[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Filterbeutel, insbesondere für Staubsauger,
mit einem aus luftdurchlässigem Filtermaterial gebildeten Beutel, an dem eine Einlassöffnung
für zu filternde Luft ausgebildet ist.
[0002] Es gibt Filterbeutel für Staubsauger, die zur Aufnahme von Staub einen Innenraum
aufweisen, und als Flach- oder Klotzbodenbeutel ausgebildet sein können. Als Filtermaterial
wird Papier oder ein Vliesstoff eingesetzt, wobei auch mehrlagige Filtermaterialien
für eine effektive Filterung verwendet werden. Dabei können sich Staubpartikel mit
zunehmender Befüllung gerade bei einer Feinfilterung im äußeren Bereich des Beutels
absetzen, was zu einer Verstopfung führt. Mit zunehmender Befüllung sinkt daher der
durch den Filterbeutel geförderten Luftvolumenstrom ab.
[0003] Die
US 5,658,362 zeigt einen Staubsaugerbeutel, bei dem in Fig. 18 benachbart zu einer Einströmöffnung
eine Umlenkung innerhalb des Staubsaugerbeutels angeordnet ist. Dadurch kann ein eintretender
Luftstrom abgelenkt werden, so dass ein Durchströmen der Staubsaugerbeutels in dessen
Längsrichtung erreicht wird. Der Volumenstromabfall bei einer zunehmenden Befüllung
des Staubsaugerbeutels wird durch ein so gestaltetes Umlenkelement allerdings nicht
wesentlich vermindert.
[0004] Die
US 3,370,405 offenbart einen Staubsaugerbeutel aus einem Filterpapier, der im Innenraum eine Zwischenwand
aufweist. Hierfür ist ein Streifen an gegenüberliegenden Längskanten mit dem Filterpapier
des Staubsaugerbeutels an dessen Innenseite verklebt, was relativ aufwendig in der
Herstellung ist. In der Zwischenwand ist eine Durchtrittsöffnung ausgebildet, die
an einem zu einer Einströmöffnung gegenüberliegenden Ende ausgebildet ist. Die Zwischenwand
bildet somit eine Art Prallschutz, allerdings wird durch die Unterteilung mit der
relativ schmalen Zwischenwand nur ein länglicher Einströmkanal ausgebildet, der bei
zunehmender Beladung des Staubsaugerbeutels mit Staub einen erheblichen Abfall des
Volumenstroms nicht verhindern kann. Denn in dem Einströmkanal kann sich Staub aufgrund
der Strömungsverhältnisse kaum ansammeln.
[0005] Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Filterbeutel zu schaffen, der
auch mit zunehmender Befüllung noch eine hohe Filterleistung besitzt.
[0006] Diese Aufgabe wird mit einem Filterbeutel mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
[0007] Der Filterbeutel umfasst einen Beutel mit einem Innenraum, der in mindestens zwei
Kammern unterteilt ist. Dadurch kann die eintretende Luft in einer ersten Kammer vorgefiltert
und in einer zweiten Kammer nachgefiltert werden. Dies erhöht die zur Verfügung stehende
Filterfläche und es wird verhindert, dass der Bereich der Feinfilterung sich bei einer
Befüllung des Filterbeutels schnell zusetzt. Dadurch kann die effektive Filterleistung
des Filterbeutels verlängert werden.
[0008] Die Trennwand umfasst eine Sollbruchstelle, die ein Auftrennen der Trennwand bei
einer vorbestimmten Füllung ermöglicht. Dann ist gewährleistet, dass das Füllvolumen
des Filterbeutels nicht durch das Volumen der ersten Kammer begrenzt ist, sondern
der Filterbeutel in seiner Gesamtheit genutzt werden kann.
[0009] Die Trennwand ist dabei als Zwischenwand ausgebildet, die zumindest an zwei gegenüberliegenden
Seiten mit dem Filtermaterial verbunden ist. Die Trennwand kann dabei beispielsweise
an drei Seiten an einer Seitennaht des Filterbeutels fixiert sein und an einer vierten
Seite einen offenen Übergang zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer ausbilden.
Denn für die vorliegenden Zwecke ist es nicht notwendig, die beiden Kammern hermetisch
voneinander zu trennen, sondern ein gewisser Volumenstrom an Luft kann durchaus zwischen
der ersten und der zweiten Kammer ausgetauscht werden.
[0010] Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung dient eine erste Kammer zur Grobfilterung
der eintretenden Luft und eine zweite Kammer zur Feinfilterung der aus der ersten
Kammer austretenden Luft. Dadurch können größere Staubpartikel vorgefiltert werden
und diese können die Poren des Feinfilters nicht zusetzen.
[0011] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist eine Trennwand einen Dichtegradienten
auf und ist an der Anströmseite offener ausgestaltet als an der Abströmseite. Dadurch
kann an der Trennwand gröberer und feinerer Staub zurückgehalten und gespeichert werden,
so dass das übrige Filtermaterial des Beutels weniger stark mit Staub beladen wird.
Zur Realisierung eines solchen Dichtegradienten können mehrlagige Materialien, insbesondere
unter Verwendung von Spunbond, Meltblow und Volumenvlies.
[0012] Dabei ist es möglich, dass die Trennwand zwischen der ersten Kammer und der zweiten
Kammer eine größere Luftdurchlässigkeit auf als das Filtermaterial des Beutels. Es
kann auch ein Material mit geringerer Luftdurchlässigkeit oder das gleiche Material
wie beim Filterbeutel eingesetzt werden. Dadurch lässt sich ein Filterbeutel mit zwei
Kammern mit wenigen Elementen fertigen.
[0013] Die Trennwand kann dabei elastisch ausgebildet sein und bei zunehmender Befüllung
gedehnt werden, wobei die Luftdurchlässigkeit in gedehntem Zustand größer ist als
im ungedehnten Zustand. Dann ist sichergestellt, dass der Filterbeutel vollständig
befüllt werden kann, und die erste Kammer nicht das Füllvolumen unnötig begrenzt.
Als Trennwand können Vliesstoffe, Gewebe, Gestricke oder Schaumgummi eingesetzt werden.
[0014] Vorzugsweise ist die erste Kammer mit der zweiten Kammer über mindestens eine Bypass
Öffnung verbunden. Dadurch ist sichergestellt, dass die Luft in jedem Fall von der
ersten Kammer in die zweite Kammer strömen kann und die Trennwand lediglich eine Vorfilterfunktion
besitzt. Wenn die Bypass Öffnung benachbart zu der Eintrittsöffnung angeordnet ist,
so dass die eintretende Luft nur durch eine Umlenkung durch die Bypass Öffnung strömen
kann, wird erreicht, dass die durch die Bypass Öffnung strömende Luft in gewissem
Maße Staubpartikel in die Vorkammer durch Fliehkräfte abgibt.
[0015] Vorzugsweise ist die Trennwand im wesentlichen rechteckig ausgebildet und im Bereich
der Halteplatte an dieser oder dem Filterbeutel über eine Verschweißung fixiert. Denn
wenn der Luftstrom die Trennwand in Richtung des Boden drückt, verhindert die Fixierung
an der oberen Lage aus Filtermaterial oder der Halteplatte, dass die Trennwand zu
weit nach unten zu der unteren Lage aus Filtermaterial absinkt.
[0016] Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die
beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- Figur 1
- eine schematische Ansicht einer nicht zur Erfindung gehörenden Ausführungsform eines
Filterbeutels;
- Figur 2A, B, C
- mehrere Ansichten eines Filterbeutels gemäß einer modifizierten Ausführungsform eines
Filterbeutels;
- Figur 3A und 3B
- zwei Ansichten eines erfindungsgemäßen Filterbeutels, und
- Figur 4
- eine Graphik zu der Saugleistung unterschiedlicher Filterbeutel.
[0017] Ein Filterbeutel 1 umfasst eine obere Lage 2 und eine untere Lage 3 aus Filtermaterial,
die an ihren Kanten 4 miteinander verschweißt sind, wobei der Filterbeutel 1 als Flach-
oder Klotzbodenbeutel ausgebildet ist. Dabei können die Seitenkanten auch eingefaltet
sein. Das Filtermaterial kann aus einem ein- oder mehrlagigen Vliesstoff oder Papier
gebildet sein. An der oberen Lage 2 aus Filtermaterial ist eine Halteplatte 5 aus
Pappe oder Kunststoff vorgesehen, in der eine Eintrittsöffnung 6 für zu filternde
Luft angeordnet ist.
[0018] In dem Innenraum des Beutels ist eine Trennwand 7 in Form eines Beutels angeordnet,
der eine erste Kammer 9 ausbildet, die mit der Einströmöffnung 6 an der Halteplatte
5 verbunden ist. Die Trennwand 7 ist von einer zweiten Kammer 10 umgeben, die den
übrigen Teil des Raumes zwischen der oberen und unteren Lage 2 und 3 ausfüllt. Die
beutelförmige Trennwand 7 besteht aus einem dehnbaren Material, beispielsweise aus
einem elastischen Gewebe oder Gestricke, das sich bei zunehmender Füllung oder aufgrund
des Luftwiderstandes dehnen kann. Ferner kann die Trennwand 7 auch durch Vliesstoffe,
wie Spunbond-Vliese oder Krempel-Vliese oder durch Schaumgummi gebildet sein. An der
Trennwand 7 können ein oder mehrere Bypass Öffnungen 12 ausgespart sein, so dass die
eintretende Luft aus der ersten Kammer 9 in die zweite Kammer 10 strömen kann. Die
Trennwand 7 besteht aus einem sehr luftdurchlässigen Material, so dass die durch die
Einströmöffnung 6 eintretende Luft nur von groben Schmutzpartikeln befreit wird. Anschließend
gelangt die Luft in die zweite Kammer 10, wobei eine vollständige Filterung der Luft
durch die obere Lage 2 und untere Lage 3 aus Filtermaterial erfolgt. Durch die Trennwand
7 als Vorfilter ist es jedoch möglich, dass sich die Poren der Lagen 2 und 3 aus Filtermaterial
nicht so schnell zusetzen.
[0019] Ferner kann die Trennwand 7 mit einer Sollbruchstelle versehen sein, so dass ab einem
bestimmten Füllgrad der Beutel aufreißt und die Luft dann weitgehend ungehindert in
die Kammer 10 strömen kann. Dann tritt zwar der nachteilige Effekt ein, dass auch
grobe Schmutzpartikel die feinen Poren der Lagen aus Filtermaterial 2 und 3 zusetzen,
allerdings erfolgt diese Art der Verstopfung erst zu einem späteren Zeitpunkt als
wenn keine Trennwand 7 vorgesehen wäre.
[0020] Die Bypass Öffnung 12 kann so angeordnet sein, dass eintretende Luft nur dann durch
die Bypass Öffnung austreten kann, wenn sie von ihrer Eintrittsrichtung umgelenkt
wird. Denn dann kann aufgrund der Fliehkräfte schon eine Filterung erreicht werden,
wobei gröbere Staubpartikel innerhalb der beutelförmigen Trennwand 7 hängen bleiben
und die übrige Luft durch die Bypass Öffnung 12 in die zweite Kammer 10 gelangt.
[0021] In den Figuren 2A bis 2C ist eine zweite Ausführungsform eines Filterbeutels 1' gezeigt,
bei dem die Lagen 2 und 3 aus Filtermaterial sowie die Halteplatte 5 mit der Einströmöffnung
6 wie beim ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet sind. Die Unterteilung des Innenraumes
des Beutels in eine erste Kammer 9' und eine zweite Kammer 10' erfolgt jedoch nicht
über eine beutelförmige Trennwand sondern durch eine Trennwand 7', die an gegenüberliegenden
Seiten an den Lagen 2 und 3 festgelegt ist.
[0022] Wie in Figur 2B zu sehen ist, erstreckt sich die Trennwand 7' über den überwiegenden
Teil des Innenraumes und ist an drei Seitenkanten 13, 14 und 15 festgelegt, wobei
die Trennwand 7 beim Zusammenschweißen der Filterlagen 2 und 3 im Randbereich ebenfalls
mit festgelegt werden kann. An der vierten Seitenkante 17 ist ein Übergang 16 zwischen
der ersten Kammer 9' und der zweiten Kammer 10' gebildet, so dass eine vollständige
Befüllung des Filterbeutels 1' möglich ist. Der grobe Staub in der eintretenden Luft
kann sich an der Trennwand 7' absetzen, so dass dieser nicht sofort das feinporige
Filtermaterial der Lagen 2 und 3 verstopft. Zudem kann die Trennwand 7' wieder aus
einem elastischen Material hergestellt sein, um eine gewisse Luftdurchlässigkeit auch
im beladenen Zustand zu gewährleisten. Aufgrund des Überganges 16, der rund 10% bis
20 % der Fläche der Lagen 2 und 3 des Filtermaterials einnehmen kann, ist ein Einströmen
von Luft in die zweite Kammer 10' ohnehin gewährleistet.
[0023] Bei dem in Figur 3A und 3B gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine modifizierte Trennwand
7" vorgesehen, wobei der Filterbeutel im übrigen wie bei den vorangegangenen Ausführungsbeispielen
gestaltet ist. Die Trennwand 7" ist nur an einer Seitenkante 13 über die gesamte Länge
mit den Lagen 2 und 3 verschweißt, und ist an der gegenüberliegenden Seite mit einem
Streifen 18 an der oberen Lage 2 aus Filtennaterial durch eine Verschweißung oder
Verklebung festgelegt. Ferner ist die Trennwand 7" im Bereich der Halteplatte 5 trapezförmig
ausgebildet. Die einströmende Luft wird zunächst gegen die Trennwand 7" gelenkt, die
aufgrund der Festlegung an dem Streifen 18 hochgehalten wird und die untere Kammer
10" nicht verschließt. Ferner kann die eintretende Luft von der ersten Kammer 9" durch
die trapezförmige Ausgestaltung der Trennwand 7" in die untere Kammer 10" gelangen.
Der Streifen 18 kann dabei eine Länge von beispielsweise 5 bis 50mm haben und sich
nur über einen Teil der Breite des Filterbeutels erstrecken, vorzugsweise um weniger
als 50%. Die Trennwand 7" kann mit der Fixierung durch den Streifen 18 dabei auch
rechteckig wie in Figur 2 ausgebildet sein.
[0024] In dem Filterbeutel können zusätzlich auch Halterungen oder Abstandshalter zur Fixierung
der Trennwand 7, 7' und 7" eingesetzt werden. Ferner kann die Trennwand 7, 7' und
7" mit Sollbruchstellen versehen sein, so dass bei einem bestimmten Füllgrad oder
einer vorgegebenen Belastung ein Aufreißen stattfindet und die zweite Kammer 10, 10'
und 10" in jedem Fall als Filterraum genutzt wird.
[0025] In Figur 4 ist eine Grafik des Saugvolumenstromes bei einer gewissen Staubbeladung
gezeigt. Bei einem Staubsauger eines handelsüblichen Gerätes wurde der Saugvolumenstrom
bei unterschiedlicher Befüllung gemessen.
[0026] Die Linie gibt die Messergebnisse für einen Standardbeutel wieder, der aus fünflagigem
Vliesmaterial besteht und eine Lage Spundbond, Volumenvlies, Spunbond, Meltblow und
Spunbond aufweist. Der Abfall des Saugvolumenstromes ist bei zunehmender Befüllung
am größten. Insbesondere setzen sich die Poren der Feinfilterschicht am schnellsten
zu und die effektive Reinigungsleistung lässt nach.
[0027] Die Linie 21 zeigt einen Filterbeutel, bei dem ein Innenbeutel vorgesehen ist. Der
Beutel besteht aus demselben Material wie der Standardbeutel, wobei zusätzlich ein
Innenbeutel aus Spunbond mit 12 gr. pro m
2 und einer Breite x Länge von 120 mm x 275 mm im flachgelegten Zustand eingebracht
ist. Der Innenbeutel ist quer zur Einsatzrichtung des Staubbeutels in das Gerät und
mittig zur Einströmöffnung in dem Beutel angeordnet und besitzt an den Innenbeutelaußenseiten
zwei 20 mm durchmessende Bypass Öffnungen, die in Richtung Beutelspitze angeordnet
sind, wie dies schematisch in Figur 1 dargestellt ist.
[0028] Die Linie 22 zeigt einen Standardbeutel, bei dem entsprechend Figur 3A und 3B eine
Trennwand 7" eingefügt ist, wobei die Trennwand 7" aus einem 60 gr. pro m
2 Polyester-Krempelvlies besteht und eine Breite x Länge von 200 mm x 275 mm aufweist
und an seinen Seiten und dem Ende mit der Schweißnaht der Lagen 2 und 3 aus Filtennaterial
verschweißt ist. Die Trapezspitze ist als Streifen mit der oberen Lage 2 des Filterbeutels
verbunden und die Trapezschenkel fallen in einem Winkel von 30° zur Seite hin ab.
[0029] Die Linien 21 und 22 zeigen, dass durch Einfügen einer Trennwand in einen Filterbeutel
gerade bei größeren Füllgraden die Saugleistung vergleichsweise hoch gehalten werden
kann. Dies liegt vor allem daran, dass sich die feinen Poren der Lagen 2 und 3 aus
Filtermaterial nicht so schnell zusetzen wie bei einem Standardbeutel.
1. Filterbeutel (1), insbesondere für Staubsauger, mit einem aus luftdurchlässigem Filtermaterial
(2, 3) gebildeten Beutel, an dem eine Einlassöffnung (6) für zu filternde Luft ausgebildet
ist, wobei eine Halteplatte (5) an dem Filtennaterial (2) festgelegt ist und der Innenraum
des Beutels durch eine Trennwand (7', 7") in mindestens zwei Kammern (9', 9", 10',
10") unterteilt ist, wobei die Trennwand (7', 7") als Zwischenwand ausgebildet ist,
die zumindest an zwei Seiten mit dem Filtermaterial (2, 3) verbunden ist und die erste
Kammer (9', 9") mit der zweiten Kammer (10', 10") über mindestens eine By-pass Öffnung
oder einen Übergang verbunden ist, wobei die Trennwand (7', 7") zumindest teilweise
an der Halteplatte (5) oder im Bereich der Halteplatte (5) an einer Lage aus Filtermaterial
(2, 3) fixiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (7', 7") eine Sollbruchstelle aufweist, die ein Auftrennen der Trennwand
(7', 7") bei einer vorbestimmten Befüllung ermöglicht.
2. Filterbeutel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Kammer (9', 9") zur Grobfilterung der eintretenden Luft und eine zweite
Kammer (10', 10") zur Feinfilterung der aus der ersten Kammer (9', 9") austretenden
Luft dient.
3. Filterbeutel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (7', 7") einen Dichtegradienten aufweist und an der Anströmseite offener
ausgestaltet als an der Abströmseite.
4. Filterbeutel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (7', 7") elastisch ausgebildet ist und bei zunehmender Befüllung dehnbar
ist, wobei die Luftdurchlässigkeit in gedehntem Zustand größer ist als im ungedehnten
Zustand.
5. Filterbeutel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (7', 7") aus einem Vliesstoff, Gewebe, Gestricke oder Schaumgummi besteht.
6. Filterbeutel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (7', 7") an drei Seiten an einer Seitennaht (13, 14, 15) des Filterbeutels
(1) fixiert ist und an der vierten Seite (17) ein offener Übergang (16) zwischen der
ersten Kammer (9', 9") und der zweiten Kammer (10', 10") gebildet ist.
7. Filterbeutel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (7") nur an einer Seitenkante (13) über die gesamte Länge mit den Lagen
(2) und (3) verschweißt, und ist an der gegenüberliegenden Seite mit einem Streifen
(18) an der oberen Lage (2) aus Filtermaterial durch eine Verschweißung oder Verklebung
festgelegt.