-
Um
große
Luftmengen filtrieren zu können, was
beispielsweise bei Klimaanlagen gewünscht wird, ist es bekannt,
gefaltete Filter mit einer sehr großen Tiefe einzusetzen. Diese
Filter werden manchmal als Beutelfilter bezeichnet, da sie so betrachtet werden
können,
daß sie
eine Anzahl von nebeneinander liegenden Beuteln bilden. Um eine
große
Fläche
für das
Filtermaterial bereitzustellen, können zusätzlich diese Filterbeutel zum
Transport und zur Lagerung gefaltet werden, wodurch sich insbesondere Transportraum
einsparen läßt, da das
Filter in der Gestalt, die es im Gebrauchszustand einnimmt, äußerst voluminös ist. Infolge
der großen
Fläche
bei den gesonderten Beuteln haben diese jedoch eine beträchtliche
Neigung, daß sie
aufgeblasen werden, so daß die
dreieck förmige
Querschnittsgestalt, welche für
eine gute Durchströmung
erwünscht
ist, nicht verloren geht. Als Gegenmaßnahme ist es bekannt, Heftfäden quer
durch die Beutel zu nähen.
Hierdurch erhält
man keine negativen Auswirkungen auf die Faltbarkeit der Filter.
Der in das Filtermaterial eingenähte
Heftfaden kann jedoch leicht zu Beschädigungen entweder direkt beim
Einnähen
oder später
bei der Belastung des Filters führen.
Diese Beschädigungen
können
hauptsächlich
zu Leckagen führen, so
daß üblicher
Weise ein Klebstoff als Dichtmittel und Befestigungsmittel aufgebracht
wird. In anderen Worten ist es eine Frage von vergleichsweise vielen Maßnahmen
bei der Herstellung dieser Filter und insbesondere ist die bei der
Herstellung erforderliche Handarbeit vergleichsweise umfangreich.
Der Einsatz von Klebstoff macht die Anstrengungen der Bereitstellung
eines Materials mit möglichst
homogener Form im Hinblick auf eine spätere Entsorgung und eine Rückgewinnung
zu nichte.
-
Unter
Berücksichtigung
der vorstehend genannten Schwierigkeiten bei Filtern der gattungsgemäßen Art
zielt die Erfindung darauf ab, ein Filter und ein Herstellungsverfahren
hierfür
bereitzustellen, welches sich einfacher, schneller und mit einem
vollständigeren
homogenen Material durchführen
läßt.
-
Nach
der Erfindung wird dies dazu erzielt, daß man zwischen gegenüberliegenden
Filtermaterialseiten des Filterbeutels durch Schweißen Distanzelemente
anbringt, die dann im Gebrauchszustand des Filters in unterschiedlichem
Maße und
an unterschiedlichen Stellen des Filters ausgestreckt werden können. Insbesondere
kann das Distanzmaterial von einem Flächenmaterial mit Öffnungen
gebildet werden, welches beispielsweise in etwa einer Leiterform entspricht,
wobei aber die gesonderten Stufen ausgehend von einem vollständig geradlinigen
Verlauf an einem Ende des Distanzelements in zunehmendem Maße gebogen
oder V-förmig
in Richtung zu dem anderen Ende ausgebildet werden. Da die Verbindungsstufen
an einem Ende länger
sind, können die
Längsteile
der Leiter in unterschiedlichem Maße voneinander abgezogen werden,
so daß man
eine schmaler oder breiter werdende Leiter erhält, was von der Blickrichtung
abhängig
ist. Wenn man eine Leiter aus Flächematerial
einerseits an einem Längsteil
des Filtermaterials auf einer Seite des Filterbeutels und andererseits
an einem anderen Längsteil
der Leiter an dem anderen Distanzelement anschweißt, kann
die Schweißung
mit den Längsteilen
in ein und demselben Abstand gehalten werden, während beim Aufblasen des Filters
die gesonderten Stufen oder Verbindungen ausgestreckt werden, so
daß die
beabsichtigte Form des Filters hierdurch bestimmt und aufrecht erhalten
wird. Das Anschweißen
des Distanzmaterials kann erfolgen, wenn das Filtermaterial oder
das Distanzmaterial im wesentlichen eben und nahe aneinander liegt,
wodurch die relative Fixierung vor dem Anschweißen erleichtert wird. Zusätzlich zu einem
einfachen Schweißverfahren,
welches auf die vorstehend beschriebene Weise durchgeführt wird, kann
zum Anschweißen
der Distanzelemente auch auf einfache Weise eine Anpassung bei der
Herstellung von unterschiedlich breite "Beutel" erfolgen, da man nur ganz einfach das
Distanzflächenmaterial durch
ein kürzeres
oder längeres
für die
Erstellung der Verbindung auszutauschen braucht.
-
Wenn
man insbesondere ein Distanzflächenmaterial über die
gesamte Tiefe des Filterbeutels anordnet, so ist es möglich, daß man die
gewünschte Anzahl
von Verbindungen zwischen den gegenüberliegenden Seiten des Beutels
dadurch vorsehen kann, daß man
abwechselnde "Längsleiterteile" mit den Seiten des
Filterbeutels verbindet. In diesem Fall verläuft die Distanzelementverbindung
nicht senkrecht zu dem Filtermaterial, sondern man erhält ein zick-zack-förmiges Gerippe mit schräg verlaufenden oder
abgewinkelten Verbindungen oder Brücken zwischen den Seiten der
Filterfalte.
-
Bei
den bekannten Filtern, bei denen die Abstände gerade und gegen die Filtermaterialflächen verlaufen,
erhält
man im Belastungszustand des Filters leicht Vertiefungen, die den
Stellen der Querverbindungen zugeordnet sind. Dies bedeutet, daß die Auslasskanäle des Filters
etwas schmäler
als die Einlasskanäle
sind, was möglicherweise
dadurch kompensiert werden muß,
daß man
die Querabstände
kürzer
wählen
muß. Bei
der Erfindung ist es jedoch auch möglich, eine Abweichung von
den gewünschten
ebenen Bereichen infolge der Flexibilität des Filtermaterials zu erhalten.
Da die Abstände
bei der Erfindung einen zick-zack-förmigen Verlauf haben, hat das
Filter eher die Tendenz, eine Wellenform anzunehmen, welche einen
konstanteren Abstand im Querschnitt hat. Diese Wellenform kann zur
Versteifung des Filters genutzt werden, und dies insbesondere in
Querrichtung zur Durchflussrichtung. Wenn man Beutel eng angepasst
an die Strömungsverhältnisse
an der Einlassseite und an der Auslassseite auslegt, so lassen sich
die Strömungsverhältnisse einlassseitig
und auslassseitig gleichförmig
gestalten. Die Wellenform kann auch genutzt werden, um die Filterfläche zu vergrößern.
-
Innerhalb
des Schutzgedankens nach der Erfindung kommt es in Betracht, die
geschweißten Streifen
relativ zu dem Filtermaterial derart anzuordnen, daß sie entweder
in Tiefenrichtung des Filters oder in Querrichtung oder möglicherweise
in andere Richtungen verlaufen, oder Muster bilden oder sogar nur
die Gestalt von Punkten hat. In allen Fällen können die Verbindungen in der
Nähe des
Bodens kürzer und
im Bereich der oberen Enden der Filterbeutel länger gemacht werden, obgleich
das Verschweißen mit
den Filtermaterialbahnen in einem konstanten Abstand voneinander
erfolgt.
-
Das
Material der Distanzelemente, welche zwischen dem Filtermaterial
durch Schweißen
angebracht werden können,
kann dieselbe chemische Zusammensetzung wie das Filtermaterial haben,
kann aber von einer vergleichsweise dünnen Folie gebildet werden,
aus der das Material ausgestanzt ist, so daß man gebogene, V-förmige oder
zick-zack-förmige Folienbänder als
Abstandselemente erhält
(auch kommen andere Formgebungen mit demselben Effekt in Betracht).
-
Da
das Verfahren nach der Erfindung eine kontinuierliche maschinelle
Herstellung von Filterbeuteln mit Hilfe des Schweißens ermöglicht,
erhält man
Filterbeutel mit einer guten Qualität bei geringen Kosten und einem
minimalen, manuellen Arbeitsaufwand.
-
Obgleich
voranstehend hauptsächlich
auf das Schweißen
bei der Erfindung abgehoben wird, kommen auch andere Verbindungsweisen
in Betracht, wie beispielsweise Kleben, Nahtverbindungen, Wärmebehandlungen
oder dergleichen. In ähnlicher
Weise können
die Distanzelemente unterschiedliche Formgebungen haben, vorausgesetzt, daß sie im
Einsatzzustand die gewünschten
unterschiedlich langen Verbindungen bereitstellen. Die Schweißung an
den Seiten des Filters braucht nicht längs Linien zu erfolgen, sondern
kann auch an Punkten vorgenommen werden. Wenn die Anzahl von erforderlichen
Querverbindungen klein ist, oder wenn diese so ausgelegt sein sollen,
daß die
Distanzelementflächenmaterialien
weit aufgespreizt werden oder die Bahn auch Teile umfassen kann,
die sich über
gesondert trennbare Verbindungen mit den Teilen verbinden lassen,
die mit dem Filtermaterial zu verschweißen sind, wird das Distanzmaterial
in der richtigen Position bis zum Schweißen gehalten. Wenn das Schweißen erfolgt
ist, kann das ablösbare Teil
von den geschweißten
Teilen abgelöst
und vom Filter entfernt werden.
-
Die
Distanzelemente können
vom Filtermaterial, dünnen
Folien, Netzstrukturen oder einem Vliesstoffmaterial gebildet werden,
und werden ausgestanzt, ausgeschnitten, ausgebrannt oder man erhält auf andere
geeignete Weise Verbindungen mit unterschiedlichen Längen.
-
Weitere
Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter
Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung. Darin gilt:
-
1 zeigt
eine Maschine zur Herstellung eines Filters nach der Erfindung;
-
2 zeigt
ein Detail der Maschine und der Herstellung jeweils;
-
3 zeigt
eine Draufsicht auf ein Distanzelement nach der Erfindung;
-
4 ist
eine Schnittansicht durch einen fertig gestellten Filter;
-
5 zeigt
eine andere bevorzugte Ausführungsform
eines Distanzelements;
-
6 ist
eine zusätzliche
Auslegungsform eines Distanzelements nach der Erfindung;
-
7 zeigt
die Art und Weise, wie dieses angebracht wird;
-
8 zeigt
einen Querschnitt durch ein auf diese Weise hergestellten Filter;
und
-
9 und 10 zeigen
zwei zusätzliche Distanzelemente
nach der Erfindung.
-
Bei
der in 1 gezeigten Maschine zur Herstellung von Filtern
wird das Filtermaterial von zwei Walzen 4 in Richtung zu
einer Schweißstation 5 transportiert.
Von einer zusätzlichen
Walze 1 wird ein Distanzelementmaterial in Folienform oder
in Form eines Flächengebildes
zwischen zwei Walzen 2 zugeführt, welche rechteckförmige Öffnungen 10 (siehe 3)
ausstanzen oder abtragen, so daß das
Distanzmaterial zwischenzeitlich die Form eines endlosen, netzförmigen Bandes
annimmt, welches von Längsstreifen 8 und
Querverbindungen mit dazwischen liegenden Öffnungen 10 gebildet
wird. Als eine Verlängerung
des linken Rands der Querverbindungen verläuft ein Einschnitt 11 über einen
kurzen Abstand (welcher etwas größer als
die Breite der Verbindung 9 ist), und dieser erstreckt
sich in die Streifen. Bei einem anschließenden Ausstanzen 3 werden dann
Schlitze 12 in die Streifen 8 geschnitten, so
daß man
eine Verlängerung 13 der
Querverbindungen 9 derart erhält, daß man zwischen benachbarten
Streifen U-förmige
Verbindungen hat. Wenn man die Stanzbearbeitung auf unterschiedliche
Tiefen vornimmt, erhält
man unterschiedliche Gesamtlängen für die U-förmigen Verbindungen.
Das Teil des in 3 gezeigten Distanzmaterials
ist einem Filterbeutel zugeordnet, welcher lange Verbindungen auf der
rechten Seite angrenzend an die Öffnung
des Filters hat. In der Schweißstation
sind Widerlager 14 und 15 entsprechend den 1 und 2 oberhalb und
unterhalb des Distanzmaterials 16 angeordnet. Wie aus 1b zu ersehen ist, haben die Widerlager die
Form von in Querrichtung angeordneten Kämmen mit größer werdenden Öffnungen
zwischen den Zähnen,
so daß diese
breiter werden, und seitlich relativ zueinander verschoben sind
(2). Das Filtermaterial 17 wird an den
Widerlagern über
und unter diesen jeweils vorbeigeführt. Oberhalb und unterhalb des
zugeführten
Filtermaterials 17 sind Schweißrollen 18 mit Flanschen 19 angeordnet.
Die Flansche 19 der Rollen 18 sowie die "Zähne" der Widerlager sind entsprechend zu
den Längsstreifen 8 des
Distanzmaterials lagemäßig angeordnet.
Die Flansche 9 drücken
das Filtermaterial 17 gegen die Widerlage 14 und 15,
und das Distanzmaterial liegt dazwischen. Mittels Ultraschall an
den Rollen kann erzielt werden, daß das Distanzmaterial und das
Filtermaterial längs dem
Streifen 8 zusammen geschweißt werden.
-
Nach
dem Schweißen
wird das verbundene Material von den Widerlagern abgezogen, so daß es in
den Filter hinein verläuft,
und das Material gelangt zu Walzen 6t einer kombinierten
Trenn- und Schweißstation 7,
in welcher das Material stufenweise mittels Walzen 20 weiter
befördert
und längs
den Rändern
verschweißt
und ebenfalls in gesonderte einzelne Beutel unterteilt wird. Somit
sind die geschweißten
Beutel zugleich am Boden verschweißt, wenn sie von dem oberen
Ende des nächsten
Filterbeutels abgetrennt werden. Bei der dargestellten Ausführungsform
sind die Filterbeutel derart ausgelegt, daß ihre Öffnungen in Laufrichtung des
Filtermaterials während
der Herstellung ausgerichtet sind, und zwar entweder in Vorwärtsrichtung
oder in Rückwärtsrichtung
weisend, was von der Ausrichtung der Distanzelemente abhängig ist.
Wenn die Walzen während
des Schweißens
und des Schneidens still stehen, verläuft das Material in einem größer werdenden
Boden durchhängend
zwischen den Walzen 6 und 20.
-
Da
die U-förmigen
Verbindungen unterschiedliche Längen
haben, in Abhängigkeit
davon, wie tief sie im dreieckförmigen
Querschnitt des Filtermaterials angeordnet sind, werden diese auf
die jeweils gewünschte
Weise abgestützt.
Die Verbindungen sind im Gebrauchszustand des Filters ausgestreckt
oder ausgezogen und nehmen einen geradlinigen Verlauf mit unterschiedlicher
Länge an,
so daß man
die in 4 gezeigte Querschnittsgestalt erhält.
-
In 5 ist
ein anderes Distanzelement nach der Erfindung gezeigt, welches von
Längsstreifen 28 gebildet
wird, welche mit V-förmigen
Querverbindungen 19 verbunden sind. Die V-förmigen Verbindungen
sind unterschiedlich stark abgewinkelt. Bei dem am weitesten unten
liegende Teil (in der Filterfalte oder dem Beutel) ist der Winkel
sehr stumpf, und folglich ist die Länge der Verbindung zwischen den
Streifen nur geringfügig
größer als
der Abstand zwischen den Streifen. Mit zunehmendem Abstand in Richtung
des Filters nach oben, d.h. auf der Seite aufwärts, werden die Winkel kleiner,
was bedeutet, daß die
Länge der
Verbindungen größer wird.
Wenn diese daher hergestellt sind, bilden die Verbindungen Distanzelemente
zwischen den Seiten des Filters, die einen größer werdenden Abstand in Richtung
zu der Öffnungsseite
des Filters haben. Die Längsstreifen
verlaufen in Transportrichtung des Filtermaterials, und das Distanzmaterial
kann mit Hilfe von Einrichtungen vorgesehen werden, die zuvor in
Verbindung mit den 1 und 2 erläutert worden
sind.
-
Um
sicher zu stellen, daß die
Längsstreifen seitlich
in der eckigen Position bleiben, können dies teilweise unter eine
gewisse Spannung in Längsrichtung
gesetzt werden, aber zusätzlich
hierzu können auch
in Querrichtung verlaufende ungeschnittene Verbindungen bei seitlicher
Abstützung
an den Teilen vorhanden sein, die den Bodenteilen der Filterbeutel entsprechen.
Dies ist am äußersten
linken Rand in 3 und am äußersten rechten Rand in 3 zu ersehen.
-
Wie
aus den 3 und 5 zu ersehen
ist, kann man Distanzelementverbindungen gleichmäßig verteilen und vergleichsweise
eng liegend über
die Oberfläche
des Filters verteilt vorsehen, so daß eine gute Kontinuität über das
Filtermaterial sicher gestellt ist, so daß man gute Durchströmungsverhältnisse
erhält.
Die vorhandenen, inneren Verbindungen gehören zu einem so kleinen Strömungswiderstand,
daß die
Strömungsverhältnisse
hierdurch nicht in nennenswerter Weise beeinflusst werden.
-
Als
eine Alternative zu dem vorstehend beschriebenen Verfahren kann
man auch in Betracht ziehen, daß Bänder 21 des
Distanzelements entsprechend jenen nach 6 an gegenüberliegenden
Seiten des Filtermaterials 22 angeschweißt werden,
die beispielsweise gebogen ausgebildet sein können oder einen halbkreisförmigen Kanal
bilden können, und
die längs
eines Widerlagers 23 zur gleichen Zeit mit dem Schweißen mittels
den beiden Rollen 24 geführt werden. Die Querverbindungen 25 in
dem Band bestimmen dann den Abstand zwischen den Seiten des Filters.
Hierdurch erhält
man die äußere Erscheinungsform,
welche in 7 gezeigt ist, wobei die Abstandsverbindungen
senkrecht zu dem Filtermaterial verlaufen.
-
Bei
dem zuvor im Zusammenhang mit 6 erläuterten
Verfahren können
Bänder 91 eingesetzt werden,
welche, wie in 9 gezeigt, ausgestanzt oder
ausgeschnitten sind. Hierbei erhält
man Querverbindungen 92 mit unterschiedlichen Längen infolge
der unterschiedlichen Winkel für
die Einschnitte 93. Da die Querverbindungen 92 miteinander
mittels einer zentral angeordneten Brücke 94 verbunden sind,
erhält
man einen wesentlich stabileren Streifen, so daß sich die maschinelle Herstellung
des Filters hierdurch erleichtert.
-
Gegebenenfalls
kann die zentrale Verbindungsbrücke
eingesetzt werden, um das Filter am loseren Ende des Filters zusammen
zu ziehen. Da das Filter am oberen Ende dadurch zwangsweise geöffnet wird,
daß ein
Rahmen eingesetzt wird, bewirken die oberen Querverbindungen eine
Zugbelastung auf die zentrale Brücke
in Richtung nach oben, und wenn die Verbindungen am unteren Ende
des Filters zu Beginn beispielsweise im wesentlichen geradlinig
sind, dann führt
diese vertikal nach oben gerichtete Zugkraft zu einer Verkleinerung
der Breite, so daß die Seiten
des Filters näher
zueinander gezogen werden.
-
Um
die Stabilität
der Distanzelementbänder zu
vergrößern, können weitere
vertikale Brücken
angeordnet werden, so daß man
eine netzähnliche Struktur
erhält.
Um die vertikale Bewegung beim Geradestrecken der Verbindungen zu
ermöglichen,
muß die
Brücke
oder es müssen
die Brücken
an der Oberseite und der Bodenseite unterbrochen sein, aber man
erhält
dennoch ein besser beeinflussbares und leicht handhabbares Distanzelement,
wodurch sich die Herstellung erleichtert.
-
An
jenem Teil des Distanzelements, welches beim fertig gestellten Filter
an der Oberseite der Filterfalten liegt, ist ein vertikaler Längsschlitz
angeordnet, welcher eine Trennung der Ränder des Bands ermöglicht,
ohne daß die
Stabilität
herabgesetzt wird. Ferner sind kleine Abweichungen hinsichtlich
der vertikalen Position des Abstandsbandes zum Anbringen nicht kritisch.
Das Distanzelementband, welches während des Schweißens nach
vorne gezogen wird, bleibt dank der durchgehenden Ränder und
der stabilen Überbrückung, stabil,
bis das Anbringen abgeschlossen ist, und das Distanzelement und
das Filtermaterial zu den einzelnen Filterbeuteln zugeschnitten
werden.
-
In 10 ist
ein Distanzelementstreifen 101 mit V-förmigen Schlitzen 102,
aber ohne eine zentrale Überbrückung gezeigt.
-
Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
ist es nicht erforderlich, daß Bänder vorgesehen
sind, welche in Längsrichtung
der Materialbahnen verlaufen, sondern eine Fixierung kann auch längs Bändern erfolgen,
die in Querrichtung in Bezug auf die Materialbahn verlaufen, vorzugsweise
mittels Schweißen oder
Fixieren an intermittierenden Stellen. Die Fixierung braucht nicht
in einer Linie zu erfolgen, sondern sie kann auch punktweise erfolgen.
Auch brauchen die Filterbeutel nicht auf die zuvor beschriebene
Weise ausgelegt zu sein, sondern es kommt auch in Betracht, daß die Filterbeutel
ihre Öffnungen
in Richtung zu einem Rand des Bahnmaterials haben. In diesem Fall
ist es selbst mit einer einfachen Maschine möglich, daß man Beutelleisten oder Ränder an den
Kanten der Beutel vorsieht.
-
Die
Brücken
oder Verbindungen des Distanzmaterials sind vorzugsweise derart
ausgebildet, daß die
Art und Weise Berücksichtigung
findet, mit der sich die Seiten der Filterbeutel bei der Trennung aus
der Herstellungsposition zu der Gebrauchsposition bewegen. Mit Hilfe
des Distanzelements nach der Erfindung und des Anbringungsverfahrens
erhält man
einen großen
Freiheitsgrad hinsichtlich der Wahl der Formgebung, so daß man in
universeller Weise eine Formanpassung vornehmen kann, wodurch man
eine etwas rationellere Herstellung erreichen kann.
-
Da
der die Streifen bildende Streifen ausgestanzt ist, kann man auch
in Betracht ziehen, daß die von
der Verbindung gebildeten Öffnungen,
oder die speziellen Öffnungen
darin, beispielsweise mit Hilfe von Fotozellen ermittelt werden,
um eine Synchronisierung von Streifenmaterial mit dem Schweißen des Filterbeutels
vorzunehmen.