KAFFENBERGER, Rainer (Eberbach 8, Reichelsheim, 64385, DE)
KEMPF, Jürgen (Beethovenstrasse 13, Viernheim, 68519, DE)
KAFFENBERGER, Rainer (Eberbach 8, Reichelsheim, 64385, DE)
Patentansprüche
1. Filtergehäuse für ein stationäres Aggregat, umfassend einen selbsttragenden Grundkörper (1 ), der ein durchströmbares Volumen (2) ausbildet, wobei der Grundkörper (1 ) mindestens zwei
Zugangsöffnungen (3, 4, 4b, 9) zum Volumen (2) aufweist und wobei der Grundkörper (1 ) aus Kunststoff besteht und durch ein Rotationsgussverfahren hergestellt ist.
2. Filtergehäuse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das durchströmbare Volumen (2) des Grundkörpers (1 ) mindestens 10 Liter umfasst.
3. Filtergehäuse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das durchströmbare Volumen (2) des Grundkörpers (1 ) mindestens 50 Liter umfasst.
4. Filtergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1 ) aus einem thermoplastischen Kunststoff gefertigt und frei von Fließgrenzen und Anspritzpunkten ist.
5. Filtergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1 ) aus thermoplastischem Polyethylen gefertigt ist.
6. Filtergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1 ) Wandungen (5) mit einer Wandstärke von 5 bis 7 mm aufweist.
7. Filtergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1 ) Wandungen (5) mit Verstärkungselementen (6) aufweist, die aus den Wandungen (5) herausgebildet und mit diesen materialeinheitlich ausgebildet sind.
8. Filtergehäuse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungselemente (6) als Hohlprofile (7) ausgestaltet sind.
9. Filtergehäuse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlprofϊle (7) als U-Profile ausgestaltet sind.
10. Filtergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1 ) Wandungen (5) mit Gewindeeinsätzen (8) aufweist.
11. Filtergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1 ) eine Einschuböffnung (9) für einen Filter (10) aufweist.
12. Filtergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1 ) eine Einschuböffnung (9) für einen Filter (10) aufweist, welche von einem Rahmen (11 ) umgeben ist.
13. Filtergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1 ) in seinem Volumen (2) einen
Filter (10) aufnimmt, welchem ein Vorfilter (12) zugeordnet ist.
14. Filtergehäuse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorfilter (12) unter Vorspannung im Rahmen (11 ) gehalten ist. |
Filtergehäuse für ein stationäres Aggregat
Beschreibung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Filtergehäuse für ein stationäres Aggregat, insbesondere für einen Gasmotor.
Stand der Technik
Filtergehäuse der eingangs genannten Art finden insbesondere in stationären Aggregaten wie Gasmotoren Verwendung. Stationäre Aggregate zeigen hohe elektrische und thermische Leistungen im Bereich von mehreren Kilowatt und verbrennen Erdgas, Biogas und Koks. Des Weiteren werden Sondergase wie beispielsweise Deponiegase verbrannt.
Zur Verbrennung der genannten Gase ist eine Luftzufuhr über ein großvolumiges Filtergehäuse notwendig, in welchem ein Luftfilter positioniert ist. üblicherweise bestehen diese Filtergehäuse aus Metall. Die genannten Filtergehäuse sind aufwendig in der Fertigung und werden üblicherweise geschweißt. Filtergehäuse aus Metall sind jedoch anfällig gegen Korrosion und zeigen daher nur eine begrenzte Lebensdauer.
Zwar ist auch bekannt, Filtergehäuse für stationäre Anwendungen durch Spritzgießverfahren herzustellen, jedoch ist diese Fertigung äußerst aufwendig und kostenintensiv. Bei der Fertigung von Filtergehäusen durch Spritzgießverfahren treten üblicherweise Anspritzpunkte und Fließgrenzen im Kunststoff auf. Des Weiteren stehen Filtergehäuse, die spritzgusstechnisch hergestellt sind, oftmals unter Spannung und können durch Vibrationen der stationären Aggregate leicht Risse ausbilden und daher ihre Filterfunktion nicht mehr erfüllen.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Filtergehäuse für stationäre Aggregate derart auszugestalten und weiterzubilden, dass dieses nach kostengünstiger Fertigung eine hohe Lebensdauer aufweist.
Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Danach umfasst ein Filtergehäuse für ein stationäres Aggregat einen selbsttragenden Grundkörper, der ein durchströmbares Volumen ausbildet, wobei der Grundkörper mindestens zwei Zugangsöffnungen zum Volumen aufweist und wobei der Grundkörper aus Kunststoff besteht und durch ein Rotationsgussverfahren hergestellt ist.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass durch ein Rotationsgussverfahren ein Filtergehäuse aus Kunststoff hergestellt werden kann, welches keiner Korrosion unterliegt. Des Weiteren ist erkannt worden, dass ein Rotationsgussverfahren ein Filtergehäuse realisiert, welches einen spannungsfreien Aufbau zeigt. Insbesondere ist erkannt worden, dass ein Filtergehäuse als einstückiger dreidimensionaler Rohling mit einem
eingeschlossenen Volumen gefertigt werden kann. Durch das Rotationsgussverfahren zeigen die Wandungen im Inneren des Rohlings im Wesentlichen ebene oder leicht abgerundete Flächen und Strukturen, da der geschmolzene Kunststoff durch Zentrifugalkräfte gleichmäßig und ohne Fließgrenzen an die Innenwände eines mehrteiligen Werkzeugs gepresst wird. Schließlich ist erkannt worden, dass das Rotationsgussverfahren besonders kostengünstig ist und erlaubt, ein Filtergehäuse aus Kunststoff herzustellen, welches gegen Korrosion und Vibrationen weitgehend unempfindlich ist. Folglich ist die eingangs genannte Aufgabe gelöst.
Beim Rotationsgussverfahren bzw. Rotationsformgießen wird ein hohler Rohling aus Kunststoff in einem bi-axial rotierenden Werkzeug erzeugt. Das Werkzeug ist mindestens zweiteilig und wird zu Beginn des Rotationsprozesses mit einer genau bestimmten Menge an Kunststoffpulver befüllt und dann verschlossen. Das Aufschmelzen des Kunststoffpulvers erfolgt unter ständiger bi-axialer Rotation des Werkzeugs in einer so genannten Heizkammer. Durch die von der Heizkammer erzeugte Wärme wird das Kunststoffpulver aufgeschmolzen. Durch die ständige bi-axiale Rotation des Werkzeugs wird eine gleichmäßige Ablagerung an allen Bereichen der Werkzeuginnenwand erzielt. Hierdurch wird ein gleichmäßiger Wandaufbau des Rohlings gewährleistet. Im Anschluss daran wird ein Kühlprozess durchgeführt, welcher unter ständiger Rotation des Werkzeuges erfolgt. Hierdurch wird ein Rohling aus Kunststoff mit spannungsarmem Aufbau hergestellt. Nach einer Abkühlungsphase wird das Werkzeug geöffnet und der fertige Rohling entnommen.
Das durchströmbare Volumen des Grundkörpers könnte mindestens 10 Liter umfassen. Durch diese konkrete Ausgestaltung ist das Filtergehäuse geeignet, um in größeren Aggregaten wie Gasmotoren zum Einsatz zu kommen.
Vor diesem Hintergrund ist auch denkbar, dass das durchströmbare Volumen des Grundkörpers mindestens 50 Liter umfasst. Bei einem Volumen von 50 Litern kann das Filtergehäuse in stationären Aggregaten Verwendung finden, die mehrere Kilowatt Leistung zeigen.
Der Grundkörper könnte aus einem thermoplastischen Kunststoff gefertigt und frei von Fließgrenzen und Anspritzpunkten sein. Hierdurch ist gewährleistet, dass das Filtergehäuse gegen Vibrationen des stationären Aggregats weitgehend stabil ist. Bei den Filtergehäusen des Standes der Technik kann durch starke Vibrationen des stationären Aggregats eine Beschädigung der Filtergehäuse auftreten. Die Beschädigung kann in Form von Rissen auftreten, die sich entlang der Fließgrenzen oder Anspritzpunkte ausbilden.
Vor diesem Hintergrund ist denkbar, dass der Grundkörper aus thermoplastischem Polyethylen gefertigt ist. Thermoplastisches Polyethylen hat sich als besonders geeignet erwiesen, um bei Temperaturen von 140° C bis 160° C ein Rotationsgussverfahren effektiv durchzuführen.
Des Weiteren ist denkbar, den Grundkörper aus Acrylnitrilbutadienstyrol, Ethylen-Tetrafluor-Ethylen, Ethylenvinylacetat, Polyamid 6, Polyamid 11 , Polyamid 12, Polyvinylidenfluorid, Polycarbonat, Polypropylen und Polyvinylchlorid zu fertigen.
Der Grundkörper könnte Wandungen mit einer Wandstärke von 5 bis 7 mm aufweisen. Ein Grundkörper mit dieser Wandstärke zeigt eine derart hohe Stabilität, dass er selbsttragend auf einem stationären Aggregat montiert werden kann, ohne zu zerbrechen.
Der Grundkörper könnte Wandungen mit Verstärkungselementen aufweisen, die aus den Wandungen herausgebildet und mit diesen materialeinheitlich
ausgebildet sind. Durch diese konkrete Ausgestaltung kann der Grundkörper an kritischen Stellen gegen Zerbrechen stabilisiert werden. Solche kritischen Stellen können durch Anflanschen weiterer vibrierender Teile an das Filtergehäuse entstehen.
Die Verstärkungselemente könnten als Hohlprofile ausgestaltet sein. Die Ausgestaltung als Hohlprofile hat sich als fertigungstechnisch besonders einfach herausgestellt, da die Verstärkungselemente durch Rippen hergestellt werden können, die an den Innenwänden des Werkzeugs verlaufen, welches zum Rotationsgussverfahren verwendet wird. Dabei legt sich der Kunststoff, aus dem die Wandungen des Grundkörpers gefertigt sind, um die Rippen herum und bildet dadurch Hohlprofile aus. Diese zeigen eine besonders hohe Stabilität gegen Verwindungen und Verdrillungen.
Vor diesem Hintergrund ist denkbar, dass die Hohlprofile als U-Profile ausgestaltet sind. Die Ausgestaltung als U-Profile ist besonders vorteilhaft, da keine Entformungsprobleme durch Hinterschneidungen auftreten können.
Der Grundkörper könnte Wandungen mit Gewindeeinsätzen aufweisen. Hierdurch ist sichergestellt, dass an den Grundkörper weitere Bauteile angeschraubt werden können. Die Gewindeeinsätze können als metallische Hülsen ausgestaltet sein, die im Kunststoff des Grundkörpers eingebettet sind. Hierdurch wird eine besonders feste Verbindung der Gewindeeinsätze mit dem Grundkörper hergestellt.
Der Grundkörper könnte eine Einschuböffnung für einen Filter aufweisen. Der Filter könnte wie eine Schublade in das Filtergehäuse bzw. in die Einschuböffnung einführbar sein. Vor diesem Hintergrund ist denkbar, dass die Einschuböffnung eine rechteckige Querschnittsfläche zeigt.
Der Grundkörper könnte eine Einschuböffnung für einen Filter aufweisen, welche von einem Rahmen umgeben ist. Durch die Vorkehrung eines Rahmens, der vorzugsweise aus einem Metall gefertigt sein könnte, können die Ränder der Einschuböffnung gegen Beschädigungen geschützt werden.
Der Grundkörper könnte in seinem Volumen einen Filter aufnehmen, welchem ein Vorfilter zugeordnet ist. Durch die Anordnung eines Vorfilters können Partikel aus der Luft vorabgeschieden werden. Des Weiteren kann der Vorfilter eine Kunststoffverstrebung aufweisen, um diesen gegen Deformierung zu schützen.
Der Vorfilter könnte unter Vorspannung im Rahmen gehalten sein. Durch diese konkrete Ausgestaltung kann eine besonders hohe Dichtungswirkung des Vorfilters gegen den Rahmen erzielt werden. Vor diesem Hintergrund ist denkbar, dass der Rahmen rechteckförmig ausgestaltet ist. Dabei ist eine Seite des Rahmens abnehmbar, um den Vorfilter unter Vorspannung stehend in den Rahmen hinein zu schieben.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung auf vorteilhafte Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Filtergehäuses anhand der Zeichnung zu verweisen.
In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Filtergehäuses, in welchem ein
Volumen ausgebildet ist,
Fig. 2 eine perspektivische Rückansicht des Filtergehäuses gemäß
Fig. 1 ,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Filtergehäuses gemäß den
Figuren 1 und 2 mit einem Rahmen und einem Vorfilter,
Fig. 4 eine Schnittansicht des Filtergehäuses gemäß Fig. 3, in welcher der Filter im Inneren des Volumens erkennbar ist, und
Fig. 5 eine perspektivische Schnittansicht des Filtergehäuses gemäß
Fig. 4.
Ausführung der Erfindung
Fig. 1 zeigt ein Filtergehäuse für ein stationäres Aggregat, nämlich einen Gasmotor, welches einen selbsttragenden Grundkörper 1 umfasst. Der Grundkörper 1 bildet ein durchströmbares Volumen 2 aus, wobei der Grundkörper 1 mindestens zwei Zugangsöffnungen 3, 4, zum Volumen 2 aufweist. Der Grundkörper 1 ist aus Kunststoff gefertigt und durch ein Rotationsverfahren hergestellt.
Das durchströmbare Volumen des Grundkörpers 1 umfasst mindestens 10 Liter. Der Grundkörper 1 ist aus einem thermoplastischen Kunststoff, nämlich
hochvemetztem Polyethylen gefertigt und ist frei von Fließgrenzen und Anspritzpunkten.
Der Grundkörper 1 weist Wandungen 5 mit einer Wandstärke von 5 bis 7 mm auf. Das Innere der Wandungen 5 ist weitgehend eben und frei von scharfen Kanten, da der Kunststoff durch Zentrifugalkräfte gleichmäßig abgelagert ist. Scharfe Kanten können durch das Einfräsen von öffnungen wie den öffnungen 9 oder 4b auftreten. An der öffnung 4b kann beispielsweise ein Druckdifferenzmesser angeflanscht werden. An den öffnungen 3 können Rohre des stationären Aggregats angeflanscht werden, welche die Luft durch das Volumen 2 hindurchsaugen, die durch die Einschuböffnung 9 in das Volumen 2 eindringt.
Der Grundkörper 1 weist Wandungen 5 mit Verstärkungselementen 6, 7 auf, die aus den Wandungen 5 herausgebildet sind, die Verstärkungselemente 6 sind materialeinheitlich mit den Wandungen 5 ausgebildet. Die Verstärkungselemente 6 sind als Hohlprofile 7 ausgestaltet und zeigen eine U- Profilform.
Im Grundkörper 1 sind Wandungen 5 ausgebildet, in welchem
Gewindeeinsätze 8 angeordnet sind. Die Gewindeeinsätze 8 dienen dem Anschrauben eines Rahmens 11.
Der Grundkörper 1 gemäß Fig. 1 weist eine Einschuböffnung 9 auf, die rechteckförmig ausgestaltet ist. Die Einschuböffnung 9 dient dem Einschieben eines Filters 10 in das Volumen 2. Des Weiteren kann Luft durch die Einschuböffnung 9 durch den Filter 10 hindurchgesaugt werden.
Fig. 2 zeigt eine Rückansicht des Filtergehäuses gemäß Fig. 1. Aus Fig. 2 sind ebenfalls Zugangsöffnungen 3 erkennbar, welche zur Durchströmung des
Volumens 2 ausgebildet sind. Des Weiteren zeigt Fig. 2 Verstärkungselemente 6, die als Hohlprofile 7 ausgestaltet sind. Fig. 2 zeigt des Weiteren, dass in der Wandung 5 Gewindeeinsätze 8 ausgebildet sind, die dem Anschrauben eines Rahmens 11 dienen.
Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Filtergehäuses gemäß den Figuren 1 und 2. Fig. 3 zeigt einen Rahmen 11 , welcher die Einschuböffnung 9 des Filtergehäuses umgibt. Der Rahmen 11 ist aus einem Metall gefertigt und rechteckförmig ausgestaltet. Der Rahmen 11 könnte jedoch auch aus einem Kunststoff gefertigt sein. Der Rahmen 11 ist an den Grundkörper 1 abnehmbar angeschraubt.
Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht des Filtergehäuses gemäß Fig. 3. Fig. 4 zeigt einen Filter 10, der im Volumen 2 angeordnet ist. Der Filter 10 besteht aus einem Vliesstoff und ist als Faltenbalg ausgebildet. Der Filter 10 weist eine umlaufende Gummidichtung 10a auf, welche an der Innenwandung der Einschuböffnung 9 anliegt. Dem Filter 10 ist ein Vorfilter 12 vorgelagert, welcher unter Vorspannung im Rahmen 11 gehalten ist. Durch die Vorspannung des Vorfilters 12 wird eine dichte Anlage des Vorfilters 12 im Rahmen 11 bzw. im Grundkörper 1 sichergestellt. Der Vorfilter 12 ist in den Rahmen 11 einschiebbar.
Fig. 5 zeigt eine weitere Schnittansicht des Filtergehäuses gemäß Fig. 3. Erkennbar ist auch hier der Filter 10, der aus Vliesstoff gefertigt ist. Der Rahmen 11 ist an der Einschuböffnung 9 über die Gewindeeinsätze 8 angeschraubt. Mit den Gewindeeinsätzen 8 stehen Schrauben 8a in Eingriff. Dem Filter 10 ist ein Vorfilter 12 vorgelagert, der unter einer Vorspannung ihm Rahmen 11 aufgenommen ist. Aus Fig. 3 ist erkennbar, dass dem Vorfilter 12 eine Kunststoffverstrebung 12a zugeordnet ist, welche den Vorfilter 12 gegen Deformierung stabilisiert.
Der Grundkörper 1 des in den Figuren 1 bis 5 gezeigten Filtergehäuses ist aus hochvernetztem thermoplastischem Polyethylen durch ein Rotationsgussverfahren hergestellt und daher weitgehend spannungsfrei und selbsttragend. Aufgrund dieser Eigenschaften ist er trotz seines großen
Volumens stabil und kann in stationären Aggregaten, nämlich insbesondere in Gasmotoren, Verwendung finden.
Des Weiteren ist denkbar, dass hier beschriebene Filtergehäuse in Gebäuden, beispielsweise in Klimaanlagen, oder in der Reinraumtechnik zu verwenden. Das hier beschriebene Filtergehäuse zeichnet sich aufgrund seiner Stabilität gegen Korrosion und seines geringen Gewichts für stationäre Anwendungen aus.
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 das zuvor ausgewählte Ausführungsbeispiel lediglich zur Erörterung der erfindungsgemäßen Lehre dient, diese jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel einschränkt.
Next Patent: PERFUME BOTTLE