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Die
Neuerung betrifft einen Filterbeutel für einen Staubsauger gemäß dem Oberbegriff
des Schutzanspruchs 1.
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Aus
der gattungsgemäßen
DE 20 2005 000 918
U1 ist ein Staubfilterbeutel für einen Staubsauger bekannt.
Dieser besteht aus einem schweißbaren
Filtermaterial. Dieses Filtermaterial liegt in zwei getrennten Faltzuschnitten
vor, die einerseits eine Deckwand und andererseits eine Rückwand bilden. Außerdem sind
an den Faltzuschnitten Faltschenkel von Seitenwänden vorgesehen. Diese Faltschenkel werden
nach innen gefaltet und im Bereich der freien Längskante nach außen zurückgefaltet,
so daß insgesamt
eine Z-Faltung entsteht. Der zurückgefaltete Bereich
beider Faltzuschnitte wird auf der Außenseite des Filterbeutels
durch eine Schweißnaht
abgeschlossen, die beide Faltzuschnitte dicht miteinander verbindet.
Der auf diese Weise erstellte Beutel ist im Auslieferungszustand,
bedingt durch die eingefalteten Seitenwände, relativ flach, kann sich
jedoch im Betrieb auf ein beträchtliches
Volumen aufblähen.
Im Bereich der Längsschweißnähte liegen
sechs volle Beutelwandungen übereinander,
so daß diese
Stelle die Beuteldicke im Auslieferungszustand bestimmt. Dieser
bekannte Filterbeutel hat sich in der Praxis gut bewährt und
bildet den Ausgangspunkt der vorliegenden Neuerung.
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Der
Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kompakten Filterbeutel
der eingangs genannten Art zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird neuerungsgemäß mit den
Merkmalen des Schutzanspruchs 1 gelöst.
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Der
Filterbeutel gemäß Anspruch
1 wird von mindestens einem Faltzuschnitt eines Filtermaterials gebildet,
welches zumindest eine schweißbare
Lage aufweist. Gedacht ist insbesondere an Kunststoffvliese, Meltblown-
oder Spunblown-Vliese aus thermoplastischen Materialien. Diese können beispielsweise
durch direkte Wärmeeinwirkung
geschweißt
werden. Alternativ ist auch daran gedacht, Schweißungen mit
Ultraschall oder Laserstrahlung herzustellen. Falls das Filtermaterial
mehrlagig aufgebaut ist, genügt
es in der Regel, wenn wenigstens eine der Lagen aus einem schweißbaren Material
gefertigt ist. Selbstverständlich
können
auch bei einem mehrlagigen Aufbau sämtliche Lagen des Filtermaterials
aus schweißbarem
Material gefertigt sein. Die Faltzuschnitte weisen zum einen eine
Deckwand und zum anderen eine Rückwand
des Filterbeutels auf. Zusätzlich
weist jeder Faltzuschnitt zur Bildung von Seitenwänden nach
innen gefaltete Falt schenkel auf. Die Faltschenkel der Seitenwände sind
dabei durch Längsschweißnähte miteinander
verbunden, so daß die
Deck-, Seiten- und Rückwand
beidseitig M-förmig gefaltet
sind. Alternativ können
alle genannten Wände
auch von einem einstückigen
Faltzuschnitt gebildet sein, um eine Längsschweißnaht einzusparen. Die Seitenwand
ist nach innen gezogen, um eine möglichst geringe Breite des
Filterbeutels im Auslieferungszustand zu realisieren. Im Betriebszustand bläst sich
der Filterbeutel dagegen auf, so daß die nach innen gezogene Seitenwand
aufgestellt wird, wobei der Filterbeutel dann einen näherungsweisen rechteckförmigen Querschnitt
aufweist. Der tatsächlich
eingenommene Querschnitt des Filterbeutels im Betriebszustand hängt naturgemäß von der
konkreten Formgebung der Staubfilterkammer des Staubsaugers ab,
an der sich der Filterbeutel anlegt. Um die Dicke des Filterbeutels
im Auslieferungszustand möglichst
klein zu halten, ist die mindestens eine Längsschweißnaht innenseitig zum Filterbeutel
vorgesehen. Damit liegen im gefalteten Zustand an jeder Stelle des
Filterbeutels maximal vier Beutelwände übereinander, so daß sich eine
erheblich verringerte Beuteldicke ergibt. Die Filterbeutel lassen
sich daher auf ein erheblich geringeres Volumen zusammendrücken, als
dies im Stand der Technik der Fall gewesen ist. Außerdem wird
das Filtermaterial im Bereich der Längsschweißnaht während der Beutelherstellung bis
zum Einbau in den Staubsauger nicht geknickt, wodurch sich die Belastungen
des Filtermaterials in diesem Bereich deutlich verringern. Dies
erhöht
die Zuverlässigkeit
des Filtermaterials und beugt insbesondere Brüchen des Filterbeutels im Verbindungsbereich
zwischen den Faltzuschnitten vor. Wird der Filter beutel im Betrieb
innenseitig angeströmt,
so biegt sich das Material im Bereich dieser Längsschweißnaht um höchstens 90° um, wie dies auch bei bekannten
Staubfilterbeuteln der Fall ist. Eine Umfaltung des Filtermaterials
um 180° kommt
in diesem Bereich dagegen nicht vor. Insbesondere bei mehrlagigen
Filterbeuteln hat diese Verschweißung den Vorteil, daß die Innenlage
des Filterbeutels gegebenenfalls auch aus Filterpapier hergestellt
werden kann, welches sich gegenüber
Kunststoffvliesmaterial durch eine verbesserte mechanische Stabilität auszeichnet.
Damit kann teures Vliesmaterial eingespart werden, da es nur in
dem Umfang benötigt
wird, wie dies zur Filterung und nicht zum Erreichen der erforderlichen
mechanischen Stabilität
des Filterbeutels erforderlich ist.
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Gemäß Anspruch
2 ist es günstig,
wenn das Filtermaterial mehrlagig ist. Der mehrlagige Aufbau hat
den Vorteil, daß auf
diese Weise eine gute Staubabscheidung im Feinstaubbereich bei gleichzeitig hohem
Luftdurchsatz erzielt werden kann. Dabei dient eine Innenlage zur
Grobstaubabscheidung, während
eine weiter außen
liegende Lage zur Feinstaubabscheidung eine entsprechend verringerte
Porengröße aufweist.
Da die äußere Lage
nicht mehr mit dem Grobstaub belastet wird, ist die Gefahr des vollständigen Zusetzens
der Poren des Feinstaubfilters entsprechend verringert. Außerdem kann
durch den mehrlagigen Aufbau eine materialsparende Filteranordnung
realisiert werden. Da beim Erstellen der Längsschweißnähte nur die beiden Außenlagen des
Filtermaterials aufeinander liegen, reicht es aus, wenn diese für die Feinstaubabscheidung
zuständige Außenlage
aus einem schweißbaren
Material besteht. An dere Lagen können
aus anderen Materialien, wie beispielsweise Papier bestehen, um
durch diese Materialzusammenstellung eine besonders hohe Staubabscheidewirkung
zu erzielen.
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Nach
dem Herstellen der Längsschweißnähte liegt
der Filterbeutel als Schlauchware vor, so daß dieser noch senkrecht zu
den Längsschweißnähten konfektioniert
werden muß.
Um an den Enden einen dichten Abschluß zu erzeugen, ist es gemäß Anspruch
3 günstig,
wenn die Deck- und Rückwand
zusammen mit den Seitenwänden
endseitig durch gemeinsame Querschweißnähte abgeschlossen sind. Damit
ergibt sich eine feste Verbindung aller Lagen im Endbereich, die
auch widrigen Betriebsbedingungen standhält. Außerdem ist diese Art der Verschweißung besonders
einfach zu realisieren.
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Im
Bereich des Übergangs
zwischen der Deck- bzw. Rückwand
einerseits und der Seitenwand andererseits ergibt sich eine Umfaltung
des Filtermaterials um 180°.
Zur Vermeidung von Beschädigungen
wie Brüchen
in diesem Bereich ist es gemäß Anspruch
4 günstig,
mindestens eine der Faltkanten des Faltzuschnitts mit einer Verstärkung zu
versehen. Vorzugsweise wird das Filtermaterial im Bereich dieser
Faltkanten mit einer Längsnaht
geschweißt,
so daß sich
eine entsprechende Materialerhärtung
im Faltkantenbereich ergibt.
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Zur
weiteren Erhöhung
der Standfestigkeit des Filterbeutels ist es gemäß Anspruch 5 vorteilhaft, wenn
mindestens einer der Faltzuschnitte eine Einströmöffung aufweist, der – in Strömungsrichtung
gesehen – eine
Verstärkung
des Filtermaterials gegenüberliegt.
Im Betrieb werden in den Filterbeutel neben Staub auch harte Gegenstände, wie
Nägel,
Nadeln und Glasscherben mit dem Staubsauger eingesaugt und in den
Filterbeutel gebracht. Diese schweren Gegenstände bewegen sich mit dem Luftstrom mit
und prallen in der Regel an die der Einströmöffnung gegenüberliegende
Fläche
des Filterbeutels. Sind die eingesaugten Gegenstände spitz bzw. scharfkantig,
so kann dieser Aufprall auf das Filtermaterial zu einer lokalen
Zerstörung
führen.
Damit kann ein Teil der Filterwirkung des Filterbeutels verlorengehen,
indem die staubbeladene Luft ungefiltert durch einen auf diese Weise
produzierten Defekt in der Filterbeutelwand ausströmt. Aufgrund
der sich dabei ändernden
Strömungsverhältnisse
entsteht auf diesen Defekt eine verstärkte Strömungskraft, die diesen Defekt
weiter aufweitet, so daß die
Filterwirkung des Filterbeutels sogar vollständig verloren gehen kann. Durch
die Verstärkung
des Filterbeutels in diesem kritischen Aufprallbereich wird dieses
Problem beseitigt. Dabei wird vorzugsweise in diesem Bereich ein
zusätzliches
Verstärkungsmaterial
eingefügt,
welches gegebenenfalls auch luftundurchlässig sein könnte. Dieses zusätzliche
Material wird vorzugsweise mit dem Filtermaterial verschweißt.
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Alternativ
oder zusätzlich
ist es gemäß Anspruch
6 günstig,
das Filtermaterial im Bereich eines Gebläsekanals des Staubsaugers mit
einer Verstärkung
zu versehen. Im Bereich des Gebläsekanals des
Staubsaugers ergibt sich eine verstärkte Luftströmung, so
daß insbesondere
leichte, eingesaugte Gegenstände
bevorzugt in diesem Bereich auf die Filterbeutelwand treffen. Vorzugsweise
erfolgt die Verstärkung
in diesem Bereich durch eine flächige Verschweißung, durch
die das Filtermaterial in diesem Bereich hart und damit resistent
gegen Beschädigung
durch Fremdkörper
wird.
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Gemäß Anspruch
7 ist es vorteilhaft, wenn die Verstärkung von mindestens einer
Schweißnaht, einer
flächigen
Schweißung
bzw. einem zusätzlich zum
Faltzuschnitt eingebrachten und mit diesem verschweißten Material
gebildet ist. Durch diese Verstärkungsmaßnahme wird
zwar die Luftdurchlässigkeit des
Filtermaterials in dem verstärkten
Bereich reduziert bzw. völlig
aufgehoben, die restliche Filterwandung reicht jedoch in der Regel
aus, um die gesamte, vom Staubsaugergebläse erzeugte Luftströmung mit geringem
Druckverlust zu filtern. Das zusätzlich
eingebrachte Material besteht vorzugsweise aus einer Kunststoffolie
oder Kunststoffplatte, die die Filterbeutelwand schützt.
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Da
die Faltzuschnitte lediglich an den Randkantenbereichen miteinander
verschweißt
werden müssen,
ist es gemäß Anspruch
8 möglich,
diese aus unterschiedlichen Materialien bzw. mit unterschiedlichen
Lageanordnungen zu realisieren. Auf diese Weise kann beispielsweise
erreicht werden, daß die der
Einströmöffnung zugewandte
Seite des Filterbeutels eine erhöhte
Formstabilität,
die gegenüberliegende
Seite jedoch eine erhöhte
Luftdurchlässigkeit aufweist.
Damit ergibt sich eine Vielzahl gestalterischer Abwandlungen des
Filterbeutels, die vorteilhaft zur Verbesserung der Filtrationswirkung
eingesetzt werden können.
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Schließlich ist
es gemäß Anspruch
9 vorteilhaft, wenn mindestens einer der Faltzuschnitte mindestens
eine Lage aus Filterpapier aufweist. Filterpapier besitzt bei geringer
Materialdicke eine sehr hohe Festigkeit, so daß es gegenüber einem Kunststoffvlies mechanisch
sehr stabil ist. Damit kann eine große Menge von teurem und voluminösem Kunststoffvlies
eingespart werden, das lediglich zur Erzielung der mechanischen
Stabilität
des gesamten Filterbeutels erforderlich wäre.
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Der
Neuerungsgegenstand wird beispielhaft anhand der Zeichnung erläutert, ohne
den Schutzumfang zu begrenzen.
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Es
zeigt:
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1 eine
Querschnittsdarstellung durch einen Filterbeutel für einen
Staubsauger,
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2 den
Filterbeutel gemäß 1 in
zusammengelegter Lage,
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3 den
Filterbeutel gemäß 1 in
der Betriebslage und
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4 eine
alternative Ausführungsform
des Filterbeutels gemäß 1 in
einer Staubfilterkammer eines Staubsaugers.
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Die 1 zeigt
einen Filterbeutel 1, bestehend aus Faltzuschnitten 2, 3,
während
der Herstellung. Die Faltzuschnitte 2, 3 befinden
sich dabei in einem halb geöff neten
Zustand, so daß die
Faltung der Faltzuschnitte 2, 3 deutlich zu sehen
ist. Die Faltzuschnitte 2, 3 sind im Ausführungsbeispiel
gemäß 1 einlagig
dargestellt. Alternativ könnten
die Faltzuschnitte 2, 3 auch mehrlagig aufgebaut
sein, wobei insbesondere Lagen aus unterschiedlichen Filtermaterialien
miteinander verbunden sein können. Zur
Verbindung einzelner Lagen untereinander, werden Schweißpunkte
eingesetzt, die die einzelnen Lagen miteinander lokal verbinden.
Hierdurch wird die Luftdurchlässigkeit
des Filtermaterials kaum beeinträchtigt.
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Der
Faltzuschnitt 2 besteht aus einer Deckwand 4,
an die sich beidseitig nach innen gefaltete Faltschenkel 5 zur
Bildung von Seitenwänden 6 einstückig anschließen. Der
Faltzuschnitt 3 ist entsprechend aufgebaut und besteht
aus einer Rückwand 7 mit
seitlichen Faltschenkeln 8.
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Die
Faltschenkel 5, 8 sind nach innen gezogen und
im Bereich ihrer freien Enden 9 mit einer durchgängigen Längsschweißnaht 10 jeweils
miteinander verbunden. Die Herstellung dieser Längsschweißnähte 10 ist in 1 durch
strichliert dargestellte Schweißrollen 11 angedeutet,
die im Innenraum 12 des Filterbeutels 1 vorgesehen
sind und während
des Transports des Filterbeutelmaterials die durchgehenden Längsschweißnähte 10 erzeugen. Auf
diese Weise ergibt sich ein schlauchförmiger Aufbau des Filterbeutels 1.
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Am
vorderen und hinteren Ende des Filterbeutels 1 ist eine
Querschweißnaht 13 vorgesehen, die
die Deckwand 4, die Rückwand 7 und
die Seitenwände 6 (letztere
in eingefalte ter Lage) vollständig durchsetzen.
Damit ergibt sich ein dichter endseitiger Abschluß des Filterbeutels 1.
Die Herstellung der Querschweißnähte 13 erfolgt
erst nach der Herstellung der Längsschweißnähte 10,
so daß die Schweißrollen 11 stets über das
noch unverschweißte
Ende des Schlauches aus Filterbeutelmaterial zugänglich sind.
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2 zeigt
den Filterbeutel 1 in zusammengefalteter Lage, so daß die Deckwand 4,
Rückwand 7 sowie
die Faltschenkel 5, 8 eine minimale Dickenerstreckung
aufweisen. Die Dicke des gesamten Filterbeutels 1 beträgt in dieser
Lage nicht mehr als das Vierfache der Filterbeutelwand, so daß der Filterbeutel 1 besonders
platzsparend untergebracht werden kann. An einer Kante 26 des
Faltzuschnittes 4 ist eine Verstärkung 27 in Form einer
Schweißnaht
vorgesehen. Eine derartige Verstärkung 27 könnte alternativ auch
an jeder Außenkante 26 des
Filterbeutels 1 vorgesehen sein. Zur Erzielung einer besseren Übersichtlichkeit
wurde in der 2 von einer Darstellung der
Querschweißnaht 13 abgesehen.
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Die 3 zeigt
den Filterbeutel 1 gemäß 1 in
der Betriebsstellung, wenn er von der Luftströmung eines Staubsaugers aufgeblasen
wird. Dabei nehmen die Deckwand 4, Rückwand 7 und Seitenwände 6 zusammen
eine in etwa rechteckförmige Gestalt
an, so daß sich
ein recht großes
Filterbeutelvolumen im Innenraum 12 ergibt. Die konkrete
geometrische Ausbildung des Filterbeutels 1 in der Betriebslage
hängt von
der jeweiligen Form der Staubfilterkammer im eingesetzten Staubsauger
ab.
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4 zeigt
eine alternative Ausführungsform
des Filterbeutels 1 gemäß 3 in
einer Staubfilterkammer 24 eines Staubsaugers, wobei gleiche Bezugszeichen
gleiche Teile benennen. Im folgenden wird lediglich auf die Unterschiede
zur Ausführungsform
gemäß 3 eingegangen.
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Der
Filterbeutel 1 weist in seiner Deckwand 4 eine
Einströmöffnung 14 auf,
durch die die staubbeladene Luft in den Innenraum 12 des
Filterbeutels 1 gelangt. Im Bereich um diese Einströmöffnung 14 ist eine
Halteplatte 15 vorgesehen, die eine im wesentlichen fluchtende
Einströmöffnung 16 aufweist.
In diese Einströmöffnung 16 ragt
eine ringförmige
Dichtung 17, die einen dichten Anschluß zu einem Stutzen 18 des
Staubsaugers bildet. Über
diesen Stutzen 18 gelangt die staubbeladene Luft in den
Innenraum 12 des Filterbeutels 1. Die Dichtung 17 verhindert
dabei, daß staubbeladene
Luft ungefiltert über
einen Gebläsekanal 19 in
ein nicht dargestelltes Gebläse
des Staubsaugers gelangt.
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In
einem Bereich 20, der der Einströmöffnung 14 – in Strömungsrichtung 21 betrachtet – gegenüberliegt,
ist eine Verstärkung 22 an
der Rückwand 7 vorgesehen.
Diese Verstärkung 22 wird
von einer Kunststoffplatte bzw. Kunststoffolie gebildet, die eine
größere Festigkeit
als das Filtermaterial des Filterbeutels 1 besitzt. Diese
Verstärkung 22 ist über Schweißnähte 23 mit
der Rückwand 7 des
Filterbeutels 1 verschweißt. Im Bereich von Gebläsekanälen 19 einer
Staubfilterkammer 24 des Staubsaugers ist eine weitere
Verstärkung 25 in
Form einer flächigen Verschweißung des
Filtermaterials vorgesehen. Diese dient insbesondere zum Schutz
des Filterbeutels 1 vor leichten aber scharfkantigen Gegenständen.
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Schließlich weist
der Filterbeutel 1 im Bereich von Faltkanten 26 der
Faltzuschnitte 2, 3 eine weitere Verstärkung 27 in
Form von Längsschweißnähten auf.
Diese Verstärkung 27 dient
insbesondere der Aussteifung des Filterbeutels 1 im Bereich
der Faltkanten 26. Dort ist der Faltzuschnitt 2, 3 um
etwa 230° umgelegt
und damit einer erhöhten
Belastung ausgesetzt. Die Verstärkung 27 schützt diesen
Bereich zuverlässig.
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- 1
- Filterbeutel
- 2,3
- Faltzuschnitt
- 4
- Rückwand
- 5
- Faltschenkel
- 6
- Seitenwand
- 7
- Rückwand
- 8
- Faltschenkel
- 9
- freies
Ende
- 10
- Längsschweißnaht
- 11
- Schweißrolle
- 12
- Innenraum
- 13
- Querschweißnaht
- 14
- Einströmöffnung
- 15
- Halteplatte
- 16
- Einströmöffnung
- 17
- Dichtung
- 18
- Stutzen
- 19
- Gebläsekanal
- 20
- Bereich
- 21
- Strömungsrichtung
- 22
- Verstärkung
- 23
- Schweißnaht
- 24
- Staubfilterkammer
- 25
- Verstärkung
- 26
- Faltkante
- 27
- Verstärkung