WO2011157706A1 - Filtereinsatz - Google Patents

Abstract

Eine zwischen zwei voneinander beabstandeten Bodenscheiben angeordnete Filterwand wird von einer Öffnung durchsetzt, mit der sich der Filtereinsatz an einen Rohraumeingang oder einen Reinraumausgang des Filtergehäuses anschließen lässt. Diese Öffnung ist in einer mit den Bodenscheiben formschlüssig verbundenen Flanschplatte angeordnet.

Description

Filtereinsatz

Die Erfindung bezieht sich auf einen in ein Filtergehäuse einsetzbaren

Filtereinsatz mit zwei voneinander beabstandeten, zueinander im Wesentlichen parallelen, gegenüberliegenden Bodenscheiben und einer Randzonen der Bodenscheiben verbindenden, zur Scheibenebene im Wesentlichen orthogonalen Filterwand, welche von einer Öffnung zum Anschluss an einen Fluid- bzw.

Luftkanal durchsetzt wird.

Derartige Filtereinsätze werden insbesondere für Luftfilteranordnungen großer Dieselmotoren konzipiert, wobei zur Aufnahme des Filtereinsatzes ein

Filtergehäuse vorgesehen ist, in das sich der Filtereinsatz nach Art einer

Schublade zwischen zwei Gehäusestirnwänden einschieben lässt, wobei der Filtereinsatz durch miteinander zusammenwirkende Führungsprofile an den Innenseiten der Gehäusestirnwände und den diesen zugewandten Seiten der Bodenscheiben in eine Solllage geführt wird, in der die die Filterwand

durchsetzende Öffnung des Filtereinsatzes an einen Rohraumeingang oder einen Reinraumausgang des Filtergehäuses anschließt. Dementsprechend bildet der von den Bodenscheiben und der Filterwand umschlossene Innenraum des Filtereinsatzes entweder den Rohraum oder den Reinraum der Filteranordnung, während ein innerhalb des Filtergehäuses vor der Filterwand verbleibender Abstandsraum den Rein- oder den Rohraum bildet.

Der Filtereinsatz muss bei einer solchen Filteranordnung ein leicht handhabbares stabiles Teil darstellen, um den Belastungen beim Filterbetrieb bzw. beim

Filterwechsel problemlos standhalten zu können. Insbesondere muss

gewährleistet sein, dass die die Filterwand durchsetzende Öffnung eine hinreichende Stabilität aufweist. Diese Aufgabe wird bei einem Filtereinsatz der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Öffnung in einer mit den

Bodenscheiben dicht verbundenen Flanschplatte angeordnet ist und die

Flanschplatte dichtend an die Filterwand anschließt.

Dabei ist insbesondere vorgesehen, die Verbindung zwischen Flanschplatte und Bodenscheibe als Formschlussverbindung, insbesondere als Schnappverbindung auszubilden. Dies bietet einerseits den Vorteil, dass die die Öffnung aufweisende Flanschplatte bei der Herstellung des Filtereinsatzes ohne Weiteres in ihre Solllage bezüglich der Bodenscheiben gebracht werden kann und die

Bodenscheiben und die Flanschplatte einen belastbaren Verbund bilden.

Andererseits werden durch die Formschlussverbindung die aneinander

angrenzenden bzw. anstoßenden Zonen von Flanschplatte und Bodenscheiben genau definiert, so dass die Anbringung einer dauerhaften Dichtung zwischen den Bodenscheiben und der Flanschplatte sehr erleichtert wird. Beispielsweise ist es ohne Weiteres möglich, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung an den Verbindungszonen zwischen Flanschplatte und Bodenscheiben PU -Schaum stoff oder ähnliche Dichtmaterialien aufzutragen. Stattdessen ist es auch möglich, vor dem Zusammenfügen von Bodenscheiben und Flanschplatte an den Verbindungsbereichen Schaumstoff- bzw. Klebstoffraupen aufzutragen, um die an der Formschlussverbindung verbleibenden Fugen sicher abdichten.

Des Weiteren ist es zweckmäßig, wenn innerhalb des von der Filterwand umschlossenen Raums zwischen den Bodenscheiben säulenartige

Verbindungskörper angeordnet sind, so dass zwischen den Bodenscheiben eine druck- und zugfeste Kopplung gewährleistet wird und die Filterwand von derartigen Belastungen weitestgehend frei bleibt. Um eine große Filterfläche bieten zu können, ist für die Filterwand vorzugsweise eine plissierte Bahn aus Filtermaterial vorgesehen, wobei die Plisseefalze bzw. Faltenrücken im Wesentlichen orthogonal zu den Bodenscheiben ausgerichtet sind. Zur sauberen Anbindung des Filtermaterials an die Flanschplatte ist vorgesehen, dass an der Flanschplatte in zumindest eine, vorzugsweise mehrere Plisseefalze eingreifende Schwerter angeordnet oder angeformt sind, so dass auch hier eine formschlüssige Anbindung gewährleistet wird. Zur Abdichtung des Anschlusses der Flanschplatte an die Filterwand können auf die vorgenannten Schwerter bzw. in den Zwischenraum zwischen den Schwertern

Klebstoffschäume oder -raupen aufgetragen werden, die dann bei Anordnung der Flanschplatte an den Bodenscheibe eine zuverlässige und dichte Verbindung zwischen Flanschplatte und Filtermaterial sicherstellen.

Des Weiteren bietet die Flanschplatte eine stabile Basis für ein gegebenenfalls im Innenraum des Filtereinsatzes an der Öffnung erwünschtes Ein- oder

Ausströmrohr.

Im Übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die

Ansprüche und die nachfolgende Erläuterung der Zeichnung verwiesen, anhand der eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung näher beschrieben wird.

Schutz wird nicht nur für angegebene oder dargestellte Merkmalskombinationen, sondern auch für prinzipiell beliebige Kombinationen der angegebenen oder dargestellten Einzelmerkmale beansprucht.

In der Zeichnung zeigt,

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Darstellung einer Luftfilteranordnung, in deren Gehäuse ein erfindungsgemäßer Filtereinsatz angeordnet ist, Fig. 2 eine schematisierte, teilweise geschnittene Draufsicht auf

Filtereinsätze mit unterschiedlichen Formen

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines geöffneten Filtereinsatzes, wobei eine Bodenscheibe entfernt ist,

Fig. 4 den Ausschnitt IV gemäß Figur 1 und

Fig. 5 den AusschnittIV in einer alternativen Ausgestaltung.

Die in Fig. 1 dargestellte Luftfilteranordnung besitzt ein Gehäuse 1 mit zur Zeichnungsebene parallelen Stirnwänden 2 und einer die Stirnwände 2 verbindenden Umfangswand 3. An der Umfangswand sind ein Rohraumeingang 4 und ein Reinraumausgang 5 angeordnet.

Innerhalb des Gehäuses 1 befindet sich ein Filtereinsatz 6, mit zwei den

Innenseiten der Stirnwände 2 des Gehäuses benachbarten Bodenscheiben 7 und einer zu den Bodenscheiben 7 im Wesentlichen orthogonalen Filterwand 8, die gemäß Fig. 2 durch eine plissierte Bahn aus Filtermaterial gebildet ist, wobei die Plisseefalten und -falze im Wesentlichen orthogonal zu den Bodenscheiben 7 ausgerichtet sind. Die Filterwand 8 ist an einander gegenüberliegenden

Randzonen der Bodenscheiben 7 dicht mit den Bodenscheiben 7 verbunden.

Die Filterwand 8 wird von einer Öffnung 9 durchsetzt, die im dargestellten Beispiel mit dem Reinraumausgang 5 verbunden ist, so dass der Innenraum des Filtereinsatzes 6 den Reinraum bildet und der innerhalb des Gehäuses 1 außerhalb der Filterwand 8 verbleibende Abstandsraum den Rohraum darstellt. Grundsätzlich ist jedoch auch eine Anordnung denkbar, bei der der Innenraum des Filtereinsatzes 6 als Rohraum und der innerhalb des Gehäuses 1 außerhalb des Filtereinsatzes 6 verbleibende Abstandsraum als Reinraum vorgesehen sind. Wie insbesondere den Fig. 2 und 3 entnonnnnen werden kann, ist die Öffnung 9 in einer Flanschplatte 10 angeordnet, die vorzugsweise formschlüssig mit den Bodenscheiben 7 verbunden ist, so dass die Solllage der Flanschplatte 10 durch den genannten Fornnschluss exakt vorgegeben wird. Damit wird gleichzeitig die Abdichtung zwischen den Bodenscheiben 7 und der Flanschplatte 10 erleichtert. Die Formschlussverbindungen können mit PU-Schaum oder einer Klebstoffraupe überdeckt werden. Stattdessen ist es auch möglich, vor der formschlüssigen Befestigung der Flanschplatte 10 an den Bodenscheiben 7 innerhalb eines Verbindungsbereichs PU-Schaum oder Klebstoffraupen aufzubringen, so dass bei der Anordnung der Flanschplatte 10 an den Bodenscheiben 7 auch die notwendige Abdichtung erfolgt.

Zur dichten Anbindung der Flanschplatte 10 an die plissierte Filterwand 8 können auf der der Filterwand 8 zugewandten Seite der Flanschplatte 10 in die

Plisseefalten hineinragende bzw. eindringende Stege oder Schwerter angeordnet sein, so dass ein labyrinthartiger Formschluss vorliegt. Zusätzlich wird auf der der Filterwand 8 zugewandten Seite der Flanschplatte 10 PU-Schaum aufgetragen, insbesondere an bzw. zwischen den vorgenannten Stegen oder Schwertern, so dass die Flanschplatte 10 bei ihrer Anordnung an den Bodenscheiben 7 dicht mit der Filterwand 8 verbunden wird.

Wie insbesondere die Fig. 1 und 3 zeigen, können zwischen den Bodenscheiben 7 innerhalb des von der Filterwand 8 umschlossenen Raums säulenartige

Verbindungen 1 1 angeordnet sein, die die Bodenscheiben 7 auf Druck und Zug belastbar zusammenhalten. Dabei können an den Bodenscheiben 7 jeweils Halbsäulen angeordnet sein, die sich steckerartig unlösbar verbinden lassen, wenn der Filtereinsatz 6 zusammengebaut wird. Die Höhe der säulenartigen Verbindungen 1 1 ist an die Höhe der Filterwand 8 angepasst, so dass diese zwischen den Bodenscheiben 7 weitestgehend spannungsfrei bleibt.

Um die Anordnung der plissierten Filterwand 8 zu erleichtern, können auf den Innenseiten der Bodenscheiben 7 Raupen aus PU-Schaum bzw. Klebstoff angeordnet sein, so dass sich bei Aushärtung dieses Materials entsprechende Wülste ergeben, die nach Art von Zargen den für die plissierte Filterwand 8 vorgesehenen Raum begrenzen. Im Übrigen werden die Stirnränder der

Filterwand 8 dadurch dicht mit den zugewandten Seiten der Bodenscheiben 7 verbunden, dass die Stirnränder der Filterwand 8 und/oder die zum Anschluss an die Filterwand 8 vorgesehenen Randzonen der Bodenscheiben 7 mit Klebstoff oder PU-Schaum belegt werden.

Die Flanschplatte 10 kann gegebenenfalls als stabile Basis für ein an der Öffnung 9 des Filtereinsatzes 6 angeordnetes Ein- oder Ausströmrohr 12 dienen, um die Strömungsverhältnisse innerhalb des Filtereinsatzes 6 zu optimieren.

Weiterhin kann die Flanschplatte 10 über einen, zusätzlich zum Ein- /Ausströmrohr 12 angeordneten rohrförmigen Stutzen 28 verfügen. Der Stutzen 28 kann, wie dargestellt, parallel oder alternativ winklig zu dem Ausströmrohr 12 angeordnet sein. Dieser Stutzen 28 verbindet das Innere des Filtereinsätzen 6 mit einem zugeordneten Anschluss im Filtergehäuse 1 . Über diesen Stutzen 28 kann gereinigte Luft abgezweigt werden, wenn sie für eine andere Aufgabe, wie z.B. die Sekundärlufteinblasung, genutzt werden soll. Der Stutzen 28 ist optional und kann bei anderen Ausführungen auch weggelassen werden.

Im Übrigen kann an dem die Öffnung 9 im montierten Zustand des Filtereinsatzes 6 durchsetzenden Rohrstutzen des Reinraumausgangs 5 des Gehäuses 1 ein bspw. siebartiger Sicherheitseinsatz 13 angeordnet sein, welcher gegebenenfalls mehr oder weniger weit in den Innenraum des Filtereinsatzes hinein ragen kann.

In Figur 4 ist der Ausschnitt IV aus Figur 1 dargestellt. Die Filterwand 8 besteht aus einem dünnen, plissierten Filtermedium 8^'. Das Filtermedium 8^' kann beispielsweise Zellulose enthalten oder durch ein synthetisches Faservlies oder aus einem Gemisch von Zellulose und synthetischen Fasern gebildet sein. Das Filtermedium 8^' verfügt über Falten 14 mit Faltenrücken 15, welche im

wesentlichen orthogonal zu den Bodenscheiben 7 verlaufen. Die Flanschplatte 10 verfügt über einen Schnapphaken 16, welcher mit einer an der Bodenscheibe 7 angeordneten Gegenkontur 17 zusammenwirkt, um eine Schnappverbindung 18 zu bilden.

Weiterhin verfügt die Flanschplatte 10 über zwei Schwerter 19, welche in

Richtung der Faltenrücken 15 weisen. Die Anzahl der Schwerter 19 kann in Abhängigkeit der erwünschten Festigkeit/Stabilität des Filtereinsatzes variiert werden. Hierbei ist es möglich, auch nur ein einziges Schwert 19 vorzusehen oder, für eine stabilere Verbindung, eine größere Anzahl, z.B. drei bis fünf, Schwerter 19. Die Schwerter 19 sind keilförmig, mit zwei winklig zueinander verlaufenden ebenen Flanken, ausgebildet. Bei anderen Ausgestaltungen können die Schwerter 19 auch über profilierte Flanken verfügen, die miteinander einen tannenbaumförmigen Querschnitt bilden. Zwischen den Schwertern 19 und den Faltenrücken 15 ist ein Kleber 20 angeordnet, der eine dichtende Verbindung zwischen dem Filtermedium 8^' und den Schwertern 19 der Flanschplatte 10 erzeugt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Schwerter 19 beabstandet zu den Faltenrücken 15 angeordnet. Der Abstand zwischen den Fügepartnern ist durch den Kleber 20 überbrückt. In Figur 5 ist der Ausschnitt IV aus Figur 1 in einer alternativen Ausgestaltung dargestellt. Im Prinzip entspricht die Verbindung der Flanschplatte 10 mit dem Filtermedium 8^' der in Figur 4 dargestellten Verbindung. Auch die

unterschiedlichen zu Figur 4 beschriebenen Varianten können auf die Figur 5 angewendet werden. Der Unterschied zu Figur 4 liegt in dem Abstand der Schwerter 19 zu den Faltenrücken 15. Bei dieser Ausgestaltung dringen die Schwerter 19 zwischen die Falten 14 ein, wodurch ein Überschneidungsbereich zwischen den Schwertern 19 und den Falten 14 gebildet ist. In diesem

Überschneidungsbereich bildet der Kleber 20 die dichtende Verbindung zwischen den Schwertern 19 der Flanschplatte und den Falten 14 des Filtermediums 8^'. Die Faltenrücken 15 können, wie in Fig. 5 dargestellt, die Flanschplatte 10 berühren. Bei anderen Ausführungsbeispielen müssen die Faltenrücken 15 jedoch keinen Kontakt zu der Flanschplatte 10 aufweisen. Bei derartigen

Ausführungsformen sind die Faltenrücken 15 an einer beliebigen Stelle zwischen der Flanschplatte 10 und den Spitzenbereichen der Schwerter 19 angeordnet.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Ausströmrohr 12 trichterförmig ausgestaltet, wobei die obere Öffnung des Ausströmrohrs 12 etwa der Höhe h des Filtermediums 8^' entspricht. Somit kann die gereinigte Luft ohne abrupte Richtungsänderungen in den Reinraumausgang 5 strömen. Weiterhin verfügt das Ausströmrohr 12 über eine Dichtungsaufnahme 21 , in welche ein O-Ring 22 einlegbar ist. Durch den O-Ring 22 ist der Filtereinsatz 6 dichtend auf den Reinraumausgang 5 aufschiebbar. Außerdem ist an dem Ausströmrohr 12 ein umlaufender Absatz 23 angeordnet, welcher den Reinraumausgang 5 derart aufnimmt, dass keine Störkontur im Strömungsweg der gereinigten Luft gebildet ist.

Bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist in dem

Reinraumausgang 5 der Sicherheitseinsatz 13 eingeschoben dargestellt. Der Sicherheitseinsatz verfügt über eine Stützgeometrie 24, welche rohrförmig mit Durchlässen 25 ausgebildet ist. Die Stützgeometrie 24 stellt keinen

nennenswerten Strömungswiderstand dar. Um die Stützgeometrie 24 herum ist ein Sicherheitsfiltermedium 26 angeordnet, welches verhindert, dass z.B. beim Filterwechsel oder bei einem beschädigten Filtermedium 8^' Verunreinigungen in den Reinraumausgang 5 gelangen. Zur Erfüllung dieser Aufgabe verfügt der Sicherheitseinsatz 13 zusätzlich noch über eine Dichtung 27.

Beim Wechsel des Filtereinsatzes 6 kann dieser aus dem Gehäuse 1 entfernt werden und der Sicherheitseinsatz 13 verbleibt im Reinraumausgang 5. In gleicher Weise kann der neue Filtereinsatz 6 wieder montiert werden, ohne dass der Sicherheitseinsatz 13 entfernt werden muss. Sofern der Sicherheitseinsatz 13 erneuert werden muss, ist der Filtereinsatz 6 aus dem Gehäuse 1 zu entfernen und anschließend kann der Sicherheitseinsatz 13 entnommen werden. Dieser muss dann durch einen neuen Sicherheitseinsatz 13 ersetzt werden, bevor der Filtereinsatz 6 wieder montiert werden kann.

Claims

Ansprüche

1 . In ein Filtergehäuse (1 ) einsetzbarer Filtereinsatz (6) mit zwei voneinander beabstandeten, einander gegenüberliegenden, insbesondere parallelen,

Bodenscheiben (7) und einer Randzonen der Bodenscheiben (7) verbindenden Filterwand (8) welche von einer Öffnung (9) durchsetzt wird, die an einen

Rohraumeingang (4) oder Reinraumausgang (5) des Gehäuses (1 ) anschließbar ist,

wobei die Öffnung (9) in einer mit den Bodenscheiben (7) dicht verbundenen Flanschplatte (10) angeordnet ist, und wobei die Flanschplatte (10) dicht an die Filterwand angeschlossen ist.

2. Filtereinsatz nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Filterwand (8) als plissierte Bahn aus Filtermaterial mit im Wesentlichen orthogonal zu den Bodenscheiben (7) ausgerichteten Plisseefalzen und

Faltenrücken ausgebildet und die Flanschplatte (19) dichtend mit den

Plisseefalzen (15) verbunden ist.

3. Filtereinsatz nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass zwischen den Bodenscheiben (7) säulenartige Verbindungskörper (1 1 ) angeordnet sind, die die Bodenscheiben (7) zug- und druckfest miteinander verbinden.

4. Filtereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Bodenscheibe (7) und der Flanschplatte (10) eine

Formschluss- bzw. Schnappverbindung (18) gebildet ist.

5. Filtereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Flanschplatte (10) an ihr angeordnete bzw. angeformte Stege aufweist, die in Richtung eines Plisseefalzes (15) der Filterwand (8) weisen.

6. Filtereinsatz nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Stege oder Schwerter (19) keilförmig ausgebildet sind.

7. Filtereinsatz nach Anspruch 5 oder 6,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Schwerter (19) beabstandet zu dem Faltenrücken (15) der Plisseefalten (14) angeordent sind und der Abstand durch Kleber (20) überbrückt ist.

8. Filtereinsatz nach einem der Ansprüche 5 oder 6,

dadurch gekennzeichnet,

dass zwischen den Stegen oder Schwertern (19) und der Filterwand (8) ein Kleber (20) angeordnet ist, der eine dichtende Verbindung bildet.

9. Filtereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet,

dass an der Flanschplatte (10) ein zur Öffnung (9) gleichachsiges Ein- oder Ausströmrohr (12) angeordnet ist, welches in den Filtereinsatz (6) hineinragt.

10. Filtereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschplatte (10) über einen zusätzlichen rohrförmigen Stutzen (28) verfügt, über den der Innenraum des Filtereinsatzes (6) mit einem

Zusatzaggregat verbindbar ist.