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Die
Erfindung betrifft ein Filterelement, umfassend einen Faltenbalg,
wobei der Faltenbalg ein synthetisches rilliertes Filtermedium umfasst
und wobei die Faltenkanten mit mindestens einem Rahmenelement verbunden
sind.
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Filterelemente
der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bereits
bekannt. Insbesondere ist aus der
DE 100 16 182 A1 ein Verfahren zur Herstellung
eines solchen Filterelements bekannt. Die Rillierungen werden dem
Filtermedium aufgeprägt
und fungieren als Abstandshalter für die Falten, um deren Zusammenfallen
zu verhindern.
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Die
gattungsbildenden Filter finden in der Abluftfiltration Verwendung.
Insbesondere dienen sie der Absaugung und Filtration. Die Rillierungen
im Filtermaterial verhindern, dass die Falten unter Einwirkung hoher
Differenzdrücke
zusammenklappen. Bei einem Zusammenklappen der Falten würde die
wirksame Filterfläche
reduziert.
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Filterelemente
der eingangs genannten Art umfassen vollsynthetische Filtermedien,
die am Ende eines Produktionsprozesses eine dauerhafte Rillierung
erfahren. Diese Medien werden üblicherweise
zu zylindrischen Filterpatronen ausgebildet, indem sie in Endscheiben
eingeschäumt
werden. Für die
Herstellung flacher Filterelemente bietet sich zusätzlich die
Kantenleimrahmungstechnik an, um den Faltenbalg seitlich zu fixieren.
Die Filtermedien weisen nach dem Aufbringen der Rillierungen und
der Faltung eine gewisse Spannung auf, wodurch der Filterkörper zu
Deformierungen neigt.
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Es
ist daher notwendig, dafür
Sorge zu tragen, dass ein rilliertes Filtermedium eine gewünschte geometrische
Form beibehält.
Die Spannungen, welche durch das Rillieren entstehen, wirken jedoch
einer geometrischen Stabilität
entgegen. Hierdurch wird die Funktionsfähigkeit des Filterelements
beeinträchtigt.
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Aus
der
DE 1 930 715 A ist
ein Filterelement mit einem Faltenbalg bekannt, der ein synthetisches rilliertes
Filtermedium umfasst. Die Faltenkanten sind mit mindestens einem
Rahmenelement verbunden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Filterelement der eingangs
genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass durch
das Filterelement ein Raum in allen Raumrichtungen vor schadstoffbelasteter
Luft geschützt
werden kann.
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Erfindungsgemäß wird die
voranstehende Aufgabe durch ein Filterelement mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 gelöst.
Danach ist ein Filterelement der eingangs genannten Art dadurch
gekennzeichnet, dass das Rahmenelement aus einem Filtermedium gefertigt
ist.
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In
erfindungsgemäßer Weise
ist in einem ersten Schritt erkannt worden, dass die Rillierung
eines Faltenbalgs verhindert, dass die Falten unter Einwirkung hoher
Differenzdrücke
zusammenklappen. Dabei ist es unerheblich, ob der Faltenbalg zylindrisch
oder flach ausgebildet ist. Insoweit ist eine so genannte Faltenblockade
wirksam verhindert. In einem zweiten Schritt ist erkannt worden,
dass die Rillierungen das Filtermedium bzw. den Faltenbalg mit einer
mechanischen Spannung beaufschlagen. Schließlich ist erkannt worden, dass
eine geometrische Stabilität
des gesamten Faltenbalgs dadurch erzielt werden kann, dass die Faltenkanten
mit mindestens einem Rahmenelement verbunden werden. Hierdurch ist
sicher gestellt, dass das Rahmenelement die dem Faltenbalg innewohnenden
Spannungen kompensiert und somit dessen gewünschte Geometrie stabilisiert
und fixiert.
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Das
Rahmenelement ist aus einem Filtermedium gefertigt. Diese konkrete
Ausgestaltung stellt sicher, dass durch das Filterelement ein Raum
in allen Raumrichtungen vor schadstoffbelasteter Luft geschützt werden
kann. Insoweit ist nicht nur die Anström- oder Abströmseite eines
Filterelements mit einem Filtermedium versehen, sondern auch dazu
orthogonale Seitenflanken des Filterelements.
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Folglich
ist ein Filterelement angegeben, welches die eingangs genannte Aufgabe
löst.
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Insbesondere
ist vor diesem Hintergrund denkbar, dass das Rahmenelement flächig in
Form eines Streifens ausgebildet ist. Neben dieser konkreten geometrischen
Ausführung
ist es jedoch auch denkbar, das Rahmenelement als Faden, Kordel, Schnur
oder als ein ähnliches
lineares Element auszugestalten.
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Der
Faltenbalg und das Rahmenelement könnten materialeinheitlich ausgebildet
sein. Hierdurch ist sichergestellt, dass das Filterelement auf problemlose
Weise gefertigt werden kann, da die Materialien sich problemlos
miteinander verbinden lassen.
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Das
Filtermedium könnte
als Vliesstoff ausgebildet sein. Vor diesem Hintergrund ist auch
denkbar, dass das Rahmenelement als Vliesstoff ausgebildet ist.
Vliesstoffe zeichnen sich durch eine besonders einfache Herstellbarkeit
und besondere Eignung als Filtermaterial aus. Dabei ist auch denkbar
Vliesstoffe zu verwenden, die durch Elektrospinnen erzeugt wurden.
Dies hat den Vorteil, dass das Filterelement elektrostatisch aufgeladen
werden kann, um die Aufnahme von Partikeln aus der Atmosphäre zu begünstigen.
Des Weiteren können
Vliesstoffe aus Nanofasern gefertigt werden, wodurch eine besonders
geringe Porosität
des Vliesstoffs realisierbar ist.
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Das
Rahmenelement könnte
mit den Faltenkanten verleimt sein. Dabei ist denkbar, dass ein Hot-Melt-Kleber
verwendet wird. Die Verleimung stellt sicher, dass die Faltenkanten
zumindest teilweise in das Leimmaterial eingebettet sind, sodass
keine undichten Stellen zwischen dem Rahmenelement und den Faltenkanten
entstehen. Die Verwendung von Kleber erlaubt überdies eine Versteifung des Rahmenelements,
nämlich
dadurch, dass der Kleber teilweise sowohl in die Faltenkanten als
auch in das Rahmenelement eindringt und dort verhärtet.
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Das
Rahmenelement könnte
mit den Faltenkanten ultraschallverschweißt sein. Das Ultraschallschweißen stellt
eine Technologie dar, die eine besonders schnelle und materialschonende
Verarbeitung erlaubt. Insbesondere erlaubt die Verwendung von Ultraschallschweißverfahren
eine kontinuierliche Fertigung von Filterelementen. Die Ultraschallschweißtechnik
zeichnet sich darüber
hinaus dadurch aus, dass das zu verarbeitende Material nur selektiv
an den Stellen mit Hitze beaufschlagt wird, weiche als Verbindungsstellen
fungieren. Die Materialstruktur der umliegenden Bereiche wird insoweit nicht
beeinträchtigt
und daher nicht beschädigt.
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Die
Faltenenden könnten
mit mindestens einem weiteren Rahmenelement verbunden sein. Vor diesem
Hintergrund ist denkbar, dass das Rahmenelement auf die Faltenenden
aufgeklebt ist. Hierdurch ergibt sich nicht nur eine Rahmung längs der
Faltenkanten sondern auch orthogonal zu diesen. Hierdurch ist sicher
gestellt, dass die freien Faltenenden des Filterelements nicht in
unerwünschter
Weise aus dem Faltenbalg herausklappen. Die Rahmenelemente könnten einstückig als
ein einziges Rahmenelement ausgebildet sein. Bei dieser konstruktiven
Ausgestaltung ist denkbar, dass das Rahmenelement den Faltenbalg
vollumfänglich
umgibt. Dies stellt sicher, dass nur eine Nahtstelle entsteht, durch
die Verschmutzungen an unerwünschten
Stellen auf den Faltenbalg auftreffen können. Die Nahtstelle kann durch
Ultraschallverschweißen
oder Verleimen versiegelt werden.
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Weiterhin
ist denkbar, dass ein flaches Filterelement aus einzelnen Teilelementen,
bestehend aus je einem Faltenbalg, mit untereinander verklebten oder
verschweißten
Rahmenelementen hergestellt ist.
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Dem
Rahmenelement oder den einzelnen Rahmenelementen könnte mindestens
ein Dichtelement zugeordnet sein. Das Dichtelement kann dabei entweder
vollflächig
umlaufend an einem einstückigen
Rahmenelement angeordnet sein oder nur segmentweise. Denkbar ist
auch, dass sich ein Dichtelement nur an ausgewählten einzelnen Rahmenelementen
befindet. Die Vorkehrung eines Dichtelements stellt sicher, dass
das Filterelement problemlos in eine Anordnung abdichtend einfügbar ist. Durch
ein Dichtelement ist sicher gestellt, dass zwischen den Wandungen
der Anordnung und den Rahmenelementen keine unerwünschten
Hohlräume
entstehen.
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Vor
diesem Hintergrund ist denkbar, dass ein Dichtelement als Schaumstoffstreifen
ausgebildet ist. Schaumstoff zeichnet sich durch eine hohe Elastizität und Kompressibilität besonders
als Dichtelement aus, da es Unebenheiten problemlos ausgleichen kann,
ohne die Dichtheit der gesamten Anordnung zu beeinträchtigen.
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Das
Filtermedium könnte
sinusförmig
rilliert sein. Die sinusförmige
Rillierung hat sich als besonders stabile Geometrie erwiesen, um
ein Zusammenklappen der Falten zu verhindern. Denkbar ist auch, eine
Rillierung in Sägezahnform
oder in unregelmäßigen Erhebungen
und Senkungen auszugestalten.
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Das
Filterelement könnte
einen weiteren Rahmen umfassen. Dieser könnte aus Kunststoff oder Metall
gefertigt sein. Diese Werkstoffe zeichnen sich durch eine hohe Festigkeit
und Elastizität
aus. Denkbar ist auch einen Vergussrahmen vorzusehen, in den das
Filterelement eingebettet ist. Hierfür könnten ein Polyurethanschaum
verwendet werden, der problemlos die einzuschäumenden Strukturen umfließt. Der
zusätzliche
Rahmen kann jedoch auch austauschbar ausgeführt sein, um ein verbrauchtes Filterelement
problemlos entsorgen zu können.
Der zusätzliche
Rahmen könnte
mindestens die Höhe des
ersten verleimten Rahmens aufweisen, um diesen schützend zu
umgeben. Denkbar ist auch, dass der zusätzliche Rahmen ein Dichtelement
aufweist. Durch das Dichtelement kann das Filterelement in eine
bestehende Anordnung derart dicht eingefügt werden, dass zwischen den
Wandungen der Anordnung und dem zusätzlichen Rahmen keine undichten Stellen
entstehen. Darüber
hinaus kann das Dichtelement Klemmfunktionen wahrnehmen, um das
gerahmte Filterelement in der Anordnung zu fixieren.
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Das
Filterelement könnte
als Flachfilter ausgestaltet sein. Flachfilter zeichnen sich durch
ein besonders breites Anwendungsspektrum aus.
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Das
Filtermedium könnte
vor der Plissierung mit einer Zusatzausrüstung versehen worden sein, welche
die Partikelabscheidung speziell im Bereich kleiner i Mikrometer
verbessert. Hierdurch können auch
Feinstäube
gefiltert werden. Vor diesem Hintergrund könnte das Filtermedium mit einer
luftdurchlässigen
Membranbeschichtung oder einer Nanofaserbelegung versehen sein.
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Es
gibt nun verschiedene Möglichkeiten,
die Lehre der vorliegenden Erfindung auf vorteilhafte Weise auszugestalten
und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch
1 nachgeordneten Ansprüche,
andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit
der Erläuterung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen
und Weiterbildungen der Lehre erläutert.
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In
der Zeichnung zeigen:
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1 ein
Filterelement, dessen Faltenkanten mit einem flächigen Rahmenelement verbunden sind,
und
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2 das
Filterelement gemäß 1 in
Verbindung mit einem Aufnahmerahmen.
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1 zeigt
ein Filterelement mit einem Faltenbalg 1, wobei der Faltenbalg 1 ein
rilliertes Filtermedium 2 umfasst. Die Faltenkanten 3 sind
mit mindestens einem Rahmenelement 4 verbunden. Das Rahmenelement 4 ist
flächig
ausgebildet.
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Das
Rahmenelement 4 und der Faltenbalg 1 sind materialeinheitlich
ausgebildet. Das Rahmenelement 4 ist aus dem gleichen Filtermedium 2 gefertigt,
wie der Faltenbalg 1.
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Das
Filtermedium 2 ist als Vliesstoff ausgebildet. Das Rahmenelement 4 ist
mit den Faltenkanten 3 verleimt.
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2 zeigt
ein Filterelement, welchem ein weiterer Rahmen 6 zugeordnet
wird. Der weitere Rahmen 6 ist aus Metall gefertigt. Die
Seitenflächen des
weiteren Rahmens 6 haben mindestens die Höhe der Rahmenelemente 4.
Das Filterelement weist freie Faltenenden 5 auf.
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Das
Filterelement ist zur Montage in einer Absaugeinheit lösbar in
dem Rahmen 6 eingespannt und kann mit separaten Dichtelementen
gegen den Reingasraum abgedichtet werden.
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Der
hier gezeigte Flachfilter findet seinen Einsatz in der Abluftfiltration
und dient der Absaugung oder Filtration von Staub. Das sinusförmig rillierte
Filtermedium 2 verhindert, dass die Falten unter Einwirkung
hoher Differenzdrücke
zusammenklappen.