PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE19755466A1 10.06.1999
Titel Filterelement
Anmelder Jacobi Systemtechnik GmbH, 01474 Schönfeld-Weißig, DE
Erfinder Lippold, Hans-Joachim, Dr.rer.nat., 14089 Berlin, DE
Vertreter Christiansen, H., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 14195 Berlin
DE-Anmeldedatum 03.12.1997
DE-Aktenzeichen 19755466
Offenlegungstag 10.06.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.06.1999
IPC-Hauptklasse B01D 27/06
IPC-Nebenklasse B01D 29/05   B01D 46/52   
Zusammenfassung Filterelement (1) insbesondere in quaderförmiger oder hohlzylindrischer Außenform, mit einer Anzahl von in kontinuierlicher Faltung jeweils zwischen Faltenkanten (2a) angeordneten ebenen Faltenwänden (2b) aus fluiddurchlässigem Filtermaterial (2), wobei mindestens in einem Abschnitt zwischen mindestens jedem zweiten Paar benachbarter Faltenwände diese verbindende und gegeneinander abstützende Abstandhalter (3) vorgesehen sind, die nicht aus dem Filtermaterial bestehen, welche mit in Richtung senkrecht zu den Faltenkanten veränderlicher Höhe auf dem ebenen Filtermaterial gebildet sind und/oder in Richtung senkrecht zu den Faltenkanten jeweils mindestens zwei Abstandhalter mit unterschiedlicher Höhe auf dem ebenen Filtermaterial gereiht gebildet sind, derart, daß durch Berührung der Abstandhalter mit der gegenüberliegenden Faltenwand oder einem auf dieser angeordneten Abstandhalter eine zickzackförmige Faltenanordnung gebildet ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Filterelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen.

Derartige Filterelemente dienen dazu, Verunreinigungen aus einem hindurchströmenden Fluid (insbesondere Luft oder technischen Gasen, ggfs. aber auch Flüssigkeiten) abzuscheiden. In Luftfiltern werden gegenwärtig überwiegend Filterelemente verwendet, welche ein Faservlies, insbesondere aus Glas-, Cellulose- oder synthetischen Fasern, aufweisen.

Um die effektive Filterfläche gegenüber der Anströmfläche des Filters zu vergrößern, ist das Filtermedium bei herkömmlichen Filtern der in Rede stehenden Art (sogenannten Minipleats) mäanderförmig zu im wesentlichen parallelen Faltenwänden zusammengelegt, so daß eine Anzahl von über Faltenkanten aneinander anschließenden, in der Fläche etwas gekrümmten Falten entsteht. Diese werden im Einströmbereich in einem kleinen und aufgrund der Krümmung nicht exakt definierten Winkel zu den Wandungen der Faltung und dabei quer zur Richtung der Faltenkanten von dem zu reinigenden Medium angeströmt.

Durch die Ungleichmäßigkeit der Faltenstruktur, Materialablagerung - insbesondere auch die Ablagerung größerer Partikel - an der Anströmseite des Filters und Wirbelbildungen im anströmenden Fluid usw. kommt es beim Durchströmen des Filters zu Inhomogenitäten der Fluidströmung, die die Faltenanordnung einer erheblichen mechanischen Wechselbelastung aussetzen und letztlich Deformationen bewirken können. Zudem ist eine im wesentlichen parallele Faltung des Filtermaterials strömungstechnisch nicht optimal.

Bei Filtern mit größerer Faltenhöhe ist es seit längerem üblich, in das Filtermaterial Vertiefungen mit alternierender Orientierung und derart vorgegebener Gestalt einzuprägen, daß sich beim Falten des Materials die Vertiefungen benachbarter Faltenwände aneinanderlegen und gegeneinander abstützen, so daß eine Stabilisierung der Konfiguration erreicht wird. Die Gestalt der Einprägungen kann so vorbestimmt sein, daß sich eine präzise Zickzack-Faltung mit ebenen Faltenwänden ergibt; vgl. US 3 531 920. Auf die Einprägungen kann zusätzlich ein Kleber aufgetragen werden, der beim Falten ein bereichsweise festes Aneinanderhaften der Faltenwände und damit eine weitere Versteifung bewirkt; vgl. etwa DE 41 26 126 A1.

Aus DE 40 38 966 A1 ist es auch bekannt, halbkugelförmige Abstandshalter auf die Faltenwände aufzusetzen bzw. in diese einzufügen. Die Abstandshalter können - wie in der vorgenannten Druckschrift als eine Möglichkeit erwähnt oder auch in DE 30 37 019 A1 ausgeführt - Klebstoffaggregate, insbesondere in Fadenform, sein. Diese haben neben der abstandshaltenden zusätzlich eine die Faltenwände verbindende Wirkung und erhöhen somit die Steifigkeit des Filtereinsatzes zusätzlich.

In DE 39 03 730 A1 ist beschrieben, daß ein die Faltenlagen miteinander verbindender und stabilisierender Klebstoffaden, der nach der Faltung auf den Kantenbereich aufgetragen werden kann, mit Prägungen in den Faltenwänden kombiniert ist. Auch diese Lösung ergibt mechanisch relativ stabile Filtereinsätze, ist jedoch technologisch aufwendig.

Aus EP 0 377 419 A1 ist eine Anordnung bekannt, bei der durch im Scheitel- sowie im Sohlenbereich einer zu bildenden Faltenwandanordnung lokalisierte Klebstoffaggregate, die im Scheitelbereich doppelt aufeinandergelegt werden, dagegen im Sohlenbereich nur einfach vorliegen, die Verklebung von Faltenwänden in einer Weise realisiert werden kann, daß ein angenähert dreieckiger Faltenquerschnitt entsteht. Der Klebstoffauftrag erfolgt beidseitig auf das Material, was ebenfalls einen hohen technischen Aufwand erfordert.

Für Filter mit sehr großen Faltenhöhen wird in WO/95 17943 eine - technologisch ebenfalls anspruchsvolle - Kombination aus Einprägungen und zusätzlich abstandserweiternden Klebstoffaggregaten vorgeschlagen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfach und kostengünstig herzustellendes Filterelement der gattungsgemäßen Art mit guten strömungstechnischen Eigenschaften und hoher mechanischer Stabilität sowie ein Verfahren zur Herstellung dieses Filterelementes anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch ein Filterelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.

Die Erfindung schließt den Gedanken ein, unter Verzicht auf in das Filtermaterial eingeprägte Vertiefungen eine zickzackförmige, versteifte Filtermaterialkonfiguration allein mit auf das Filtermaterial aufgebrachten Abstandshaltern mit längs der Materialbahn in vorbestimmter Weise veränderlicher Höhe zu realisieren. Die Abstandshalter werden also insbesondere gleichsinnig mit der Querschnittsverengung der betreffenden Falte in Richtung auf die Faltensohle bzw. den Faltengrund hin kontinuierlich flacher, oder es sind zwischen jeweils zwei Faltenwänden zwei oder mehrere voneinander getrennte Abstandshalter vorgesehen, und ein dem Faltengrund benachbarter Abstandshalter ist jeweils dünner bzw. flacher als ein von dieser entfernter liegender.

Im Falle einer Realisierung durch einen Klebstoffauftrag kann dessen Stärke kontinuierlich gesteuert sein, oder er kann jeweils innerhalb der voneinander getrennten, unterschiedlich hohen Bereiche ("Klebstoffinseln") konstante Dicke aufweisen.

Die Abstandshalter können in einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens, mit der eine besonders hohe Steifigkeit des Aufbaus erreicht wird, über den größeren Teil der Länge der Faltenwände gebildet sein.

Bei einer hierzu alternativen Ausgestaltung ist ausschließlich in den Bereichen, in denen die Faltenwände großen Abstand aufweisen, ein aufgetragener Klebstoff-Abstandshalter vorgesehen, während in den Bereichen der Faltengründe bzw. -sohlen kein Abstandshalter vorhanden ist bzw. der Klebstoff keine nennenswerte Dicke hat, indem die aufgetragene Menge etwa so bemessen ist, daß sie im wesentlichen in das Filtermaterial eindringt. Falls in diesen Bereichen überhaupt kein Klebstoff aufgebracht wird, erhöht sich in vorteilhafter Weise die filterfähige Fläche des Filterelementes.

Die Abstandshalter können in ihrem Höhenprofil so bemessen sein, daß jeweils ein Abstandshalter für den gewünschten Gesamtabstand zwischen den Faltenwänden sorgt, indem er einen Bereich der ihm zugewandten Faltenwand berührt, in dem kein weiterer Abstandshalter plaziert ist. Die Ausführung und Anordnung der einzelnen Abstandshalter kann aber auch so gewählt sein, daß sich beim Falten - zumindest in den Faltengipfelbereichen - zwei einander zugewandte Abstandshalter berühren und sich ihre Höhen (im verbundenen Zustand) zum einzustellenden lokalen Faltenabstand addieren.

Zur Erfüllung hoher Stabilitätsanforderungen wird man die Faltenwände bevorzugt jeweils mit nach beiden Seiten bzw. Oberflächen hin gerichteten Abstandshaltern versehen, so daß die Faltenwände sich beidseitig fest gegen benachbarte Faltenwände abstützen. Dies ist jedoch nicht zwingend notwendig; grundsätzlich kann auch eine Verklebung jedes zweiten Paares benachbarter Faltenwände ausreichend sein.

Werden die Abstandshalter durch einen Klebstoffauftrag erzeugt, so kann die senkrecht zu den Faltenkanten, d. h. beim Auftrag in Laufrichtung der Filtermaterialbahn zu- bzw. abnehmende Höhe vorteilhaft durch Steuerung der pro Zeiteinheit bzw. pro Längeneinheit der Filtermaterialbahn aus einer Auftragdüse austretenden Klebstoffmenge festgelegt werden. Zur Variation der Klebstoffmenge pro Zeiteinheit kann eine entsprechende Steuerung des Querschnitts der Austrittsöffnung der Auftragsvorrichtung vorgenommen werden, d. h. konkret bei Annäherung an die die künftigen Faltensohlen markierenden Faltlinien deren Querschnitt verringert und bei Entfernung von diesen vergrößert werden. Zusätzlich oder alternativ hierzu kann zur Variation der Klebstoffmenge pro Zeiteinheit eine entsprechende Steuerung des Austrittsdrucks aus der Auftragsvorrichtung vorgenommen werden. Schließlich kann - wahlweise in Kombination mit einer oder mehreren der anderen Möglichkeiten - die pro Längeneinheit der Filtermaterialbahn aufgetragene Klebstoffmenge durch Variation der Relativgeschwindigkeit zwischen der Materialbahn und der Austrittsöffnung einer Auftragsvorrichtung verändert werden, indem diese z. B. während des Durchlaufens der Filtermaterialbahn zusätzlich bewegt wird. Zudem kann die Auftragsmenge auch durch Temperatursteuerung beeinflußt werden.

Viskosität und Thixotropie des Klebstoffs im Auftragszustand müssen in Abstimmung auf die Oberflächeneigenschaften des Filtermaterials so eingestellt werden, daß ein Breitlaufen des Klebstoffs bei größerer Auftragsmenge verhindert wird. Im Interesse einer hohen Filterleistung soll natürlich eine möglichst kleine Fläche des Filtermaterials mit dem Abstandshalter (dem Klebstoff) bedeckt sein, was im Regelfall eine pastöse bis gelartige Konsistenz beim Auftrag erfordern wird.

Alternativ oder auch in Kombination mit einem mengengesteuerten Auftrag kann der Klebstoffauftrag in Richtung der Längserstreckung der Filtermaterialbahn mindestens einmal unterbrochen werden und die pro Längeneinheit aufgetragene Klebstoffmenge jenseits der Unterbrechung in Richtung auf die eine Faltensohle markierende Einprägung hin geringer gewählt werden als diesseits der Unterbrechung, d. h. im weit geöffneten Teil der Falte, wo der Abstandshalter höher sein muß.

Es ist zu beachten, daß in den vorstehenden Ausführungen unter einem für das Fluid durchlässigen Material sämtliche üblichen bzw. für bestimmte Fluids einsetzbaren Filtermaterialien, insbesondere Faservliese aus Zellulose, Glas-, Mineral- oder Keramikfasern, feinmaschige Gewebe mit oder ohne Imprägnierungen etc. und unter Klebstoffen die zur stoffschlüssigen Verbindung derartiger Materialien miteinander brauchbaren Stoffe, insbesondere Klebstoffe im engeren Sinne, aber auch am Filtermaterial haftende thermoplastische oder Schaumstoffmaterialien o. ä. zu verstehen sind. Ein besonders geeignetes Material für die Abstandshalter ist mit Luft feinverschäumter Schmelzkleber.

Die genannten Ausgestaltungen sind sowohl für Filtereinsätze geeignet, bei denen die Faltung einen Körper von der Gestalt eines Quaders aufspannt, also etwa für den Einsatz als Luft- bzw. Gasfilter in der Erdgas- und Erdölindustrie, der Energiewirtschaft oder für Lüftungs- und Klimaanlagen, speziell in der Reinstraumtechnik. Sie sind aber ebenso für zylindrische Filtereinsätze geeignet, bei denen die Faltung einen Körper von der Gestalt eines Hohlzylinders aufspannt, also etwa für den Einsatz bei Luftfiltern für Kraftfahrzeuge oder Filterpatronen für reinigbare Pulsfilteranlagen.

Unter einer zickzackförmigen, kontinuierlichen Faltung sind auch Faltenanordnungen zu verstehen, bei denen der Faltenquerschnitt senkrecht zu den Faltenkanten etwa trapezförmig ist oder die Faltenkanten verrundet sind - wesentlich ist, daß die Ebenen der Faltenwände sich schneiden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind im übrigen in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:

die Fig. 1a bis 1c perspektivische Prinzipdarstellungen von Filterelementen gemäß Ausführungsformen der Erfindung,

die Fig. 2a bis 2c schematische Querschnittsdarstellungen der Faltenanordnungen senkrecht zu den Faltenkanten bei gegenüber Fig. 1a bis 1c modifizierten Ausführungsformen von Filterelementen,

Fig. 3 eine schematische Querschnittsdarstellung der Faltenanordnung (senkrecht zu den Faltenkanten) bei einer Ausführungsform eines hohlzylindrischen Filterelementes und

die Fig. 4a und 4b Prinzipskizzen zur Illustration eines Verfahrens zur Herstellung der erfindungsgemäßen Filterelemente und einer Abwandlung desselben.

Fig. 1a zeigt in schematischer, nicht-maßstäblicher Darstellung einen in seiner äußeren Gestalt quaderförmigen Filtereinsatz 1 aus einem Filtervlies 2, das an Prägelinien bzw. Faltenkanten 2a zickzackförmig gefaltet ist, so daß sich jeweils zwischen zwei Faltenkanten 2a einen spitzen Winkel miteinander einschließende Faltenwände 2b ergeben. Auf die Faltenwände 2b sind beidseitig in Öffnungsrichtung der jeweiligen Falte hin höher (dicker) werdende Klebstoffraupen 3 aufgetragen. Bei der gezeigten Ausführung sind die Klebstoffraupen 3 auf den beiden Oberflächen des Filtervlieses 2 seitlich gegeneinander versetzt angeordnet, bevorzugt ist aber in der Praxis eine Anordnung der Klebstoffraupen in seitlicher Ausrichtung miteinander ("übereinander").

Die Klebstoffaggregate 3 einander gegenüberliegender Faltenwände 2b sind (was in der zeichnerischen Darstellung nicht gezeigt ist) miteinander verschmolzen, wodurch im ausgehärteten Zustand des Klebstoffs die entsprechenden Faltenwände fest miteinander verbunden und im wesentlichen starr gegeneinander abgestützt sind und dadurch das Filterelement 1 mechanisch steif ist.

Fig. 1b zeigt einen gegenüber der Ausführung nach Fig. 1a modifizierten Filtereinsatz 11 mit kleinerem Faltenwinkel, d. h. bei gleicher Faltenhöhe geringerem maximalem Faltenabstand. Die Faltenwände 12b sind hier jeweils über kurze Klebstoffaggregate 13a, 13b im Öffnungsbereich der Faltenwände (unterhalb der Faltengipfel) und 13c nahe der Faltensohle miteinander verbunden. Die nahe dem Faltengipfel angeordneten Klebstoffpunkte 13a, 13b haben jeweils eine dem hälftigen Abstand der Faltenwände 12b an diesem Punkt entsprechende Höhe und stehen miteinander in Kontakt bzw. sind miteinander verschmolzen, während der nahe der Faltensohle plazierte Klebstoffpunkt 13c eine dem lokalen Abstand der Faltenwände nahe der Faltensohle entsprechend über seine Länge variierende Höhe hat und mit seiner Scheitelfläche direkt die gegenüberliegende Faltenwand 12b berührt und an dieser haftet. Das Anhaften der Abstandshalter am Filtervlies wird im übrigen durch ein gewisses Eindringen des Klebstoffs in das Vliesmaterial gefördert.

Fig. 1c zeigt als weitere Modifikation einen Ausschnitt aus einem Filterelement 21 mit weiter verringertem Faltenwinkel und -abstand. Der Abstand ist hier auch im Öffnungs- bzw. Faltengipfelbereich so gering, daß er dort, ebenso wie im Faltensohlenbereich mittels der Klebstoffpunkte 23a, mit einzelnen Klebstoffpunkten 23b überbrückt werden kann, die direkt an der gegenüberliegenden Faltenwand 22b anhaften. Bei dieser Anordnung wird also nur jeder zweite der durch Prägelinien 22a voneinander getrennten Faltenwandabschnitte des Filtervlieses 22 mit Klebstoff versehen.

Fig. 2a zeigt eine Querschnittsdarstellung der Faltenanordnung eines weiteren Filterelementes 31 in einer Schnittebene parallel zur Längserstreckung des Filtervlieses 32. Die Ausbildung der Klebstoff-Abstandshalter 33 entspricht grundsätzlich Fig. 1a, diese sind aber im Unterschied zur dort gezeigten Ausführung nur in jeder zweiten durch Faltenwände 32b zwischen Faltenkanten 32a gebildeten Falte vorgesehen. Das Filtermaterial braucht hierbei nur auf einer Oberfläche mit Klebstoffraupen versehen zu werden, was die Technologie vereinfacht und eine Kostensenkung bei der Herstellung erlaubt.

Fig. 2b zeigt eine alternative Ausführung eines Filterelementes 41, bei dem in einer zu Fig. 2a ähnlichen Anordnung des Filtermaterials 42 - nämlich mit nur einseitiger Fixierung der sich zwischen Faltenkanten 42a erstreckenden Faltenwände 42b - nur der kleinere Teil der Länge bzw. Höhe der Faltenwände mit Klebstoffaggregaten 43a bzw. 43b sowie 43c versehen ist. Die in den Bereichen großen Faltenabstandes angeordneten Klebstoffaggregate 43a und 43b bilden unter Addition ihrer Höhen einen echten Abstandshalter, während der unmittelbar in der Faltensohle 42a angeordnete Klebstoffpunkt 43c lediglich zusätzlich stabilisierend und schwingungsdämpfend wirkt. Eine solche Anordnung der Klebstoffaggregate ist auch auf beiden Oberflächen der Faltenwände möglich, wobei dann eine der Fig. 1b ähnliche Ausführung mit beidseitiger Fixierung der Faltenwände entsteht.

Fig. 2c zeigt ein der Anordnung nach Fig. 2a ähnliches Filterelement 51 aus einem Filtervlies 52, bei dem die Faltenkanten 52a eines (in der Figur des unteren) Faltenkantenbereiches durch flache Fortsätze 53a der Klebstoffaggregate 53überbrückt sind, was die Position der Faltenwände 52b zusätzlich stabilisiert.

Fig. 3 ist eine schematische Querschnittsdarstellung eines in der äußeren Gestalt hohlzylindrischen Filtereinsatzes 61 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Die hohlzylindrische Außenform bedingt hier die alternierende Aufeinanderfolge weiter Falten 61a und enger Falten 61b des Filtervlieses 62. Die Anordnung der in den weiten Falten 61a plazierten Abstandshalter 63a ähnelt der bei dem quaderförmigen Filtereinsatz gemäß Fig. 2b. Im Unterschied zu diesem ist hier aber in den Faltensohlen 62a.1 der weiten Falten 61a kein Klebstoff aufgebracht und die Faltenwände 62b sind beidseits verklebt, wobei in den engen Falten 61b nur eine dünne Klebstoffschicht 63b vorgesehen ist, die bis in die dortige Faltensohle 62a.2 reicht.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen Ausführungsbeispiele von Filterelementen. Es ist eine Vielzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei anders gearteter Ausführung Gebrauch machen.

So sind die in den Ausführungsbeispielen gezeigten geometrischen Formen der Abstandshalter vielfältig variierbar.

Die Abstandshalter können wie bei den obigen Ausführungen durch einen Klebstoffauftrag mit gesteuerter Dicke (Höhe) mit anschließendem Aushärten des (bevorzugt einkomponentigen) Klebstoffs erzeugt sein. Es ist aber auch möglich, die Abstandshalter mit der in den Figuren gezeigten Querschnittsgestalt durch Aufschäumen eines entsprechenden Reaktionsgemischs - beispielsweise einer schnell verarbeitbaren Zweikomponentenmischung auf Urethanbasis - zu bilden. Weiterhin ist es denkbar, für spezielle Anwendungen vorgefertigte Abstandshalter - etwa aus organischem oder Kunststoff-Recyclingmaterial - auf die Filtermaterialbahn aufzukleben oder auch während oder unmittelbar nach der Faltung in das Faltenpaket einzufügen.

Fig. 4a und 4b zeigen als Prinzipskizzen die wesentlichen Schritte der Bildung eines zickzackförmig gefalteten Minipleat-Filterelementes des in Fig. 2a gezeigten Aufbaus und die zugehörigen Vorrichtungskomponenten in zwei Varianten.

Eine quasi-endlose Bahn eines Filtermaterials 100 wird über eine Rollenstrecke 101 zunächst einer Prägevorrichtung 102 zum Einprägen der Faltlinien 103 für die spätere Faltung zugeführt. Die Prägevorrichtung 102 weist zwei gegenläufig rotierende Prägewalzen 102a, 102b auf, von denen eine eine Prägeschiene für die Erzeugung der Faltlinie und die andere die entsprechende Gesenk-Kontur aufweist.

Nachdem dort die Faltlinien 103 eingeprägt wurden, durchläuft die geprägte Filtermaterialbahn 100' eine Klebstoff- Auftragsvorrichtung 104. Diese weist eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Auftragsmodulen 104a mit steuerbarer Auftragsmenge (von denen in der Figur nur eines gezeigt ist) und eine Steuereinheit 104b auf. Mittels der Auftragsmodule 104a wird ein warmhärtbarer oder ein auch Heiß- oder Schaumkleber unter präziser Mengensteuerung durch die Steuereinheit 104b auf vorbestimmte Abschnitte der Materialbahn 100 mit vorbestimmtem Höhenprofil zur Bildung unterschiedlicher Klebstoffaggregate 105.1 bis 105.3 aufgetragen.

Steuersignale zur Einstellung des Auftragsquerschnittes und/oder -druckes der Auftragsmodule 104a für die Auftragsmengensteuerung leitet die Steuereinheit aus der vorbestimmten (durch hier nicht gezeigte herkömmliche Fühler online überwachten) Durchlaufgeschwindigkeit der Filtermaterialbahn 100' und speicherprogrammierten Daten zur gewünschten Filtergeometrie ab. Bei der gezeigten Variante werden auf jede zweite Faltlinie 103 Klebstoffpunkte 105.1 und auf die jeweils benachbarten Faltenwandabschnitte Klebstoffraupen 105.2 und 105.3 mit vorbestimmt ab- bzw. zunehmender Höhe aufgetragen.

Nach Verlassen der Klebstoff-Auftragsvorrichtung 104 gelangt die geprägte und mit den Klebstoffaggregaten 105.1 bis 105.3 versehene Filtermaterialbahn 100'' zu einer Faltstation 106, wo sie auf einer Transportvorrichtung 106a an den Faltlinien 103 derart gefaltet wird, daß die die Klebstoffraupen 105.2 und 105.3 tragenden Faltenwände 100.1'' und 100.2'' einander zugewandt sind und die Klebstoffraupen in Kontakt miteinander gebracht werden. In diesem Zustand wird der Klebstoff ausgehärtet. Dies ist in der Figur durch eine Strahlungsheizung 106b symbolisiert, kann aber - je nach Art des eingesetzten Klebstoffs - auch durch eine Zwei-Komponenten-Reaktion, durch Luftfeuchtigkeit oder beim bevorzugt eingesetzten Heißkleber einfach durch Abkühlung erfolgen. Nach Ablängen mittels einer (hier nicht dargestellten) Schneidvorrichtung erhält man schließlich einzelne Filterelemente.

In Fig. 4b ist eine Modifikation des Verfahrens und der Anlage nach Fig. 4a gezeigt. Die mit Fig. 4a übereinstimmenden Komponenten und Verfahrensschritte werden nicht nochmals beschrieben.

Abweichend ist die Ausführung der Faltstation 106', die hier zwei mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten v1, v2 laufende Transportvorrichtungen 106a.1' und 106a.2' aufweist. Durch die Faltung mit einer kleineren Geschwindigkeit v1 wird zunächst eine enge Faltung des Filtermaterials 100'' bewirkt, bei der die Klebstoffaggregate 105.2 und 105.3 unter einem gewissen Andruck miteinander verschmolzen werden und der Klebstoffpunkt 105.1 in die Faltensohle an der Faltlinie 102 gedrückt wird. Es entsteht ein primäres Faltenpaket 107 mit geringem, jedoch wegen der noch nicht erfolgten Aushärtung des Klebers noch nicht fixiertem Faltenabstand.

Bei Übergabe auf die mit der größeren Geschwindigkeit v2 laufende Transportvorrichtung 106a.2' wird zwischen den einzelnen Falten eine Zugkraft erzeugt, die die Falten wieder etwas öffnet. Die an den Faltenwänden 100.1'' und 100.2'' anhaftenden, noch nicht ausgehärteten Klebstoffaggregate werden dadurch in Laufrichtung der Transportvorrichtung und somit quer zu den Faltenkanten 103 gestreckt, so daß sie im Querschnitt annähernd eine Knochen- bis Doppel-T-Form annehmen. In dieser Gestalt werden sie im durch ein Kühlgebläse 106b' erzeugten Luftstrom ausgehärtet, wodurch ein sekundäres Faltenpaket 107' mit relativ dünnwandigen und somit materialsparenden steifen Abstandshaltern gebildet wird, das anschließend wieder in einzelne Filterelemente abgelängt wird.

Auch das oben skizzierte Verfahren ist vielfältig abwandelbar. So können zum Aufbringen verschiedener Klebstoffaggregate unterschiedliche Auftragsmodule eingesetzt werden, oder es kann - für ein Filterelement gemäß Fig. 2c - auch ein ununterbrochener Klebstoffaden mit lokal variierter Höhe erzeugt werden.


Anspruch[de]
  1. 1. Filterelement (1; 21; 31; 41; 51; 61), insbesondere in quaderförmiger oder hohlzylindrischer Außenform, mit einer Anzahl von in kontinuierlicher Faltung jeweils zwischen Faltenkanten (2a; 12a; 22a; 32a; 42a; 52a; 62.a1, 62.a2; 103) angeordneten ebenen Faltenwänden (2b; 12b; 22b; 32b; 42b; 52b; 62b; 11.1''; 100.2'') aus fluiddurchlässigem Filtermaterial (2; 212; 22; 32; 42; 52; 62; 100), wobei mindestens in einem Abschnitt zwischen mindestens jedem zweiten Paar benachbarter Faltenwände diese verbindende und gegeneinander abstützende Abstandshalter (3; 13a-c; 23a, 23b; 33; 43a-c; 53; 63a, 63b; 105.1 bis 105.3) vorgesehen sind, die nicht aus dem Filtermaterial bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter mit in Richtung senkrecht zu den Faltenkanten veränderlicher Höhe auf dem ebenen Filtermaterial gebildet sind und/oder in Richtung senkrecht zu den Faltenkanten jeweils mindestens zwei Abstandshalter mit unterschiedlicher Höhe auf dem ebenen Filtermaterial gereiht gebildet sind derart, daß durch Berührung der Abstandshalter mit der gegenüberliegenden Faltenwand oder einem auf dieser angeordneten Abstandshalter eine zickzackförmige Faltenanordnung gebildet ist.
  2. 2. Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (3; 13a-c; 23a, 23b; 33; 43a-c; 53; 63a, 63b; 105.1 bis 105.3) durch ausgehärtete Klebstoffaggregate gebildet sind.
  3. 3. Filterelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich über den größeren Teil der Filtermateriallänge zwischen den benachbarten Faltenkanten (2a; 32a; 52a) erstreckende Abstandshalter (3; 33; 53) vorgesehen sind, die in gleichem Maß mit der Querschnittsverengung einer Falte in Richtung auf diejenige Faltenkante hin kontinuierlich flacher werden, die die über den Abstandshalter miteinander verbundenen Faltenwände (2b; 32b; 52b) gemeinsam haben.
  4. 4. Filterelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich über den kleineren Teil des Filtermateriallänge zwischen den benachbarten Faltenkanten erstreckende Abstandshalter (13a, 13b; 23b; 43a, 43b; 63a; 105.2, 105.3) in demjenigen Bereich der Faltung vorgesehen sind, in dem die Faltenwände (12b; 22b; 42b; 62b; 100.1''; 100.2'') großen Abstand voneinander aufweisen.
  5. 5. Filterelement nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter jeweils im wesentlichen unmittelbar an einer vorgeprägten Faltenkante und von dieser begrenzt angeordnet sind.
  6. 6. Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial (2; 12) auf aneinander angrenzenden Faltenwänden in alternierender Anordnung nach beiden Seiten hin ausgerichtete Abstandshalter (3; 13a-c) aufweist derart, daß die Faltenwände (2b; 12b) sich beidseitig über Abstandshalter gegen benachbarte Faltenwände abstützen.
  7. 7. Verfahren zur Herstellung eines Filterelementes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bahn des Filtermaterials (100) nur mit die Lage der Faltenkanten vorbestimmenden linearen Einprägungen (103) versehen wird, danach auf mindestens einen Teil der sich zwischen benachbarten Einprägungen erstreckenden ebenen Faltenwandbereiche Abstandshalter (105.1 bis 105.3) mit unterschiedlicher und/oder sich in Längsrichtung der Filtermaterialbahn ändernder Höhe aufgebracht werden und die Materialbahn an den die Faltenkanten bildenden Einprägungen zickzackförmig gefaltet wird, wodurch die Abstandshalter mit der jeweils gegenüberliegenden Faltenwand oder jeweils einem auf dieser vorgesehenen weiteren Abstandshalter in Kontakt gebracht werden.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen der Abstandshalter (105.1 bis 105.3) als mengengesteuerter Klebstoffauftrag (104) auf die Materialbahn (100) erfolgt und während und/oder nach der Faltung (106a) eine Aushärtung (106b; 106b') des Klebstoffs ausgeführt wird.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Klebstoffauftrag derart gesteuert wird, daß Klebstoffaggregate (105.1 bis 105.3) mit in Längsrichtung der Materialbahn ab- bzw. zunehmender Höhe und/oder aufeinanderfolgend Klebstoffaggregate unterschiedlicher Höhe aufgetragen werden.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Klebstoffaggregate über die Variation der pro Zeiteinheit aus einer Auftragsvorrichtung (104a) ausgegebenen Klebstoffmenge und/oder der momentanen Relativgeschwindigkeit zwischen Auftragsvorrichtung und Filtermaterialbahn (100) und/oder durch eine Aufweitung der Falten (106a.2') nach einem primären Faltschritt (106a.1') verändert wird.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com