DE4345132C2 - Fluidfilter zur Verwendung in einem Fluidströmungskanal - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Fluidfilter der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Fluidfilter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sind et­ wa aus der Lüftungs- und Klimatechnik bekannt. Sie werden in der sich an der Faltung einer rechteckigen Bahn Filter- Material ergebenden quaderförmigen äußeren Gestalt konfek­ tioniert. In dieser Gestalt ist ein direktes Einsetzen nur in Fluidkanäle mit dem Filterquerschnitt entsprechendem rechteckigem Querschnitt möglich.

Für andere Einsatzzwecke werden die Filter zunächst in ebenfalls quaderförmige Filtergehäuse eingebaut. Wie Fig. 2 schematisch verdeutlicht, ergibt sich beim Einsatz eines derartigen Filters 1 in einer Lüftungs- oder Klimaanlage mit nicht-rechteckigem (etwa kreisförmigem) Querschnitt der Lüftungskanäle 2 die Notwendigkeit, die Kanalführung für den Einbau des Filters 1 in seinem Gehäuse 3 zu unter­ brechen und das quaderförmige Filtergehäuse 3, das für diesen Zweck mit zwei Ansatzstutzen 3a und 3b kreisförmi­ gen Querschnitts versehen sein muß, in den Lüftungskanal 2 einzusetzen.

Dieses Vorgehen erfordert wegen des gesonderten Filterge­ häuses einen hohen Herstellungsaufwand für das Filter und beim Einau in die Anlage einen erheblichen Arbeitszeit­ aufwand für die erforderlichen Montagearbeiten.

Aus der DE 42 06 407 A1 ist ein Fluidfilterelement mit einer mehrfach gefalteten Bahn aus mindestens einer Lage Filterstoff bekannt, bei dem die mehrfach gefaltete Bahn in ihrer Form durch eine Verklebung fixiert ist, welche als Gespinst aus fei­ nen Klebstofffäden auf mindestens einer Außenseite der gefalte­ ten Filterstoffbahn aufgebracht ist.

Aus der DE 41 05 074 A1 ist es bekannt, eine Fluidfiltervor­ richtung mit einem gewellten bzw. gefalteten Filterelement in einem Gehäuse zu bilden, wobei auch eine Ausführung beschrieben wird, bei der die freien Außenkanten von Querfalten des Fil­ terelementes im Gehäuse durch ein spritzgegossenes thermopla­ stisches Material dichtend mit dem Grundkörper verbunden sind.

Aus der DE 21 37 309 A1 ist ebenfalls ein Filter aus einem zickzack-förmig gefalteten Papierstreifen bekannt, wobei in ei­ ner Ausführung ein die Faltenanordnung überdeckendes Schutz­ drahtnetz vorgesehen ist, welches am Außenrand des Filters be­ festigt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fluidfilter der eingangs genannten Gattung derart auszubilden, daß es kostengünstiger herstell- und einsetzbar ist, und ein Ver­ fahren zur Herstellung eines solchen Filters anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch ein Fluidfilter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. ein verfahren nach Anspruch 9 gelöst.

Die Erfindung schließt den Gedanken ein, dem durch gerad­ kantige Faltung einer rechteckigen Materialbahn primär quaderförmigen Filtereinsatz durch Nachbearbeitung eine Form zu geben, die der Form des Fluidkanals entspricht, so daß ein direktes Einsetzen in diesen ohne Vorsehen eines gesonderten Gehäuses (mit vom Fluidkanal abweichendem Quer­ schnitt) und unter Vermeidung des mit dem Einfügen dieses Gehäuses in den Fluidkanal verbundenen Montageaufwandes möglich wird.

Die Realisierung diese Gedankens setzt eine für eine Nach­ bearbeitung hinreichende mechanische Stabilität des primär gebildeten Filterelements voraus.

Diese Steifigkeit kann dadurch erreicht werden, daß die gefaltete Lage des Filtermaterials auf den Faltenwänden Bereiche aufweist, in denen jeweils benachbarte Faltenwän­ de mit einer den Filtereinsatz versteifenden Verklebung miteinander verbunden sind.

Alternativ oder auch zusätzlich hierzu kann vorgesehen werden, daß das Filtermaterial bereichsweise mit einer ver­ steifenden Imprägnierung versehen ist und/oder daß die La­ ge des Filtermaterials mit einer eingeprägten, versteifen­ den Profilierung durch im wesentlichen parallel zur Strö­ mungsrichtung des Fluids sich erstreckende, sickenartige Vertiefungen versehen ist. Wenn die Vertiefungen bzw. Er­ hebungen benachbarter Faltenwände aneinander anliegen, er­ gibt sich ein Effekt der gegenseitigen Abstützung der Fal­ tenwände, der durch zusätzliche Verklebung der Kontaktbe­ reiche und/oder Imprägnierung noch verstärkt wird.

Eine weitere grundsätzliche Möglichkeit der Herstellung eines steifen Filtereinsatzes besteht darin, mindestens eine der an- und abströmseitigen Faltenkantenflächen mit mindestens einem Stabilisierungselement zu versehen.

Dies kann insbesondere eine den An- bzw. Abströmquer­ schnitt des Filtereinsatzes überdeckende Anordnung von im wesentlichen senkrecht zu den Faltenkanten verlaufenden und mit diesen jeweils verbundenen Stabilisierungsfäden, insbesondere ausgehärteten Klebstoffäden, sein. Diese Klebstoffäden können den jeweiligen Faltenkantenbereich auch gespinstartig überziehen, was die Stabilität weiter erhöht.

Alternativ oder zusätzlich zu den Fäden, insbesondere aus Klebstoff, kann eine im wesentlichen ebene Lage eines für das Fluid durchlässigen Materials, insbesondere eines Git­ ters, Netzes, Faservlieses oder Gewebes vorgesehen sein, das mit allen Faltenkanten des jeweiligen Faltenkantenbe­ reiches verbunden ist. Ein solche zusätzliche Materiallage aus für das Fluid durchlässigem Material kann das eigent­ liche Filtermaterial während des Trennschrittes und der weiteren Handhabung schützen. Sie kann während des Ge­ brauchs auf dem Filtereinsatz verbleiben und anströmseitig als Vorfilter oder abströmseitig als Strömungsberuhiger wirken.

Es ist auch möglich, ein für das Fluid undurchlässiges Ma­ terial, etwa eine Kunststoff- oder auch Metallfolie auf die Faltenkantenbereiche aufzubringen, die den Einsatz stabi­ lisiert und zugleich das Filtermaterial während er Handha­ bung schützt, aber vor dem Einsatz entfernt werden muß.

Bei einer Kombination mit Klebefäden übernehmen diese in vorteilhafter Weise zugleich die Verbindung zwischen der gefalteten Materiallage und dem im wesentlichen ebenen Ma­ terial. Diese Verbindung kann aber - je nach Material - auch durch einzelne Klebepunkte oder auf andere Weise, et­ wa durch Verschweißen, erfolgen.

Das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Fluid­ filters beinhaltet, daß durch Faltung des Filtermaterials primär ein quaderförmiger Filtereinsatz, dessen zu den Faltenkantenflächen parallele Querschnittsflächen die Querschnittsfläche des Fluidströmungskanals, in dem das Filter eingesetzt werden soll, vollständig enthalten, her­ gestellt wird und in einem nachfolgenden Trennschritt die außerhalb der Querschnittsfläche des Fluidströmungskanals liegenden Bereiche des Quaders entfernt werden.

Der Trennschritt weist insbesondere einen Schritt des Aus­ schneidens oder Ausstanzens des der Querschnittsfläche des Fluidströmungskanals entsprechenden Bereiches des Filter­ einsatzes auf.

Für das Einsetzen in den Fluidströmungskanal ist es von Vorteil, wenn die künftig an dessen Wandung anliegende Mantelfläche des Filtereinsatzes eine den Filtereinsatz gegenüber der Wandung abdichtende Ummantelung aufweist, die nach dem Trennschritt aufgebracht wird. Als Material hierfür kann insbesondere ein Schaumkunststoff verwendet werden, der mit den Trennkanten der Faltenwände durch Ver­ kleben, direktes Aufschäumen oder auf andere Weise fest verbunden wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zu­ sammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1(a) bis 1(c) eine Vorderansicht, eine Draufsicht und eine Seitenansicht eines Lüftungskanals in teilweise geschnittener bzw. geöffneter Darstellung mit einem Fluid­ filter nach einer Ausführungsform der Erfindung in schema­ tischer Darstellung,

Fig. 2 eine perspektivische Prinzipdarstellung eines Lüf­ tungskanals mit einem ein herkömmliches Filter aufnehmen­ den, eingesetzten Filtergehäuse und

Fig. 3a bis 3f Schritte der Herstellung einer Ausfüh­ rungsform des erfindungsgemäßen Fluidfilters in einer Prinzipdarstellung.

Wie Fig. 1 zeigt, ist ein Fluidfilter 11 direkt in einem durchgehenden Lüftungsrohr 21 angeordnet, ohne daß ein ge­ sondertes Gehäuse für das Filter erforderlich wäre. Das Filter 11 besteht aus einem kreisscheibenförmigen, als Träger und Strömungsberuhiger (Laminarisator) wirkenden Stabilisierungselement 110 aus gittereratigem Material, einem zickzackförmig gefalteten Filtereinsatz 111 aus Glasfaservlies in einem Zuschnitt mit kreisförmi­ gem Querschnitt und einem das Filterelement 111 umgebenden und gegenüber der Wandung des Lüftungsrohres 21 abdichten­ den Schaumstoff-Abdichtungsmantel 112.

Der Filtereinsatz ist der besseren Übersichtlichkeit hal­ ber in einer vereinfachten, nur fünf Falten 111a bis 111e aufweisenden, Faltung dargestellt. Der Aufbau der Faltung ist am besten in Fig. 1(b) zu erkennen. In Fig. 1(a) sind die (in Strömungsrichtung) vorderen Faltenkanten durchge­ zogen und die hinteren gestrichelt gezeichnet. Das dünn gezeichnete Liniengitter in Fig. 1(a) symbolisiert die Vorderansicht des gitterartigen Trägers 110.

Der Filtereinsatz 111 ist an seiner der Strömungsrichtung des Fluids abgewandten Stirnseite mit dem Träger und Strö­ mungsberuhiger 110 verbunden, indem die dort befindlichen Faltenkanten der Falten 111a bis 111e auf ihrer Länge mit dem Träger 110 über Klebfäden 113a bis 113f verklebt sind, wie am besten in Fig. 1(b) zu erkennen.

Fig. 1(c), deren Mittelteil eine Seitenansicht des Filters 11 hinter der ausgeschnitten zu denkenden Wandung des Roh­ res 21 und mit abgenommenem Vorderteil des Mantels 112 wiedergibt, läßt gut den sich aus dem zylindrischen Zu­ schnitt des Filters 11 ergebenden Verlauf der Faltenwände 111c bis 111e erkennen. Die Falten 111a und 111b befinden sich mit mit den Kanten der Faltenwände 111e bzw. lud zu­ sammenfallenden Kanten hinter der Falte 111c.

In Fig. 1 sind die Faltenwände rein schematisch darge­ stellt; insbesondere sind aussteifende Abstandshalter, die in Gestalt von die einzelnen Faltenwände gegeneinander ab­ stützenden und auf ihren Berührungsflächen miteinander ver­ klebten Sicken im Filtermaterial nicht eingezeichnet.

Fig. 3a bis 3f zeigen - ebenfalls schematisch - die we­ sentlichsten Schritte der Herstellung des in Fig. 1 gezeig­ ten Filterelements:
Ein in Fig. 3a gezeigtes Glasfaservlies wird zunächst in einem Prägeschritt mit vorgeprägten Faltlinien und einge­ prägten sickenartigen Vertiefungen versehen, womit es die in Fig. 3b gezeigte Gestalt annimmt.

Danach kann - was im Schema nicht gezeigt ist - auf ent­ sprechend der vorgesehenen Gestalt der Faltung auf vorbe­ stimmte Sicken Klebstoff aufgetragen werden.

Anschließend wird - wie in Fig. 3c gezeigt - das Filterma­ terial in die gefaltete Konfiguration gebracht, wobei die Sicken benachbarter Faltenwände miteinander verklebt wer­ den. Nach Aushärtung des Klebstoffs ist so ein kompaktes, mechanisch bereits relativ stabiles Faltenpaket entstanden.

Danach wird dieses Faltenpaket zur weiteren Versteifung auf ein rechteckiges Trägergitter aufgeklebt, wie Fig. 3d verdeutlicht. (Die Sicken in den Faltenwänden sind hier der besseren Übersichtlichkeit halber nicht mehr dargestellt.)

Anschließend wird mittels eines geeignet ausgebildeten Stanzwerkzeuges (das die Faltenwände während des Stanzens vorzugsweise zusätzlich einseitig festhält), aus dem Fal­ tenpaket auf dem Träger ein Kreiszylinder ausgestanzt, wie er in Fig. 3e skizziert ist.

Schließlich wird zur Fertigstellung des Filterelementes dieser ausgestanzte Zylinder noch mit einer Schaumstoffbahn ummantelt, wie in Fig. 3f symbolisiert.

So ist - je nach Einsatzerfordernis in einem speziell ge­ formten Fluidströmungskanal - die Festlegung von ellipti­ schen, trapezförmigen, dreieckigen oder anderen Filter­ querschnitten möglich.

Der Einsatz ist nicht auf die Lüftungstechnik begrenzt, sondern kann grundsätzlich auf dem gesamten Gebiet der Gas- und Flüssigkeitsfiltertechnik erfolgen.

So können an die Stelle des Ausstanzens andere bekannte Trennschritte treten, etwa ein Schälprozeß oder ein Tren­ nen mittels hochenergetischer Strahlung.

Die dem Lüftungskanal entsprechende Querschnittsform des Filters kann auch dadurch erzeugt werden, daß die Seiten­ kanten der Filtermaterialbahn von vornherein, vor dem Fal­ ten, mit einer Kontur zugeschnitten werden, wie sie sich bei der vorgesehenen Querschnittsgestalt des gefalteten Filtereinsatzes (vgl. dazu Fig. 1) ergibt, so daß an Stel­ le des Ausschneidens der endgültigen Gestalt nur noch ein Ablängen erforderlich ist. Die Seitenkantenkonturen können aus der Querschnittsform, dem Faltenabstand und der Faltenhöhe errechnet und die Zuschneidmesser können entspre­ chend gesteuert werden. Bei dieser Ausgestaltung wird - falls ein Träger verwendet wird - dem Träger bereits vor dem verbinden mit dem Faltenpaket die benötigte Quer­ schnittsform gegeben.

Claims (12)

1. Fluidfilter (11) zur Verwendung in einem Fluidströmungska­ nal (21) mit nicht-rechteckigem Querschnitt, insbesondere in der Lüftungstechnik, mit einem Filtereinsatz (111), der eine im wesentlichen zickzackförmig derart gefaltete Lage von für das Fluid durchlässigem Filtermaterial aufweist, daß das gefaltete Filtermaterial eine erste, beim Einsatz im Fluidströmungskanal anströmseitige, Faltenkantenfläche und eine zweite, zur ersten im wesentlichen parallele, beim Einsatz im Fluidströmungskanal abströmseitige Falten­ kantenfläche aufweist, wobei die Faltenkanten jeweils par­ allel zueinander verlaufen und die zu den Faltenkantenflä­ chen parallelen Querschnittsflächen des Fluidfilters (11) eine dem Querschnitt des Strömungskanals (21) entsprechen­ de, nicht-rechteckige Gestalt aufweisen derart, daß das Fluidfilter ohne Vorsehen eines gesonderten Filterkastens direkt in den Fluidströmungskanal einsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf mindestens eine der an- und abströmseitigen Faltenkan­ tenflächen des Filtereinsatzes mindestens ein überdecken­ des Stabilisierungselement (110) aufgeklebt ist und die an der Wandung des Fluidströmungskanals (21) anliegende Man­ telfläche des Fluidfilters (11) eine den Filtereinsatz (111) gegenüber der Wandung abdichtende Ummantelung (112) aufweist.

2. Fluidfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gefaltete Lage des Filtermaterials auf den Faltenwän­ den (111a bis 111e) Bereiche aufweist, in denen jeweils benachbarte Faltenwände mit einer den Filtereinsatz ver­ steifenden Verklebung miteinander verbunden sind.

3. Fluidfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial bereichsweise mit einer versteifenden Imprägnierung versehen ist.

4. Fluidfilter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des Filtermaterials mit einer eingeprägten, ver­ steifenden Profilierung versehen ist.

5. Fluidfilter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der an- und abströmseitigen Faltenkanten­ flächen eine den Querschnitt des Filters überdeckende An­ ordnung von im wesentlichen senkrecht zu den Faltenkanten verlaufenden und mit diesen jeweils verbundenen Stabili­ sierungsfäden, insbesondere ausgehärteten Klebstofffäden, aufweist.

6. Fluidfilter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stabilisierungselement (110) eine im wesentlichen ebe­ ne Lage eines für das Fluid durchlässigen Materials, ins­ besondere eines Gitters, Netzes, Faservlieses oder Gewebes aufweist, das mit den Faltenkanten verbunden ist.

7. Fluidfilter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stabilisierungselement eine im wesentlichen ebene Lage eines für das Fluid undurchlässigen Materials, insbesonde­ re eine Metall- oder Kunststofffolie aufweist, die zum Ge­ brauch des Filters entfernt wird.

8. Fluidfilter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zu den Faltenkanten parallelen Querschnittsflächen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.

9. Verfahren zur Herstellung eines Fluidfilters nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch Faltung des Filtermaterials ein quaderförmiger Fil­ tereinsatz, dessen zu den Faltenkantenflächen parallele Querschnittsflächen die Querschnittsfläche des Fluidströ­ mungskanals vollständig enthalten, hergestellt wird und in einem nachfolgenden Trennschritt die außerhalb der Quer­ schnittsfläche des Fluidströmungskanals liegenden Bereiche des Quaders entfernt werden, wobei dem Schritt des Faltens ein Schritt des Aufbringens eines Stabilisierungselementes auf mindestens einen der Faltenkantenabschnitte des Fil­ tereinsatzes nachgeschaltet ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennschritt einen Schritt des Ausschneidens oder Aus­ stanzens des der Querschnittsfläche des Fluidströmungska­ nals entsprechenden Bereiches des Filtereinsatzes auf­ weist.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst die Seitenkanten der Filtermaterialbahn im ebenen Zustand entsprechend der Querschnittsfläche des Fluidströ­ mungskanals zugeschnitten werden und dann durch Faltung des zugeschnittenen Filtermaterials ein Filtereinsatz, dessen zu den Faltenkantenflächen parallele Querschnitts­ flächen der Querschnittsfläche des Fluidströmungskanals vollständig entsprechen, hergestellt wird und dem Schritt des Faltens ein Schritt des Aufbringens eines Stabilisierungselementes auf mindestens einen der Faltenkantenab­ schnitte des Filtereinsatzes nachgeschaltet ist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schritt des Entfernens des Stabilisierungselementes von dem mit ihm versehenen Faltenkantenabschnitt vor Inbe­ triebnahme des Fluidfilters vorgesehen ist.