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Mit Rahmen versehene Taschenfilter und Verfahren zu ihrer Herstellung
Die Erfindung betrifft Filter, die aus einem taschenförmigen flexiblen flächigen
Filtermedium bestehen, das an seinem Rand in einem Kunststoffrahmen luftundurchlässig
eingebettet ist.
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Bekannt sind Taschenfilter, die in der Regel aus dem taschenförmigen
Filtermedium und einem dazugehörenden Rahmen bestehen. Beispielsweise sind Filter
bekannt, bei denen die Ränder des Filtermediums in einem zweiteiligen Metallrahmen
eingeklemmt sind. Diese Filter können dann zu großflächigen Filteraggregaten zusammengeschraubt
oder in entsprechende Halterungsvorrichtungen eingebracht werden, in denen dann
eine Vielzahl der
Taschenfilter angeordnet sind. Ein bei den Filtern
des Standes der Technik sehr stark- ins Gewicht fallender Nachteil ist, daß relativ
viel Filterfläche durch die Rahmenbreite verlorengeht, da der Rahmen und ggf. die
Rahmenverstrebungen eine bestimmte Festigkeit haben müssen, was zu Lasten des Volumens
dieser Teile geht. 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. Muß ein Taschenfilter
ausgewechselt werden, wird in vielen Fällen der Einzel-oder Doppelrahmen von vorne
aus der Halterung gelöst und herausgezogen. Bei manchen Konstruktionen kann auch
das Auswechseln seitlich vorgenommen werden. In jedem Fall aber muß zwischen dem
Rahmen, der den Taschenfilter hält, und der Halterungsvorrichtung eine Dichtung
angebracht werden, die in den meisten Fällen aus selbstklebenden Banddichtungen
besteht. In der Praxis erweist sich, daß diese Dichtung sehr oft beim Auswechseln
der Filterrahmen abgerissen wird und demzufolge ersetzt werden muß. Eine weitere
Gefahr ist die unsachgemäße Einklemmung des Taschenfilters in den Rahmen. Dadurch
kann, bei einer bestimmten Luftgeschwindigkeit der Taschenfilter schrittweise aus
seinem Rahmen herausgerissen werden oder es geht ungefilterte Falschluft durch die
Öffnungen hindurch. Bei der Verwendung von Metallrahmen ergibt sich zusätzlich die
Korrosionsgefahr des Rahmens.
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In jedem Fall ist der Zeitaufwand beim Regenerieren und Auswechseln
erheblich, die Halterungskonstruktion für den Rahmen mit Dichtung ist aufwendig,
die Rahmenkonstruktion selbst ist ebenfalls sehr teuer.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen
Taschenfilter zu schaffen, der die Nachteile der bekannten Filter nicht aufweist
und der insbesondere
in einfacher Weise herstellbar ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Rand des
Filtermediums, das die Filtertasche bildet, so in den Filterrahmen aus Kunststoff
eingebettet ist, daß der Rand des Filtermediums als Dichtung allseitig aus dem Rahmen
hinausragt, wobei das Filtermedium aus einem Material besteht, das im Rahmeninneren
von dem Kunststoff durchdrungen ist. Vorzugsweise weisen die Rahmen der erfindungsgemäßen
Filter eine oder mehrere Rahmenverstrebungen aus Kunststoff auf, die dem Rahmen
eine zusätzliche Festigkeit geben.
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Unter dem Ausdruck "eingebettet" wird hier verstanden, daß der den
Rahmen bildende Kunststoff innig mit dem Filtermedium verbunden ist. Dies wird dadurch
erreicht, daß sich der Kunststoff bei der Herstellung des Rahmens und gegebenenfalls
der Querverstrebungen in einem fließfähigen Zustand befindet, der es ermöglicht,
daß der Kunststoff das Filtermedium durchdringt und auf diese Weise einen Rahmen
bildet, in dem das Filtermedium fest eingeschlossen ist.
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Den durch das herausragende Filtermedium erzielten Dichtungseffekt
kann man natürlich, wenn gewünscht, dadurch noch 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 Filtertaschen mit gleicher oder
unterschiedlicher Leistung zusammen in einem Rahmen eingebettet sein.
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Vorzugsweise sind die erfindungsgemäßen Taschenfilter
so
aufgebaut, daß der Rand des Filtermediums in der Rahmenebene aus dem Rahmen herausragt.
Diese Taschenfilter werden dann nacheinander in eine Halterung eingeschoben. Auf
diese Weise kann man Jede beliebige Frontfläche, die aus einer einfachen U-Rahmenkonstruktion
besteht, mit Taschenfiltern ausrüsten. Dazu bedarf es nur einer sehr geringen Freifläche
an einer Seite der Gerätefront. Die einzelnen Rahmen werden eingeschoben, oben und
unten von einer U-Schiene geführt, ohne jegliche zusätzliche Abdichtung. Die Rahmen
stehen senkrecht nebeneinander und dichten sich gegenseitig ab. Dadurch wird das
Auswechseln sehr einfach und kann in kürzester Zeit ausgeführt werden. Die Tiefe
der Tasche ist variabel je nach den Erfordernissen der Anlage und der durchzusetzenden
Luftmenge (vergl. Fig. 2 und 3).
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Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung
tritt das Filtermedium senkrecht zur Rahmenebene durch den Rahmen hindurch.
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Das jeweilige Filtermedium wird in geeigneten Werkzeugen eingeklemmt
und dann mit dem Rahmen und gegebenenfalls den Rahmenverstrebungen versehen. Auf
diese Weise erhält man einen Taschenfilter, bei dem die Steifigkeit des Rahmens
wesentlich erhöht ist, so daß großflächigere Taschenfilter erstellt werden können
bzw. der Rahmen schmäler gemacht werden kann, wodurch mehr Filterfläche zur Verfügung
steht und der Filter selbst einfacher zu handhaben ist. Außerdem entstehen bei der
Einbringung der erfindungsgemäßen Filter in die Halterungen keinerlei Dichtungsprobleme,
da das allseitig herausragende Filtermedium die Dichtungsfunktion übernimmt. Die
Halterungskonstruktion kann dadurch wesentlich einfacher gehalten werden.
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Zur weiteren Verstärkung des Rahmens bzw. der Rahmenverstrebungen
kann man bei ihrer Herstellung gemeinsam mit dem Filtermedium und gegebenenfalls
den Dichtungsstreifen Draht oder ähnliche Materialien mit einbetten.
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Bemerkt sei jedoch an dieser Stelle, daß dies nur in speziellen Fällen
notwendig ist, da ja das Filtermedium selbst bereits als Verstärkungseinlage fungiert.
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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 Abstandhaltenocken versieht.
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Darüber hinaus ist es möglich, sowohl den Rahmen als auch den Rahmenverstrebungen
jede gewünschte Form zu geben.
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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 Filtermedium und Rahmen gegeben ist.
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Zur Herstellung der Rahmen und der Rahmenverstrebungen 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, Polvcarbamat, lineare Polvurethane
und die verschiedenen thermoplastisch verarbeitbaren Zellulosederivate. Vorzugsweise
verwendet man diese thermoplastischen Kunststoffe in Verbindung mit entsprechenden
Treibmitteln, um geschäumte Rahmen bzw. Rahmenverstrebungen 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.
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Vorteilhafterweise kann man aber auch Gießharze zur Herstellung der
Rahmen bzw. der Rahmenverstrebungen 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.
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Zur erfindungsgemäßen Herstellung der Rahmen und der Rahmenverstrebungen
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, sowohl starre als auch flexible 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 mehreren
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-Nerkblatt vom 1. Oktober 1969;
Kunststoff-Handbuch, Bd. VII, Polyurethane, Seiten 504ff, Hanser Verlag, München).
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Man kann jedoch auch die Rahmen bzw. die Rahmenverstrebungen aus solchen
Schäumen herstellen, die ein viel geringeres Raumgewicht haben, z.3. aus einem flexiblen
oder starren Polyurethanschaum mit Raumgewichten zwischen 60 und 300 kg/m3.
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Der zu wählende Schaum kann auch nach Feuerfestigkeits-(Entflammbarkeits-)gesichtspunkten
eingestellt werden, so daß verschiedene Entflammbarkeitskriterien (im Brandfalle)
berücksichtigt werden können.
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Die Rahmen und gegebenenfalls die Rahmenverstrebungen, die auf die
oben beschriebene Aft hergestellt werden, sind besonders homogen mit dem eingeschäumten
Filtermedium verbunden.
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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.
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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.
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Die erfindungsgemäß mit Rahmen versehenen Taschenfilter können beispielsweise
als Luftfilter, Flüssigkeitsfilter oder Abscheidefilter eingesetzt werden. Vorzugsweise
werden sie jedoch als Luftfilter angewandt.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiele erläutert, ohne sie jedoch darauf zu beschränken.
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Die Fig. 1 zeigt eine praktische Durchführung der Erfindung, bei der
das mit dem Rahmen 1 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 entsprechen.
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Die in der Form modellierten Nuten, Stege, Rillen usw.
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können die verschiedensten (je nach Anwendungszweck erforderlichen)
Profile aufweisen. Von oben wird das Formoberteil 3, welches dem Formunterteil 4
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. Das Filtermedium 2 wird so
in die Form eingespannt, daß es an allen Seiten als Dichtung 6 durch den dergestalt
gegossenen bzw. geschäumten Rahmen 1 in der Rahmenebene herausragt. Das auf diese
Weise mit dem Rahmen umgebene Filtermedium schneidet man entsprechend den in Fig.
2 gezeigten gestrichelten Linien auf und klebt, näht oder schweißt an diesen Schnittkanten
die gewünschte Filtertasche an.
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Nach einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform bringt man die
Filtertasche in ein Rahmenwerkzeug, bei dem entweder das obere Formteil oder das
untere Formteil nur den Rahmen mit der entsprechenden Rahmennut darstellt, so daß
man in dieses Werkzeug die Ränder der Filtertasche direkt auf die oben beschriebene
Weise in den Rahmen einbetten kann.
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Mitunter kann es vorteilhaft sein, wenn man an dem oberen Ende der
Filtertasche beispielsweise eine Öse oder einen
Haken anbringt
und an diesem dann beispielsweise mit einem Draht oder Nylonfaden mit einer Aufhängevorrichtung
verbindet, so daß die Filtertasche während des Nichteinsatzes der Filteranlage nicht
herunterklappen kann.
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Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Taschenfilter.
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Fig. 4 zeigt, wie eine Anzahl der erfindungsgemäß bevorzugten Taschenfilter
gemäß Fig. 3 in die U-förmigen Gleitschienen der nicht gezeigten Halterung eingeschoben
werden.
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Im Rahmen der Erfindung liegen selbstverständlich weitere dem Fachmann
geläufige Methoden, die man zur Herstellung der erfindungsgemäßen Taschenfilter
anwenden kann.
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Die Filtertasche selbst kann auch die Form von Kuben, Schläuchen,
Zylindern, Kegeln oder Konen aufweisen. In diesem Fall kann dann der Filterrahmen
rund sein. Außerdem können in diesem Fall die schlauchförmigen, zylindrischen, kegelförmigen
oder konischen Filtertaschen in gewissen Abständen zur Verstärkung und Halterung
des Filtermediums zusätzliche Ringrahmen aufweisen, die durch Längsverstrebungen
verbunden sind. Die Längsverstrebungen können gleichzeitig als "Schweißnaht" dienen.
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Die Fig. 5, 5a und 5b veranschaulichen somit eine Arbeitsweise, die
man anwendet, wenn man Filtermedien 2 beispielsweise in Form von Schläuchen, Zylindern,
Kegeln oder Konen einrahmen will, wobei man prinzipiell nach der gleichen, vorstehend
beschriebenen Arbeitsweise arbeitet.
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Auf einen inneren Kern bringt man das einzurahmende, dem
dem
Kern 8 entsprechend zu formende Filtermedium 9 auf und führt von außen beidseitig
die beiden Formhälften 7 auf das den Kern 8 umspannende Filtermedium 9, drückt mit
dem jeweils erforderlichen Preßdruck zusammen und schäumt ein. In einem Arbeitsgang
kann man natürlich den in Fig. 5b ersichtlichen vorderen Ringrahmen 10 durch Längsverstrebungen
11 mit z.B. einem oder mehreren nicht gezeigten weiteren Ringrahmen 10 verbinden.
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Im Falle der zusätzlichen Ringrahmen und der Längsverstrebungen ist
das Filtermedium an der Innenfläche der Ringrahmen bzw. Längsverstrebungen eingebettet.