DE19922326B4 - Multi-layer filter medium - Google Patents
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Abstract
Filtermedium, insbesondere für gasförmige Medien, bestehend aus mindestens drei Lagen, wobei
– eine Stützlage (17) aus einem überwiegend cellulosehaltigen Filterpapier vorgesehen ist,
– mindestens zwei Filterlagen (16, 18) aus Vlies mit unterschiedlichen Abscheideeigenschaften vorgesehen sind,
dadurch gekennzeichnet, daß
– jeweils mindestens eine der Filterlagen als Vorabscheidelage (16) auf der Rohseite der Stützlage (17) und als Hauptabscheidelage (18) auf der Reinseite der Stützlage (17) angebracht ist und
– die Filterfeinheit der Stützlage (17) geringer ist, als die der Hauptabscheidelage (18)Filter medium, in particular for gaseous media, consisting of at least three layers, wherein
A support layer (17) made of filter paper containing predominantly cellulose is provided,
At least two filter layers (16, 18) made of nonwoven with different separation properties are provided,
characterized in that
- In each case at least one of the filter layers is attached as a pre-separation layer (16) on the raw side of the support layer (17) and as a main separation layer (18) on the clean side of the support layer (17) and
- The filter fineness of the support layer (17) is less than that of the main separation layer (18)
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein mehrlagiges Filtermedium mit mindestens drei Lagen, wovon mindestens eine Lage als Stützlage ausgeprägt ist, nach der Gattung des Patentanspruches 1. Außerdem betrifft die Erfindung einen Filtereinsatz, bei dem das oben genannte Filtermedium zum Einsatz kommt.The invention relates to a multilayer Filter medium with at least three layers, of which at least one layer as a support layer pronounced is, according to the preamble of claim 1. In addition, the invention relates a filter insert in which the above filter medium for Commitment comes.
Mehrlagige Filtermedien sind bekannt. Die Verwendung von Filterlagen mit unterschiedlichen Eigenschaften bewirkt eine Aufteilung der vom Filtermedium zu bewerkstelligenden Aufgaben. Hierdurch kann das Filtermedium hinsichtlich seiner Filterkapazität, dem erzeugten Druckverlust und dessen Einsatzgebiet optimiert werden.Multi-layer filter media are known. The use of filter layers with different properties causes a division of those to be accomplished by the filter medium Tasks. As a result, the filter medium can be produced with regard to its filter capacity Pressure loss and its area of application can be optimized.
Aus der
Durch Aufteilen der Filterfunktion auf zwei Filterschichten zur Vorabscheidung und Absolutfiltration läßt sich das Filtermedium hinsichtlich einer möglichst hohen Filterkapazität bei möglichst geringem Strömungswiderstand verwirklichen. Größere Partikel und Staub sammeln sich in der Vorabscheidelage, die aufgrund ihrer geringen Filterfeinheit einen geringen Strömungswiderstand darstellt. Die Hauptabscheide schicht kann dünner ausfallen, da aufgrund der Vorabscheidung eine geringere Filterkapazität für diese Schicht gefordert ist. Hierdurch kann eine wesentliche Verringerung des Strömungswiderstandes des gesamten Filterelementes erreicht werden.By dividing the filter function on two filter layers for pre-separation and absolute filtration let yourself the filter medium with regard to the highest possible filter capacity low flow resistance realize. Larger particles and dust collect in the pre-separation layer, which is due to their low filter fineness represents a low flow resistance. The main separation layer can be thinner fail because of the pre-separation, a lower filter capacity for this Layer is required. This can result in a significant reduction the flow resistance of the entire filter element can be achieved.
Bei schwingender bzw. stoßweiser Beanspruchung des Filters, wie dies z. B. bei der Verwendung in Kraftfahrzeugen der Fall ist, kann die Filterstandzeit jedoch in unerwünschter Weise verkürzt werden. Dies ist auf eine Verdichtung des vorabgeschiedenen Materials an der Grenzfläche zwischen der Vorabscheideschicht und der Hauptabscheideschicht zurückzuführen. Die Vorabscheideschicht ist nämlich zu grobmaschig, um das vorabgeschiedene Material fest an sich zu binden. Dieses legt sich dann auf die Hauptabscheideschicht und setzt diese damit zu. Die Verringerung der Filterstandzeit führt zu kürzeren Wechselintervallen für die Filtereinsätze und beeinträchtigt damit die Wirtschaftlichkeit dieser Bauteile.With vibrating or intermittent Strain on the filter, such as this. B. when used in However, the filter service life can be in motor vehicles undesirable Way be shortened. This is due to the compression of the pre-separated material the interface between the pre-separation layer and the main separation layer. The Pre-separation layer is namely too coarse-meshed to firmly hold the pre-separated material tie. This then lies on the main separating layer and closes them with it. The reduction in filter life leads to shorter change intervals for the filter Elements and impaired thus the economy of these components.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Filtermedium für Filtereinsätze zu schaffen, welches kostengünstig in der Herstellung bei Realisierung eines geringen Strömungswiderstandes und einer hohen Filterkapazität und zuverlässig im Einsatz ist.The object of the invention is in being a filter medium for filter Elements to create which is inexpensive in the manufacture with a low flow resistance and a high filter capacity and reliable is in use.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Ferner wird gemäß Anspruch 9 ein Filtereinsatz beansprucht, in dem das erfindungsgemäße Filtermedium zum Einsatz kommt.This task is due to the characteristics of claim 1 solved. Furthermore, according to claim 9 claims a filter insert in which the filter medium according to the invention is used.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Das erfindungsgemäße Filtermedium weist mindestens zwei Filterlagen auf, wobei die eine für eine Vorabscheidung und die zweite für die Absolutfiltration vorgesehen ist. Zwischen diesen beiden Filterlagen befindet sich die Stützlage, welche aus einem überwiegend zellulosehaltigen Filterpapier besteht. Die Filterfeinheit der Stützlage ist in jedem Fall geringer als die der Hauptabscheidelage, die sich auf der Reinseite der Stützlage befindet. Die Hauptaufgabe der Stützlage ist es, dem Filtermedium bei der Verarbeitung zu einem Filtereinsatz genügende Stabilität zu verleihen. Gleichzeitig verbessern sich durch Vorsehen einer Stützlage aus Filterpapier die Verarbeitungseigenschaften des Filtermediums. Dieses kann mit für Filterpapier bekannten Verfahren weiterverarbeitet werden.The filter medium according to the invention has at least two filter layers, one for pre-separation and the other second for absolute filtration is provided. Between these two filter layers is the support layer, which from a predominantly there is cellulose-containing filter paper. The filter fineness of the support layer is in any case less than that of the main separating layer, which is on the clean side of the support layer located. The main task of the support layer is the filter medium to give sufficient stability during processing into a filter insert. At the same time improve by providing a support layer Filter paper the processing properties of the filter medium. This can with for Known filter paper processes can be processed.
Im regulären Betrieb des Filtermediums durchtritt das zu filternde Medium, welches insbesondere gasförmig ist, das Filtermedium von der Rohseite zur Reinseite. Dabei findet eine Vorabscheidung von groben Partikeln und Staub in der Vorabscheidelage statt. Die Stützlage trägt zur weiteren Filtrierung des zu filternden Mediums nur unwesentlich bei. Seine Hauptaufgabe ist die Stützfunktion. Die Struktur des Filterpapiers ist extrem luftdurchlässig, um einen geringen Strömungswiderstand zu erzielen. Somit tritt das mit feinen Partikeln beaufschlagte zu filternde Medium auf die Hauptabscheidelage, wobei beim Durchtritt auf die Reinseite des Filtermediums eine Absolutfiltration mit den geforderten Abscheidegraden in der Hauptabscheidelage stattfindet.Passes through in normal operation of the filter medium the medium to be filtered, which is in particular gaseous, the filter medium from the raw side to the clean side. One finds Pre-separation of coarse particles and dust in the pre-separation layer instead of. The support layer contributes to further filtration of the medium to be filtered is only insignificant at. Its main task is the support function. The structure of the Filter paper is extremely permeable to air, with a low flow resistance to achieve. This means that the particle loaded Medium to be filtered on the main separating layer, while passing through on the clean side of the filter medium an absolute filtration with the required degrees of separation takes place in the main separation position.
Bei einer rüttelnden Beanspruchung des Filtermediums erfüllt die Stützlage aber noch eine Nebenfunktion. Es hat sich gezeigt, daß die Stützlage für die in der Vorabscheidelage abgeschiedenen Grobpartikel genügende Abscheideeigenschaften aufweist für den Fall, daß diese sich lösen und von dem zu filternden Medium in Richtung der Hauptabscheidelage weitertransportiert werden. Somit ist die Stützlage dazu geeignet, ein Zusetzen der Hauptabscheidelage durch grobe Schmutzpartikel des zu filternden Mediums wirksam zu verhindern. Daher kann die Dicke der Hauptabscheidelage gering ausfallen, wodurch der Strömungswiderstand des Filtermediums weiter herabgesetzt wird. Im Vergleich zu mehrlagigen Filtermedien, bei denen die Vliesschichten direkt aufeinander folgen, kann Gewicht eingespart werden und der durch das gesamte Filtermedium erzeugte Druckverlust weiter verringert werden. Dabei wird gleichzeitig eine genügende Filterkapazität des gesamten Filtermediums gewährleistet.If the filter medium is shaken, the support layer still has a secondary function. It has been shown that the support layer for the coarse particles separated in the pre-separation layer has sufficient separation properties in the event that they become detached and are transported further by the medium to be filtered in the direction of the main separation layer. The support layer is thus suitable for clogging the main section to effectively prevent separation by coarse dirt particles of the medium to be filtered. The thickness of the main separating layer can therefore be small, as a result of which the flow resistance of the filter medium is further reduced. Compared to multi-layer filter media, in which the fleece layers follow each other directly, weight can be saved and the pressure loss generated by the entire filter medium can be further reduced. At the same time, a sufficient filter capacity of the entire filter medium is guaranteed.
Die beschriebenen positiven Effekte lassen sich auch erreichen, wenn die Filterfeinheit der Stützlage geringer gewählt ist als die der Vorabscheidelage. Für den Fall, daß Partikel, die eigentlich in der Vorabscheidelage abgeschieden werden sollten, die Stützlage erreichen, reicht eine geringere Filterfeinheit aus, da lediglich ein Zu setzen der Grenzschicht zwischen Stützlage und Hauptabscheidelage vermieden werden soll. Je geringer die Filterfeinheit der Stützlage gewählt ist, desto geringer ist auch der durch die Stützlage verursachte Strömungswiderstand.The positive effects described can also be achieved if the filter fineness of the support layer is lower chosen than that of the pre-separation layer. In the event that particles, which should actually be separated in the pre-separation position, the support layer reach, a lower filter fineness is sufficient, since only To set the boundary layer between the support layer and the main separation layer should be avoided. The lower the filter fineness of the support layer is selected, the lower the flow resistance caused by the support layer.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird für die Vorabscheidelage ein Melt-Blown Vlies mit einem Flächengewicht zwischen 5 und 20 g/m2 und einer Faserstärke zwischen 10 und 30 μm gewählt. Für die Hauptabscheidelage ist die Verwendung eines Melt-Blown Vlieses mit einem Flächengewicht zwischen 3 und 20 g/m2 und einer Faserstärke zwischen 3 und 10 μm besonders vorteilhaft. Die Faserstärke für die Vorabscheidelage wird bewußt recht groß gewählt. Dies erklärt sich aus der großen Maschenweite des Vlieses, weswegen die Fasern durch ihre Eigensteifigkeit stabilisiert werden müssen. Die Hauptabscheidelage hat trotz der dichten Verflechtung der Fasern ein sehr geringes Flächengewicht. Dies läßt sich dadurch erklären, daß die Dicke der Hauptabscheidelage gering gewählt werden kann. Der Hauptteil der abzuscheidenden Partikel verbleibt in der Vorabscheidelage und evtl. in der Stützlage.According to a particular embodiment of the invention, a melt-blown fleece with a basis weight between 5 and 20 g / m 2 and a fiber thickness between 10 and 30 μm is selected for the pre-separation layer. For the main separation layer, the use of a melt-blown fleece with a basis weight between 3 and 20 g / m 2 and a fiber thickness between 3 and 10 μm is particularly advantageous. The fiber thickness for the pre-separation layer is deliberately chosen to be quite large. This is explained by the large mesh size of the fleece, which is why the fibers have to be stabilized by their inherent rigidity. The main separation layer has a very low basis weight despite the tight interweaving of the fibers. This can be explained by the fact that the thickness of the main separating layer can be chosen to be small. The majority of the particles to be separated remain in the pre-separation layer and possibly in the support layer.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform des Erfindungsgedankens kann der Stützlage aus zellulosehaltigem Filterpapier ein Anteil bis zu 50% des Gewichts an synthetischen Fasern beigefügt werden. Hier ist insbesondere an Glasfasern zu denken, die der Stützlage trotz einer großen Luftdurchlässigkeit eine genügende Steifigkeit verleihen. Eine andere Beimischung könnte z. B. aus Polyesterfasern bestehen.According to a particular embodiment of the Invention can the support layer from cellulose-containing filter paper up to 50% of the weight be added to synthetic fibers. Here one has to think in particular of glass fibers, despite the support layer a big one Air permeability a sufficient one Give stiffness. Another admixture could e.g. B. made of polyester fibers consist.
Soll das erfindungsgemäße Filtermedium zu einem Filtereinsatz verarbeitet werden, so ist eine zick-zack-förmige Faltung des Filtermediums besonders vorteilhaft. Auf diese Weise läßt sich auf engem Raum eine große Filterfläche unterbringen. Die Verarbeitung des Filtermediums ist dabei genauso einfach wie die reiner Papierfiltermedien. Bei der zick-zack-förmigen Faltung des Filtermediums ergibt sich ein zusätzlicher Vorteil für die beidseitige Anbringung der Filterlagen an der Stützlage. Diese werden in der Nähe des Faltengrundes nämlich verdichtet, was deren Filtereigenschaften unerwünscht beeinflußt. Das Maß der Verdichtung hängt im wesentlichen von der Dicke der Filterlage ab. Verteilt man die Filterlagen auf beide Seiten des Stützmediums so ergibt sich eine geringere Höhe der Filterlagen, gesehen von der Oberfläche des Stützmediums. Daher ist auch die Verdichtung der Filterlagen geringer.Should the filter medium according to the invention processed into a filter insert, so is a zigzag-shaped fold of the filter medium is particularly advantageous. In this way a big one in a small space filter area accommodate. The processing of the filter medium is the same just like the pure paper filter media. With the zigzag folding of the filter medium results in an additional advantage for both sides Attachment of the filter layers to the support layer. These are in the Near the Wrinkle base namely compresses, which undesirably affects their filter properties. The Measure of Compression hangs essentially depends on the thickness of the filter layer. Distribute the filter layers on both sides of the support medium this results in a lower height of the filter layers, seen from the surface of the support medium. Hence the Compression of the filter layers less.
Um eine zuverlässige Verbindung zwischen den Filterlagen und der Stützlage zu erreichen kann zwischen den Lagen gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine Ultraschallverschweißung vorgesehen werden. Diese muß nur punktuell erfolgen und führt auch dazu, daß bei einer Faltung der Stützlage die Filterlagen in die Filterfalten gedrückt werden. Alternativ zu einer Verschweißung ist selbstverständlich auch eine Verklebung denkbar. Die Verbindung der Lagen erfolgt dann durch einzelne auf die Stützlage aufgebrachte Klebepunkte.To establish a reliable connection between the Filter layers and the support layer can be reached between the layers according to a further embodiment the invention, an ultrasonic welding can be provided. This just have to take place and leads also to the fact that at a folding of the support layer the filter layers are pressed into the filter pleats. Alternatively to one welding is self-evident bonding is also conceivable. The layers are then connected by individual on the support layer applied glue dots.
Eine Fixierung der Filterlagen auf der Stützlage kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung auch durch Prägevorsprünge im Filterpapier erfolgen. Diese vermögen während des Faltvorganges einzelne Fasern der Filterlagen einzuklemmen, wodurch eine Fixierung erreicht wird. Zusätzlich können, um den Faltvorgang leichter handhabbar zu machen, einige Fixierungspunkte z. B. durch Verklebungen vorgesehen werden.A fixation of the filter layers on the support layer can according to one Another embodiment of the invention also by embossing projections in the filter paper respectively. These are capable while pinching individual fibers of the filter layers during the folding process, whereby a fixation is achieved. In addition, to make the folding process easier to make manageable, some fixation points z. B. by gluing be provided.
Ein Filtereinsatz gemäß Anspruch 9 ist dazu geeignet, ein Filtermedium gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche aufzunehmen. Auf diese Weise können Filtereinsätze erzeugt werden, die beim Einbau oder Auswechseln einfach in der Handhabung sind.A filter insert according to claim 9 is suitable for a filter medium according to one of the preceding ones Expectations take. That way you can filter Elements generated that are easy to install or replace in the Handling.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in den Zeichnungen anhand von schematischen Ausführungsbeispielen beschrieben. Hierbei zeigenFurther details of the invention are shown in the drawings based on schematic embodiments described. Show here
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
In
Der Aufbau des Filtermediums läßt sich
Die Stützlage ist zick-zack-förmig gefaltet. Sie
weist Prägevorsprünge
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