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Die
Erfindung betrifft einen Staubfilterbeutel zum Einsatz in einem
Staubsauger.
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Unter
dem Begriff Staubsauger werden herkömmliche Staubsauger
verstanden, aber auch Staubsauger im weiteren Sinne, soweit sie
schmutz- und staubsaugende Einrichtungen darstellen.
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Bekannte
Staubfilterbeutel dieses Einsatzzwecks bestehen aus luftdurchlässigem
Filtermaterial. z. B. aus synthetischen oder halbsynthetischen Vliesstoffen.
Sie können als Einkammerbeutel oder als Mehrkammerbeutel
ausgebildet sein.
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Ein
Einkammerbeutel ist z. B. aus
DE 102 03 460 B4 bekannt. Erweist in der
Nichtbetriebsstellung eine flache ebene Form auf, in der die Beutelwandungen
gefaltet aufeinander liegen. In der Betriebsstellung ist der Beutel
aufgefaltet unter Ausbildung einer im wesentlichen Quaderform. Nachteilig
ist, dass ein derartiger Staubfilterbeutel bestehend aus herkömmlichem
Filtermaterial eine relativ kurze Standzeit hat.
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Ein
Mehrkammerbeutel ist z. B. aus
US 3,479,802 bekannt.
Er besteht aus einem äußeren Beutel und einem
darin angeordneten inneren Beutel. Der innere Beutel und der äußere
Beutel sind aus identischem oder ähnlichem Filtermaterial
ausgebildet. Der innere Beutel dient als Vorfilter zur ersten Grobabscheidung,
der äußere Beutel dient zur Feinstaubabscheidung.
Dieser in dem US-Dokument beschriebene Filterbeutel mit dem inneren
und dem äußeren Beutel führt in der Praxis
jedoch nicht zu zufriedenstellenden Ergebnissen, da der innere Beutel sich
schnell zusetzt und damit die Standzeit des gesamten Filterbeutels
reduziert wird.
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In
der
DE 20 2006
016 303 U1 ist ein Mehrkammerfilterbeutel mit einer ersten
Kammer und einer zweiten Kammer beschrieben. Bei einem der in dem
Dokument beschriebenen Ausführungsbeispiele ist die erste
Kammer als innerer Beutel und die zweite Kammer als äußerer
Beutel ausgebildet. Der innere Beutel weist eine oder mehrere Bypassöffnungen auf, über
die die in den inneren Beutel einströmende Luft nach einer
Umlenkung im inneren Beutel in den äußeren Beutel übergeleitet
wird. Der innere Beutel dient bei diesem und bei den anderen in
dem Dokument beschriebenen Ausführungsbeispielen jeweils zur
Umlenkung des Luftstroms, wobei aufgrund der Massenträgheit
eine zyklonartige Staubabscheidung erfolgt. Dies verbessert an sich
die Kennlinie und die Standzeit des Filterbeutels. Eine optimale
Kennlinie bei ausreichend langer Standzeit wird jedoch nicht erhalten.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Staubfilterbeutel zu
entwickeln, der einfach und kostengünstig herzustellen
ist und gute Standzeit aufweist.
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Die
Erfindung löst diese Aufgabe mit dem Gegenstand des Patentanspruchs
1.
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Das
geschlitzte Material ist besonders einfach und kostengünstig
herzustellen. Die Längsschlitze können als einfache
Längsschnitte in dem Material ausgeführt sein.
Mit der Rasteranordnung wird eine regelmäßige
Anordnung von vorzugsweise parallelen Schlitzen erhalten. Die Schlitze
können in parallelen Schlitzreihen angeordnet sein. Damit
kann das geschlitzte Material im Betrieb unter Einfluss des Drucks
und Befüllungsgrades des Beutels ziehharmonikaartig in
Richtung quer zur Längserstreckung der Schlitze auseinandergezogen
werden, wodurch sich vergrößerte Schlitzöffnungen
bilden. Die Form der Schlitzöffnungen wird abhängig
von der Anordnung der benachbarten Schlitze im wesentlichen viereckig,
und zwar vorzugsweise drachen- oder rautenförmig, wobei
die beiden Schlitzenden des Schlitzes spitzwinkelige Eckbereiche
bilden und die beiden anderen gegenüberliegenden Eckbereiche
stumpfwinkelig und dabei abgerundet sind. Die Ziehharmonikaeigenschaft
aufgrund der Schlitzung verleiht dem geschlitzten Material, welches
als solches aus einem undehnbaren Material hergestellt sein kann,
eine spezielle Elastizität. Abhängig von den Druckbedingungen
und/oder dem Befüllungsgrad im Staubfilterbeutel erfolgt
diese ziehharmonikaartige Bewegung unter entsprechender Veränderung
der Schlitzöffnungen im Sinne Vergrößerung
oder Verkleinerung der Schlitzöffnungen, und zwar vorzugsweise
reversibel. Die Schlitze können selbsttätig unter
Einwirkung des Druckes und/oder des Befüllungsgrades öffnen
bzw. schließen, wobei sich das geschlitzte Material ziehharmonikaartig
auseinander bewegt bzw. zueinander bewegt.
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In
Verbindung mit der Rasteranordnung ergibt sich bei der ziehharmonikaartigen
Auseinanderbewegung des geschlitzten Materials, dass sich die Wandungen
zwischen den sich vergrößernden Schlitzöffnungen
verwinden unter Ausbildung von schacht- oder schlotartigen Wandungsbereichen
um die Schlitzöffnungen. Damit wird eine vorteilhafte Luftführung
durch die Schlitzöffnungen erreicht. Im Bereich der Schlitzöffnungen
kann es zu Verwirbelungen der Luft kommen, was für die
Filterwirkung und Standzeit vorteilhaft ist.
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Durch
eine entsprechend hohe Vielzahl der Schlitze ergibt sich eine gute
Luftdurchlässigkeit des geschlitzten Materials. Durch die
Anzahl und Anordnung der Schlitze kann das Material auf eine gewünschte
Luftdurchlässigkeit und Filterwirkung ausgelegt werden.
Das geschlitzte Material kann aus einem Material ausgebildet sein,
das als solches, d. h. ohne Schlitze luftundurchlässig
und/oder ein Nichtfiltermaterial ist. Das Material als solches kann
als Folien- oder Schaumstoffmaterial ausgebildet sein, insbesondere
bei Verwendung von Schaumstoff oder ähnlichem Material
kann das geschlitzte Material mit größerer Wanddicke
ausgebildet sein, z. B. im Bereich von 2 bis 5 mm. In Verbindung
mit der Verwindung der Wandungen bei geöffneten Schlitzöffnungen
kann das Material damit eine besondere Tiefe erhalten unter Ausbildung
einer Art Wabenstruktur mit durch die Schlitzöffnungen
gebildeten schacht- oder schlotförmigen Durchgängen
in Art von Durchgangskanälen.
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Bei
bevorzugten Ausführungen sind die Schlitze in Schlitzreihen
in Längsrichtung hintereinander angeordnet. Vorzugsweise
sind hierbei die Schlitze einer Schlitzreihe in Schlitzlängsrichtung hintereinander
fluchtend angeordnet. Derartige Schlitzungen können besonders
einfach hergestellt werden und ermöglichen die Ausführung
unterschiedlicher Rasteranordnung. Bei besonders bevorzugten Ausführungen
sind die Schlitze in zueinander parallelen Schlitzreihen angeordnet,
wobei in jeder Schlitzreihe die Schlitze als mit Abstand zueinander angeordnete
Längsschlitze ausgebildet sind. Eine besonders dichte Schlitzung
wird erhalten, wenn der Abstand von in einer Schlitzreihe aufeinanderfolgende
Schlitze kleiner ist als die Länge der Schlitze und/oder
wenn der Abstand voneinander benachbarter Schlitzreihen kleiner
ist als die Länge der Schlitze.
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Eine
besonders günstige regelmäßige Rasteranordnung
wird mit Ausführungen erhalten, bei denen die Schlitze
einer Längsreihe jeweils gleich lang ausgebildet sind und/oder
die Abstände aufeinanderfolgender Schlitze einer Längsreihe
jeweils gleichlang ausgebildet sind und/oder die Abstände voneinander
beabstandeter Schlitzreihen jeweils gleich lang ausgebildet sind.
Hierbei kann besonders bevorzugt der Abstand der aufeinanderfolgenden Schlitze
einer Längsreihe und/oder der Abstand der benachbarten
Schlitzreihe kleiner als die halbe Schlitzlänge eines Schlitzes
ausgebildet werden.
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Ein
besonders guter Ziehharmonikaeffekt ergibt sich mit Ausführungen,
bei denen die Schlitze benachbarter Schlitzreihen in Längsrichtung
versetzt zueinander angeordnet sind. Diese Anordnung begünstigt
die Verwindung der Wandungen zwischen den Schlitzöffnungen
bei dem Ziehharmonikaeffekt. Es können hier besonders vorteilhafte
quasi wabenartige Strukturen in der geöffneten Stellung
erhalten werden.
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Bei
bevorzugten Ausführungen ist die Schlitzung so ausgeführt,
dass die Schlitzöffnungen auf Prüfstaub DMT 8
abgestimmt ausgelegt sind. Die Luftdurchlässigkeit des
geschlitzten Materials kann durch die entsprechende Gestaltung der
Schlitzung auf eine Luftdurchlässigkeit im Bereich 200
bis 800 l/ms2 im Nicht-Betriebszustand ausgelegt
sein. Vorzugsweise kann die Luftdurchlässigkeit des geschlitzten
Materials wie die herkömmlichen Filtermaterials ausgebildet
sein.
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Vorzugsweise
ist das geschlitzte Material so ausgebildet, dass es eine Art Gittermaterial
mit Gitterraster-Öffnungen darstellt, wobei die Schlitzöffnungen
die Gitterraster-Öffnungen bilden. Die Schlitze des geschlitzten
Materials bilden im Betriebszustand des Filterbeutels die Schlitzöffnungen.
Wenn das geschlitzte Material so ausgebildet ist, dass die Schlitze
im Betriebszustand gegenüber dem Nichtbetriebszustand deformiert
sind, indem die Schlitze z. B. selbsttätig unter Einwirkung
von den Betriebsbedingungen öffnen und schließen,
ist die bei den Betriebsbedingungen maximale Schlitzöffnung
als die Gitterraster-Öffnung zu verstehen.
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Eine
bestimmende Einflussgröße bei dem Einsatz von
Gittermaterial bildet das Verhältnis der Gitterraster-Fläche
zur lichten Fläche der Gitterraster-Öffnung. Dieser
Quotient ist eine Kennzahl, die das Gitter des Gittermaterials kennzeichnet.
Bei dieser Kennzahl ist zugrundegelegt, dass die Gitterraster-Öffnungen
in dem Gitter so angeordnet sind, dass mehrere Gitterraster-Öffnungen
jeweils gruppenweise einander angrenzend um einen zugeordneten Gitterraster-Punkt
angeordnet sind und der Gitterraster-Punkt jeweils den Flächenschwerpunkt
der diesen Gitterraster-Öffnungen zugeordneten Gitterraster-Fläche
bildet, wobei die Gitterraster-Fläche von den Verbindungslinien
der Flächenschwerpunkte der zugeordneten aneinander angeordneten
Gitterraster-Öffnungen umschlossen wird. Die die Kennzahl bestimmenden
Größen sind somit die Gitterraster-Öffnungen
und die Gitterraster-Fläche im Betriebszustand des Filterbeutels.
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3 zeigt
anschaulich eine solche Gitterstruktur. Die Gitterstruktur ist in
dem dargestellten Fall so aufgebaut, dass jeweils vier Gitterraster-Öffnungen 10ö gruppenweise
einander angrenzend um einen zugeordneten Gitterraster-Punkt 10p angeordnet
sind. Die Gitterraster-Fläche 10f ist die Fläche, die
von den Verbindungslinien der Flächenschwerpunkte 10ös der
einander zugeordneten vier aneinander angrenzenden Gitterraster-Öffnungen 10ö umschlossen
wird. Die Verbindungslinien zwischen den Flächenschwerpunkten 10ös sind
jeweils als Geraden ausgebildet. In dem dargestellten Fall sind
die Gitterraster-Öffnungen 10ö jeweils
als rautenförmige Flächen ausgebildet. Sie bilden
in dem Gitter jeweils die lichte Fläche der Austrittsöffnungen
der Wand des Filterbeutels. Aufgrund der Gitterstruktur sind die
Gitterraster-Öffnungen 10ö und damit
die Austrittsöffnungen in der Wand des Filterbeutels in
dem Raster der Gitterstruktur angeordnet.
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Die
Kenngröße, das heißt der Verhältniswert der
Gitterrasterfläche zur lichten Fläche der Gitterraster-Öffnung 10ö des
für die Wand des Filterbeutels eingesetzten Gittermaterials
liegt im Bereich größer als 1 und kleiner als
3. Bevorzugt ist der Bereich zwischen 1,01 bis 2,5, insbesondere
bevorzugt der Bereich zwischen 1,1 bis 1,8. Für besonders
bevorzugte Ausführungen ergeben sich besonders gute Ergebnisse,
wenn der Verhältniswert im Bereich zwischen 1,2 und 1,5
gewählt wird. Bei den genannten Verhältniswerten
handelt es sich um die betreffenden Verhältniswerte auftretend
im Betriebszustand.
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Die
Gitterraster-Öffnungen sind bei bevorzugten Ausführungen
so groß gewählt, dass sie im Betriebszustand für
Partikel mit einem Durchmesser von kleiner gleich 12 mm durchgängig
sind. Bei bevorzugten Ausführungen ist die Größe
der Gitterraster-Öffnungen kleiner gleich 9 mm, vorzugsweise kleiner
gleich 6 mm. Diese Durchgängigkeit der Gitterraster-Öffnungen
für die genannten Partikelgrößen liegt
vor im unbefüllten Anfangszustand des Filterbeutels. Während
der Betriebszeit scheidet sich auf dem Gittermaterial eine mehr
oder weniger dichte Schicht aus Staub, Sand und Fasern ab, die als
Vorfilter wirkt und aber die effektive Durchlässigkeit
des Gittermaterials reduziert.
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Bei
bevorzugten Ausführungen sind die Gitterraster-Flächen
in dem geschlitzten Material untereinander gleich groß ausgebildet.
Ferner sind Ausführungen bevorzugt, bei denen die Gitterraster-Öffnungen
in dem Gittermaterial untereinander gleich groß ausgebildet
sind. Bei besonders bevorzugten Ausführungen sind sowohl
die Gitterraster-Flächen jeweils gleich groß als
auch die Gitterraster-Öffnungen jeweils gleich groß ausgebildet.
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Davon
abweichend soll jedoch die Schlitzungen so ausgeführt werden,
dass unterschiedlich große und/oder unterschiedlich geformte
Gitterraster-Flächen in dem Gittermaterial angeordnet sind oder
unterschiedlich große und/oder unterschiedlich geformte
Gitterraster-Öffnungen in dem Gittermaterial angeordnet
sind. Bei derartigen Schlitzungen, bei denen die genannten Gitterparameter
variabel sind, ist das Raster vorzugsweise dahingehend gleichmäßig,
dass die Größe und/oder Form der Gitterraster-Flächen
und/oder die Größe und/oder Form der Gitterraster-Öffnungen
in einem periodisch und/oder im Durchschnitt sich wiederholenden
Muster ausgebildet sind. Für solche geschlitzte Materialien
kann dann ein durchschnittlicher Verhältniswert der Gitterraster-Fläche
zur lichten Fläche der Gitterraster-Öffnung angegeben
werden, indem für die Gitterraster-Fläche und
die Gitterraster-Öffnung Mittelwerte verwendet werden.
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Wenn
sich abhängig von den Betriebsbedingungen die Schlitzöffnungen ändern,
bedeutet dies, dass sich die Größe und/oder die
Form der Gitterraster-Öffnungen und/oder die Gitterraster-Flächen
entsprechend ändern.
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Unter
Einsatz des geschlitzten Materials können Staubfilterbeutel
herkömmlichen Aufbaus, das heißt Einkammer- und
Mehrkammerfilterbeutel ausgeführt werden. Das geschlitzte
Material kann hierbei die Beutelwand bilden und als Filtermaterial fungieren.
Es sind auch Ausführungen vorgesehen, wo lediglich ein
Abschnitt der Beutelwand aus dem geschlitzten Material und ein anderer
Abschnitt der Beutelwand aus herkömmlichen Filtermaterial
ausgebildet wird. Es sind auch Ausführungen vorgesehen,
bei denen im Innenraum des Filterbeutels Trennwände und/oder
zusätzliche auf der Innenseite der Beutelwandung anliegende
Materiallagen aus dem geschlitzten Material ausgebildet sind. Die
eigentlichen Beutelwände können aus herkömmlichen Filtermaterialien,
aber auch aus geschlitzten Materialien ausgebildet sein. In einem
Filterbeutel können somit unterschiedliche Materialien
eingesetzt werden, und zwar auch unterschiedlich geschlitzte Materialien.
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So
sind auch Ausführungen vorgesehen, bei denen mindestens
ein Abschnitt der Wandung des Staubfilterbeutels materialmäßig
anders ausgebildet ist als ein anderer Abschnitt der Wandung des
Staubfilterbeutels. Unter dem Begriff „materialmäßig
anders ausgebildet” ist zu verstehen, dass es sich um unterschiedliche
Materialarten und/oder um unterschiedlichen Materiallagenaufbau
handeln kann.
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Es
sind insbesondere Ausführungen vorgesehen, bei denen der
Staubfilterbeutel aus einem äußeren Beutel und
einem oder mehreren inneren Beuteln ausgebildet ist, wobei insbesondere
einer oder mehrere der inneren Beutel zumindest abschnittsweise
aus geschlitztem Material und der äußere Beutel
aus herkömmlichem Filtermaterial ausgebildet ist. Ferner
ist bei Ausführungsbeispielen vorgesehen, dass der Staubfilterbeutel
ein in seinem Innenraum aufgespannt angeordnetes flächiges
Leitelement oder eine Zwischenwand aufweist, dessen Wandung zumindest
abschnittsweise aus geschlitztem Material ausgebildet ist.
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Bei
bevorzugten Ausführungsbeispielen von Staubfilterbeuteln
mit einer Wandung aus geschlitztem Material ist vorgesehen, dass
das geschlitzte Material einen ersten Flächenabschnitt
mit Schlitzung und einen zweiten Flächenabschnitt ohne Schlitzung
oder mit anders gestalteter Schlitzung als das Material des ersten
Flächenabschnitts aufweist. Hierbei kann vorgesehen sein,
dass der zweite Flächenabschnitt als Pralleinrichtung (5, 5p)
ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Anordnung so, dass der als Pralleinrichtung
(5, 5p) ausgebildete zweite Flächenabschnitt
in dem Staubfilterbeutel gegenüber der Einlassöffnung
und/oder durch die Einlassöffnung hindurch angeströmt
angeordnet.
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Von
besonderem Vorteil kann sein, dass der als Pralleinrichtung (5, 5p)
ausgebildete Flächenabschnitt als Wandabschnitt des inneren
Beutels (3) oder des flächigen Leitelements oder
der Zwischenwand ausgebildet ist.
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Der
durch die Einlassöffnung in den Filterbeutel eintretende
partikelbeladene Volumenstrom trifft auf die Pralleinrichtung auf
und wird reflektiert, er prallt ab, kinetische Energie des Volumenstroms
wird dabei abgebaut. Der abprallende und dadurch umgelenkte Partikelstrom
strömt danach durch die Beutelwandung. Durch den Verlust
an Bewegungsenergie wird der sich bildende Staubkuchen weniger verdichtet
und die nachgeschaltete Vorfilter- und Filterlage weniger mit Partikeln
zugesetzt. Es resultiert eine Erhöhung der Standzeit des
Filterbeutels.
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Im
folgenden werden diverse Ausführungsbeispiele anhand von
Figuren erläutert.
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Dabei
zeigt
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1 eine
Draufsicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Filterbeutels;
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1a eine
Schnittansicht entlang Linie A-A in 1;
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1b eine
Schnittansicht entlang der Linie B-B in 1;
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2a eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel
eines geschlitzten Materials mit den Schlitzen in Schließstellung;
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2b eine 2a entsprechende
Darstellung, jedoch mit den Schlitzen in Offenstellung;
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3 schematische
Darstellung der Gitterstruktur des geschlitzten Materials mit den
die Gitterkennzahl bestimmenden Größen;
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4 eine 2a entsprechende Draufsicht auf ein weiteres
Ausführungsbeispiel eines geschlitzten Materials mit den
Schlitzen in Schließstellung, wobei jedoch das geschlitzte
Material Felder mit Schlitzung und schmälere stegförmig
sich zwischen den Feldern mit Schlitzung erstreckende Felder ohne Schlitzung
aufweist.
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5 eine
Draufsicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Filterbeutels
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5a eine
Schnittansicht entlang Linie A-A in 5
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5b eine
Schnittansicht entlang Linie B-B in 5
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5c Detailansicht
des die Pralleinrichtung aufweisenden Wandungsabschnitts des inneren Beutels
in 5
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6 eine
Draufsicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines Filterbeutels
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6a Detailansicht
des flächigen Leitelements in dem Filterbeutel in 6
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7 eine
Draufsicht eines vierten Ausführungsbeispiels eines Filterbeutels
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7a Detailansicht
des flächigen Leitelements in dem Filterbeutel in 7
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Bei
dem in den 1, 1a, 1b dargestellten
Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Filterbeutel 1 zum
Einsatz in einem nicht dargestellten Staubsauger.
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Der
Filterbeutel 1 setzt sich zusammen aus einem äußeren
Beutel 2, einem kleineren inneren Beutel 3 und
einer Halteplatte 4. Dabei ist der innere Beutel 3 in
dem Innenraum des äußeren Beutels 2 angeordnet.
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Der äußere
Beutel 2 ist aus luftdurchlässigem Filtermaterial
ausgebildet, z. B. aus einer Materialkombination von synthetischen
und/oder halbsynthetischen Vliesstoffen. Der innere Beutel 3 ist
aus geschlitztem Material ausgebildet. Das geschlitzte Material
ist aufgrund der Schlitze luftdurchlässig. Es besteht aus
einem Material, welches als solches, d. h. ohne Schlitze luftundurchlässig
ist, z. B. aus einer luftundurchlässigen Folie aus einem
thermoplastischen Kunststoff. Bei dem geschlitzten Material kann es
sich allerdings auch um eine geschlitzte Folie aus Schaumstoffmaterial
oder eine geschlitzte Gummifolie handeln.
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In
den 1, 1a, 1b sind
die Schlitze des geschlitzten Materials nicht dargestellt. Die Schlitzung
ist bei dem Ausführungsbeispiel vorzugsweise über
die gesamte Wandung des inneren Beutels 3 gleichmäßig,
d. h. als gleichmäßig in einer Rasteranordnung
angeordneten Schlitzen 3f ausgebildet. In den 2a und 2b ist
ein solches geschlitztes Material im Detail dargestellt. 2a zeigt das Material in der Ausgangsstellung,
d. h. in der Nichtbetriebsstellung vor Gebrauchs, wenn noch keine Druckbeaufschlagung
des Filterbeutels vorliegt und der Filterbeutel noch nicht mit Staub
befüllt ist. Die Schlitze 3f sind in Ihrer Schließstellung.
Während des Betriebs wird das geschlitzte Material aufgrund
der Druckbeaufschlagung des Filterbeutels und/oder des zunehmenden
Befüllungsgrades gedehnt, d. h. es wird ziehharmonikaartig
auseinandergefahren, wobei sich die Schlitze 3f zu Schlitzöffnungen 3fö öffnen und
die Wandungen zwischen den Schlitzöffnungen 3fö sich
verwinden. Die Bereiche um die Schlitzöffnungen 3fö erhalten
dabei eine schlot- oder schachtartige Ausformung. Das Material erhält
eine quasi wabenartige dreidimensionale Struktur. 2b zeigt das
geschlitzte Material in dieser Betriebsstellung mit offenen Schlitzöffnungen 3fö.
Die wabenartige Struktur mit den verwundenen Wandungen zwischen
den Schlitzen als schlot- oder schachtförmige Ausformungen
der Schlitzöffnungen ist in 2b ebenfalls, und
zwar in Art einer perspektivischen Darstellung erkennbar.
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Die
Gitterstruktur des Materials in der Betriebsstellung gemäß 2b ist in 3 schematisch
dargestellt unter schematischer Darstellung der die Gitterkennzahl
bestimmenden Größen. Die Definition des Gittermaterials
durch die Gitterkennzahl als dem Verhältnis der Gitterrasterfläche 10f zur
lichten Fläche der Gitterraster-Öffnung 10ö ist
vorangehend unter Bezugnahme auf 3 bereits
im Detail beschrieben. Für das geschlitzte Material des
vorliegenden Ausführungsbeispiels des Filterbeutels liegt diese
Gitterkennzahl zwischen 1,2 und 1,5, wobei diese Gitterkennzahl
im Betriebszustand des Filterbeutels, d. h. in seiner sogenannten
Betriebsstellung gemessen ist.
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Bei
dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel des
Filterbeutels erhält die Wandung des inneren Beutels 3,
die aus dem geschlitzten Material gemäß 2a, 2b besteht,
also aufgrund der Schlitzung eine Luftdurchlässigkeit,
die im vorliegenden Fall z. B. im Bereich von über 6500
l/ms2 nach DIN 53887 liegt.
Sie ist vorzugsweise 10mal so groß wie die Luftdurchlässigkeit
der Wandung des äußeren Beutels. Die Schlitzöffnungen 3fö sind
in der Betriebsstellung auf DMT 8-Prüfstaub abgestimmt.
Der lichte Querschnitt der Schlitzöffnungen 3fö in
der Betriebsstellung ist jeweils so groß, dass das Material für
Partikel mit Partikeldurchmesser von 9 mm gerade noch durchlässig
ist. Die Wanddicke des geschlitzten Materials liegt beispielsweise
im Bereich zwischen 0,05 bis 1,2 mm, kann aber im Falle, dass die
Folie aus einem Schaumstoffmaterial besteht, bis zu 5 mm betragen.
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Wenn
der innere Beutel 3 aus einem geschlitzten Material, wie
es in 4 dargestellt ist, ausgebildet ist, ergibt sich
der Vorteil, dass in der Betriebsstellung der innere Beutel 3 in
den Stegabschnitten, die ohne Schlitzung ausgebildet sind, nicht expandieren
kann und in diesem Bereich nicht an der Wandung des äußeren
Beutels 2 anliegt. Vorzugsweise sind die Abschnitte ohne
Schlitzung als über die gesamte Wandung durchgehende stegartige
Felder ausgebildet. Diese stegartigen Felder können in X-Richtung
oder in Y-Richtung verlaufen. Sie können aber auch kreuzend
als stegartige Felder in X-Richtung und als stegartige Felder in
Y-Richtung ausgebildet sein. Sie können in einem rechtwinkeligen Muster
kreuzend oder aber einem anderen Muster kreuzend z. B. in einem
rautenförmigen Muster kreuzend ausgebildet sein.
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Die
für den Anschluss an den Staubsauger vorgesehene Halteplatte 4 ist
in herkömmlicher Weise ausgebildet. Sie besteht vorzugsweise
aus Pappe oder Kunststoff. Sie weist eine Einlassöffnung 4a auf, über
die die zu filternde Luft in das Innere des Filterbeutels eintreten
kann. Der Filterbeutel 3 weist eine Einlassöffnung
auf, die deckungsgleich ist zur Einlassöffnung 4a der
Halteplatte.
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Die
Beutel 2 und 3 sind in dem Randbereich ihrer Einlassöffnung
miteinander verbunden, vorzugsweise verschweißt oder verklebt.
In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die Beutel 2, 3 ausschließlich in
diesem Bereich miteinander verbunden. Im übrigen Bereich
sind sie nicht miteinander verbunden. Sie sind lose zueinander angeordnet,
und zwar so, dass die Wandungen allseitig mit Abstand zueinander
angeordnet sind.
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Die
beiden Beutel 2, 3 sind mit ihrem Verbindungsbereich,
der um ihre Einlassöffnungen herum ausgebildet ist, an
der Rückseite der Halteplatte 4 befestigt, und
zwar über Schweiß- oder Klebeverbindung. Dieser
gemeinsame Verbindungsbereich der Beutel 2, 3 umschließt
dabei die Einlassöffnung 4a der Halteplatte.
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Was
die Grundrisserstreckung der Beutel in x-y-Ebene betrifft, ist in
den 1a, 1b erkennbar, dass sowohl der äußere
Beutel 2 als auch der innere Beutel 3 in der Draufsicht
quadratischen Grundriss aufweist. Der quadratische Grundriss des
inneren Beutels 3 ist kleiner als der quadratische Grundriss
des äußeren Beutels 2. Der innere Beutel 3 ist
in der Grundrissdarstellung der 1 so angeordnet, dass
die Quadratkanten des inneren Beutels 3 jeweils mit Abstand
zu den Quadratkanten des äußeren Beutels 2 angeordnet
sind. Die Einlassöffnung 4a mit der Halteplatte 4 ist
im Zentrum dieser quadratischen Anordnung angeordnet.
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Was
die Erstreckung des inneren Beutels 3 in z-Richtung senkrecht
zur x-y-Ebene betrifft, ist in den 1a, 1b erkennbar,
dass in z-Richtung die Wandung des inneren Beutels 3 ebenfalls
mit Abstand zur Wandung des äußeren Beutels 2 angeordnet
ist und die Wandungen des inneren und des äußeren
Beutels ausschließlich im Bereich um die Einlassöffnung
miteinander verbunden und gleichzeitig mit der Rückseite
der Halteplatte 4 im Randbereich der Einlassöffnung 4a verbunden
sind.
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Beide
Beutel 2 und 3 sind, wie aus der Schnittdarstellung
in den Figuren 1a, 1b hervorgeht,
jeweils aus einem oberen Wandabschnitt 2o bzw. 3o und
einem unteren Wandabschnitt 2u bzw. 3u gebildet,
die im wesentlichen quadratischen Grundriss haben. In dem oberen
Wandabschnitt 2o bzw. 3o ist jeweils eine Einlassöffnung
ausgebildet. Die Einlassöffnungen fluchten miteinander
und mit der Einlassöffnung 4a der Halteplatte 4,
die an der Außenseite des oberen Wandabschnitts 2o angeordnet
ist. Der innere Beutel 3 ist im Raum zwischen den Wandabschnitten 3o, 3u und
der äußere Beutel im Raum zwischen den Wandabschnitten 2o, 2u ausgebildet.
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Der
Filterbeutel 1 ist in herkömmlicher Weise in einem
Staubsauger einsetzbar. Dabei wird der Filterbeutel in einem hierfür
vorgesehenen Aufnahmeraum des Staubsaugers angeordnet. Die Halteplatte 4 ist
dabei in einer Halteplattenanschlusseinrichtung in der Wandung des
Aufnahmeraums so angeordnet, dass die Einlassöffnung 4a der
Halteplatte 4 an einer in der Wandung ausgebildeten Anschlussöffnung
eines Saugrohrs oder Saugschlauchs des Staubsaugers angeschlossen
ist. Der Saugdruck in dem Aufnahmeraum wird durch ein Sauggebläse
des Staubsaugers erzeugt, welches mit dem Aufnahmeraum über
eine Sauggebläse-Anschlussöffnung verbunden ist.
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Bei
eingeschaltetem Sauggebläse wird die angesaugte Luft über
das Saugrohr bzw. über den Saugschlauch des Staubsaugers
dem in dem Aufnahmeraum angeordneten Filterbeutel 1 zugeführt. Die
Luft tritt hierbei als die zu filternde Luft über die Einlassöffnung 4a in
den Innenraum des inneren Beutels 3 ein. Wie oben beschrieben,
ist die Wandung des inneren Beutels aufgrund der geschlitzten Struktur
mit den über die Wandung verteilten Schlitzöffnungen 3fö hoch
luftdurchlässig. Beim Durchtritt der Luft durch die Schlitzöffnungen 3fö der
Wandung des inneren Beutels 3 werden Fasern und Partikel, die
größer sind als die die Austrittsöffnungen
bildenden Schlitzöffnungen 3fö, das heißt
die Gitterraster-Öffnungen 10ö (3)
sowie zusätzlich auch kleinere Fasern und Partikel an dem
Gittermaterial und den bereits darauf abgeschiedenen größeren Fasern
und Partikeln zurückgehalten. Die somit in dieser ersten
Stufe bereits vorgefilterte Luft tritt durch die Schlitzöffnungen 3fö,
das heißt die Gitterraster-Öffnungen 10ö (3)
in den Raum ein, der zwischen der Innenseite des äußeren
Beutels 2 und der Außenseite des inneren Beutels 3 ausgebildet
ist. Dieser Differenz-Innenraum ist als freier Innenraum des äußeren
Beutels 2 bezeichnet. Die Luft durchströmt sodann
die aus dem luftdurchlässigen herkömmlichen Filtermaterial
ausgebildete Wandung des äußeren Beutels 2.
Damit wird die bereits vorgefilterte Luft von weiterem Staub, vorzugsweise
vom Feinstaub gereinigt, indem an der Vorfilterschicht der Wand
des äußeren Beutels 2, welche relativ
große Poren aufweist, die größeren Fasern
und Partikel zurückgehalten werden und an der nachfolgenden Feinfilterschicht
der Beutelwand die kleineren Fasern und Partikel abgeschieden werden.
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Das
in 5 dargestellte weitere Ausführungsbeispiel
eines Staubfilterbeutels weist den gleichen Aufbau wie das Ausführungsbeispiel
der 1, 1b und 1a auf.
Der Unterschied zu diesem ersten Ausführungsbeispiel liegt
jedoch darin, dass bei dem Ausführungsbeispiel in 5 der
innere Beutel 3 eine Pralleinrichtung 5 aufweist,
die gegenüber der Einlassöffnung 4a angeordnet
ist. Die Pralleinrichtung 5 ist durch eine spezielle Ausgestaltung der
Schlitzung der Wandung des inneren Beutels 3 ausgebildet.
Die Pralleinrichtung 5 ist, wie aus 5c zu
erkennen ist, dadurch gebildet, dass die Beutelwandung des inneren
Beutels im Bereich der Pralleinrichtung 5 keine Schlitzung
aufweist.
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Der
Flächenabschnitt 5p der Beutelwandung, der die
Pralleinrichtung bildet, weist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
also keine Schlitze und damit keine Austrittsöffnungen
auf. Das Material als solches, aus dem die Wandung besteht, ist
ein luftundurchlässiges oder nur gering luftdurchlässiges Material.
Vorzugsweise handelt es sich um eine luftundurchlässige
Kunststofffolie. Der Flächenabschnitt 5p, der
keine Schlitzung aufweist, bildet damit eine Prallfläche,
auf die der durch die Einlassöffnung 4a eintretende
Volumenstrom des Saugstroms auftrifft. Der auftreffende Luftstrom
mitsamt den Partikeln wird reflektiert, d. h. er prallt ab. Die
Prallfläche 5p ist von der Größe
und Formgestaltung so ausgebildet, dass der über die Einlassöffnung
eintretende Saugstrom mit seinem gesamten Volumenstrom auf die Prallfläche
zentral auftrifft und abgelenkt wird.
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In 5c ist
erkennbar, dass die Schlitzung in der Wandung 3u in vier
Feldern s1, s2, s3 und s4 unterschiedlich gestaltet ist, wobei in
den beiden mittleren Feldern s2 und s3 die Prallfläche 5p ausgebildet
ist. Die Felder s1 und s4 bilden das linke und das rechte Seitenfeld.
Dort ist die Schlitzung über die gesamte Feldhöhe
gleichmäßig mit einer konstanten Schlitzungsrate
ausgebildet. Die Schlitzung besteht aus nebeneinander angeordneten
Schlitzungsreihe, in denen Längsschlitze hintereinander
angeordnet sind, wobei in den jeweils benachbarten Schlitzungsreihen
die Schlitze eine halbe Schlitzlänge zueinander versetzt
sind. Die Felder s2 und s3 sind zwischen den außenliegenden
Feldern s1 und s4 angeordnet. Sie haben ein Schlitzungsraster, welches
gleich ist wie das der Felder s1 und s4, nämlich nebeneinander angeordnete
Schlitzreihen mit in nebeneinander liegenden Schlitzreihen versetzten
Schlitzen. Das Schlitzungsraster erstreckt sich jedoch nicht über
die gesamte Höhe der Felder s2, s3, sondern nur in einem
unteren und in einem oberen Teil der Felder, wobei in dem dazwischenliegenden
mittleren Teil der Bereich ohne Schlitzung ausgebildet ist. Dieser
mittlere ungeschlitzte Teil des Felds ist jeweils als komplementäre
Halbkreisfläche ausgebildet. Diese beiden ungeschlitzten
Felder bilden ein gemeinsames ungeschlitztes Feld von s2 und s3
mit kreisrunder Kontur. Dieses ungeschlitzte Feld 5 bildet
die Prallfläche 5p der Pralleinrichtung 5.
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Außerdem
ist in 5c erkennbar, dass bei dem dort
dargestellten konkreten Ausführungsbeispiel die Felder
s1, s2, s3, s4 als Rechteckfelder ausgebildet sind, die an ihrem äußeren
Rand jeweils einen ungeschlitzten Randbereich aufweisen. Diese ungeschlitzten
Randbereiche bilden ein Stabilisierungsrahmenwerk des Wandungsabschnitts 3u.
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Die
nicht in Detailansicht gezeigte Wandung 3o ist vorzugsweise
mit gleichem Schlitzraster wie die in 5c dargestellte
Wandung 3u versehen, jedoch vorzugsweise mit gleichmäßigem
konstantem Schlitzraster über die gesamte Flächenerstreckung der
Wandung 3o.
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Abweichend
von dem Schlitzraster der Darstellung in 5c kann
für die Wandung 3u oder 3o auch ein Perforationsraster
mit runden Perforationslöchern oder eine andere gitterartige
Struktur mit Gitterraster verwendet werden. Das Gitterraster kann
in gleicher Weise wie in 5c in
den Feldern s1, s2, s3 und s4 verteilt und eine Prallfläche 5p ausgebildet sein.
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Das
dritte Ausführungsbeispiel in den 6 und 6a unterscheidet
sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel in den 5, 5a und 5b dadurch,
dass die Pralleinrichtung 5 nicht als Teil der Beutelwandung
des inneren Beutels 3 ausgebildet ist, sondern an einem
flächigen Leitelement 6 ausgebildet ist, welches
in dem Innenraum des Beutels 2 in Art eines Segels aufgespannt
ist. Ein innerer Beutel ist bei dem Ausführungsbeispiel
in 6 nicht vorgesehen. Das flächige Leitelement 6 weist
eine rechteckige, d. h. im dargestellten Fall fast quadratische Hauptfläche 6h auf,
von deren vier Eckpunkten streifenförmige Befestigungselemente 6f sich
diagonal von der Fläche 6h weg erstrecken.
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Diese
streifenförmigen Befestigungselemente 6f sind
im dargestellten Fall jeweils als streifenförmige Fortsätze
der Hauptfläche 6h ausgebildet. Sie weisen an
ihrem freien Ende jeweils einen Befestigungspunkt 6p auf,
der an der Innenseite der Wandung des inneren Beutels 3 befestigt
ist. Das flächige Leitelement 6 ist damit im Innenraum
des inneren Beutels 3 im Betriebszustand, wenn der Beutel
aufgebläht ist, also in Art eines Segels aufgespannt. Die im
wesentlichen quadratische Hauptfläche 6h des flächigen
Leitelements ist dabei gegenüber der Einlassöffnung 4a angeordnet,
und zwar derart, dass der durch die Einlassöffnung 4a eintretende
Saugluftstrom auf die Hauptfläche 6h auftrifft.
Die Hauptfläche 6h ist aus einem luftundurchlässigen
oder gering luftdurchlässigen Material ausgebildet, so
dass sie als Prallfläche 5p fungiert und der auftreffende
Luftstrom darauf abprallt. Die Hauptfläche 6h stellt
damit eine Pralleinrichtung 5 dar, die eine vergleichbare Wirkung
hat wie die Pralleinrichtung 5 in den Ausführungsbeispielen
der 5.
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Das
in 7 dargestellte vierte Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel in 6 dadurch,
dass das flächige Leitelement 6, welches ebenfalls
eine mit einer Pralleinrichtung 5 versehene, im wesentlichen
quadratische Hauptfläche 6h aufweist, über
einen Befestigungsrahmen 6r verfügt. Der Befestigungsrahmen 6r in
dem dargestellten Fall ist ein im wesentlichen quadratischer Rahmen,
der die Endpunkte der streifenförmigen Ansätze 6f miteinander
verbindet. Zur Befestigung an der Beutelwandung liegt der Befestigungsrahmen 6r auf
der Beutelwandung flächig an und ist über die
gesamte aufliegende Rahmenfläche an der Beutelwand fixiert.
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Bei
gegenüber diesen 6 und 7 abgewandelten
Ausführungen mit flächigem Leitelement 6 kann
das flächige Leitelement auch aus geschlitztem oder perforiertem
Material mit einer Struktur ähnlich 5c derart
ausgebildet sein, dass in einem mittleren Abschnitt der Flächenerstreckung
keine Schlitzung oder Perforation ausgebildet ist und diese Fläche
als Prallfläche 5p fungiert. Diese Fläche umgebend
kann das Material mit einem Schlitz- oder Perforationsraster mit
entsprechenden Rasteröffnungen versehen sein, so dass dieser
Bereich des flächigen Leitelements 6 entsprechend
luftdurchlässig ist.
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- 1
- Filterbeutel
- 2
- äußerer
Beutel
- 2o
- oberer
Wandabschnitt von 2
- 2u
- unterer
Wandabschnitt von 2
- 3
- innerer
Beutel
- 3o
- oberer
Wandabschnitt von 3
- 3u
- unterer
Wandabschnitt von 3
- 3f
- Schlitz
- 3fö
- Schlitzöffnungen
- 4
- Halteplatte
- 4a
- Einlassöffnung
- 5
- Prelleinrichtung
- 5p
- Prellfläche
- 6
- flächiges
Leitelement
- 6h
- Hauptfläche
von 6
- 6f
- Befestigungselement
- 6p
- Befestigungselement
- 6r
- Befestigungsrahmen
- 10f
- Gitterraster-Fläche
- 10ö
- Gitterraster-Öffnungen
- 10ös
- Flächenschwerpunkt
der Gitterrasteröffnung
- 10p
- Gitterrasterpunkt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10203460
B4 [0004]
- - US 3479802 [0005]
- - DE 202006016303 U1 [0006]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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