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Filterkörper aus einer gefalteten Filterstoffbahn für Einsatzrahmen
von Luftfiltern zum Abscheiden feinster Stäube
Die Erfindung bezieht sich auf einen
Filterkörper für Einsatzrahmen von Luftfiltern zum Abscheiden feinster Stäube.
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Derartige Filterkörper zum Abscheiden feinster Stäube sind vielfach
als Taschenfilter ausgebildet, um eine möglichst große Filterfläche in einem relativ
geringen Volumen und einer möglichst geringen Stirnfläche zu erhalten. Für diese
Zwecke sind bisher Filter vorgeschlagen worden, bei denen in der Regel Papier als
Filterstoff verwendet wird, das als Bahn zickzackförmig' über eine besondere Aufnahme-
oder Stützvorrichtung gefaltet und mit dieser als Filterkörper in einem Rahmen gefaßt
und befestigt wird. Solche Stützvorrichtungen können so ausgebildet sein, daß in
einem als Rahmen dienenden Gehäuse in einem der Tiefe des Filterkörpers entsprechenden
Abstand Reihen von Haltedrähten befestigt sind, über die eine aus Filtermaterial
bestehende Bahn zickzackförmig eingelegt wird. Eine andere Ausführungsform bekan.nter
Stützvorrichtungien besteht darin, daß in einem vorzugsweise aus Holz bestehenden
Gehäuse an Stelle der Haltedrähte aus Holzleisten rechteckigen Querschnitts bestehende
Haltestäbe derart angeordnet sind, daß das eingelegte Filtermaterial mäanderförmig
verläuft. Hierbei kann entweder
eine einzige Bahn aus Filtermaterial
verwendet werden, oder aber es können auch einzelne Streifen aus Filtermaterial
benutzt werden, die durch die Haltestäbe festgespannt werden. Um eine Formveränderung
der auf diese Weise gebildeten Filtertaschen zu verhindern, ist es nötig, daß in
den gebildeten Taschen zusätzliche Stützelemente, beispielsweise in der Gestalt
von Federn, angeordnet werden, die dazu dienen, die Taschen in ihrer Form zu erhalten
und so einen gleichbleibenden Strömungswiderstand und Luftdurchtritt zu gewährleisten.
Wenn solche Stützelemente in den bekannten Taschenfiltern nicht vorgesehen werden,
besteht die Möglichkeit, daß die Wandungen der einzelnen Taschen durch den durchtretenden
Luftstrom abgeblasen werden, so daß die Flächen einer Tasche aneinanderliegen, wodurch
ein wesentlicher Teil der Filterfläche für den Filtervorgang ausgeschaltet wird.
Hinzu kommt, daß die Haltevorrichtungen ebenso wie die Stützeinrichtungen einen
zusätzlichen Aufwand sowohl bei der Herstellung als auch bei der Montage des Filters
erforderlich machen. Wenn das in einem derartigen Halterahmen angeordnete Taschenfilter
verbraucht ist, muß der Gesamtrahmen demontiert werden, um eine neue Bahn aus Filtermaterial
in die Haltevorrichtung einzulegen.
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Bei. der Herstellung und dem Zusammenbau dieser bekannten Taschenfilter
ist somit ein erheblicher Aufwand an Kosten und Montagezeit erforderlich, den man
bisher in Kauf nehmen mußte, wenn man aus Gründen der Filterwirkung auf derartige
Taschenfilter angewiesen war.
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Aus der Falt- und Plissiertechnilk ist es weiterhin bekannt, Bahnen
in vielerlei Formen zu falten.
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Unter Verwendung solcher aus der Plissiertechnik bekannter Faltungen
sind bereits Filtefkörper entwickelt worden, die aus einer einzigen rechteckigen,
in zwei zueinander senkrechten Richtungen gefalteten Filterstoffbahn, beispielswdse
aus Papier, bestehen, die zuerst durchgehend zickzackförmig und dann mittels Querkniffungen
in Abständen entsprechend der jeweils gewünschten Tiefe des Filterkörpers zusätzlich
harmonikaartig gefaltet sind.
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Solche Filter sind bisher bekanntgeworden' als Flüssigkeitsfilter,
wie sie insbesondere als Filter für Schmieröle, z. B. bei Brennkraftmaschinen, Verwendung
finden. Diese Filter bestehen aus Filterelementen, die nach Art eines Balgens zu
einem prismatischen Kärper gefaltet sind. Die Ränder dieser Filter werden in einem
Filtergehäuse derart befestigt, daß die zu filternde Flüssigkeit dem durch die balgenartige
Faltung gebildeten Innenraum des Filterkörpers zugeführt wird und nach Passieren
der gefalteten Filterstoffbahn in einen von der äußeren Gehäusewand umschlossenen
Außenraum gelangt, aus dem sie in gereinigtem Zustand abgeführt wird.
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Weiterhin sind Filter für Flüssigkeiten oder Gase bekanntgeworden,
die ebenfalls aus in Längs-und Querfaltung geknifften Filterstofibahnen bestehen,
die derartig kreisförmig zusammengelegt sind, daß sie einen zylinderförmigen Filterkörper
bilden. Diese zylinderförmigen Filterkörper werden in Ein- oder Mehrzahl in einem
zylindrischen Gehäuse angeordnet. Das zu filternde Medium wird bei diesen Filtern
vom Innern des walzenförmigen Filterkörpers durch die gefaltete Filterbahn nach
außen geführt.
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Es wurde nun erkannt, daß sich die den bekannten Taschen- und Faltfiltern
anhaftenden Nachteile vermeiden lassen, wenn eine in zwei zueinander senkrechten
Richtungen zuerst zickzackförmig und dann harmonikaartig gefaltete Filterstoffbahn
erfindungsgemäß in der Weise zusammengefaltet wird, daß die primären Zickzackfalten
aufeinanderfolgender, jeweils um I800 gekniffter Felder der sekundären Harmonikafalten
mit ihren Faltkanten spiegelbildlich gegeneinander anliegen und ihre Flanken viereckige
Wabenzellen bilden, deren Stirnflächen auf der An- bzw. Abströmseite, reihenweise
abwechselnd, geschlossen sind. Durch diese Art der Faltung einer entsprechend bemessenen
Filterstoffbahn entsteht ein Faltköiper mit einem der lichten Rahmenfläche entsprechenden
Querschnitt, der eine wabenartige Unterteilung aufweist.
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Der erfindungsgemäß ausgebildete Filterkörper weist wesentliche Vorteile
auf, und zwar sowohl gegenüber den bisher verwendeten sogenannten Filtertaschen
als auch gegenüber den bei Flüssigkeitsfiltern bekannten, durch Doppelfaltung gebildeten
Filterelementen. In erster Linie ergibt sich bei erfindungsgemäßer Ausbildung des
Faltfilters der Vorteil, daß eine große wirksame Filterfläche über einem verhältnismäßig
kleinen Durchströniquerschnitt untergebracht werden kann, so daß sich die Filterwirkung
gegenüber den bekannten Filterelementen wesentlich erhöhen läßt.
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So ist es beispielsweise möglich, bei einer Tiefe des Faltkörpers
von 30 bis 50 mm über einer Stirnfläche von 0,25 m2 eine wirksame Filterfläche von
3 bis 5 m2 unterzubringen. Bei einer Falttiefe von etwa 250 mm läßt sich über der
gleichen Stirnfläche eine wirksame Filterfläche von 10 m2 unterbringen. Eine derartige
Konzentration der wirksamen Filterfläche auf den Durchströmquerschnitt ist bei den
bekannten Taschenfiltern bisher nicht verwirklicht worden.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Filters besteht darin,
daß zufolge der durch die Faltung erzielten wabenartigen Unterteilung des Filterkörpers
eine große Eigensteifigkeit erreicht wird, die einmal die Anordnung zusätzlicher
Stützelemente, die bei anderen Faltungen erforderlich sind, überflüssig und zum
anderen den Faltkörper auch gegen mechanische Beanspruchungen unempfindlich macht,
so daß das Filter ohne Beeinträchtigung seiner Gebrauchsfähigkeit durch Ausblasen
oder Ausschütteln mechanisch gereinigt werden kann. Dieser hohe Grad an Unempfindlichkeit
gegen mechanische Beanspruchung ist ausschließlich bedingt durch das mittels der
erfindungsgemäßen Faltung erzielte wabenartige Gefüge. Einer besonderen Abdichtung
der einzelnen
Zellen gegeneinandter, wie sie bei bekannten Filtern
erforderlich ist, bedarf es bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Filterkörper ebenfalls
nicht.
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Die wabenartige Unterteilung bei den Filterkörpern gemäß der Erfindung
bewirkt auch strömungstechnisch günstige Verhältnisse, da der Luftdurchtritt bei
idealer, d. h. geradliniger Anströmung des Filters erfolgt. Die wabenartige Unterteilung
hat den weiteren Vorteil, daß die Stauhabiagerung über die gesamte Filterfläche
gleichmäßig verteilt wird und eine Anhäufung von Staub an einzelnen bestimmten Stellen
des Filters während des Betriebes nicht erfolgt. Alle Teile der Filterfläche weisen
daher während der gesamten Betriebszeit annähernd gleiche spezifische Strömungswidefstände
und gleiche Belastungsverhältnisse auf.
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Für den Fall, daß ein Filtermaterial benutzt werden soll, das von
sich aus nicht die zur Faltung erforderliche Verformungssteifigkeit besitzt, wird
erfindungsgemäß dieses Filtermaterial auf beiden Seiten zwischen an sich bekannte,
als Stützschicht dienende und die erforderliche Verformungssteifigkeit aufweisende
Bahnen, beispielsweise aus Gaze od. dgl., eingebettet und nun zusammen mit den Stützschichten
zu einem Filterkörper gemäß der Erfindung gefaltet.
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In weiterer Ausbi.ldung des Erfindungsgedankens wird der gefaltete
Filterkörper mindestens an einem Ende an dem Innenrand des Einsatzrahmens durch
Vergießen oder Verkleben luftdicht befestigt. Zweckmäßigerweise erhält der Innenrand
des Einsatzrahmens einen der Umriß form des Filterkörpers angepaßten zickzäckförmigen
Verlauf, so daß er das Filter formschtüssig in sich aufnimmt. Der absolut luftdilchte
Abschluß wird durch das Vergießen oder Verkleben erreicht.
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Da es bei diesen der Abscheidung feinster Stäube dienenden Filtern
oftmals erforderlich ist, vor dem eigentlichen Filter ein Vorfilter anzuordnen,
kann erfindungsgemäß in dem wabenförmigen Faltkörper ein entsprechendes, aus einer
Batterie von Filterkerzen gebildetes Vorfilter einsteckbar vorgesehen werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Filterkörper ist die Herstellung weitestgehend
vereinfacht, da keine umständlichen Einbau- oder Montagearbeiten erforderlich sind.
Die durch entsprechende Faltung und Kniffung vorbereitete Bahn aus Filtermaterial
legt sich beim Zusammenfalten selbsttätig in die endgültige Formt wobei die Oberfläche
im Verhältnis zu dem Volumen des Filterkörpers in gewissen Grenzen durch stärkeres
oder schwächeres Zusammenfalten veränderbar ist.
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In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Filterkörpers dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 eine Bahn aus Filtermaterial mit
vorgezeichneten bzw. vorgefalzten Kniffungen, Fig. 2 die Bahn gemäß Fig. I in halb
zusammengefalteter Stellung, Fig. 3 die Bahn gemäß den Fig. I und z in endgültig
zusammengefalteter Stellung, Fig. 4, 5 und 6 einen in einem Rahmen angeordneten
Filterkörper in perspektivischer, Seiten- und Vorderansicht.
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Nach der Darstellung in Fig. I ist eine Bahn I aus Filtermaterial
in zueinander parallele Zickzackfalten mit den Flanken 3, 4 aufgeteilt. An den Faltstellen
sind rautenförmige Kniffungen 5 vorgesehen, die die Bahn senkrecht zur Faitrichtung
in der Tiefe des Filters entsprechende Felder 8, 9, IN, IN unterteilen. Die die
Felder begrenzenden Reihen von Querkniffungen 5 sind gegeneinander jeweils um die
Breite einer Flanke 3 oder 4 yersetzt. Auf diese Weise wird ermöglicht, daß sich
die Bahn I nach Art einer Harmonika, wie in Fig. 2 gezeigt, zusammenlegen läßt,
bis sich die erhabenen Faltkanten benachbarter Felder berühren, wobei die Querkniffungen
5 die Stirnflächen der durch die Flanken 3, 4 gebildeten viereckigen Wabenzellen
darstellen. Nach vollständigem Zusammenlegen entsteht ein in Fig. R dargestellter
wabenartiger Körper, bei dem die eine Zellenreihe an der Stirnseite 5 geschlossen
und an der Rückseite offen, die benachbarte Zellenreihe an der Stirnseite I2 offen
und an der Rückseite geschlossen ist.
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Fig. 4 zeigt.einen erfindungsgemäßen Filterkörper, der an einer Stirnseite
in dem Rahmen 17 angeordnet ist. Der Rahmen I7 besitzt einen zickzackförmig entsprechend
dem Filtrkörper ausgebildeten Innenrand I8, der durch Vergießen oder Verkleben gegen
den Filterkörper abgedichtet wird. Der Filterkörper gemäß Fig. 4 zeigt eine vorderseitig
geschlossene und hinten offene Zellenreihe 13, darunter eine vorderseitig offene
und hinten geschlossene Zellenreihe I4, darunter wieder eine vorderseitig geschlossene
und hinten offene Zellenreihe5 I 5 und anschließend wieder eine VOrdef -seitig offene
und hinten geschlossene Zellenreihe I6 und so fort. Die Fig. 5 und 6 zeigen den
mit dem Rahmen I7 versehenen Filterkörper in Seiten- und Vorderansicht und lassen
die jeweils an der Stirnseite oder an der Rückseite geschlossenen Zellenreihen I3,
15 bzw. 14, I6 erkennen.