CN1103237C - 塑料颗粒熔结滤芯 - Google Patents

Abstract

一种滤芯(1)，其包含两个第一侧壁(7)、两个第二侧壁(33)、一个封闭的底侧(3)和一个敞开侧，滤芯在敞开侧带有一个用于固定的头部(5)。滤芯由两个半体(37；39)构成，每个半体分别包含所述第一侧壁中的一个，一个足部铸塑在底侧上，头部被铸塑在第一和第二侧壁上，从而使得头部的一个具有其高度的第一部分(23)环绕着第一和第二侧壁的外侧，且头部的一个具有其高度的第二部分(25)伸展越过第一和第二侧壁从而覆盖住它们的端部(27)，以及头部在具有其高度的第二部分中的至少一个流道(19)中成形出一个有益于流动的过渡结构(31)，其从限定在两个第一侧壁间的锯齿形或波纹形空间(17)过渡到一个大致矩形的流动横截面。

Description

塑料颗粒熔结滤芯

本发明涉及一种滤芯，其由塑料颗粒熔结制成且形状大致为一个窄的中空箱，其包含两个大的锯齿形或波纹形的第一侧壁、两个与所述第一侧壁相连的窄的第二侧壁、一个封闭的底侧和一个与之相对的敞开侧，所述第一侧壁的顶峰和低谷沿着从底侧指向敞开侧的方向伸展，滤芯在敞开侧带有一个用于固定的头部，该头部是细长的并构成至少一个流道。

DE 42 11 529 A1中公开了一种这样的滤芯，滤芯头部也由熔结的塑料颗粒制成。这种滤芯也称作过滤袋或层式滤芯，一般适合于将颗粒从被过滤液体或气体介质中分离出来。特别优选的应用领域是从气体介质，如烟道气体或空气中分离出固体颗粒，以及从液体或液滴，如水或油中分离出固体颗粒。

滤芯通常用在过滤设备中，将要被过滤的介质可以从过滤设备的未过滤气体侧经过滤芯的侧壁流入滤芯的中空内部，从这里再经过头部中的流道到达过滤设备的清洁气体侧。过滤设备的未过滤气体侧和清洁气体侧被一个在过滤设备中大致横向安置或水平安置的隔板分隔开，以使清洁气体侧位于未过滤气体侧之上。滤芯是这样安装的，即它的头部“悬挂”在隔板上。通常，有多个滤芯一个接一个地安装，从而使得它们的大的第一侧壁在主延伸平面上彼此大致平行并且彼此之间保持一定的间隔。

滤芯头部上带有一个安装和加强用的金属板件，以使头部具有足够的强度，从而可以完全通过头部而安装。此外，在滤芯底侧区域，有一个支撑装于过滤设备中，该支撑以足部横杆的形式固定在滤芯底侧，从而为滤芯提供了附加支撑。在实际应用中，足部横杆是实心的加强横杆，其下端带有一个向下开口的U形部分，而上端则固定在滤芯底侧上。

在过滤设备中，为了使滤芯能够抵抗操作中的负载，滤芯头部的安装和加强用的金属板件以及沿向下方向的滤芯附加支撑是必须的。特别是在头部区域，由于滤芯重量以及操作中引起的负载，会有大负载施加在滤芯上。在经过一个特定的时间间隔或滤芯达到一个预定的压差时，需要用压缩空气沿着与正常过滤流道相反的方向吹，以清洁滤芯，从而使沉积在滤芯未过滤气体侧的颗粒从滤芯表面脱落并落入过滤设备中，再从过滤设备中清除掉。由于清洁气流将作用在滤芯上，因此这种清洁过程将产生振动或额外的负载。

在塑料颗粒熔结制成的滤芯方面，迄今为止最显著的是将头部与滤芯的其余部分整体制作出来，这样在结构强度和制造效率两个方面均可获得最佳结果。然而，这样做的缺点是需要制造相对复杂的形状，需要在滤芯中设附加加强部分，特别是对于较长的滤芯，需要在过滤设备中为滤芯提供一位于滤芯底部的附加支撑。

因此，本发明的一个目的是提供一种滤芯，其容易制造并且不需要添加附加加强部件，同时又具有足够的强度。

根据本发明，可以通过下面的方式在现有滤芯中实现上述目的，即滤芯由两个统一的的半体构成，每个半体分别包含所述第一侧壁中的一个，一个合成树脂制足部铸塑在底侧上，由合成树脂构成的头部被铸塑在第一和第二侧壁上，从而使得头部的一个具有其高度的第一部分环绕着第一和第二侧壁的外侧，且头部的一个具有其高度的第二部分伸展越过第一和第二侧壁从而覆盖住它们的端部，而且头部在具有其高度的第二部分中的至少一个流道中成形出一个有益于流动的过渡结构，其从限定在两个第一侧壁间的锯齿形或波纹形空间过渡到一个大致矩形的流动横截面。

根据本发明的滤芯的简便制造过程可以通过下面的方式实现，从中可以明显体现出其优点：首先，将两个塑料颗粒熔结制成的半体结合在一起，每个半体分别包含一个第一侧壁，以构成滤芯的适宜的过滤部分。这样，可以通过一个单一的铸塑模具制造不同尺寸的滤芯。半体只需从一个大致板状的塑料颗粒熔结结构上切割出所需尺寸即可。惊人的是，通过结合半体，可以将不坚固的半体制成坚固的滤芯。而直接在两个结合半体上铸塑出一个合成树脂头部和一个足部也可以获得额外的节约，这是由于合成树脂材料具有足够的强度，因此不需要附加的加强元件。

现已知道，合成树脂材料的强度远大于多孔的熔结塑料材料。然而，考虑到头部与滤芯气体部位分开加工，因此，为使整个滤芯具有较高强度，起决定性作用的是从侧壁至头部的过渡结构。根据本发明，侧壁上部在外侧和端侧均被头部的合成树脂环绕着。这样就在两种材料之间具有特别大的连接区域。合成树脂材料优选在连接区域进入多孔材料，从而在合成树脂与熔结材料之间提供一个逐渐过渡结构，这样便可以通过特别好的方式获得所需的高强度。此外，这种由从限定在两个第一侧壁之间的锯齿形或波纹形空间向头部中的一个大致矩形的流动横截面过渡而构成的有益于流动的过渡结构，其能够使得在第一侧壁的所有部分上以最佳方式将力从侧壁传递到头部，这进一步有助于提高强度。

现已证明，根据本发明，不是绝对必须在滤芯足部区域带有支撑，即使是在滤芯相对较长时。此外，已经证明，滤芯是如此的坚固，甚至可以将它们安装这样的过滤设备中，在该过滤设备中，与传统过滤设备不同，其隔板是直立安装在壳体中而不是横向安装。这样，沿着面向一个大的第一侧壁的方向看，滤芯安装位置同悬挂安装位置相比旋转了90°。在这种安装位置，滤芯也是在头部安装，其自由伸入过滤设备的未过滤气体区域中。显然，由于除了通常的拉伸力之外，还将出现扭矩负载，因此，会有特别大的力作用在滤芯上。

铸塑成形头部可以使头部具有相对较高的设计自由度，并允许不对头部进行任何后期机加工。只有通过这种方式才可以，例如，在头部铸塑出来后即可获得光滑的密封区域而不需要后期机加工，并可以在头部制造过程中，铸塑出诸如开口等用于固定在隔板上的安装单元和/或一个用于容纳一个垫圈的槽。还可以跟随着大的第一侧壁，在头部的两个大致平行的长侧壁之间提供横向加强壁。与本发明相对照，现有滤芯均需要在安装及加强用金属板件之前对头部进行后期机加工。

优选的结构是，第一侧壁的壁部在第二窄侧壁之间彼此相连。优选的结构是，在两个第一侧壁上的相互邻近的顶峰或低谷之间带有一个连接件。该连接件可以提供于某些或所有顶峰或低谷上。连接件可以以第一侧壁上伸出的连接腹板的形式构成。优选但不必须的结构是，一个位于头部与足部之间的连接件是连续的。这个以相互支撑方式位于两个大的侧壁之间的连接件显著提高了滤芯的稳固性。这还使得大的侧壁在清洁过程中对振动的敏感性显著降低。特别是，当安装在具有直立隔板的过滤设备中，即“侧向”安装时，可以发现下面的结构具有特别的优点，即第一侧壁之间的连接件大致以等距布置，而且彼此之间的距离大约在滤芯厚度(在头部测量于两个第一侧壁外侧之间)的0.9至1.4倍之间。侧向安装时产生的扭矩负载可以以特别有利的方式分布到滤芯在矩形横截面上的单个小部分上。还特别优选的结构是，至少在两个第一侧壁间的连接件的一部分上为头部提供横向连接。这样，拉力和压力也可以在连接区域传递到头部上。

现已发现，下面这样一种滤芯特别适合于侧向安装，即在头部与足部之间的一个横截面上，滤芯为带有一个纵轴的大致细长矩形形状，而且所述锯齿形第一侧壁带有第一和第二壁部，其中第一壁部沿着与纵向大致呈直角的方向伸展而第二壁部则沿着与第一壁部呈锐角的方向伸展。具体地讲，沿着与第一壁部呈锐角的方向伸展的第二壁部可以从一个第一壁部的内端部分伸展到下一个壁部的外端部分。还可以在第一和第二壁部之间提供附加的壁部，例如，这种壁部可以沿着与第一壁部呈大致直角的方向伸展，即平行于纵向伸展。出于稳定性方面的原因，优选为以彼此之间大致均匀的间隔来布置第一壁部。这种滤芯也可以以悬挂的方式安装。然而，这种滤芯在横截面上具有大致枞树形状的特别适合于侧向安装的结构，由于其第一和第二壁部之间呈锐角，而且第一壁部沿着与纵向大致呈直角的方向伸展，因此具有特别高的强度。应当指出，对于不具有或只有权利要求1中的一部分特征的滤芯，滤芯的这种类型的结构以及这些相关改进均可视作包含在本发明中。

已经证明，在枞树形的结构中，第一和第二壁部之间的夹角优选在大约20°至50°之间，特别优选在大约25°至40°之间。

下面将通过附图中显示的一个实施例而对本发明进行更详细的解释，附图包括：

图1中显示了一个根据本发明的滤芯，其安置在一个直立设置的隔板上；

图2中显示了滤芯在图1中II-II所示位置上的截面图；

图3中显示了滤芯在图1中III-III所示位置上的截面图；

图1中显示了滤芯1，沿着两个大的第一侧壁7中的一个的方向看，滤芯1带有一个足部3和一个头部5，所述第一侧壁7以锯齿形或波纹形伸展。窄的第二侧壁33将两个第一侧壁7沿侧向结合起来，从而构成一个箱形结构。此外还可以看到，一个隔板9作为一个未详细显示的过滤设备的一个部件，将过滤设备的未过滤气体侧11与清洁气体侧13隔离开。滤芯1的头部5“侧向”安装在直立设置的隔板9上，用以显示滤芯1的所谓清洁气体侧安装型式。对于这种安装型式，头部5上的伸展越过侧壁7、33并面向足部的侧表面紧靠着隔板9的清洁气体侧安装，而滤芯1则通过隔板9上的一个开口伸出。这使得可以从“清洁或已过滤”气体侧13替换滤芯1。作为一种替换型式，滤芯1也可以采用所谓的未过滤气体侧安装型式。对于后者，头部5上的背对着足部3的侧表面紧靠着隔板9的未过滤气体侧11安装。这种情况下，安装和拆卸是在未过滤气体侧进行的。滤芯1也可以以悬挂方式安装而不是侧向安装。这样，隔板9可以以中间板的形式安置在过滤设备中，并装于，例如，位于底部的未过滤气体侧11与位于顶部的清洁气体侧13之间。对于滤芯1的这种悬挂安装位置，滤芯既可以安装在未过滤气体侧也可以安装在清洁气体侧。通常，在过滤设备的上方不会留有很多空间，因此，无法实现滤芯1的清洁气体侧安装型式以及在清洁气体侧更换滤芯。一般来说，如果过滤设备在侧向外侧具有空间，则可以实施滤芯1的清洁气体侧安装型式，即在清洁气体侧13安装滤芯。在滤芯1的头部5与隔板9之间，可以看到，有一个垫圈15被用作未过滤气体侧11与清洁气体侧13之间的密封装置。

在设备的操作过程中，将要被过滤的介质通过一个未画出的开口吸入，并经过多孔侧壁7、33而从未过滤气体侧11流入滤芯的中空内部，再从此通过头部5中的一个流道19而被吸到清洁气体侧13。之后，介质又再次通过一个未画出的开口排出到设备外部。将要从被过滤介质中分离出来的固体颗粒被滤芯1表面上的一个精细多孔层保留下来并部分地附着在多孔层上。附着的固体颗粒曾可以定期通过清洁，例如，通过沿着流道方向的反向吹压缩空气而吹掉，并落在设备的未过滤气体侧11。

此外，在图1中可以容易地认识到采用侧向安装方式的滤芯1所受到的作用力。与传统的以“悬挂”方式将滤芯1安装在过滤设备中不同，悬挂安装时主要是拉伸力施加在头部5与滤芯1之间的过渡结构中，而侧向安装时滤芯1的伸出结构将产生扭矩负载，从而在过渡结构处同时产生拉力和压力。例如，在图1中的过渡结构的上部区域，主要是拉伸力作用在过渡结构上，而在下面部分则有压力产生于过渡结构上。在清洁过程中会产生特别有害的负载峰值，此时，除了静态负载之外还会因吹压缩空气而产生动态负载，从而导致系统振动，并特别是有可能在过渡结构处导致破坏。

在图2中，示出了限定在两个第一侧壁7之间的锯齿形或波纹形的空间17，该空间17连接着流道19并通过头部5延伸到清洁气体侧13。图中显示的是清洁气体侧安装型式。此外，可以看到，垫圈15在隔板9与头部5之间容纳在一个铸塑在头部5上的槽21中。

滤芯1的侧壁是多孔结构，其基本上只由塑料颗粒，如聚乙烯颗粒熔结在一起而构成。它们也可以由多种塑料颗粒的混料构成，特别是超高分子和高分子塑料颗粒的混料。在熔结过程中，模具中的颗粒只被熔化到这样的程度，即它们可以在接触点上相互连接。孔的大小可以通过颗粒尺寸和结构制作过程中的加工参数而控制。此外，在滤芯的汇流侧可以施加一例如由精细聚四氟乙烯颗粒或纤维，或颗粒与纤维的混料构成的精细孔涂层，从而使表面的过滤性能可以控制得特别好并可以与被过滤物质特别匹配。可以容易地看出，在滤芯的这种熔结结构中，颗粒只在它们的边缘部分连接在一起，因此，滤芯不具有特别高的抗负载能力。3

在图2中所示的过渡结构中，侧壁7在外侧被头部5上的一个第一部分23环绕着，第一部分23具有头部5的高度，而一个具有头部5高度的第二部分25则向上伸展超过侧壁7并在侧壁上端27覆盖着侧壁7。这样，侧壁7与头部5之间的连接区域特别大。为了使侧壁7与头部5之间的连接特别紧密，因此要选择液体合成树脂的粘度，从而使上述树脂在毛细作用下渗入粗孔侧壁7中一定距离。由于毛细作用的程度取决于结构的局部状况，因此合成树脂在结构中渗入不同的深度，从而导致头部5与侧壁7的多孔结构之间的逐渐过渡。这种过渡的范围在图2中的左侧以参考代号28简要显示。

图2中基本上显示了滤芯1的一个截面，该截面位于锯齿形第一侧壁7彼此接近的位置处。然而，在图的右侧，也以虚线方式显示了位于后面的最外侧壁部。还可以看出，流道19是如何以有利于流动的方式从头部5的上部区域中的一个大致矩形横截面流道汇合到滤芯1内部。过渡结构以漏斗的型式从最内侧壁部向上和向外倾斜，同时，它又从最外侧壁部以大致直线或只带很小斜度的方式伸展(参照代号31)。

基本上任何合成树脂均适合于将头部5和足部3铸塑成形在滤芯的侧壁7上。然而，为了提高加工速度，优选采用快速固化合成树脂或可以通过供应热量而平稳加速固化的合成树脂。

图3中的截面图部分地显示了两个第一侧壁7和一个窄的第二侧壁33。此外，可以看到滤芯1中包含两个半体37、39，它们沿纵轴35合并为一体。两个半体37和39可以通过粘结、熔结、焊接或其它方式结合起来。在本发明中，“枞树”形的滤芯1处于显著地位，也可以整体制造滤芯1。

两个半体37和39除了在第二侧壁33处连接外，还沿着壁部41和43并优选从头部5至足部3连接起来。这样就分隔成了更小的箱形单元或室，由于单个的室本身具有相对高的强度，因此就提高了整个滤芯1的强度。

第一侧壁7以大致锯齿形伸展并由彼此跟随的连续的第一和第二壁部45、47构成。第一壁部45大致以相同的间隔伸展并与纵轴35呈直角，第二壁部47从一个第一壁部45的内端部分49伸展到下一个第一壁部45的外端部分51。这样，滤芯1的横截面具有大致枞树形状。第一壁部45与纵轴呈直角，从而使第一侧壁7在与纵轴35呈直角的方向具有特别高的刚度，这样，在侧向安装滤芯1时，可以有效地防止第一侧壁7弯曲或隆起。第二壁部与第一壁部构成大约30°的锐角，从而进一步提高了刚度。

在优选的侧向安装位置，第二壁部47在图3所示截面中从内侧向外并向下伸展，这样，在过滤过程中，颗粒不容易沉积在其上。此外，在清洁过程中，气流成分与第二壁部47大致呈直角，这样，颗粒可以在清洁过程中从纵轴35向着外侧吹落。

除此之外，在侧向安装时优选的流动方向是沿着滤芯1从上向下，这样，第二壁部47的倾斜结构可以使得这些第二壁部47具有特别好的汇流状况。

Claims (10)

1.一种滤芯(1)，其由塑料颗粒熔结制成且形状大致为一个窄的中空箱，其包含两个大的锯齿形或波纹形第一侧壁(7)、两个与所述第一侧壁(7)相连的窄的第二侧壁(33)、一个封闭的底侧和一个与之相对的敞开侧，所述第一侧壁(7)的顶峰和低谷沿着从底侧指向敞开侧的方向伸展，而底侧上还装有一个足部(3)，滤芯(1)在敞开侧带有一个用于固定的头部(5)，该头部(5)是细长的并包含至少一个流道(19)，

其特征在于：

滤芯(1)包括两个统一的半体(37；39)，每个半体分别包含所述第一侧壁(7)中的一个，

头部(5)和足部(3)由合成树脂铸塑出，其中头部(5)被铸塑在第一和第二侧壁(7；33)上，从而使得头部的一个具有其高度的第一部分(23)环绕着第一和第二侧壁(7；33)的外侧，且头部的一个具有其高度的第二部分(25)伸展越过第一和第二侧壁(7；33)从而覆盖住它们的端部(27)，以及

头部(5)在具有其高度的第二部分(25)中的至少一个流道(19)中成形出一个有益于流动的过渡结构(31)，其从限定在两个第一侧壁(7)间的锯齿形或波纹形空间(17)过渡到一个大致矩形的流动横截面。

2.根据权利要求1的滤芯(1)，

其特征在于，头部(5)上成形有安装装置和/或一个用于容纳垫圈(15)的槽(21)。

3.根据权利要求1或2的滤芯(1)，

其特征在于，在沿着面向底侧方向的俯视图中，头部(5)是具有细长的外形并带有基本上相互平行的长侧壁，所述侧壁通过至少一个横向加强壁而彼此支撑着。

4.根据权利要求1或2的滤芯(1)，

其中，所述第一侧壁(7)的锯齿形或波纹形模式相对于所述第一侧壁(7)之间的对称平面呈镜像关系。

5.根据权利要求1或2的滤芯(1)，

其中，所述第一侧壁(7)的壁部(41；43)在所述窄的第二侧壁(33)之间彼此相连。

6.根据权利要求5的滤芯(1)，

其特征在于，头部的一个横向加强壁提供于一个位置上，在该位置上，还在所述第一侧壁(7)之间成形有一个连接件。

7.根据权利要求6的滤芯(1)，

其特征在于，所述第一侧壁(7)之间的连接件大致以等距布置，而且彼此之间的间隔距离大约在滤芯(1)厚度的0.9至1.4倍之间。

8.根据权利要求1的滤芯(1)，

其特征在于，在头部(5)与足部(3)之间的一个横截面上，滤芯(1)为大致细长矩形的形状并带有一个纵轴(35)，而且所述锯齿形第一侧壁(7)带有第一和第二壁部(45；47)，其中第一壁部(45)沿着与纵向(35)大致呈直角的方向伸展而第二壁部(47)则沿着与第一壁部(45)呈锐角的方向伸展。

9.根据权利要求8的滤芯(1)，

其特征在于，第一和第二壁部(45；47)之间的夹角在大约20°至50°之间，并且优选在25°至40°之间。

10.根据权利要求1的滤芯(1)，

其特征在于，在滤芯(1)的汇流侧带有一个精细孔涂层。

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