DE60009686T2

DE60009686T2 - Filterelement mit griff

Info

Publication number: DE60009686T2
Application number: DE60009686T
Authority: DE
Inventors: C. Joseph TOKAR
Original assignee: Donaldson Co Inc
Current assignee: Donaldson Co Inc
Priority date: 1999-02-26
Filing date: 2000-02-23
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2020-02-24
Also published as: KR100630425B1; JP4860042B2; ATE501776T1; EP1169109B1; KR20010103773A; EP1169109A1; JP2002537103A; CN1341038A; ID30473A; ES2221839T3; WO2000050153A1; EP1426092B1; AU776588B2; CN101347696B; EP1426092A1; DE60009686D1; CN101347696A; EP2239038A1; ZA200106729B; DE60045747D1

Description

1. Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft Filtervorrichtungen zur Filterung von Fluiden, wie z. B. Gas, Flüssigkeiten, o. dgl. insbesondere betrifft die Erfindung ein Filterelement mit einem Handgriff.
2. Stand der Technik
Durchgangsströmungs-Filterelemente werden dem Stand der Technik gemäss zur Reinigung von Fluiden, die sie durchströmen, benutzt. Verschiedene Beispiele solcher Filterelemente sind in WO-A-97/40.917 beschrieben. Die dem Stand der Technik gemässen Durchgangsfilter-Elemente besitzen typischerweise eine Eintrittsfläche und eine gegenüber liegende Austrittsfläche. Auf diese Weise fliesst das Fluid, nachdem es an der Eintrittsfläche in das Filterelement eingetreten ist, in einer vorgegebenen Richtung durch das Filterelement und tritt in der gleichen Richtung aus dem Filterelement aus. Wie in WO-A-97/40.917 beschrieben, werden Durchgangsfilter-Elemente in einem Kanal oder Gehäuse o. dgl. installiert. Nach einer gewissen Betriebszeit müssen die Filterelemente gewartet werden; sie müssen entweder gereinigt oder komplett ersetzt werden. Wenn es schwierig oder unbequem ist das Filterelement zu warten, kann es vorkommen, dass der Anwender den geeigneten Wartungszeitpunkt verzögert, wodurch Schäden in dem System, dessen Fluid gereinigt werden soll, entstehen können. Deswegen sind Verbesserungen der Durchgangsfilter-Elemente wünschenswert.
3. Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist, die dem Stand der Technik gemäßen Nachteile zu eliminieren.
4. Lösung der erfindungsgemässen Aufgabe
Zur Lösung der erfindungsgemässen Aufgabe wird eine Filterkonstruktion vorgeschlagen, die in verschiedenen Ausführungsformen ein Filterelement mit einem Handgriff enthält. Das Filterelement ist für Durchgangsströmung konfiguriert. Z. B. kann das Filterelement typischerweise einander gegenüberliegende erste Eintrittsenden und zweite Austrittsenden und mehrere Flöten besitzen. Jede der Flöten besitzt einen Endteil an dem ersten Ende des Filterelementes und einen zweiten Endteil an dem zweiten Ende des Filterelementes. Alternierend sind die ersten Endteile und die zweiten Endteile benachbarter Flöten verschlossen. Der Handgriff ist üblicherweise so konstruiert und so angeordnet, dass er die durch Teile einer menschlichen Hand aufgebrachte Griffkraft aufnehmen kann.
Dieses Konzept unterscheidet sich von einer in US-A-4.255.175 beschriebenen Filteranordnung. Gemäss dieses früheren Patentes wird ein Handgriff mittels einer flexiblen Leine an einem Plattenfilter befestigt; wobei die flexible Leine den Griff an einer ersten Fläche des Plattenfilters mit einem Halter an einer zweiten Fläche des Plattenfilters verbindet.
Erfindungsgemäß wird bevorzugt, dass das Filterelement einen zentralen Kern besitzt, um den die Flöten gewickelt sind. Bei bevorzugten Ausführungsformen ist der Handgriff mit dem zentralen Kern verbunden.
In einer anderen Ausführungsform beschreibt die Erfindung ein Filtersystem, bei dem ein Filterelement in einem Kanal eingebaut ist. Das Filterelement kann für Durchgangsströmung konfiguriert sein. Ein Verfahren zur Wartung des Systems kann beinhalten: (1) Greifen eines mit dem Filterelement verbundenen Griffes, und (2) Ziehen des Griffes, um das Filterelement aus dem Kanal des Systems zu ziehen.
5. Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen beschrieben. Es zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemässen Filterelementes;
2 eine schematische, perspektivische Ansicht eines Teiles eines in das erfindungsgemässe Filterelement gemäss 1 einsetzbaren Filtermediums;
3 eine Frontansicht des erfindungsgemässen Filterelementes gemäss 1;
4 eine vergrösserte fragmentarische Frontansicht einer alternativen Ausführungsform eines erfindungsgemässen auf einem Filterelement gemäss 1 befestigten Dichtungselementes;
5 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Filterelementes;
6 eine schematische Ansicht eines Systems, in das ein erfindungsgemässes Filterelement gemäss 1 und 3 bis 5 eingesetzt ist.
A. Beschreibung 1–5
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemässen Filterpaketes oder Filterelementes 10. Vorzugsweise besitzt das Filterelement 10 ein Filtermedium 12, einen Handgriff 14 und ein Dichtungssystem 16. Das Filtermedium 12 ist ausgelegt, um Feststoffpartikel aus einem Fluid, z. B. Luft, das durch das Filtermedium 12 strömt, zu entfernen. Der Handgriff 14 ist vorzugsweise so konstruiert, dass er eine bequeme Handhabung des Filterelementes 10 insbesondere während der Wartung oder des Austausches gestattet. Das Dichtungssystem 16 ist so ausgelegt, dass es eine wirksame Dichtung zwischen dem Filtermedium 12 und der Innenwand eines Kanals bewirkt.
Ferner ist gemäss 1 das Filterelement 10 so konfiguriert, dass es eine gerade Durchgangsströmung gestattet. Mit dem Begriff „gerade Durchgangsströmung" ist gemeint, dass das Fluid direkt durch das Filterelement 10 strömt, wobei das Fluid in eine Eintrittsfläche des Filterelementes 10 eintritt und aus einer gegenüberliegenden Austrittsfläche des Filterelementes 10 austritt, wobei die Strömungsrichtung des Fluids an der Eintrittsfläche die gleiche ist, wie die Strömungsrichtung des Fluids an der Austrittsfläche. Z. B., besitzt das Filterelement 10 ein erstes Ende 20 und ein gegenüberliegend angeordnetes Ende 22. Bei einigen Ausführungsformen entspricht das erste Ende 20 einer stromaufwärts gelegenen Fläche oder Ende, während das zweite Ende 22 einer stromabwärts gelegenen Fläche oder Ende entspricht. Bei gewissen anderen Ausführungsformen kann das erste Ende 20 das stromabwärts gelegene Ende sein, während das zweite Ende 22 das stromaufwärts gelegene Ende sein kann. Der gerade Durchgangsstrom gestattet es, Fluid in das erste Ende 20 eintreten und aus dem zweiten Ende 22 austreten zulassen, so dass die Strömungsrichtung in dem ersten Ende 20 gleich ist der Strömungsrichtung des austretenden Fluids in dem zweiten Ende 22. Gerade Durchflusskonstruktionen können die Turbulenzen in dem Fluidstrom reduzieren.
Nun zu 2, die eine schematische perspektivische Ansicht zeigt, die die Betriebsprinzipien gewisser bevorzugter Filtermedia, die in der erfindungsgemässen Filterkonstruktion einsetzbar sind, demonstriert. In 2 ist eine Flötenkonstruktion durch die Bezugszahl 122 gekennzeichnet. Vorzugsweise besitzt die Flötenkonstruktion 122 eine gewellte Schicht 123 mit mehreren Falten 124 und ein Deckblatt 132. Die Ausführungsform gemäss 2 zeigt zwei Teile des Deckblattes 132, einen Teil 132A (dargestellt an der Oberseite der gewellten Schicht 123) und einen Teil 132B (dargestellt unter der gewellten Schicht 123). Typischerweise besitzen die in den hier beschriebenen Filteranordnungen bevorzugten Filtermedium-Konstruktionen 125 eine gewellte Schicht 123, die mit dem unteren Deckblatt 132B verbunden ist. Wenn diese Filtermedium-Konstruktion 125 in einer gerollten Konstruktion verwendet wird, wird sie üblicherweise derart um sich selbst gewickelt, dass das untere Deckblatt 132B die Oberseite der gewellten Schicht 123 abdeckt. Das Deckblatt 132, das die Oberseite der gewellten Schicht 123 abdeckt, ist durch die Bezugszahl 132A gekennzeichnet. Es ist offensichtlich, dass das Deckblatt 132A und das Deckblatt 132B das selbe Deckblatt 132 sind.
Bei Verwendung dieser Filtermedium-Konstruktion 125 bilden die Flötenkammern 124 vorzugsweise alternierende Erhebungen oder Kuppen 126 und Tröge 128. Die Tröge 128 und die Erhebungen oder Kuppen 126 unterteilen die Flöten in eine obere Reihe und eine untere Reihe. Bei der speziellen Konfiguration gemäss 2 bilden die oberen Flöten Flötenkammern 136, die an ihren stromabwärtigen Enden verschlossen sind, während die unteren Flöten Flötenkammern 134 bilden, die an ihren stromaufwärtigen Enden verschlossen sind. Die Flötenkammern 134 sind durch einen ersten Endsaum 138 verschlossen, der einen Teil des stromaufwärtigen Endes der Flöten zwischen dem gewellten Blatt 130 und dem zweiten Deckblatt 132B füllt. In gleicher Weise verschliesst ein zweiter Endsaum 240 das stromabwärts gelegene Ende alternierender Flöten 136. In einigen Systemen sind sowohl der erste Endsaum 138 und der zweite Endsaum 140 entlang aller Teile der Filtermedium-Konstruktion 125 geradlinig, d. h., sie weichen niemals von dem geraden Verlauf ab. In einigen anderen Systemen ist der erste Endsaum 138 geradlinig, weicht jedoch niemals von einer Position an oder nahe der Enden der Filtermedium-Konstruktion 125 ab, während der zweite Endsaum 140 geradlinig ist, aber niemals von einer Position an oder nahe der Enden der Filtermedium-Konstruktion 125 abweicht.
Beim Einsatz von Filtermedien, die in der Form der Filtermedium-Konstruktion 125 konstruiert sind, tritt ungefiltertes Fluid, wie z. B. Luft, wie durch die schattierten Pfeile 144 dargestellt, in die Flötenkammern 136 ein. Die Flötenkammern 136 sind an ihren stromaufwärtigen Enden 146 offen. Der ungefilterte Fluidstrom kann nicht in die stromabwärtigen Enden 148 der Flötenkammern 136 eintreten, da ihre stromabwärtigen Enden 148 durch den zweiten Endsaum 140 verschlossen sind. Daher ist das Fluid gezwungen, durch das gewellten Blatt 130 oder das Deckblatt 132 zu strömen. Wenn das ungefilterte Fluid durch das gewellte Blatt 130 oder das Deckblatt 132 strömt, wird das Fluid gereinigt bzw. gefiltert. Das gereinigte Fluid ist durch die unschattierten Pfeile 150 dargestellt. Das Fluid strömt dann durch die Flötenkammern 134 (deren stromaufwärtigen Enden 151 verschlossen sind), um dann durch die offenen stromabwärtige Enden die Flötenkonstruktion 122 zu verlassen. Bei der dargestellten Konfiguration kann das ungefilterte Fluid durch das gewellte Blatt 130, das obere Deckblatt 132A oder das untere Deckblatt 132B in eine der Flötenkammern 134 einströmen.
Üblicherweise wird die Filtermedium-Konstruktion 125 vorgefertigt und dann gewickelt, um eine gerollte Filtermedium-Konstruktion zu bilden. Wenn diese Art des Filtermediums für die Anwendung gewählt wird, besteht die vorgefertigte Filtermedium-Konstruktion 125 aus dem gewellten Blatt 123, das durch den Endsaum 138 mit dem unteren Deckblatt 132B verbunden ist (wie in 2 dargestellt, jedoch ohne das obere Deckblatt 132A). Bei diesen Anordnungsarten besitzt die Filtermedium-Konstruktion 125 eine führende Kante an einem Ende und eine nachlaufende Kante an dem gegenüberliegenden Ende und eine obere Seitenkante und eine untere Seitenkante, die sich zwischen der führenden Kante und der nachlaufenden Kante erstrecken. Mit dem Ausdruck „führende Kante" ist die Kante gemeint, die einleitend gedreht oder gerollt wird, so dass sie im oder benachbart zum Zentrum oder zum Kern der gerollten Konstruktion ist. Die „nachlaufende Kante" ist die Kante, die bei der Beendigung des Dreh- oder Wickelprozesses an der Aussenseite der gerollten Konstruktion liegt.
Die führende Kante und die nachlaufende Kante sollten bei diesen Arten der Filtermedium-Konstruktionen 125 vor dem Wickeln des Blattes in eine Spule zwischen dem gewellten Blatt 123 und dem unteren Deckblatt 132B abgedichtet werden. Obwohl zahlreiche Arten möglich sind, wird in bestimmten Verfahren die Dichtung an der führenden Kante wie folgt gebildet:

(a) Das gewellte Blatt 123 und das untere Deckblatt 132B sind entlang einer Linie geschnitten, die sich von der oberen Seitenkante zur unteren Seitenkante (oder von der unteren Seitenkante zur oberen Seite) entlang einer Kuppe 126 einer Flöte 124 am höchsten Punkt (Scheitel) der Kuppe 126 ersteckt; und
(b) Entlang der Schnittlinie wird zwischen dem unteren Deckblatt 132B und dem gewellten Blatt 123 ein Dichtungsmittel aufgebracht.

Die Dichtung an der nachlaufenden Kante kann analog zum Herstellungsprozess der Dichtung an der führenden Kante gebildet werden.
Obwohl zur Bildung der Dichtungen zahlreiche verschiedene Dichtungsmittelarten verwendet werden können, ist ein brauchbares Material ein nicht geschäumtes Dichtungsmittel der Fa. H. B. Fuller, St. Paul, Minnesota, unter der Handelsbezeichnung HL 0842.
Bei der Verwendung der Filtermedium-Konstruktion 125 kann es für den Systemkonstrukteur wünschenswert sein, die Konstruktion 125 in eine gerollte Filtermedium-Konstruktion, wie z. B. das Filterelement 10 gemäss 1, zu wickeln. Es können verschiedene Arten verwendet werden, um das Filtermedium zu spulen oder zu rollen. Z. B., kann die Filtermedium-Konstruktion 125 um einen zentralen Kern 30 oder ein anderes Element gewickelt werden, das ein Tragelement für die Wicklung darstellt.
Zur Herstellung eines Filterelementes 10 wird üblicherweise ein einseitig abgedecktes Filtermedium, wie z. B. ein Filtermedium 122 gemäss 2 um einen zentralen Kern 30 (1) in einem Spulen- oder Spiral-Muster gewickelt. In der dargestellten Ausführungsform ist der Kern ein nicht kreisförmiges längliches Element. Bei anderen Ausführungsformen kann der Kern 30 kreisförmig oder nicht länglich sein; er kann z. B. quadratische oder andere Formen besitzen. Bei der Herstellung des Filterelementes 10 ist die Mediumschicht 122 dicht an dem Kern 30 befestigt, um jede Gasströmung zwischen dem Kern 30 und der ersten Spulen- oder Spiral-Schicht des Mediums 122 zu unterbinden.
Bei bevorzugten Ausführungsformen erstreckt sich der Kern 30 über die gesamte Länge des Filterelementes 10 zwischen dem ersten Ende 20 und dem zweiten Ende 22. Wie nachstehend ausführlich beschrieben, besitzt der Kern bei bestimmten bevorzugten Ausführungsformen Teile, die sich über das erste Ende 20 erstrecken oder axial über das erste Ende 20 hinausragen, um mit dem Handgriffsystem 14 zu kooperieren.
Bei Verwendung einer gerollten Konstruktion, wie z. B. des Filterelementes 10, wird der Systemkonstrukteur wünschen sicher zu stellen, dass die äussere Peripherie des Filterelementes 10 verschlossen oder so befestigt ist, dass verhindert wird, dass sich das Filterelement 10 abwickelt. Es gibt verschiedene Arten dies zu erreichen. Bei einigen Anwendungsformen wird die äussere Peripherie mit einer Umfangsschicht umwickelt. Die Umfangsschicht kann ein nicht poröses klebendes Material sein, z. B. ein Kunststoff mit einer einseitigen Klebeschicht. Wenn diese Art der Klebeschicht verwendet wird, verhindert die Umfangsschicht, dass sich die Filterkonstruktion 10 abwickelt, und verhindert dadurch, dass Fluid durch die äussere Peripherie der Filterkonstruktion 10 strömt, wodurch ein Durchgangsstrom durch die Filterkonstruktion 10 aufrecht erhalten wird.
Bei einigen Anwendungsformen wird das Filterelement 10 in seiner gerollten Konstruktion dadurch gesichert, dass die nachlaufende Kante der Filtermedium-Konstruktion 125 mit einem Kleber oder einem Dichtungsmittel entlang einer Linie 160 (1) abgedichtet ist, um die nachlaufende Kante an der äusseren Oberfläche des Filterelementes 10 zu befestigen. Z. B., kann ein Saum heißschmelzenden Klebers entlang der Linie 160 gelegt werden.
Gemäss 1 ist wiederum zu beachten, dass die Querschnittsform des Filterelementes 10 nicht kreisförmig ist. Obwohl der Querschnitt in Folge der Geometrie des Volumens, in das das Filterelement 10 eingesetzt wird, kreisförmig sein könnte, ist es bei einigen Anwendungsformen vorteilhaft, einen nicht kreisförmigen Querschnitt zu haben. Dieser Querschnitt gestattet es, eine relativ grosse Menge Filtermediums wirtschaftlich in einem kleinen Raum unterzubringen. Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen ist die Querschnittskonfiguration des Filterelementes unrund. In der speziellen Ausführungsform gemäss 1 hat das Filterelement 10 einen rennbahn-förmigen Querschnitt. Durch „rennbahn-förmigen Querschnitt" ist gemeint, dass das Filterelement ein halbkreisförmiges Ende 40 und ein gegenüber liegendes halbkreisförmiges Ende 42 besitzt; die halbkreisförmigen Ende 40 und 42 sind durch ein Paar gerader Segmente 44 und 46 miteinander verbunden.
Bei bevorzugten Ausführungsformen ist der Handgriff 14 mit dem Filterelement 10 verbunden. Der Handgriff 14 ist vorzugsweise so konstruiert und angeordnet, dass er eine Greifkraft eines Teiles einer menschlichen Hand aufnehmen kann. Dies gestattet eine bequeme Manipulation und Handhabung des Filterelementes 10 insbesondere während der Wartung oder während des Austausches.
Bei bevorzugten Ausführungsformen ist der Handgriff 14 derart mit dem Element 10 verbunden, dass eine auf den Handgriff 14 ausgeübte Zugkraft in eine Zugkraft auf das Filterelement 10 transformiert wird. Bei den am meisten bevorzugten Ausführungsformen ist der Handgriff 14 mit dem Kern 30 verbunden. Dadurch ist es nicht erforderlich, dass Teile des Filtermediums 12 Anschläge oder andere Verbindungsmittels zur Befestigung eines Handgriffes 14 benötigen.
Der Handgriff 14 kann auf die verschiedensten Arten mit dem Kern 30 verbunden werden. Z. B. kann der Handgriff 14 angeklebt werden, oder mit mechanischen Befestigungsmitteln wie z. B. Schrauben befestigt werden oder durch eine Fesselmechanik festgezogen werden. Ferner kann der Handgriff 14 einen langgestreckten Stab besitzen, der gelenkig durch ein Scharnier oder mechanische Befestigungsmittel mit dem Kern 30 verbunden ist.
Gemäss 1 bildet der Handgriff 14 bei der dargestellten speziellen Ausführungsform eine integrale Einheit mit dem Kern 30. Ferner ist bei der bevorzugten Ausführungsform gemäss 1 der Handgriff 14 als ein Stück mit dem Kern 30 geformt. Diese einstückige Formgebung gestattet eine rationelle und bequeme Fertigung und Montage.
Vorzugsweise besitzt der Handgriff 14 eine Öffnung 50, die von dem Kern 30 gebildet wird und die sich vollständig durch den Kern 30 erstreckt. Bei bestimmten bevorzugten Anordnungen besitzt die Öffnung 50 nicht mehr als eine einzige Öffnung, die den Kern 30 durchdringt. Bei der Ausführungsform gemäss 1 besteht die Öffnung 50 aus einem länglichen Schlitz 58. Vorzugsweise ist der Schlitz 58 so bemessen, dass er Teile der Hand eines Benutzers aufnehmen kann, z. B. drei oder vier Finger einer durchschnittlichen menschlichen Hand. Der Benutzer kann so seine Finger in den Schlitz 58 einführen, den Teil 62 des Handgriffes 14 erfassen und das Filterelement 10 handhaben.
Gemäss 5 besitzt der Handgriff 14 bei bestimmten Ausführungsformen mehr als eine Öffnung, d. h. mehrere oder Mehrfach-Öffnungen 70. Bei der Ausführungsform gemäss 5 gibt es nicht mehr als drei Öffnungen, 72, 74 und 76. Bei anderen Ausführungsformen kann es nur zwei oder nur vier Öffnungen geben. Jede der Öffnungen 72, 74 und 76 sind kreisförmig. Vorzugsweise besitzt jede der Öffnungen 72, 74 und 76 einen Durchmesser, der gross genug ist, um menschliche Finger und durch Handschuhe geschützte menschliche Finger aufzunehmen.
3 zeigt eine Seitenansicht eines Dichtungssystemes 16. Das Dichtungssystem 16 besitzt üblicherweise ein Dichtungselement oder Dichtungsring 90, der an der äusseren Peripherie des Filterelementes 10 befestigt ist. Bei einigen Ausführungsformen kann das Dichtelement 90 ein Dichtungselement mit kreisförmigem Querschnitt sein. Bei der Ausführungsform gemäss 3 besitzt das Dichtelement 90 einen L-förmigen Querschnitt. Im Detail: ein Band 92 umgibt das Filterelement 10; das Band 92 besitzt eine Oberfläche, die weitgehend parallel zur Seitenwand des Filterelementes 10 angeordnet ist. Ein Flansch 94 ragt von dem Band 92 aus radial nach aussen. Wenn das Filterelement 10 in einen Kanal eingeführt wird, wird der Flansch 94 üblicherweise gebogen und derart gegen das Band 92 gedrückt, dass mit seiner Hilfe eine Lippen- oder Axial-Dichtung gebildet wird.
4 zeigt eine alternative Ausführungsform des Dichtelementes 90. In 4 ist das Band 96 unterhalb des auswärts ragenden Flansches 98 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform wird der Flansch 98 von dem Band 96 weg gegen das erste Ende 20 des Filterelementes 10 gebogen, wenn der Filter 10 in einen Kanal eingesetzt wird.
Weitere Ansichten des Filterelementes 10 sind in der gleichzeitig anhängigen, gemeinsam beantragten US Patent Anmeldung Serien Nr. 29/101.304 mit dem Titel „Filterelement having handle" beschrieben, die mit dem gleichen Datum eingereicht wurde wie diese Anmeldung, und die als Referenz hier eingeschlossen wird.
B. Systembeispiel, 6
6 zeigt als Beispiel ein System 100, in das das Filterelement 10 einsetzbar ist. Das System 100 enthält eine Vorrichtung 104, z. B. ein Luftreinigungsgerät, wie z. B. einen Werkstatt-Staubsauger oder eine andere ähnliche Vorrichtung. Die Vorrichtung 104 besitzt üblicherweise einen Motor 106, der ein Gebläse zur Erzeugung eines Unterdruckes antreibt. Das Filterelement 10 kann in einen Kanal 110 eingesetzt werden, wobei das Dichtelement 90 eine Dichtung 112 zwischen dem Filterelement 10 und dem Kanal 110 bildet. Ein Beispiel eines typischen Systems ist in der gleichzeitig anhängigen, gemeinsam eingereichten US Patent-Anmeldung, Serien Nr. 09/251.022, mit dem Titel „Airfilter arrangement and methods" beschrieben, die mit dem gleichen Datum eingereicht wurde wie diese Anmeldung und die durch Referenz in dieser Anmeldung eingeschlossen wird.
Im Betrieb wird Gas, z. B. mit Feststoftpartikeln beladene Luft in die Vorrichtung 104 angesaugt, dargestellt durch den Pfeil 114. Das Gas wird dann durch das Filterelement 10 gesaugt und von den Feststoffpartikeln gereinigt. Die gereinigte Luft oder das gereinigte Gas tritt dann durch einen Austritt aus der Vorrichtung 104 aus, dargestellt durch den Pfeil 116. Bei einigen Systemen ist es wünschenswert, stromaufwärts von dem Filterelement 10 optional einen Vorfilter 118, z. B. ein Sieb oder ein Gitter einzusetzen, um alle grösseren Verunreinigungen oder Schmutz aus dem eintretenden Gas 114 zu entfernen.
Nach einer gewissen Betriebszeit ist es erforderlich, das Filterelement 10 zu warten. Wenn z. B. das Filterelement 10 verstopft und einen zu hohen Widerstand im System erzeugt, sollte das Filterelement 10 ausgetauscht werden. Dies kann durch Zugang zu dem Innenraum der Vorrichtung 104 durchgeführt werden. Der Handgriff 14 kann von der Hand des Benutzers ergriffen werden. Z. B. dringen die Finger des Benutzers in die von dem Kern 30 gebildete Öffnung 50 ein. Der Benutzer übt dann eine Zugkraft auf den Handgriff 14 aus, die in eine Zugkraft auf das Filterelement 10 übersetzt wird. Wenn das Filterelement 10 gezogen wird, wird die Dichtung 112 zwischen dem Kanal 110 und dem Filterelement 10 gelöst. Das Filterelement 10 wird dann aus der Vorrichtung 104 entfernt. Das Filterelement 10 kann dann gereinigt und wieder eingesetzt werden oder das Filterelement 10 kann entsorgt und durch ein neues zweites Filterelement ersetzt werden. Um das Filterelement 10 zu reinigen, kann das Filterelement 10 so angeordnet werden, dass die Flöten mit den stromaufwärtigen offenen Enden nach unten gerichtet sind. Der Benutzer kann dann auf das stromabwärtige Ende des Filterelementes klopfen, um die Verunreinigungen, den Staub oder den Abfall, der sich in diesen Flöten angesammelt hat, zu entleeren. Die Zugkraft, die erforderlich ist, um die Dichtung 112 zu lösen und das Element 10 aus dem Kanal 110 zu ziehen, ist so gering, dass dies von Hand durchgeführt werden kann. Z. B. beträgt die Zugkraft nicht mehr als 22,7 kg (50 Ibs), üblicherweise weniger als 13,6 kg (30 Ibs) und bei einigen Anordnungen weniger als 6,8 kg (15 Ibs).
Das Filterelement 10 kann dann wieder in die Vorrichtung 104 eingesetzt werden. Dies kann durch Ergreifen des Handgriffes 14 und Einführen des Elementes 10 in den Kanal 110 erfolgen. Das Element 10 wird in den Kanal 110 eingeführt, bis eine Dichtung 112 zwischen dem Kanal 110 und dem Filterelement 10 geschaffen ist. Der Benutzer kann dann den Handgriff 14 loslassen oder freigeben und die Zugangsöffnung zu der Vorrichtung 104 schliessen.
C. Materialbeispiele
Nachstehend werden beispielhaft einige Materialien beschrieben, die in den erfindungsgemässen Anordnungen und Konstruktionen verwendet werden können. Es können auch andere Materialien verwendet werden.
Das Filtermedium 12 kann ein Zellulosemedium mit folgenden Eigenschaften sein:

– Flächengewicht ungefähr 84,7 g/m² (52 Ibs/3000 ft²);
– Dicke ungefähr 0,25 mm (0,010 inch);
– Frazier Durchlässigkeit ungefähr 6,7 m/min (22 ft/min);
– Porengrösse ungefähr 62 μm;
– Reissfestigkeit im nassen Zustand mindestens ungefähr 9,9 kg/cm (8,5 Ibs/inch);
– Berstfestigkeit nass aus der Maschine ungefähr 159 kPa (23 psi).

Das Zellulosemedium kann mit feinen Fasern verstärkt sein, z. B. mit Fasern einer Grösse (Durchmesser) von 5 μm oder weniger und in einigen Fällen in Unter-μm-Bereich. Es können die verschiedensten Verfahren verwendet werden, um die feinen Fasern in das Medium einzubringen. Einige dieser Verfahren sind z. B. im US Patent 5.423.892, Spalte 32, Zeile 48–50 charakterisiert. Mehr spezifisch sind solche Verfahren in den US Patenten Nr. 3.878.014, 3.676.242, 3.841.953 und 3.849.241 beschrieben, die hiermit eingeschlossen werden. Eine Alternative ist ein geheimes Verfahren, bei dem ein feines polymerisches Faserflies über konventionelle Media gelegt wird, durchgeführt unter dem Warenzeichen ULTRA-WEB^® der Firma Donaldson Company. Im Hinblick auf die Konfiguration des Dichtungselementes und der Handhabung des Dichtungssystems gibt es keine besonderen Präferenzen hinsichtlich: der Herstellung der feinen Fasern; und des speziellen Verfahrens zur Einbringung der feinen Fasern. Es werden ausreichend feine Fasern eingebracht, bis die resultierende Mediumkonstruktion die folgenden Eigenschaften besitzt: Anfangswirkungsgrad 99,5% im Durchschnitt, mit keinem individuellen Test unter 90%, gemäss SAE J726C mit SAE feinem Staub; und einen Gesamtwirkungsgrad von 99,98% im Durchschnitt gemäss SAE J726C.
Der Kern 30 kann aus einem Material hergestellt sein, das ausreichende strukturelle Festigkeit besitzt und das nicht kriecht oder aufquillt. Bei den bevorzugten Ausführungsformen ist der Kern 30 aus einem nicht metallischen Material hergestellt, das umweltfreundlich und entweder wiederverwendbar oder leicht verbrennbar ist. Der Kern 30 einschliesslich des Handgriffes 14 kann aus den meisten Kunststoffen hergestellt werden, z. B. Polypropylen, ABS oder Nylon. Ferner kann der Kern 30 aus Hartkarton hergestellt werden.
Das Dichtungselement wird aus einem weichen kompressiblen Material hergestellt. Z. B. kann das Dichtelement 90 aus Polyurethan mit einer Dichte von ungefähr 32 bis 160 kg/m³ (2 bis 10 Ib/ft³) hergestellt werden.
D. Dimensionierungsbeispiele
Im folgenden werden Konstruktions- und Dimensionierungsbeispiele beschrieben. Abhängig von der speziellen Anwendungsart können auch andere Konstruktionen und Dimensionierungen verwendet werden.
Das Filterelement 10 besitzt einen unrunden oder rennbahnförmigen Querschnitt. Der Abstand zwischen den einander gegenüberliegenden geraden Segmenten 44 und 46 kann im Bereich zwischen 5–25 cm (2–10 inch) liegen; bei einem Beispiel beträgt er ungefähr 12,7 cm (5 inch). Die Länge zwischen den einander gegenüberliegenden halbkreisförmigen Enden 40 und 42 kann im Bereich zwischen 12,7–76,2 cm (5–30 inch) liegen; z. B. im Bereich von 38,1– 63,5 cm (15–25 inch); bei einem Beispiel beträgt sie ungefähr 45,7 cm (18 inch). Die Höhe zwischen dem ersten Ende 20 und dem zweiten Ende 22 kann im Bereich von 5–76 cm (2–30 inch) liegen; z. B. im Bereich von 12,7– 38 cm (5–15 inch); bei einem Beispiel liegt sie im Bereich von ungefähr 20– 30 cm (8–12 inch). Das Filterelement besitzt mindestens 2,8 m² (30 sq·ft) und üblicherweise 4,7–14 m² (50–150 sq/ft); z. B. 6,5–9,3 m² (70–100 sq/ft) Filtermediumfläche.
Der Handgriff 14 überragt das erste Ende 20 um einen Abstand im Bereich zwischen 1,3–12,7 cm (0,5–5 inch); z. B. 1,9–5,7 cm (0,75–2 inch); und in einem Beispiel ungefähr 2,5 cm (1 inch).
Der Schlitz 58 besitzt eine offene Fläche im Bereich von 12,9–129 cm² (2–20 inch²); z. B. zwischen 19,4–51,6 cm² (3–8 inch²); und in einem Beispiel ungefähr 25,8 cm² (4 inch²).
Jede der Öffnungen 74, 76 und 78 besitzt einen Durchmesser im Bereich von 1,9–7,6 cm (0,75–3 inch); z. B. ungefähr 2,5 cm (1 inch).
Die vorangegangene Beschreibung, die Bespiele und die Daten sind eine komplette Beschreibung der Fertigung und der Anwendung der Erfindung. Zahlreiche modifizierte Ausführungsformen der Erfindung sind möglich.

Claims

Filtervorrichtung gekennzeichnet durch: (a) ein Filterelement (10) mit einem ersten Ende (20) und einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende (22); und mit mindestens einem Blatt eines gewellten Filtermediums (123); und mit mindestens einem benachbart zu dem einen Blatt des gewellten Filtermediums (123) angeordneten Blatt eines nicht-gewellten Mediums (132); wobei (i) das mindestens eine Blatt des gewellten Filtermediums (123) und das mindestens eine Blatt des nicht-gewellten Mediums (132) miteinander verbunden sind und zu einer Rolle geformt sind; (ii) das mindestens eine Blatt des gewellten Filtermediums (123) sich abwechselnde Erhebungen (126) und Tröge (128) besitzt, die eine Vielzahl von Flöten (124) bilden; wobei (A) jede der Flöten (124) ein an dem ersten Ende (20) des Filterelementes (10) angeordnetes erstes Ende und ein an dem zweiten Ende (22) des Filterelementes (10) angeordnetes zweites Ende besitzt; (B) ausgewählte Flöten (124) an ihrem ersten Ende offen und an ihrem zweiten Ende dicht verschlossen sind; und (C) die restlichen Flöten (124) an ihrem ersten Ende dicht verschlossen und an ihrem zweiten Ende offen sind; und (b) ein Handgriff (14) axial von dem ersten Ende (20) des Filterelementes (10) aufwärts ragt, um eine Handhabung des Filterelementes (10) zu gestatten.
Filtervorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass: der Griff (14) so bemessen ist, dass eine menschliche Hand zwischen einem Teil des Griffes (14) und des ersten Endes (20) des Filterelementes (10) eingeführt werden kann.
Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass: das Filterelement (10) einen zentralen Kern (30) besitzt; und die geformte Rolle eine Wicklung bestehend aus dem mindestens einen Blatt des gewellten Filtermediums (123) und dem mindestens einen Blatt des nicht-gewellten Mediums (132) um den zentralen Kern (30) besitzt; wobei (i) der zentrale Kern (30) eine längliche, nicht-kreisförmige Form besitzt; und (ii) der Griff (14) und der zentrale Kern (30) eine integrale gemeinsam geformte Einheit bilden.
Filtervorrichtung nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass: das Filterelement (10) einen Querschnitt mit einem Paar halbkreisförmiger Enden (40, 22), die mit einem Paar gerader Segmente (44, 46) verbunden sind besitzt; und der Querschnitt des Filterelementes (10) aus einer Wicklung des mindestens einen Blattes des gewellten Filtermediums (123) und dem mindestens einen Blatt des nicht-gewellten Mediums (132) um den langgestreckten, nicht-kreisförmigen zentralen Kern (30) besteht.
Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4 dadurch gekennzeichnet, dass der Handgriff (14) mindestens eine durch den zentralen Kern (30) gebildete Öffnung (50) besitzt.
Filtervorrichtung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Öffnung (50) eine Fläche von mindestens 19,4 cm² (in²) besitzt.
Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass: das Filterelement (30) einen nicht-kreisförmigen Querschnitt besitzt.
Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass: mindestens ein erster dichtender Saum (138) das mindestens eine Blatt des nicht-gewellten Mediums (132) mit dem mindestens einen Blatt des gewellten Filtermediums (123) verbindet.
Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass: das Filterelement (10) ein Dichtelement (90) besitzt, dass an einer äusseren Peripherie des Filterelementes (10) befestigt ist.
Verfahren zur Wartung einer Filtervorrichtung gemäss Anspruch 1 gekennzeichnet durch die Schritte: (a) Installation eines Systems (100) mit einem Filterelement (10) in einen Kanal (110) wobei das Filterelement (10) ein stromaufwärtiges Ende und eine dem stromaufwärtigen Ende gegenüberliegendes stromabwärtiges Ende besitzt; das Filterelement (10) mehrere Flöten (124) mit je einem an dem stromaufwärtigen Ende des Filterelementes (10) angeordnetes erstes Ende und ein an dem stromabwärtigen Ende des Filterelementes (10) angeordnetes zweites Ende besitzt; ausgewählte Flöten an dem ersten Ende offen und an dem zweiten Ende dicht verschlossen sind während die restlichen der Flöten an dem ersten Ende dicht verschlossen und an dem zweiten Ende offen sind; (b) Vorsehen eines an dem Filterelement (10) befestigten Handgriffes (14); und (c) Ziehen des Handgriffes (14) um das Filterelement (10) aus dem Kanal (110) des Systems (100) zu ziehen.
Verfahren zur Installierung einer Filtereinrichtung gemäss Anspruch 1 gekennzeichnet durch die Schritte: (a) Vorsehen eines Systems (100) mit einem Kanal (110); (b) Vorsehen eines Filterelementes (10) mit einem stromaufwärtigen Ende und einem dem stromaufwärtigen Ende gegenüberliegenden stromabwärtigen Ende; mit mehreren Flöten (24) von denen jede ein erstes an dem stromaufwärtigen Ende des Filterelementes (10) angeordnetes erstes Ende und ein an dem stromabwärtigen Ende des Filterelementes (10) angeordnetes Ende besitzt; wobei ausgewählte Flöten an ihren ersten Enden offen und an ihren zweiten Enden geschlossen sind, während die restlichen Flöten an ihren ersten Enden geschlossen und an ihren zweiten Enden offen sind; (c) Ergreifen eines an dem Filterelement (10) befestigten Handgriffes (14) und (d) Benutzung des Handgriffes (14) um das Filterelement (10) in dem Kanal (110) in dem System (100) zu positionieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11 dadurch gekennzeichnet, dass: der Schritt des Greifens das Halten eines an einem Kern (30) in einem Zentrum des Filterelementes (10) befestigten Handgriffes (14) beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass: der Schritt des Greifens die Einführung mindestens eines Fingers in eine durch den Kern (30) definierte Öffnung (50) beinhaltet.