DE3923301C2 - Filter stone - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Filterstein, bestehend aus einem verfestigten, porösen Gefüge, das aus mineralischen Körnern und einem aushärtbaren Bindemittel gebildet ist, sowie auf ein Verfahren zu seiner Herstellung, bei dem zunächst aus den mineralischen Körnern und dem aushärtbaren thermoplastischen Bindemittel ein Mischgut hergestellt und zu einem Filterstein geformt wird und anschließend der geformte Filterstein durch Aushärten des Bindemittels erhärtet und stabilisiert wird.The invention relates to a filter block consisting from a solidified, porous structure that mineral grains and a curable Binder is formed, as well as on a process for its manufacture, in which initially from the mineral grains and the curable thermoplastic Binder is a mix and made into one Filter stone is shaped and then the shaped Filter stone hardened by curing the binder and is stabilized.
Es ist eine Vielzahl von Verfahren zur Herstellung poröser Bausteine für die Anwendung in der Gas- und Wassertechnik bei der Filterung von Flüssigkeiten und Gasen bzw. der Begasung von Flüssigkeiten bekannt. Zur Herstellung fester Kiespackungen, beispielsweise für Bohrbrunnen, werden verschiedene Bindemittel, wie Leim, Kunststoffe, vulkanisierter Gummi und dergleichen verwendet.It is a variety of porous manufacturing processes Modules for use in gas and water technology when filtering liquids and gases or the fumigation of liquids. For the production solid gravel packs, for example for wells, various binders such as glue, plastics, vulcanized rubber and the like are used.
Nach der CH-PS 3 13 369 ist ein Verfahren zur Herstellung von Filterkörpern für die Feinfiltration mit erhöhter Festigkeit aus faserförmigen oder körnigen Stoffen bekannt, bei dem in wenigstens einen Teil der Filtermasse eine wäßrige Kunststoffdispersion eingebracht wird und das Dispersionsmittel nachträglich durch Verdampfen entfernt wird. According to CH-PS 3 13 369 is a process for the preparation of filter bodies for fine filtration with increased Strength known from fibrous or granular substances, in at least part of the filter mass an aqueous plastic dispersion is introduced and the dispersant subsequently by evaporation Will get removed.
Die bei den bekannten Verfahren verwendeten Bindemittel sind entweder physiologisch ungeeignet oder nicht alte rungsbeständig bzw. es ist keine ausreichende Porosität des Filterelements, insbesondere nach längerer Gebrauchsdauer, gewährleistet. Zum anderen sind sowohl der erforderliche apparative Aufwand und der Energiebedarf zur Durchführung der bekannten Verfahren hoch.The binders used in the known processes are either physiologically unsuitable or not old resistant to aging or there is insufficient porosity the filter element, especially after a long period of use, guaranteed. On the other hand, both are necessary apparatus expenditure and the energy requirement for Implementation of the known methods high.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Filterstein so auszubilden bzw. ein Verfahren zu seiner Herstellung zu entwickeln, daß ein druckfester Filterkörper mit über einen langen Zeitraum stabilen Filtereigenschaften zur Verfügung gestellt und mit geringem wirtschaftlichem Aufwand hergestellt werden kann.The invention is therefore based on the object Generate generic filter stone or a method to develop its manufacture that a pressure-resistant filter body with over a long period of time stable filter properties provided and manufactured with little economic effort can be.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Filterstein der eingangs erwähnten Art gelöst, bei dem das Bindemittel ein durch eine polyadditive Reaktion unter Aufnahme von Sauerstoff aus der Umgebungsluft aushärtbares Polymerharz ist und das Polymerharz zu einem Anteil von 1 bis 2%, bezogen auf die Masse der mineralischen Körner, in dem Filterstein enthalten ist.According to the invention the task with a filter stone of the type mentioned above, in which the binder one by taking up a polyadditive reaction polymer resin curable from oxygen from the ambient air and the polymer resin in a proportion of 1 to 2%, based on the mass of the mineral grains, is contained in the filter stone.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist im Innern eines zylindrisch ausgebildeten Filtersteins ein bei dessen Formgebung und Erhärtung fest eingebundenes Schlitzrohr vorgesehen.In a further embodiment of the invention is one inside cylindrically shaped filter stones one at its Shaping and hardening of permanently integrated slotted tube intended.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist jeder Filterstein an den seine Stirnseiten überragenden Enden der Schlitzrohre Verbindungsteile auf, über die mehrere Filtersteine dicht zusammengebaut sind.According to a further feature of the invention, everyone Filter stone at the ends protruding from its end faces the slotted pipes connecting parts over which several Filter stones are tightly assembled.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Filtersteins ist dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel ein durch eine polyadditive Reaktion unter Aufnahme von Sauerstoff aus der Umgebungsluft aushärtbares Polymerharz verwendet wird, das mit einem Anteil von 1 bis 2%, bezogen auf die Masse der mineralischen Körner, diesen zugesetzt wird, und daß ein Luftstrom durch den erhärtenden Filterstein erzeugt wird, wobei das Polymerharz auch im Innern Sauerstoff zur Aushärtung aufnehmen kann.The method according to the invention for producing the filter stone is characterized in that as a binder one by taking up a polyadditive reaction polymer resin curable from oxygen from the ambient air is used with a proportion of 1 to 2%, based on the mass of the mineral grains, is added to this, and that an air flow through the Hardening filter stone is generated, the polymer resin also absorb oxygen inside for hardening can.
In weiterer Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Luftstrom in dem erhärtenden Filterstein durch einen Druckunterschied erzeugt.In a further development of the method according to the invention the air flow in the hardening filter stone creates a pressure difference.
Der vorgeschlagene Filterstein, der zum Filtern von Flüssigkeiten und Gasen in allen Bereichen der Gas-, Abwasser- und Wassertechnik, vorzugsweise aber als Filter für Trinkwasserbrunnen vorgesehen ist, zeichnet sich durch eine hohe mechanische Stabilität und gute strö mungstechnische und Filtereigenschaften aus. Er weist einen guten Filterwiderstand auf und ist gegen Inkrustation und Korrosion beständig. Aufgrund des geringen Anteils an Bindemittel bleibt die Porosität und Durchlässigkeit des Filtersteins auch über einen langen Zeitraum erhalten.The proposed filter stone that is used to filter Liquids and gases in all areas of gas, Sewage and water technology, but preferably as a filter is intended for drinking water wells due to high mechanical stability and good flow technical and filter properties. He points a good filter resistance and is against incrustation and corrosion resistant. Because of the low Porosity and permeability remain in the binder of the filter stone also over a long period of time receive.
Mit dem erfindungsgemäßen Filterstein wird letztlich ein einfach und kostengünstig herstellbares und vielfältig anwendbares Filtersystem bereitgestellt, das durch ein stabiles, beständiges Korngerüst gleichbleibender Porosität, das nicht mit Fremdbestandteilen aus dem Filtergut vermischt wird, die laminare Strömung durch den Filterstein begünstigt und aufrechterhält, so daß auch langfristig gute Filtereigenschaften erzielt werden.Ultimately, with the filter stone according to the invention a simple and inexpensive to manufacture and diverse applicable filter system provided by a stable, stable grain structure Porosity that does not contain foreign matter from the filter material is mixed, the laminar flow through the Filter stone favors and maintains, so that too long-term good filter properties can be achieved.
Die Herstellung des Filtersteins erfolgt mit einfachen tech nischen Mitteln ohne Zufuhr von Wärmeenergie, d. h. bei Raumtemperatur, und kann daher vorteilhaft auch in Ländern der Dritten Welt durchgeführt werden.The filter stone is manufactured using simple tech African means without the supply of thermal energy, d. H. at room temperature, and can therefore be beneficial can also be carried out in third world countries.
Für eine schnelle Durchhärtung des Bindemittels durch den Luftsauerstoff und ein Offenhalten der Poren während des Erhärtungsvorgangs sorgt der zwischen der Innenseite und der Außenseite des Filtersteins angelegte Druckunterschied.For a quick hardening of the binder the atmospheric oxygen and keeping the pores open during the hardening process takes place between the inside and the pressure difference applied to the outside of the filter block.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigtAn embodiment of the invention is based on the Drawings explained in more detail. It shows
Fig. 1 einen im Erdreich angeordneten Filterstein in einer Schnittansicht gemäß der Linie A-B nach Fig. 2; Fig. 1 shows a filter arranged in the ground stone in a sectional view according to line AB of FIG. 2;
Fig. 2 eine Ansicht des Filtersteins nach Fig. 1 mit teilweise im Schnitt dargestellten Verbindungsstellen der Schlitzrohre und Fig. 2 is a view of the filter block of FIG. 1 with connection points of the slotted tubes and partially shown in section
Fig. 3 eine Ansicht C-D des Filtersteins nach Fig. 2. Fig. 3 is a view of the filter CD stone according to FIG. 2.
Der Filterstein 1 ist durch einen anorganischen Füllstoff aus Quarzsand abgestufter Korngrößen und einem als Bindemittel dienenden Polymer mit einem Anteil von zwei Gew.-% gebildet. Im Innern des Filtersteins befindet sich ein mit diesem fest verbundenes Schlitzrohr 2 mit einem Innendurchmesser ki und einem Außendurchmesser ka. Die Enden der Schlitzrohre 2 ragen über die Stirnseiten des Filtersteins 1 hinaus und sind abwechselnd mit einem Innengewinde Mi und einem Außengewinde Ma versehen. Die verschraubbaren Enden der Schlitzrohre 2 bilden Verbindungsteile 3, so daß entsprechend den örtlichen Bedingungen mehrere Filtersteine 1 zusammengebaut werden können. Das unterste Ende der Schlitzrohre mehrerer zusammengesetzter Filtersteine 1 ist durch eine ebenfalls mit Gewinde versehene Verschlußkappe 5 abgedeckt.The filter stone 1 is formed by an inorganic filler made of quartz sand with graded grain sizes and a polymer serving as a binder in a proportion of two% by weight. In the interior of the filter stone there is a slotted tube 2 with an inner diameter k i and an outer diameter k a which is firmly connected to the latter. The ends of the slotted tubes 2 protrude beyond the end faces of the filter block 1 and are alternately provided with an internal thread M i and an external thread M a . The screwable ends of the slotted tubes 2 form connecting parts 3 so that several filter stones 1 can be assembled according to the local conditions. The lowermost end of the slotted tubes of several composite filter stones 1 is covered by a screw cap 5, which is also provided with a thread.
Im Ausführungsbeispiel ist der Filterstein 1 in seiner Verwendung als Brunnenfilter für die Trinkwasserversorgung dargestellt und befindet sich in einer zuvor in das Erdreich 4 eingebrachten Bohrung. Der Außendurchmesser Da des Filtersteins 1 ist dabei so viel kleiner als der Innendurchmesser Di der Bohrung im Erdreich 4, daß der Filterstein leichtgängig in das in den Fig. 1 bis 3 bereits gezogene Bohrrohr abgesenkt werden kann. Die Länge eines einzelnen Filtersteins ist in Fig. 2 mit Ls bezeichnet.In the exemplary embodiment, the filter stone 1 is shown in its use as a well filter for the drinking water supply and is located in a hole previously drilled in the ground 4 . The outer diameter D a of the filter stone 1 is so much smaller than the inner diameter D i of the hole in the ground 4 that the filter stone can be easily lowered into the drill pipe already drawn in FIGS . 1 to 3. The length of an individual filter stone is designated L s in FIG. 2.
Die Herstellung des erfindungsgemäßen Filtersteins erfolgt in der Weise, daß ein mineralisches Korngemisch mit entsprechend dem jeweiligen Anwendungsgebiet unter schiedlicher Korngröße und Kornverteilung, dessen Wasseranteil zwei Prozent nicht überschreiten darf, mit einem flüssigen Polymerharz in einem Masseanteil von 1 bis 2% in herkömmlichen Mischeinrichtungen gemischt wird. Anschließend wird das Mischgut in eine Form eingebracht, in der sich bereits das Schlitzrohr 2 befindet, und verdichtet. Unter Sauerstoffzufuhr aus der Luft reagiert das Gemisch polyadditiv, erhärtet bei Raumtemperatur und weist so die für den Transport und den Einbau in Filteranlagen und Trinkwasserbrunnen notwendige Stabilität auf.The filter stone according to the invention is produced in such a way that a mineral grain mixture with a grain size and grain distribution corresponding to the respective field of application, the water content of which must not exceed two percent, is mixed with a liquid polymer resin in a mass fraction of 1 to 2% in conventional mixing devices . The mix is then introduced into a mold in which the slotted tube 2 is already located and compacted. With the addition of oxygen from the air, the mixture reacts polyadditively, hardens at room temperature and thus has the stability necessary for transport and installation in filter systems and drinking water wells.
Als Polymerharze werden Duromere verwendet, die sich im Gegensatz zu den thermoplastischen Bindemitteln bereits bei Raumtemperatur, das heißt ohne Zufuhr von Wärmeenergie, verfestigen und dadurch eine besonders einfache und kostengünstige Fertigung des Filtersteins ermöglichen.Thermosets are used as polymer resins in contrast to the thermoplastic binders at room temperature, i.e. without the addition of Heat energy, solidify and thereby a special simple and inexpensive manufacture of the filter stone enable.
Um die Durchhärtung durch den Luftsauerstoff im Innern des Filtersteins zu beschleunigen und gleichzeitig die Poren des Filtersteins während des Erhärtens offenzuhalten, wird durch einen Druckunterschied zwischen den Innen- und Außenflächen - zum Beispiel durch einen leichten Unterdruck im Innern des Schlitzrohres - ein durch den Filterstein 1 verlaufender Luftstrom erzeugt. Durch die dadurch bedingte Sauerstoffanreicherung kommt es zu einer intensiveren Reaktion des flüssigen Polymerharzes mit dem SiO₂-Atomgitter, so daß der Erhärtungsprozeß des Gemisches beschleunigt bzw. das im Überschuß vorhandene Polymerharz schneller abgebaut wird.In order to accelerate the hardening by the atmospheric oxygen inside the filter stone and at the same time to keep the pores of the filter stone open during hardening, a pressure difference between the inner and outer surfaces - for example due to a slight negative pressure inside the slotted tube - results from the filter stone 1 running airflow generated. The resulting oxygen enrichment leads to a more intensive reaction of the liquid polymer resin with the SiO₂ atomic lattice, so that the hardening process of the mixture is accelerated or the excess polymer resin is broken down more quickly.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OAV | Applicant agreed to the publication of the unexamined application as to paragraph 31 lit. 2 z1 | ||
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8122 | Nonbinding interest in granting licences declared | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |