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Die Erfindung betrifft ein Filterelement gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Solche Filterelemente werden meist in gefalteter oder plissierter Form zur Reinigung von Zu- und Abluft oder Inertgas, insbesondere auch von Schwebstoffen oder zur Filtration von Verunreinigungen eingesetzt. Das Filterelement soll hierbei je nach Filterklasse die Schadstoffe bzw. Partikel möglichst komplett zurückhalten. So wird in der Filterklasse H13 (sog. HEPA-Standard) eine Abscheidung von 99,95% der Partikel (> 0,3 μ) verlangt.
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Die dazu verwendeten Filtermaterialien bestehen oft aus (kaschierten) Glasfasermatten oder Borsilikatfäden, die gefaltet und meist in Rahmen montiert bzw. vergossen werden (vgl. WIKIPEDIA – Schwebstofffilter). Gemäß dieser Quelle besteht beim Wechseln der Filter die große Gefahr, dass die gefilterten Schadstoffe eingeatmet oder berührt werden (Sekundär-Kontamination). Zur Behebung wird dabei die sog. Schutzsack-Wechselmethode vorgeschlagen, was jedoch sehr aufwändig ist. Zudem gestaltet sich die Entsorgung schwierig, da solche Filter ein relativ großes Volumen aufweisen und durch den Rahmen oder Stützgitter nicht komprimierbar sind.
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Somit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Filterelement zu schaffen, das die. vorstehend genannten Nachteile vermeidet und insbesondere ein einfach zu entsorgendes Filterelement bereitstellt.
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Damit das Filterelement zuverlässig an einer Filterhalterung zu befestigen ist, wird vorgeschlagen, dass ein umlaufender Dichtrand (insbesondere aus Gummimaterial) eine Nut aufweist ist, mit der das Filterelement ohne Verschraubungen oder zusätzliche Dichtungen angebracht werden kann. Somit kann das Filterelement mittels einer in die Nut eingelegten Schnur (bzw. Faden) einfach montiert werden und nach Erreichen der Filterstandzeit schnell abmontiert werden. Dabei kann die Filteröffnung (meist für die Zu- bzw. Abluft) dann durch einen aufklebbaren Deckel sicher verschlossen werden und das ansonsten rahmenlose Filterelement in Art einer Ziehharmonika zusammengedrückt werden. Somit kann das im Volumen komprimierte Filter z. B. in einem dichten Umschlag (sog. Waste Bag) versandt werden, z. B. zu geeigneten Recycling-Unternehmen oder auch Metallschmelzen, wenn hochwertige Stäube wie Titan bei der Herstellung von Hüftprothesen usw. abgesaugt werden. Auch die Anlieferung eines Ersatz-Filterelements (per Post oder Kurier) an den Kunden wird dadurch besonders einfach, da z. B. ein flacher Briefumschlag ausreicht.
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Das Filterelement weist bevorzugt die Form einer Ziehharmonika auf, wobei im Zentrum kreisförmige Öffnungen fluchtend aufeinanderfolgen. Die einzelnen Filtermateriallagen sind dabei um diese Öffnungen herum bevorzugt verklebt, wie dies an sich aus der
DE 3937710 bekannt ist, wobei dort jedoch nur zwei Filtertaschen mit entsprechend geringer Filterfläche vorgesehen sind. Bei dem hier vorgeschlagenen Filterelement sind ohne Weiteres vierzig oder mehr Filterlagen möglich, da das Filterelement in sich so stabil ist, dass alle Filterlagen auch ohne Stützgitter oder Rahmen gleichmäßig beaufschlagt werden. Zudem entsteht hierdurch selbst bei einer kleinen Filteröffnung von z. B. 100 mm Durchmesser eine große Filterfläche von mehreren Quadratmetern.
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Am Außenumfang bzw. Außenrand sind die Filterlagen bevorzugt vernäht, wobei der bevorzugt rechteckige Rand zu einer Wulst umgeschlagen werden, um eine hohe Dichtheit zu gewährleisten. Diese Wulst trägt auch zur Formstabilität des gesamten Filters wesentlich bei. Der Außenrand weist bevorzugt eine quadratische Form auf, um so einfach vernäht zu werden. Wie bei den zentralen Innenrändern ist jedoch auch eine Verklebung oder Verschweißung oder eine Kombination mit einer Vernähung oder Verbindung im umgeschlagenen Bereich möglich. Damit die so gebildeten Wulste oder Ränder im eng zusammengefalteten Zustand nicht direkt aneinander anliegen, können diese im Durchmesser leicht variieren, um so eine vor der Filterbenutzung eine möglicht kompakte Form einzunehmen. Dies gilt auch für den Durchmesser der Einlauf-Öffnung, deren Dichtrand zur Halterung des gesamten Filterelements dient. Dabei wird durch die große Filterfläche eine besonders hohe Standzeit erzielt. Auch die Verbindungen zwischen den einzelnen Filterlagen werden dabei durch „aggressive” Stäube wie Metallfeinstaub kaum angegriffen, da die Klebeschicht am Innenrand bevorzugt zwischen den Filtermaterialien angeordnet ist, während bei den Außennähten vorzugsweise eine Klebeschicht außen um die Nahtbereiche herum gelegt ist, also mit dem kontaminierten Luftstrom nicht direkt in Kontakt geraten.
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Wie vorstehend erwähnt, können an sich bekannte Klebeverfahren, aber auch kombinierte Verbindungsverfahren eingesetzt werden. So kann zwischen den einzelnen Filterlagen eine homogene Verbindung erzielt werden, die mechanisch hoch belastbar ist und die ziehharmonikaähnliche Grundform des Filterelements stabilisiert. Diese Art der Verbindung, insbes. Verklebung ist bevorzugt auch am Übergang zu der Eintrittsöffnung vorgesehen, wobei auch ein An- oder Einvulkanisieren des zentralen Randes der ersten Filterlage zweckmäßig ist.
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Das zur Halterung dienende, ringförmige Verschlussteil des Filterelements wird aus Gummi oder einem weichen Kunststoff zusammen mit einer umlaufenden Dichtlippe bzw. Nut hergestellt. Dabei kann auch der Zuströmbereich gewölbt ausgeführt werden, um entsprechend aerodynamisch gestaltet zu sein. Die in Axialrichtung des Filterelements äußere Stirnkante des Verschlussteils ist bevorzugt abgeflacht, um eine ausreichende Klebezone für den beim Auswechseln aufzusetzenden Deckel zu schaffen. An der daran anschließenden Dichtlippe ist die Nut miteingeformt, in die zur Montage eine Schnur bzw. ein Faden eingelegt wird, um so das Filterelement zu befestigen, wie dies früher bei ungeklebten Frontscheiben im Fahrzeugbau an sich bekannt war. Somit kann mit dieser Lippe bzw. Nut das Filterelement sicher und mit hoher Dichtheit positioniert bzw. befestigt werden.
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Zusätzlich kann im Filterelement ein (perforiertes) Rohr zur Stabilisierung eingesetzt sein, das aus Metall hergestellt ist. Das Stabilisierungsrohr weist einen geringfügig kleineren Durchmesser als die zentralen Durchströmöffnungen des Filterelements auf, so dass auch bei Druckstößen die Filtermateriallagen sicher gehalten werden. Zudem ist das Stabilisierungsrohr elektrisch leitfähig mit der Filterhalterung, insbesondere einer Gehäusewand oder der gesamten Filterbox verbunden ist, bevorzugt mit einer Rastverbindung, hier in Art eines Bajonettverschlusses. Damit wird ein Potentialausgleich erzielt, so dass elektrostatische Aufladungen vermieden werden. An der Rastverbindung kann das Stabilisierungsrohr zum Filterwechsel leicht und schnell entnommen werden, so dass dann das Filterelement (mit einem aufgeklebten Deckel) in relativ flacher Form mit dem sog. Waste-Bag entsorgt werden kann. Das Stabilisierungsrohr wird dann wieder in das neue Filterelement eingesetzt. Zudem kann daran ein Anschlussstutzen für den Luftzutritt in einfacher Weise angeformt sein, ebenso eine zusätzliche Dichtung zur Filterhalterung hin, so dass sich ein einfacher und sicherer Filterwechsel ergibt.
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Zur Sicherstellung der Dichteigenschaften des Verschlussteils bzw. Dichtrands mit der umlaufenden Nut wird dieses aus einem dauerelastischen Material, insbesondere Gummi hergestellt. Durch dieses Material wird aufgrund der Elastizität in einfacher Weise sowohl die Abdichtung und auch Befestigung des Filterelements erzielt. Somit kann das Filterelement mit geringen Kosten und minimalem Montageaufwand geschaffen werden. Als Filtermedium des Filterelements können Glasfasergewebe, ggf. mit entsprechender Beschichtung eingesetzt werden, aber auch Kunststoffe wie Polypropylen (PP), Polyamid (PA) oder ähnliche Kunststoffen. Die so gebildeten einzelnen Filterlagen können einfach zugeschnitten und vorkonfektioniert werden, bevor diese zum ziehharmonikaförmigen Filterelement verbunden werden. Somit ist das Filterelement insgesamt in Anpassung an diverse Formen kostengünstig zu fertigen, wobei ein widerstandsfähiges Filterelement entsteht, das eine hohe Standzeit besitzt.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher beschrieben. Hierbei zeigt:
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1 einen Schnitt durch ein Filterelement;
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2 eine Unteransicht auf das Filterelement;
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3 einen Schnitt durch den Dichtrand in vergrößerter Darstellung, und
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4 einen Längsschnitt durch das Filterelement mit einem Stabilisierungsrohr.
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1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Filterelements 1, das in Art einer Ziehharmonika aus mehreren Filtermateriallagen 2 aufgebaut ist, insbesondere randseitig miteinander verklebt sind und an einer Filterhalterung 4 (vgl. 3) befestigt sind, wobei eine Filteröffnung 5 von einem Dichtrand 3 umgeben ist. Dieser Dichtrand 3 weist eine umlaufende Nut 3b zur Befestigung des Filterelements 1 an der Filterhalterung 4 auf, die hier durch ein durchbrochenes Blech gebildet ist (Durchmesser z. B. 100 mm).
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Die Filtermateriallagen 2 (vgl. auch 2) sind an ihrem zentralen Innenrand verklebt, wie die mit dem Bezugszeichen 6 angedeutet ist. Am Außenrand sind die Filtermateriallagen 2 vernäht, wie mit dem Bezugszeichen 7 dargestellt, und ggf. zusätzlich verschweißt und/oder verklebt. Dabei kann das Filterelement 1 zentral mehrere fluchtend aufeinanderfolgende Durchströmöffnungen 2a aufweisen, die im Durchmesser leicht variieren können, wie in 1 mit dem Pfeil 2a angedeutet, um so im zusammengefalteten Zustand leicht gegeneinander versetzt zu sein, so dass sich eine kompakte (Versand-)Packung ergibt.
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Wie in 3 dargestellt, ist der Dichtrand 3 mit der ersten benachbarten Filtermateriallage 2 verklebt und/oder vulkanisiert, wobei der Dichtrand 3 als Ronde aus einem dauerelastischen Kunststoff oder Gummimaterial gebildet ist. Die vom Filterelement 1 abgewandte Stirnfläche (hier nach unten hin) des Dichtrandes 3 ist abgeflacht ist, um so in einfacher Weise zur Entsorgung mit einem Deckel 8 verklebt zu werden. Der Dichtrand 3 ist zur Filteröffnung 5 hin aerodynamisch abgerundet und weist eine Dichtlippe 3a auf, die so eine umlaufende Nut 3b umgrenzt. In diese Nut 3b wird eine Schnur oder Faden eingewickelt, der dann nach Positionierung an der Öffnung der Halterung 4 durch diese hindurchgezogen wird, um so eine rasche und einfache Montage des Dichtrandes 3 zu erreichen. Damit wird das Filterelement in stehender Position (wie in 1) oder auch in hängender Anordnung z. B. an einer Abluftkanalwand als Halterung 4 gehalten und zugleich sicher abgedichtet.
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In 4 ist ein Teil des Filterelements 1 im Längsschnitt dargestellt, wobei zentral im Filterelement 1 ein Stabilisierungsrohr 9 eingesetzt ist, das aus Metall mit Perforierungen hergestellt ist. Das Stabilisierungsrohr 9 weist einen geringfügig kleineren Durchmesser als die Durchströmöffnungen 2a des Filterelements 1 auf, so dass auch bei Druckstößen oder Rüttelbewegungen die Filtermateriallagen 2 sicher gehalten werden. Zudem ist das Stabilisierungsrohr 9 elektrisch leitfähig mit der Filterhalterung 4, insbesondere einer Gehäusewand oder dem gesamten Filtergehäuse verbunden ist, bevorzugt mit einer Rastverbindung 9a, hier in Art eines Bajonettverschlusses. Damit wird ein Potentialausgleich erzielt, so dass elektrostatische Aufladungen vermieden werden. An der Rastverbindung 9a kann das Stabilisierungsrohr 9 zum Filterwechsel leicht entnommen werden. Zudem kann daran ein Anschlussstutzen für den Luftzutritt in einfacher Weise angeformt sein, ebenso eine zusätzliche Dichtung zur Filterhalterung 4 hin. Das Stabilisierungsrohr 9 kann auch in Kunststoff getaucht sein, um so Beschädigungen des Filterelements 1 beim Einsetzen zu vermeiden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Filterelement
- 2
- Filtermateriallagen
- 2a
- Durchströmöffnungen
- 3
- Dichtrand
- 3a
- Dichtlippe
- 3b
- umlaufende Nut
- 4
- Filterhalterung
- 5
- Filteröffnung
- 6
- zentraler Innenrand
- 7
- Außenrand
- 8
- Deckel
- 9
- Stabilisierungsrohr
- 9a
- Rastverbindung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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