendung eines Umgussbandes den Vorteil, erheblich zur strukturellen Festigkeit der Filtereinheit beizutragen.
In der Medizinindustrie ist es insbesondere kritisch, eine lecksichere Abdichtung zwischen einem Filterelement und den Gehäuseteilen zu erreichen. Folglich ist es unverzichtbar, dass das Spritzgießverfahren, welches das thermoplastische Umgussband herstellt, eine perfekte Dichtung um den Gesamtumfang des Filterelements und der Gehäuseteile erzeugt.
Bei den Verfahren nach dem Stand der Technik verbleibt die Kante des Filters zwischen den Gehäuseteilen exponiert, so dass das thermoplastische Umgussband eine einstückige Verbindung mit der Kante des Filterelementes, wie auch mit den Gehäuseteilen, bildet. Um zu gewährleisten, dass über die gesamte Kante des Filterelementes eine Dichtung geformt wurde, muss die Gießhöhlung des Umgusses in der Form vollständig während des Spritzgießverfahrens gefüllt werden. Hohe Temperaturen und Drücke sind erforderlich, um eine vollständige Dichtung zu gewährleisten. In einigen Fällen jedoch bewirkt der hohe Druck, dass die thermoplastische Schmelze sich selbst zwischen das Filterelement und die Gehäuseteile hineindrückt. Hierdurch "schießt" die thermoplastische Schmelze in die Filterhöhlung oder "schießt" zwischen die Schichten eines mehrschichtigen Filterelementes hinein. Das Problem des "Hineinschießens" ist insbesondere groß, wenn Gießformen mit mehreren Gießformhöhlungen verwendet werden, wo noch höhere Temperaturen und Drücke erforderlich sind, um zu gewährleisten, dass jeder Filter in der Gießform vollständig durch das Umgussband abgedichtet ist. Dieses Problem des "Hineinschießens" führt zu einer defekten Filtereinheit. Das im Überschuss "hinein geschossene" Thermoplast verringert die Oberfläche des Filterelementes, die für das Filtern des Mediums verfügbar ist, und kann darüber hinaus die Medienkanäle im Inneren der Filterhöhlung verstopfen.
Das Einstellen der Temperatur und des Drucks des eingespritzten Thermoplasts löst in vielen Fällen dieses Problem nicht. Eine niedrigere Temperatur kann das Hineinschießen verhindern, jedoch kann sich die Oberfläche der thermoplastischen Schmelze abkühlen und eine Haut bilden, welche es daran hindert, in die Kante des Filterelementes einzuschmelzen, so dass hierdurch das Bilden einer hermetischen Dichtung verhindert wird. Gleichermaßen kann ein niedrigerer Druck das Hineinschießen verhindern, jedoch gleichzeitig Fehlstellen in der Formhöhlung des Umgusses hervorrufen, so dass die Bildung einer durchgehenden Dichtung um den vollständigen Umfang des Filterelementes verhindert wird.
Das Druckklemmen während des Verfahrensschrittes des Umgusses kann dazu beitragen, dieses Problem des "Hineinschießens" zu lösen, jedoch kann es bei vielen Arten von Filtern nicht angewandt werden. Das Druckklemmen kann die Filtermedien verformen oder tatsächlich die Filtermedien an den Klemmkanten beschädigen, wodurch die Integrität der Filtermedien zerstört wird und die Möglichkeit geschaffen wird, dass Verunreinigungen hindurch gelangen. Hinzu kommt, dass bei bestimmten Arten thermoplastischer Harze, die bei der Konstruktion der Gehäuse verwendet werden, das Druckklemmen spannungsinduzierte Brüche bei den Filtergehäusen erzeugen können.
Ebenso können die Heissabdichtung, das Ultraschallschweißen und ähnliche thermomechanische Verbindungsverfahren das Fil termedium beschädigen. Diese Abdichtungsverfahren können unzuverlässig sein, insbesondere wenn die Filtereinheit oder das Filterelement eine unregelmäßige, unebene oder asymmetrische Form aufweist.
Die Verwendung von Klebstoffen oder Lösungsmittelbindungen weist Nachteile auf, indem ein anderes Material eingeführt wird, welches zu Verunreinigungen durch es selbst führen kann. In vielen Fällen können die Bestandteile eines Klebstoffes oder Lösungsmittelsystems eine mikroporöse Membrane, die in dem Filter verwendet wird, beschädigen.
Andere Verfahren, welche im Stand der Technik gefunden werden, um die Umfangskante eines Filterelementes abzudichten, lösen dieses spezielle Problem des "Hineinschießens" nicht oder weisen andere Nachteile auf, indem sie zusätzliche Schritte im Herstellverfahren benötigen oder die Anzahl und Komplexität der zum Zusammenbau einer Filtereinheit benötigten Teile vergrößern. Ferner können einige dieser Verfahren Materialien verwenden, die mit der beabsichtigten Verwendung einer Filtereinheit für die Medizinindustrie oder insbesondere für die Verwendung mit intravenösen Lösungen nicht kompatibel sind. Zusätzlich können einige Verfahren nicht in Verbindung mit einem Thermoplast verwendenden Spritzgießverfahren angewandt werden.
Eine Filteranordnung der oben genannten Art ist beispielsweise allgemein in der US-A-4,414,172 beschrieben. Diese bekannte Filteranordnung wird derart hergestellt, dass in einem ersten Gießvorgang die Filterelemente, die auf einem unteren Gehäuseteil gestapelt sind, mit dem unteren Gehäuseteil, welches den Auslassteil bildet, mittels eines ersten Umgusses verbunden werden. Dieser Umguss weist einen allgemein L-förmigen Querschnitt auf, wobei ein Schenkel der L-Form den Umfang des Stapels der Filterelemente überlagert, während der andere Schenkel der L-Form die Seitenkante des Stapels von Filterelementen umgibt. Danach wird die auf diese Weise erzeugte Einheit, welche aus dem Stapel von Filterelementen, dem unteren Gehäuseteil und dem ersten Umguss besteht, mit dem oberen Gehäuseteil durch einen zweiten Umguss verbunden. Es ist offensichtlich, dass während der Prozedur des ersten Gießvorganges es nahezu unvermeidlich ist, dass das Problem des Hineinschießens auftritt.
Ferner ist aus dem U.S.-Patent 4,113,627 eine ähnliche Art von Filteranordnung bekannt, wobei wiederum ein erster Umguss mit einem L-förmigen Querschnitt verwendet wird, um zwei thermoplastische Gehäuseteile miteinander zu verbinden, welche ein dazwischen eingeklemmtes und frei liegendes Filterelement aufweisen. Wiederum ist bei diesem Vorgang das Problem des Hineinschießens unvermeidlich.
Folglich besteht ein Bedürfnis für eine Filteranordnung, welche aufgrund ihrer Konstruktion beim Herstellen das Problem des Hineinschießens vermeidet, welches bei den Verfahren nach dem Stand der Technik zum Spritzgießen eines thermoplastischen Umgussbandes zum Abdichten eines Filterelementes besteht, während gleichzeitig das Verfahren zum Herstellen des Filters nicht auf komplizierten Steuersystemen des Spritzgießens, komplizierten Teilen und zusätzlichen Herstellverfahrensschritten beruht, um das Problem des "Hineinschießens" zu lösen.
Mit Obenstehendem als Hintergrund ist es folglich die Aufgabe, die durch die vorliegende Erfindung gelöst werden soll, eine Filteranordnung der allgemeinen, eingangs definierten Art zu schaffen, welche das Problem des Hineinschießens während seiner Herstellung vermeidet, während gleichzeitig die absolute Dichtigkeit beibehalten wird und ferner gleichzeitig die Produktion desselben in einer sehr viel wirtschaftlicheren Weise ermöglicht.
Bei einer Filteranordnung der eingangs definierten Art wird diese Aufgabe durch die Merkmale gelöst, dass das erste Gehäuseteil an seinem Umfang eine vorgeformte thermoplastische Schürze aufweist, dass das zweite Gehäuseteil eine Umfangskante aufweist, die mit der Schürze des ersten Gehäuseteiles verbunden ist, dass die Kante des Filterelementes sich bis zu der Schürze erstreckt, und dass die Schürze in die Kante des Filterelementes hineingeschmolzen ist und dort eine im wesentlichen durchgehende lecksichere Matrix thermoplastischen Materials bildet, welches durch die Poren des Filterelementes hindurchgedrungen ist.
Es ist offensichtlich, dass die Schürze und der Umfang der Gehäuseteile während des Spritzgießens des Umgusses zusammengeschmolzen werden, jedoch bildet die Schürze eine temporäre Barriere und hindert jegliches thermoplastisches Material des Umgusses daran, direkt in die Höhlung des Filterelementes hineinzuschießen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung ist der zweite Gehäuseteil mit einer Lippe versehen, die sich radial von der Umfangskante erstreckt und die Lippe ist mit der Schürze verbunden. Während des Spritzgießens des Umgusses verschmelzen die Lippe und die Schürze miteinander.
Ferner ist es von Vorteil, dass der Umguss mit den benachbarten Bereichen der Gehäuseteile in einer derartigen Weise verbunden ist, dass der Umguss und die Gehäuseteile ein im wesentlichen einstückiges Filtergehäuse bilden, welches direkt in den Umfang des Filterelementes hineingeschmolzen ist. Auf diese Weise wird eine vollständig lecksichere Filtereinheit geschaffen.
Ferner ist es bevorzugt, dass mindestens eine Positionierungslasche sich vom Umfang des ersten Gehäuseteiles erstreckt. Dieses Merkmal kann dadurch weiterverbessert werden, dass die Positionierungslaschen einen Fuß aufweisen, der sich am freien Ende nach innen von jeder Lasche erstreckt. Durch diese Merkmale wird der Zusammenbau der Gehäuseteile vor dem Spritzgießen des Umgusses erleichtert.
Bevorzugte Ausführungsformen nach der Erfindung sind durch die Tatsache gekennzeichnet, dass die Gehäuseteile aus thermoplastischem Harz, Keramik, Glas oder Metall hergestellt sind.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung kann durch die Merkmale geschaffen werden, dass der erste Gehäuseteil eine mittig angeordnete Öffnung in Verbindung mit einer axial angeordneten Auslassöffnung aufweist, ein einstückig gegossenes Stützteil eine Vielzahl konzentrischer ringförmiger Medienstromkanäle enthält, die durch eine Vielzahl ringförmiger Rippen geteilt sind, dass ein flacher Rand einen am weitesten aussen liegenden Kanal auf der gleichen Seite des Gehäuseteiles, wie die Rippen, vorgesehen ist, wobei die Schürze nach unten vom Umfang des Gehäuseteiles vorsteht und sich in die gleiche Richtung wie die ringförmigen Rippen und bis zu einer Höhe erstreckt, die höher als die Rippen liegt, wobei mindestens eine Positionierungslasche vom Umfang ausgeht, und dass das zweite Gehäuseteil einen rückspringenden Mittelabschnitt aufweist, der eine mittig angeordnete Öffnung in Verbindung mit einer axial angeordneten Einlassöffnung aufweist, dass der rückspringende Mittelabschnitt eine Vielzahl radial angeordneter Verstärkungsrippen aufweist, wobei der zweite Gehäuseteil einen flachen Rand aufweist, der den Mittelabschnitt umgibt und sich von der Oberfläche des Randes zur Oberfläche des rückspringenden zentralen Abschnittes nahe der Öffnung erstreckt, wobei eine Lippe sich radial vom Umfang erstreckt und wobei der zweite Gehäuseteil derart angeordnet ist, dass der Rand des zweiten Gehäuseteiles auf dem Filterelement dem Rand des ersten Gehäuseteiles gegenüberliegend angeordnet ist, und wobei ferner die Schürze des ersten Gehäuseteiles die Lippe des zweiten Gehäuseteiles derart überlappt, dass das Filterelement innerhalb der beiden Gehäuseteile eingeschlossen ist.
Die Erfindung kann ferner durch das Merkmal verbessert werden, dass die Schürze geschmolzen ist und sich mit dem Umguss vermischt hat, um ein im wesentlichen einstückiges Filtergehäuse zu bilden.
Bei einer praktischen Ausführungsform nach der Erfindung enthält die Einlassöffnung ein freies Ende mit einer angespitzten Spitze.
Zusätzliche Merkmale und Vorteile ergeben sich und werden beschrieben in der detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
1 eine perspektivische Ansicht, welche einen Filter nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine Querschnittsansicht des Filters gemäß 1 längs der Linie 2-2 von 1;
3 eine perspektivische Ansicht der Einzelteile des in 1 gezeigten Filters vor dem Anbringen des spritzgegossenen Umgussbandes in auseinandergezogener Darstellung;
4 eine vergrößerte Querschnittsansicht der Kante eines Filters ähnlich dem Filter gemäß 1, welcher jedoch nach dem Stand der Technik hergestellt ist;
5 eine vergrößerte Schnittansicht der Kante des Filters gemäß 2 vor dem Aufbringen des spritzgegossenen Umgussbandes;
6 eine vergrößerte Schnittansicht der Kante des Filters gemäß 2 nach dem Aufbringen des spritzgegossenen Umgussbandes;
7 eine vergrößerte Schnittansicht der Kante einer zweiten Ausführungsform eines Filters vor dem Aufbringen des spritzgegossenen Umgussbandes;
8 eine vergrößerte Schnittdarstellung der Kante einer dritten Ausführungsform eines Filters vor dem Aufbringen des spritzgegossenen Umgussbandes und
9 eine vergrößerte Schnittansicht der Kante einer vierten Ausführungsform eines Filters vor dem Aufbringen des spritzgegossenen Umgussbandes.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen und bevorzugten Ausführungsformen nach der Erfindung
Die im folgenden beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Filtereinheiten sind besonders für die Verwendung zum Filtern von Blut oder anderen Lösungen vor dem Einführen in den Blutstrom einer Person geeignet. Obwohl derartige Lösungen leicht sterilisiert werden können, können sie teilchenförmige Stoffe und anderes Fremdmaterial enthalten, welches schwere Probleme erzeugen kann, wenn es in den Blutstrom injiziert wird. Die Filtereinheit nach der vorliegenden Erfindung ist insbesondere dazu geeignet, derartige Fremdstoffe von Lösungen zu entfernen, unmittelbar ehe diese in die Vene eintreten.
Zusätzlich können Automotorfilter ein Gebiet sein, wo diese Erfindung eingesetzt werden kann. Moderne Benzinmotoren von Kraftfahrzeugen weisen sehr sensitive und komplizierte Luft- und Kraftstoffgemisch einspritzende Systeme auf. Folglich besteht der Bedarf für effektive Luft- und Kraftstoff filternde Einheiten, welche erforderlich sind, um die Sauberkeit und Leistung derartiger Motoren aufrecht zu erhalten. Ferner, wie dies weiter unten näher erläutert wird, schließt die vorliegende Erfindung Filteranordnungen ein, welche keine thermoplastischen Gehäuse aufweisen.
Unter Bezugnahme auf die 1 und 3 ist eine bevorzugte Filtereinheit 10 gezeigt, in welcher der Filter abgedichtet ist, indem das Filterelement 12 zwischen zwei Hälften des Filtergehäuses 14 und 16 eingeschlossen ist, wonach durch Spritzgießen ein Umguss 18 um den Umfang der Filtereinheit hergestellt wird. Die Filtereinheit 10 enthält ein Filterelement 12, welches innen in einem Gehäuse angeordnet ist, welches seinerseits aus einem ersten und zweiten Gehäuseteil 16 bzw. 14 mit Auslass- und Einlassöffnungen 17 bzw. 15 zum Hin durchleiten eines Mediums besteht. Diese Teile werden zusammengefügt und mittels eines spritzgegossenen Umgussbandes 18 zu einer einstückigen Filtereinheit verschmolzen oder verbunden.
Das Filterelement 12 kann aus irgendeiner, eine Anzahl von Materialien und Konstruktionen hergestellt sein, wie dies auf dem Gebiet der Technik bekannt ist. Die Porengröße des Filterelementes 12 wird durch den speziellen Anwendungsfall bei dem das Filterelement 12 verwendet werden soll, bestimmt. Beispielsweise bei intravenösen Verwendungen kann das Filterelement 12 eine poröse Membrane sein, die aus Nylon, Zelluloseestern oder anderen äquivalenten, stabilen und inerten Materialien hergestellt ist. Die Porengröße kann von 0,1 bis 15 Mikron reichen. Eine große Anzahl derartiger Filterelemente ist verfügbar und diese sind dem Fachmann auf diesem Gebiet allgemein bekannt.
Das in Verbindung mit dem oben beschriebenen Filterelement 12 verwendete Gehäuse 13 besteht mindestens aus zwei Teilen 14 und 16, die aus thermoplastischem Material hergestellt sind. Das bei der Konstruktion des Gehäuses 13 verwendete thermoplastische Material kann aus einer großen Vielzahl von Kunststoffen gewählt werden, die auf dem Gebiet der Technik allgemein bekannt sind, beispielsweise Zelluloseproprionat, Nylon, Polyester, Polypropylen, ABS, Polyäthylen, acrylische Copolymere und Vinyle unter anderem. Der zweite Gehäuseteil 14 weist einen mittigen rückspringenden Abschnitt 20 auf, welcher durch einen Aussenabschnitt 22 umgeben ist. Der zweite Gehäuseteil 14 kann ferner eine Vielzahl von radial verlaufenden Rippen 21 einschließen, welche innerhalb des äusseren Abschnitts 22 angeordnet sind. Die Rippen 21 geben dem Gehäuseteil 14 eine zusätzliche Festigkeit und können gleichzeitig als Abstützung für das Filterelement 12 dienen.
Der erste Gehäuseteil 16 kann ähnliche Verstärkungsrippen aufweisen oder kann bevorzugt eine einstückig geformte Abstützung 48 für das Filterelement enthalten, welches aus einer Vielzahl von konzentrischen ringförmigen Rippen 42 und dazwischen liegenden konzentrischen Medienkanälen 40 (5) umfasst. Der Aussenumfang 23 des ersten Gehäuseteils umgibt den Stützteil 48. Eine Schürze 24 geht nach unten vom Umfang 23 aus. Ausrichtungslaschen 36 mit nach innen gerichteten Füßen 38 am freien Ende der Laschen 36 können nach unten vom Ende der Schürze 24 oder vom Umfang 23 des Gehäuseteiles 16 vorstehen, falls die Schürze 24 ein getrennter Teil ist.
Bevorzugt hängt die Schürze 24 nach unten von dem ersten Gehäuseteil 16. Die Schürze 24 kann jedoch ebenfalls ein getrennter Teil sein. Die Schürze 24 kann ein einzelnes Band sein oder aus verschiedenen Abschnitten bestehen. Ferner kann die Schürze 24 Ausrichtungslaschen 36 und verschiedene bogenförmige Schürzenabschnitte aufweisen, die zwischen den Ausrichtungslaschen 36 angeordnet sind, um eine durchgehende dünne Bahn aus Thermoplast um den Umfang des Filterelementes zu bilden. Bezüglich der vorliegenden Erfindung ist die Schürze 24 nicht auf die bevorzugte, hier beschriebene Ausführungsform begrenzt. Die Funktion der Schürze 24, wie sie weiter unten näher erläutert wird, ist im wesentlichen die gleiche für jede mögliche Ausführungsform.
Das spritzgegossene Umgussband 18 besteht allgemein aus einem kompatiblen thermoplastischen Material, üblicherweise dem gleichen thermoplastischen Material, aus welchem die Gehäuseteile 14 und 16 hergestellt sind. Das Umgussband 18 verbindet sich mit den Gehäuseteilen 14 und 16 und dichtet das darin enthaltene Filterelement ab, indem es typischerweise mit den Gehäuseteilen zu einer einzelnen einstückigen Einheit verschmilzt.
Während des Zusammenbaus der Filtereinheit 10 werden die Gehäuseteile 14 und 16 auf gegenüberliegenden Seiten eines Filterelementes 12 derart zueinander ausgerichtet, dass die Aussenabschnitte 22 und 23, welche ebenfalls als der Umfang bezeichnet werden, der Gehäuseteile 14 und 16 einander gegenüberliegend und zentral zu dem Filterelement 12 ausgerichet sind. Als nächstes wird auf die Aussenflächen der Gehäusetei le 14 und 16 eine Kraft aufgebracht, damit die Schürze 24 des ersten Gehäuseteiles 16 den Umfang 22 des gegenüberliegenden Gehäuseteils 14 überlappt. Die Schürze 24 erstreckt sich über die Umfangskante 28 des Filterelementes 12 hinaus und ist nahe der Umfangskante 22 des zweiten Gehäuseteils 14 angeordnet. Auf diese Weise wird das Filterelement 12 durch die Schürze 24 abgeschirmt und gleichzeitig innerhalb der beiden Gehäuseteile 14 und 16, welche eine innere Filterhöhlung 26 definieren (2) gehalten.
Wenn das Filterelement zwischen den beiden Gehäuseteilen 14 und 16 ausgerichtet ist, wird eine thermoplastische Schmelze durch Spritzgießen um den Umfang 22 und 23 der ersten und zweiten Gehäuseteile 14 und 16 geformt, um das Umgussband 18 zu bilden. Das Umgussband 18 umgibt vollständig den Umfang 22 und 23 der Gehäuseteile 14 und 16 und bildet einen einstückigen Teil der Filtereinheit.
Vergleicht man nun 4, in welcher eine Querschnittsansicht der Kante einer Filtereinheit dargestellt ist, die nach dem Stand der Technik hergestellt wurde, ist ersichtlich, dass das Filterelement nicht durch eine Schürze abgeschirmt ist und darüber hinaus nicht vollständig in den Gehäuseteilen 45 und 46 aufgenommen ist. Tatsächlich wird bei der Konstruktion der Filtereinheit nach dem Stand der Technik mit Absicht die Kante 28 des Filterelementes in der Fuge 25, in der sich die beiden Gehäuseteile 45 und 46 treffen, freigelegt. Indem die Kante 28 des Filterelementes offen ist, schmilzt das Umgussband 18 direkt in die Kante des Filterelementes ein und erzeugt eine einstückige Dichtung zwischen dem Filterelement und den Gehäuseteilen 45 und 46. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass das Problem des "Hineinschießens" wegen der hohen Drücke und Temperaturen der spritzgegossenen thermoplastischen Schmelze häufig auftritt. Die Schmelze des Umgusses würde bei dieser Situation in das Innere des Filterelementes "hineinschießen" und eine Entlaminierung 47 und Verringerung der wirksamen Oberfläche bewirken sowie in die Filterhöhlung 49 hineinschießen und die Medienkanäle 51 verschließen.
Die vorliegende Erfindung vermeidet das Problem des "Hineinschießens" durch eine einzigartige Verwendung einer Schürze 24, welche von einem Gehäuseteil 16 nach unten hängt. Während des Spritzgießverfahrens des Umgusses wird die thermoplastische Schmelze des Umgusses bei einer Temperatur und einem Druck eingespritzt, welche bewirken, dass die Schürze 24 anfänglich eine Abschirmung erzeugt, die verhindert, dass die thermoplastische Schmelze des Umgusses unmittelbar das Filterelement berührt oder in die Filterhöhlung "hineinschießt". Anschließend schmilzt die Schürze 24 und vermischt sich mit der thermoplastischen Schmelze des Umgusses, um in die Kante 28 des Filterelementes 12 einzuschmelzen.
Wie in 2 in einer Querschnittsansicht und aufgeschnittenen Ansicht eines Filters 10 gezeigt, ist das Filterelement 12 vollständig in den thermoplastischen Gehäuseteilen 14 und 16 eingeschlossen. Bei dieser Ausführungsform hat sich die thermoplastische Schmelze des Umgusses nicht mit der Schürze 24 in einem Grad vermischt, dass das Thermoplast des Umgussbandes 18 in die Kante 28 des Filterelementes 12 eingeschmolzen ist. Der Grad der Vermischung der unterschiedlichen thermoplastischen Teile hängt von zahlreichen Faktoren ab, wie dies weiter unten näher erläutert wird.
5 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht der Kante der Filteranordnung vor dem Anordnen des Umgussbandes darauf, wie sie nach der bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung konstruiert ist. Das Filterelement 12 ist zwischen den Gehäuseteilen 14 und 16 angeordnet. Das Filterelement 12 ist derart bemessen, dass die Kante 28 des Filterelementes 12 nahe der Schürze 24 des ersten Gehäuseteiles 16 liegt. Die Schürze 24 des ersten Gehäuseteiles 16 erstreckt sich nahe zum Umfang 22 des zweiten Gehäuseteiles 14. Bei der bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich eine Lippe 30 nach aussen vom Umfang 22 des zweiten Gehäuseteiles 14. Die Lippe 30 ist nahe der Schürze 24 angeordnet und umschließt hierdurch das Filterelement 12 innerhalb der Filterhöhlung 26, wie sie durch die beiden Gehäuseteile 14 und 16 definiert ist.
Die Gehäuseteile weisen erhöhte, einander gegenüber liegende Oberflächenabschnitte 32 und 34 oder flache Ränder auf, die mit einander gegenüberliegenden Oberflächen des Filterelementes in Berührung stehen. Vor dem Schritt des Spritzgießens des Umgusses wird auf das erste und zweite Gehäuseteil 14 und 16 ein Druck aufgebracht, um zu bewirken, dass die flachen Ränder 32 und 34 gegen das Filterelement 12 drücken. Dieser geringfügige Druck ist zweckdienlich, um zu verhindern, dass Teile der geschmolzenen Anteile der Gehäuseteile 14 und 16, der Schürze 24, der Lippe 30, des Umfangs 22 und des Umfangs 23 und der thermoplastischen Schmelze des Umgusses über die einander gegenüber liegenden Oberflächenabschnitte 32 und 34 in die Filterhöhlung 26 hineinschmelzen.
6 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht der Kante des Filters, nachdem um den Umfang 22 und 23 der Gehäuseteile 14 und 16 das Umgussband 18 spritzgegossen wurde. Die Wärme der eingespritzten thermoplastischen Schmelze des Umgusses hat die Schürze 24, die Lippe 30 und die Oberfläche der Umfänge 22 und 23 zum Schmelzen und Verschmelzen mit dem Umgussband 18 gebracht, so dass ein einstückiges Gehäuse 13 geformt wurde, welches das Filterelement 12 einschließt. Zusätzlich hat sich die thermoplastische Schmelze des Umgusses mit der geschmolzenen Schürze vermischt, die in die Kante 28 des Filterelementes 12 eingeschmolzen ist. Nachdem die Schürze 24 abgekühlt ist, hat sie eine hermetische Dichtung um die Kante 28 des Filterelementes 12 gebildet.
Teile der Ränder 22 und 23 der Gehäuseteile 14 und 16 können ebenfalls geschmolzen und mit der geschmolzenen Schürze 24 der Lippe 30 und der Umgussschmelze vermischt und in die Umfangsflächen 54 und 56 des Filterelementes 12 eingeschmolzen sein, um darauf eine größere Dichtfläche zu bilden. Eine im wesentlichen durchgehende hermetische Dichtung ist gebildet, wo das Thermoplast in die Oberfläche und poröse Mikrostruktur um den Gesamtumfang des Filterelementes 12 eingeschmolzen ist.
Der Ausdruck eingeschmolzen wird hier in der Bedeutung einer Anzahl physikalischer Phänomene benutzt, wie beispielsweise verbunden, eingekapselt, anhaftend, verschweißt, durchdrungen, etc.. In Abhängigkeit von dem verwendeten thermoplastischen Material und Filtermaterial wird angenommen, dass jegliche Anzahl physikalischer Phänomene in Kombination auftreten kann, um eine hermetische Dichtung zu bilden. Wenn beispielsweise die Schürze und der Filter aus kompatiblen akrylischen Copolymeren hergestellt sind, dann kann der Umguss und die Schürze die Kanten des Filterelementes schmelzen und zusammenschweißen. Wenn ein faseriges Filterelement verwendet wird, kann die thermoplastische Schmelze in das Innere des Filters eindringen und die Fasern einkapseln und dadurch auch die Kante des Filters. In Abhängigkeit von der Kompatibilität der Materialien kann die thermoplastische Schmelze physikalisch an der Außenfläche des Filters anhaften oder sich mit dieser verbinden und auch an den inneren Oberflächen, welche die Poren umgeben. Die thermoplastische Schmelze schmilzt in die Kante des Filters derart ein, dass nicht länger eine unterscheidbare Grenzfläche zwischen Filter und Gehäuse um die Kante des Filters besteht, welche es ermöglichen würde, dass Material durch Dochtwirkung oder Kapillarwirkung den Filter umgeht.
Der Grad, in dem sich das thermoplastische Umgussband 18 mit der geschmolzenen Schürze 24 der Lippe 30 und Randabschnitten 22 und 23 der Gehäuseteile 14 und 16 vermischt und in das Filterelement 12 einschmilzt, hängt von vielen Faktoren ab. Einige einflussreiche Faktoren umfassen die Temperatur, Druck und Geschwindigkeit des Spritzgießens, wie auch die Zusammensetzung des Thermoplasts, die physikalischen Abmessungen der Teile und der leeren Räume um die Kante des Filters, welche gefüllt werden müssen. Es wird angenommen, dass die Verfahrensparameter derart gewählt werden, dass die Schürze 24 und die Lippe 30 verschmelzen oder sich zusammenpressen, um als Abschirmung zu dienen, um das unter hohem Druck stehende thermoplastische Material der Schmelze des Umgusses daran zu hindern oder zumindest zu verzögern, unmittelbar in das Filterelement 12 oder die Filterhöhlung 26 einzudringen.
Wenn die thermoplastische Schmelze des Umgusses eingespritzt wird, berührt es zunächst die Gehäuseteile 14 und 16 an dem der Einspritzöffnung am nächsten liegenden Punkt. Die Kunststoffschmelze des Umgusses fließt dann um die Formhöhlung herum und berührt den verbleibenden Abschnitt der Gehäuseteile 14 und 16, die in der Gießformhöhlung des Umgusses freiliegen. Die Wärme wird von der Kunststoffschmelze des Umgusses auf die Gehäuseteile 14 und 16 wie auch auf die Form übertragen. Da die Schürze 24 relativ dünn ist, wird sie sich auf Schmelztemperatur vor den benachbarten Teilen der Gehäuse 14 und 16 erwärmen.
Ehe sie ihre Schmelztemperatur erreicht, weist die Schürze 24 immer noch eine erhebliche Festigkeit auf. Solange die Schürze 24 starr ist, ist sie als Barriere wirksam, um zu verhindern, dass die unter hohem Druck stehende thermoplastische Schmelze des Umgusses das Filterelement 12 berührt.
Wenn sich die Schürze 24 ihrem Schmelzpunkt nähert, verliert sie ihre Starrheit. Zu diesem Zeitpunkt hat die Schmelze des Umgusses mehr Wärme an die Umgebung übertragen, wodurch ihre eigene Temperatur verringert wurde und ihre Viskosität erhöht wurde und ihr Druck wiederum verringert wurde. Dennoch bleibt ein ausreichender Druck übrig, um zu bewirken, dass die nun weniger starre Schürze 24 sich nach innen in Richtung des Filterelementes 12 verformt. Beim Schmelzen vermischt sich die Schürze 24 mit der Kunststoffschmelze des Umgusses und schmilzt in die poröse Oberfläche der Kante 28 des Filterelementes 12 und in die poröse Mikrostruktur des Inneren 29 des Filterelementes 12 hinein. Der Grad der Vermischung hängt von der Geschwindigkeit der Verformung und des Schmelzens der Schürze wie auch von der Masse der Schürze 24 im Vergleich mit der Menge von leerem Raum in und um die Kante 28 des Filterelementes 12, welches mit geschmolzenem Thermoplast gefüllt werden soll, ab. Bei minimalem Leerraum um die Kante 28 des Filterelementes 12 kann die Masse der Schürze 24 ausreichen, um die Leerräume bei minimaler Deformation und beim Vermischen mit der thermoplastischen Schmelze des Umgusses zu füllen.
Das Problem des "Hineinschießens" wird wegen des Zeitverzögerungseffektes der Schürze 24, die als Barriere gegen den anfänglichen Kontakt der Schmelze des Umgusses mit dem Filterelement 12 vermieden. Zum Zeitpunkt, an dem die Schürze 24 geschmolzen ist, hat sich die Schmelze des Umgusses geringfügig abgekühlt und ihr Druck wurde zu einem Punkt reduziert, wo die gemischte Schmelze aus Schürze 24 und Kunststoff des Umgusses sich nicht mehr zwischen die Randoberflächenabschnitte 54 und 56 des Filterelementes 12 und die gegenüberliegenden Oberflächenabschnitte 32 und 24 der Gehäuseteile oder zwischen die Schichten des Filterelementes 12 hineindrücken kann.
Selbstverständlich stellt die Dicke der Schürze 24 einen bedeutsamen Parameter dar, welcher die Geschwindigkeit bestimmt, mit welcher die Schürze 24 schmilzt, sich mit der Schmelze des Umgusses vermischt und in die Kante 28 des Filterelementes 12 einschmilzt. Falls die Schürze 24 zu dick ist, wird sie nicht vollständig schmelzen und in das Filterelement 12 einschmelzen. Folglich wird sie nicht die einstückige Dichtung bilden, die benötigt wird. Ferner besteht die Chance, dass die Ränder 22 und 23 der Gehäuseteile 14 und 16 statt dessen schmelzen und sich verformen, um die Leerräume um die Kante des Filterelementes zu füllen, was zu einem im erheblichen Maße verformten Filtergehäuse führt.
Wenn andererseits die Schürze 24 zu dünn ist, dann kann die Schürze 24 zu schnell schmelzen. Ein schnelles Schmelzen der Schürze ermöglicht es, dass sich die Schmelze des Umgusses mit der Schürze 24 vermischt, während immer noch ein erheblich hoher Druck vorliegt und somit die Schmelze an den flachen Rändern 32 und 34 in die Filterhöhlung 26 hineingedrückt wird.
Der allgemeine Bereich von Parametern und Verfahrensvorgängen, wie sie beim Einspritzschritt des Umgusses verwendet werden, sind auf diesem Gebiet allgemein bekannt und können in Abhängigkeit vom Material und Anlagen variieren. Die spezifischen Parameter und Verfahrensprozeduren können sich geringfägig in Abhängigkeit von der Dicke der Schürze, der Filterdicke und der Zusammensetzung des Filterelements ändern.
Beispielsweise kann man eine Class-158-Martinan-140/250-Kunststoffspritzgießpresse verwenden, wie sie von Martinan hergestellt wird, um Filteranordnungen nach der vorliegenden Erfindung zu produzieren. In dieser Maschine wird eine Produktion mit einer acht Formhöhlungen enthaltenen Spritzgießform durchgeführt, welche bei 24°C (75°F) gehalten wird, wobei die Gehäuseteile 14 und 16 und das Umgussband 18 aus einem akrylischen thermoplastischen Harz bestehen, welches durch Cryolite G-20 Hiflo gebildet ist, hierbei sollte die Injektionsdüsentemperatur des Thermoplasts in dem Bereich von etwa 232°C (450°F) gehalten werden und der Injektionsdruck sollte bei etwa 9515 kPa (1380 psig) liegen. Die Injektionsgeschwindigkeitssteuerung sollte für "mittelschnell" mit einer 4,0 Sekunden Injektionszeit und einer 38,0 Sekunden Gesamtzykluszeit eingestellt werden. Unter diesen Bedingungen mit einem einen Durchmesser von 28,6 mm (1.125 Zoll), einer Dicke von 2,54 mm (0,1 Zoll) mehrschichtigen, auf Polyester basierenden Filterelement, wie es durch Pall, Teile-Nr. 27-0733, hergestellt wird, wird eine Schürze mit einer Dicke von etwa 0,635 mm (25 mil) es ermöglichen, die Filteranordnung nach der Erfindung herzustellen, ohne dass unnötige Experimente zur Vermeidung von Schwierigkeiten der oben erwähnten Art notwendig sind.
Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform nach der Erfindung liegt darin, dass die Verwendung der Schürze 24 den Betrieb der oben beschriebenen Spritzgießausstattung mit größerer Variation der Betriebsbedingungen ermöglicht. Insbesondere sind Filtereinheiten mit einer Schürze weniger empfindlich gegen Fehler aufgrund erhöhter Temperaturen oder Drücke. Folglich kann die Anzahl der Gießformhöhlungen in einem Produktionszyklus mit einer entsprechenden Vergrößerung des Injektionsdrucks vergrößert werden, ohne dass die anderen Pro zessparameter und Teileabmessungen zum Ausgleich verändert werden müssen.
Unterschiedliche Konfigurationen der Gehäuseteile können im Rahmen der Erfindung verwendet werden. Die 7, 8 und 9 zeigen vergrößerte Querschnittsansichten unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung mit den speziellen Anordnungen der Schürze 24 und der Kante der einander gegenüber liegenden Gehäuseteile vor dem Anbringen des Umgussbandes 18.
In 7 liegt die Schürze 24 gegen die Lippe 30 an. Diese spezielle Ausführungsform kann zweckdienlich sein, wenn die genauen Abmessungen des Filterelementes 12 bekannt sind und es gewünscht wird, einen eingebauten Anschlag vorzusehen, um zu verhindern, dass die Gehäuseteile 14 und 16 zu dicht zusammengedrückt werden und das Filterelement 12 am Punkt des Zusammendrückens, an welchem die einander gegenüber liegenden Oberflächenabschnitte 32 und 34 des Filterelementes 12 berühren, beschädigt wird.
8 zeigt eine Ausführungsform nach der Erfindung, in welcher die Schürze 24 gleitbar die Kante 22 des gegenüberliegenden Gehäuseteiles 14 berührt. Diese spezielle Ausführungsform bildet eine Konstruktion, die mit unterschiedlichen Dicken von Filtermedien verwendbar ist. Die Gehäuseteile 14 und 16 können derart konstruiert sein, dass sie jede spezielle erforderliche Filterdicke aufnehmen, indem die Länge der Schürze 24 geändert wird, um gerade noch die Kante 22 des gegenüber liegenden Gehäuseteils 14 zu überdecken.
9 zeigt noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Hier hängt die Schürze 24 an dem zweiten Gehäuseteil 14 und die Lippe 30 erstreckt sich von dem ersten Gehäuseteil 16. Folglich ist offensichtlich, dass die Schürze 24 und die Lippe 30 austauschbar entweder am Einlassgehäuseteil 14 oder am Auslassgehäuseteil 16 vorgesehen sein können. Das Auslassgehäuseteil 16 ist allgemein in den Figuren derart dargestellt, dass es eine darin geformte Abstützung 48 für das Filterelement aufweist. Das Einlassgehäuseteil 14 ist allge mein derart dargestellt, dass es einen tiefen zentralen rückspringenden Abschnitt 20 und Verstärkungsrippen 21 aufweist.
Bei einem Verfahren des Zusammenbaus dieser Filtereinheit wird das Filterelement 24 über einem ersten thermoplastischen Gehäuseteil 16 ausgerichtet, wodurch die Kante 28 des Filterelementes 12 nahe der Schürze 24 des ersten Gehäuseteils 16 angeordnet ist. Das erste Gehäuseteil 16 kann optional mindestens eine Ausrichtungslasche 36, wie in 3 gezeigt, aufweisen, welche ein leichtes Ausrichten des Filterelementes 12 über dem ersten Gehäuseteil 16 innerhalb der Schürze 24 ermöglicht. Danach kann ein zweites thermoplastisches Gehäuseteil 16 über dem Filterelement 12 angeordnet werden. Die Ausrichtungslaschen 36 sind darüber hinaus zweckdienlich für das Ausrichten des zweiten Gehäuseteiles 14 über dem Filterelement 12 innerhalb der Schürze 24. Die Gehäuseteile 14 und 16 werden dann zusammengepresst und ein Umgussband 58 wird durch Spritzgießen um und auf dem Umfang der Gehäuseteile 14 und 16 gegossen.
Die Ausrichtungslaschen 36 sind nicht für die vorliegende Erfindung unbedingt erforderlich, sie sind jedoch dennoch zweckdienlich. Beispielsweise kann mindestens eine Lasche an einem Gehäuseteil verwendet werden, um zu einer Kerbe in dem gegenüberliegenden Gehäuseteil ausgerichtet zu werden, so dass die radial gerichteten Einlass- und Auslassöffnungen relativ zueinander ausgerichtet werden. Mindestens zwei Laschen können verwendet werden, um das Filterelement und das gegenüber liegende Gehäuseteil zu dem ersten Gehäuseteil zentral anzuordnen. Ferner können die Laschen in Kombination mt einer Lippe zweckdienlich sein, um vorher zusammengefügte Einheiten zusammen zu halten.
Das Montageverfahren kann sehr schnell durch die Verwendung einer Spritzgießmaschine durchgeführt werden. Die Gehäuseteile 14 und 16 und das Filterelement 12 können vorher von Hand oder Maschine zusammengebaut werden und dann in der Spritzgießmaschine angeordnet werden, wo das Umgussband darauf gegossen wird. Der Fachmann auf diesem Gebiet sieht einen Vor teil der Erfindung darin, dass spezielle Werkzeuge nicht erforderlich sind, um die Erfindung durchzuführen. Die üblichen Spritzgießanlagen und Spritzgießformen können verwendet werden, um einen Filter nach dieser Erfindung zu schaffen und zu erzeugen.
Typischerweise verwendet der Zusammenbau von Einzelteilen durch automatisierte Anlagen Spritzgießformen, welche ebenfalls Verwendung gefunden haben, um einige der Gehäuseteile zu formen. Der vorgeformte erste Gehäuseteil 16 kann auf einer unteren Formhälfte (nicht dargestellt) gelagert sein. Das Filterelement 12 kann dann über dem ersten Gehäuseteil 16 ausgerichtet werden. Danach kann der zweite Gehäuseteil 14 über dem Filterelement 12 angeordnet werden. Eine obere Formhälfte (nicht dargestellt) kann dann über dem zweiten Gehäuseteil 14 angeordnet werden. Die obere Formhälfte trifft mit der unteren Formhälfte zusammen und definiert einen Kanal um den Rand 22 und 23 der Gehäuseteile 14 und 16. Dieser Kanal dient als die Form für das Umgussband 18 während des nächsten Schrittes, in welchem thermoplastische Schmelze in diesen Kanal eingespritzt wird. Nachdem das Material die Möglichkeit hatte, abzukühlen und zu erstarren, kann dann die Form geöffnet und die Filter 10 ausgestoßen werden.
Um den Zusammenbau der Teile von Hand zu erleichtern, können die Ausrichtungslaschen 36 je einen Fuß 38 aufweisen, der am freien Ende der Ausrichtungslaschen 36 angeordnet ist. Die Füße 38 erstrecken sich nach innen in Richtung der Mittelachse des Gehäuseteiles 16. Der Innendurchmesser zwischen den Füßen 38 der Ausrichtungslaschen 36 sollte geringfügig kleiner sein als der Aussendurchmesser des gegenüber liegenden Gehäuseteils 14 gemessen über die Aussenkante der Lippe 30. Die Ausrichtungslaschen 36 sind mit einer ausreichenden Flexibilität halbstarr, um es zu ermöglichen, dass die Laschen 36 nach aussen ausgelenkt werden, wenn geringer Druck auf die Füße 38 aufgebracht wird. Somit schnappen, nachdem das Filterelement 12 zwischen den Gehäuseteilen 14 und 16 angeordnet ist, die Füße 38 der Ausrichtungslaschen 36 über die Lippe 30 des gegenüberliegenden Gehäuseteils 14. Hierdurch werden die Gehäuseteile 14 und 16 zusammengehalten und daran gehindert, auseinander gezogen zu werden. Dies ermöglicht es, dass das Filterelement 12 an seinem Ort gehalten wird, wenn die zusammengebauten Teile durch eine Person oder durch Maschine gehandhabt oder als vorgefertigte Einheit gelagert werden. Wenn dieses Merkmal nicht erforderlich ist, können die Gehäuseteile ohne die Lippe 30, wie in 8 gezeigt, konstruiert sein.
Sogar ohne die Ausrichtungslaschen 36 und die Lippe 30 können die Filtereinheiten vorgefertigt werden, ehe das Umgussband spritzgegossen wird. Selbstverständlich wären irgend welche anderen Mittel erforderlich, um die Gehäuseteile 14 und 16 zusammen zu halten. Diese vorgefertigte Einheit kann ein gewünschtes Zwischenprodukt sein, welches an einen Abnehmer verschickt wird. Der Abnehmer könnte dann einen für den speziellen Anwendungsfall spezifischen Umguss an der vorgefertigten Filtereinheit anbringen. Beispielsweise kann lediglich ein einzelner Spritzgießschritt notwendig sein, um den Umguss anzubringen und das Filterelement als einstückigen Teil eines thermoplastischen Produktes einzubauen, welches gleichzeitig spritzgegossen wird. Die Verwendung der Schürze 24, wie bei dieser Ausführungsform, kann eine größere Variation der Typen von anwendungsspezifischen Umgüssen erlauben, welche verwendbar sind, ohne die "Hineinschieß"-Probleme zu berücksichtigen, welche sich aufgrund unterschiedlicher Geometrien und Verfahrensbedingungen des Umgusses ergeben können.
Die am meisten bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung ist insbesondere geeignet, um Verunreinigungen aus einem Flüssigkeitsstrom zur intravenösen Injektion zu entfernen. Unter Bezugnahme auf die 2, 5 und 6 enthält eine Filtereinheit 10, die gemäß dieser am meisten bevorzugten Ausführungsform gebaut ist, weitere Merkmale zusätzlich zu den oben beschriebenen Merkmalen. Der Auslassgehäuseteil 16 weist eine kreisförmige Gestalt auf und der flache Rand 34 liegt in etwa der gleichen Höhe wie die Rippen 42, um eine gerade Abstützung für das Filterelement 12 über dessen Durchmesser zu bilden. In der Mitte der Abstützung 48 für das Filterelement ist eine Öffnung 19 für den Durchgang von Flüssigkeit vorgesehen. Diese Öffnung steht in Verbindung mit einer axial angeordneten Auslassöffnung 17.
Der Einlassgehäuseteil 14 weist eine kreisförmige Gestalt auf und enthält eine Öffnung 27 für den Durchgang von Flüssigkeit in der Mitte des mittigen rückspringenden Abschnitts 20. Die Öffnung 27 steht in Verbindung mit einer axial gerichteten Einlassöffnung 15. Das freie Ende der Einlassöffnung 15 umfasst eine angespitzte Spitze 44. Die angespitzte Spitze 44 dient dazu, Kunststoffbeutel mit intravenösen Lösungen zu punktieren und in diese eingeführt zu werden. Die angespitzte Spitze 44 ist ferner zweckdienlich um als Führung beim Einsetzen der Einlassöffnung 15 in elastische Schläuche zu dienen.
Den rückspringenden zentralen Abschnitt 20 umgebend ist ein flacher Rand 32 vorgesehen, welcher sich nach oben erstreckt und die Aussenwandung 33 des rückspringenden zentralen Abschnitts 20 bildet. Eine Vielzahl radial angeordneter Verstärkungsrippen 21 erstreckt sich vom flachen Rand 32 in Richtung der Öffnung 27. Die Rippen 21 liegen in der gleichen Höhe nahe dem flachen Rand 32, wobei jedoch die Höhe der Rippen in Richtung der Mitte des rückspringenden zentralen Abschnitts 20 abnimmt, bis die Höhe der Rippen 21 mit der Oberfläche des rückspringenden Abschnitts 20 nahe der Öffnung 27 fluchtet.
Eine Lippe 30 erstreckt sich radial vom Rand 22 unmittelbar unter der gleichen Höhe wie die Oberfläche des Randes 32. Die oben liegende Fläche 37 der Lippe ist abgewinkelt, um zu erlauben, dass der Fuß 38 der Ausrichtungslasche 36 nach aussen gedrückt wird und über die Lippe 30 gleitet, wenn der Einlassgehäuseteil 14 an seinem Ort angeordnet wird. Der Fuß 38 schnappt zurück und greift gegen die Unterseite 39 der Rippe 30, um zu verhindern, dass sich die zusammengefügten Teile während der Handhabung vor dem Aufbringen des Umgussbandes 18 voneinander trennen.
Ein Umgussband 18 umgibt die Randbereiche 22 und 23 der Einlass- und Auslassgehäuseteile 14 und 16. Das Umgussband 18 erstreckt sich von dem Umfangsflächenabschnitt 52 des Auslassgehäuseteils 16. Das Band 18 erstreckt sich um die Umfangskante 23, die Schürze 24 und die Laschen 36 des Auslassgehäuseteils 16. Das Band 18 ist um die Lippe 30 und die Umfangskante 22 des Einlassgehäuseteils 14 fortgesetzt und läuft weiter um den Umfangsflächenabschnitt 50 des Einlassgehäuseteils 14.
Ein Fachmann auf diesem Gebiet kann die Erfindung leicht für die Durchführung bei weitergehenden Anwendungsfällen anpassen. Beispielsweise kann die Erfindung bei Filtern durchgeführt werden, bei denen die Gehäuseteile nicht aus einem thermoplastischen Harz bestehen. Ein thermoplastischer Dichtring, welcher an Stelle der Schürze verwendet wird, kann mit schürzenlosen Gehäuseteilen aus Keramik oder einem anderen Material zusammengebaut werden. Wenn ein Filterelement zwischen zwei derartigen keramischen Gehäuseteilen angeordnet ist, liegt die Kante des Filterelementes frei. Ein Dichtring oder ein thermoplastisches Dichtband kann um die keramischen Gehäuseteile herumgelegt werden, um die frei liegende Kante des Filterelementes zu überdecken. Diese Anordnung kann dann in einer Form angeordnet werden, in welcher ein aus Thermoplast bestehendes Umgussband um die keramischen Gehäuseteile und dem thermoplastischen Dichtring spritzgegossen wird. Die Wärme und der Druck der thermoplastischen Schmelze des Umgusses wird das Dichtband schmelzen und bewirken, dass das Dichtband und die Schmelze des Umgusses sich vermischen und in die Kante eines Filterelementes einschmelzen und hierdurch eine hermetische Dichtung bilden. Das Umgussband erstreckt sich über und um die keramischen Gehäuseteile, um die gesamte Anordnung zusammen zu halten und um das Dichtband gegen die Gehäuseteile abzudichten. Der Vorteil der Verwendung dieses thermoplastischen Dichtbandes vermeidet die Möglichkeit, dass der thermoplastische Umguss in das Filterelement und die Filterhöhlung hineinschießt, wenn Gehäuseteile verwendet werden, die keine einstückig geformte Schürze aufweisen.
Ein Vorteil der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in der Tatsache zu sehen, dass das Dichtband als Schürze an dem Auslassgehäuseteil vorgeformt ist. Dies verringert die Anzahl der benötigten Teile und die Anzahl der Schritte, die notwendig sind, um eine hermetisch abgedichtete Filtereinheit zu produzieren. Hinzu kommt, dass aufgrund der Weise, in welcher die Schürze gleitbar die Lippe des Einlassgehäuseteils überlagern und übergreifen kann, Standardteile für eine Vielzahl von Filterelementdicken verwendet werden können. Die Erfindung bietet den Vorteil, eine kontinuierliche Dichtung um die gesamte Umfangskante eines Filterelementes zu schaffen, unabhängig von unregelmäßiger Oberfläche und unregelmäßiger Dicke des Filters. Bei unregelmäßigen Dicken der einander gegenüber liegenden erhöhten Oberflächenabschnitte der Gehäuseteile können diese nicht vollständig den Oberflächenteil des Filterelementes berühren. Folglich bestanden beim Stand der Technik Spalte, an denen die thermoplastische Schmelze des Umgusses eine größere Möglichkeit hatte, durch diese Spalte "hineinzuschießen". Bei der vorliegenden Erfindung wird diese Möglichkeit vermieden. Die Schürze bildet eine Abschirmung um die Kante des Filterelementes, welche verhindert, dass die Schmelze des Umgusses in die Filterhöhlung "hineinschießt".
Es soll darauf hingewiesen werden, dass die Vorrichtung und Verfahren nach der vorliegenden Erfindung die Fähigkeit aufweisen, in Form einer Vielzahl von Ausführungsformen ausgestaltet zu werden, in denen lediglich wenige im oben stehenden beschrieben und dargestellt wurden. Die Erfindung kann in anderen Formen ausgeführt werden, ohne von ihrem Grundgedanken oder ihren wesentlichen Merkmalen abzuweichen. Die beschriebenen Ausführungsformen sollen in jeder Beziehung lediglich als beispielhaft und nicht als einschränkend aufgefasst werden und der Schutzumfang der Erfindung wird daher durch die folgenden Patentansprüche an Stelle durch die vorstehende Beschreibung angezeigt. Sämtliche Änderungen, die innerhalb der Bedeutung und des Äquivalenzbereiches der Patentansprüche liegen, sollen durch deren Schutzumfang erfasst sein.

Claims

Filteranordnung für eine Filtereinheit, die aus einem ersten Gehäuseteil (16) und einem axial, dem ersten Gehäuseteil (16) gegenüber liegenden zweiten Gehäuseteil (14) besteht, wobei ein poröses Filterelement (12) zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil (14, 16) eingeklemmt ist und wobei ein thermoplastischer Umguss (18) über die Umfangskanten am Umfang der Gehäuseteile (14 und 16) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gehäuseteil (16) eine vorgeformte thermoplastische Schürze (24) an seinem Umfang aufweist, dass der zweite Gehäuseteil (14) eine Umfangskante (22) aufweist, die mit der Schürze (24) des ersten Gehäuseteils (16) verbunden ist, dass die Kante (28) des Filterelementes (12) sich bis zur Schürze (24) erstreckt, und dass die Schürze (24) in die Kante (28) des Filterelementes (12) eingeschmolzen ist und dort eine im wesentlichen durchgehende lecksichere Matrix aus thermoplastischem Material bildet, welches durch die Poren des Filterelementes (12) hindurchgewandert ist.
Filteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Gehäuseteil (14) mit einer Lippe (30) versehen ist, welche sich radial von der Umfangskante (22) erstreckt, und dass die Lippe (30) mit der Schürze (24) verbunden ist.
Filteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Umguss (18) mit benachbarten Bereichen der Gehäuseteile (14, 16) in einer derartigen Weise verbunden ist, dass der Umguss (18) und die Gehäuseteile (14, 16) ein im wesentlichen einstückiges Filtergehäuse bilden, welches direkt in den Umfang des Filterelementes (12) eingeschmolzen ist.
Filteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Positionierungslasche (36) vom Umfang des ersten Gehäuseelementes (16) ausgeht.
Filtereinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungslaschen (36) einen Fuß (38) aufweisen, der sich am freien Ende jeder Lasche (36) nach innen erstreckt.
Filteranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseteile (14, 16) aus thermoplastischem Material, Keramik, Glas oder Metall hergestellt sind.
Filteranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gehäuseteil (16) eine zentral angeordnete Öffnung (19) in Verbindung mit einer axial angeordneten Auslassöffnung (17), einen einstückig gegossenen Stützteil (48), bestehend aus einer Vielzahl von konzentrischen ringförmigen Medienstromkanälen (40), die durch eine Vielzahl von ringförmigen Rippen (42) getrennt sind, einen flachen Rand (34), welcher einen äussersten Kanal (40) auf der gleichen Seite des Gehäuseteiles (16), wie die Rippen (42), umgibt, aufweist, wobei die Schürze (24) vom Rand (23) des Gehäuseteiles (16) sich in der gleichen Richtung, wie die ringförmigen Rippen (42), und einer Höhe höher als die Rippen (40) erstreckt, wobei mindestens eine Positionierungslasche (36) vom Rand (23) ausgeht, und dass der zweite Gehäuseteil (14) einen rückspringenden zentralen Bereich (20) mit einer zentral angeordneten Öffnung (27) in Verbindung mit einer axial angeordneten Einlassöffnung (15) aufweist, wobei der rückspringende zentrale Abschnitt (20) eine Vielzahl von radial angeordneten Verstärkungsrippen (21) aufweist, wobei der zweite Gehäuseteil (14) einen flachen Rand (32) enthält, der den zentralen Abschnitt (20) umgibt und von der Oberfläche des Randes (32) zur Oberfläche des rückspringenden zentralen Abschnitts (20) nahe der Öffnung (27) erstreckt, wobei eine Lippe (30) radial vom Rand (22) ausgeht, wobei der zweite Gehäuseteil derart angeordnet ist, dass der Rand (22) des zweiten Gehäuseteils (14) auf dem Filterelement (12) dem Rand (34) des ersten Gehäuseteils (16) gegenüber liegen und die Schürze (24) des ersten Gehäuseteils (16) die Lippen (30) des zweiten Gehäuseteils (14) derart überlappt, dass das Filterelement in den Gehäuseteilen (14, 16) eingeschlossen ist.
Filteranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schürze (24) geschmolzen ist und sich mit dem Umguss (18) vermischt hat, um ein im wesentlichen einstückiges Filtergehäuse zu bilden.
Filteranordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassöffnung (15) ein freies Ende aufweist, welches mit einer angespitzten Spitze (44) versehen ist.