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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft ein Filtergehäuse
für ein
stationäres
Aggregat, insbesondere für
einen Gasmotor.
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Stand der Technik
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Filtergehäuse der
eingangs genannten Art finden insbesondere in stationären Aggregaten
wie Gasmotoren Verwendung. Stationäre Aggregate zeigen hohe elektrische
und thermische Leistungen im Bereich von mehreren Kilowatt und verbrennen
Erdgas, Biogas und Koks. Des Weiteren werden Sondergase wie beispielsweise
Deponiegase verbrannt.
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Zur
Verbrennung der genannten Gase ist eine Luftzufuhr über ein
großvolumiges
Filtergehäuse
notwendig, in welchem ein Luftfilter positioniert ist. Üblicherweise
bestehen diese Filtergehäuse
aus Metall. Die genannten Filtergehäuse sind aufwendig in der Fertigung
und werden üblicherweise
geschweißt. Filtergehäuse aus
Metall sind jedoch anfällig
gegen Korrosion und zeigen daher nur eine begrenzte Lebensdauer.
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Zwar
ist auch bekannt, Filtergehäuse
für stationäre Anwendungen
durch Spritzgießverfahren herzustellen,
jedoch ist diese Fertigung äußerst aufwendig
und kostenintensiv. Bei der Fertigung von Filtergehäusen durch
Spritzgießverfahren
treten üblicherweise
Anspritzpunkte und Fließgrenzen
im Kunststoff auf. Des Weiteren stehen Filtergehäuse, die spritzgusstechnisch
hergestellt sind, oftmals unter Spannung und können durch Vibrationen der
stationären
Aggregate leicht Risse ausbilden und daher ihre Filterfunktion nicht
mehr erfüllen.
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Darstellung der Erfindung
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Filtergehäuse für stationäre Aggregate derart
auszugestalten und weiterzubilden, dass dieses nach kostengünstiger
Fertigung eine hohe Lebensdauer aufweist.
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Erfindungsgemäß wird die
voranstehende Aufgabe mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 gelöst.
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Danach
umfasst ein Filtergehäuse
für ein stationäres Aggregat
einen selbsttragenden Grundkörper,
der ein durchströmbares
Volumen ausbildet, wobei der Grundkörper mindestens zwei Zugangsöffnungen
zum Volumen aufweist und wobei der Grundkörper aus Kunststoff besteht
und durch ein Rotationsgussverfahren hergestellt ist.
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Erfindungsgemäß ist erkannt
worden, dass durch ein Rotationsgussverfahren ein Filtergehäuse aus
Kunststoff hergestellt werden kann, welches keiner Korrosion unterliegt.
Des Weiteren ist erkannt worden, dass ein Rotationsgussverfahren
ein Filtergehäuse
realisiert, welches einen spannungsfreien Aufbau zeigt. Insbesondere
ist erkannt worden, dass ein Filtergehäuse als einstückiger dreidimensionaler Rohling
mit einem eingeschlossenen Volumen gefertigt werden kann. Durch
das Rotationsgussverfahren zeigen die Wandungen im Inneren des Rohlings
im Wesentlichen ebene oder leicht abgerundete Flächen und Strukturen, da der
geschmolzene Kunststoff durch Zentrifugalkräfte gleichmäßig und ohne Fließgrenzen
an die Innenwände
eines mehrteiligen Werkzeugs gepresst wird. Schließlich ist
erkannt worden, dass das Rotationsgussverfahren besonders kostengünstig ist
und erlaubt, ein Filtergehäuse aus
Kunststoff herzustellen, welches gegen Korrosion und Vibrationen
weitgehend unempfindlich ist. Folglich ist die eingangs genannte
Aufgabe gelöst.
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Beim
Rotationsgussverfahren bzw. Rotationsformgießen wird ein hohler Rohling
aus Kunststoff in einem bi-axial rotierenden Werkzeug erzeugt. Das
Werkzeug ist mindestens zweiteilig und wird zu Beginn des Rotationsprozesses
mit einer genau bestimmten Menge an Kunststoffpulver befüllt und
dann verschlossen. Das Aufschmelzen des Kunststoffpulvers erfolgt
unter ständiger
bi-axialer Rotation des Werkzeugs in einer so genannten Heizkammer. Durch
die von der Heizkammer erzeugte Wärme wird das Kunststoffpulver
aufgeschmolzen. Durch die ständige
bi-axiale Rotation des Werkzeugs wird eine gleichmäßige Ablagerung
an allen Bereichen der Werkzeuginnenwand erzielt. Hierdurch wird
ein gleichmäßiger Wandaufbau
des Rohlings gewährleistet.
Im Anschluss daran wird ein Kühlprozess durchgeführt, welcher
unter ständiger
Rotation des Werkzeuges erfolgt. Hierdurch wird ein Rohling aus Kunststoff
mit spannungsarmem Aufbau hergestellt. Nach einer Abkühlungsphase
wird das Werkzeug geöffnet
und der fertige Rohling entnommen.
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Das
durchströmbare
Volumen des Grundkörpers
könnte
mindestens 10 Liter umfassen. Durch diese konkrete Ausgestaltung
ist das Filtergehäuse geeignet,
um in größeren Aggregaten
wie Gasmotoren zum Einsatz zu kommen.
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Vor
diesem Hintergrund ist auch denkbar, dass das durchströmbare Volumen
des Grundkörpers
mindestens 50 Liter umfasst. Bei einem Volumen von 50 Litern kann
das Filtergehäuse
in stationären
Aggregaten Verwendung finden, die mehrere Kilowatt Leistung zeigen.
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Der
Grundkörper
könnte
aus einem thermoplastischen Kunststoff gefertigt und frei von Fließgrenzen
und Anspritzpunkten sein. Hierdurch ist gewährleistet, dass das Filtergehäuse gegen
Vibrationen des stationären
Aggregats weitgehend stabil ist. Bei den Filtergehäusen des
Standes der Technik kann durch starke Vibrationen des stationären Aggregats
eine Beschädigung
der Filtergehäuse
auftreten. Die Beschädigung
kann in Form von Rissen auftreten, die sich entlang der Fließgrenzen
oder Anspritzpunkte ausbilden.
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Vor
diesem Hintergrund ist denkbar, dass der Grundkörper aus thermoplastischem
Polyethylen gefertigt ist. Thermoplastisches Polyethylen hat sich
als besonders geeignet erwiesen, um bei Temperaturen von 140°C bis 160°C ein Rotationsgussverfahren
effektiv durchzuführen.
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Des
Weiteren ist denkbar, den Grundkörper aus
Acrylnitrilbutadienstyrol, Ethylen-Tetrafluor-Ethylen, Ethylenvinylacetat,
Polyamid 6, Polyamid 11, Polyamid 12, Polyvinylidenfluorid, Polycarbonat,
Polypropylen und Polyvinylchlorid zu fertigen.
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Der
Grundkörper
könnte
Wandungen mit einer Wandstärke
von 5 bis 7 mm aufweisen. Ein Grundkörper mit dieser Wandstärke zeigt
eine derart hohe Stabilität,
dass er selbsttragend auf einem stationären Aggregat montiert werden
kann, ohne zu zerbrechen.
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Der
Grundkörper
könnte
Wandungen mit Verstärkungselementen
aufweisen, die aus den Wandungen herausgebildet und mit diesen materialeinheitlich ausgebildet
sind. Durch diese konkrete Ausgestaltung kann der Grundkörper an
kritischen Stellen gegen Zerbrechen stabilisiert werden. Solche kritischen
Stellen können
durch Anflanschen weiterer vibrierender Teile an das Filtergehäuse entstehen.
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Die
Verstärkungselemente
könnten
als Hohlprofile ausgestaltet sein. Die Ausgestaltung als Hohlprofile
hat sich als fertigungstechnisch besonders einfach herausgestellt,
da die Verstärkungselemente durch
Rippen hergestellt werden können,
die an den Innenwänden
des Werkzeugs verlaufen, welches zum Rotationsgussverfahren verwendet
wird. Dabei legt sich der Kunststoff, aus dem die Wandungen des Grundkörpers gefertigt
sind, um die Rippen herum und bildet dadurch Hohlprofile aus. Diese
zeigen eine besonders hohe Stabilität gegen Verwindungen und Verdrillungen.
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Vor
diesem Hintergrund ist denkbar, dass die Hohlprofile als U-Profile
ausgestaltet sind. Die Ausgestaltung als U-Profile ist besonders
vorteilhaft, da keine Entformungsprobleme durch Hinterschneidungen
auftreten können.
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Der
Grundkörper
könnte
Wandungen mit Gewindeeinsätzen
aufweisen. Hierdurch ist sichergestellt, dass an den Grundkörper weitere
Bauteile angeschraubt werden können.
Die Gewindeeinsätze können als
metallische Hülsen
ausgestaltet sein, die im Kunststoff des Grundkörpers eingebettet sind. Hierdurch
wird eine besonders feste Verbindung der Gewindeeinsätze mit
dem Grundkörper
hergestellt.
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Der
Grundkörper
könnte
eine Einschuböffnung
für einen
Filter aufweisen. Der Filter könnte
wie eine Schublade in das Filtergehäuse bzw. in die Einschuböffnung einführbar sein.
Vor diesem Hintergrund ist denkbar, dass die Einschuböffnung eine rechteckige
Querschnittsfläche
zeigt.
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Der
Grundkörper
könnte
eine Einschuböffnung
für einen
Filter aufweisen, welche von einem Rahmen umgeben ist. Durch die
Vorkehrung eines Rahmens, der vorzugsweise aus einem Metall gefertigt
sein könnte,
können
die Ränder
der Einschuböffnung
gegen Beschädigungen
geschützt
werden.
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Der
Grundkörper
könnte
in seinem Volumen einen Filter aufnehmen, welchem ein Vorfilter
zugeordnet ist. Durch die Anordnung eines Vorfilters können Partikel
aus der Luft vorabgeschieden werden. Des Weiteren kann der Vorfilter
eine Kunststoffverstrebung aufweisen, um diesen gegen Deformierung zu
schützen.
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Der
Vorfilter könnte
unter Vorspannung im Rahmen gehalten sein. Durch diese konkrete
Ausgestaltung kann eine besonders hohe Dichtungswirkung des Vorfilters
gegen den Rahmen erzielt werden. Vor diesem Hintergrund ist denkbar,
dass der Rahmen rechteckförmig
ausgestaltet ist. Dabei ist eine Seite des Rahmens abnehmbar, um
den Vorfilter unter Vorspannung stehend in den Rahmen hinein zu schieben.
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Es
gibt nun verschiedene Möglichkeiten,
die Lehre der vorliegenden Erfindung auf vorteilhafte Weise auszugestalten
und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Ansprüche, andererseits
auf die nachfolgende Erläuterung
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Filtergehäuses anhand
der Zeichnung zu verweisen.
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In
Verbindung mit der Erläuterung
des bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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In
der Zeichnung zeigen
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1 eine
perspektivische Ansicht des Filtergehäuses, in welchem ein Volumen
ausgebildet ist,
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2 eine
perspektivische Rückansicht
des Filtergehäuses
gemäß 1,
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3 eine
perspektivische Ansicht des Filtergehäuses gemäß den 1 und 2 mit
einem Rahmen und einem Vorfilter,
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4 eine
Schnittansicht des Filtergehäuses
gemäß 3,
in welcher der Filter im Inneren des Volumens erkennbar ist, und
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5 eine
perspektivische Schnittansicht des Filtergehäuses gemäß 4.
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Ausführung der Erfindung
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1 zeigt
ein Filtergehäuse
für ein
stationäres
Aggregat, nämlich
einen Gasmotor, welches einen selbsttragenden Grundkörper 1 umfasst.
Der Grundkörper 1 bildet
ein durchströmbares
Volumen 2 aus, wobei der Grundkörper 1 mindestens
zwei Zugangsöffnungen 3, 4,
zum Volumen 2 aufweist. Der Grundkörper 1 ist aus Kunststoff
gefertigt und durch ein Rotationsverfahren hergestellt.
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Das
durchströmbare
Volumen des Grundkörpers 1 umfasst
mindestens 10 Liter. Der Grundkörper 1 ist
aus einem thermoplastischen Kunststoff, nämlich hochvernetztem Polyethylen
gefertigt und ist frei von Fließgrenzen
und Anspritzpunkten.
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Der
Grundkörper 1 weist
Wandungen 5 mit einer Wandstärke von 5 bis 7 mm auf. Das
Innere der Wandungen 5 ist weitgehend eben und frei von scharfen
Kanten, da der Kunststoff durch Zentrifugalkräfte gleichmäßig abgelagert ist. Scharfe
Kanten können
durch das Einfräsen
von Öffnungen
wie den Öffnungen 9 oder 4b auftreten.
An der Öffnung 4b kann
beispielsweise ein Druckdifferenzmesser angeflanscht werden. An
den Öffnungen 3 können Rohre des
stationären
Aggregats angeflanscht werden, welche die Luft durch das Volumen 2 hindurchsaugen, die
durch die Einschuböffnung 9 in
das Volumen 2 eindringt.
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Der
Grundkörper 1 weist
Wandungen 5 mit Verstärkungselementen 6, 7 auf,
die aus den Wandungen 5 herausgebildet sind. die Verstärkungselemente 6 sind
materialeinheitlich mit den Wandungen 5 ausgebildet. Die
Verstärkungselemente 6 sind
als Hohlprofile 7 ausgestaltet und zeigen eine U-Profilform.
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Im
Grundkörper 1 sind
Wandungen 5 ausgebildet, in welchem Gewindeeinsätze 8 angeordnet sind.
Die Gewindeeinsätze 8 dienen
dem Anschrauben eines Rahmens 11.
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Der
Grundkörper 1 gemäß 1 weist
eine Einschuböffnung 9 auf,
die rechteckförmig
ausgestaltet ist. Die Einschuböffnung 9 dient
dem Einschieben eines Filters 10 in das Volumen 2.
Des Weiteren kann Luft durch die Einschuböffnung 9 durch den
Filter 10 hindurchgesaugt werden.
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2 zeigt
eine Rückansicht
des Filtergehäuses
gemäß 1.
Aus 2 sind ebenfalls Zugangsöffnungen 3 erkennbar,
welche zur Durchströmung
des Volumens 2 ausgebildet sind. Des Weiteren zeigt 2 Verstärkungselemente 6,
die als Hohlprofile 7 ausgestaltet sind. 2 zeigt
des Weiteren, dass in der Wandung 5 Gewindeeinsätze 8 ausgebildet
sind, die dem Anschrauben eines Rahmens 11 dienen.
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3 zeigt
eine perspektivische Ansicht des Filtergehäuses gemäß den 1 und 2. 3 zeigt
einen Rahmen 11, welcher die Einschuböffnung 9 des Filtergehäuses umgibt.
Der Rahmen 11 ist aus einem Metall gefertigt und rechteckförmig ausgestaltet.
Der Rahmen 11 könnte
jedoch auch aus einem Kunststoff gefertigt sein. Der Rahmen 11 ist
an den Grundkörper 1 abnehmbar
angeschraubt.
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4 zeigt
eine Schnittansicht des Filtergehäuses gemäß 3. 4 zeigt
einen Filter 10, der im Volumen 2 angeordnet ist.
Der Filter 10 besteht aus einem Vliesstoff und ist als
Faltenbalg ausgebildet. Der Filter 10 weist eine umlaufende
Gummidichtung 10a auf, welche an der Innenwandung der Einschuböffnung 9 anliegt.
Dem Filter 10 ist ein Vorfilter 12 vorgelagert,
welcher unter Vorspannung im Rahmen 11 gehalten ist. Durch
die Vorspannung des Vorfilters 12 wird eine dichte Anlage
des Vorfilters 12 im Rahmen 11 bzw. im Grundkörper 1 sichergestellt.
Der Vorfilter 12 ist in den Rahmen 11 einschiebbar.
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5 zeigt
eine weitere Schnittansicht des Filtergehäuses gemäß 3. Erkennbar
ist auch hier der Filter 10, der aus Vliesstoff gefertigt
ist. Der Rahmen 11 ist an der Einschuböffnung 9 über die Gewindeeinsätze 8 angeschraubt.
Mit den Gewindeeinsätzen 8 stehen
Schrauben 8a in Eingriff. Dem Filter 10 ist ein
Vorfilter 12 vorgelagert, der unter einer Vorspannung ihm
Rahmen 11 aufgenommen ist. Aus 3 ist erkennbar,
dass dem Vorfilter 12 eine Kunststoffverstrebung 12a zugeordnet
ist, welche den Vorfilter 12 gegen Deformierung stabilisiert.
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Der
Grundkörper 1 des
in den 1 bis 5 gezeigten Filtergehäuses ist
aus hochvernetztem thermoplastischem Polyethylen durch ein Rotationsgussverfahren
hergestellt und daher weitgehend spannungsfrei und selbsttragend.
Aufgrund dieser Eigenschaften ist er trotz seines großen Volumens stabil
und kann in stationären
Aggregaten, nämlich insbesondere
in Gasmotoren, Verwendung finden.
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Des
Weiteren ist denkbar, dass hier beschriebene Filtergehäuse in Gebäuden, beispielsweise
in Klimaanlagen, oder in der Reinraumtechnik zu verwenden. Das hier
beschriebene Filtergehäuse zeichnet
sich aufgrund seiner Stabilität
gegen Korrosion und seines geringen Gewichts für stationäre Anwendungen aus.
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Hinsichtlich
weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lehre
wird einerseits auf den allgemeinen Teil der Beschreibung und andererseits
auf die beigefügten Schutzansprüche verwiesen.
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Abschließend sei
ganz besonders hervorgehoben, dass das zuvor ausgewählte Ausführungsbeispiel
lediglich zur Erörterung
der erfindungsgemäßen Lehre
dient, diese jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel einschränkt.