DE29623145U1 - Filterelement - Google Patents

Description

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Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft Luftfilter, und insbesondere Luftfilterelemente.

In vielen Industriezweigen werden Filtersysteme verwendet, um Feststoffteilchen aus Luft oder Prozeßgasen zu filtern. Zum Beispiel können industrielle Prozesse Feststoffteilchen erzeugen, die aus der Fabrikluft entfernt werden müssen. Diese Filtersysteme umfassen normalerweise mindestens ein Filterelement, das Filtermaterial enthält, das geeignet ist, die Feststoffteilchen aufzufangen. Beispiele solcher Filterelemente und ihrer Anwendung sind in den US-Patenten 4,209,310, 4,218,227 und 4,395,269 zu finden.

Es ist eine große Vielfalt von Filterelementen bekannt. Im allgemeinen haben Filterelemente eine begrenzte Nutzungsdauer. Mit anderen Worten, nach einem Zeitraum müssen die Filterelemente entfernt und ausgewechselt werden. Sobald ein Filterelement ausgewechselt ist, kann die Entsorgung des benutzten Elementes teuer und unwirtschaftlich werden.

Normalerweise werden benutzte Filterelemente zur Entsorgung zu anderen Orten als die ihrer Anwendung transportiert. Wenn ein benutztes Filterelement mit einem gefährlichen Stoff kontaminiert ist, ist die Entsorgung im allgemeinen komplizierter und teurer, als wenn das Filterelement mit einem ungefährlichem Stoff kontaminiert ist. Zum Beispiel können mit gefährlichen Stoffen kontaminierte Filterelemente gewöhnlich nicht in einer lokalen Deponie entsorgt werden. Diese Filterelemte werden normalerweise in einer Deponie für gefährliche Abfälle oder durch andere Entsorgungsmittel für gefährliche Abfälle entsorgt.

Im allgemeinen sind industrielle Filterelemente große sperrige Gegenstände, die schwierig zu transportieren sind. Teilweise infolge ihrer Größe und Form als auch infolge des Wunsches, die Kontamination von auf den Filterelementen gesammeltem Stoff zu kontrollieren, ist es in jenen Industrien, die solche Filterelemente verwenden normal, die kontaminierten industriellen Filterelemente in 0,206 m großen Trommeln zu verschiffen. Oft haben die Filterelemente eine solche Größe, daß nur eines pro 0,206 m³ - Trommel transportiert werden kann. Die Kosten für das Erwerben und Transportieren einer 0,206 m großen Trommel oder Tonne für jedes benutzte Filterelement können hoch und unwirtschaftlich sein.

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Zusammenfassung der in der prioritätsbegründenden US-Stammoffenbarung
beschriebenen Erfindung

Die in der Stammoffenbarung beschriebene Erfindung ist auf ein Filterelement zum Montieren an einer Gabelanordnung gerichtet, die zu einem Luftfiltersystem gehört. Das Filterelement umfaßt allgemein eine mittige Luftströmungsöffnung und eine erste Gieitkonstruktion. Die Gleitkonstruktion kann kreisförmig und aus einem festen Hartplastikmaterial hergestellt sein. Die Gleitkonstruktion hat einen mittigen Befestigungsrand. Dieser Rand ist innerhalb der mittigen Luftströmungsöffnung derart angeordnet, daß er so ausgerichtet ist, um auf der Gabelanordnung eines Luftfiltersystems zu gleiten, wenn das Filterelement an der Gabelanordnung installiert ist. Der mittige Befestigungsrand kann eine kreisförmige Gleitfläche definieren, die im aligemeinen den Kontakt mit der Gabelanordnung herstellt, wenn das Filterelement auf die oder von der Gabelanordnung geschoben wird.

Gemäß der Stammoffenbarung ist eine erste Gleitkonstruktion vorzugsweise in einer ersten Abschlußkappe des erfindungsgemäßen Filterelementes angeordnet. Eine zweite Gleitkonstruktion kann außerdem in einer zweiten Abschlußkappe des Filterelementes angeordnet sein. Vorzugsweise sind die Abschlußkappen aus einem weichen, kompressiblen polymeren Material hergestellt. Vorzugsweise ist der Reibungskoeffizient der Abschlußkappen (d.h., der Reibungskoeffizient, den sie aufweisen wurden, wenn sie in Gleitverbindung mit der Gabel stehen würden) größer als der Reibungskoeffizient der Gleitfläche, die ein Teil der Gleitkonstruktion ist. Die erste Abschlußkappe enthält vorzugsweise in sich einen Dichtungsring. Der Dichtungsring kann im allgemeinen einen dreieckigen Querschnitt besitzen.

Zusammenfassung der Verbesserungen

Im Ergebnis weiterer Untersuchungen wurden einige bevorzugte Konstruktionen in Bezug auf jene der prioritätsbegründenden US-Stammanmeldung entwickelt. Vorzugsweise sind die Filterelemente derart, daß der Gleitring eine Trägerkonstruktion umfaßt, so daß das Filterelement im wesentlichen einer Formänderung aus dem Kreisförmigen um einen Betrag von 1,27 cm oder mehr unter einer Last von 22,68 kg, und vorzugsweise 36,28-45,35 kg, widersteht, wie es hierin beschrieben wird. Eine mögliche bevorzugte Trägerkonstruktion, die für solche Zwecke verwendet werden kann, ist ein glasfaserhaltiges, polymeres Material, am meisten bevorzugt ein glasfaserhaltiges Polyamid. Vorzugsweise hat das Material mindestens 1 5 Gew.-%, am bevorzugtesten ungefähr 20 bis 40 Gew.-% Glasfaser-

gehalt. In diesem Rahmen soll der Formänderungswiderstand charakterisiert werden, wenn die Last auf ein Filterelement geleitet wird, das axial an einer Fläche abgedichtet ist, wie z.B. einem Rohrboden. Verfahren, um dieses zu berechnen, werden hierin zur Verfügung gestellt.

Die hierin beschriebenen Verfahren können auf eine große Vielzahl Filterelemente angewandt werden. Sie sind jedoch insbesondere gut für die Anwendung bei Elementen angepaßt, die zylindrisch sind, mit einem Außendurchmesser von mindestens 25,4 cm (für die Abschlußkappe des gesamten Filterelementes), einem Innendurchmesser von mindestens 12,7 cm (für die Luftströmungsöffnung in der Abschlußkappe) und einer Länge von mindestens 25,4 cm und normalerweise von 50,8-76,2 cm. Zum Beispiel können Außendurchmesser von ungefähr 25,4-38,1 cm, Innendurchmesser von ungefähr 12,7-25,4 cm und Längen von ungefähr 50,8-76,2 cm mit hierin beschriebenen Techniken ohne weiteres untergebracht werden. Die Anwendung für anders dimensionierte Elemente wird jedoch aus den Beschreibungen deutlich.

Vorzugsweise umfassen die Filterelemente einen Dichtungsring an einer Abschlußkappe, und in typischen und bevorzugten Systemen ist der Dichtungsring ungefähr 0,51-1,78 cm (normalerweise 0,643-1,40 cm) von der mittigen Öffnung der ersten Abschlußkappe in eine Richtung zu einem Außenrand der ersten Abschlußkappe hin angeordnet. Dieses sorgt für eine geeignete effektive Dichtung in bestimmten handelsüblichen Systemen mit einer akzeptablen Höhe des Risikos des Leckens. Die oben zitierten Abmessungen wurden insbesondere für Elemente entwickelt, die in Verbindung mit den handelsüblichen Einheiten TORIT® Downflow® und Downflow® Il verwendet werden.

In bevorzugten Anordnungen ist eine zweite Trägerkonstruktion oder Gleitkonstruktion in der zweiten Abschlußkappe angeordnet.

In den Zeichnungen, in denen gleiche Bezugsbuchstaben und -zahlen entsprechende Elemente in den verschiedenen Ansichten bezeichnen, ist:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht mit weggebrochenen Teilen

eines Staubabscheiders, der erfindungsgemäße Filterelemente umfaßt;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Filterelementes gemäß

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einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 der Fig. 2;

Fig. 4 eine vergrößerte fragmentarische Ansicht eines Teiles der

Fig. 3;

Fig. 5 eine auseinandergezogene, fragmentarische, schematische,

perspektivische Ansicht, die Filterelemente gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, die in einem Staubabscheider eingebaut sind;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines Bestandteiles des in Fig.

2 dargestellten Filterelementes;

Fig. 7 eine Unteransicht des Bestandteiles der Fig. 6;

Fig. 8 eine Draufsicht des Bestandteiles der Fig. 6;

Fig. 9 eine schematische Stirnseitenansicht eines zerdrückten

Filterelementes gemäß Fig. 2;

Fig. 10 eine vergrößerte fragmentarische Schnittansicht eines Filter

elementes gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das schematisch in einer Dichtungskombination mit einer Struktur gezeigt ist; wobei
Fig. 10 das Filterelement im wesentlichen analog zu Fig. 4 darstellt;

Fig. 11 eine schematische perspektivische Ansicht eines erfindungs

gemäßen Filterelementes mit Phantomlinien, die einen oberen 120°-Umfangs- oder -Randbereich oder -region anzeigen;

Fig. 12 eine fragmentarische schematische Ansicht eines Rohrbo

dens, der eine Luftauslaßöffnung im allgemeinen gemäß einem TORIT® Downflow® -Industriefiltersystem umfaßt, wobei Phantomlinien die Positionen bestimmter Filterelementmerkmale andeuten, die während der Anwendung mit

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diesem verbunden sein würden;

Fig. 13 eine im wesentlichen analoge Ansicht zu Fig. 12, wobei

Phantomlinien die Positionen von Komponenten unter Verformung andeuten;

Fig. 14 eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Trägerkonstruktion

mit einer bevorzugten Konfiguration zur Anwendung mit einem handelsüblichen Downflow® I - Filtersystem;

Fig. 15 eine fragmentarische Schnittansicht entlang der Linie 15-15

der Fig. 14;

Fig. 16 eine fragmentarische Schnittansicht entlang der Linie 16-16

der Fig. 14;

Fig. 17 eine fragmentarische Schnittansicht entlang der Linie 17-17

der Fig. 14;

Fig. 18 eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Trägerkonstruktion,

die zur Anwendung in dem Filterelement eines handelsüblichen Downflow® Il - Systems gestaltet ist;

Fig. 19 eine fragmentarische Schnittansicht im allgemeinen entlang

der Linie 19-19 der Fig. 18;

Fig. 20 eine fragmentarische Schnittansicht im allgemeinen entlang

der Linie 20-20 der Fig. 18;

Fig. 21 eine fragmentarische Schnittansicht im allgemeinen entlang

der Linie 21-21 der Fig. 18; und

Fig. 22 eine fragmentarische Schnittansicht ähnlich der Ansicht von

Fig. 10, jedoch Komponenten darstellend, die vorzugsweise für ein handelsübliches Downflow® Il - System gestaltet sind, bei dem die Trägerkonstruktion wie in den Figuren 18-21 gezeigt ausgebildet ist.

Ausführliche Beschreibung der Offenbarung des US 08/371,809 Einige Probleme mit Baumaterialien in Filterelementen

In vielen Industriezweigen sind Systeme zum Filtern von Luft und/oder anderen Gasen, die mit Staub oder anderen Feststoffteilchen belastet sind, notwendig. Normalerweise umfassen diese Arten der Luftreiniger- oder Staubabscheidersysteme einen Reinluftauslaß, einen Schmutzlufteinlaß, mindestens ein Filterelement, ein Gehäuse für das Filterelement/die Filterelemente und Konstruktionen zum Befestigen des Filterelements/der Filterelemente an dem Gehäuse. In einigen Fällen werden Anordnungen zum kontinuierlichen Reinigen verwendet (d.h., periodisches Reinigen, das ohne Entfernen des Filterelementes aus dem Gehäuse durchgeführt wird). Ein Beispiel eines Staubabscheider- oder Luftreinigersystems dieser Art ist in dem US-Patent 4,218,227 {das '227er-Patent) offenbart, das am 19. August 1980 für Robert E. Frey erteilt wurde. Die Beschreibung des '227er-Patents ist durch Bezugnahme hierin aufgenommen.

Um die Anwendung von Luftfiltern und Filterelementen in diesen oder anderen Staubabscheider- und Luftreinigersystemen zu erleichtern, wurden Versuche unternommen, um die Größe der Luftfilter und Filterelemente zu reduzieren, ohne das Gasvolumen, das diese Elemente und Filter in einer kurzen Zeitperiode behandeln können, zu beeinträchtigen. Die extrem großen Filter und Elemente sind sperrig und unhandlich zu handhaben und schwierig zu installieren und auszutauschen. Beispiele von Versuchen zum Reduzieren der Größe der Elemente und Filter werden im US-Patent 4,209,310 {'310er Patent) erläutert, das am 24. Juni 1980 für James Berkhoel erteilt wurde. Die Beschreibung des '310er-Patents ist durch Bezugnahme hierin aufgenommen. Diese Versuche zum Reduzieren der Größe dieser industriellen Arten der Filterelemente waren wirksam, ergeben im wesentlichen aber immer noch ein Element, das so groß ist, daß ein 0,206 m großes Faß für den Transport eines einzelnen Elementes notwendig ist.

In dem US-Patent 4,395,269, das am 26. Juli 1983 für Fredrick Schuler erteilt wurde und dessen Beschreibung durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist, wird die Anwendung von Elementen gemäß dem US-Patent 4,209,310 beschrieben. Zum Einbau werden die Filterelemente auf eine Gabel oder eine Gabelanordnung geschoben, die für die Elemente in einer Filteranordnung einen Träger zur Verfügung stellt. Wenn ein Filterelement ausgetauscht werden muß, wird es von der Gabelanordnung entfernt und weggeworfen.

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Elemente von der Art, wie sie in dem US-Patent 4,209,310 und dem US-Patent 4,395,269 beschrieben sind, können normalerweise nicht einfach entsorgt werden, teilweise, weil sie zur Entsorgung nicht einfach zu zerdrücken sind. Somit werden gebrauchte Elemente normalerweise in 0,206 m großen Fässern vom Industriestandort zu einer Entsorgungsanlage transportiert. Normalerweise ist pro Faß nur ein Element transportabel, weil die in jedem Element enthaltenen Baumaterialien das leichte Zerdrücken zur Raumeinsparung verhindern.

In vielen Fällen sind die strukturellen Teile des Filterelementes, die es schwierig zerdrückbar machen, die Abschlußkappen. Insbesondere haben viele, in industriellen Filtersystemen verwendete Filterelemente Metallabschlußkappen. Die Metallabschlußkappen sind ohne spezielle Ausrüstung, die relativ hohe Drücke aufbringen kann, schwierig zu zerdrücken. {Ein ähnliches Problem würde auftreten, wenn als Abschlußkappenmaterial Hartplastik verwendet werden würde.) Man könnte annehmen, das Problem der Metallabschlußkappen durch Vorsehen von Abschlußkappenmaterial, das nicht so biegesteif wie Metallabschlußkappen ist, zu vermindern. Doch es kann auch damit Probleme geben.

Insbesondere, wenn das Filterelement auf eine und von einer Gabelanordnung geschoben wird, zum Beispiel von der im US-Patent 4,395,269 beschriebenen Art, umfaßt der Gleit- oder Befestigungsvorgang den Gleitkontakt zwischen der Endkappe/ den Endkappen und Teilen der Gabelanordnung. Wenn sowohl die Abschlußkappe(n) als auch die Teile der während des Gleitvorganges ineinandergreifenden Gabeianordnung aus Metall (oder Hartplastik) hergestellt sind, ist das Montieren oder Gleiten relativ leicht zu bewirken. Das heißt, der Reibungskoeffizient zwischen den Metallen der Abschlußkappe und der Gabel ist im allgemeinen ausreichend niedrig, so daß er durch aufgebrachte manuelle Kräfte leicht zu überwinden ist; d.h., die Teile der Abschlußkappen und der Gabel, die während des Zusammenbaus ineinandergreifen, sind im allgemeinen gleitfähig.

Wenn jedoch das Metall der Abschlußkappe durch ein weiches, kompressibles polymeres Material ersetzt wird, das leicht zerdrückt werden kann, umfaßt der Eingriff während des Gleitens oder Montierens zwischen dem Filterelement und der Gabelanordnung einen Gleiteingriff zwischen dem polymeren Material und dem Material der Gabelanordnung. Wenn das polymere Material ein weiches gummiartiges Material ist:

(1) kann der Gleiteingriff die Abschlußkappe leicht beschädigen; und

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(2) das Gummimaterial wird für einen hohen Reibungskoeffizienten (mit der Gabel) sorgen und somit dem Gleiten Widerstand entgegensetzen. Dieses kann es schwierig machen, das Element einzubauen und abzudichten.

Einige vorteilhafte Konstruktionen der US-Anmeldung 08/371,809

Gemäß der US-Anmeldung 08/371,809 werden bevorzugte Filterelementkonstruktionen vorgesehen. Diese bevorzugten Konstruktionen sind:

(1) relativ leicht an Gabelanordnungen zu befestigen, wie zum Beispiel solche, die in dem US-Patent 4,395,269 beschrieben sind, wobei Teile des Filterelementes während der Montage an Teilen der Gabel gleiten müssen, und

(2) nach der Anwendung zur Entsorgung relativ leicht zu zerdrücken.

Insbesondere wird in Abschlußkappen relativ weiches polymeres Material mit hohem Reibungskoeffizienten bezüglich seines Dichtungsvermögens, seiner leichten Montage und seiner leichten Zerdrückbarkeit ausgenutzt. Gleichzeitig ist jedoch das Filterelement mit einer Anordnung versehen, so daß das relativ weiche, kompressible polymere Abschlußkappenmateriai vor dem Gleiteingriff mit Teilen der Gabel oder des Gehäuses geschützt wird, wenn die Elemente in Staubabscheider eingebaut oder aus diesen ausgebaut werden.

In besonders bevorzugten Ausführungsformen sind Filterelemente vorgesehen, die in einer Fabrik oder Anlage, in der sie zum Filtern verwendet werden, ohne die Anwendung von spezieller Ausrüstung für das Zusammendrücken zerdrückt werden können, wenn dieses gewünscht wird. Dieses wird durch Vorsehen von Materiaiien in einer Konstruktion für die Filterelemente ausgeführt, die unter dem Gewicht eines Durchschnittsarbeiters zerdrückt werden können. Hierin vorgesehene, spezielle Konstruktionen können zum Beispiel unter dem Gewicht eines 68,03 kg schweren Arbeiters leicht zerdrückt werden, wenn dieser auf dem Element steht oder springt.

Das Bezugszeichen 1 in Fig. 1 bezeichnet allgemein ein industrielles Staubabscheider- oder Luftfiltersystem, das Filterelemente gemäß der Offenbarung der US-Anmeldung 08/371,809 enthält. Die Anordnung 1 kann im allgemeinen wie in dem US-Patent 4,395,269 beschrieben sein, es sei denn, die Filterelemente sind wie die

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unter Bezugnahme auf die Figuren 2-9 beschriebenen. Kontaminierte Luft oder Verfahrensgase treten an einem Schmutzlufteinlaß 2 in den Staubabscheider 1 ein und gefilterte Luft oder Gase treten am Reinluftaustritt 3 aus dem Abscheider 1 aus. Fig. 1 stellt eine Seitenansicht mit weggebrochenen Teilen des Gehäuses 5 dar, so daß Filterelemente 4 sichtbar sind. Die meisten der aus der Luft oder den Gasen ausgefilterten Feststoffteilchen fällt von den Filterelementen 4 und wird im trichterförmigen Gehäuse 5a zur Ableitung gesammelt. In Fig. 1 sind acht Filterelemente 4 zu sehen, von denen zwei mit Unterbezeichnung 4a und 4b versehen sind.

Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung besteht aligemein aus "VorwärtsstronrT-Filterelementen 4. Somit tritt zu filternde Luft in jedes Filterelement 4 ein, indem sie durch darin enthaltenes Filtermaterial zu einem offenen mittigen Teil des Filterelementes 4 strömt. Das Filterelement 4 umfaßt eine Luftströmungsöffnung, so daß die Filterluft das mittige Teil verlassen kann. Der gereinigte Luftstrom am Endfilterelement wird dann wie gewünscht abgeleitet, zum Beispiel in die Umgebung. Bei solchen Anordnungen, wie sie in Fig. 1 gezeigt sind, wird der Schmutzstoff somit im allgemeinen auf der Außenfläche 6 jedes Filterelementes 4 gesammelt. Es wird verständlich sein, daß die Anordnung 1 der Fig. 1 schematisch ist, um die Anordnung der Filterelemente 4 zu zeigen, und Details, wie z. B. Impulsreinigungsgerätschaften, nicht gezeigt sind. Wenn Impulsreinigergerätschaften verwendet werden, werden im allgemeinen einige der Feststoffteilchen periodisch von jedem Filterelement 4 geblasen, damit sie in das trichterförmige Gehäuse 5a fallen.

Noch unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist leicht zu erkennen, daß die Filterelemente 4 in koaxial angeordneten Paaren ausgerichtet sind. Für jedes gegebene Paar, zum Beispiel das obere Paar 7, wird der Zugang zu dem Paar zur Entfernung aus der Anordnung 1 mit Hilfe einer Abdeckung oder eines Stellringes 8 erhalten. Insbesondere zum Entfernen des Filterelementpaares 7 aus der Anordnung 1 wird der Stellring 8 entfernt. Dieses wird durch Bezugnahme auf Fig. 5 besser verständlich.

Bezugnehmend auf Fig. 5 ist das Filterelementpaar 7 in auseinandergezogener perspektivischer Ansicht in Bezug auf Teile der Anordnung 1, in die es eingebaut wird, dargestellt. Insbesondere sind die Filterelemente 4a und 4b auf einer Gabelanordnung 9 montiert und werden daran durch den Stellring 8 gehalten. Die Gabelanordnung 9 ist an der Gehäusefläche 11 befestigt, die in dem Gehäuse aufgenommen ist. Im einzelnen umfaßt die Gabelanordnung 9 ein Gewindeelement

&iacgr; &ogr;, das zum Eingriff in eine Gewindebohrung, nicht sichtbar, im Stellring 8 ausgerichtet ist. Während des Zusammenbaus wird dann der Stellring 8 am Gewindestab

10 ausreichend festgezogen, um die Filterelemente 4a, 4b an der Gabelanordnung 9, noch genauer an den Führungsstangen 12, zu befestigen. Das Bezugszeichen 4a in Fig. 5 bezeichnet das Element 4, das an das Gehäuse 5 und die Gehäusefläche

11 angrenzt. Das Bezugszeichen 4b in Fig. 5 bezeichnet das Element 4, das an den Stellring 8 angrenzt.

Vorzugsweise wird durch den Stellring 8 eine ausreichende Kraft auf das Filterelement 4b vorgesehen, um einen Abdichtungseingriff zwischen den Filterelementen 4a und 4b und auch zwischen dem Filterelement 4a und der Fläche 11 vorzusehen. Vorzugsweise ist auch zwischen dem Stellring 8 und dem Filterelement 4b ein Dichtungseingriff vorgesehen. Auf diese Art und Weise wird der Eintritt von ungefilteter Luft in mittlere Teile 13 und 14 der Filter 4a bzw. 4b verhindert.

Aus einem Vergleich der Figuren 1 und 5 wird verständlich, daß während des Einbaus der Filterelemente 4a und 4b eine Bedienperson gebraucht würde, um ausreichende Kraft aufzubringen und den Reibungskoeffizienten zwischen der Gabelanordnung 9 und den Teilen der Filterelemente 4a und 4b zu überwinden, die mit der Gabelanordnung 9 gleitend ineinandergreifen, wenn der Einbau ausgeführt wird. Insbesondere bezugnehmend auf Fig. 1, ist der Gleitvorgang nach oben gerichtet (d.h., die Bedienperson muß die Filterelemente 4 nach oben drücken, wenn sie auf die Gabelanordnung 9 geschoben werden). Wenn der Reibungskoeffizient zwischen den Filterelementen 4a, 4b und der Gabelanordnung 9 relativ hoch ist, würde die Bedienperson eine spezielle Ausrüstung benötigen, um die Elemente 4a und 4b während der Montage an der Gabelanordnung 9 zu schieben. Wenn die Reibung tatsächlich zu groß war, konnte während der Montage sowohl an der Gabelanordnung 9 als auch am Filterelement 4a, 4b Beschädigung auftreten. Außerdem kann ein relativ hoher Reibungskoeffizient zwischen den Filterelementen 4a, 4b und der Gabelanordnung 9 für Schwierigkeiten beim Erhalten guter Dichtungen sorgen zwischen: den Elementen 4a und 4b; dem Element 4a und der Fläche 11; und zwischen dem Stellring 8 und dem Element 4b. Das heißt, es würde schwierig sein, mit Hilfe des Stellringes 8 ausreichende Druckkraft aufzubringen, um eine gute Abdichtung zu gewährleisten, wo sie notwendig ist.

Wie aus den detaillierten Beschreibungen unten verständlich wird, werden die benötigten Dichtungseingriffe für solche Anordnungen, wie sie in den Figuren 1 und 5 gezeigt sind, durch zwischen den Stellring 8 und die Fläche 11 in Richtung der

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Achse 15, die in Fig. 5 dargestellt ist, gerichtete Axialkräfte vorgesehen. Die Druckkräfte werden dann durch ausreichendes Festziehen des Stellringes 8 vorgesehen, so daß der Reibungskoeffizient zwischen den Filterelementen 4a, 4b und der Gabelanordnung überwunden wird und die Axialdruckkräfte reguliert. Das heißt, wenn der Reibungskoeffizient zwischen den Filterelementen 4a, 4b und der Gabelanordnung 9 zu groß ist, würde es für den Bediener schwierig sein, den Stellring 8 ausreichend festzuziehen, um einen gute Dichtung zu gewährleisten.

In konventionellen Anordnungen wird der Eingriff zwischen einem Filterelement und der Gabelanordnung durch Filterelementabschlußkappen vorgesehen. Normalerweise umfassen die Abschlußkappen jeweils einen gleitfähigen Innenrand oder -kante, der/die während der Montage an der Gabelanordnung entlanggleitet. Wenn, wie in konventionellen Anordnungen, sowohl die Gabelanordnung als auch die Filterelementabschlußkappen ausgleitfähigen Materialien, wie z.B. gleitfähigem Metall, sind, ist der Gleiteingriff relativ leicht, weil der Reibungskoeffizient zwischen den beiden relativ niedrig ist. Wie zuvor angemerkt wurde, sind jedoch Filterelemente mit Metallabschlußkappen schwierig zu zerdrücken. Es sollte außerdem einleuchtend sein, daß es sehr schwierig sein kann, die Filterelemente zu befestigen, wenn der Teil des Filterelementes, zum Beispiel die Abschlußkappe, der während der Gleitbewegung mit der Gabelanordnung ineinandergreift, aus einem weichen polymeren Material ist, das einen relativ hohen Reibungskoeffizienten aufweist.

Wie aus den Beschreibungen in Bezug auf die Figuren 2-4 und 6-9 verständlich wird, sind bevorzugte Filterelemente 4 so konstruiert, daß: in den Abschlußkappen des Filterelementes weiches polymeres Material verwendet wird, das für Zwecke des Zerdrückens vorteilhaft ist; während gleichzeitig eine Konstruktion vorgesehen ist, um zu verhindern, daß das weiche polymere Material während des Gleiteingriffes in einer Art und Weise, die das Einbauen der Elemente 4 behindert, in Kontakt mit der Gabelanordnung 9 kommt.

Bezugnehmend auf Fig. 2 ist das Filterelement 4 perspektivisch dargestellt. Das dargestellte, spezielle Filterelement 4 ist im allgemeinen ein zylindrisches Filterelement, das erste und zweite Abschlußkappen 19 bzw. 20 mit Filtermaterial 21 besitzt, das dazwischen eingeschlossen in Fig. 3 gezeigt ist. Das Filtermaterial 21 kann jedes beliebige Filtermaterial sein, das in einem industriellen Filterelement anwendbar ist. Zum Beispie! ist das Faltpapierfiltermaterial, das in dem '269er-Patent offenbart ist, für die Erfindung anwendbar.

Für die in den Figuren 1 und 5 gezeigten Anordnungen wird die Filterfunktion, wie es zuvor angegeben wurde, im allgemeinen durch Richten von zu filternder Luft auf die Außenfläche 6 des Elementes 4 vorgesehen. Den Innenraum 27 des Filterelementes 4 erreichende Luft ist dann gefiltert. Das Filterelement 4 umfaßt eine mittige Luftströmungsöffnung 28, durch die gefilterte Luft hindurchgehen kann. Wie in Fig. 3 zu sehen ist, ist in jeder Abschlußkappe 19 und 20 eine Luftströmungsöffnung 28 vorgesehen. Die Öffnungen 28 sorgen auch während des Einbaus für die Verlängerung von Teilen der Gabelanordnung 9 dorthindurch, wie es am besten in Fig. 5 zu sehen ist.

In Fig. 3 ist eine Schnittansicht eines Filterelementes 4 dargestellt. Für die in den Figuren 2 und 3 gezeigte, besondere Anordnung umfaßt das Filtermaterial 21 eine zylindrische Verlängerung 24 aus Faltpapier. Das Element 4 umfaßt Innen- und Außenfutter 30 bzw. 31. Die Innen- und Außenfutter 30 und 31 erstrecken sich zwischen den Abschlußkappen 19 und 20. Zwischen den Innen- und Außenfuttern 30 und 31 ist in konventioneller Weise Filtermaterial 21 angeordnet. In bevorzugten Konstruktionen, wie z.B. der in Fig. 3 dargestellten, umfassen die Innen- und Außenfutter 30 und 31 perforierte Materialien, die in der Filterelementindustrie allgemein bekannt sind. Normalerweise umfassen diese Materialien zylindrisch angeordnete, perforierte Bleche oder Streckmetallsiebe.

Noch bezugnehmend auf Fig. 3 umschließt die erste Abschlußkappe 19 ein Ende 35 des Materiales 21. Die Abschlußkappe 19 besteht aus einem polymeren Material, in dem das Filtermaterial 21 und die Futter 30 und 31 eingebettet sind. Im allgemeinen fließen die in der Abschlußkappe 19 enthaltenen polymeren Materialien während des Zusammenbaus des Filterelementes, und stellen dadurch eine Verbindung zwischen den Filterelementkomponenten in Nähe der Abschlußkappe 19 her.

Für die Erfindung sind polymere Materialien anwendbar, die den während der Anwendung auf die Abschlußkappen eines Filterelementes aufgebrachten Kräften widerstehen können, die ihre Integrität beibehalten können, wenn sie kontaminierter Luft ausgesetzt werden, und die das leichte Zerdrücken (wie beschrieben) des Filterelementes zulassen können. Wenn Filterelemente gemäß der vorliegenden Erfindung als "leicht zerdrückbar" beschrieben werden, ist damit gemeint, daß sie unter Kräften, die im wesentlichen senkrecht auf eine Mittellängsachse des Elementes aufgebracht werden, d.h., in die Richtung der Pfeile 39, Fig. 3, gerichtete Kräfte, leicht zerdrückt werden können. Vorzugsweise ist das Element so beschaf-

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fen, daß das Zerdrücken, wenn es gewünscht wird, nur durch eine auf dem Element stehende oder auf das Element stampfende Person ausgeführt werden kann, obwohl mechanische Quetscheinrichtungen verwendet werden könnten. Es wird bevorzugt, daß die Elemente aus solchen Materialien gebaut sind, daß das Zerdrücken ohne weiteres unter Kräften stattfindet, die durch eine 68,03 kg schwere Person leicht aufgebracht werden, die entweder auf dem Element steht oder auf das Element stampft. Normalerweise werden die erfindungsgemäßen Filterelemente auch in solch einer Art und Weise zerdrückt, daß die Abmessungen des zerdrückten Filters (gemessen in der Richtung, in die die Druckkräfte aufgebracht werden) nicht größer als ungefähr ein Drittel ihrer ursprünglichen Abmessung beträgt. Deshalb können, wenn es notwendig ist, ungefähr drei kontaminierte Industriegrößenfilterelemente in einem 0,206 m großen Faß oder Tonne transportiert werden, während sonst, ohne Zerdrücken, nur ein Industriegrößenfilterelement in eine 0,206 m große Trommel passen würde.

Als polymere Materialien für Abschlußkappen in erfindungsgemäßen Filterelementen sind eine Reihe von Polyurethanen, Polypropylenen, Polyethylenen, Polyestern, Polyamids, Polytetrafluorethylene^ Polyvinylidenfluoriden, Polyamidimiden und Mischungen daraus anwendbar. Vorzugsweise werden weiche Polyurethanschäume verwendet. Ein bevorzugtes Material für die Abschlußkappe 19 ist ein weiches Polyurethanmaterial, wie z.B. Hydrofluorkarbon (HFC), ein blasgeformtes BASF-Harz I-35453R, das von der BASF Corp. in Wyandotte, Michigan, erhältlich ist. Es wird angemerkt, daß ein von der BASF erhältliches wassergetriebenes Harz, das ungefähr die gleiche Dichte hat, ebenfalls anwendbar ist. Insbesondere sollten die verwendeten Polyurethane zu einem Endprodukt verarbeitet sein, das eine Formkörperdichte von ungefähr 0,22 - 0,35 g/cm³ und eine Härte von ungefähr 10-40 Shore-Härte A besitzt. Das am meisten bevorzugte Polyurethan besteht aus einem Material, das mit dem I-35453R-Harz und Isozyanat 1-3050U, das auch von der BASF Corp. erhältlich ist, hergestellt ist. Die Materialien sollten in einem Mischungsverhältnis von 100 Gew.-Teilen l-35453-Harz zu 36,2 Gew.-Teilen I-3050U-lsozyanat gemischt werden. Normalerweise ist die relative Dichte des Harzes 1,04 g/cm³ und für das Isozyanat ist sie 1,20 g/cm³. Diese Materialien werden normalerweise mit einem hochdynamischen Scherkraftmischer vermischt. Die Komponententemperaturen betragen normalerweise ungefähr 21,1-35 ⁰C, und die Formtemperatur beträgt normalerweise ungefähr 46,1-57,2 ⁰C.

Für die in Fig. 3 gezeigte, besondere Anordnung umfaßt die Abschlußkappe 19 einen Dichtungsring 36. Der Dichtungsring 36 erstreckt sich von der ersten Fläche

37 der ersten Abschlußkappe 19 (axial) nach außen. Insbesondere und vorzugsweise ist der Dichtungsring 36 als Teil der ersten Außenfläche 37 geformt. Gemeinsam definieren die Abschlußkappe 19, das Filtermaterial 21 und das Innenfutter 30 eine mittige Öffnung 38 (die eine der Öffnungen 28 umfaßt, Fig. 3). Das Filterelement 4 umfaßt eine in der Öffnung 37 angeordnete Gleitkonstruktion 40. Die Gleitkonstruktion 40 kann durch Bezugnahme auf Fig. 4, einer vergrößerten Ansicht eines Teiles der Fig. 3, besser verstanden werden.

Bezugnehmend auf Fig. 4 umfaßt die Gleitkonstruktion 40 einen mittigen Befestigungsrand 41. Der mittige Befestigungsrand 41 ist in der Öffnung 38 angeordnet (die teilweise eine der Öffnungen 28 umfaßt) und ist so ausgerichtet, daß sie eine Eingriffsfläche zwischen dem Filterelement 4 und der Gabelanordnung 9 zur Verfügung stellt, wenn das Filterelement 4 auf die Gabelanordnung 9 geschoben ist, wie es am besten in Fig. 5 dargestellt ist. Insbesondere umfaßt der mittige Befestigungsrand 41 eine Gleitfläche 42, die zum Gleiteingriff mit der Gabelanordnung 9 während des Einbaus ausgerichtet ist. Für die gezeigte Anordnung istdie Gleitfläche 42 kreisförmig (oder ringförmig) und ist vorzugsweise aus einem Material hergestellt, das beim Gleiteingriff mit der Gabelanordnung 9 einen relativ niedrigen Reibungskoeffizienten bietet, um das Montieren zu erleichtern, und das durch den Gleitvorgang nicht leicht beschädigt wird.

Die Gleitkonstruktion 40 kann außerdem zum Erleichtern der Erhaltung der Konstruktion und der Form des Filterelementes 4 dienen. Ohne die Gleitkonstruktion 40 könnte sich das Filterelement 4 deformieren und seine Form verlieren. Zum Beispiel könnten einige Filterelemente, die aus zerdrückbaren Materialien hergestellt sind, dazu neigen, sich, während sie transportiert werden und während des Filterelementeinbaus und der -entfernung, zu deformieren.

Die Gleitkonstruktion 40 kann außerdem zum Vorsehen eines Trägers für den Dichtungsring 36 und zum Vorsehen einer besseren Abdichtung um die Oberseite des gefalteten Filtermateriales 35 herum dienen. In einigen Filterelementkonstruktionen, die keine Gleitkonstruktion 40 haben, könnte das fließfähige polymere Material, das in den Abschlußkappen enthalten ist, keine ausreichende Dichtung um die Oberseite des Filtermateriales herum zur Verfugung stellen und somit könnte um die unzureichende Dichtung herum ein Leck auftreten.

Wie aus den detaillierten Beschreibungen unten besser verständlich werden wird, istdermittige Befestigungsrand 41 vorzugsweise aus hartplastischem oderpoiyme-

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ren Material hergestellt, wie z.B. Polystyren, so daß das relativ harte, gleitfähige Material als Gleitfläche 42 wirkt. Normalerweise und vorzugsweise wird die gesamte Gleitkonstruktion 40 aus solch einem Material geformt.

Für die in Fig. 4 dargestellte, besondere Anordnung umfaßt die Gleitkonstruktion 40 ein Ende 43, das während der Bauausführung in die Abschlußkappe 19 eingebettet wird, um die Gleitkonstruktion 40 zu befestigen.

Fig. 10 zeigt einen vergrößerten fragmentarischen Abschnitt analog zu Fig. 4. Anders als in Fig. 4 zeigt Fig. 10 jedoch eine Struktur 44, wie z.B. ein Filterelement 4 oder eine Fläche 11, die in Dichtungskontakt mit dem Dichtungsring 36 steht, um zu zeigen, wie der Dichtungsring 36 arbeitet. Die Struktur 44 könnte zum Beispiel sein: Oberfläche 11, Fig. 5; oder ein Ende eines angrenzenden Filterelementes. Wie in Fig. 10 gezeigt ist, ist der Dichtungsring 36 derart konstruiert, daß er den Druckkräften widerstehen kann, die auftreten, wenn die Filterelemente 4 eingebaut und an der Gabelanordnung 9 befestigt werden. Allgemein ist der Dichtungsring 36 so konstruiert, daß er angemessen zusammengedrückt wird, um eine gute Dichtung zu bilden. Der Dichtungsring 36 ist vorzugsweise derart konstruiert, daß die Druckkräfte, die von der Oberseite 46 auf den Dichtungsring auftreffen, in den gesamten Boden 47 des Dichtungsringes 36 verteilt werden. (In der gezeigten, besonderen Ausführungsform ist die Spitze 46 abgerundet. Sie kann z.B. als ein Kreisradius ausgebildet sein. Für das unten beschriebene Beispiel entsprach sie einem Radius von 0,3175 cm.) Der Boden 47 des Dichtungsringes 36 ist vorzugsweise als Teil der Abschlußkappe 19 geformt; deshalb werden die Druckkräfte, wenn sie über den ganzen Boden 47 verteilt werden, durch die Abschlußkappe 19 absorbiert. Der breite Boden 47 des Dichtungsringes 36 sichert jedoch dort, wo der Ring 36 ein Restteil der Abschlußkappe 19 berührt, daß die Kräfte breit in die Abschlußkappe 19 verteilt werden, so daß sie nicht zu nahe an Teilen des Filtermateriales 21 oder der Futter 30 und 31 gerichtet oder gebündelt werden. Dieses hilft, die strukturelle Integrität zu gewährleisten. Wie am besten in Fig. 4 zu sehen ist und unten ausführlicher erläutert wird, sorgt die Gleitkonstruktion 40 und insbesondere das Ende 43 für etwas seitlichen Halt für den Dichtungsboden 47.

Bezugnehmend auf Fig. 3 umfaßt das Filterelement 4 eine zweite Abschiußkappe 20, die ähnlich der ersten Abschlußkappe 19 ist; für das dargestellte, besondere Element hat die zweite Abschlußkappe 20 jedoch keinen Dichtungsring analog dem Ring 36. Die zweite Abschlußkappe 20 wird durch eine beliebige Struktur abge-

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dichtet, die das Filterelement 4 in dem Staubabscheider- oder dem Luftfiltersystem befestigt. Wie zum Beispiel in Fig. 5 dargestellt ist, muß das Filterelement 4a befestigt werden und wird somit durch das Filterelement 4b abgedichtet. Folglich wird die zweite Abschlußkappe 20 des Filterelementes 4a durch den Dichtungsring 36 des Filterelementes 4b (nicht sichtbar in Fig. 5) abgedichtet. Deshalb muß die zweite Abschlußkappe keinen Dichtungsring besitzen.

Alternativ kann das Filterelement 4 durch einen in dem Staubabscheider oder dem Filtersystem enthaltenen Befestigungsmechanismus befestigt (und somitabgedichtet) werden. Insbesondere, wie in Fig. 5 dargestellt ist, wird die zweite Abschlußkappe 20 des Filterelementes 4b durch den Stellring 8 abgedichtet. Der Stellring 8 würde entweder einen daran befestigten Dichtungsring besitzen, oder es würde zwischen dem Stellring 8 und dem Element 46 ein O-Ring vorgesehen sein. Deshalb würde es für die dargestellte, besondere Ausführungsform im allgemeinen nicht notwendig sein, daß die zweite Abschlußkappe 20 einen Dichtungsring besitzt. Die zweite Abschlußkappe 20 besteht aus polymeren Material, in dem das Filtermaterial 21 und die Futter 30 und 31 eingebettet sind. Wie bei der ersten Abschlußkappe 19 ist ein bevorzugtes Material für die Abschlußkappe 20 ein weiches polymeres Polyurethanmaterial. Tatsächlich kann das gleiche Material für beide Abschlußkappen verwendet werden.

Bezugnehmend auf Fig. 3 definieren die Abschlußkappe 20, das Filtermaterial 21 und das Innenfutter 30 in der gezeigten, besonderen Ausführungsform zusammen eine Öffnung 48 (die teilweise eine der mittigen Öffnungen 28 umfaßt, Fig. 3). Das Filterelement 4 umfaßt eine in der Öffnung 48 angeordnete, zweite Gleitkonstruktion 50. Die Gleitkonstruktion 50 ist analog der Gleitkonstruktion 40. Somit umfaßt die Gleitkonstruktion 50 einen mittigen Befestigungsrand 51, der innerhalb der Öffnung 48 angeordnet und so ausgerichtet ist, daß er eine Gleitfläche 52 zum Eingriff zwischen Filterelement 4 und Gabelanordnung 9 zur Verfügung stellt, wenn das Filterelement 4 auf die Gabelanordnung 9 geschoben wird, wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Die Gleitfläche 52 ist vorzugsweise aus einem Material hergestellt, wie es für die Gleitfläche 42 beschrieben ist, das im Eingriff mit der Gabelanordnung 9 einen relativ niedrigen Reibungskoeffizienten aufweist, um den Einbau zu erleichtern. In der Tat werden die Gleitkonstruktionen 40 und 50 in typischen und bevorzugten Anwendungen identisch sein.

In bevorzugten Ausführungsformen sind die Gleitkonstruktionen 40 und 50 Konstruktionen, die leicht brechen oder zerquetschen (unter Seitenkräften, die wie

durch die Pfeile 39 in Fig. 3 gezeigt, gerichtet sind), wenn das Filterelement 4 vor der Entsorgung zerdrückt wird. Um die mühelose Zerdrückbarkeit zu erleichtern, sollten die Konstruktionen 40 und 50 relativ dünn und aus einem Material hergestellt sein, das es erlaubt, die Konstruktionen 40, 50 mühelos zu zerdrücken, wenn das Filterelement 4 zerdrückt wird. Außerdem sollten die Abschlußkappen 19 und

20 auch aus Materialien und in Dicken gemacht sein, die es ihnen erlauben, ihre richtigen Funktionen auszuüben, die ihnen aber außerdem erlauben, zerdrückt zu werden, wenn das Filterelement 4 vor der Entsorgung zerdrückt wird. Die beschriebenen Materialien sind dafür geeignet.

Die Gieitkonstruktion 40, und durch Analogie die Gleitkonstruktion 50, sind detaillierter in den Figuren 6-8 dargestellt. Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht der Gleitkonstruktion 40. Fig. 7 ist eine Unteransicht der Gleitkonstruktion 40, und Fig. 8 ist eine Draufsicht der Gleitkonstruktion 40. Die Figuren 6 und 7 zeigen, daß eine bevorzugte Gleitkonstruktion der Erfindung neben dem mittigen Befestigungsrand 41 und an der Unterseite der Bodenfläche 45 Distanzstücke 54 besitzt.

Aus einem Überblick der Figuren 4 und 7 wird erkenntlich, wie die Distanzstücke 54 die Herstellung der erfindungsgemäßen Filterelemente 4 erleichtert. Insbesondere greift das Innenfutter 30 während des Formgebungsprozesses in die Distanzstücke 54. Mit anderen Worten, wenn die Abschlußkappe 19 aus einem polymeren Material geformt wird, müssen die Gleitkonstruktion 40 und die Innen- und Außenfutter 30 bzw. 31 in der Form angeordnet sein, zusammen mit dem Filtermaterial

21 und dem polymeren Material der Abschlußkappe. Die Distanzstücke 54 werden das Futter 30 halten und verhindern, daß es durch das Polymer der Abschlußkappe vorsteht, wenn es härtet.

Eine ähnliche Funktion ist in Bezug auf das Filterpapier 24 durch den äußersten Rand oder Ring 56 an der Gleitkonstruktion 40 vorgesehen. Bezugnehmend auf Fig. 4 ist dieser Außenrand 56 im Querschnitt mit dem Ende 35 des Filtermateriales 21 ineinandergreifend sichtbar. Wenn das Filtermaterial 21 Filterpapier 24 ist, verhindert der Rand 56 das Hindurchfallen des Endes 35 des Filterpapieres durch die Abschlußkappe 19, wenn sie in der Form aushärtet. Somit erleichtern die Flächeneigenschaften der Gleitkonstruktion 40 das Formgeben des erfindungsgemäßen Filterelementes 4.

Um einen optimal breiten Boden zum Absorbieren der Druckkräfte vorzusehen, die durch den Boden 47 abgegeben werden, und um die Abgabe der Druckkräfte auf

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die Oberseite 46 des Dichtungsringes 36 mehr zu erleichtern, haben die Anmelder herausgefunden, daß die Querschnittsbreite des Bodens 47 größer sein sollte als die Querschnittsbreite der Oberseite 46 des Dichtungsringes 36. Dieser Unterschied in den Querschnittsbreiten ist am besten in den Figuren 4 und 10 zu sehen. (Die Querschnitte von vielen konventionellen Dichtungsringen sind entweder rund oder rechteckig. Runde können einen unzureichend breiten Boden zum Abgeben der Druckkräfte aufweisen, während der Dichtungsring 36 zusammengedrückt wird.)

Alternativ können einige konventionelle Dichtungsringe einen rechteckigen Querschnitt haben, bei denen der Querschnitt eine gleichmäßige Breite hat. Obwohl diese Art Dichtungsring einen ausreichend breiten Boden zur Abgabe der Druckkräfte haben könnte, könnte die Breite der Oberseite nicht genügend schmal sein, um die Druckkräfte des Kontaktpunktes zum Dichten zu bündeln.

Am bevorzugtesten hat der Dichtungsring 36 einen dreieckigen Querschnitt, um sowohl die Vorteile eines breiten Bodens als auch eines schmalen Oberteiles zur Verfügung zu stellen. Insbesondere sollte die Breite des Bodens 47 mindestens 1,27 cm sein. Vorzugsweise wird ein Höhen-Seiten-Verhältnis von mindestens 1:1 verwendet. Tatsächlich wird ein Verhältnis von 1:1 bevorzugt. Bevorzugte dreieckige Querschnitte sind allgemein solche, in denen die "Seiten" 60, 61 (Fig. 4) sich in demselben Winkel oder mit derselben Neigung nach oben erstrecken. Für die bevorzugte Ausführungsform in dem beschriebenen Beispiel wurde ein Winkel von 15,89° von der Senkrechten verwendet.

Desweiteren wird normalerweise und vorzugsweise die Höhe des Ringes 36 so gewählt, daß er sich um 50 % komprimiert, wenn er während der Luftfiltervorgänge zerdrückt wird. Die Höhe des Dichtungsringes 36 kann nach Bedarf verändert werden. Für typische Anwendungen jedoch, wie z.B. in unserer Anwendung, ist die Höhe des Dichtungsringes 36 im Querschnitt betrachtet ungefähr 1,27 cm.

Wie zuvor erläutert wurde, ist es günstig und vorteilhaft, ein Filterelement 4 vorzusehen, daß vor der Entsorgung leicht zerdrückbar ist. Dieses würde es erlauben, daß mehr als eines in eine 0,206 m große Trommel oder Faß paßt. Desweiteren würde es Zeit und Ausrüstung sparen, wenn diese Filterelemente durch eine Durchschnittsperson zerdrückt werden können. Deshalb können die Filterelemente am bevorzugtesten durch eine Person zerdrückt werden, die 68,03 kg oder mehr wiegt. In Fig. 9 ist eine Stirnseitenansicht des Elementes 4 nach dem Zerdrücken gezeigt. Die Abschlußkappe 19, die Gleitkonstruktion 40 und der Dichtungsring 36

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sind alle aus Materialien hergestellt, die Dicken besitzen, die das leichte Zerdrücken dieser Teile des Elementes erlauben.

Es ist zu verstehen, daß, obwohl verschiedene Merkmale und Vorteile der Erfindung in der vorhergehenden Beschreibung zusammen mit Einzelheiten des Aufbaus und der Funktion der Erfindung dargelegt wurden, die Offenbarung nur illustrativ ist. Im einzelnen können innerhalb der Grundprinzipien der Erfindung bis zum vollen, durch die breite allgemeine Bedeutung der Begriffe, in denen die beigefügten Ansprüche ausgedrückt sind, angegebenen Ausmaß Veränderungen vorgenommen werden, insbesondere bezüglich der Form, Größe und Anordnung von Teilen. Zum Beispiel müssen die Filterelemente der Erfindung nicht unbedingt zylindrisch sein, wie es in den bevorzugten Ausführungsformen in den Figuren gezeigt ist. Desweiteren können die Höhe und Außendurchmesserweiten der Elemente verändert werden.

Beispiel aus der US-Anmeldung 08/371,809

Die Anmelder konstruierten ein erfindungsgemäßes zylindrisches Industriegrößenfilterelement 4 mit den Abmessungen und Materialien wie folgt. Dieses Filterelement 4 war von der oberen Fläche 37 der Abschlußkappe 19 zum Boden der zweiten Abschlußkappe 20 gemessen 66,04 cm lang. Es war im Querschnitt kreisförmig und hatte einen Außendurchmesser von ungefähr 35,66 cm. Die oberen und unteren Abschlußkappen 1 9 und 20 waren zylindrisch und aus einem Polyurethanmaterial geformt, dasfluorkohlenwasserstoffgetriebenes BASF-l-35453R-Harz, das von der BASF Corp. erhältlich ist, enthält. In der oberen Abschlußkappe 19 war ein Dichtungsring 36 enthalten, der einen dreieckigen Querschnitt besaß. Desweiteren war der Abstand von dem Boden 47 des Dichtungsringes 36 zur Oberseite 46 des Dichtungsringes 36 ungefähr 1,27 cm. Das Verhältnis der Breite des Bodens 47 zur Höhe war 1:1.

In der mittigen Öffnung 38 war eine kreisförmige Gleitkonstruktion 40 angeordnet. Diese Gleitkonstruktion 40 hatte einen kreisförmigen mittigen Befestigungsrand 41 und eine Gleitfläche 42. Der Rand hatte eine Dicke von 1,52 cm die sich auf 0,02 cm an der vom Ende 43 wegliegenden Kante verjüngt. Die Gleitkonstruktion 40 war in der mittigen Öffnung 28 in solch einer Art und Weise angeordnet, daß die Gleitfläche 42 den Kontakt mit der Gabelanordnung 9 herstellte, wenn das Filterelement 4 auf die oder von der Gabelanordnung 9 geschoben wurde. Die Gleitkonstruktion 40 war außerdem in solch einer Art und Weise positioniert, daß die erste Abschlußkappe 19 nicht in Kontakt mit der Gabelanordnung 9 kam, wenn das

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Filterelement 4 auf die oder von der Gabelanordnung 9 geschoben wurde. Die Gleitfläche 42 war aus einem Material hergestellt, das das leichte Herauf- und Heruntergleiten des Filterelementes 4 auf die und von der Metallgabelanordnung 9 zuließ. Insbesondere wurde ein Polystyren verwendet. Noch genauer, wurde die Gleitkonstruktion 40 aus hochschlagfestem Polystyren mit Härtegrad 333 formgepreßt, das von der Huntsman Chemical Corporation erhältlich ist. Dieses hochschlagfeste Polystyren hat gemäß der öffentlich erhältlichen Huntsman-Produktbeschreibung eine Härte von ungefähr 15 Rockwell [M] {d.h., auf der Mohsschen Härteskala). Der Innendurchmesser des Randes 41 wird als eine Futterführung während des Formgebungsprozesses des Zusammenfügens der mittleren Futterfläche verwendet.

In die erste Abschlußkappe 19 waren ein Innenfutter 30, ein Außenfutter 31 und ein Faltpapierfiltermaterial 24 eingebettet. Das verwendete Filtermaterial war in einigen Fällen Zellulose und in anderen Fällen ein synthetisches Material, das unter der Leitung von Donaldson Co., Inc. hergestellt wurde und im Handel als Ultra Web® oder Ultra-Tech® bezeichnet wird. Das Faltpapierfiltermaterial 24 war auf einer Seite durch das Innenfutter 30, auf der anderen Seite durch das Außenfutter 31, auf der Oberseite durch die erste Abschlußkappe 19 und auf der Unterseite durch die zweite Abschlußkappe 20 eingeschlossen. Die zweite Abschlußkappe 20 war analog der ersten Abschlußkappe 19. Die zweite Abschlußkappe 20 hatte jedoch keinen Dichtungsring 36. Die Gleitkonstruktion 50 war mit der Konstruktion 40 identisch.

Das Element wurde in ein Downflow®- oder TD®-Filtersystem eingebaut, das von der Donaldson Co., Inc. erhältlich ist, und wurde als zweckmäßig funktionierend befunden. Genauer gesagt, können DF- und DFT-Modelle oder TD 1150-6120-Modell-Filtersysteme die erfindungsgemäßen Filterelemente aufnehmen.

Verbesserungen und weitere Erfahrungen

Seit dem Anmeldedatum der prioritätsbegründenden US-Stammanmeldung 08/371,809 wurden mit Anordnungen gemäß den in der Stammoffenbarung beschriebenen Grundprinzipien die weitere Bewertung und Experimentierung durchgeführt. Diese Bewertungen haben zu weiteren bestimmten, bevorzugten Anordnungen und diese betreffenden Grundprinzipien geführt. In diesem Abschnitt werden diese Bewertungen und Prinzipien angesprochen.

Wie in Bezug auf die Figuren 1-10 erläutert wird, sind die erfindungsgemäßen Filterelemente in vielen Anwendungen zylindrisch mit ersten und zweiten gegenüberliegenden Abschlußkappen. Ein Gleitelement, Ringelement oder eine Tragkonstruktion 40, Fig. 3, würde erfindungsgemäß in jeder Abschlußkappe aufgenommen und wie beschrieben angeordnet sein. Im allgemeinen würde wenigstens eine der Abschlußkappen einen ringförmigen Dichtungsring umfassen, wie z.B. den Ring 36, Fig. 10. In Betrieb wird ein Element an dem Rohrboden oder der Struktur Fig. 5 abgedichtet, wobei der Dichtungsring 36 eine Bohrung oder einen Luftstromauslaß (Öffnung) in dem Rohrboden begrenzt. In Fig. 5 ist dieses durch das Anordnen des Elementes 4a auf der Gabel 12 angezeigt, wobei die einzelnen Stäbe der Gabel 12 um die Reinluftaustrittsöffnung im Rohrboden 11 herum angeordnet sind.

In vielen konventionellen Anordnungen zum industriellen Filtern ist der Rohrboden oder die Fläche, an der das Filterelement im Betrieb abgedichtet wird, entweder vertikal oder in einem geringen Winkel von der Vertikalen {wie in Fig. 1 gezeigt) ausgerichtet. Somit werden die verschiedenen Filterelemente, die in Verbindung mit dem Rohrboden eingebaut sind, entweder horizontal oder in einem geringen, nach unten gerichteten Winkel von der Horizontalen (Fig. 1) eingebaut. In diesem Zusammenhang bezieht sich "horizontal" auf die Richtung der Ausdehnung einer Mittellängsachse des Filterelementes, wenn ein im wesentlichen zylindrisches Element einbezogen ist. Hierin wird der Ausdruck "horizontal" verwendet, um den Einbau der Elemente an vertikalen Rohrboden oder von der vertikalen leicht geneigten Rohrboden, wie in Fig. 1, zu beschreiben.

In solchen Anordnungen ist außerdem der "Schmutzluff'-Einlaß oft über den Filterelementen angeordnet, d.h., im Oberteil des Gehäuses, wie es z.B. in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 2 angegeben ist. Dieses bedeutet, daß es im allgemeinen bei der Anwendung ein einseitiges Wirken der Ladung auf die zylindrischen Filterelemente an einer obersten Fläche derselben geben wird, d.h., entlang eines Teiles der Außenfläche der Elemente, die zum Einlaß 2 gerichtet ist. Im allgemeinen wurde gefunden, daß die Feststoffteilchenverteilung auf dem beladenen Filterelement so auftritt, daß sich eine größere Beladung auf dem einen Drittel der Umfangsaußenfläche des zylindrischen Elementes befindet, das am direktesten zum oberen Schmutzlufteinlaß ausgerichtet und gerichtet ist. Bei typischer Anwendung beladen sich die Filterelemente nicht gleichmäßig, sondern vielmehr mit der höchsten Ladungsmenge in diesem Bereich. In Fig. 11 ist eine schematische Darstellung eines zylindrischen Filterelementes 160 gezeigt. In der Schemazeichnung zeigt der Bereich, der durch das Bezugszeichen 161 gekennzeichnet und durch Phantomlinien

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62 begrenzt ist, das obere 1/3 oder den 120°-Radialabschnitt an, in der während der Anwendung die meiste Beladung auftreten würde.

Solch eine ungleichmäßige Beladung an den Filterelementen führt zum Erzeugen von Spannungskräften, die den kreisförmigen Querschnitt des Elementes verformen. Da die Elemente horizontal oder im wesentlichen horizontal eingebaut sind, würde das Gewicht des Elementes, insbesondere wenn es mit der Beladung ansteigt, außerdem zur Deformation aus seiner ursprünglichen Form führen, selbst wenn die Belastung relativ gleichmäßig wäre.

Wenn sich das Element wesentlich von seiner ursprünglichen Form verformt, kann an der Dichtung zwischen dem Element und dem Rohrboden ein Leck auftreten. Ein Grund dafür besteht darin, daß, wenn sich das Element von seiner kreisförmigen Form verformt, ein Teil des Dichtungsringes (dargestellt in Fig. 10 mit 36) zum Rollen neigt und sich eine Undichtigkeit entwickeln kann. Wenn außerdem der Dichtungsring 36 den Luftauslaß derart begrenzt, daß zwischen dem Teil des Rohrbodens, der mit dem Dichtungsring ineinandergreift, und der Öffnung in dem Rohrboden für den Reinluftaustritt ein relativ kleiner Abstand besteht, kann eine relativ kleine Abweichung ausreichend sein, um den Dichtungsring mit der Luftauslaßöffnung zu überlappen, mit gleichzeitigem Versagen der Dichtung.

In Bezug darauf wird die Aufmerksamkeit auf Fig. 12 gelenkt. In Fig. 12 ist eine Skizze vorgesehen, die die Form einer Rohrbodenöffnung in einem konventionellen TORIT Downflow - Industriefiltergehäuse zeigt, das von Donaldson Co., Minneapolis, MN 55440, erhältlich ist. Der Rohrboden ist durch 68 angezeigt. Die Öffnung 69 wird durch gerade Abschnitte 70 und gekrümmte Abschnitte 71 begrenzt. Die Führungsstangen oder Stäbe für den Gabelträger sind mit 73, 74 bzw. 75 bezeichnet. In einem konventionellen System würde der gekrümmte Abschnitt 78 der oberste Abschnitt sein, wobei der Rohrboden 68 entweder vertikal oder im wesentlichen vertikal ausgerichtet sein würde. Der Rohrboden 68 ist ein Abschnitt der Wand, die in Fig. 1 mit 80 bezeichnet ist.

Unter nochmaliger Bezugnahme auf Fig. 12 zeigt der durch 85 angegebene, kreisförmige Bereich, d.h., zwischen den Linien 86 und 87, die kreisförmige Krümmung des Dichtungsringes 36 an dem Filterelement an, wo er sich zur Abdichtung an den Rohrboden 68 andrückt. Der Abstand zwischen der Rundung 87 und dem Rand der Öffnung 69, d.h., die Rundung 78, beträgt in einem typischen Fall ungefähr 0,64-1,1 cm. Somit verformt sich das Filterelement in einigen Fällen genug, so daß sich

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der Dichtungsring von der Rundung 85 nach unten um einen Abstand von ungefähr 0,64-1,27 cm verformt und sich ein Leck entwickelt. In Fig. 13 ist ein Beispiel solch einer Deformation schematisch dargestellt, wobei die Region 96 zwischen den Linien 91 und 92 die Stelle des Dichtungsringes 36 nach der Deformation wiederspiegelt. In den Figuren 12 und 13 zeigt das Bezugszeichen 100 den Außenrand des Filterelementes 60, d.h., den Außenrand 301 der Abschlußkappe 19, Fig. 3. Es wird verständlich sein, daß der Außenrand 100 einer analogen Verformung wie der Dichtungsring unterliegen kann, wie es im Bereich 101, Fig. 13, gezeigt ist.

Im allgemeinen wurde gefunden, daß, wenn die Filterelementabschlußkappen, wie oben beschrieben, aus dem bevorzugten weichen Polyurethanmaterial bestehen, und wenn das Filterelement mindestens ungefähr 30,48-91,44 cm lang, mindestens ungefähr 25,4-38,10 cm im Außendurchmesser und mindestens ungefähr 12,7-25,4 cm im Innendurchmesser ist, und wenn die Trägerkonstruktion oder der Gleitring 40 (Fig. 4), wie oben beschrieben, aus Polystyren geformt ist {und die Gleitringfläche 43, Fig. 4, ungefähr 0,64-1,27 cm breit und ungefähr 0,25-0,51 cm dick ist), wenn das Filterelement an einem Rohrboden befestigt ist, wie es in der schematischen Zeichnung der Figuren 12 und 13 dargestellt ist, sich ein Leck entwickeln kann, wenn das Element so lange verwendet wird, wie sein Gewicht wesentlich erhöht wird, zum Beispiel um das 3-6fache. Wenn die in diesen Absätzen ausgewiesenen, besonderen Materialien verwendet werden, wird somit eine Nutzungsdauer des Filterelementes, bevor es ausgewechselt werden muß, kürzer sein, als es meistens wünschenswert ist. Dieses bedeutet nicht, daß das Filterelement nicht gut funktioniert, tatsächlich kann es sehr gut funktionieren. Jedoch kann die Filterelementnutzungsdauer kürzer sein, als es meistens wünschenswert sein wird.

Staubabscheidersysteme von der Art, bei denen erfindungsgemäße Filterelemente angewandt werden, sind außerdem oft für industrielle Fertigungsverfahren, die gefährliche Stoffe mit sich bringen. Viele solcher Verfahren schließen das Reinigen der Ausrüstung und die Anwendung von Schrot ein, das auf die zu reinigende Fläche "gestrahlt" wird und das dann in das Staubsammelsystem gezogen wird, um sich auf die Filterelemente zu legen. Dieses verbrauchte Schrot ist relativ schwer und erhöht das Gewicht des Filterelementes ziemlich stark und in einigen Fällen über einen relativ kurzen Zeitraum. Dieses wird im allgemeinen das Problem verschärfen.

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Betriebserprobungen mit TORIT Downflow - Einheiten von Donaldson Co. (unter Verwendung von ungefähr 66,04 cm langen Elementen mit einem Außendurchmesser von 27,94-33,02 cm und einem Innendurchmesser von ungefähr 21,59-24,13 cm) haben darauf schließen lassen, daß die Filterelemente Schmutzstoffe akkumulieren können, so daß das Filtergewicht sich von ungefähr 5,91 kg (sauber) bis auf über 36,28 kg (beladen) erhöhen kann, ohne daß das Filter sein Nutzungsende erreicht hat. In solchen typischen Systemen ist das Nutzungsende oft als Verwendung bis die Strömung eingeschränkt ist definiert, so daß der Druckabfall am Rohrboden 15,24-17,78 cm Wassersäule beträgt. Desweiteren zeigen die Betriebserprobungen, daß ungefähr 75% des zugenommenen Gewichtes über das obere eine Drittel (radial 120°) des Filters verteilt ist, wie es oben in Bezug auf Fig. 11 beschrieben ist.

Für einen handelsüblichen Donaldson TORIT Downflow -Staubabscheider hat die Analyse gezeigt, daß Lecks auftreten könnten, wenn die Abweichung des Filters ungefähr 1,27 cm von seiner unbeladenen Krümmung nach unten (Fig. 13) übersteigen würde, vorgegeben die Stelle des Dichtungsringes an den Versuchselementen und die Größe der Reinluftöffnung in solchen Systemen. Diese 1,27 cm große Abweichung könnte entweder durch Berücksichtigen der Deformation in der oberen Region 110 des Dichtungsringes 85, Figuren 12 und 13, oder durch Berücksichtigen der Deformation im oberen Bereich 111 des Filterelementaußenrandes 100, Figuren 12 und 13, oder beiden, gemessen werden.

Als Ergebnis wurde festgestellt, daß das bevorzugte Gestaltungskriterium für ein Filterelement, insbesondere eines in solch einem System zu verwendenden, ist, daß die Position des Dichtungsringes (oder des Filterelementaußenrandes) nicht mehr als ungefähr 1,27 cm von seiner Ausrichtung ohne Ladung verformt wird, wenn die Anordnung an einem Rohrboden abgedichtet ist (wenn eine 22,68 kg schwere Last auf das longitudinale obere ein Drittel des Elementes aufgebracht wird) .

In einigen bevorzugten, relativ großen Anordnungen sollte der Dichtungsring 136 in bestimmten bevorzugten Elementen (Fig. 22) um ungefähr zusätzliche 0,254-0,76 cm oder so von seiner Stelle (an der er in Fig. 4 dargestellt ist) von der Innenbohrung 120 des Elementes 121 weg und zu seinem Außenrand 122 hin angeordnet sein. Dieses ist in Fig. 22 dargestellt. In diesem Zusammenhang ist der Bezug auf den Abstand des Dichtungsringes von der inneren Bohrung 120 als Bezug auf den Abstand von der Unterseite oder dem Rand des Dichtungsringes, wo er mit dem Rest der Abschlußkappe ineinandergreift, zum Rand der inneren Bohrung

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gemeint. In Fig. 4 ist die Innenbohrung mit 300 bezeichnet und der Filterelementaußenrand ist mit 301 bezeichnet. Bezugnehmend auf Fig. 22 ist bei solchen bevorzugten Ausführungsformen von größeren Anordnungen die Schulter, der Ring oder der Bund 143 (oder 43 in Fig. 4) der Gleit- oder Tragkonstruktion 140 vorzugsweise größenmäßig ausgedehnt, bis sie/er sich an den Dichtungsring 136 angrenzend erstreckt. Durch Vergrößern des Außendurchmessers des Dichtungsringes 136 in dieser Art und Weise wird er in einen etwas größeren Abstand von der Luftaustrittsöffnung in einem typischen TORI!" Downflow- Rohrboden bewegt, so daß die während der Anwendung auftretende Deformation weniger wahrscheinlich ist, um ein Leck zu erzeugen.

Es wird bevorzugt, daß die Gleitkonstruktion 140 keine feste Komponente umfaßt (Schulter oder Bund 143), die sich über mehr als ungefähr 25% der Breite des Filterelementes von der inneren Bohrung 121 zum Außenrand 122 (Fig. 11) erstreckt, so daß es dem Zerdrücken unter der Kraft von ungefähr 68,03 kg, wie beschrieben, keinen wesentlichen Widerstand entgegenbringt. Vorzugsweise liegt die Breite des Bundes 143 in der Tragkonstruktion 140 im Bereich von 0,508 cm bis 1,78 cm; noch bevorzugtester 0,51 -1,27 cm; und am meisten bevorzugt ist sie nicht größer als 1,02-1,14 cm.

Es wurde außerdem gefunden, daß es bevorzugt wird, um den Widerstand gegen die Deformation während der Anwendung ohne Beeinträchtigen der Fähigkeit, unter dem Gewicht von 68,03 kg oder einer auf dem Element stehenden oder auf das Element stampfenden Person von 68,03 kg zerdrückt zu werden, ein etwas festeres Material als Polystyren für die Gleitkonstruktion oder den Tragring 40 zu verwenden. Versuche mit glasfaserhaltigem Polyamid haben angedeutet, daß es ein gegenwärtig bevorzugtes Material ist, obwohl Alternativen verwendet werden können. Ein Material, das als geeignet befunden wurde, ist 20 Gew.-% glasfaserhaltiges Polyamid 6/6, das von der Bay Resin Co. of Millington, MD 21 651 unter der Katalognummer #PA 11 G20 erhältlich ist.

Versuche mit 40%-glasfaserhaltigem Polyamid 6/6 vom gleichen Lieferanten waren ebenfalls erfolgreich. Wenn solche Materialien verwendet werden, um den Tragring 140 zu bilden, können sie im allgemeinen ohne wesentliche Veränderung unter den Bedingungen geformt werden, die durch den Harzlieferanten angegeben werden. Es wird angenommen, daß im allgemeinen mindestens 15%-glasfaserhaltige und vorzugsweise 20-40%-glasfaserhaItige Polymere, insbesondere Polyamid, bevorzugt werden.

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Es wurden hausinterne Prüfverfahren entwickelt, um die Deformationsneigung zu bestimmen. Ein verwendetes Prüfverfahren umfaßte ein rechnergestütztes Sintech-System, das von der Sintech Division of MTS Systems Corp., Stoughton, MA 02072 kommerziell erhältlich ist. Während der Prüfung wurde ein Element über eine Dreifußgabelanordnung analog einer TORlT Downflow - Anordnung geschoben, bei der die drei Hülsen in den Positionen 2:00, 6:00 und 10:00 angeordnet waren, wie es in den Figuren 12 und 13 angegeben ist. Es wurde darauf geachtet, daß das Versuchselement wirklich nur auf 2:00- und 10:00-Positionen auflag, wenn die Kraft auf das obere 1/3 des Elementes aufgebracht wurde. Dieses simulierte im allgemeinen die Kräfte, die in einer normalen Staubabscheideranlage auftraten. Während des Prüfens wurde die Kraft auf die Oberseite des Elementes aufgebracht, d.h., auf die Stelle 61 in Fig. 11. Sowohl die Kraft als auch der Abstand wurden automatisch durch den Computer der Sintech-Anlage gespeichert.

Beim Prüfen der Zerdrückkräfte des Elementes wurde die Dreifußanordnung entfernt, und das gesamte Filter wurde bis zu 19,5 cm zerdrückt, während die Höhe der Kräfte aufgezeichnet wurde. Der Zweck dieser Prüfungen warfestzustellen, daß das Filter zerdrückt werden könne, ohne daß die Kraft bei einer Endabweichung von 19,05 cm ungefähr 68,03-90,70 kg überschreiten muß. Der Ausdruck "bis auf 1 9,05 cm zerdrückt" soll angeben, daß es so ausreichend zerdrückt wurde, daß der "Außendurchmesser" oder die Dicke 19,05 cm weniger als vor dem Zerdrücken war.

Die technischen Daten wiesen daraufhin, daß die beste Gesamtlösung zum Verbes-

sern der radialen Festigkeit des Filters für das TORIT Downflow - System daraus resultierten, sich auf den Einsatzring oder die Gleitkonstruktion 40 (oder 140) zu konzentrieren. Die Bemühungen wurden auf die Herstellung eines Einsatzes 40 gerichtet, der einer Längskraft von mindestens 22,66 kg entlang dem oberen ein Drittel des Filters ohne eine Abweichung des Dichtungsringes an der Stelle (oder alternativ festgestellt des Außenrandes des Filterelementes an jener Stelle) um mehr als 1,27 cm widerstehen würde, wenn die Prüfung durchgeführt wurde. Das oben beschriebene, 20%-glasfaserhaltige Polyamid 6/6 wurde als dies erfüllend ermittelt.

Weitere Prüfungen wurden an einem kommerziellen TORIT" Downflow - Staubabscheider, Model DFT 2-8 von Donaldson Co., Inc. of Minneapolis, MN durchgeführt. Das Gewicht wurde in 4,5 kg-Schritten durch Belasten der Oberseite der Filter mit Gewichten aufgebracht. Die Abweichungswerte wurden aufgezeichnet. Eine Konstruktion wurde für bevorzugt gehalten, wenn das Filter bis zu 22,68 kg

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des Gewichtes mit einer Abweichung von nicht mehr als 1,27 cm halten würde. In diesem Zusammenhang bezieht sich der Begriff "eine Abweichung von nicht mehr als 1,27 cm" auf eine Abweichung eines Teiles des Außenrandes (oder des Dichtungsringes) eines im wesentlichen horizontal eingebauten Filterelementes an seinem oberstem Punkt unter der Last von 22,68 kg von seiner Anordnung, wenn keine Last aufgebracht wird, nach unten. Vorzugsweise gibt es keine solche Abweichung (d.h., nicht mehr als eine Abweichung von 1,27 cm) bis zu ungefähr 36,28 kg aufgebrachter Kraft, und am bevorzugtesten keine solche Abweichung bis zu ungefähr 45,35 kg Last. Natürlich sollte die Anordnung so beschaffen sein, daß sie noch leicht durch eine Person zerdrückt werden kann, die ungefähr 68,03 90,70 kg wiegt.

Einige bevorzugte Konstruktionen

Die Donaldson Company, !nc, der Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung, hat bevorzugte Anordnungen, die die hierin beschriebenen Grundprinzipien anwenden,

zur Anwendung in Verbindung mit seinen TORIT Downflow I- und TORIT Downflow" II- Industriefiltersystemen entwickelt.

In beiden Systemen würden die Filterelemente vorzugsweise das bevorzugte Innenfutter, Außenfutter, Filtermaterial und das weiche Polyurethan-Abschlußkappenmaterial umfassen, die oben und in der US-Anmeldung 08/371,809 beschrieben

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sind. In der Downflow I- Anordnung, von der eine schematische Darstellung in der Stammanmeldung in Fig. 1 gezeigt ist, würde der Außenrand des Dichtungsringes 36 ungefähr 0,76 cm von der Innenbohrung des Filterelementes angeordnet sein. Der Außendurchmesser des Filterelementes würde ungefähr 27,94 cm und der Innendurchmesser würde ungefähr 24,13 cm betragen. Die Länge des Filterelementes ist ungefähr 66,04 cm. Für solch eine Anordnung ist eine bevorzugte Gleitkonstruktion 40 oder Innenring in den Figuren 14-17 dargestellt. Die bevorzugten Merkmale und Abmessungen sind wie in den nächsten beiden Absätzen beschrieben.

Bezugnehmend auf Fig. 14 hat die Konstruktion 40 einen Innendurchmesser von 21,41 cm und einen Außendurchmesser von ungefähr 22,86 cm. Bezugnehmend auf den Querschnitt der Fig. 1 5 beträgt die Breite des Sockels 200 ungefähr 0,76 cm, wobei die Dicke des Sockels bei 201 ungefähr 0,32 cm beträgt. Die Größe oder Tiefe des Randes 202, der im Betrieb die Innenbohrung der Abschlußkappe auskleidet, beträgt vorzugsweise ungefähr 1,27 cm.

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Bezugnehmend auf Fig. 17 beträgt die Dicke des Abschnittes 210 vorzugsweise ungefähr 1,52 cm, und Abschnitt 211 ist auf ungefähr 1,52 cm Radius geformt.

Der Ring 40 der Figuren 14-17 ist vorzugsweise aus 20%-glasfaserhaltigem Polyamid 6/6 geformt, wie es oben beschrieben ist.

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Das Filterelement für eine Downflow II- Konstruktion hat einen ungefähr 2,54 cm größeren Innendurchmesser und hat ungefähr dieselbe Länge wie das Filterelement für Downflow I. Es hat einen größeren Außendurchmesser, normalerweise ungefähr 35,56 cm. Vorzugsweise ist es aus den gleichen Konstruktionsmaterialien wie

®
jene hergestellt, die als für die Downflow I- Konstruktion bevorzugt angegeben sind, jedoch mit ungefähr dem gleichen Innendurchmesser. Somit ist für den Downflow Il der Schulterring oder der Bund der Komponente ungefähr 0,30 cm breiter als für den Downflow I, so daß er ein bißchen fester ist. In den Figuren 18-

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21 ist eine bevorzugte Gleitkonstruktion 140 für den Downflow Il dargestellt. Die Merkmale und Maße sind wie folgt:

Bezugnehmend auf Fig. 18 beträgt der Innendurchmesser ungefähr 23,95 cm. Der Außendurchmesser beträgt ungefähr 26,01 cm.

Bezugnehmend auf Fig. 19 ist die Schulter oder der Sockel 240 ungefähr 1,0668 cm breit. Die Dicke im Bereich 241 beträgt ungefähr 0,32 cm; und die Tiefe des Randes 242, der die Innenbohrung der Abschlußkappe auskleidet, beträgt ungefähr 1,27 cm.

Bezugnehmend auf Fig. 21 können der Bereich 250 und die Struktur 251 von gleicher Dicke (und Radius) sein, wie jene, die mit den Bereichen 210 und der Struktur 211 in Fig. 17 verbunden sind.

im allgemeinen wird aus den oben bevorzugten Beschreibungen und benannten Materialien offensichtlich, daß in bestimmten bevorzugten erfindungsgemäßen Anordnungen die folgenden Merkmale vorhanden sind:

(1) Beide Abschlußkappen bestehen aus weichem Polyurethanmaterial oder einem ähnlichen Material, das leicht zerdrückt werden kann.

(2) Die Anordnungen sollten aus solchen Materialien aufgebaut sein, daß sie unter dem Gewicht einer Person von ungefähr 68,03 kg oder so,

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normalerweise und vorzugsweise zwischen einem Gewicht von 68,03 - 90,70 kg, das auf die Längsachse des Filterelements aufgebracht wird, zerdrückt werden können.

(3) Vorzugsweise keine feste Konstruktion, sondern vielmehr nur der weiche (kompressible) Polyurethanschaum oder ein ähnliches weiches Material, erstreckt sich vollständig über das Filterelement und die Abschlußkappen von der Innenbohrung zum Außenrand.

(4) Vorzugsweise ist die Gleitkonstruktion oder der Innenring (d. h., der Ring 40 oder 140 der Figuren) aus einem Material hergestellt, das dem Filterelement ausreichenden Widerstand gegen Deformation verleiht, so daß, wenn ungefähr 22,68 kg auf ein im wesentlichen horizontal eingebautes Filterelement aufgebracht werden, sich die obere Fläche des Filterelementes nicht um mehr als ungefähr 1,27 cm nach unten verformt, und die Deformation vorzugsweise nicht mehr als ungefähr 1,27 cm ist, wenn eine Kraft von ungefähr 36,28 - 45,35 kg aufgebracht wird.

(5) Obwohl die Ringkonstruktion aus einer Vielzahl Materialien bestehen kann, ist ein bevorzugtes Material ein glasfaserhaltiges Polyamid, insbesondere ein 20 % - 40 % glasfaserhaltiges Polyamid, wie es angegeben wurde.

(6) Die Anordnungen umfassen vorzugsweise einen Dichtungsring, der als Teil einer der Abschlußkappen geformt ist, um als Axialdichtung mit einem Rohrboden oder einer ähnlichen Struktur zu funktionieren.

Claims (25)

·♦ ft -30- Schutzansprüche

1. Filterelement (4), umfassend:

(a) erste und zweite Abschlußkappen (19, 20);

(i) wobei die erste Abschlußkappe (19) aus weichem, kompressiblen,

polymeren Material besteht;
(ii) die erste Abschlußkappe (19) eine mittige Luftströmungsöffnung

darin besitzt;
(iii) die erste Abschlußkappe (19) eine Außenfläche (37) und einen Außenrand (301) besitzt;

(b) Filtermaterial (21), das zwischen den ersten und zweiten Abschlußkappen (19, 20) eingeschlossen ist;

(c) eine erste Gleitkonstruktion (40), die einen mittigen Befestigungsrand (41) und eine Endschulter (43)besitzt;

(i) wobei der mittige Befestigungsrand (41) der ersten Gleitkonstruktion (40) eine Gleitfläche (42) besitzt;

(ii) der mittige Befestigungsrand (41) der ersten Gleitkonstruktion (40)

in der mittigen Luftströmungsöffnung (38) der ersten Abschlußkappe (19) angeordnet ist;

(iii) die Endschulter (43) der ersten Gleitkonstruktion an der ersten Abschlußkappe (19) befestigt ist; und

(iv) die erste Gleitkonstruktion (40) aus einem harten polymeren Material besteht.

2. Filterelement (4) gemäß Anspruch 1, umfassend einen als Teil der Außenfläche (37) der ersten Abschlußkappe geformten Dichtungsring (36).

3. Filterelement (4) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem die Endschulter (43) der ersten Gleitkonstruktion sich über nicht mehr als ungefähr 25 % der Breite des Filterelementes (4) von der mittigen Luftströmungsöffnung (38) zum Außenrand (301) der ersten Abschlußkappe erstreckt.

4. Filterelement (4) gemäß einem der Ansprüche 1-3, bei dem die Endschulter (43) der ersten Gleitkonstruktion eine Breite in dem Bereich von 0,508 - 1,778 cm besitzt.

5. Filterelement (4) gemäß einem der Ansprüche 1-4, bei dem die Endschalter (43)

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der ersten Gleitkonstruktion eine Breite in dem Bereich von 0,508 -1,27 cm besitzt.

6. Filterelement (4) gemäß einem der Ansprüche 1-5, bei dem die erste Abschlußkappe (19) eine Härte von 10-40 Shore-Härte A hat.

7. Filterelement (4) gemäß einem der Ansprüche 1-6, bei dem die erste Abschlußkappe (19) eine Formteildichte von 0,22 - 0,35 g/cm besitzt.

8. Filterelement (4) gemäß einem der Ansprüche 1-7, bei dem die erste Abschlußkappe (19) aus Poiyurethanschaum besteht.

9. Filterelement (4) gemäß einem der Ansprüche 1-8, bei dem die erste Gieitkonstruktion (40) aus Formpolystyren oder Formpolyamid besteht.

10. Filterelement (4) gemäß einem der Ansprüche 1-9, bei dem die erste Gleitkonstruktion (40) glasfaserhaitig ist.

11. Filterelement (4) gemäß einem der Ansprüche 1-10, umfassend ein Innenfutter (30).

12. Filterelement (4) gemäß einem der Ansprüche 1-11, bei dem die erste Gleitkonstruktion (40) eine Bodenfläche (55) mit darin enthaltenen Distanzstücken (54) neben dem mittigen Befestigungsrand (41) besitzt.

13. Filterelement (4) gemäß einem der Ansprüche 1-12, bei dem die erste Gleitkonstruktion (40) einen Außenrand (56) umfaßt, der so ausgerichtet ist, daß er während des Formgebungsprozesses als ein Filtermaterialträger wirkt.

14. Filterelement (4) gemäß einem der Ansprüche 1-13, bei dem das Filtermaterial (21) gefaltet ist.

1 5. Filterelement (4) gemäß einem der Ansprüche 1-14, bei dem das Filtermaterial (21) Faltpapiermaterial ist.

1 6. Filterelement (4) gemäß einem der Ansprüche 1-15, umfassend ein Außenfutter (31), das sich zwischen den ersten und zweiten Abschlußkappen (19,20) erstreckt.

17. Filterelement (4) gemäß einem der Ansprüche 1-16, bei dem die zweite

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Abschlußkappe (20) aus weichem, kompressiblen, polymeren Material besteht.

18. Filterelement (4) gemäß Anspruch 17, bei dem die zweite Abschlußkappe (20) einen Außenrand und eine mittige Luftströmungsöffnung (38) umfaßt.

19. Filterelement (4) gemäß Anspruch 18, umfassend eine zweite Gleitkonstruktion (50), die einen mittigen Befestigungsrand (51) und eine Endschulter (143) besitzt;

(i) wobei der mittige Befestigungsrand (51) der zweiten Gleitkonstruktion (50) eine Gleitfläche (52) besitzt;

(ii) der mittige Befestigungsrand (51) der zweiten Gleitkonstruktion

(50) in der mittigen Luftströmungsöffnung (38) der zweiten Abschlußkappe angeordnet ist;

(iii) die zweite Gleitkonstruktion (50) an der zweiten Abschlußkappe (20) befestigt ist; und

(iv) die zweite Gleitkonstruktion (50) aus einem harten polymeren Material besteht.

20. Filterelement (4) gemäß Anspruch 19, bei dem die Endschulter (143) der zweiten Gleitkonstruktion sich über nicht mehr als ungefähr 25 % der Breite des Filterelementes (4) von der mittigen Luftströmungsöffnung (38) der zweiten Abschlußkappe zu einem Außenrand der zweiten Abschlußkappe (20) erstreckt.

21. Filterelement (4) gemäß Anspruch 20, bei dem die Endschulter (143) der zweiten Gleitkonstruktion eine Breite in dem Bereich von 0,508 -1,778 cm besitzt.

22. Filterelement (4) gemäß einem der Ansprüche 1-21, bei dem das Element (4) einen Außendurchmesser von mindestens 25,4 cm besitzt.

23. Filterelement (4) gemäß einem der Ansprüche 1-22, bei dem die mittige Öffnung (38) der ersten Abschlußkappe (19) einen Durchmesser von mindestens 1 2,7 cm besitzt.

24. Filterelement (4) gemäß einem der Ansprüche 1-23, bei dem das Element (4) eine Länge von mindestens 25,4 cm besitzt.

25. Filterelement (4) gemäß einem der Ansprüche 1-24, bei dem das Filterelement (4) unter dem Gewicht einer 68,025 kg schweren Person zerdrückbar ist.