GEFALTETES FILTERELEMENT UND FILTER
Beschreibung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Filterelement, umfassend ein Filtermaterial , dem ein Stützmaterial zugeordnet ist, wobei das Filtermaterial und das Stützmaterial als flächige Lagen ausgebildet sind, wobei das Filtermaterial und das Stützmaterial ineinander greifende Falten aufweisen und wobei den Faltenrücken einer ersten Lage zur gleichmäßigen Beabstandung der Falten Fixiermittel zugeordnet sind. Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Filter mit einem Filterelement.
Stand der Technik
Filterelemente der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Üblicherweise werden Filterelemente zur Vergrößerung ihrer Oberfläche zick-zack-förmig gefaltet. Um die Falten in einem definierten Abstand zueinander zu halten, sind diverse Techniken bekannt. Das Hotmelt- Verfahren bedient sich eines aufgeschmolzenen Thermoplasten, der dünn und linienförmig auf das Filtermaterial aufgetragen wird. Ein derartig aufgebrachter Materialstrang gewährleistet nach seinem Erkalten einen gewissen Mindestabstand der Falten.
Des Weiteren ist es bekannt, einen Streifen eines textilen Flächengebildes auf den Faltenrücken des gefalteten Filtermaterials anzubringen. Dies erfolgt im Allgemeinen durch Verkleben des Filtermaterials mit dem Streifen. Auch diese Maßnahme gewährleistet eine gleichmäßige Beabstandung der Falten.
Bei den bekannten Filterelementen ist jedoch nachteilig, dass die an einander liegenden Lagen im Betrieb durch strömende Medien relativ zueinander verschoben werden können. Hierdurch kann die Filterwirkung des Filterelements stark verschlechtert werden.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Filterelement und einen Filter der eingangs genannten Art derart auszugestalten und weiter zu bilden, dass eine einwandfreie Funktionsfähigkeit bei problemloser Fertigung gewährleistet ist.
Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Danach ist ein Filterelement der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, dass die Fixiermittel an Kontaktstellen mit einer ersten Lage verbunden sind, welche zugleich mindestens eine weitere Lage mit der ersten Lage verbinden.
In erfindungsgemäßer Weise ist zunächst erkannt worden, dass eine relative Verschiebbarkeit der Lagen gegeneinander die Filterwirkung negativ beeinträchtigen kann. In einem nächsten Schritt ist sodann erkannt worden, dass Kontaktstellen, welche sowohl die Fixiermittel als auch die Lagen
miteinander verbinden, eine Fixierung der Lagen und der Faltenrücken in einem Verfahrensschritt realisieren. Die erfindungsgemäßen Kontaktstellen stellen insoweit sicher, dass die Faltenrücken nicht nur in einem definierten Faltenabstand zueinander gehalten werden, sondern dass die Lagen dauerhaft miteinander und mit dem Fixiermittel verbunden sind. Insoweit ist eine Verschiebung der Lagen relativ zueinander ausgeschlossen und eine dauerhafte Positionierung der Lagen sichergestellt. Folglich ist der Fertigungsprozess eines Filterelements erfindungsgemäß stark vereinfacht und eine einwandfreie Funktionsfähigkeit des Filterelements gewährleistet. Daher ist die eingangs genannte Aufgabe gelöst.
In besonders vorteilhafter Weise könnten die Fixiermittel und die Lagen an den Kontaktstellen durch einen thermischen Prozess miteinander verschmolzen sein. Hierbei stellen die Kontaktstellen Bereiche dar, in denen mehrere Schichten zu einem Schichtverbund zusammengeschmolzen sind oder in dem mehrere Schichten ineinander geflossen sind. In diesem Bereich weisen die Schichten eine andere Dichte und makroskopische Materialstruktur auf als außerhalb des Bereichs. Diese konkrete Ausgestaltung erlaubt eine besonders einfache Fertigung des Filterelements, da die meisten Filtermaterialien synthetische, thermoplastische Stoffe umfassen, welche durch Wärme leicht plastifizierbar sind. Wenn nun das Fixiermittel selbst ebenfalls aus einem thermoplastischen, durch Wärme plastifizierbaren Material besteht oder ein solches Material umfasst, ist eine dauerhafte Verbindung zwischen Filtermaterial und Fixiermittel problemlos möglich. Vor diesem Hintergrund ist denkbar, dass das Stützmaterial ebenfalls als thermoplastisches Material ausgebildet ist. Denkbar ist auch, dass sowohl das Fixiermittel als auch die Lagen aus dem selben Material gefertigt sind. Von Vorteil bei dieser Ausgestaltung ist insbesondere, dass die zu filternden Medien die Verbindung der Lagen und des Fixiermittels miteinander nicht lösen können, da keine Klebstoffe oder andere lösliche Haftmittel verwendet werden.
Der thermische Prozess könnte einen Ultraschallschweißvorgang umfassen. Diese konkrete Ausgestaltung ist von Vorteil, da Ultraschallschweißvorgänge besonders präzise, lokal erwärmend, materialschonend und kostengünstig durchführbar sind. Des Weiteren erlaubt das Ultraschallschweißen eine besonders rasche Erwärmung der beaufschlagten Materialien, so dass die Fertigung eines Filterelements in kurzer Zeit möglich ist.
Vor diesem Hintergrund könnte der thermische Prozess auch einen Laserschweißvorgang oder einen Wärmeimpulsschweißvorgang umfassen.
Die Kontaktstellen könnten als Schweißnähte oder Schweißpunkte ausgebildet sein. Ganz in Abhängigkeit von den Anforderungen an die Steifigkeit des Filterelements können die Lagen sowie die Fixiermittel entweder punktuell oder linienförmig miteinander verbunden sein. Eine linienförmige Verbindung gewährleistet eine größere Steifigkeit und geringere Beweglichkeit der Lagen relativ zueinander. Die Vorkehrung von Schweißpunkten ermöglicht eine leichte Bewegbarkeit der Lagen gegeneinander. Dies kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn die Filtereigenschaften möglichst wenig durch Fixierungsstrukturen beeinträchtigt werden sollen.
Das Filterelement könnte sternförmig ausgestaltet sein. Dabei ist denkbar, dass die Faltenrücken auf einer Zylinder-Mantel-Fläche angeordnet sind und das Filterelement einen zylindrischen Durchgang in axialer Richtung definiert. Diese Ausgestaltung ist dahingehend vorteilhaft, dass an die Stirnseiten des
Filterelements Scheiben aufgebracht werden können, welche das Filterelement axial begrenzen. Dabei ist denkbar, dass die begrenzenden Scheiben aus plastifizierbarem Material gefertigt sind, welches durch einen thermischen Prozess zusammen mit dem Filterelement derart erwärmbar ist, dass das Filterelement zumindest teilweise mit den Scheiben verschmilzt. Hierdurch ist
ein besonders fester Verbund des Filterelements mit den Scheiben gewährleistet. Von Vorteil ist des Weiteren, dass die Scheiben das Filterelement vor Deformierungen schützen.
Vor diesem Hintergrund könnten die Fixiermittel als Band ausgebildet sein. Dabei ist denkbar, dass nicht nur ein Band sondern mehrere Bänder verwendet werden, welche entweder spiralförmig oder parallel zu den Faltenstirnseiten und normal zu den Faltenrücken umfänglich am sternförmigen Filterelement angelegt sind. Wenn das Filterelement keine sternförmige Ausgestaltung aufweist, sondern eine ebene, könnten die Bänder oder das Band in einer gemeinsamen Ebene mit den Faltenrücken liegen. Denkbar ist auch, ein Garn oder eine fadenförmige Struktur zu verwenden.
Das Filtermaterial könnte einen thermoplastischen Vliesstoff umfassen. Die Vorkehrung eines Vliesstoffes ermögϊicht eine besonders effektive Filtration von Gasen oder Flüssigkeiten. Vliesstoffe sind kommerziell leicht verfügbar, so dass die Fertigung des Filterelements kostengünstig durchführbar ist.
Das Stützmaterial könnte ein thermoplastisches Gitter umfassen. Die Vorkehrung eines thermoplastischen Gitters ist dahingehend vorteilhaft, dass das Gitter durch einen thermischen Prozess auf einfache Weise mit dem Filtermaterial verbindbar ist.
Das Gitter könnte als Drainagemittel und/ oder als Filtermaterial fungieren. Diese Ausgestaltung könnte insbesondere bei der Filtration von Flüssigkeiten Anwendung finden. Die Vorkehrung eines Gitters an der An- oder Abströmseite des Filtermediums gewährleistet eine ausreichende Drainage und/ oder Filterwirkung.
Vor diesem Hintergrund könnte auch ein grober oder grobmaschiger thermoplastischer Vliesstoff Verwendung finden, welcher ebenfalls einerseits als Stützmaterial und andererseits als Drainagemittel und/ oder als Filtermaterial fungiert.
Das Filtermaterial und das Stützmaterial könnten außer an den Kontaktstellen zerstörungsfrei lösbar miteinander verbunden sein. Diese konkrete Ausgestaltung erlaubt eine hinreichend feste Verbindung der Lagen miteinander, so dass ein Faltengebungsprozess problemlos realisierbar ist. Dabei ist denkbar, dass die Lagen aufeinander liegend gemeinsam gefaltet werden. Hierbei müsste die Verbindung zwischen den Lagen gerade so fest sein, dass sie sich während des Faltens nicht voneinander lösen. Im Einsatz zeigt ein solches Filterelement den Vorteil, dass die Lagen relativ leicht relativ zueinander beweglich sind. Dies ist dann von Vorteil, wenn verhindert werden soll, dass Fixierungsstrukturen die Filtereigenschaften negativ beeinträchtigen.
Das Filtermaterial und das Stützmaterial könnten vollflächig miteinander verbunden, insbesondere verklebt sein. Die Verbindung könnte durch Ultraschall- oder Laserschweißen oder durch Wärmeimpulse hergestellt sein. Diese Ausgestaltung gewährleistet eine dauerhaft feste Verbindung sämtlicher Flächen der Lagen miteinander. Diese Ausgestaltung realisiert weiter ein besonders steifes Filterelement, dessen Lagen sich nicht gegeneinander bewegen lassen. Eine solche Ausgestaltung kann von Vorteil sein, wenn das Filterelement starken Strömungskräften unterworfen wird, welche eine Scherwirkung zwischen den Lagen bewirken. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn zähflüssige, hochviskose Flüssigkeiten gefiltert werden sollen.
Das Filtermaterial und das Stützmaterial könnten außer an den Kontaktstellen punktweise miteinander verklebt sein. Diese Ausgestaltung ist im Hinblick auf den Faltengebungsprozess von Vorteil, weil sicher gestellt ist, dass sich die
Lagen während des Faltens nicht voneinander lösen. Beim Gebrauch des Filterelements sind die Lagen zumindest teilweise voneinander lösbar, wobei der Grad der Beweglichkeit der Lagen zueinander durch die Anzahl der Befestigungspunkte einstellbar ist.
Die eingangs genannte Aufgabe ist des Weiteren durch einen Filter mit einem erfindungsgemäßen Filterelement gelöst.
Um Wiederholungen in Bezug auf die erfinderische Tätigkeiten zu vermeiden, sei auf die Ausführungen zum Filterelement als solchem verwiesen.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung auf vorteilhafte Weise auszugestalten und weiter zu bilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 einen Filter mit einem sternförmigen Filterelement und
Fig. 2 eine Schnittansicht des Filterelements aus Fig. 1.
Ausführung der Erfindung
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Ansicht einen Filter, welcher das erfindungsgemäße Filterelement umfasst. Dieses umfasst ein Filtermaterial 1 , dem ein Stützmaterial 2 zugeordnet ist. Das Filtermaterial 1 und das
Stützmaterial 2 sind als flächige Lagen ausgebildet. Das Filtermaterial 1 und das Stützmaterial 2 weisen ineinander greifende Falten 3 auf. Dem Faltenrücken 4 einer ersten Lage, welche hier durch das Filtermaterial 1 repräsentiert wird, sind zur gleichmäßigen Beabstandung der Falten 3 bzw. der Faltenrücken 4 Fixiermittel 5 zugeordnet.
Fig. 2 zeigt in einer Schnittansicht senkrecht zu den Faltenrücken und auf der Höhe der Fixiermittel, dass die Fixiermittel 5 an Kontaktstellen 6 mit der ersten Lage 1 verbunden sind. Die Kontaktstellen 6 verbinden zugleich eine weitere Lage 2, welche durch das Stützmaterial repräsentiert wird, mit der ersten Lage 1.
Die Fixiermittel 5 und die Lagen 1 , 2 sind an den Kontaktstellen 6 durch einen thermischen Prozess miteinander verschmolzen. Die Kontaktstellen 6 sind als Schweißpunkte ausgebildet.
Das Filterelement weist eine sternförmige Ausgestaltung auf. Die Fixiermittel 5 sind als Band ausgebildet. Das Band ist am äußeren Umfang einer Lage 1 angeordnet.
Das Filtermaterial 1 umfasst einen thermoplastischen Vliesstoff, das Stützmaterial 2 ist als thermoplastisches Gitter ausgebildet. Das Gitter fungiert als Drainagemittel bei der Filtration von Flüssigkeiten.
Das Filterelement ist in einem Filter angeordnet, welcher Scheiben 7 aufweist, die an den Faltenstirnseiten das Filterelement in axialer Richtung begrenzen. Das Filterelement ist so gefaltet, dass es einen Durchgang 8 in axialer Richtung definiert.
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lehre wird einerseits auf den allgemeinen Teil der Beschreibung und andererseits auf die Patentansprüche verwiesen. Abschließend sei ganz besonders hervor gehoben, dass das zuvor rein willkürlich gewählte Ausführungsbeispiel lediglich zur Erörterung der erfindungsgemäßen Lehre dient, diese jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel einschränkt.