-
TASCHENFILTER und dafür geeignetes FILTERMATERIAL
-
sowie HERSTELLUNGSVERFAHREN für Taschenfilter Die Erfindung bezieht
sich auf ein Taschenfilter mit einer Mehrzahl von Filtertaschen mit wellenartig
verlaufenden Seitenflächen, wobei die Stirnflächen der Filtertaschen aus mit den
Seitenflächen schmutzgasdicht verbundenem Filtermaterial bestehen. Solche Filter
haben ein breites Anwendungsgebiet in der industriellen Abgas-Reinigungstechnik,
soweit es sich um die Entfernung von Feststoffpartikeln handelt, beispiclsweise
von staubförmigen Verunreinigungen verschiedenster Art.
-
Ein Taschenfilter der vorgenannten Art ist bekannt z.B. aus der US-PS
3,190,059. Hiernach ist es bekannt, sowohl die Seitenflächen wie auch die Stirnflächen
der Filtertaschen aus aktivem Filtermaterial zu bilden, und zwar durch Vcrbi.nden
von jeweils zwei schalenförmigen Halbtaschen mit einer durch den Scheitel der Tasche
verlaufenden Verbindungsnaht.
-
Jede schalenförmige Halbtasche ist dabei einstückig ausyebildet und
erfordert daher eine konkave Formgebung des Filtermaterials vor der Herstellung
der Verbindungsnähte. Dadurch ergibt sich eine aufwendige Bearbeitung und Formgebung
des Filtermaterials sowie ein vergleichsweiseabfallreicher Zuschnitt für das Filtermaterial.
-
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Taschenfilters, der
sich bei Wahrung der vorteilhaften Ausnutzung sowohl der Seitenflächen wie auch
der Stirnflächen der Taschen für die Filterwirkung durch einfache Herstellbarkeit
und günstige Gestaltungsmöglichkeit des Materialzuschnittes auszeichnet. Die erfindungsgemässe
Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich bei einem Taschenfilter der eingangs erwähnten
Art durch die Merkmale des Anspruchs 1.
-
Die Verwendung einer zwischen ihren Stirnkanten wenigstens abschnittsweise
im wesentlichen geradlinieg verlaufenden Seiten-Filterbahn ermöglicht die Herstellung
der Seitenflächen einer grösseren Anzahl von Filtertaschen aus einer einzigen Filtermaterialbahn
gleichbleibender Breite, wodurch für diesen Filterbereich jeglicher Zuschnittabfall
vermieden ist. Durch die form- oder stoffschlüssige Verbindung der ebenfalls aus
Filtermaterial bestehenden Stirnflächen mit den Seitenflächen der Taschen ergibt
sich auch für die Stirnflächen eine einfache, abfallarme Zuschnittmöglichkeit, wobei
- wie verlangt - die gesamte Taschenfläche an der Filterfunktion teilnimmt. Eine
besondere Formgebung des Filtermaterials für die Bildung von konkaven Taschenelementen
entfällt, womit sich eine vorteilhaft einfache Herstellung ergibt.
-
Eine besonders einfache und daher herstellungsgünstige Verbindung
zwischen den Seitenflächen und den Stirnflächen der Filtertaschen ergibt sich durch
Aufbringen von Klebstoffsträngen in den entsprechenden
Kantenbereichen.
Damit lisst sich auch eine Verstärkung und gegebenenfalls Versteifung des gesamten
Filtergebildes erreichen.
-
Bei Mehrfach-Taschenfiltern aus weich-nachgiebigem Filtermaterial
besteht allgemein das Problem, entgegen der Wirkung des Druckgefälles zwischen beiden
Filterseiten möglichst die gesamte Filterfläche im Bereich der wellenförmigen Taschen-Seitenflächen
für den Filterstrom zugänglich zu halten. Das erwähnte Druckgefälle bewirkt nämlich
leicht eine gegenseitige Annähcrung und sogar Anlage der unterdruckseitigen Seitenflächen
der Filtertaschen, womit die aktive Filterfläche stark vermindert wird. Auf die
Ueberwindung dieses Nachteils richtet sich eine Ausgestaltung der Erfindungsaufgabe.
Eine zum Erfindungsgegenstand gehörende Lösung dieser weiterführenden Aufgabenstellung
kennzeichnet sich durch die Merkmale des Anspruchs 4.
-
Die danach vorgesehenen, porösen Abstands- und Versteifun(seRemente
zwischen den benachbarten Filtertaschen-Seitenflächen stützen das Filtermaterial
gegen den Unterdruck ab und halten damit den Zutritt des Filterstromes zur gesamten
Ausdehnung der Seitenflächen offen. Damit ist nur eine geringfügige Verminderung
der aktiven Filterfläche durch die Verbindungsflächen mit den Abstands- und Versteifungselementen
gegeben.
-
Die Erfindungsaufgabe erstreckt sich weiter auf die Schaffung eines
für Taschenfilter der vorgenannten Art durch vergleichsweise grosse Formsteifheit
oder Formbeständigkeit besonders geeignetes Filtermateial. Das erfindungsgemässe
Filtermaterial zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich durch die Merkmale des
Anspruchs 10.
-
Das demnach vorgesehene Versteifungs-Flachmaterial, welches mit dem
Faserfliess des Filtermaterials form- oder stoffschlüssig verbunden ist, steht der
wellenartigen Formgebung für die Seitenflächen der Filtertaschen bei geeigneter
Materialauswahl und Quc'r#chn1 tt#'bomes#ung nicht entgegen, verleiht dem FiJ termatcria33
jedoch andererseits im Kantenbereich eine solche Formbeständigkeit, dass die Herstellung
der form- oder stoffschlüssigen Verbindung, beispielsweise durch Auftragen Klebstoffsträngen,
durch Vernähen oder dergleichen, besonders einfach und wirtschaftlich möglich ist.
Im übrigen bietet ein gewisses Mass an Fomsteifheit und Formbeständigkeit von Filter-Flachmaterial
auch für andere Filterbauarten beträchtliche Vorteile, insbesondere im Hinblick
auf die bereits erwähnte Abstandhaltung zwischen den unterdruckseitigen Filterflächen,
weshalb eine Anwendung eines Filtermaterials mit diesen Merkmalen nicht auf Taschenfilter
mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 4 beschränkt ist.
-
Weiterhin gehört zum Erfindungsgegenstand eine Abwandlung der auf
ein gewisses Mass an Formsteifheit und Formbeständigkeit zielenden Materialmerkmale,
wodurch sich ebenfalls eine Lösung der vorgenannten, materialbezogenen Erfindungsaufgabe
ergibt. Diese abgewandelte Lösung kennzeichnet sich durch die Merkmale des Anspruchs
15,
wonach eine vel #ttaitung dez Filtermaterials durch verfestigte
Klebstoffstränge erreicht wird. Diese Massnahme bietet den besonderen Vorteil, dass
je nach Anforderungen im Hinblick auf die gewählte Filterkonstruktion Stellen mit
erhöhter Formsteifheit und Formbeständigkeit in den geeigneten Bereichen freizügig
angeordnet werden können. Insbesondere ist eine derartige Versteifung auch an der
bereits gefertigten Filteranordnung herstellbar.
-
Endlich erstreckt sich die Erfindungsaufgabe auf die Schaffung eines
Herstellungsverfahrens für Taschenfilter mit den Merkmalen des Anspruchs 1, d.h.
mit wellenförmigen Taschen-Seitenflächen. Die Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet
sich durch die Merkmale des Anspruchs 17. Dieses Verfahren erlaubt in besonders
einfacher Weise eine kontinuierliche und weitgehend automatisierte Herstellung von
Taschenfiltern.
-
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden an Hand der in
den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Hierin
zeigen: Fig.l eine perspektivische Teilansicht eines schmalen Mehrfach-Taschenfilters
nach der Erfindung, fig. #a eine abgewandeltee Xonstruktionseinzelheit mit <~40i('flI
V(##-steifungselement im Scheitelbereich einer wellenlörniicjen Seiten-Filterbahn,
wiederum in perspektivischer Darstellung
Fig.2 in grösserem Massstab
und wiederum in perspektivischer Darstellung einen Auschnitt einer Filterbahn mit
ein'-seitig aufgebrachtem Klebstoffstrang als Versteifungselement, Fig.3 einen Teilschnitt
eines Mehrfach-Taschenfilters nach der Erfindung mit Versteifungsrost und Tragrahmen,
Fig.4 eine Stirnansicht eines Mehrfach-Taschenfilters mìt zwischen benachbarten
Taschen angeordneten Abstands-und Versteifungselementen, Fig.5 ein schematisch-perspektivisches
Uebersichtsdarstellung einer Herstellungseinrichtung für Mehrfach-Taschenfilter
zur Erläuterung des erfindungsgemässen herstellungsverfahrens, Fig.6 einen schematischen
Querschnitt der Herstellungseinrichtung im Bereich der Klebstoffzuführung für die
Bildung von Nähten zwischen den Seiten- und Stirnflächen der Filtertaschen und Fig.7
in perspektivischer Darstellung einen Ausschnitt einer Filterbahn mit erfindungsgemässen
Versteifungselementen und zwar wiederum in grösserem Massstab.
-
Das in Fig.l gezeigte Filter besteht aus einer Mehrzahl von nebeneinanderliegenden
Filtertaschen FT, deren Oeffnungsseite
OF mit beispielsweise staubhaltigem,
zu reinigendem Gas beaufschlagt wird. Zwischen jeweils benachbarten Seitenflächen
SF der Filtertaschen befindet sich ein Scheitel abschnitt SLA einer wellenartig
geformten, über die Filteranordnung durchlaufenden Seiten-Filterbahn SFB. Die Stirnflächen
STF der Filtertaschen werden ebenfalls durch Filtermaterial gebildet, und zwar im
Beispiels fall durch je eine über die Filteranordnung durchlaufende Stirn-Filterbahn
STFB. Eine stoffschüssige Verbindung zwischen den Seiten- und Stirnflächen der Filtertaschen
ist durch Klebstoffstränge KFR hergestellt, die sich längs der Stirnkanten STK der
Seiten-Filterbahn SFB erstrecken. Auf diese Weise ergibt sich eine langgestreckte
Mehrfach-Filteranordnung, deren einzelne Taschen schmutzgasdicht abgeschlossen sind.
-
Die Seitenflächen SF der Filtertaschen sind im Beispielsfall mit überkreuz
bzw. diagonal zur jeweiligen Seitenfläche angeordneten, auf das Filtermaterial aufgebrachten
Klebstoffsträn KSV versehen. Dadurch lässt sich in vielen Fällen eine unzulässige
Verformung und gegenseitige Annäherung der abströmseitigen Filterflächen vermeiden.
In Fig.2 ist die Anordnung und Verankerung eines solchen Versteifungs-Klebstoffstranges
KSV an einer Seite eines plattenförmigen Filtermaterialabschnittes FM angedeutet.
Insbesondere können für höhere Belastungen auch an beiden Oberflächen des Filtermaterials
solche Versteifungen angebracht werden.
-
Für die äussere Formgebung der Filteranordnung ist bei der Ausführung
nach Fig.l ein Versteifungsrahmen VR vorgesehen, der sich längs des Aussenrandes
der Oeffnungsseite der Filtertaschenanordnung
erstreckt und aus
Stangenmaterial besteht. Die Kantenabschnitte KA der Seiten-Filterbahn sowie der
beiderseitigen Stirn-Filterbahnen sind schlaufenartig umgeschlagen und nehmen das
Stangenmaterial des Versteifungsrahmens VR auf, womit letzterer formschlüssig in
die Filterkonstruktion einbezogen ist.
-
Zwischen den zueinander entgegengesetzten Stirnseiten der Filtertaschenanordnung
sind in der aus Fig.3 ersichtlichen Weise Querstreben QS angeordnet, die mit den
Seitenstangen des Versteifungsrahmens VR in nicht näher dargestellter Weise fest
verbunden sind.
-
Auf diese Weise ergibt sich für die Oeffungsseite OS der Filtertaschenanordnung
eine formgenaue Halterung in einer Anschlussebene für ein umgebendes Gehäuse oder
dergleichen. Aus Fig.3 ist ferner die schlaufenartige Befestigung der Scheitelabschnitte
SLA an den Querstegen QS des Versteifungsrahmens angedeutet. Bei der Ausführung
nach Fig.la ist dagegen in den einzelnen Scheitelabschnitten SLA je eine gesonderte,
beispielweise durch Klebung mit dem Filtermaterial verbundene Querstrebe QR für
die Versteifung der Seiten-Filterbahn vorgesehen. Ausserdem ist hier die Befestigung
der Kantenabschnitte KA der Stirn-Filterbahnen am Versteifungsrahmen VR mit Hilfe
von Klammern KL dargestellt.
-
Bei höheren Flächenbelastungen des Filtermaterials durch den Strömungsdruck
des zu reinigenden Gases kommt insbesondere auch eine Verbindung zwischen den Kantenabschnitten
des Filtermaterials und dem Versteifungsrahmen von höherer Festigkeit in Betracht.
-
Hierfür empfiehlt sich eine Verschweissung oder Verklebung der umgeschlagenen
kanteinbeschneiite lt c:c#qc'0#t#n#nfalls kommt auch ein Vernähen mit geeigneten
Garnen in Betracht.
-
Infolge der formgenauen Halterung der Oeffnungsseite der Filtertaschenanordnung
mittels des Versteifungsrahmens VR lässt sich die Anordnung mit geringem konstruktivem
Aufwand innerhalb von Anschlusselementen für die Gasströmung unterbringen. In Fig.
3 ist als Beispiel hierfür die Unterbringung der Filtertaschenanordnun mit ihrem
Versteifungsrahmen VR innerhalb eines aus Winkel trägern bestehenden Tragrahmens
TR angedeutet. Dieser Tragrahmen ist seinerseits mit einem Versteifungsrost VRS
versehen, dessen Querstege QSR in die Einbuchtungen auf der Abströmseite zwischen
den einzelnen Filtertaschen FT eingreifen und damit gleichzeitig für die gleichmässige
Einspannung der Filtertaschenanordnung innerhalb des Tragrahmens sorgen. Die Befestigung
erfolgt vorteilhaft einfach in der aus Fig. 3 ersichtlichen Weise durch Umbiegen
von vorgestanzten Halterungsabschnitten HA in den Seitenstegen des Tragrahmens.
-
Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform einer Filteranordnung
weist ebenfalls einen Tragrahmen an der Oeffnungsseite OS der Filtertaschen FT auf.
Ausserdem sind hier zwischen den benachbarten Abström-Seitenflächen der Filtertaschen
Abstands-und Versteifungselemente AVE eingeklebt oder in sonstiger Weise mit dem
Filtermaterial verbunden. Diese Elemente bestehen beispielsweise aus offenzelligem
Weichschaumstoff und bewirken eine sichere Abstützung der Filterflächen gegen den
relativen Unterdruck auf der Abströmseite.
-
Die in Fig. 5 dargestellte Herstellungseinrichtung umfasst eine #ut#schematisch
angedeutete, mit üblichen Transportwalzen ver-#sehene Zuführstation ZF für eine
Seiten-Filterbahn SF13, die
anschliessend in einer Biegestation
BS in Wellenform gebracht wird. Unter gleichförmigem oder auch intermittierendem
Vorschub der wellenförmig gebogenen Seiten-Filterbahn gemäss Pfeil X werden an bieden
Stirnseiten dieser Bahn synchron mit deren Vorschubgeschwindigkeit Stirn-Filterbahnen
STF zugeführt, die in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise die Stirnflächen STF der
Filtertaschen bilden. Es folgt sodann eine in Fig. 6 im Querschnitt angedeutete
Verbindungsstation VS mit den beiden Stirnkanten der Filterbahn SFB zugeordneten
Klebstoff-Zuführeinrichtungen KV. Letztere sind in der aus Fig. 6 ersichtlichen
Weise gemäss Pfeilen Y vertikal beweglich gelagert und mit einem entsprechenden,
oszillierenden Höhenantrieb SA versehen. Die Vertikalbewegung der beiden Klebstoff-Zuführeinrichtungen
KV erfolgt synchron für beide Stirnkanten, was im Beispielsfall durch einen Verbindungsträger
zwischen beiden Zuführeinrichtungen veranschaulicht ist. Die Vertikalbewegung erfolgt
weiterhin unter Steuerung mit Hilfe üblicher, nicht dargestellter Mittel mit.
-
einem derartigen Hub und einer Geschwindigkeit periodisch, so dass
die Austrittdüsen D für die Bildung der Klebstoffstränge KSR dem Verlauf der wellenförmigen
Stirnkanten STK der Seiten-Filterbahr SFB folgen. Diese Steuerung ist selbstverständlich
auch mit der Vorschubbewegung gemäss Pfeil X abgestimmt. Derartige Bewegungssteuerungen
gehören bekanntlich zum handelsüblich verfügbaren Stand der Technik und bedürfen
daher keiner näheren Erläuterung.
-
Solche Einrichtungen können in pneumatischer oder hydraulischer Steuerungs-
und Antriebstechnik, insbesondere aber auch unter Verwendung von elektronischen
Steuerungen ohne weiteres verwirklicht werden.
-
Die Nahtbildung durch Klebstoffstränge erfolgt zweckmässig in der
Weise, dass der Klebstoff, beispielsweise ein thermoplastischer Kunststoff, mit
entsprechendem Druck bzw. einer entsprechenden Austrittsgeschwindigkeit in das poröse
Filtermaterial injiziert wird. Gleiches gilt auch für der Versteifung dienende Klebstoffstränge,
wie sie in Fig. 2 angedeutet sind.
-
Das Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Filtermaterials in
Form eines Faservilieses mit Versteifungs-Flachmaterial VFL gmäss Fig.7 weist besonders
hohe Formsteifheit auf, wenn für die Versteifung ein Geflecht oder Gewebe aus geeignetem,
vor allem formelastischem Draht- oder Strangmaterial verwendet wird.
-
Das Versteifungsmaterial muss mit dem Faservlies form- oder stoffschlüssig
verbunden sein, so dass Schubspannungen zwischen beiden Komponenten des Verbundmaterials
übertragen werden können. Bei Verwendung eines geeigneten Versteifungsmaterials
kommt insbesondere eine Verklebung mit dem Faservlies in Betracht, was eine einfache
Herstellung ermöglicht.
-
Wesentlich sind in jedem Fall die Durchbrechungen des Versteifungsmaterials,
weil der Zutritt zum Faservlies als Filtermedium nicht beeinträchtigt werden darf.
Gegebenenfalls kommt jedoch anstelle des in dieser Hinsicht besonders günstigen
Maschen- oder Flechtwerks eine Versteifungsfolie mit genügend grossen Lochungen
in Betracht. Für die Verbindung mit dem Faservlies durch Klebung bieten sich in
diesem Fall Vorteile wegen der vergleichsweise grossen Verbindungsflächen.
-
Besonders ist zu erwähnen, dass die bereits anhand von Fig.2 dargestellten
Klebstoff-Versteifungen, die weigstens teilweise im Inneren des porösen Filtermaterials
verlaufen und daher eine feste Verankerung im Faservlies oder dergl. aufweisen,
ohne weiteres in Form von geeigneten Flächenmustern mit den erforderlichen Durchbrechungen
auf gebracht werden können. Damit ergibt sich eine im Durchlaufbetrieb rationell
herstellbare Flächenversteifung des Filtermaterials. Die Verfestigung des Klebstoffes
lässt sich ohne weiteres auf die gewünschte Formelastizität einstellen. Dabei kommen
auch sonst nicht als ausgesprochene Klebstoffe angesehene Substanzen in Betracht,
z.B.
-
geeignet aushärtbare Ein- oder Mehrkomponenten-Kunststoffe, gegebenenfalls
auch mit versteifenden Bewehrungen wie Glas-oder Kunststofffasern. Dies gilt auch
für Einzelversteifungen nach Art der Elemente KSV in Fig.l und 2.
-
Besondere Festigkeits- bzw. Steifheitsverbesserungen lassen sich auch
durch verteilte Anordnung von Verdichtungsstellen im Faservlies erzielen. In Fig.7
sind solche Verdichtungsstellen VDS, die beispielsweise durch das bekannte Nadeln
herstellbar sind, schematisch angedeutet. Auch Iässtsich hierdurch eine Verbindung
des Versteifungs-Flachmaterials mit dem Faservlies erreichen.
-
Besonders erfolgversprchend ist im übrigen die Verwendung von elektrostatisch
polarisiertem Fasermaterial für das Vlies zum Einsatz in Filtern der vorliegenden
Art. Die vorteilhaften Filtereigenschaften dieses Materials lassen sich insbesondere
bei Anwendung der vorgenannten Versteifungsmethoden mit den gewünschten mechanischen
Eigenschaften kombinieren.