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WO2007014602A2 - Filterelement und anordnung - Google Patents

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Publication number
WO2007014602A2
WO2007014602A2 PCT/EP2006/006172 EP2006006172W WO2007014602A2 WO 2007014602 A2 WO2007014602 A2 WO 2007014602A2 EP 2006006172 W EP2006006172 W EP 2006006172W WO 2007014602 A2 WO2007014602 A2 WO 2007014602A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
filter element
fibers
element according
nonwoven fabric
filter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2006/006172
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2007014602A3 (de
Inventor
Peter Pfeuffer
Klaus Veeser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Freudenberg KG
Original Assignee
Carl Freudenberg KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Freudenberg KG filed Critical Carl Freudenberg KG
Publication of WO2007014602A2 publication Critical patent/WO2007014602A2/de
Publication of WO2007014602A3 publication Critical patent/WO2007014602A3/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/52—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material
    • B01D46/521—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material using folded, pleated material
    • B01D46/523—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material using folded, pleated material with means for maintaining spacing between the pleats or folds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/16—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
    • B01D39/1607—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/10—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filter plates, sheets or pads having plane surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/10—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filter plates, sheets or pads having plane surfaces
    • B01D46/12—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filter plates, sheets or pads having plane surfaces in multiple arrangements
    • B01D46/121—V-type arrangements

Definitions

  • the invention relates to a filter element comprising a nonwoven fabric body, which comprises first fibers, wherein the nonwoven fabric body stabilizing agents are assigned.
  • the invention further relates to an arrangement of such filter elements.
  • Filter elements of the type mentioned are already known from the prior art.
  • Stabilizing agents in the form of a grout are assigned to a nonwoven fabric in these processes. This gives the filter element a high stability and rigidity.
  • the known filter element is not satisfactorily equipped with regard to its separation performance against fine dusts or particles which have a very small extent.
  • the generic filter elements are insufficiently designed with regard to their regenerability. It is particularly problematic that a filter element, which is a long time in use, contamination which make a regenerability of the nonwoven material impossible. The consequences of this are a shortening of the life of the filter elements and a greatly reduced filter performance.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a filter system which ensures effective filtering of fine particles with a long service life.
  • a filter element of the type mentioned is characterized in that the nonwoven fabric body second fibers are associated, which have smaller equivalent diameter than the first fibers.
  • a fiber fraction of first fibers which act as matrix fibers, can easily be provided with a stabilizing agent in order to impart a particular rigidity to a filter element.
  • a stabilizing agent in order to impart a particular rigidity to a filter element.
  • the stiffness of the filter element ensures that it is not subjected to severe deformation during inflow operations by fluids to be filtered, whereby its service life is greatly increased.
  • second fibers could be applied to the nonwoven fabric body at least in regions as a coating.
  • This specific embodiment is advantageous for use of the filter element in surface filtration because a fluid to be filtered can first be filtered by the matrix fibers, namely the first fibers, and then the fine particles remaining in the fluid are deposited on the surface of the filter element by the second fibers can be.
  • the coating could act as a membrane. It is conceivable that the membrane is associated upstream of the nonwoven fabric body. As a result, the finest particles are immediately separated from a fluid to be filtered.
  • the matrix fibers could include activated carbon fibers, so that after deposition of fines, unpleasant odors can be additionally absorbed from a fluid.
  • the second fibers could be incorporated within the nonwoven body. With this configuration, a homogeneous distribution of the second fibers within the matrix fibers is possible. It is conceivable that the concentration of the second fibers and the concentration of the first fibers within the nonwoven fabric body is constant in all spatial directions. This concrete design allows a trouble-free production of
  • Nonwoven fabric body and a uniform elasticity and stability In the deformation of the nonwoven fabric body damage in the extent due to material weaknesses are almost impossible.
  • the nonwoven fabric body exhibits a progressive structure, namely that the concentration of the second fibers within the nonwoven fabric body can be described by a gradient.
  • the concentration of the second fibers continuously increases or decreases in at least one spatial direction.
  • These embodiments of the filter element are advantageous for use in depth or storage filtration. In these filtration processes, it is important that a fluid to be filtered flows through the filter element and is evenly filtered in all areas within the nonwoven fabric body as far as possible. In a progressive structure, defined areas are defined in which the fluid to be filtered is filtered particularly effectively depending on the particle sizes to be separated.
  • the second fibers could have equivalent diameters of at most one micron. Although both the matrix fibers, namely the first fibers and the second fibers, are subject to a distribution, the first fibers have equivalent diameters between 5 and 50 microns and the second fibers equivalent diameters which are at most 1 micron or significantly less. In that regard, the equivalent diameters between the first and second fibers differ significantly. This ensures that the first fibers perform a completely different filtering function than the second fibers. By dimensioning the second fibers, even the finest particles, which are significantly smaller than 1 ⁇ m, can be successfully deposited. The second fibers could be made against this background by electrospinning or melt-blown processes. By electrospinning even fibers can be made in the nanometer range, so that particles with this dimensioning can be effectively deposited.
  • the nonwoven body could be associated with a coating of polytetrafluoroethylene.
  • a coating of polytetrafluoroethylene gives the filter element an anti-adhesive property, which facilitates the regeneration of the filter element and thus effectively prevents an impairment of its filter performance.
  • a coating is produced by stretching a polytetrafluoroethylene film, which is guided according to a defined Stretching process is connected to the filter element. The stretching process involves stretching the film so that cracking centers are formed on the film in which the material structure of the film is selectively weakened.
  • the first and second fibers could comprise synthetic fibers, respectively, and the first and second fibers could be configured as synthetic fibers.
  • This specific embodiment allows a chemically resistant design of the nonwoven fabric body. With such a nonwoven fabric body, aggressive solvents or aggressive gases can be filtered without problem over a long period of time.
  • the first and / or the second fibers could comprise fibers of a thermoplastic material. It is conceivable that the fibers are made of polypropylene or polyester. The use of thermoplastics is advantageous, since the material properties of these substances are well known and insofar an almost error-free production is possible.
  • the second fibers could consist of polymers that are particularly suitable for an electrostatic spinning process or a melt-blown process.
  • the polymers could include polyamide or polycarbonate.
  • the stabilizing agents could comprise at least one stabilizing structure.
  • a stabilizing structure is advantageous because it may be directly associated with the nonwoven body. It is to be understood in this respect as an intrinsic and integral formation of a stabilizing agent, which can not be separated from the nonwoven body. This makes it possible to one Nonwoven fabric body to give a special rigidity, which prevents deformation of the nonwoven fabric body during Anström perspectivesen. By preventing deformation processes, it is ensured that the entire filter surface is available for the filtration process and not parts of the surface become ineffective due to their mutual contact.
  • the stabilizing structure could be formed as a grove with mountains and valleys. Such a stabilizing structure can be applied by two counter-rotating rollers, which have elevations and depressions which correspond to one another. Grooving with mountains and valleys also increases the effective filter area of a filter element.
  • the stabilizing structure could be formed as an embossing.
  • embossing is meant the application of a structure to the nonwoven body. It is conceivable that punctual impressions, linear impressions,
  • embossing can be done during a calendering process or by thermal processes. Any embossing gives the nonwoven body a flexural rigidity, thereby increasing its life.
  • the stabilizing structure could also be designed as a curvature. It is conceivable that the nonwoven body as a whole has a twist or twist, which gives it a special flexural rigidity. An already pre-curved element is particularly resistant to bending or deformation, contrary to its curvature.
  • the nonwoven body could have a thickness between 0.2 and 5 mm. The choice of this thickness range advantageously allows a sufficient deformability of the filter element with satisfactory filter performance.
  • the stabilizing means could comprise at least one connecting element. Against this background, it is conceivable that the nonwoven body is associated with separate elements such as strips, wires or cords, which are mechanically, chemically or thermally bonded to the nonwoven body in any way. It is conceivable against this background that the
  • connection elements are welded or glued to the nonwoven fabric body. Due to their inherent rigidity or in interaction with the nonwoven fabric body, the connection elements can give the filter element overall a high flexural rigidity.
  • connection means could be designed as a strand.
  • the strand could extend over the filter surface of the nonwoven body.
  • the provision of a strand allows stabilization of the entire filter surface.
  • a folded nonwoven fabric body is provided with one or more strands, which extend over the
  • Wrinkles and fold valleys extend.
  • This concrete configuration not only allows a stabilization of a folded structure but also a secure spacing of the individual pleat tips or pleated skirts. This ensures that a high effective filter surface is ensured even with strong incoming flows and differential pressures.
  • a strand is arranged both on the inflow and outflow side or both raw and clean gas side on the nonwoven fabric body.
  • This embodiment realizes a particularly high stability of the nonwoven fabric body. It is conceivable that two strands are arranged opposite one another on both sides of the nonwoven fabric body. It is advantageous that the strands can penetrate the material of the nonwoven fabric body and form a composite with each other.
  • the strand or strands could be made of a thermoplastic adhesive.
  • a thermoplastic adhesive allows easy processing.
  • the adhesive is applied continuously by spraying onto the nonwoven fabric body.
  • the adhesive after hardening has an elasticity which allows the nonwoven body to be deformed without the strand being damaged, in particular having crack sites.
  • the nonwoven body could be folded.
  • a pleat structure increases the effective filter area of a filter element.
  • a folded nonwoven body can be provided with connecting elements on both the pleat back and on the pleated end faces in order to increase its bending stiffness and to keep the pleat spacing constant. As a result, a gluing of the wrinkles and thus a reduction of the effective filter surface is prevented.
  • the filter element could be designed as a flat filter.
  • Flat filters are used in particular as air filters.
  • Flat filters are characterized by a low elevation but strong areal expansion, so that large areas can be effectively equipped with a filter medium.
  • the nonwoven body of the flat filter could have first folds and second folds, the second folds having larger flanks than the first folds.
  • Flanks are the areas forming the second folds. This embodiment realizes a double-folded filter element with maximized filter area.
  • the filter element could be designed as a star filter.
  • Star filters find particular use as air or oil filters.
  • the design as an oil filter allows the realization of a particularly large effective filter area in a confined space.
  • filter elements are operatively connected to one another with angle formation. To avoid repetition in relation to the inventive step, reference is made to the comments on the filter element as such.
  • the filter elements could be W-shaped.
  • a plurality of filter elements are connected to one another at their edges in a material, positive or non-positive manner.
  • the connection can be made by a thermal process or an adhesive process.
  • a plurality of flat filters could be positioned in a zigzag arrangement with their filter surfaces forming angles to one another. This concrete embodiment realizes a maximum effective filter area in a confined space, namely by positioning already folded filter elements again in a fold-forming arrangement.
  • Fig. 1 shows a flat filter with a fold structure, which two
  • Fig. 1 shows a filter element comprising a nonwoven fabric body 1 with first fibers 2 having an equivalent diameter of 5 to 50 microns.
  • Stabilizing agent 3 is assigned to nonwoven fabric body 1 for stabilization.
  • the nonwoven fabric body 1 further comprises second fibers 4 having smaller equivalent diameters than the first fibers 2.
  • the equivalent diameters of the fibers 4 are at most 1 micron or are significantly smaller than 1 micron. Equivalent diameter means the diameter that a fiber of any cross-sectional shape would have if its cross-sectional shape were circular for the same area.
  • the second fibers 4 are applied to the nonwoven fabric body 1 as a coating.
  • the stabilizing agents 3 comprise a stabilizing structure.
  • the stabilizing structure is designed as a grooving with mountains 5 and valleys 6.
  • the nonwoven fabric body 1 is folded and formed as a flat filter.
  • the flat filter further comprises stabilizing means 9, which are formed as strands of a thermoplastic adhesive. Schematically, it is shown in FIG. 1 that two strands 9 of a thermoplastic adhesive extend along the nonwoven fabric body over the fold peaks 10 and fold valleys 11.
  • the strands 9 can be located downstream from further strands.
  • the strands 9 can be connected through the nonwoven fabric body with further strands by deliquescence or flow into each other.
  • the first fibers 2 and the second fibers 4 are configured as synthetic fibers.
  • Fig. 2 shows an arrangement of filter elements, which are designed as flat filters.
  • the filter elements are arranged in a W-shape.
  • the filter elements are connected to each other at their edges 7, wherein their filter surfaces 8 form angles to each other.
  • the filter surfaces 8 form the
  • Each filter surface 8 consists of a nonwoven fabric body having a first pleat structure.
  • FIG. 2 shows an arrangement of filter elements according to FIG. 1. All filter elements of the arrangement from FIG. 2 can have strands 9 extending as a stabilizing agent, which extend along the nonwoven fabric body 1.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)

Abstract

Ein Filterelement, umfassend einen Vliesstoffkörper (1 ), welcher erste Fasern (2) umfasst, wobei dem Vliesstoffkörper (1 ) Stabilisierungsmittel (3) zugeordnet sind, ist im Hinblick auf die Aufgabe, ein Filtersystem anzugeben, welches eine effektive Filterung feiner Partikel bei langer Betriebsdauer gewährleistet, dadurch gekennzeichnet, dass dem Vliesstoffkörper (1 ) zweite Fasern (4) zugeordnet sind, welche geringere Äquivalentdurchmesser als die ersten Fasern (2) aufweisen. Des Weiteren ist ein Anordnung angegeben, welche ein solches Filterelement umfasst.

Description

Filterelement und Anordnung
Beschreibung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Filterelement, umfassend einen Vliesstoffkörper, welcher erste Fasern umfasst, wobei dem Vliesstoffkörper Stabilisierungsmittel zugeordnet sind. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Anordnung aus solchen Filterelementen.
Stand der Technik
Filterelemente der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Insbesondere sind aus der DE 100 16 182 A1 und der DE 196 30 522 A1 Verfahren zur Herstellung plissierfähiger Filtermaterialien aus Vliesstoff bekannt. Bei diesen Verfahren werden einem Vliesstoff Stabilisierungsmittel in Form einer Rillierung zugeordnet. Hierdurch erlangt das Filterelement eine hohe Stabilität und Steifigkeit.
Das bekannte Filterelement ist jedoch im Hinblick auf seine Abscheideleistung gegenüber Feinststäuben oder Partikeln, die eine sehr geringe Ausdehnung aufweisen, nicht zufriedenstellend ausgerüstet. Des Weiteren sind die gattungsbildenden Filterelemente im Hinblick auf deren Regenerierbarkeit nur unzureichend ausgebildet. Dabei ist insbesondere problematisch, dass ein Filterelement, welches eine geraume Zeit im Einsatz ist, Verschmutzungen aufweisen kann, die eine Regenerierbarkeit des Vliesstoffmaterials unmöglich machen. Die Folgen hiervon sind eine Verkürzung der Lebensdauer der Filterelemente und eine stark verschlechterte Filterleistung.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Filtersystem anzugeben, welches eine effektive Filterung feiner Partikel bei langer Betriebsdauer gewährleistet.
Die vorliegende Erfindung löst die zuvor genannte Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Danach ist ein Filterelement der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, dass dem Vliesstoffkörper zweite Fasern zugeordnet sind, welche geringere Äquivalentdurchmesser als die ersten Fasern aufweisen.
Erfindungsgemäß ist in einem ersten Schritt erkannt worden, dass eine Faserfraktion aus ersten Fasern, welche als Matrixfasern fungieren, problemlos mit einem Stabilisierungsmittel versehen werden können, um einem Filterelement eine besondere Steifigkeit zu verleihen. Hierdurch wird die Betriebstauglichkeit des Filterelements realisiert. Die Steifigkeit des Filterelements bewirkt, dass dieses bei Anströmvorgängen durch zu filternde Fluide keiner starken Deformierung unterworfen wird, wodurch dessen Lebensdauer stark erhöht wird. Erfindungsgemäß ist des Weiteren erkannt worden, dass die Zuordnung von zweiten Fasern, welche geringere
Äquivalentdurchmesser als die ersten Fasern aufweisen, die Tauglichkeit des Filterelements erhöhen, feinere Partikel zu filtern. Schließlich ist erkannt worden, dass die Vorkehrung einer zweiten Faserfraktion die Anwendungsbreite der gattungsbildenden Filterelemente erhöht. Insoweit ist durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ein kombinatorischer Effekt realisiert, nämlich eine gesteigerte Filterleistung gegenüber feinen Partikeln bei gleichzeitiger Erhöhung der Lebensdauer des Filterelements. Folglich ist die eingangs genannte Aufgabe gelöst.
In einer konstruktiv besonders günstigen Ausgestaltung könnten zweite Fasern auf dem Vliesstoffkörper zumindest bereichsweise als Beschichtung aufgebracht sein. Diese konkrete Ausgestaltung ist für eine Anwendung des Filterelements in der Oberflächenfiltration von Vorteil, weil ein zu filterndes Fluid zunächst durch die Matrixfasern, nämlich den ersten Fasern, gefiltert werden kann und sodann durch die zweiten Fasern die im Fluid verbliebenen Feinstpartikel an der Oberfläche des Filterelements abgeschieden werden können.
Die Beschichtung könnte als Membran fungieren. Dabei ist denkbar, dass die Membran anströmseitig dem Vliesstoffkörper zugeordnet ist. Hierdurch werden aus einem zu filternden Fluid sofort die Feinstpartikel abgeschieden. Bei dieser konkreten Ausgestaltung könnten die Matrixfasern Aktivkohlefasern umfassen, so dass nach Abscheidung von Feinstpartikeln zusätzlich unangenehme Gerüche aus einem Fluid absorbiert werden können.
Die zweiten Fasern könnten innerhalb des Vliesstoffkörpers eingebunden sein. Durch diese Ausgestaltung ist eine homogene Verteilung der zweiten Fasern innerhalb der Matrixfasern möglich. Hierbei ist denkbar, dass die Konzentration der zweiten Fasern und die Konzentration der ersten Fasern innerhalb des Vliesstoffkörpers in allen Raumrichtungen konstant ausgebildet ist. Diese konkrete Ausgestaltung erlaubt eine problemlose Fertigung des
Vliesstoffkörpers und eine gleichmäßige Elastizität und Stabilität. Bei der Deformierung des Vliesstoffkörpers sind in soweit Beschädigungen aufgrund von Materialschwachstellen nahezu ausgeschlossen.
Denkbar ist aber auch, dass der Vliesstoffkörper einen progressiven Aufbau zeigt, dass nämlich die Konzentration der zweiten Fasern innerhalb des Vliesstoffkörpers durch einen Gradienten beschrieben werden kann. Insbesondere ist denkbar, dass die Konzentration der zweiten Fasern in mindestens einer Raumrichtung kontinuierlich zu- oder abnimmt. Diese Ausgestaltungen des Filterelements sind für eine Anwendung in der Tiefenoder Speicherfiltration von Vorteil. Bei diesen Filtrationsprozessen wird darauf Wert gelegt, dass ein zu filterndes Fluid das Filterelement durchströmt und möglichst in allen Bereichen innerhalb des Vliesstoffkörpers gleichmäßig gefiltert wird. Bei einem progressiven Aufbau werden definierte Bereiche festgelegt, in denen das zu filternde Fluid je nach abzuscheidenden Partikelgrößen besonders effektiv gefiltert wird.
Die zweiten Fasern könnten Äquivalentdurchmesser von höchstens einem μm aufweisen. Zwar unterliegen sowohl die Matrixfasern, nämlich die ersten Fasern, als auch die zweiten Fasern, einer Verteilung, jedoch weisen die ersten Fasern Äquivalentdurchmesser zwischen 5 und 50 μm auf und die zweiten Fasern Äquivalentdurchmesser, welche höchstens 1 μm oder deutlich weniger betragen. Insoweit unterscheiden sich die Äquivalentdurchmesser zwischen den ersten und zweiten Fasern erheblich. Hierdurch ist sichergestellt, dass die ersten Fasern eine völlig andere Filterfunktion wahrnehmen als die zweiten Fasern. Durch die Dimensionierung der zweiten Fasern können auch feinste Partikel, welche deutlich kleiner als 1 μm sind, erfolgreich abgeschieden werden. Die zweiten Fasern könnten vor diesem Hintergrund durch Elektrospinnverfahren oder Melt-blown-Verfahren gefertigt sein. Durch Elektrospinnverfahren können sogar Fasern im Nanometerbereich hergestellt werden, so dass auch Partikel mit dieser Dimensionierung effektiv abgeschieden werden können.
Dem Vliesstoffkörper könnte eine Beschichtung aus Polytetrafluorethylen zugeordnet sein. Die Vorkehrung einer solchen Beschichtung verleiht dem Filterelement eine antiadhäsive Eigenschaft, welche die Regenerierung des Filterelements erleichtert und damit eine Beeinträchtigung dessen Filterleistung wirksam verhindert. Üblicherweise wird eine solche Beschichtung durch Recken einer Polytetrafluorethylenfolie erzeugt, welche nach einem definiert geführten Reckprozess mit dem Filterelement verbunden wird. Der Reckprozess umfasst das Strecken der Folie, so dass auf der Folie Risszentren entstehen, in denen die Materialstruktur der Folie selektiv geschwächt wird.
Die ersten und zweiten Fasern könnten synthetische Fasern umfassen beziehungsweise die ersten und zweiten Fasern könnten als synthetische Fasern ausgestaltet sein. Diese konkrete Ausgestaltung erlaubt eine chemisch beständige Ausgestaltung des Vliesstoffkörpers. Mit einem solchen Vliesstoffkörper sind aggressive Lösungsmittel beziehungsweise aggressive Gase über einen langen Zeitraum hinweg problemlos filterbar.
Verschleißerscheinungen sind bei einem Vliesstoffkörper aus synthetischen Fasern deutlich geringer ausgeprägt als bei einem natürlichen Fasern umfassenden Vliesstoffkörper. Des Weiteren sind synthetische Fasern leichter chemisch modifizierbar als natürliche Fasern. Insbesondere ist vor diesem Hintergrund denkbar, dass die synthetischen Fasern mit einer Beschichtung versehen werden können.
Die ersten und/oder die zweiten Fasern könnten Fasern aus einem thermoplastischen Material umfassen. Hierbei ist denkbar, dass die Fasern aus Polypropylen oder Polyester gefertigt sind. Die Verwendung von Thermoplasten ist von Vorteil, da die Materialeigenschaften dieser Stoffe gut bekannt sind und insoweit eine nahezu fehlerfreie Produktion ermöglicht ist.
Die zweiten Fasern könnten aus Polymeren bestehen, die besonders für einen elektrostatischen Spinnprozess oder ein Melt-Blown-Verfahren geeignet sind. Die Polymere könnten Polyamid oder Polycarbonat umfassen.
Die Stabilisierungsmittel könnten zumindest eine Stabilisierungsstruktur umfassen. Eine Stabilisierungsstruktur ist von Vorteil, da sie dem Vliesstoffkörper direkt zugeordnet sein kann. Sie ist insoweit als intrinsische und integrale Ausbildung eines Stabilisierungsmittels aufzufassen, welche vom Vliesstoffkörper nicht getrennt werden kann. Hierdurch ist es möglich, einem Vliesstoffkörper eine besondere Steifigkeit zu verleihen, die Deformierungen des Vliesstoffkörpers bei Anströmprozessen verhindert. Durch die Verhinderung von Deformierungsvorgängen wird sicher gestellt, dass die gesamte Filterfläche für den Filtrationsvorgang zur Verfügung steht und nicht Teile der Fläche durch deren gegenseitiges Berühren unwirksam werden.
Die Stabilisierungsstruktur könnte als Rillierung mit Bergen und Tälern ausgebildet sein. Eine solche Stabilisierungsstruktur kann durch zwei gegenläufige Walzen aufgebracht werden, welche Erhebungen und Senkungen aufweisen, die miteinander korrespondieren. Eine Rillierung mit Bergen und Tälern erhöht zudem die effektive Filterfläche eines Filterelements.
Die Stabilisierungsstruktur könnte als Prägung ausgebildet sein. Unter Prägung ist das Aufbringen einer Struktur auf den Vliesstoffkörper zu verstehen. Dabei ist denkbar, dass punktuelle Einprägungen, linienförmige Einprägungen,
Schriftzüge oder Symbole oder geometrische Formen aufgeprägt werden. Die Prägung kann während eines Kalandrierprozesses oder durch thermische Verfahren vorgenommen werden. Jegliche Prägung verleiht dem Vliesstoffkörper eine Biegesteifigkeit, wodurch dessen Lebensdauer erhöht wird.
Vor diesem Hintergrund könnte die Stabilisierungsstruktur auch als Krümmung ausgebildet sein. Dabei ist denkbar, dass der Vliesstoffkörper als Ganzes eine Verdrehung oder Verdrillung aufweist, die ihm eine besondere Biegesteifigkeit verleiht. Ein bereits vorgekrümmtes Element ist entgegen seiner Krümmung besonders biege- oder deformierungsresistent.
Der Vliesstoffkörper könnte eine Dicke zwischen 0,2 und 5 mm aufweisen. Die Wahl dieses Dickenbereichs erlaubt vorteilhaft eine ausreichende Deformierbarkeit des Filterelements bei zufriedenstellender Filterleistung. Die Stabilisierungsmittel könnten zumindest ein Anschlusselement umfassen. Vor diesem Hintergrund ist denkbar, dass dem Vliesstoffkörper separate Elemente wie Streifen, Drähte oder Kordeln zugeordnet sind, die mit dem Vliesstoffkörper in irgendeiner Form mechanisch, chemisch oder thermisch verbunden sind. Denkbar ist vor diesem Hintergrund, dass die
Anschlusselemente mit dem Vliesstoffkörper verschweißt oder verklebt sind. Die Anschlusselemente können aufgrund ihrer Eigensteifigkeit oder im Zusammenspiel mit dem Vliesstoffkörper dem Filterelement insgesamt eine hohe Biegesteifigkeit verleihen.
Zumindest ein Anschlussmittel könnte als Strang ausgebildet sein. Der Strang könnte sich über die Filterfläche des Vliesstoffkörpers erstrecken. Die Vorkehrung eines Stranges erlaubt eine Stabilisierung der gesamten Filterfläche. Ganz konkret ist es denkbar, dass ein gefalteter Vliesstoffkörper mit einem oder mehreren Strängen versehen ist, welche sich über die
Faltenberge und Faltentäler erstrecken. Diese konkrete Ausgestaltung erlaubt nicht nur eine Stabilisierung einer gefalteten Struktur sondern auch eine sichere Beabstandung der einzelnen Faltenspitzen bzw. Faltenröcken. Hierdurch ist sicher gestellt, dass eine hohe effektive Filterfläche auch bei starken Anströmungen und Differenzdrücken gewährleistet ist. Vor diesem Hintergrund ist denkbar, dass ein Strang sowohl anström- als auch abströmseitig bzw. sowohl roh- als auch reingasseitig auf dem Vliesstoffkörper angeordnet ist. Diese Ausgestaltung realisiert eine besonders hohe Stabilität des Vliesstoffkörpers. Hierbei ist denkbar, dass zwei Stränge einander gegenüberliegend auf beiden Seiten des Vliesstoffkörpers angeordnet sind. Hierbei ist von Vorteil, dass die Stränge das Material des Vliesstoffkörpers durchdringen können und miteinander einen Verbund ausbilden können.
Der Strang oder die Stränge könnten aus einem thermoplastischen Klebstoff gefertigt sein. Die Verwendung eines thermoplastischen Klebstoffs erlaubt eine problemlose Verarbeitbarkeit. Insbesondere ist denkbar, dass der Klebstoff durch Aufspritzen auf den Vliesstoffkörper kontinuierlich aufgebracht wird. Vor diesem Hintergrund ist ebenfalls denkbar, dass der Klebstoff nach Erhärten eine Elastizität aufweist, die es erlaubt, den Vliesstoffkörper zu deformieren, ohne dass der Strang beschädigt wird, insbesondere Rissstellen aufweist.
Der Vliesstoffkörper könnte gefaltet sein. Eine Faltenstruktur erhöht die effektive Filterfläche eines Filterelements. Ein gefalteter Vliesstoffkörper kann mit Anschlusselementen sowohl an den Faltenrücken als auch an den Faltenstirnseiten versehen werden, um dessen Biegesteifigkeit zu erhöhen und den Faltenabstand konstant zu halten. Hierdurch wird ein Verkleben der Falten und somit eine Reduzierung der effektiven Filterfläche verhindert.
Das Filterelement könnte als Flachfilter ausgestaltet sein. Flachfilter finden insbesondere als Luftfilter Verwendung. Flachfilter zeichnen sich durch eine geringe Erhebung jedoch starke flächige Ausdehnung aus, so dass große Flächen effektiv mit einem Filtermedium ausgestattet werden können.
Der Vliesstoffkörper des Flachfilters könnte erste Falten und zweite Falten aufweisen, wobei die zweiten Falten größere Flanken aufweisen als die ersten Falten. Unter Flanken sind die die zweiten Falten bildenden Flächen zu verstehen. Durch diese Ausgestaltung ist ein doppelt gefaltetes Filterelement mit maximierter Filterfläche realisiert.
Das Filterelement könnte als Sternfilter ausgebildet sein. Sternfilter finden insbesondere Verwendung als Luft- oder Ölfilter. Die Ausgestaltung als Ölfilter ermöglicht die Realisierung einer besonders großen effektiven Filterfläche auf engem Raum.
Die eingangs genannte Aufgabe wird des Weiteren durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 20 gelöst. Danach sind Filterelemente unter Winkelbildung miteinander wirkverbunden. Um Wiederholungen in Bezug auf die erfinderische Tätigkeit zu vermeiden, sei auf die Ausführungen zum Filterelement als solchem verwiesen.
Die Filterelemente könnten W-förmig angeordnet sein. Dabei ist insbesondere denkbar, dass mehrere Filterelemente an ihren Kanten Stoff-, form- oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Die Verbindung kann durch einen thermischen Prozess oder einen Klebeprozess erfolgen. Insbesondere könnten mehrere Flachfilter in Zick-Zack-Anordnung positioniert sein, wobei deren Filterflächen untereinander Winkel bilden. Diese konkrete Ausgestaltung realisiert eine maximale effektive Filterfläche auf engem Raum, indem nämlich bereits gefaltete Filterelemente nochmals in einer faltenbildenden Anordnung positioniert werden.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Filterelemente anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 einen Flachfilter mit einer Faltenstruktur, welcher zwei
Faserfraktionen umfasst und dem als Stabilisierungsmittel Stränge zugeordnet sind, und
Fig. 2 eine W-förmige Anordnung aus Flachfiltern gemäß Fig. 1. Ausführung der Erfindung
Fig. 1 zeigt ein Filterelement, welches einen Vliesstoffkörper 1 mit ersten Fasern 2 umfasst, welche einen Äquivalentdurchmesser von 5 bis 50 Mikrometer aufweisen. Dem Vliesstoffkörper 1 sind zur Stabilisierung Stabilisierungsmittel 3 zugeordnet.
Der Vliesstoffkörper 1 weist des Weiteren zweite Fasern 4 auf, welche geringere Äquivalentdurchmesser als die ersten Fasern 2 aufweisen. Die Äquivalentdurchmesser der Fasern 4 betragen höchstens 1 Mikrometer oder sind deutlich kleiner als 1 Mikrometer. Unter Äquivalentdurchmesser versteht man den Durchmesser, den eine Faser beliebiger Querschnittsform hätte, wenn deren Querschnittsform bei gleicher Fläche kreisförmig wäre.
Die zweiten Fasern 4 sind auf dem Vliesstoffkörper 1 als Beschichtung aufgebracht. Die Stabilisierungsmittel 3 umfassen eine Stabilisierungsstruktur. Die Stabilisierungsstruktur ist als Rillierung mit Bergen 5 und Tälern 6 ausgebildet. Der Vliesstoffkörper 1 ist gefaltet und als Flachfilter ausgebildet.
Der Flachfilter umfasst des Weiteren Stabilisierungsmittel 9, welche als Stränge aus einem thermoplastischen Klebstoff ausgebildet sind. Schematisch ist in Fig. 1 gezeigt, dass zwei Stränge 9 aus einem thermoplastischen Klebstoff sich längs des Vliesstoffkörpers über die Faltenberge 10 und Faltentäler 11 erstrecken.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung können den Strängen 9 abströmseitig weitere Stränge gegenüber liegen. Die Stränge 9 können durch den Vliesstoffkörper hindurch mit weiteren Strängen durch Zerfließen oder Ineinanderfließen verbunden sein.
Die ersten Fasern 2 und die zweiten Fasern 4 sind als synthetische Fasern ausgestaltet. Fig. 2 zeigt eine Anordnung von Filterelementen, welche als Flachfilter ausgebildet sind. Die Filterelemente sind W-förmig angeordnet. Die Filterelemente sind an ihren Kanten 7 miteinander verbunden, wobei ihre Filterflächen 8 untereinander Winkel bilden. Die Filterflächen 8 bilden die
Flanken einer zweiten Faltenstruktur, nämlich der W - Form. Jede Filterfläche 8 besteht aus einem Vliesstoffkörper, der eine erste Faltenstruktur aufweist.
Fig. 2 zeigt eine Anordnung von Filterelementen gemäß Fig. 1. Sämtliche Filterelemente der Anordnung aus Fig. 2 können als Stabilisierungsmittel Stränge 9 aufweisen, die sich längs des Vliesstoffkörpers 1 erstrecken. Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lehre wird einerseits auf den allgemeinen Teil der Beschreibung und andererseits auf die beigefügten Patentansprüche verwiesen.
Abschließend sei ganz besonders hervorgehoben, dass die zuvor rein willkürlich gewählten Ausführungsbeispiele lediglich zur Erörterung der erfindungsgemäßen Lehre dienen, diese jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele einschränken.

Claims

Patentansprüche
1. Filterelement, umfassend einen Vliesstoffkörper (1 ), welcher erste
Fasern (2) umfasst, wobei dem Vliesstoffkörper (1) Stabilisierungsmittel (3) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass dem Vliesstoffkörper (1 ) zweite Fasern (4) zugeordnet sind, welche geringere Äquivalentdurchmesser als die ersten Fasern (2) aufweisen.
2. Filterelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zweite Fasern (4) auf dem Vliesstoffkörper (1) zumindest bereichsweise als Beschichtung aufgebracht sind.
3. Filterelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung als Membran fungiert.
4. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zweite Fasern (4) innerhalb des Vliesstoffkörpers (1 ) eingebunden sind.
5. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vliesstoffkörper (1 ) einen progressiven Aufbau aufweist.
6. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Äquivalentdurchmesser der zweiten Fasern (4) höchstens 1 Mikrometer betragen.
7. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Vliesstoffkörper (1 ) eine Beschichtung aus
Polytetrafluorethylen zugeordnet ist.
8. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten (2) und/oder die zweiten Fasern (4) Fasern aus einem synthetischen Material umfassen.
9. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungsmittel (3) eine Stabilisierungsstruktur umfassen.
10. Filterelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungsstruktur als Rillierung mit Bergen (5) und Tälern (6) ausgebildet ist.
11. Filterelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungsstruktur als Prägung ausgebildet ist.
12. Filterelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungsstruktur als Krümmung ausgebildet ist.
13. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungsmittel (3) zumindest ein
Anschlusselement umfassen.
14. Filterelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement als Strang ausgebildet ist.
15. Filterelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Strang aus einem thermoplastischen Klebstoff besteht.
16. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Vliesstoffkörper (1 ) gefaltet ist.
17. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch eine Ausgestaltung als Flachfilter.
18. Filterelement nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Vliesstoffkörper (1 ) erste Falten und zweite Falten aufweist, wobei die zweiten Falten größere Flanken aufweisen als die ersten Falten.
19. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch eine Ausgestaltung als Sternfilter.
20. Anordnung umfassend Filterelemente nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Filterelemente miteinander unter Winkelbildung wirkverbunden sind.
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