DE1279433B - Plattenfoermiger Luftfiltereinsatz und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

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AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

BOId

Deutsche KL: 50 e - 4/01

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

P 12 79 433.1-23 (F 32443)

29. Oktober 1960

3. Oktober 1968

Die Erfindung betrifft einen plattenförmigen Luftfiltereinsatz von rechteckiger Form mit einer Fasermatte und einem diese einfassenden Hohlprofilrahmen, der aus einem einzigen bandförmigen Materialstreifen durch Faltung in Längsrichtung und Querfaltung an den Rahmenecken gebildet ist und an der Innenseite zwischen den beiden einwärts gerichteten Profilschenkeln einen durchgehenden Spalt aufweist, in dem die Ränder der Fasermatte festgehalten sind.

Derartige Luftfiltereinsätze wurden insbesondere zur Verwendung in Klimaanlagen entwickelt, die die Luft für einen oder mehrere Räume eines Gebäudes in Umlauf bringen, reinigen, erwärmen oder kühlen und gegebenenfalls auch be- oder entfeuchten. Die Apparatgehäuse der Klimaanlagen haben meist die Form eines Kastens, der mit einer verhältnismäßig großen Ansaugöffnung für die zu behandelnde Raumluft versehen ist.

Innerhalb eines solchen Kastens oder Gehäuses ist meist eine Trägerkonstruktion vorgesehen, in die der Luftfiltereinsatz gleitend eingeschoben oder auf andere Weise auswechselbar eingelegt ist. Diese Trägerkonstruktionen erleichtern das Einsetzen der Luftfiltereinsätze und deren Entnahme nach voller Beladung des Filtermaterials mit Verunreinigungen.

Die Rahmen der plattenförmigen Luftfiltereinsätze sollen genau in die vorgesehenen Trägerkonstruktionen in der Klimaanlage passen und dazu beitragen, daß die ursprüngliche Form des Luftfiltereinsatzes und seiner Abdichtflächen erhalten bleibt, um zu gewährleisten, daß die zu filternde Luft nur durch das Filtermaterial hindurch und nicht um dieses herum strömt.

Die Aufgabe, mit geringem Materialaufwand einen formhaltigen Luftfiltereinsatz genügender Steifigkeit zu schaffen, ist bei einem durch die USA-Patentschrift 2 220127 bekannten Luftfiltereinsatz der eingangs genannten Art nicht befriedigend gelöst. Bei dieser Ausführungsform dient als Einfassung für die rechteckige Fasermatte ein U-förmig mit einer der Dicke der Fasermatte entsprechenden Profilweite gefalteter Materialstreifen, der aus Filz oder ähnlichem Werkstoff besteht. Zu seiner Versteifung muß der Steg des Einfaßrahmens durch eine Einlage aus Preßspanplatte od. dgl. verstärkt werden. Trotz dieses umständlichen Aufbaus wird keine Formhaltigkeit für den Rahmen als Ganzes und insbesondere auch nicht für seine beidseitig flach an der Fasermatte anliegenden U-Profilschenkel gewährleistet.

In der USA-Patentschrift 2 677 436 ist ein plattenförmiger Luftfiltereinsatz beschrieben, dessen U-Profilrahmen aus acht bis zwölf einzelnen Preßpapier-

Plattenförmiger Luftfiltereinsatz und Verfahren
zu seiner Herstellung

Anmelder:

Fram Corporation, Providence, R. I. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. W. Schalk, Dipl.-Ing. P. Wirth,

Dipl.-Ing. G. Dannenberg

und Dr. V. Schmied-Kowarzik, Patentanwälte,

6000 Frankfurt, Große Eschenheimer Str. 39

Als Erfinder benannt:

Leslie Alexander Dow, Seekonk, Mass.;

Joseph Homer Paton, Attleboro, Mass. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 2. November 1959
(850 182)

stücken zusammengeklebt, teilweise auch mit Drahtklammern geheftet ist und auf der Vorder- und Rückseite parallel zur Rahmenebene liegende, die Schenkel des U-Profils bildende Flansche aufweist, in die zwei Stützgitter mit der zwischen ihnen eingebetteten Fasermatte eingeklebt sind. Eine derartige Rahmenkonstruktion ist sowohl in bezug auf den Materialbedarf als auch in bezug auf die verfahrensmäßige Herstellung sehr aufwendig. Dadurch, daß jedes Preßpapierstück von der Länge einer Rahmenseite für sich mehrmals gefaltet und mit mehreren anstoßenden Rahmenteilen verbunden werden muß, werden die Herstellungskosten so beträchtlich, daß es aus Kostengründen zweckmäßiger ist, einen derartigen, durch Verunreinigungen verstopften Luftfilter wieder zu reinigen, statt ihn, wie es neuerdings immer häufiger gefordert wird, wegzuwerfen. Auch bei diesen Filtereinsätzen ist die lichte Weite des Rahmenprofils zwischen den beiden U-Profilschenkeln gleich der Dicke der Faserschicht mit den sie abdeckenden Stützgittern und die Steifigkeit des Rahmens verhältnismäßig gering, was sich insbesondere dann äußerst nachteilig bemerkbar macht, wenn

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der Luftfilter der Einwirkung von Feuchtigkeit ausgesetzt ist.

Durch die weitere USA-Patentschrift 1713 809 und die deutsche Gebrauchsmusterschrift 1 738 232 sind metallische Luftfiltereinsätze aus Drahtsieben und Lochplatten bekannt, die Einfaßrahmen aus hohlen Blechprofilen aufweisen, deren Dicke größer ist als die Dicke der Drahtsiebe oder Lochplatten und deren Profilschenkel an ihren Enden zu einwärts

fahren, daß nach dem Falten des Hohlprofilrahmens und Einlegen der Fasermatte die innenseitig mit Klebstreifen aus einem Kunstharz-Bindemittel beschichteten Rahmenflansche durch Andrücken von beiden Seiten unter gleichzeitiger Erwärmung mit der Faserschicht verklebt werden und die Faserschicht zwischen den beiden Flanschen vollständig mit Bindemitteln durchtränkt wird.

In der Zeichnung ist beispielsweise eine Ausfüh-

gerichteten Flanschen umgebogen sind, die auf bei- io rungsform der Erfindung mit den vorstehenden und

den Seiten der Sieb- oder Lochplatte flach anliegen. weiteren bevorzugten Merkmalen veranschaulicht,

Diese hohlen Blechprofile haben gemäß der USA- und zwar zeigt

Patentschrift 1713 809 einen im wesentlichen ovalen F i g. 1 eine perspektivische Darstellung der Vor- und gemäß der deutschen Gebrauchsmusterschrift derseite eines gemäß der Erfindung hergestellten 1 738 232 einen kastenförmigen Querschnitt, so daß 15 Luftfiltereinsatzes,
zwar eine ausreichende Steifigkeit gewährleistet ist. Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der ande-

Aber bei diesen bekannten Filtereinsätzen dienen als Filtermedien nicht Fasermatten, sondern Drahtsiebe oder Lochplatten, die zur trockenen Abscheidung von feinem Schwebestaub aus der Raumluft wenig geeignet sind. Wegen der verhältnismäßig hohen Material- und Herstellungskosten werden sie auch nicht als Wegwerffilter benutzt, sondern durch Klopfen, Waschen, Spülen od. dgl. gereinigt und anschließend wieder verwendet.

In der britischen Patentschrift 482 543 ist ein Luftfiltereinsatz mit einer zwischen zwei Streckmetallgittern eingebetteten Glasfaserschicht beschrie-

ren Seite eines Einsatzes nach Fi g. 1,

F i g. 3 eine Vorderansicht einer Ecke des in F i g. 1 gezeigten Einsatzes in größerem Maßstab,

F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 der F i g. 3,

F i g. 5 einen Querschnitt durch einen zur Herstellung des Einsatzes verwendeten Materialstreifen aus zähem, steifem Papier,

F i g. 6 eine Vorderansicht eines Paares von WaI-zen, die zum Einkerben des in F i g. 5 gezeigten Papierstreifens längs der Falzlinien dient,

Fig. 7 eine Vorderansicht herausgebrochener Teile eines langen Papierstreifens gemäß F i g. 5, der

ben, wobei als Einfassung zwei Halbrahmen aus für das Falten zu einem Hohlprofilrahmen eingekerbt Pappe mit L-förmigem Querschnitt vorgesehen sind, 30 und zugeschnitten worden ist,

die schachtelartig ineinandergesteckt und durch F i g. 8 das aus einem Papierstreifen gemäß F i g. 7

einen außen aufgeklebten Papierstreifen zusammengehalten werden. Auf diese Weise ist aus den beiden Halbrahmen ein U-Profilrahmen gebildet, bei dem bezüglich der Steifigkeit die gleichen unvorteilhaften Verhältnisse vorliegen wie bei den anderen bekannten Rahmen mit U-Profil. Auch dieser Rahmen ist verhältnismäßig schwierig herzustellen, da er aus mehreren Einzelstreifen geformt und zusammengesetzt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen

gefaltete Rahmenprofil, wobei die strichpunktierten Linien die Teilfaltung und die vollausgezogenen Linien die vollständige Faltung zeigen, und

F i g. 9 die Vorderansicht einer Ecke des Hohlprofilrahmens, wobei die beiden Enden des Papierstreifens durch einen Klebestreifen miteinander verbunden sind.

Bei der in den F i g. 1 bis 4 dargestellten Luftfilterplatte bezeichnet das Bezugszeichen 10 die Filtermatte aus Fasermaterial, während 11 allgemein

plattenförmigen Luftfiltereinsatz zu schaffen, der sich den die Matte einfassenden Hohlprofilrahmen bebei geringem Aufwand für die Fertigung durch be- zeichnet. Dieser Rahmen besteht aus einem einzigen sondere Steifigkeit auszeichnet. Streifen aus zähem steifem Papier (»P« in Fig.5

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Luft- 45 bis 7). Der Papierstreifen P ist in einer noch zu befiltereinsatz der eingangs genannten Art vorgesehen, schreibenden Weise so gefaltet, daß er einen quadradaß der zu dem Hohlprofilrahmen gefaltete Material- tischen oder rechteckigen Rahmen mit einem Querstreifen, wie an sich bekannt, aus steifem Papier Schnittsprofil in der Form eines gleichschenkligen besteht und das Querschnittsprofil des Rahmens die Dreiecks ergibt. Die Basis 12 des Profildreiecks bil-Form eines gleichschenkligen Dreiecks hat, dessen 50 det dabei die über die Oberflächen der Fasermatte Basis die über die Oberflächen der Fasermatte beid- 10 beidseitig vorstehende Außenwand des Rahmens seitig vorstehende Außenwand des Hohlprofilrah- 11, und die Profilschenkel 13, 14 sind am Dreiecksmens bildet und dessen Schenkel am Scheitel des Scheitel 20 zu parallel zur Filterfläche gerichteten Profildreiecks zu parallel zur Filterfläche liegenden Flanschen 15, 16 aufgebogen, zwischen denen die Flanschen aufgebogen sind, zwischen denen der Spalt 55 Fasermatte liegt.

für die Aufnahme der Fasermatte angeordnet ist. Der Hohlprofilrahmen 11 ist dadurch fest mit der

Matte 10 verbunden, daß die an der Matte anliegenden Flächen der Rahmenflansche 15 und 16 mit Klebestreifen 17 aus einem Kunstharzbindemittel 60 versehen sind, das die Randteile der porösen Faserschicht 10 durchtränkt und mit den Flanschen 15 und 16 zusammenklebt bzw. -bindet. Da die Fasermatte an sich nur eine geringe Steifigkeit hat und sich unter dem Druck der zu filternden Luft dehnen Flanschen verbunden und vollständig vom Klebstoff 65 kann, empfiehlt es sich in den meisten Fällen, die durchtränkt. Fasermatte auf der Reinluftseite durch ein perforier-

Bei der erfindungsgemäß vorgesehenen Herstel- tes Metallblech 18 abzustützen. Dieses Metallblech lungsweise des neuen Luftfiltereinsatzes wird so ver- und die Fasermatte sind entlang ihrem Umfang mit-

Durch die erfindungsgemäße Querschnittsform des Rahmenprofils erhält der aus einem steifen Papierstreifen gefaltete Einfaßrahmen einer Wegwerffilterplatte seine besondere Eigensteifigkeit.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind in an sich bekannter Weise die zwischen den Flanschen der Profilschenkel liegenden Randteile der Fasermatte mittels Klebstoff mit den

einander und mit den Rahmenflanschen 15 und 16 über der gesamten Innenfläche der Flansche mittels der Klebestreifen 17 fest verbunden.

In den Materialstreifen aus steifem Papier, beispielsweise solchem mit dem Handelsnamen »Bristolkarton«, sind auf seiner ganzen Länge zwei parallele Linien 19 eingeprägt oder eingefalzt, die im gleichen Abstand von der Mittellinie längs über den Streifen verlaufen. In diesen eingeprägten Falzlinien 19 des Streifens P werden die Profilschenkel 13 und 14, wie in F i g. 4 dargestellt ist, gegeneinander gefaltet. Da die Matte verhältnismäßig weich und zusammendrückbar ist, wird ihre Dicke zwischen den Flanschen 15, 16 auf das einigen übereinanderliegenden Fasern entsprechende Maß verringert.

Der den Hohlprofilrahmen 11 bildende Papierstreifen P ist in F i g. 5 im Querschnitt dargestellt. Das für das Ankleben der Fasermatte an die Flansche 15,16 des Hohlprofilrahmens verwendete Kunstharzbindemittel des Klebestreifens 17 klebt Vorzugsweise bei Raumtemperatur nicht, so daß der den Klebstoff tragende Streifen P bei der Handhabung noch nicht klebrig ist. Vielmehr wird Kunstharzbindemittel erst durch Anwendung von Wärme und Druck so klebrig und fließfähig gemacht, daß es die zusammengepreßte Fasermatte durchdringt.

Die äußeren Umfangskanten des perforierten Metallbleches 18 reichen bis nahe an die Basiswandung 12 des dreieckigen Rahmenhohlprofils heran, wie aus F i g. 4 ersichtlich ist, so daß diese Wandung, falls sie sich nach innen durchbiegt, an den Kanten des Metallbleches anschlägt und von diesen gestützt wird.

Nachdem die Klebstreifen 17 aus Kunstharzbindemittel auf einer Seite an beiden Rändern des Papierstreifens P, wie in F i g. 5 dargestellt, aufgebracht worden ist, wird der Papierstreifen zwischen Prägewalzen 21 und 22 der in F i g. 6 gezeigten Art durchgeführt, um Falzlinien 19 auf der Seite herzustellen, auf der die Klebestreifen 17 aufgebracht sind, während gleichzeitig auf der entgegengesetzten Seite des Streifens die Scheitellinien 20 eingeprägt werden. Wie F i g. 6 zeigt, ist die Breite der Klebestreifen 17 zweckmäßigerweise dem Abstand der Linie 20 von der äußeren Kante des Papierstreifens gleich.

Die eine der in den Seitenrahmen 23 gelagerten Prägewalzen wird von einem nicht gezeigten Antrieb aus angetrieben, und die beiden Walzen sind mittels miteinander kämmender Zahnräder 24 so gekoppelt, daß sie mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit laufen. Die untere Walze 22 ist mit Ringwülsten oder -rippen 25 versehen, die dazu dienen, in den Papierstreifen die Falzlinien 19 einzudrücken, die die Breite der Außenwandung 12 und der Profilschenkel 13 und 14 des Papierrahmens bestimmen. Die obere Walze ist mit ringförmigen Rippen 26 versehen, die das Papier längs der Scheitellinien 20 einprägen, um die Faltlinien für die Flansche 15 und 16 festzulegen.

Entweder vor oder nach dem Einprägen der Falzlinien 19 und 20 wird der Streifen P an seinen Rändern, wie aus F i g. 7 ersichtlich, eingekerbt, und zwar derart, daß zur Längsrichtung je eine geneigte Schnittkante 27 und eine lotrechte Schnittkante 28 entstehen. Diese Kerben bestimmen die Punkte, an denen der Streifen P quer gefaltet wird, um die vier Ecken des Hohlprofilrahmens 11 zu bilden. Der Papierstreifen P ist außerdem an seinem einen Ende mit einer vorspringenden Zunge 29 versehen, die innerhalb des anderen Endteiles 30 des Papierstreifens zu liegen kommt, wenn der Papierstreifen zu den vier Seitenteilen des Rahmens gefaltet worden ist.

Ist der Papierstreifen P mit den eingeprägten Falzlinien 19 und 20 und den Kerben 27 und 28 versehen worden, so wird er zunächst in die in F i g. 8 mit strichpunktierten Linien dargestellte Kastenprofilform gefaltet und zugleich zu den vier Seitenteilen des Rahmens abgekantet. Dann wird er um die Fasermatte 10 und das perforierte Metallblech 18 gelegt. Die Zunge 29 wird dabei unter den Endteil des gefalteten Streifens geschoben, und die Teile werden an den Rahmenecken mittels eines Bandes 31 in ihrer Stellung miteinander verbunden. Das weitere Umfalten der Rahmenschenkel 13, 14 und das Verkleben der Flansche 15,16 mit der eingelegten Fasermatte 10 und dem perforierten Metallblech 18 erfolgt anschließend in einer Heißklebepresse.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Plattenförmiger Luftfiltereinsatz mit einer rechteckigen Fasermatte und einem diese einfassenden Hohlprofilrahmen, der aus einem einzigen bandförmigen Materialstreifen durch Faltung in Längsrichtung und Querfaltung an den Rahmenecken gebildet ist und an der Innenseite zwischen den beiden einwärts gerichteten Profilschenkeln einen durchgehenden Spalt aufweist, in dem die Ränder der Fasermatte festgehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß der zu dem Hohlprofilrahmen (11) gefaltete Materialstreifen, wie an sich bekannt, aus steifem Papier besteht und das Querschnittsprofil des Rahmens die Form eines gleichschenkligen Dreiecks hat, dessen Basis (12) die über die Oberflächen der Fasermatte (10) beidseitig vorstehende Außenwand des Hohlprofilrahmens (11) bildet und dessen Schenkel (13, 14) am Scheitel (20) des Profildreiecks zu parallel zur Filterfläche liegenden Flanschen (15,16) aufgebogen sind, zwischen denen der Spalt für die Aufnahme der Fasermatte (10) angeordnet ist.

2. Luftfiltereinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Flanschen (15, 16) liegenden und mit diesen in an sich bekannter Weise mittels Klebstoff verbundenen Randteile der Fasermatte (10) vollständig vom Klebstoff durchtränkt sind.

3. Luftfiltereinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasermatte (10) an der Reinluftseite in an sich bekannter Weise durch ein in den Spalt zwischen den Flanschen (15, 16) des Rahmens mit eingelegtes perforiertes Metallblech (18) abgestützt ist.

4. Luftfiltereinsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangskante des perforierten Metallblechs (18) innerhalb des Rahmenhohlprofils nahezu bis an die Basis (12) des Profildreiecks heranreicht und für die Außenwand des Hohlprofilrahmens (11) als Anschlag dient, der eine übermäßige Durchbiegung dieser Wandung nach innen verhindert.

5. Verfahren zur Herstellung eines plattenförmigen Luftfiltereinsatzes mit rechteckiger Fasermatte nach Anspruch 1 und einem der Unteransprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Falten des Hohlprofilrahmens (11) und Einlegen der Fasermatte (10) die innenseitig mit Klebstreifen (17) aus einem Kunstharz-Binde-

mittel beschichteten Rahmenflansche (15, 16) durch Andrücken von beiden Seiten unter gleichzeitiger Erwärmung mit der Faserschicht verklebt werden und die Faserschicht zwischen den beiden Flanschen vollständig mit Bindemittel durchtränkt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Gebrauchsmuster Nr. 1725148, 232; britische Patentschrift Nr. 482543; USA.-Patentschriften Nr. 1713 809, 2 220127,

2677436.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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