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Die Erfindung betrifft einen Hausgerätefilter und ein Verfahren zum Herstellen eines Hausgerätefilters.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind unter dem Begriff Hausgerät beispielsweise Staubsauger, Geschirrspülmaschinen und insbesondere Wäschebehandlungsmaschinen wie Wäschetrockner bzw. Waschtrockner, die die Funktionen des Wäschewaschens und des Wäschetrocknens vereinen, zu verstehen.
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Hausgerätefilter sind grundsätzlich seit langem und in vielfältiger Weise bekannt. So beschreibt die Deutsche Offenlegungsschrift
DE 33 04 441 A1 einen als Flusenfilter-Vorrichtung bezeichneten Hausgerätefilter für einen Wäschetrockner, der hinsichtlich seiner Einsetzbarkeit und seines Abdichtvermögens im eingesetzten Zustand optimiert ist und der einen Rahmen mit einer innenliegenden Gewebebespannung umfasst. Die Maschenweite der Gewebebespannung ist auf die auszufilternden Verunreinigungen - in diesem Fall Flusen und andere Fremdkörper im Prozessluftstrom des Wäschetrockners - abgestimmt. Über die Materialien des Rahmens und der Gewebebespannung sind dieser Offenlegungsschrift keine weiteren Einzelheiten zu entnehmen.
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Die Deutsche Offenlegungsschrift
DE 10 2009 046 921 A1 offenbart einen Trockner, bei dem das Entfernen von Flusen aus einem Flusenfilter dadurch weiter verbessert ist, dass ein auf einem Träger befestigtes Filtergewebe hydrophobe, schmutzabweisende und/oder antibakterielle Eigenschaften hat. Diese Eigenschaften können dem Filtergewebe durch Beschichtung, insbesondere Plasmabeschichtung, oder Imprägnierung verliehen werden. Zum Material des Trägers sind der Offenlegungsschrift
DE 10 2009 046 921 A1 keine weiteren Einzelheiten entnehmbar.
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Aus der
EP 2 202 348 A2 gehen ein Hausgerätesieb und ein Verfahren zum Herstellen eines Hausgerätesiebs hervor. Das Hausgerätesieb umfasst ein Siebgrundmaterial, das mit einer hydrophoben Beschichtung versehen ist, und dient dazu, Körper, insbesondere Flusen, aus einem Prozessmedium (z.B. Wasser oder Prozessluft) herauszufiltern, das in einem Prozesswasserkanal oder einem Prozessluftkanal strömt. Das Siebgrundmaterial besteht aus einem hochtemperaturbeständigen Material wie z.B. Metall.
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Auch wenn die letztgenannten Hausgerätefilter aufgrund der Beschichtungen bzw. Eigenschaften des Filtersiebs in ihrem Wirkungsgrad weiter verbessert sind, besteht hinsichtlich der Verbindung zwischen dem Filtersieb und dem jeweiligen Träger noch Optimierungspotential. Während bei Kunststoffsieben (die allerdings hinsichtlich ihrer Standzeiten bzw. ihres Wirkungsgrades Nachteile aufweisen können, weil sich auf ihnen vergleichsweise schnell die Filterwirkung beeinträchtigende Biofilme bilden können) ein fertigungstechnisch relativ einfaches Umspritzen des Filtersiebs mit einem als Träger dienenden Kunststoffrahmen denkbar ist, gestaltet sich diese Verbindung bei Verwendung insbesondere metallbasierter Filtersiebe problematischer. Beim Kunststoffspritzprozess schrumpft der den Rahmen bildende Kunststoff nach Entnahme aus der Spritzgussform (bei Polypropylen um etwa 2 %), während die temperaturänderungsbedingten Dimensionsänderungen eines Metalldrahtgewebes vernachlässigbar sind. Bei dieser Materialpaarung kann dadurch ein unerwünschter sog. Bimetall-Effekt entstehen, durch den sowohl die Funktion, die Maßhaltigkeit als auch das optische Erscheinungsbild des Hausgerätefilters durch Verformungen beeinträchtigt werden können.
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Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Bereitstellung eines hinsichtlich der Maßhaltigkeit und der Fertigung weiter optimierten Hausgerätefilters.
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Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Hausgerätefilters und hinsichtlich des Verfahrens zum Herstellen eines Hausgerätefilters durch einen Hausgerätefilter und ein Verfahren mit den Merkmalen des jeweiligen unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Bevorzugte fakultative Weiterbildungen des Hausgerätefilters und des Verfahrens ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, nachfolgender Beschreibung und beigefügter Zeichnung, wobei solchen Weiterbildungen des Hausgerätefilters entsprechende Weiterbildungen des Verfahrens entsprechen und umgekehrt, und dies auch dann, wenn darauf hierin nicht explizit hingewiesen ist.
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Demgemäß ist bei einem erfindungsgemäßen Hausgerätefilter vorgesehen, dass ein Träger wenigstens ein Filtersieb aus einem temperaturfesten Material trägt, wobei der Träger zumindest an seinen Verbindungsbereichen mit dem Filtersieb aus einem thermisch erweichbaren Kunststoffmaterial besteht, wobei das Filtersieb ohne bleibende Formänderung auf eine Temperatur erwärmbar ist, bei der das Kunststoffmaterial erweicht, und wobei das Filtersieb in den Verbindungsbereichen durch plastische Verformung des erweichten Kunststoffmaterials zumindest teilweise in das Material des Trägers eingebettet worden ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Hausgerätefilters ist vorgesehen, dass ein Träger bereitgestellt wird, der zumindest an zur Verbindung mit einem Filtersieb vorgesehenen Verbindungsbereichen aus einem thermisch erweichbaren Kunststoffmaterial besteht, wobei das Filtersieb ohne bleibende Formänderung auf eine Temperatur erwärmbar ist, bei der das Kunststoffmaterial erweicht, und bei dem das Filtersieb erwärmt und unter plastischer Verformung des erweichten Kunststoffmaterials zumindest teilweise in die Verbindungsbereiche des Trägers eingebettet wird.
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Erfindungsgemäß wird also das aus einem temperaturfesten Material bestehende Filtersieb durch Einbettung in das Kunststoffmaterial des Trägers mit diesem verbunden. Der Begriff „temperaturfest“ ist erfindungsgemäß in Relation zu dem Material des Trägers dahingehend zu verstehen, dass das Filtersieb einer Temperatur ausgesetzt werden kann bzw. auf eine Temperatur (Erweichungstemperatur) erwärmt wird, bei der das (zumindest teilweise) strukturbildende Kunststoffmaterial des Trägers plastisch bzw. viskos wird und ein Eindringen bzw. Einbetten von Bereichen, insbesondere Maschen und/oder Drähten des Filtersiebs, erlaubt. Nach dem anschließenden Abkühlen verbleibt das wieder verfestigte Kunststoffmaterial plastisch verformt und ist so mit dem teilweise eingebetteten Filtersieb in den Verbindungsbereichen dauerhaft verbunden.
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Da es dabei lediglich zu einer punktuellen, lokalen Erwärmung des Kunststoffmaterials an den Verbindungsbereichen kommt, ist der Träger insgesamt nur einer vergleichsweise geringen Wärmeeinbringung ausgesetzt. Dadurch kommt es nicht zu merklichen Materialschrumpfungen des Trägermaterials während der Abkühlung, so dass der Träger höchst maßhaltig und formstabil bleibt.
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Fertigungstechnisch und unter Kostengesichtspunkten ist eine Fortbildung der Erfindung bevorzugt, nach der das Filtersieb aus Metall besteht. Dabei kann das Filtersieb bevorzugt ein Metalldrahtgewebe sein. Es hat sich nämlich gezeigt, dass Metallfilter bzw. Metalldrahtgewebe aufgrund ihrer anorganischen Zusammensetzung als Substrat für das Aufwachsen der eingangs erwähnten Biofilme wesentlich weniger geeignet sind als Kunststoffsiebe. Besonders bevorzugt sind austenitische Edelstähle wie 1.4301 (X5CrNi18-10) sowie 1.4401 (X5CrNiMo17-12-2), wobei letzterer Edelstahl aufgrund seiner höheren Korrosionsbeständigkeit bevorzugt ist. Ebenso sind andere metallische Werkstoffe, wie z.B. Bronze, als Material für das Filtersieb gut geeignet.
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Hinsichtlich der Verbindung zwischen Filtersieb und Träger besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung der Erfindung, nach der der Träger wenigsten einen Steg aufweist, auf dem ein Teil des Filtersiebs liegt. Der Steg bzw. mehrere Stege des Trägers kann bzw. können hier materialsparend und effektiv mechanisch stabilisierende Funktionen ausüben. Bei einer derartigen Ausgestaltung ist es besonders vorteilhaft, auf der dem Filtersieb zugewandten Oberseite des Steges bzw. der Stege zumindest abschnittsweise eine sich zum Filtersieb hin erstreckende Materialzugabe als Fügezugabe vorzusehen. Damit wird quasi auf dem jeweiligen Steg ein schmalerer, weiterer Steg geringer Höhe aufgebracht, wobei dieser weitere Steg beim Aufbringen des erwärmten Filtersiebs unter Bildung mindestens eines Verbindungsbereichs anschmilzt (erweicht) bzw. sich plastisch unter Einbettung der zugeordneten Bereiche des Filtersiebs verformt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Fläche, auf der das Filtersieb aufliegt, gegenüber der Bauteilumgebung des Trägers, die das Filtersieb umgibt, mindestens um den Betrag der Dicke des Filtersiebs abgesenkt ist. Mit anderen Worten ist vorgesehen, dass der Träger einen Umgebungsbereich aufweist, der den Rand des Filtersiebs umgibt und dessen Oberseite in der Höhe so bemessen ist, dass sie zumindest in der Ebene oder oberhalb des Randes des Filtersiebs liegt. Dadurch sind die Siebkanten nahezu ansatzlos vom Kunststoffmaterial des Trägers umgeben. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Kanten des Filtersiebs nicht vollständig in den Kunststoff eingebettet werden sollen oder können; in diesem Fall werden die Kanten quasi auf Stoß an das Kunststoffmaterial des Trägers anliegend positioniert und sind dadurch weniger exponiert. Damit sinkt insbesondere die Gefahr, dass an vorstehenden Kanten des Filtersiebs Flusen oder andere Verunreinigungen hängenbleiben.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Hausgerätefilters wird ein Träger aus einem thermisch verformbaren Kunststoffmaterial, zumindest aber an seinen zur Verbindung mit dem Filtersieb vorgesehenen Verbindungsbereichen mit einem thermisch verformbaren Kunststoffmaterial versehener Träger bereitgestellt. Ein aus einem temperaturfesten Material bestehendes Filtersieb wird auf eine Temperatur erwärmt, bei der sich das Kunststoffmaterial plastisch verformt, und in den zur Aufnahme des Filtersiebs vorgesehenen Bereich des Trägers gedrückt oder gepresst derart, dass sich das Kunststoffmaterial in den Verbindungsbereichen plastisch verformt. Bei dieser plastischen Verformung dringt das Filtersieb zumindest partiell in das Kunststoffmaterial des Trägers ein und wird so in diesem unter Bildung einer ausreichend festen Verbindung eingebettet.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand in den Figuren der beigefügten Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele weiter erläutert. Es zeigen:
- 1 schematisch dargestellte Komponenten eines Hausgeräts,
- 2 in perspektivischer Ansicht einen Hausgerätefilter,
- 3 stark vergrößert eine Einzelheit eines Trägers eines Hausgerätefilters,
- 4 einen Ausschnitt aus einem Hausgerätefilter und
- 5 einen weiteren Ausschnitt aus einem Hausgerätefilter.
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1 zeigt schematisch einen Hausgerätefilter 1, der in einem nur teilweise und schematisch dargestellten Hausgerät 2 eingesetzt ist, das in diesem Ausführungsbeispiel ein Wäschetrockner ist. Der Hausgerätefilter ist in dessen Prozessluftkanal 3 eingesetzt. Der Prozessluftkanal 3 führt in diesem Ausführungsbeispiel als Prozessmedium fungierende Prozessluft P von einer in einem Trommelgehäuse 4 gelagerten Wäschetrommel 5 (in einem noch näher beschriebenen Prozesskreislauf) weg. In der Wäschetrommel 5 befindet sich zum Trocknen vorgesehene Wäsche 6, die während des Trocknungsvorgangs Feuchtigkeit an die Prozessluft P abgibt. Mit der Feuchtigkeit bzw. durch den Prozessluftstrom werden aber auch andere Verunreinigungen, wie Haare oder Flusen, mitgerissen und von der Prozessluft P mittransportiert. Diese Verunreinigungen werden nachfolgend zusammenfassend als Flusen F bezeichnet. Der Hausgerätefilter 1 befreit die Prozessluft für ihren anschließenden weiteren Weg durch den Prozessluftkanal 3 von den Flusen F, die an einem Filtersieb 1a hängenbleiben bzw. sich an diesem ablagern.
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Anschließend gelangt die Prozessluft P zu einem Kondensator 7, an dem die Prozessluft abgekühlt wird. Dadurch wird die von ihr aufgenommene Feuchtigkeit als Kondensat 7a abgeschieden. Das Kondensat kann über einen Kondensatorauslass 7b abgeleitet werden. Ohne das Hausgerätesieb könnten sich die Flusen F direkt am Kondensator ablagern, wodurch sich dessen Wirkungsgrad verschlechtern könnte. Das Kondensat 7a kann in an sich bekannter Weise in einem Kondensatsammelbehälter aufgefangen und zur Reinigung des Hausgerätesiebs 1 verwendet werden. Nach dem Kondensator 7 wird die Prozessluft P einer Heizeinrichtung 8 zugeführt, die Bestandteil einer Wärmepumpe sein kann. In der Heizeinrichtung 8 wird die Prozessluft P wieder erwärmt. Ein Gebläse 9 bewirkt die beschriebene Prozessluftströmung und führt die Prozessluft schließlich wieder der Wäschetrommel 5 zu. Zu dem erwähnten Reinigen des Hausgerätesiebs dient eine Reinigungsvorrichtung 14, von der lediglich ein auch als Diffusor bezeichneter Sprühkopf gezeigt ist. Der Sprühkopf sprüht in an sich bekannter und deshalb nicht näher dargestellter Weise abgeschiedenes und gesammeltes Kondensat 7a mit Druck auf das Filtersieb 1a, um die dort abgelagerten Flusen abzuspülen.
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2 zeigt in perspektivischer Ansicht einen Hausgerätefilter 1. Dabei kann der Hausgerätefilter als Permanentfilter oder aber auch als manuell entnehmbarer Filter ausgebildet sein. In der Ausgestaltungsvariante nach 2 hat der Hausgerätefilter einen Griff 20, an dem ihn der Nutzer greifen und bedarfsweise aus dem Hausgerät entnehmen kann. Der Hausgerätefilter weist einen im Wesentlichen rechteckförmigen Träger 22 mit umlaufenden Trägerwänden 23 und einem Bodenbereich 24 auf. In diesem Ausführungsbeispiel besteht der gesamte Träger 22 aus einem thermoplastisch verformbaren, d.h. auch bei Erwärmung erweichbaren, Kunststoffmaterial 26 und ist im Spritzgußverfahren hergestellt.
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In eine Ausnehmung 28 im Bodenbereich 24 des Trägers 22 ist ein Filtersieb 30 eingesetzt. Das Filtersieb 30 besteht aus einem temperaturfesten Material 31. Die Materialpaarung des temperaturfesten Materials 31 und des Kunststoffmaterials 26 ist so gewählt, dass das Material des Filtersiebs 30 reversibel und formgetreu auf eine Temperatur erwärmbar ist, bei der das Kunststoffmaterial 26 erweicht fließende oder viskose Eigenschaften annimmt und damit plastisch verformbar wird und die Einbettung des Siebs ermöglicht. Zuvor dementsprechend erhitzt bzw. erwärmt ist das Filtersieb 30 in die Ausnehmung 28 eingesetzt und in das durch die Wärmeeinbringung mittels der in Kontakt kommenden, erhitzten Siebbereiche zumindest lokal erweichte Kunststoffmaterial eingedrückt. Das Filtersieb ist in diesem Ausführungsbeispiel ein feinmaschiges Metalldrahtgewebe 32.
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Im wesentlichen parallel zu der vorderen Trägerwand 23 verlaufen wie andeutungsweise gezeigt mehrere parallele Stege 34 (Querstege) und dazu im wesentlichen rechtwinklig mittig ein Steg 35 (Längssteg). Der Randbereich bzw. umlaufende Rand 38 des Filtersiebs 30 ist so in die Ausnehmung 28 eingepasst und die Höhe der dem Filtersieb zugewandten Oberseiten der Stege 34, 35 sind so bemessen, dass das Filtersieb 30 plan mit der Ebene des Trägerbodens 24 abschließt (vergleiche hierzu auch 5).
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3 zeigt vergrößert in perspektivischer Ansicht den hinteren linken Bereich 39 aus 2 nicht dargestelltem Filtersieb. Die Stege 34, 35, auf denen im montierten Zustand das Filtersieb zumindest teilweise aufliegt, weisen auf ihrer dem Filtersieb zugewandten Oberseite 40, 41 Materialzugaben 42, 43 auf. Diese Materialzugaben 42, 43 bilden Fügezugaben, die wie vorstehend beschrieben durch das erhitzte Filtersieb bei der Montage erwärmt werden. Dadurch wird an diesen Stellen das Material 26 des Trägers 22 erweicht, so dass das Filtersieb in dieses eindringen kann und in dieses eingebettet wird.
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Der Träger 22 weist einen Umgebungsbereich 50 (siehe auch 2) auf, der den Rand 38 des montierten Filtersiebs 30 umgibt und dessen Oberseite 52 in der Höhe 53 so bemessen ist, dass sie zumindest in der Ebene oder oberhalb des Filtersiebrandes 38 liegt.
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4 zeigt zur weiteren Verdeutlichung in stark vergrößerter und vereinfachter Darstellung einen Querschnitt entlang der Schnittlinie IV-IV in 3 durch den Steg 35 (Längssteg) mit der zuvor beschriebenen Materialzugabe 43 in einer Situation mit bereits aufgelegtem und auf die Temperatur, in der das Kunststoffmaterial 26 thermisch verformbar ist, erwärmten Filtersieb 30, bevor dieses in Richtung auf den Steg 35 eingedrückt wird. Bei diesem Einbetten des Metalldrahtgewebes des Filtersiebs 30 schmilzt das auf dem Steg 35 befindliche Material 43 zumindest teilweise an und bettet den Bereich des Filtersiebs 30, der diesem Verbindungsbereich 54 zugeordnet ist, formschlüssig in das dortige Kunststoffmaterial 26 ein.
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5 zeigt zur weiteren Verdeutlichung ausschnittsweise die Ansicht entlang der Schnittlinie V-V in 2. Der Rand 38 des Filtersiebs 30 liegt wie zuvor beschrieben in der Vertiefung 28 des Trägers 22 und zwar so, dass die Kante 65 des Randes 38 nicht oberhalb der Oberseite 66 des Bodenbereichs 24 (2) bzw. des Umgebungsbereichs 50 liegt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hausgerätefilter
- 1a
- Filtersieb
- 2
- Hausgerät
- 3
- Prozessluftkanal
- 4
- Trommelgehäuse
- 5
- Wäschetrommel
- 6
- Wäsche
- 7
- Kondensator
- 7a
- Kondensat
- 7b
- Kondensatorauslass
- 8
- Heizeinrichtung
- 9
- Gebläse
- 14
- Reinigungsvorrichtung
- 20
- Griff
- 22
- Träger
- 23
- Trägerwände
- 24
- Bodenbereich
- 26
- Kunststoffmaterial
- 28
- Ausnehmung
- 30
- Filtersieb
- 31
- temperaturfestes Material
- 32
- Metalldrahtgewebe
- 34, 35
- Steg
- 38
- Rand des Filtersiebs
- 40, 41
- Oberseite
- 42, 43
- Materialzugabe
- 50
- Umgebungsbereich
- 52
- Oberseite
- 53
- Höhe
- 54
- Verbindungsbereich
- 65
- Kante
- 66
- Oberseite
- V
- Schnittlinie
- F
- Flusen
- P
- Prozessluft
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3304441 A1 [0003]
- DE 102009046921 A1 [0004]
- EP 2202348 A2 [0005]
