CN101384331A - 过滤元件和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种过滤元件，其包括第一表面层(1)和第二表面层(2)，其中层(1、2)在形成容积和至少一个开口(3)的情况下相互连接，层(1、2)通过结构(4)部分地相互隔开，其特征在于，所述结构(4)由至少一个层(1、2)形成，在提供一种在制造简单的情况下保证无缺陷地工作的过滤装置的目的方面，其特征在于，所述结构(4)由至少一个层(1、2)形成。此外，本发明还涉及一种包括过滤元件和框架的装置。还公开了一种具有深拉区域的层(1、2)。

Description

过滤元件和装置

技术领域

本发明涉及一种过滤元件，该过滤元件包括第一表面层和第二表面层，其中所述层在形成至少一个容积和至少一个开口的情况下相互连接，其中所述层通过结构部分地相互隔开。此外，本发明涉及一种包括过滤元件和框架的装置以及一种层。

背景技术

这种过滤元件和装置在现有技术中已公知。所述类型的过滤元件用作设置在空调设备或通风装置中的袋式过滤器。这种袋式过滤器具有将各层相互隔开的结构，该结构防止所述层相互贴靠而对过滤效果产生不利影响。通常，所述结构设计成条状，通过焊缝与两个层相连接，在袋式过滤器的开口区域内具有凹槽，以使袋式过滤器能够在开口区域内扩展。

由此可实现:过滤元件可在开口区域内扩展，而朝向过滤元件的背向开口的端部渐缩。这保证了:气流能在大面积上进入楔形的过滤元件并被过滤。

但对于这种类型的过滤元件不利的是，制备条形结构需要复杂的加工步骤。由此显著增加了用于已知袋式过滤器的制造方法的成本。此外不利的还有，条形结构在运行和加工时会折断或者从层上松脱。当松脱的条形结构在袋式过滤器内部在一定程度上松脱地四周移动时，所述条形结构在运行时不利地改变袋式过滤器内的流动条件。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种在制造简单的情况下保证无缺陷地工作的过滤装置。

本发明通过权利要求1的特征实现上述目的。根据权利要求1，开头所述类型的过滤元件的特征在于，所述结构由至少一个层形成。

根据本发明认识到，如果所述结构由所述层本身形成，则可不使用分离的条形结构。由此可有利地实现:所述结构在运行时牢固地保留在层上而不会从所述层上松脱。由此确保了，流动条件在袋式过滤器的整个使用寿命期间都不会被松脱地四周运动的结构不利地影响。因为隔开的结构能毫无问题地由所使用的层形成，所以还能够经济地制造袋式过滤器。就此而言，可实现一种在制造简单的情况下保证无缺陷地运行的过滤装置。

因此，实现了开头所述的目的。

在一种结构特别有利的实施形式中，所述结构可由所述两个层形成。这使得可以建立特别大的容积以及使各层相互间建立可靠的间隔。由此能在两个层之间建立净宽特别大的腔，从而毫无问题地形成可供穿流的通道。

在另一种实施形式中，所述结构能够使所述层可至少在局部相互连接。由此确保:结构使两个形成于层内的腔相互间流动密封地分开。在这种背景下可设想，所述层在开口区域内不相连，使得过滤元件可以在开口区域内扩展。所述层的相互连接可通过粘接工艺或通过热工艺(thermischeProzesse)来实现。粘接工艺允许使用在硬化后仍具有足够的柔韧性的柔韧的粘接剂。使用这种粘接剂有利地实现了:粘接位置即使在过滤元件扭曲和变形时也不会被损坏。各层相互间的热连接(例如通过各层的热塑性部分的熔化的连接)使得能够特别快速地制造过滤元件。此外，层的粘接或焊接提高了层的刚度，由此改善了过滤元件的穿流特性。

所述结构可设计成深拉的或压制的区域。深拉工艺使得能够在层本身的内部形成结构。在深拉时，材料受热并变形。深拉工艺使得层硬化，因此制得的过滤元件的固有刚度高，并因而能毫无问题地装入框架或空腔内。由此也实现了:所述层持续地——亦即在未被穿流的状态下也——被隔开并允许流体流毫无问题地进入。由现有技术已知的条形结构不能得到这种效果，即不是持续地以最小间距保持所述层，因此穿过的流体流在运行时必须首先使所述层相互隔开，以便进入由所述层形成的容积内。这导致了过滤元件的不利的和不希望的穿流特性。

此外，所述结构可设计成压制区域。压制部可包括凹槽(Rillierung)或特别是通过热方法在层上压制出的其它结构。在此背景下可设想，通过超声波焊头(

)或加热的压花辊来制造压制区域。

所述结构可设计成表面元件。表面元件的制备使得可以毫无问题地制造和形成在过滤元件内部的限定的空气流动通道。通道的形成使得可以定向地和无涡流地引导待过滤的空气流。

所述结构可设计成从平的表面层突出的三维结构。这种具体的实施形式使得可以调整建立于各层之间的腔的净宽。可完全根据结构的尺寸和几何形状来建立任意截面形状的腔或通道。甚至可设想将三维结构设计成，这些三维结构使腔或通道在流动方向上渐缩。

所述结构可设计成弓形。因为弓形形状可通过可加热的辊子或滚子***毫无问题地形成在表面层内，所以这种具体的实施形式在过滤元件的制造方面是有利的。特别是能够这样地将表面层压制出弓形结构，即具有突起的、可加热的长形元件的两个压制平台将所述层包围在二者中间，所述元件具有被圆整的弓形表面。长形元件使所述层延展或拉伸到形成在相互错开设置的元件之间的间隙内。通过所述加热元件可使热塑性的纤维材料受热并成形或变形。在纤维材料冷却后，该变形近乎冻结。在此，通过深拉工艺为层配设波纹状或弓形的图案。此外，因为具有弓形结构的两个层可限定出在横截面内具有圆形形状或椭圆形形状的通道，所以弓形形状是有利的。这种几何形状引起特别有利的流动条件。

所述层可由无纺布制成。在此可设想，无纺布由草纱(Stapelfasern)、纳米纤维、超细纤维(Mikrofasern)或带有静电的纤维制成。因为无纺布由于其可调整的多孔性而可与不同的需求规格(Anforderungsprofile)相匹配，所以应用无纺布可实现特别好的过滤效率。无纺布可包括热塑性纤维。在此背景下可设想，无纺布仅包括限定部分的热塑性纤维，所述部分足以使所述层通过热处理而具有(一定的)结构或固有刚度。

如果热塑性纤维重结晶或固化，热塑性纤维的制备使得所述层可以被热压制或深拉并具有形状稳定性。在此背景下，过滤元件可这样制造，即首选将一个层作为半成品经历热工艺，然后与可设计成等同部分的另一个层连接在一起。

在此背景下可设想，无纺布包括活性炭或活性炭颗粒，或者该无纺布配设有一个或多个包括活性炭或活性炭颗粒的层。这种具体的实施形式使得能够从空气流中过滤出不适的气味或气态污物。这种实施形式可用在特别是建筑物、船舶或车辆的空调装置中，因为在这些地方对室内环境(Raumklimas)质量的要求高。

所述层可设计成矩形或梯形并在三个侧边上相互连接。这种实施形式确保了过滤元件的特别简单的结构。此外，由此可实现类似口袋的、楔形的构形，在该构形中可容纳一定体积的待过滤空气。

所述层和/或结构可相互焊接。在焊接工艺中，使制成层的材料熔接或熔化，使得分离的材料层能流入彼此之中。这可通过超声波焊接来实现。这种具体的实施形式使得无纺布相互间可以特别牢固的接合。此外，通过超声波焊接制成的接缝的特征通常在于，该接缝的材料密度提高，因此能使过滤元件具有稳定性。超声波焊接的接缝也在接缝区域内保证了特别的气密性。可完全根据所希望的稳定性设置多条接缝，以使过滤元件在局部区域内具有提高的稳定性。在此可特别设想，超声波焊接的接缝用作支撑元件。

在此背景下，所述层和/或结构也可通过激光焊接相互连接。激光焊接工艺的优点在于，能特别精确和快速地产生接缝。此外，通过激光焊接工艺可实现:将过滤元件的不同部分逐点地相互固定。

也可设想在使用微波或其它高频电磁波情况下执行的焊接工艺。这些工艺使得可以非常快速地加热待焊接的材料以及毫无问题地对施加给材料的能量进行定量。

所述层可以相互粘接。在此，可设想使用在硬化后仍柔韧的粘接剂，由此过滤元件在装入安装空间内时可在不被损坏的情况下变形。粘接工艺可经济地进行并在粘接位置上实现高的气密性。

此外，开头所述的目的通过权利要求14的特征来实现。

为避免重复，关于发明的工作/实施(

)可参见这种过滤元件的实施形式。

框架和过滤元件可不可拆卸地相互连接。由此可实现稳定的装置。在此背景下，过滤元件能注塑或发泡()到框架中或者过滤元件和框架可设计成一体的。

也可设想，将过滤元件夹紧在框架中。在此，框架部件可由塑料或金属制成。框架部件的可以以榫槽连接的形式连接在一起，其中过滤元件夹紧在框架部件之间。这种实施形式使得可以在现场快速地安装装置。

框架的支架可配设有至少一个密封件。在工厂设置密封件实现了:在将框架安装到固定件中时不需要附加的安装步骤。通过制备已在工厂固定的密封件省去了安装步骤，例如将密封件与框架粘接和匹配精确地使密封件定向。

支架和密封件可设计成一体的。在此可设想，密封件设计成支架的渐缩区域。特别是密封件可设计成密封唇口，该密封唇口能由于其材料厚度而容易变形，也可压紧在表面上。所以这种具体的实施形式使得支架可以由相同的材料(materialeinheitlich)构造成并保证了特别的密封性，这是因为可以省去在密封件和支架之间的交界面。

至少一个密封件可形锁合地与支架相连接。形锁合连接使得可以在不使用粘接剂的情况下固定密封件。通过制备密封件接纳部使得安装工人可以毫无问题地和精确限定地将密封件布置成，如最优的密封性所需的那样。

在此背景下，支架可具有用于供密封件压入的凹部。该凹部可设计成矩形槽或燕尾槽。在此，可将整体可压缩的密封件这样压入凹槽内，使得该密封件与支架形锁合地连接。

支架可由至少一种发泡材料制成。这种具体的实施形式使得可以在制造支架的同时将过滤元件发泡到支架中。由此保证了在支架和过滤元件之间的特别的密封性。聚氨酯泡沫可用作发泡工艺用的材料，因为这种材料可经济地和良好地加工。

支架可由至少一种注塑材料制成。在此可设想，支架由两种相互邻接地注射的组分制成。在这里，支架可由较硬的材料制成，而一体注射成的密封件由较软的材料制成。在此可设想，支架由聚酰胺制成而注射的密封件由热塑性弹性体/合成橡胶制成。通过这种方法同样可有利地实现:支架与过滤元件材料接合地连接，从而保证了支架与过滤元件之间的特别的密封性。

支架可由无纺布制成。在此可设想，通过热处理使无纺布在结构上硬化，从而具有必需的刚度以有效地将过滤元件固定在一固定件中。这种具体的实施形式使得包括框架和过滤元件的装置可以由相同的材料制成。特别是在此背景下可设想，将多个过滤元件并排布置并通过热处理使所述元件相互挤压，从而通过元件的相互贴靠的开口区域限定出支架。

框架可包括一设计成矩形的支架。这种具体的实施形式使得可以在所谓的过滤器腔内棋盘状地布置多个支架，在所述过滤器腔内带有过滤元件的支架并排和叠置地设置在多个行列和间隙内。通常，支架设计成方形的。

支架可包括支撑件/横梁(Streben)。在此，特别是可设想，支撑件和支架设计成一体的格栅状。支撑件使得支架可以有利地与过滤元件的表面层相连接。通过支撑件确保了能并排布置多个过滤元件，其中过滤元件通过支撑件与表面层之间的接合而被固定。

也可设想支架的所有与装置相关地实施的实施形式在一个包括这种支架隔离的框架内。就此而言，这种框架也被认为与装置和过滤元件无关，该框架可包括根据所述实施形式之一的支架。

所述层可具有深拉的区域。具有深拉区域的层具有特别的抗弯刚度和高的抗扭截面系数(Widerstandsmoment)。这种层可用于制造呼吸防护面罩、用于过滤液体的星形过滤器或盒式过滤器，因为这些产品必须局部地具有高的抗扭刚度以确保其适用性。

此外，可将具有深拉区域的层折叠成锯齿形，以提高所述层的有效过滤面积。这种层可用在盒式过滤器中。在此，深拉的区域可具有足够高的刚度，以便在运行时确保隔开折叠的棱边或折叠的层区域。如果深拉的线形结构形成折叠棱边，则可通过该线形结构简化折叠以及规定折叠棱边的位置。

可这样在表面层上压制出深拉区域，即两个压制平台将所述层包围在二者之间。压制平台可具有突起的、可加热的长形元件。当所述压制平台相合拢时该长形元件使受热的层延展或拉伸到在相互错开设置的元件之间形成的间隙内。所述加热元件可使热塑性的纤维材料软化和变形。在纤维材料冷却后，变形近乎冻结。在此，通过深拉工艺为所述层配设波纹状或弓形的图案。同时，在深拉工艺期间可在层上形成线形结构，以便简化层的折叠。

除了热塑性纤维之外，这里所述的层还可以包括纤维素纤维(Zellulosefasern)。纤维素纤维的优点在于价格低廉。此外，可掺入具有温度稳定性高的优点的芳族聚酰胺纤维(Aramidfasern)。

如果这里所述的层能特别容易地清洁，则所述层可应用在表面过滤中。这里所述的层可具有渐进的结构，以便用在深层过滤中。这种渐进的结构的特点在于，在一个过滤层内沿一方向首先设置粗大的孔，然后设置细小的孔。

存在有以有利的方式实施和改进本发明原理的各种不同的可能性。为此，一方面参见所附权利要求书，另一方面参见下面的对本发明过滤元件或装置的优选实施例的解释。结合根据附图对优选实施例的解释也解释了所述原理的一般的优选实施形式和改进方案。

附图说明

在附图中，

图1示出具有设计成弓形的结构的过滤元件的俯视图，

图1a示出根据图1的过滤元件的横剖面图，

图2示出具有弓形和扁平区域的过滤元件的俯视图，

图2a示出根据图2的过滤元件的横剖视图，

图3示出具有框架和过滤元件的装置，

图4示出配设有两个密封件的支架，

图5示出配设有U形密封件的支架，以及

图6示出具有用于容纳密封件的凹部的支架。

具体实施方式

图1示出包括第一表面层1和第二表面层2的过滤元件，其中层1、2在形成容积和开口3的情况下相互连接。层1、2通过结构4相互隔开。结构4由至少一个层1、2形成。

图1a示出根据图1的层1、2，所述层具有弓形的表面区域4。结构4由两个层1、2形成。结构4使层1、2相互连接。结构4设计成深拉的区域。结构4设计成从平的表面层1、2突出的三维结构。

图2示出包括表面层1、2的过滤元件，由所述表面层1、2形成弓形结构4。

图2a示出根据图2的过滤元件的横剖面图。层1、2通过设计成弓形的结构4相互连接。弓形结构4紧邻层1、2的扁平区域，该层1、2与弓形结构4共同形成过滤元件的腔或通道。

根据图1和图2的层1、2设计成梯形并在三个侧边上相互连接。所述层限定一开口3。

图3示出带有用于容纳根据图1或图2的过滤元件的框架的装置，该框架包括支架5。支架5配设有密封件6。

图4示出具有密封件6和密封件7的框架5，这两个密封件设置在框架的相对的两侧上。也可设想，将密封件6或7单独设置在支架5的其中一侧上，或者在支架5的三个侧面上设置密封件。

图5示出在三个侧面上贴靠支架的U形密封件8。

图6示出具有凹部9的支架。凹部9设计成矩形并用于形锁合地容纳密封件。

所有在图3至6中示出的框架或支架5都可与根据图1和2的过滤元件组合。

关于本发明原理的其它有利的实施形式和改进方案可参见说明书的概述部分和所附的权利要求书。

最后，须很特别地强调的是，上述纯粹任意选择的实施例仅用于解释根据本发明的原理，但本发明原理并不局限于这些实施例。

Claims (28)

1.一种过滤元件，该元件包括第一表面层(1)和第二表面层(2)，其中所述层(1、2)在相互形成至少一个容积和至少一个开口(3)的情况下相互连接，其中所述层(1、2)通过结构(4)部分地相互隔开，其特征在于，所述结构(4)由至少一个层(1、2)形成。

2.根据权利要求1所述的过滤元件，其特征在于，所述结构(4)由所述两个层(1、2)形成。

3.根据权利要求1或2所述的过滤元件，其特征在于，所述结构(4)使所述层(1、2)至少在局部相互连接。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的过滤元件，其特征在于，所述结构(4)设计成深拉的或压制的区域。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的过滤元件，其特征在于，所述结构(4)设计成表面区域。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的过滤元件，其特征在于，所述结构(4)设计成从平的表面层(1、2)突出的三维结构。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的过滤元件，其特征在于，所述结构(4)设计成弓形。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的过滤元件，其特征在于，所述层(1、2)由无纺布制成。

9.根据权利要求8所述的过滤元件，其特征在于，所述无纺布包括热塑性纤维。

10.根据权利要求8或9所述的过滤元件，其特征在于，所述无纺布包括活性炭或活性炭颗粒。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的过滤元件，其特征在于，所述层(1、2)设计成矩形或梯形并在三个侧边上相互连接。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的过滤元件，其特征在于，所述层(1、2)相互焊接。

13.根据权利要求1至11中任一项所述的过滤元件，其特征在于，所述层(1、2)相互粘接。

14.一种包括根据上述权利要求中任一项所述的过滤元件和带有支架(5)的框架的装置。

15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述框架和过滤元件不可松脱地相互连接。

16.根据权利要求14或15所述的装置，其特征在于，所述过滤元件注塑或发泡到框架中。

17.根据权利要求14或15所述的装置，其特征在于，所述框架和过滤元件设计成一体。

18.根据权利要求14至17中任一项所述的装置，其特征在于，所述支架(5)配设有至少一个密封件(6、7、8)。

19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述支架(5)和密封件(6、7、8)设计成一体。

20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述密封件(6、7、8)设计成支架(5)的渐缩区域。

21.根据权利要求14至20中任一项所述的装置，其特征在于，至少一个密封件(6、7、8)可形锁合地与支架(5)连接。

22.根据权利要求14至21中任一项所述的装置，其特征在于，所述支架(5)具有用于供密封件(6、7、8)压入的凹部(9)。

23.根据权利要求14至22中任一项所述的装置，其特征在于，所述支架(5)由至少一种发泡材料制成。

24.根据权利要求14至22中任一项所述的装置，其特征在于，所述支架(5)由至少一种注塑材料制成。

25.根据权利要求14至22中任一项所述的装置，其特征在于，所述支架(5)由无纺布制成。

26.根据权利要求14至25中任一项所述的装置，其特征在于，所述支架(5)设计成矩形。

27.根据权利要求14至26中任一项所述的装置，其特征在于，所述支架(5)包括支撑件。

28.一种特别是用于根据权利要求1至13中任一项所述的过滤元件或根据权利要求14至27中任一项所述的装置的层(1、2)，所述层包括深拉区域。

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