DE2166431A1

DE2166431A1 - Mit einem steg versehene rahmenfilter und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE2166431A1
Application number: DE19712166431
Authority: DE
Inventors: Spaeter Genannt Werden Wird
Original assignee: Noel Marquet and Cie SA
Current assignee: Noel Marquet and Cie SA
Priority date: 1971-11-09
Filing date: 1971-11-09
Publication date: 1974-01-10
Also published as: DE2166431C2

Description

Mit einem Steg versehene Rahmenfilter und Verfahren zu ihrer Herstellung Die Erfindung betrifft Filter#, die aus einem flexiblen flächigen Filtermedium bestehen, das an seinem Rand in einem Kunststoffrahmen luftundurchlässig eingebettet ist.
Bekannt sind die verschiedenartigsten flächigen Filter, die in der Regel aus dem Filtermedium und einem dazugehörenden Rahmen bestehen. Beispielsweise sind Filter bekannt, bei denen die Ränder des Filtermediums in einem zweiteiligen Metallrahmen eingeklemmt sind oder aber in einen Kunststoffrahmen hineinragen, in dem sie luftundurchlässig eingebettet sind. Meistens weisen diese Filter zusätzlich auf beiden Seiten des Filtermediums Abstützgitter auf, die zwar mit dem Rahmen aber nicht mit dem Filtermedium fest verbunden sind. Diese Filter können dann zu großflächigen Filteraggregaten zusammengeschraubt oder in entsprechende Halterungsvorrichtungen eingebracht werden, in denen dann eine Vielzahl der Rahmenfilter V-förmig angeordnet ist. Ein bei diesen bekannten Filtern sehr stark ins Gewicht fallender Nachteil ist, daß relativ viel Filterfläche durch die Rahmenbreite und die Engmaschigkeit der Abstützgitter verlorengeht, da der Rahmen und die Abstützgitter eine bestimmte Festigkeit haben müssen, was zu Lasten des Volumens dieser Teile geht.
Ferner weisen diese bekannten Filter den Nachteil auf, daß das Filtermedium sich im Rahmen in nicht ausreichend gespanntem Zustand befindet, wodurch es, trotz zusätzlicher Abstützgitter, zwischen denen das Filtermedium eingebracht ist, beim Einsatz zu relativ starken Vibrationen des Filtermediums kommen kann. Durch diese Vibrationen ist es möglich, daß ein Teil der abzutrennenden Partikelchen durch das Filtermedium hindurchgeschlagen" wird. Darüber hinaus ergeben sich bei solchen Filteranlagen zwangsläufig ernste Probleme hinsichtlich der Dichtung zwischen den einzelnen Rahmen einerseits und zwischen den Rahmen und der Halterungsvorrichtung andererseits.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Filter zu schaffen, der die Nachteile der bekannten Filter nicht aufweist und der insbesondere in einfacher Weise herstellbar ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Filtermedium sich unter Vorspannung in der Rahmenebene durch drei Seiten des Rahmens von der Rahmeninnenseite bis über die Rahmenaußenseite hinaus hindurcherstreckt und die vierte Seite senkrecht zur Rahmenebene einen Steg aufweist, in die das Filtermedium lediglich hineinragend eingebettet zu sein braucht, wobei das Filtermedium aus einem Material besteht, das im Rahmeninneren von dem Kunststoff durchdrungen ist.
Das Filtermedium ragt aus den drei Seiten des Rahmens, die nicht den Steg aufweisen, soweit heraus, daß das herausragende Filtermedium als Dichtung wirkt. Den durch das herausragende Filtermedium erzielten Dichtungseffekt kann man natürlich, wenn gewünscht, noch dadurch verstärken, daß man die Ränder des Filtermediums zusammen mit einem flexiblen, bandförmigen Dichtungsmedium, das ebenfalls aus dem Rahmen nach außen hinausragt, in den Kunststoff mit einbettet.
Selbstverständlich können auch zwei oder mehrere Filtermedien mit gleicher oder unterschliedlicher Leistung zusammen in einem Rahmen eingebettet sein.
Außerdem weisen die erfindungsgemäßen Filter vorzugsweise Längs- und/oder Querverstrebungen aus Kunststoff auf, in denen das Filtermedium ebenfalls eingebettet ist.
Unter dem Ausdruck "eingebettet" wird hier verstanden, daß der den Rahmen bzw. die Längs- und Querverstrebungen bildende Kunststoff innig mit dem Filtermedium verbunden ist. Dies wird dadurch erreicht, daß sich der Kunststoff bei der Herstellung des Rahmens bzw.
der Längs- und Querverstrebungen in einem fließfähigen Zustand befindet, der es ermöglicht, daß der Kunststoff das Filtermedium von beiden Seiten durchdringt und auf diese Weise einen einteiligen Rahmen bzw. einteilige Längs- und Querverstrebungen bildet, in denen das Filtermedium fest eingeschlossen ist.
Das jeweilige Filtermedium wird in geeigneten Werkzeugen unter einer bestimmten Vorspannung eingeklemmt und dann mit dem Rahmen und gegebenenfalls den Längs- und/oder Querverstrebungen versehen. Auf diese Weise erhält man einen flächigen Filter mit einem straff gespannten Filtermedium, bei dem u.a. die sonst im Einsatz auftretenden Vibrationseffekte praktisch ausgeschlossen sind.
Gleichzeitig wird die Steifigkeit des Rahmens und die der Längs- und/oder Querverstrebungen wesentlich erhöht, so daß großflächige Filter erstellt werden können bzw. der Rahmen schmäler gemacht werden kann, wodurch mehr Filterfläche zur Verfügung steht und der Filter selbst einfacher zu handhaben ist. Ein weiterer Vorteil, den die erfindungsgemäßen Filter mit sich bringen, ergibt sich aus dem Vorhandensein des Steges in Kombination mit dem als Dichtung fungierende Filtermedium, das durch die dem Steg gegenüberliegenden Rahmenseiten hindurchragt. Durch diese Kombination werden die bei den V-Filteraggregaten auftretedden Dichtungsprobleme zwischen den eingeschobenen Filtern untereinander auf einfache Weise gelöst, da nach dem Einschieben der Rahmen das aus dem Gegenrahmen herausragende Filtermedium jeweils gegen den Steg des anderen Rahmens selbstabdichtend gedrückt wird.
Zur weiteren Verstärkung des Rahmens bzw. der Längs-und/oder Querverstrebungen kann man bei ihrer Herstellung gemeinsam mit dem Filtermedium und gegebenenfalls den zusätzlichen Dichtungsstreifen Draht oder ähnliche Materialien mit einbetten. Bemerkt sei jedoch an dieser Stelle, daß dies nur in speziellen Fällen notwendig ist, da ja das Filtermedium selbst bereits als Verstärkungseinlage fungiert.
Für bestimmte Einsatzzwecke der erfindungsgemäßen Filter kann es notwendig sein, daß die Rahmen, die in einer bereits vorhandenen Halterungsvorrichtung eingesetzt werden sollen, eine durch die Halterungsvorrichtung vorgegebene Stärke haben müssen, die mitunter über der üblichen liegt oder aber sich aufgrund der Stärke des Filtermediums ergibt. In einem solchen Falle ist es nicht notwendig, den gesamten Rahmen so stark zu machen, sondern es ist ausreichend, wenn man ihn in bestimmten Abständen mit sogenannten Abstandshaltenocken versieht. Darüber hinaus ist es möglich, sowohl den Rahmen als auch den Längs- und Querverstrebungen jede gewünschte Form zu geben.
Gemäß der Erfindung ist es möglich, auf einer Filtermediumbahn hintereinander Rahmen mit Längs- und/oder Querverstrebungen anzubringen, wobei die einzelnen Rahmen durch das Filtermedium miteinander verbunden sind und zwar vorzugsweise in einem solchen Abstand, daß die Bildung eines V-Filters bzw. eines Zickzackfilters ermöglicht wird.
Mitunter kann es von Vorteil sein, wenn man die Ränder der Filtermaterialien vor dem Einbetten mit größeren Löchern versieht, so daß auch auf diese Weise ein durchgehender fester Zusammenhalt zwischen der Unter-und der Oberseite des Rahmens gegeben ist.
Zur Herstellung der Rahmen und der Längs- und Querverstrebungen sind alle Kunststoffe geeignet, die sich in einen fließfähigen Zustand überführen lassen, beispielsweise die thermoplastischen Kunststoffe, z.B.
Polyvinylchlorid, Vinylchloridcopolymere, Polyäthylen, Polypropylen, Polystyrol, Polyvinylcarbazol, Polyisobutylen, Polymethacrylat, Polyvinylidenchlorid, Polytetrafluoräthylen, Polyacrylnitril, Polyoxymethylen, Polyäthylenterephthalat, lineare gesättigte Polyesterharze, Polyamide, Polycarbamat, lineare Polyurethane und die verschiedenen thermoplastisch verarbeitbaren Zellulosederivate. Vorzugsweise verwendet man diese thermoplastischen Kunststoffe in Verbindung mit entsprechenden Treibmitteln, um geschäumte Rahmen bzw.
Längs- und Querverstrebungen zu erhalten, die sich insbesondere durch ihr leichtes Gewicht gegenüber den homogenen Rahmen auszeichnen. Die Einbettung der Filtermedien in diese Thermoplasten erfolgt in entsprechenden heizbaren Werkzeugen, in denen der beispielsweise in Strangform vorliegende Kunststoff plastifiziert und gegen das Filtermedium gepreßt wird, oder durch Anwendung der Spritzgußtechnik.
Vorteilhafterweise kann man aber auch Gießharze zur Herstellung der Rahmen bzw. der Längs- und Querverstrebungen einsetzen. Diese Gießharze, die aus polymerisierbaren Monomeren oder entsprechenden flüssigen Vorpolymerisaten bestehen können, werden zusammen mit Härtungsmitteln in das Werkzeug, in dem das Filtermedium bereits eingespannt ist, eingebracht. Nach einer gewissen Zeit erhärten dann diese Produkte unter Bildung fester Kunststoffe. Beispiele hierfür sind Harze auf Basis von Epoxyden oder Polyestern.
Zur erfindungsgemäßen Herstellung der Rahmen und der Längs- und Querverstrebungen verwendet man jedoch insbesondere Polyurethan-Systeme, wobei man die dem Fachmann geläufigen Methoden anwendet, so daß dieses Verfahren bevorzugt wird. Diese Polyurethan-Systeme gestatten es in besonders vorteilhafter Weise, starre Polyurethane in den Werkzeugen zu erzeugen bzw. zu verarbeiten, wobei die Polyurethane geschäumt oder nicht geschäumt werden können. Vorzugsweise verwendet man ein aufschäumbares Polyurethan-System. das in die Form eingespritzt wird, in der vorher das zu rahmende Filtermedium eingelegt bzw. eingespannt wurde. Nach Einspritzung an einer oder mehre#ren Stellen expandiert das Schaumstoffsystem und füllt durch seinen eigenen Schaumdruck die Form aus, wobei es das Filtermedium vollkommen und homogen durchdringt und einschäumt.
Will man beispielsweise einen Rahmen herstellen, der sehr hohe Verwindungskräfte aufnehmen soll, so wird man vorzugsweise einen Duromer-Integralschaum wählen, welcher mit relativ hohem Raumgewicht, z.B. zwischen 300 und 800 kg/m3, eine hohe Festigkeit des Endproduktes ergibt (Literaturhinweise: Bayer-Werk, Leverkusen, Baydur-System, Polyurethan-Integralschaum hart, vorläufiges Produkt-Merkblatt vom 1. Oktober 1969; Kunststoff-Handbuch, Bd. VII, Polyurethane, Seiten 504ff, Hanser-Verlag, München).
Man kann jedoch auch Rahmen bzw. Längs- und Querverstrebungen aus solchen Schäumen herstellen, die ein.
viel geringeres Raumgewicht haben, z.B. aus einem flexiblen oder starren Polyurethanschaum mit Raumgewichten zwischen 60 und 300 kg/m3.
Der zu wählende Schaum kann auch nach Feuerfestigkeits- (Entflammbarkeits-)gesichtspunkten eingestellt werden, so daß verschiedene Entflammbarkeitskriterien (im Brandfalle) berücksichtigt werden können.
Die Rahmen und gegebenenfalls die Längs- und Querverstrebungen, die auf die oben beschriebene Art hergestellt werden, sind besonders homogen mit dem eingeschäumten Filtermedium verbunden.
Für die erfindungsgemäßen Zwecke kommen als Filtermedien all die Filtermedien in Frage, die man mit einem Rahmen versehen kann bzw. muß. Im Prinzip lassen sich diese Filtermedien in 4 große Gruppen einteilen, nämlich in solche a) aus geflochtenen oder gewebten Metallfäden, aus Metallwolle oder aus gelochten profilierten Flächen, b) aus Filtertüchern oder Filterfilzen, c) aus Filtervliesen (Streck- oder Wirrfaservliese) oder d) aus offenporigen Schaumstoffen.
Die Filtertücher, Filterfilze und Filtervliese können dabei aus pflanzlichen, tierischen, mineralischen oder synthetischen Fasern oder aus Gemischen derselben hergestellt sein. Vorzugsweise besteht das Filtermedium aus Vlies, insbesondere aus einem Wirrfaservlies.
Die erfindungsgemäß mit Rahmen versehenen Filter können beispielsweise als Luftfilter, Flüssigkeitsfilter oder Abscheidefilter eingesetzt werden. Vorzugsweise werden sie jedoch als Luftfilter angewandt. Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert, ohne sie jedoch darauf zu beschränken.
Die Fi. 1 zeigt eine praktische Durchführung der Erfindung#, bei der das mit dem Rahmen 1 und den Längs- und Querverstrebungen 5 zu versehende Filtermedium 2 über ein Formunterteil 4 durch Klammerhalterung an den Seiten mehr oder weniger vorgespannt wird. Das Formunterteil 4 besitzt Nuten, die der Form des Rahmens 1 und den Längs- bzw. Querverstrebungen 5 entsprechen, wobei die Nut für die eine Rahmenseite zusätzlich eine Vertiefung für den Steg 7 aufweist. Die in der Form negativ modellierten Nuten, Stege, Rillen usw. können die verschiedensten (je nach Anwendungszweck erforderlichen) Profile aufweisen. Von oben wird das Formoberteil 3, welches dem Formunterteil 4 bis auf die "Stegvertiefung" der einen Nut spiegelbildlich oder gegebenenfalls nicht spiegelbildlich entsprechende Nuten besitzt, mit dem notwendigen Druck auf das Formunterteil gepreßt (vergl. Fig. 1). An einer oder an mehreren Stellen besitzt diese Form Einschußstellen, durch welche mit dem nötigen Hochdruck das einzusetzende Kunststoff-System, z.B. ein Duromer-System, eingespritzt wird.
Das in die Form eingegebene Reaktionsgemisch füllt unter Auslösung eines ihm spezifischen Schaumdrucks die Formhohlräume aus und durchdringt gleichzeitig das Filtermedium 2. Nach einer gewissen Zeit wird die Form geöffnet und der mit dem so gebildeten Rahmen 1 versehene Filter entnommen. Da durch den Steg 7, der vorzugsweise aus dem gleichen Material wie der Rahmen selbst besteht und in einem Arbeitsgang zusammen mit dem Rahmen 1 hergestellt wird, bereits eine zusätzliche Verstärkung des Rahmens 1 erreicht wird, reicht es an dieser Rahmenseite aus, wenn das Filtermedium nur in den Rahmen hineinragend eingebettet ist.
Fig. 2und3 zeigen einen gemäß Fig. 1 hergestellten Rahmen, bei dem das Filtermedium 2 an den drei Seiten A, B und C als Dichtung 6 in der Rahmenebene aus dem Rahmen 1 herausragt. Während sich auf der Rahmenseite D der Steg 7 in der Rahmenebene gemäß Fig. 2 über die gesamte Länge dieser Rahmenseite senkrecht nach oben erstreckt, ist dies Ren Fig. 3 nicht ganz der Fall,da der Steg an beiden #Seiten etwas kürzer als die Gesamtlänge dieser Rahmenseite ist, um ein späteres Einschieben in die V-Kassette gemäß Fig. 4 zu gestatten.
Fig. 4 zeigt in perspektivischer Darstellung eine nur teilweise mit den erfindungsgemäßen Rahmenfiltern bestückte V-Filterkassette. An den Seitenwänden befinden sich die (von der Frontseite her gesehenen) aufsteigenden Gleitschienen 8 und die abfallenden Gleitschienen 9, die ein U-ProSil darstellen. In die aufsteigenden Gleitschienen 8 bringt man die Rahmenfilter gemäß Fig. 3 so ein, daß sich der Steg 7 an der Rückfront befindet und nach oben weist. In die abfallenden Gleitschienen 9 führt man die Rahmen gemäß Fig. 2 so ein, daß sich der Steg an der Frontseite befindet und nach oben weist.
Bei den so eingebrachten Filtern kommt das als Dichtung dienende, aus der dem Steg 7 gegenüberliegenden Rahmenseite in der Rahmenebene heraustretende Filtermedium 2 des einen Filters an den Steg 7 des jeweils anderen Filters selbst abdichtend zu liegen, während das aus den anderen beiden Seiten durch den Filterrahmen heraustretende Filtermedium selbst abdichtend in den Gleitschienen wirkt. Die Höhe des Steges 7 entspricht in etwa der Höhe des eigentlichen Rahmens. Selbstverständlich kann die Höhe des Steges 7 den jeweiligen Anforderungen angepaßt werden.
Fig. 5 zeigt in perspektivischer Darstellung eine zweiteilige voll mit den erfindungsgemäßen Filterrahmen bestückte V-Filterkassette.
Fig. 6 zeigt schematisch einen Schnitt (Frontseite -Rückseite) durch die V-Filterkassette.
Fig. 7 zeigt in vergrößerter Form einen Teilausschnitt aus dem Schnitt gemäß Fig. 6, aus dem klar ersichtlich ist, wie die Dichtung zwischen den beiden Rahmenfiltern untereinander erfolgt.

Claims

Patentansprüche

0 Filter, bestehend aus einem flexiblen flächigen Filtermedium, das an seinem Rand in einem Kunststoffrahmen luftundurchlässig eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermedium (2) sich unter Vorspannung in der Rahmenebene durch drei Seiten des Rahmens (1) von der Rahmeninnenseite bis über die Rahmenaußenseite hinaus hindurcherstreckt und die vierte Rahmenseite einen Steg (7) aufweist, in die das Filtermedium lediglich hinragend eingebettet zu sein braucht, wobei das Filtermedium (2) aus einem Material besteht, das im Rahmeninneren von dem Kunststoff durchdrungen ist.
2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermedium (2) aus geflochtenen oder gewebten Metallfäden, Metallwolle oder gelochten profilierten Flächen, aus Filtertüchern oder Filterfilzen, Filtervliesen oder aus offenporigen Schaumstoffen besteht.
3. Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (1) zusätzlich durch Längs-und/oder Querverstrebungen (5) aus Kunststoff verbunden sind, die gleichfalls das Filtermedium (2) von beiden Seiten hin homogen durchdringen und mit dem Rahmen (1) eine homogene Einheit bilden.
4. Filter nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Rahmen (1) bzw. den Längs-und/oder Querverstrebungen (5) zur zusätzlichen Verstärkung zusammen mit dem Filtermedium (2) Draht oder ähnliche Materialien eingebettet sind. Lee rseit