DE69425482T2

DE69425482T2 - Filterelement zur Entfernung von Staubpartikeln aus einem Gas

Info

Publication number: DE69425482T2
Application number: DE69425482T
Authority: DE
Inventors: Albert Borkent; Sander Godfried Van Vreeland; Erik Kuiper
Original assignee: FILTRAIR BV
Current assignee: FILTRAIR BV
Priority date: 1994-01-15
Filing date: 1994-01-15
Publication date: 2001-04-19
Anticipated expiration: 2014-01-16
Also published as: EP0663228B1; AU1416495A; ZA95243B; NO962445L; DK0663228T3; ATE195262T1; EP0663228A1; DE69425482D1; NO962445D0; FI962497A; ES2150465T3; US5554203A; WO1995019215A1; FI962497A0; IL112281A0; CA2181441C; CA2181441A1

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Filterelement zur Abscheidung von Staubpartikeln aus einem Gas- oder Wasserstrom, das eine bestimmte Anzahl von Filtertaschen und einen Hauptstützrahmen umfasst, die geöffneten Öffnungskanten der Filtertaschen sind gegenseitig mit den Hauptstützrahmen und seinen miteinander verbundenen Querstangen verbunden, die Hauptstütze umfasst zwei Rahmen, die gegenseitig aneinander und mit den genannten Filtertaschen fixiert werden können, der Rand des Innenrahmens umfasst eine entsprechende Anzahl an Vorwölbungen, der Außenrahmen umfasst eine entsprechende Anzahl von Annahmepunkten, so dass, zum Aneinanderfixieren der genannten Rahmen, die Vorwölbungen mit den genannten Annahmevorrichtungen ineinander greifen durch einen Einrastvorgang, durch den gleichzeitig die geöffneten Ränder der genannten Filtertaschen in einem schmalen Schlitz zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen der genannten Rahmen fest verkeilt und ohne undichte Stellen sind.
Solch ein Filterelement, das im wesentlichen Teil eines großen Filtersystems ist, ist ausgestattet mit einer bestimmten Anzahl von Filterelementen, die z. B. für die Luftzufuhr bei Belüftungsinstallationen in Gebäuden, Fabriken, Industrieinstallationen und wie im US-A- 4.300.927 beschrieben, verwendet werden.
Bei dieser bekannten Technik sind die Filtertaschen durch Schweißen, insbesondere Schall-Schweißen, unabtrennbar mit dem Hauptrahmen verbunden. Gemäß dem FR-A-2436621, sind die Filtertaschen auch unabtrennbar mit den Rahmen verbunden, durch die Tatsache, dass sie an die genannten Rahmen geklebt sind.
Deshalb, nach Benutzung, wenn die Filtertaschen mit Staubpartikeln saturiert sind und ersetzt werden müssen, ist es ein großer Nachteil, dass der Hauptstützrahmen nicht wiederverwendbar ist und deshalb zerstört werden muss. Nicht nur Filtertaschen müssen ersetzt werden, sondern naturgemäß auch die integrierten Hauptrahmen, was bedeutet, dass die Umwelt wird belastet, weil das Material der Filtertaschen nicht gleichzeitig mit dem Material der Hauptstützrahmen recycled werden kann, darüber hinaus könnten stark verunreinigte Filtertaschen als chemischer Müll angesehen werden, für den Recycling nicht anwendbar ist und für den Sondervorschriften zur Entsorgung gelten.
Andere bekannte Filtersysteme lassen keine effiziente Abscheidung des Rohmaterials, weder mechanisch noch chemisch, von derartigen Filtertaschen vom Hauptstützrahmen durch, so dass die Wiederverwendung durch einen Recycling-Vorgang nicht möglich oder nicht praktizierbar ist.
Ein weiterer Nachteil der älteren Technik liegt in dem großen Platzaufwand, der für das Lagern und den Transport benötigt wird, respektive wegen der unflexiblen Form des Filterelements, insbesondere das Einbetten der Filtertaschen in den Hauptstützrahmen, lässt keine Volumenreduzierung allein durch Zusammendrücken der Seiten angrenzender Filterelemente zu. Es wird höchstens möglich sein, zwei nach alter Technik hergestellte, gleich große Filterelemente entgegengesetzt ineinander zu stapeln, wobei die keilförmigen Zwischenräume der angrenzenden steifen Filtertaschen genutzt werden. Übermäßige Transport- und Lagerkosten entstehen.
Die Erfindung bietet nun ein neuartiges Filterelement, das nicht die oben genannten Nachteile hat und gleichzeitig ermöglicht, die Verwendungswerte des verwendeten Rohmaterials wesentlich zu verbessern und einen positiven Beitrag zu den derzeitigen hohen Umweltstandards zu leisten, bei niedrigeren langfristigen Systemkosten. Dies wird dadurch erreicht, dass der Rand des inneren Unterrahmens mit dem die Filtertaschen verbunden sind, eine Reihe von Vorwölbungen aufweist, wobei der äußere Unterrahmen ausgestattet ist mit einer entsprechenden Anzahl von Annahmepunkten, so dass zum Aneinanderfixieren der genannten Unterrahmen in den Hauptstützrahmen, die genannten Vorwölbungen mit jeder der genannten Annahmevorrichtungen ineinander greifen durch einen Einrastvorgang, wohingegen die Querstangen oder Querverstrebungen der genannten Rahmen mit Löchern zur Einführung von Sicherheitsvorrichtungen ausgestattet sind.
Diese Art des Ineinandergreifens der Unterrahmen und der Ränder der Filtertaschen garantiert eine vollkommene, zuverlässige Versiegelung, ohne undichte Stellen, die noch weiter verbessert wird durch eine andere Anwendungsform der Erfindung, wenn der Hauptstützrahmen zusätzlich mit Sicherheitsverriegelungen vorzugsweise in den Querverstrebungen versehen ist. Beim Betrieb haben diese Verriegelungen einen optimalen Effekt gegen schwere Luft- oder Druckkräfte. Es hat sich herausgestellt, dass eine Sicherheitsverriegelung, die unter magnetischer Kraft arbeitet, eine weit bessere Anwendungsform ist.
Die Verwendung dieses Filterelements wird zudem folgende Vorteile bringen:
- Der gleiche Stützrahmen kann nun mehrfach verwendet werden;
- Es müssen weniger Hauptstützrahmen mechanisch/chemisch entsorgt werden und recycelfähig gemacht werden, was die Umwelt weniger belastet;
- Lager- und Transportkosten werden gesenkt, da weniger Lagerplatz, Transport und Verpackungsraum benötigt wird, was wesentlich mehr vorgefertigte Filtertaschen und Rahmen z. B. in großen See- oder Luftfracht Containern oder Lastwagen zulässt. In der Praxis bedeutet dies, dass innerhalb des gleichen Raumes fast 4 Mal soviel vorgefertigte, neuartige Filterelemente gelagert werden können, im Vergleich zu den Filterelementen nach der alten Technik.
Eine effiziente Methode für die Zusammensetzung des erfundenen Filterelements ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Arbeitsschritt die Filtertaschen auf einer Werkbank platziert werden, die ausgestattet ist mit Aussparungen zur Anpassung der Filtertaschen mit den offenen Rändern angebracht an dem inneren Unterrahmen, wobei in einem zweiten Arbeitsschritt der äußere Unterrahmen über den inneren Unterrahmen platziert und kräftig nach unten gedrückt wird, damit die Vorwölbungen des inneren Unterrahmens einrasten mit den Annahmeöffnungen des äußeren Unterrahmens, beides so, dass diese Rahmenabschnitte fest und flach miteinander verbunden sind und so die Filtertaschen ohne undichte Steilen fest mit dem zusammengebauten Hauptstützrahmen verkeilt sind und in einem dritten Arbeitsschritt auf den Querverstrebungen des Hauptstützrahmens eine Reihe von Sicherheitsverriegelungen vorgesehen sind, so dass das unpassende und / oder unerlaubte Lösen der zusammengebauten Unterrahmen und der Filtertaschen hierdurch vermieden wird: Eine effiziente Methode für das Auseinanderbauen des erfundenen Filterelements, um die Filtertaschen zu ersetzen, ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Arbeitsschritt die Sicherheitsverriegelungen entriegelt werden, nachdem das Filterelement auf eine Werkbank gelegt wurde, welche vorzugsweise mit einer Anzahl von eingebauten Magneten ausgestattet ist angebracht an der Stelle des Sicherheitsstiftes, um die verriegelten Stifte zu entriegeln, wohingegen entweder im gleichen Arbeitsschritt oder während des nächsten Arbeitsschrittes ein oder mehrere messerförmige Keilwerkzeuge kräftig in den schmalen Schlitz zwischen den beiden angrenzenden Teilen des Unterrahmens auf beiden Seiten einer Vorwölbung geschoben werden, wo letztere mit einer Annahmeöffnung ineinandergerastet ist und sich aus der Annahmeöffnung löst. Dann können die Filtertaschen ganz einfach aus dem vom äußeren Unterrahmen gelösten inneren Unterrahmen abgenommen werden.
Die Erfindung wird im folgenden durch die begleitenden Zeichnungen weiter erklärt, womit bestimmte Merkmale und andere Vorteile der Erfindung vorgebracht werden.
Fig. 1 ist eine teilweise perspektivische Frontansicht des erfindungsgemäßen Filterelements;
Fig. 2 ist eine Teilansicht eines Querschnitts durch den Hauptstützrahmen entlang der Linie A-A des Filterelements in Fig. 1;
Fig. 3 ist eine Teilansicht eines Querschnitts durch den äußeren Unterrahmen entlang einer Linie B-B in Fig. 1 und
Fig. 4 ist eine Teilansicht eines Querschnitts durch den inneren Unterrahmen entlang einer Linie B-B in Fig. 2.
Das Filterelement 1 umfasst einen steifen Hauptstützrahmen 2 und keilförmige Filtertaschen 3. Diese Filtertaschen 3 sind vorzugsweise vom Typ mit selbsttragenden Eigenschaften, die durch Verwendung von steifem Stoffmaterial, wie zum Beispiel speziell nicht- gewobenes Filtermaterial hergestellt wurden, zusätzlich zu geeigneten Abstandhaltern 5, ebenfalls aus nicht-gewobenem Material, entlang dem Inneren der Filtertaschen platziert. Die Abstandhalter 5 sind auf beiden Seiten entlang der Linie 4 in jeder Filtertasche 3 zusammengeschweißt und, wegen ihrer Diamantenform, tendieren die gegenüberliegenden Seiten unter der Druckkraft dazu, horizontal flach zu werden, und dadurch eine stabilisierende Kraft auf den vertikale Betriebsposition der Filtertaschen auszuüben und hiermit das Aufblasen der Filtertaschen zu vermeiden, wohingegen diese Abstandhalter Tendenz haben, sich vertikal zusammenzulegen, für den Fall, dass die losen Filtertaschen zu Lagerzwecken aufeinander gestapelt werden.
Die keilförmigen Filtertaschen 3 werden im Allgemeinen aus nicht- gewobenem Filtermaterialplatten hergestellt, die aus Glasfasern oder synthetischen Fasern bestehen. Die Aufnahmeleistung für Staubpartikel und die Speicherleistung sind bei solchen Materialien sehr positiv.
Der Hauptstützrahmen 2 umfasst den Rahmen 6 selbst und Querstangen oder Querverstrebungen 7. Der Hauptstützrahmen 2, siehe auch Fig. 2, baut auf auf einem äußeren Unterrahmen 8, der genau passend über den inneren Unterrahmen 9 passt. Um einen niedrigen Durchflusswiderstand in dem Luftstrom, in dem er installiert ist, zu erreichen und um eine erhöhte automatische Dichte mit einem Siegel ohne undichte Stellen an den komprimierten Rändern der nicht-gewobenen Filtertaschen zu erhalten, ist es förderlich, der Kombination aus dem Unterrahmen 8, dem Rahmenabschnitt 8a sowie den Querstangen 8b im Querschnitt eine trapezoide Form zu geben, wobei die Basis 8c offen bleibt, siehe auch Fig. 3. Im Querschnitt haben auch die Rahmenabschnitte 9a und die Querstangen 9b des Unterrahmens 9 eine trapezoide Form und sind mit Stiftlöchern 9c versehen (siehe Fig. 2) zur Einführung vor Sicherheitsvorrichtungen 12 ohne undichte Stellen. In der bevorzugten Anwendungsform sind am Rande des inneren Unterrahmens 9, auf dem die Ränder an der Öffnung der Filtertaschen platziert sind, sowie am Umfang um dessen Rahmenabschnitt 9a herum eine Reihe von Vorwölbungen 11 vorgesehen, die in einem Einrastvorgang mit entsprechenden Annahmeöffnungen 10 ineinander greifen, die am Rand des äußeren Unterrahmens 8 vorgesehen sind. Im Ergebnis können beide Unterrahmen 8 und 9 miteinander verbunden werden, indem man sie per Druck zusammenfügt und die steife Verbindung, die man so erhält, führt zu einem festen, glatten und steifen sowie flachen Zusammenbau dieses Hauptstützrahmens 2.
Die Filtertaschen 3, mit einer selbststützende Charakteristik, werden jede auf dem inneren Unterrahmen 9 angebracht mittels der Ränder ihrer Endöffnung, zum Beispiel um die Querstangen 9b herum und sind lose angebracht an dem Rahmenabschnitt 9a. Der äußere Unterrahmen 8 ist über dem inneren Unterrahmen 9 platziert, an dem die Filtertaschen lose angebracht sind und dies bei der bevorzugten Anwendungsform, ausgenommen ist deren Verbindung mittels der ineinandergreifenden Struktur der Vorwölbungen 11 und der Annahmeöffnungen 10, die jeweils auf den Unterrahmen 8 und 9 angebracht sind, zudem nur dann sicher und ohne undichte Stellen mit den Sicherheitsvorrichtungen 12 verkeilt, um den Unterrahmen 9 und die Filtertaschen 3 miteinander zu verbinden, wodurch man nach dem Zusammenbau ein zuverlässiges Filterelement ohne undichte Stellen erhält.
Bei der bevorzugten Anwendungsform bestehen die Sicherheitsvorrichtungen aus einem sogenannten magnetisch betriebenen Sicherheitsstift, in Fachkreisen bekannt aus Anti- Diebstahl-Geräten von Verbrauchsgütern im Textilbereich. Diese bestehen im Allgemeinen aus einem Kopfstück aus Harz 12a, das innen angebracht und ausgestattet ist mit Elementen zum magnetischen Verriegeln eines (Stahl-) Stiftes 12b, der aus dem Material hervorsteht, um gesichert und verriegelt zu werden, wobei dieser Stift ausgestattet ist mit einem flachen Kopfstück 12c. Der Stift kann jedoch nur magnetisch entriegelt werden und gibt dadurch die Filtertaschen von den zusammengebauten äußeren und inneren Unterrahmen 8 und 9 sowie die Ränder der Filtertaschen und somit die Ränder der Filtertaschen auf dem Querstangen frei und ermöglicht so das einfache Ersetzen der Stoffeinlagen der Filtertaschen. Der steife Hauptstützrahmen, der sich aus den beiden Unterrahmen 8 und 9 zusammensetzt, sollte vorzugsweise aus Polyamid hergestellt sein, das extrem langlebig und steif ist und zu Granulat verarbeitet und über einen Recyclingverfahren wiederverwendet werden kann. Es ist stoßfest, thermisch stabil und hat eine Oberfläche ohne Brüche. Es kann leicht per Spritzgusstechnik verarbeitet werden und darüber hinaus enthält es keine umweltschädlichen Substanzen.
Um einen effizienten Zusammen- und Auseinanderbau zu ermöglichen, nachdem die Lebensdauer der eingebauten Filtertaschen abgelaufen ist, wird vorgeschlagen, eine Werkbank zu benutzen. Vorzugsweise eine Werkbank, die mit Stützvorrichtungen für den inneren Unterrahmen 9 und mit Aussparungen für die Filtertaschen ausgestattet ist, damit die Ränder der Filtertaschen auf die betroffenen Unterrahmenabschnitte platziert werden können; die Werkbank sollte außerdem mit Stützvorrichtungen für die Querverstrebungen ausgestattet sein. Zum Ineinandergreifen der beiden Unterrahmen, wodurch die Ränder der Filtertaschen mit den gegenüberliegenden Abschnitten der Rahmenwände einrasten, sollten auch Mittel zur Druckerzeugung an der Werkbank vorgesehen sein, um dadurch das komprimierte, keilförmige Material ohne undichte Stellen in einem dichten Luftsiegel anzubringen. Zum Auseinanderbauen des Filterelements, um die Filtertaschen zu ersetzten, sollte vorzugsweise ein Werkzeugrahmen verwendet werden, der mit speziellen Magneten an jedem Sicherheitsstift ausgestattet ist, um alle gleichzeitig zu entriegeln. Das ineinandergreifende Einrasten der Unterrahmen miteinander kann leicht gelöst werden durch die Verwendung einer Reihe von geraden keilförmigen, V-förmigen Werkzeugen, die in den dünnen Schlitz auf beiden Seiten der Vorwölbung im dem Rahmenzusammenbau eingeführt werden können. Nachdem das Werkzeug leicht eingeführt wurde, was dazu führen wird, dass die Vorwölbung 11 sich von der dazugehörigen Annahmeöffnung 10 löst und entriegelt, kann der äußere Unterrahmen 8 ganz einfach vom inneren Unterrahmen 9 gelöst werden, um so die Filtertascheneinlagen ersetzen zu können. Die Erfindung sieht eine sehr steife Hauptrahmenstruktur vor, wohingegen die einzelnen Unterrahmen 8 und 9 in sich selbst jeweils recht biegsam sind und so das Filterelement sehr hohen Anforderungen an die Festigkeit, Zuverlässigkeit und Flussstabilität gerecht wird.
Die Hauptrahmenstruktur kann übrigens mindestens 10 Mal öfter oder mehr verwendet werden als das Filterelement nach alter Technik, was zu erheblichen Einsparungen in Bezug auf die Nutzung, Lagerung und den Transport führt.

Claims

1. Filterelement für die Abscheidung von Staubpartikeln aus einem Gas- oder Wasserstrom umfaßt eine bestimmte Anzahl von Filtertaschen und einen Hauptstützrahmen, die geöffneten Öffnungskanten der Filtertaschen sind gegenseitig mit den Hauptstützrahmen und seinen miteinander verbundenen Querstangen verbunden, die Hauptstütze umfaßt zwei Rahmen, die gegenseitig aneinander und mit den genannten Filtertaschen fixiert werden können, der Rand des Innenrahmens umfaßt eine bestimmte Anzahl an Vorwölbungen, der Außenrahmen umfaßt eine entsprechende Anzahl von Annahmepunkten, so daß zum Aneinanderfixieren der genannten Rahmen, die Vorwölbungen mit den genannten Annahmevorrichtungen ineinandergreifen durch einen Einrastvorgang, durch den gleichzeitig die geöffneten Kanten der genannten Filtertaschen in einem schmalen Schlitz zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen der genannten Rahmen fest verkeilt und ohne undichte Stelle sind, gekennzeichnet dadurch, daß der Rand des inneren Unterrahmens (9) mit dem die Filtertaschen (3) verbunden sind, eine bestimmte Anzahl von Vorwölbungen (11) umfaßt, der äußere Unterrahmen (8) ausgerüstet ist mit einer entsprechenden Anzahl von Annahmeöffnungen (10), so daß für das Miteinanderverbinden der genannten Unterrahmen (8, 9) mit den Hauptstützrahmen, die genannten Vorwölbungen (11) einrastend ineinandergreifen durch die genannten Annahmeöffnungen (10), die Querstangen oder -verstrebungen (7) der genannten Rahmen (8, 9) sind ausgestattet mit Löchern zur Einführung von Sicherheitsvorrichtungen.

2. Filterelement entsprechend Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß in einem Querschnitt die Querstangen (9b) der inneren Unterrahmen (9) eine trapezoide Form haben und in Längsrichtung mit Löchern versehen sind (9c), die Querstangen des äußeren Unterrahmens (8) sind von entgegengesetzter rinnenartiger trapezoider Form und deren längste Basis ist geöffnet und deren Oberseite mit einem Loch versehen.

3. Filterelement entsprechend Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Sicherheitsvorrichtung hauptsächlich aus einem Kopfstück aus Harz (12a) besteht, das einen Stift (12b) umfaßt, der durch ein Loch der genannten Querstange (8b, 9b) eingeführt werden kann, das andere Ende ist ausgestattet mit einem flachen Kopfstück (12c).

4. Filterelement entsprechend Ansprüchen 1-3, gekennzeichnet dadurch, daß die genannten Sicherheitsvorrichtungen ein Kopfstück (12a) umfassen, das innen mit Elementen zum magnetischen Verriegeln des Stiftes (12b) ausgestattet ist, eingeführt durch die Löcher der genannten Querstangen (8b, 9b).

5. Filterelement entsprechend Ansprüchen 1-4, gekennzeichnet dadurch, daß der Hauptstützrahmen (2) aus granuliertem Recycling- Harz gegossen wurde.

6. Methode für den Zusammenbau eines Filterelementes entsprechend einem der vorausgegangenen Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß in einem ersten Schritt die Filtertaschen (3) auf eine Werkbank gelegt werden mit Aussparungen, so daß die Filtertaschen mit ihren geöffneten Kanten an den inneren Unterrahmen (9) angebracht werden können, während in einem zweiten Schritt der äußere Unterrahmen (8) über dem inneren Unterrahmen (9) plaziert wird und kräftig nach unten gedrückt wird, damit die Vorwölbungen (11) des inneren Unterrahmens (9) mit den Annahmeöffnungen (10) des äußeren Unterrahmens (8) einrasten, beides so, daß diese Rahmenpartien fest miteinander verbunden und dadurch die Kanten der Filtertaschen mit dem zusammengebauten Hauptstützrahmen (2) fest miteinander verkeilt und ohne undichte Stellen sind und in einem dritten Schritt, auf den Querstangen (7) des Hauptstützrahmens (2) eine bestimmte Anzahl von Sicherheitsverriegelungen (12) vorgesehen werden, so daß das unpassende und/oder unerlaubte Lösen der zusammengebauten Unterrahmen (8, 9) und der Filtertaschen (3) hierdurch vermieden wird.

7. Methode zum Auseinanderbauen eines Filterelements entsprechend den Ansprüchen 1-5, gekennzeichnet dadurch, daß in einem ersten Schritt die Sicherheitsverriegelungen (12) entriegelt werden, nachdem das Filterelement auf eine Werkbank gelegt wurde, vorzugsweise durch eine Anzahl von eingebauten Magneten angebracht an der Stelle des Sicherheitsstifts (12) um die verriegelten Stifte zu entriegeln, es werden entweder im gleichen Schritt oder beim nächsten Schritt ein oder mehrere messerförmige Keilwerkzeuge in den schmalen Schlitz zwischen beiden anliegenden Unterrahmen (8, 9) geschoben, auf beiden Seiten der Vorwölbungen (11) wo diese in die Annahmeöffnungen (10) eingerastet sind, so daß die Vorwölbung (11) sich aus der Annahmeöffnung (10) löst und dann die Filtertaschen einfach aus dem vom äußeren Unterrahmen (8) gelösten Unterrahmen (9) herausgenommen werden können.