PL214366B1 - Mieszek filtracyjny do filtrów do oczyszczania powietrza lub cieczy oraz sposób jego wytwarzania - Google Patents

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 214366 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 387709 ^{(51) Int.Cl.}

B01D 27/06 (2006.01) B01D 29/21 (2006.01) B01D 46/52 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 06.04.2009

Mieszek filtracyjny do filtrów do oczyszczania powietrza lub cieczy oraz sposób jego wytwarzania

	(73) Uprawniony z patentu:
(43) Zgłoszenie ogłoszono:	WIX-FILTRON SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Gostyń, PL
11.10.2010 BUP 21/10	(72) Twórca(y) wynalazku:
	JACEK SMARDZEWSKI, Gostyń, PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:	BARTŁOMIEJ OBROŚLAK, Gostyń, PL
31.07.2013 WUP 07/13	(74) Pełnomocnik:
	rzecz. pat. Elżbieta Piątkowska

PL 214 366 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest mieszek filtracyjny o nowej konstrukcji oraz sposób jego wytwarzania.

Jednym z typów znanych filtrów do oczyszczania powietrza lub cieczy są filtry, w których elementem filtracyjnym jest harmonijkowo sfałdowany materiał filtracyjny. Charakterystyczną cechą tego typu elementów filtracyjnych jest duży stosunek powierzchni filtrowania do objętości zajmowanej przez ten element. Powszechnie stosowane tego typu filtry składają się z obudowy oraz wymiennego, na ogół, wkładu filtracyjnego. Wymienny wkład filtracyjny składa się z właściwego elementu filtracyjnego wykonanego z materiału przepuszczającego filtrowane medium, a wychwytującego zanieczyszczenia, oraz ramki montażowej tzn. w różnorodny sposób ukształtowanych elementów umożliwiających osadzenie i uszczelnienie wymiennego wkładu filtracyjnego w obudowie. W celu uzyskania korzystnego stosunku powierzchni filtracyjnej do objętości wkładu filtracyjnego materiał filtracyjny jest marszczony harmonijkowo. Zmarszczony materiał filtracyjny z uszczelnieniem pomiędzy poszczególnymi plisami tworzy tzw. mieszek filtracyjny, którego jedna powierzchnia jest skierowana w kierunku dolotowym tzn. brudnego powietrza a druga w kierunku odlotowym tzn. czystego powietrza. Mieszek filtracyjny jest połączony z elementami umożliwiającymi połączenie i uszczelnienie wymiennego wkładu filtracyjnego z obudową.

Znane konstrukcje mieszków charakteryzują się tym, że są wykonane z plisowanego materiału filtracyjnego, a poszczególne krawędzie plis są z jednej strony trwale połączone ze sobą w taki sposób, że element łączący znajduje się zawsze po tej samej stronie materiału filtracyjnego, a tak uszczelnione plisy tworzą kieszenie plisowanego mieszka filtracyjnego. Najczęściej stosowanym sposobem łączenia krawędzi plis jest sklejanie, ale mogą być one łączone w inny sposób, na przykład poprzez zgrzewanie. Tak ukształtowany mieszek filtracyjny stanowi trójwymiarową strukturę, która może być połączona z dowolnie ukształtowaną ramką montażową służącą do szczelnego zamontowania wymiennego wkładu filtracyjnego w obudowie.

W znanych mieszkach filtracyjnych do sklejania plis stosuje się kleje termo topliwe. Najczęściej stosowane są kleje poliamidowe, poliolefinowe, poliestrowe oraz etylenowinylooctanowe (EVA). Znana konstrukcja mieszka wymaga stosowania dużych ilości kleju.

W wielu przypadkach filtry pracują w wysokich temperaturach i z tego względu stosowane kleje winny zachowywać odpowiednie właściwości w tych temperaturach. Dla filtrów stosowanych w wysokich temperaturach najczęściej stosuje się kleje poliestrowe, jednakże kleje te charakteryzują się dużą gęstością, co jest niekorzystne ze względu na koszty.

Połączenia klejowe krawędzi plis wypełniają przestrzeń pomiędzy dwoma odcinkami materiału filtracyjnego tworzącymi daną plisę a nadmiar kleju tworzy na zewnętrznej powierzchni mieszka filtracyjnego nadlew, najczęściej w postaci ciągłej wstęgi kleju biegnącej wzdłuż całego mieszka, przy czym każdy mieszek posiada dwa nadlewy w pobliżu każdej krawędzi mieszka. Nadlew pełni istotną rolę, zarówno w trakcie eksploatacji wkładu filtracyjnego, jak i w dalszym procesie produkcyjnym. Regularność i wysokość nadlewu w istotny sposób zapewnia odpowiednią sztywność mieszka i stabilność wymiarową mieszka w czasie jego eksploatacji. Wysoki i regularny nadlew gwarantuje również odpowiednie uszczelnienie pomiędzy mieszkiem a formą, w której następuje łączenie z elementami mocującymi. W szczególności jest to istotne w przypadku nakładania uszczelnień poliuretanowych w postaci elastycznej pianki o zamkniętych porach, która jest nakładana w postaci ciekłej i ulega spienieniu i utwardzeniu w kolejnym etapie produkcyjnym w odpowiedniej formie. Nieregularny kształt nadlewu z licznymi meniskami wklęsłymi ułatwia wciekanie płynnego niespienionego i nieutwardzonego poliuretanu pomiędzy plisy mieszka, co pogarsza jakość wkładu filtracyjnego.

Stosowane kleje o niskiej lepkości w wielu przypadkach wciekają pomiędzy plisy poza obszar właściwego sklejania ograniczając powierzchnię użytkową filtra, ponadto wciskający klej zniekształca nadlew gdyż klej tworzy między plisami menisk wklęsły. Kształt nadlewu i jego regularność w istotnym stopniu zależy od lepkości kleju w chwili nakładania i formowania plisy.

Proces wytwarzania wymiennych wkładów filtracyjnych składa się z dwóch zasadniczych etapów. W pierwszym etapie płaską taśmę materiału filtracyjnego marszczy się harmonijkowo z jednoczesnym łączeniem wewnętrznych krawędzi poszczególnych plis mieszka filtracyjnego. W tej fazie wytwarzania mieszki filtracyjne są na ogół ukształtowane w formie prostopadłościanu. W drugim etapie następuje spajanie mieszków filtracyjnych z elementami łączącymi wkład filtracyjny z obudową i w tej fazie prostopadłościennym mieszkom nadawane są inne kształty dostosowane do konstrukPL 214 366 B1 cji filtra. W zależności od konstrukcji obudowy mieszki filtracyjne wbudowane w wymienny wkład filtracyjny mogą przybierać różne kształty od płaskich paneli poprzez łamane lub wyginane albo po połączeniu końcowej plisy mieszka z początkowa plisą umożliwia nadawanie im kształtu walca lub elipsy.

Znany sposób wykonywania mieszków polega na obróbce materiału filtracyjnego w celu nadania mu odpowiednich właściwości filtracyjnych, a następnie na krawędzie taśmy materiału filtracyjnego aplikowany jest stopiony klej i z kolei taśma materiału filtracyjnego, na maszynach plisujących zwanych plisowarkami, składana jest za pomocą rolek ciągnących oraz ślimaków lub gwiazdek (w zależności od konstrukcji plisowarki) w mieszek filtracyjny. Po tym procesie długa taśma uformowanego mieszka przechodzi przez piec do wypalania, gdzie następuje usieciowanie żywic, którymi nasączony jest materiał filtracyjny, na przykład papier. Ma to na celu usztywnienie konstrukcji pojedynczej plisy oraz w zależności od zastosowanej żywicy zapewnia odporności, np. na wilgoć, temperaturę, itp.

Klej topliwy przygotowany jest w urządzeniu podgrzewającym i aplikowany na materiał filtrujący z pistoletów aplikujących umieszczonych nad przesuwającą sie wstęgą tego materiału na plisowarce i w ten sposób nałożona strużka klejowa po złożeniu obu części plis skleja je ze sobą tworząc kieszenie mieszka. W zależności od przeznaczenia filtra konieczne jest stosowanie klejów o różnych temperaturach topnienia gwarantujących stabilność połączenia poszczególnych plis w temperaturach pracy filtra. Również odporność fizykochemiczna kleju ma istotne znaczenie. Najważniejszym parametrem, z procesowego punktu widzenia, jest lepkość kleju, który pozwala na utworzenie wysokiego nadlewu kleju na grzbietach plis po ich złożeniu w mieszek, co z kolei ma bardzo duży wpływ na jakość i precyzję tworzenia uszczelnienia wkładu filtra w obudowie pomiędzy brudną stroną dolotową systemu filtracyjnego a czystą stroną wylotową.

Celem wynalazku była zmiana budowy mieszka filtracyjnego w celu zmniejszenia zużycia kleju oraz uzyskania równomiernego nadlewu oraz opracowanie sposobu wytwarzania mieszka filtracyjnego o nowej konstrukcji.

Nieoczekiwanie okazało się, że mieszek filtracyjny z harmonijkowo plisowanego materiału filtracyjnego, w którym połączenie plis wykonane z kleju porowatego o zamkniętych porach, zapewnia odpowiednią trwałość i szczelność połączenia plis oraz odpowiednią wysokość nadlewu o równomiernym na całej długości kształcie. Mieszek według wynalazku posiada złącze klejowe pomiędzy plisami wykonane z porowatego termotopliwego kleju poliestrowego, poliolefinowego lub EVA, który wypełnia przestrzeń pomiędzy dwoma powierzchniami materiału filtracyjnego tworzącego daną plisę oraz tworzy równomierny nadlew na grzbietach plis.

Najkorzystniejsze jest stosowanie spoiny z kleju poliestrowego.

Spoina i nadlew ze spienionego kleju jest równomierna, gdyż stopiony i spieniony klej posiada większą lepkość od kleju niespienionego i na skutek tego w mniejszym stopniu rozlewa się poza wyznaczony obszar skleiny, a nadlew utrzymuje kształt i nie ma tendencji do tworzenia menisków wklęsłych.

Mieszki według wynalazku charakteryzują się mniejszą masą użytego kleju przy tej samej jego objętości i przy zachowaniu tych samych właściwości uszczelniających.

Równomierny i wysoki nadlew gwarantuje dobre uszczelnienie pomiędzy mieszkiem a formą w trakcie procesu łączenia z elementami mocującymi wkład filtra w obudowie. Jest to szczególnie korzystne w przypadku, gdy mieszek filtracyjny jest łączony z ramką montażową wykonywaną z ciekłego poliuretanu, gdyż stanowi dobra zaporę uniemożliwiającą wciekanie poliuretanu pomiędzy plisy, który w odpowiedniej formie jest nanoszony na krawędzie mieszka, a następnie ulega spienieniu i utwardzeniu.

Sposób wykonania mieszka filtracyjnego według wynalazku polega na podawaniu na brzegi taśmy materiału filtracyjnego stopionego i spienionego kleju, na przykład poliestrowego, który po splisowaniu taśmy materiału filtracyjnego i po sklejeniu plis zastyga w formie spienionej, przy czym pory tego spienionego kleju są zamknięte, co gwarantuje szczelność połączenia i eliminuje tzw. efekt bypass, tzn. omijania przez filtrowane zanieczyszczone medium przepływu przez materiał filtracyjny.

Spienianie stopionego kleju polega na wtłaczaniu pod ciśnieniem gazu pomiędzy dwie pompy o zróżnicowanych prędkościach obrotowych i tą różnicę objętości właśnie wypełnia gaz. Następnie, napowietrzona stopiona masa przepompowywana jest to do miksera, który mieszaninę kleju i gazu przetwarza na jednolitą pianę. Wytworzona w ten sposób piana przepompowywana jest do stacji pomp, skąd już za pomocą standardowych pomp zębatych spieniony klej dostarczany jest do pistoletów aplikujących.

Lepkość kleju spienionego jest niższa niż kleju niespienionego, co umożliwia stosowanie niższych temperatur bez utraty właściwości reologicznych podczas przetłaczania i aplikowania kleju.

PL 214 366 B1

Spieniony klej ma mniejszą gęstość, a zatem na skutek oddawania ciepła szybciej spada jego temperatura. Dodatkowym czynnikiem chłodzącym jest pobór ciepła przez rozprężający się gaz. Spadek temperatury powoduje szybki wzrost lepkości kleju, czyli skróceniu ulega „czas otwarty” tego kleju, jednakże jest on wystarczający do wykonania skleiny poszczególnych plis. Wyższa lepkość kleju sprzyja tworzeniu regularnego nadlewy, gdyż lepki klej ma utrudniony wpływ pomiędzy materiał filtracyjny w strefach leżących poza strefą skleiny. Dodatkowym efektem obniżenia temperatury przetwarzania kleju jest jego większa odporność na degradację w trakcie eksploatacji, a co za tym idzie wydłuża się czas pracy bez utraty wymaganych właściwości.

W szczególności spieniony klej poliestrowy charakteryzuje się wysoką stabilnością piany przy czym na powierzchni ciekłej strużki klejowej tworzy się jednolita zamknięta powierzchnia, co zapewnia szczelność spoiny klejowej.

Mieszki filtracyjne według wynalazku mogą być stosowane do filtrowania zarówno gazów, w szczególności powietrza jak również cieczy. Rodzaj filtrowanego medium w głównej mierze zależy od rodzaju materiału filtracyjnego, którym może być zarówno niemodyfikowany i modyfikowany papier jak również materiały tkaninowe, dzianinowe lub włókninowe.

Przedmiot wynalazku objaśniają rysunki, które stanowią przykład wykonania, ale nie wyczerpują możliwych kształtów i wymiarów mieszków według wynalazku. Na fig. 1 przedstawiono widok ogólny mieszka filtracyjnego z góry, na fig. 2 przedstawiono widok ogólny mieszka filtracyjnego z boku, na fig. 3 przedstawiono widok powiększonego fragmentu B, przy czym proporcje poszczególnych elementów, a w szczególności widok plis i przerw wypełnionych klejem, którego pomiędzy plisami jest bardzo mało, nie odpowiadają rzeczywistości, a zostały powiększone w celu jednoznacznego określenia wzajemnego ułożenia poszczególnych elementów; na fig. 4 przedstawiono widok przekroju poprzecznego A-A.

Przedstawiony na rysunku mieszek filtracyjny 1 jest wykonany z materiału filtracyjnego 2 w postaci splisowanej taśmy materiału filtracyjnego tworzącego plisy 3 oraz nadlew kleju 4.

Przedstawione na fig. 3 powiększenie fragmentu B pokazuje, w jaki sposób skleina 6 wypełnia przestrzeń pomiędzy materiałem filtracyjnym 2 oraz nadlew 4 utworzony z tego samego tworzywa co skleina 6. Przekrój w płaszczyźnie A-A obrazuje położenie skleiny 6, wykonanej ze spienionego kleju, od strony wewnętrznej łączy dwa odcinki 5 i 5' taśmy materiału filtracyjnego.

Nadmiar kleju tworzy nadlew 4, ograniczający możliwość nadmiernego rozciągania mieszka 1.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Mieszek filtracyjny wykonany z harmonijkowo plisowanego materiał filtracyjnego, którego plisy są sklejane, znamienny tym, że skleina (6) plis (3) wykonana jest z porowatego kleju.
2. 2. Mieszek według zastrz. 1, znamienny tym, że posiada dodatkowo nadlew (4) wykonany z tego samego porowatego kleju co skleina (6).
3. 3. Mieszek według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że skleina (6) i nadlew (4) są wykonane z kleju wybranego z grupy: klej poliestrowy, klej poliolefinowy, klej EVA.
4. 4. Mieszek według zastrz. 3, znamienny tym, że skleina (6) i nadlew (4) są wykonane z kleju poliestrowego.
5. 5. Sposób wytwarzania mieszka według wynalazku polegający na plisowaniu materiału filtracyjnego, sklejaniu plis oraz ewentualnie dodatkowej modyfikacją właściwości materiału filtracyjnego , znamienny tym, że na brzegi taśmy materiału filtracyjnego nanosi się spieniony stopiony klej, a następnie prowadzi się znanymi metodami dalszy proces plisowania i obróbki mieszka.
6. 6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że stopiony klej jest spieniany mechanicznie poprzez wtłoczenie do masy stopionego kleju gazu, a następnie jego homogenizację, aż do uzyskania równomiernego rozproszenia pęcherzyków gazu w masie kleju i tak przygotowany klej jest podawany na brzegi taśmy materiału filtracyjnego.