DE202008002421U1

DE202008002421U1 - Rahmen für Filterelemente

Info

Publication number: DE202008002421U1
Application number: DE202008002421U
Authority: DE
Original assignee: Madison Filter 981 Ltd
Current assignee: Madison Filter 981 Ltd
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2008-02-21
Publication date: 2008-05-08
Anticipated expiration: 2018-02-22
Also published as: EP2247361A1; DK2247361T3; US20110016837A1; WO2009081166A1; EP2247361B1; US8518140B2; GB0725015D0

Abstract

Rahmenglied für ein gefaltetes Filterelement, wobei der Rahmen eine einstückig ausgebildete, U-förmige Form umfasst, die mit einem Kern aus Kunstharz verbunden ist.

Description

Diese Erfindung betrifft Verbesserungen an Rahmen für Filterelemente zur Gasfiltration, insbesondere an Rahmen zur Halterung von gefalteten Filterelementen.
Gefaltete Filterelemente werden aus zwei Filtertüchern hergestellt, deren Falten derart zueinander ausgerichtet sind, dass zwischen den Tüchern rauten- oder diamantförmige Räume gebildet sind. Die Filterelemente werden dadurch verankert und in ihrer Lage gehalten, dass ihre oberen und unteren Ränder in U-förmige Rahmenglieder eingesetzt und mit Hilfe eines geeigneten Harzes in ihrer Position vergossen werden. Die vertikalen Ränder der Filtertücher können durch Klemmvorrichtungen oder komplexere Anordnungen verbunden werden, um ein seitliches Auslaufen zu verhindern. Das obere Rahmenglied weist Öffnungen auf, damit das saubere Gas aus den Räumen zwischen den Filtertüchern austreten kann, während das untere Rahmenglied massiv ist, da das Gas eintritt, indem es von außen in die Filtergewebe eindringt, wobei der Staub auf der Außenseite des Gewebes zurückgelassen wird durch einen Rückströmimpuls von oben in die Räume hinein und durch die Filtertücher hindurch.
In der heutigen Praxis werden die Rahmenglieder mit den montierten Filtertüchern in wiederverwendbaren bearbeiteten Stahlformen gegossen, wobei eine Vielzahl von Harzen verwendet wird, am häufigsten Polyurethan. Damit die gegossenen Glieder die erforderliche Form beibehalten, müssen starre Einsätze in die Form eingebracht werden, die als Verstärkungsglieder in die Struktur des Formteils eingebettet werden.
Die Nachteile dieser Rahmenglieder liegen in den Herstellungskosten, weil Verstärkungen angebracht werden müssen, um ein Schrumpfen beim Abkühlen des Harzes zu verhindern und die erforderliche Festigkeit beizubehalten, und in der Sprödigkeit, wodurch die Stoßfestigkeit bei (falscher) Handhabung reduziert wird, und auch in den Kosten für die Erstbearbeitung der Formen. Das Harz haftet nicht an der Form und neigt beim Abkühlen zum Schrumpfen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Rahmen für ein Filterelement zu schaffen, der aufgrund geringerer Sprödigkeit stoßfest ist und keine teuren bearbeiteten Formen benötigt.
Die Erfindung sieht daher bei einer ersten Ausgestaltung ein Rahmenglied für ein gefaltetes Filterelement vor, das eine einstückig ausgebildete, U-förmige Form umfasst, die mit einem Kern aus Kunstharz verbunden ist.
Die Randbereiche eines Filterelements, das vorzugsweise aus zwei gefalteten Filtertüchern besteht, sind vor Einleiten des Harzes in die U-förmige Form eingesetzt, so dass der Rand des Filterelements in den Harzkern eingegossen ist.
Die Form besteht vorzugsweise aus einem Material, das mit dem verwendeten Harz kompatibel ist und sich mit ihm verbindet, und die Haftung kann durch Aufrauen der Innenseite der U-förmigen Form verbessert werden.
Das Material der U-förmigen Form besteht vorzugsweise aus Kunststoffmaterial, das Fasermaterial enthält. Das Fasermaterial kann zum Aufrauen der Oberfläche der Form beitragen, um sie mit dem Harzkern zu verbinden. Als Materialien zur Herstellung der Form können Polyester, Polyethylenterephthalat (PET) und Polyamide gewählt werden, und als Matrixmaterial und Fasermaterial Polypropylen. Das Matrixmaterial kann auch aus Gummi, Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polyethylen, Polyurethan oder anderen Harzen, Kunstgummis oder Kunststoffen bestehen.
Der in dem U-förmigen Rahmenglied ausgebildete Kern kann aus einer Reihe von Harzen einschließlich Epoxidharz, Polyurethan, Polyethylen, ABS, Polypropylen oder dergleichen bestehen.
Vorzugsweise sind die Materialien des U-förmigen Gliedes und des Kerns so gewählt, dass das fertige Rahmenglied ein gewisses Maß an Elastizität aufweist.
Das Material des Kerns kann ein kalthärtendes, ein wärmehärtbares oder thermofixierbares Harz sein. Zweikomponentenharz-Systeme können unmittelbar vor dem Einfüllen gemischt werden und durch Kalthärten oder Wärmehärten an Ort und Stelle aushärten. Bei Thermoplasten, wie z. B. Polyolefinen, wird der Kunststoff bis zur Verflüssigung erhitzt und kann dann an Ort und Stelle beim Abkühlen aushärten.
Im Falle des unteren Rahmengliedes einer Filteranordnung kann die Form ein einfaches trogförmiges Glied mit geschlossenen Enden sein. Bei einem oberen Rahmenglied müssen in der Basis des U-Profils Öffnungen ausgebildet sein, damit gefilterte Luft aus dem Inneren der Falten des Filterelements austreten kann, und es sind vorzugsweise Positioniervorrichtungen vorgesehen, um die Ausrichtung der Falten zu den Öffnungen zu gewährleisten.
Bevorzugte Ausführungsformen von Rahmengliedern für Filterelemente und ein Verfahren zum Herstellen derselben gemäß der Erfindung sind im Folgenden als Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 eine halbperspektivische Ansicht eines kompakten gefalteten Filterelements mit einem oberen und unteren Rahmenglied gemäß der Erfindung;
2 einen schematischen Querschnitt des unteren Rahmengliedes des in 1 gezeigten Filterelements; und
3 einen schematischen Querschnitt des oberen Rahmengliedes des in 1 gezeigten Filterelements;
4 eine perspektivische Ansicht eines Endteiles einer zweiten Ausführungsform des unteren Rahmengliedes zur Verwendung in einem Filterelementrahmen gemäß 1;
5 eine Schnittansicht des in 4 gezeigten Rahmengliedes;
6 eine perspektivische Ansicht eines Endteiles einer dritten Ausführungsform; und
7 eine Schnittansicht des Rahmengliedes gemäß 6.
1 zeigt eine Gesamtansicht eines Filterelements mit einem oberen Rahmenglied 10, einem unteren Rahmenglied 11 und einer gefalteten Filteranordnung 12, die zwei Filtertücher 13, 14 umfasst, die Falten aufweisen, welche derart zueinander ausgerichtet sind, dass zwischen den Tüchern rautenförmige Hohlräume gebildet sind, in die ungefilterte Luft oder Gas durch die Filtertücher hindurch eingezogen wird, um über Öffnungen 15 im oberen Rahmenglied 10 auszutreten. Diese sind in der Zeichnung etwas vereinfacht dargestellt. Die vertikalen Kanten der Filteranordnung 12 sind durch Klemmleisten 21 zusammengehalten.
Das obere Rahmenglied 10 und das untere Rahmenglied 11 umfassen jeweils eine entsprechende U-förmige Form 16, 17, die mit einem darin ausgebildeten Polyurethanharz-Kern 18, 19 fest verbunden ist. Die Formen sind an jedem Ende geschlossen und bilden dadurch trogförmige Glieder.
Das Polyurethanharz wird als Zweiphasensystem in jede Form eingeleitet, wobei die Endbereiche der Filtertücher 13, 14, die die gefaltete Filteranordnung 12 bilden, in die U-Form eingesetzt sind. In das untere Rahmenglied 11 wird der Harzkern um die Außenseite der Falten herum und auch in die unteren Enden der rautenförmigen Hohlräume eingefüllt. Beim oberen Rahmenglied 10 jedoch stoßen die Ränder der Filtertücher an den Boden der U-förmigen Form 16 an und sind z. B. durch Ränder 20 gehalten, wobei die Hohlräume zu den Öffnungen 15 ausgerichtet sind und das Innere der Falten (oder die Hohlräume) vom Harzmaterial des Kerns 18 freigehalten ist, um zu gewährleisten, dass gefilterte Luft durch das obere Rahmenglied 10 aus der Filteranordnung 12 austreten kann.
Die U-förmigen Formen 16, 17 bestehen bei der bevorzugten Ausführungsform aus Polyesterfasern in einer Matrix aus Polyurethan. Die Innenseiten der Formen werden aufgeraut, und zwar entweder durch gezieltes Strukturieren oder einfach durch Freilegen von Fasern an der Oberfläche der Matrix. Dieses Aufrauen verbessert die Haftung zwischen der Form und dem Kern. Die Verwendung von ähnlichen Harzen, wie z. B. Polyurethan, verbessert ebenfalls den gegenseitigen Zusammenhalt.
Wie oben beschrieben, kann jedoch eine Reihe von Materialien zur Herstellung der Form und eine Reihe von Harzen oder sonstigen geeigneten Materialien für den Kern verwendet werden.
Der Kern und die Form sollten ein gewissen Maß an Elastizität aufweisen.
Die 4 und 5 zeigen eine zweite Ausführungsform des unteren Rahmengliedes 30 zur Verwendung anstelle der in den 1 bis 3 gezeigten, einfachen Form des Rahmengliedes 11. Das Rahmenglied umfasst einen unteren oder Kielteil 31 von im Wesentlichen rechteckigem Quer schnitt, der sich über die gesamte Länge des Rahmengliedes 30 erstreckt, und einen oberen Teil 32 mit zickzackförmigen Seitenwänden 33, 34, die auf die Größe und Abmessungen eines gefalteten Filterelements abgestimmt sind, das zwei Filtertücher 35, 36 umfasst, deren äußere und innere Faltlinien derart zueinander ausgerichtet sind, dass eine Reihe von diamantförmigen Kammern zwischen den Filtertüchern gebildet ist. Die Seitenwände bilden daher ebenfalls diamantförmige Ausnehmungen 37 zur Aufnahme der unteren Ränder der Filtertücher.
Das Rahmenglied wird nach Einsetzen der unteren Ränder der Filtertücher 35, 36 mit einem Kern aus Kunstharz, wie z. B. Polyurethan 38, befüllt, das den unteren und den oberen Teil 31, 32 ausfüllt und die Filtertücher 35, 36 festlegt, um die Tücher in dem Rahmenglied 30 dichtend zu befestigen.
Die 6 und 7 zeigen Ansichten entsprechend den 4 bzw. 5 einer weiteren Ausführungsform des unteren Rahmengliedes 40. Das untere Rahmenglied 40 umfasst einen unteren oder Kielteil 41 vom im Wesentlichen rechteckigem Querschnitt, der sich über die gesamte Länge des Rahmengliedes 40 erstreckt. Das Rahmenglied umfasst auch einen breiteren oberen Teil 42, so dass das Rahmenglied 40 einen insgesamt flachen T-förmigen Querschnitt aufweist, wie aus 7 deutlich wird.
Die unteren Ränder eines gefalteten Filterelements aus zwei gefalteten Filtertüchern 43, 44, deren Falten in der Weise zueinander ausgerichtet sind, dass sie eine Reihe von diamantförmigen Kammern zwischen den Filter tüchern bilden, sind in den oberen Teil 42 des Rahmengliedes 40 eingesetzt.
Das Rahmenglied 40 wird sodann mit einem Kunstharz, wie z. B. Polyurethan 48, befüllt, wodurch der Boden des gefalteten Filterelements in dem Rahmenglied 40 festgelegt, abgedichtet und umschlossen wird, so dass das Filterelement sicher gehalten und abgedichtet ist.
Die Form kann serienmäßig als billiges Formteil problemlos in mehreren Größen und Ausführungen hergestellt werden, und neue oder abgewandelte Ausführungen können kurzfristig realisiert werden. Es ist nicht erforderlich, teure Entwürfe zu erstellen und teure Metallformen herzustellen, wie sie sonst bei jedem neuen Entwurf erforderlich wären.
Das Schrumpfen des Harzes, wie z. B. Polyurethan, beim Aushärten bringt keine Probleme mit sich, und es wird eine gute Haftung zwischen der Form und dem Kern erzielt, so dass eine einzige einstückig ausgebildete Struktur gebildet ist.
Es sind keine starren Einsätze erforderlich, und das flexible Glied ist nicht spröde und daher in hohem Maße reiß- oder bruchfest. Die Filteranordnung kann durch Verbrennen entsorgt werden, und das allgemeine Erscheinungsbild der Anordnung kann verbessert werden, und der Herstellungsprozess von Filteranordnungen kann beschleunigt werden.

Claims

Rahmenglied für ein gefaltetes Filterelement, wobei der Rahmen eine einstückig ausgebildete, U-förmige Form umfasst, die mit einem Kern aus Kunstharz verbunden ist.
Rahmenglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Randbereiche eines Filterelements, das vorzugsweise aus zwei gefalteten Filtertüchern besteht, in die U-förmige Form eingesetzt sind, und die Randbereiche des Filterelements in den Harzkern eingegossen sind.
Rahmenglied nach Anspruch 2, wobei die Form aus einem Material besteht, das mit dem verwendeten Harz kompatibel ist und sich mit dem Harz verbindet, und wobei die Innenseite des U-Profils der Form aufgeraut wird, um die Haftung zu verbessern.
Rahmenglied nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Material der U-förmigen Form ein Kunststoffmaterial umfasst, das ein Fasermaterial enthält.
Rahmenglied nach Anspruch 4, wobei die Form aus einem Material hergestellt ist, das aus Polyester, Polyethylenterephthalat, Polyamiden oder Polypropylen besteht.
Rahmenglied nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Matrixmaterial aus Polypropylen, Gummi, Acrylnitril-Butadien-Styrol, Polyethylen, Polyurethan oder anderen Harzen, Kunstgummis oder Kunststoffen besteht.
Rahmenglied nach Anspruch 4, 5 oder 6, wobei der in dem U-Profil des Rahmengliedes ausgebildete Kern aus einem Harz aus Epoxid, Polyurethan, Polyethylen, ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) oder Polypropylen besteht.
Rahmenglied nach einem beliebigen Anspruch, wobei die Form bei dem unteren Rahmenglied einer Filteranordnung ein einfaches trogförmiges Glied mit geschlossenen Enden umfasst.
Rahmenglied nach einem beliebigen Anspruch, wobei bei einem oberen Rahmenglied in der Basis des U-Profils Öffnungen ausgebildet sind, damit gefilterte Luft aus dem Innern des Filterelements austreten kann.
Rahmenglied nach Anspruch 9, wobei Positioniervorrichtungen vorhanden sind, um die Ausrichtung der Falten zu den Öffnungen zu gewährleisten.