DE3717644A1 - Filter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Filter, bestehend aus einem Gehäuse, einer auswechselbaren Filtermatte und einem Trägerrahmen für die Filtermatte, der an der Filtermatte unlösbar befestigt ist und mit der Filtermatte zusammen ausgewechselt wird, wobei die Filtermatte vorzugsweise gegenüber dem Trägerrahmen übersteht.

Die oben beschriebenen Filter bilden einen großen Teil der üblicher­ weise zur Anwendung gelangenden Filter. Für Filtermatten gibt es folgende Kriterien. Sie brauchen:

• - eine Befestigung, damit sie vom Luftstrom nicht fortgeweht werden
• - eine Dichtung, damit keine ungefilterte Luft durchtreten kann
• - eine Abstützung, damit die Staubhaftung durch Bewegungen nicht gestört wird (Gefahr des Staubdurchbruchs)

Im übrigen stehen sich als grundsätzliche Alternativen bei den Filtern solche gegenüber, die einen Wechselrahmen aufweisen, in dem immer neue Filtermatten eingelegt werden und solche, die neben der Filtermatte auch den Rahmen als Verschleißteil bzw. Wegwerfteil aufweisen. Bei den zuletzt beschriebenen Filtern sind die Filter­ matte und der Trägerrahmen unlösbar miteinander verbunden.

Die Filter mit Wechselrahmen werden als deutlich wirtschaftlicher als die Filter mit Wegwerfträgerrahmen angesehen. Hinzu kommt, daß sich als Filtermatten mit unlösbar verbundenem und ein Wegwerfteil bildendem Trägerrahmen solche Filtermatten durchgesetzt haben, die in die Filterrahmen eingebettet sind. Das geschieht in der Weise, daß die Filtermatten in eine Spritzgußform eingelegt werden, in der von beiden Seiten plastifiziertes Material gegen die Filtermatte gedrückt bzw. geschäumt wird.

Derartig hergestellte Filter mit Trägerrahmen beinhalten die Gefahr einer Undichtigkeit, da durch verschiedenste Vorgänge nicht immer ein einwandfreies Anliegen des Trägerrahmens im Filtergehäuse ge­ währleistet ist. Zu den Gründen, die solches verursachen, zählen Schrumpf, unterschiedliche Temperaturen, unsachgemäße Lagerung bzw. unsachgemäße Handhabung der Trägerrahmen und Filter sowie verzogene Filtergehäuse.

Der so vorhandenen Leckagegefahr soll durch Dichtung abgeholfen werden. Die Dichtungen sind wahlweise im Filtergehäuse vorgesehen oder in Form von elastischen Streifen auf dem Trägerrahmen angeord­ net. Das verteuert die Filterkonstruktion ganz erheblich.

Zwar sind Filtermatten bekannt, die einen einseitigen Kunststoffrah­ men aufweisen. Der Kunststoffrahmen ist aufgeklebt. Anstelle des Kunststoffrahmens kann auch ein Papprahmen treten. Derartige Filter­ matten werden im Filtergehäuse jeweils so angeordnet, daß der Kunststoffträgerrahmen bzw. Pappträgerrahmen sich an der Reinluft­ seite befindet. Über den Trägerrahmen stützt sich der Filter im Filtergehäuse ab. Das bedingt die gleiche Dichtungsproblematik wie bei den oben beschriebenen Filtermatten mit beidseitigem Trägerrahmen.

Bei Filtermatten mit Wechselrahmen bestehen die oben beschriebenen Dichtungsschwierigkeiten nicht, da die Matte selbst als Dichtung dient (so Heinz Fischer in Sonderdruck 0-10-01.1981 Seite 2 Spalte 3 oben). Bei Filtermatten mit Wegwerfträgerrahmen hat sich die Techno­ logie von Filtermatten mit Wechselrahmen nicht durchgesetzt. Offen­ bar ist das darauf zurückzuführen, daß Filtermatten mit Wechselrah­ men andere Schwierigkeiten haben. Besonderes Problem bildet der einwandfreie Filtermattenwechsel. Aufgrund menschlicher Fehler­ schwäche ist nicht gewährleistet, daß die Filtermatten beim Wechsel im ausreichenden Umfang zur Abdichtung gebracht werden. Das kann zu erheblichen Schäden führen. Das gilt insbesondere für Lackierungsan­ lagen. Unsaubere Luft führt dann zu Lackschäden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Abdichtungsschwierig­ keiten an Filtermatten mit Wegwerfträgerrahmen zu beheben. Dabei greift die Erfindung den oben beschriebenen und bei Filtermatten mit Wechselrahmen hinlänglich bekannte Abdichtungsphilosophie auf, wo­ nach die Filtermatte selbst zur Dichtung beitragen soll.

Nach der Erfindung wird das dadurch erreicht, das bei ausschließlich einseitig an der Filtermatte angeordnetem Trägerrahmen und An­ pressung des Trägerrahmens über die zwischenliegende Filtermatte am Gehäuse der Trägerrahmen anströmseitig an der Filtermatte angeordnet ist.

Infolge der anströmseitigen Anordnung des Trägerrahmens bewirkt der Anströmdruck eine Anpressung der Filtermatte am Filtergehäuse. Die Filtermatte selbst bildet dadurch ihre eigene Abdichtung zum Filter­ gehäuse hin. Damit ist sichergestellt, daß keine ungefilterte Luft zur Reinluftseite durchtritt.

Mit jedem Filterwechsel wird vorteilhafterweise die Dichtung er­ neuert.

Von Vorteil ist auch, wenn der Trägerrahmen an jeder Seite mindestens zwei im Abstand voneinander verlaufende Berührungslinien bzw. Befestigungslinien mit der Filtermatte aufweist. Dann entsteht eine Mehrfachdichtung nach Art einer Labyrinthdichtung. Vorzugsweise sind an jeder Seite des Trägerrahmens zwei Berührungslinien bzw. Befestigungslinien vorgesehen. Nach der Erfindung wird das durch einen im Profil U-förmigen oder H-förmigen oder V-förmigen Rahmen verwirklicht, wobei die freien Schenkel des Profilquerschnittes an der Filtermatte befestigt sind.

Wahlweise können auch mehr als zwei Berührungslinien bzw. Befesti­ gungslinien vorgesehen sein. Dann hat der Trägerrahmen z. B. anstel­ le des U-förmigen Profils ein gabelförmiges Profil mit drei neben­ einanderliegenden Stegen statt zwei Stegen des U-förmigen Profils.

Wahlweise sind nicht alle Berührungslinien des Trägerrahmenprofils zugleich Befestigungslinien. Ausreichend kann die Befestigung der Filtermatte an einem Steg des Trägerrahmenprofils sein. An den anderen Stegen ist dann eine definierte Ausfüllung des Spaltes zwischen Trägerrahmenprofil und Filtergehäuse durch die Filtermatte gesichert.

In weiterer Ausbildung der Erfindung besitzen die Schenkel der Trägerrahmen bzw. die Stege der Trägerrahmen an den freien Enden Spitzen. Die Spitzen sind insbesondere für ein Thermofixieren der Filtermatte an den Trägerrahmenprofilen von Vorteil. Dann kann mit geringem Wärmeaufwand sehr gezielt die Spitze angeschmolzen und das Fasermaterial der Filtermatte in die Spitze eingedrückt werden.

Um dabei eine Beschädigung der Filterfasern zu vermeiden, wird für das Trägerrahmenprofil ein Kunststoff gewählt, dessen Schmelzpunkt deutlich unter dem Schmelzpunkt des Filtermaterials liegt. Zugleich wird die Schmelzwärme auf einem Temperaturniveau zugeführt, das die Filtermattenfasern nicht gefährdet. Ausreichend können Unterschiede von 30°C zwischen dem Temperaturniveau der Wärmezuführung und dem Schmelzpunkt der Filtermattenfasern sein. Der Schmelzpunkt des Trä­ gerrahmenkunststoffes liegt vorzugsweise mindestens 20°C unter dem Temperaturniveau der Wärmezuführung.

Die Spitzen der freien Enden der Trägerrahmenprofilstege bzw. Schen­ kel werden vorzugsweise durch geneigt zueinanderstehende Flächen gebildet, die einen Winkel von höchstens 150° zwischen sich ein­ schließen, vorzugsweise 50-70°.

Für den Kunststoffträgerrahmen wird im übrigen mit besonderem Vor­ teil eine Faserarmierung verwendet. Die Fasern geben dem Trägerrah­ menprofil eine wesentlich höhere Biegesteifigkeit.

Die Faserarmierung kann in der Weise erfolgen, daß z. B. Glasfaser in der Materialmischung angeliefert werden, die für den Spritzguß der Trägerrahmen eingesetzt wird.

In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung dargestellt.

Mit 1 ist das Gehäuse eines Ansaugfilters bezeichnet. Das Gehäuse 1 hat eine Trichterform und ist symmetrisch ausgebildet. In Fig. 1 ist eine Hälfte des Filtergehäuses 1 dargestellt. Das trichterförmige Filtergehäuse 1 hat eine Luftaustrittsöffnung 2 mit kreisförmigem Querschnitt, während die Lufteintrittsöffnung quadratisch ausgebil­ det ist. Die Abmessung ist für ein Filter von 500×500 mm Kanten­ länge ausgelegt.

Lufteintrittsseitig nimmt das Filtergehäuse einen Rahmen 3 auf. Der Rahmen 3 besitzt zwei Stege 4 und 5, die sich in radialer Richtung erstrecken. Der Rahmen 3 wird durch eine Schweißkonstruktion gebil­ det, wobei entweder L-förmige Profile Verwendung finden oder ein U- förmiges Profil Verwendung findet, dessen einer Schenkel gekürzt wird.

Der Steg 4 dient als Auflage für eine Filtermatte 6. Die Filter­ matte 6 ist eine handelsübliche Filtermatte, z. B. ein EU3-Filter aus Kunststoffasern bzw. Kunststoffvlies und Glasfaservlies. Die Filtermatte 6 ist mit einem Trägerrahmen 7 versehen. Der Trägerrah­ men 7 besteht aus U-förmigen Profilen 8 und 9, wobei das U-förmige Profil 8 am Außenrand umläuft und das U-förmige Profil 9 zwei sich kreuzförmig überschneidende Stege bildet.

Im Ausführungsbeispiel ist die Filtermatte 6 an den U-förmigen Profilen 8 und 9 thermofixiert. Das ist in der Weise geschehen, daß mit einem beheizten Profil die Filtermatte 6 gegen die freien Enden der U-förmigen Profile 8 und 9 gedrückt worden ist. Dabei sind die freien Enden der U-förmigen Profile 8 und 9, die aus einem Kunst­ stoff bestehen, aufgeschmolzen worden und sind die Filterfasern der Filtermatte 6 in den aufgeschmolzenen Bereich der U-förmigen Profile 8 und 9 eingedrückt worden. Dieses Einbetten ist dadurch erleichtert worden, daß die U-förmigen Profile 8 und 9 an ihren freien Enden mit Spitzen versehen sind. Die Spitzen werden durch zueinander im Winkel von 60° geneigte Seitenflächen gebildet.

Der Kunststoff des Trägerrahmens 7 ist glasfaserarmiert. Der Glas­ faseranteil beträgt im Ausführungsbeispiel 20% und gibt dem Träger­ rahmen 7 eine hohe Festigkeit bzw. hohe Biegefestigkeit.

Der Trägerrahmen 7 wird mit der Filtermatte 6 in der gezeigten Betriebsstellung durch eine Feder 10 gehalten. Die Feder 10 besteht aus einem Zick-Zack-förmig gebogenen Federdraht, der im Bereich des U-förmigen Profiles 8 eine Wölbung aufweist, die gegen das Profil gerichtet ist. Die Feder 10 hakt mit ihren Enden 11 hinter den Steg 5.

In der gezeigten Betriebsstellung wird Luft durch die Filtermatte 6 hindurch angesaugt. Dabei wirkt der Ansaugdruck zusätzlich zu dem Druck der Feder 10 arretierend auf die Filtermatte 6 und den Träger­ rahmen 7. Im Bereich der U-förmigen Profile 8 ist gewährleistet, daß die Filtermatte 6 schließend an dem Steg 4 anliegt. Dadurch kann Umgebungsluft nur unter Überwindung eines sehr viel höheren Strö­ mungswiderstandes als in dem Bereich der Filtermatte, der der Durchtrittsöffnung des Steges 4 zugeordnet ist, zwischen dem U- förmigen Profil 8 und dem Steg 4 durchströmen. Zugleich wird ge­ währleistet, daß die dort ggf. durchtretende Luft in mindestens gleichem Umfang wie die übrige durch die Filtermatte 6 durchtretende Luft gefiltert wird.

Nach Fig. 2 ist anstelle der U-förmigen Profile 8 und 9 ein H- förmiges Profil 12 für den Trägerrahmen vorgesehen. Nach Fig. 3 kann das Profil des Trägerrahmens auch V-förmig sein. In Fig. 3 ist das Profil mit 13 bezeichnet.

Fig. 4 zeigt ein Profil 14 mit mehr als zwei Stegen, die in die Filtermatte 6 greifen. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 sind Stege 15 und 16 vorgesehen. Das Profil hat eine E-Form. Bei Thermo­ fixierung der Filtermatten an allen Stegen 15 und 16 entsteht eine noch höhere Dichtwirkung im Bereich des Steges 4.

Wahlweise ist nur einer der Stege 15 und 16, hier der Steg 16, mit der Filtermatte fest verbunden. Die Stege 15 drücken mit ihren freien Enden in die Filtermatte 6 und diese schließen gegen den Steg 4. Dadurch ist auch bei geringen Anpreßdrücken noch gewährleistet, daß eine vorteilhafte Dichtwirkung zwischen dem Profil 14 und dem Steg 4 besteht.

Claims (10)

1. Filter, bestehend aus einem Gehäuse, einer auswechselbaren Filtermatte und einem Trägerrahmen für die Filtermatte, der an der Filtermatte unlösbar befestigt ist und mit der Filtermatte zusammen ausgewechselt wird, wobei die Filtermatte vorzugsweise gegenüber dem Trägerrahmen übersteht und wobei der Trägerrahmen ausschließlich an einer Filtermattenseite angeordnet ist und über die zwischenliegende Filtermatte am Gehäuse mittelbar an­ liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerrahmen (7) an­ strömseitig an der Filtermatte (6) angeordnet ist.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger­ rahmen an jeder Seite mindestens zwei im Abstand voneinander verlaufende Berührungslinien aufweist.

3. Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger­ rahmen U-förmigen oder H-förmigen oder V-förmigen Querschnitt aufweist und mit mindestens einem freien Schenkel an der Filter­ matte (6) befestigt ist.

4. Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger­ rahmen (7) mehr als zwei gegen die Filtermatte (6) gerichtete Stege aufweist und mindestens einer der Stege (16) an der Fil­ termatte befestigt ist.

5. Filter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger­ rahmen (14) E-förmigen Querschnitt aufweist.

6. Filter nach einem oder mehreren der Ansprüche 2-5, gekenn­ zeichnet durch eine Thermofixierung des Trägerrahmens (7) an der Filtermatte (6).

7. Filter nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Schmelzspitzen an den freien Enden, der gegen die Filtermatte (6) gerichteten Stege des Trägerrahmens (7).

8. Filter nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Filtermatten (6) mit in dem aufgeschmolzenen Kunststoff des Trägerrahmens (7) eingedrückten Filterfasern.

9. Filter oder nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-8, ge­ kennzeichnet durch einen faserarmierten Kunststoff für den Trä­ gerrahmen (7).

10. Filter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Faser­ armierung durch Glasfasern gebildet wird.