DE10019507A1 - Filtermediumsanordnung - Google Patents

Abstract

Es wird ein Filterelement angegeben, welches ein Filtermedium umfaßt, welches eine Gruppe von Filtermediumsfeldteilen hat, welche unter einem Winkel von etwa 45 DEG bezüglich des Luftstroms ausgerichtet und derart beabstandet sind, daß die stromaufwärtigen Ränder der Felder sich mit den stromabwärtigen Rändern überlappen. Folglich muß der Luftstrom durch zwei Feldteile gehen, bevor er das Filterelement verläßt. Das Filterelement kann auch ein sekundäres Filtermedium in Form einer Matte umfassen, welche über den stromabwärtigen Rändern der Feldteile angeordnet ist. Das Filterelement wird zum Filtern von Fahrzeuginnenraumluft bei Fahrzeugen eingesetzt, kann aber auch bei anderen Anwendungszwecken sowie auch zum Filtern von Verbrennungsluft für Brennkraftmaschinen eingesetzt werden.

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Filtermediumsanordnung zur Filterung eines Fluids, wie Luft oder Gas, um teilchenförmige Stoffe und andere Ver­ unreinigungen auszufiltern. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einer Filtermediumsanordnung in Form eines Luftfiltersystems, welches eingesetzt wird, um kontaminierende Stoffe aus Luft für den Fahrgastinnenraum oder aus Luft für andere geschlossene Räume zu entfernen.

In zunehmender Weise ist es erwünscht und in einigen Situationen sogar erforderlich, die Luftströme zu filtern, welche "Frischluft" für einen Fahrzeugin­ nenraum oder für einen Fahrgastraum bereitstellen. Fahrzeuge arbeiten häufig unter Umgebungsverhältnissen, welche häufig sehr stark durch Emissionen anderer Fahrzeuge verschmutzt sind, welche auf der gleichen Fahrbahn fahren, wobei die Emissionen viele gefährliche Gase, Dämpfe und Partikel enthalten. Dies ist nicht nur bei der Fahrt auf Landstraßen der Fall, sondern auch auf Nebenstraßen, bei denen Pollen und Staub häufig durch die Bewe­ gung der Fahrzeuge aufgewirbelt werden und dann in die Fahrgasträume eingesaugt werden.

Das Filtern der Einlaßluft für Fahrzeuginnenräume ist eine relativ neue Praxis und die Technologie auf diesem Gebiet entwickelt sich fort. Daher sind auf diesem Gebiet insbesondere Konzepte zur Verwirklichung dieser Technologie von Interesse. Die Konzepte entwickelt zur Verbesserung der Qualität der Fahrzeuginnenraumluft können auch auf anderen Gebieten zur Behandlung von Luftströmen im allgemeinen und insbesondere zur Reinigung von Ver­ brennungsluft vor dem Eintritt in eine Brennkraftmaschine eingesetzt werden.

Die Erfindung zielt daher darauf ab, eine Filtermediumsanordnung bereitzu­ stellen, welche insbesondere zur Reinigung von Luft in Fahrzeuginnenräumen bestimmt ist, welche aber auch bei anderen Anwendungsfällen beispielsweise zum Entfernen von Partikeln aus Luftströmen eingesetzt werden kann, welche zu den unterschiedlichsten Anwendungszwecken bestimmt sind, beispielsweise ohne jegliche Beschränkung bei Luftversorgungen für andere Lebens- oder Industrieräume, oder für Verbrennungsluft zum Einsatz bei Brennkraftmaschi­ nen.

Nach der Erfindung wird eine Filtermediumsanordnung für ein Filterelement mit einem Rahmen bereitgestellt, bei der das Filtermedium einen Gasstrom filtert, welcher sich bezüglich einer Öffnung im Rahmen in Querrichtung bewegt, in welchem das Filtermedium angeordnet ist, um Partikel aus dem Strom zu entfernen. Das Filtermedium umfaßt eine Reihe von Filtermediumsfeldteilen, welche stromaufwärtige und stromabwärtige Filtermediumsflächen haben, welche in ersten und zweiten Enden und stromaufwärtigen und stromabwärti­ gen Kanten begrenzt sind. Die Filtermediumsfeldteile sind in dem Rahmen unter einem Winkel bezüglich des Luftstroms angeordnet und in einem so ausreichenden Abstand angeordnet, daß die stromaufwärtigen Ränder der Filtermedienfelder sich mit den stromabwärtigen Rändern der benachbarten Filtermedienfeldteilen überlappen, wobei die Luft auf ein Filtermediumsfeldteil trifft, durch dasselbe in Richtung des Luftstroms geht und auf ein weiteres Filtermediumsfeldteil trifft und durch dieses geht, bevor sie aus dem Filterme­ dium austritt. Gemäß einem weiteren Aspekt nach der Erfindung umfaßt das Filtermedium eine sekundäre Filtermediumskomponente, welche stromab von der Gruppe von Filtermedienfeldern angeordnet ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt nach der Erfindung weisen die jeweiligen Filtermediumsfeldteile eine gefaltete Bahn eines in Falten gelegten Filtermedi­ ummaterials auf, wobei die Bahn kontinuierlich über die Länge hinweg unter Bildung einer Mehrzahl von Falten gefaltet ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt sind die Filtermediumsfelder unter einem Winkel von etwa 45° zur Richtung des Luftsstroms ausgerichtet.

Gemäß einem weiteren Aspekt nach der Erfindung ist das Filtermedium in ein Filterelement integriert, welches einen Rahmen umfaßt, welcher die Abstüt­ zung zur Ausrichtung der Filtermediumfelder unter einem Winkel bezüglich des Luftsstroms sowie eine Abstützung für das sekundäre Filtermedium bildet.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht zur Verdeutlichung eines Filterele­ ments, welches nach der Erfindung ausgelegt ist und zum Filtern von Fahrgastluft bei einem Fahrzeug bestimmt ist;

Fig. 2 eine perspektivische auseinandergezogene Darstellung einer bevorzug­ ten Ausführungsform eines nach der Erfindung ausgelegten Filterele­ ments;

Fig. 3 eine Seitenansicht des Filterelements nach den Fig. 1 und 2 zur Verdeutlichung eines Luftstroms, welcher auf das Filterelement trifft;

Fig. 4 eine Vorderansicht des Filterelements nach den Fig. 1 bis 3;

Fig. 5 eine Rückansicht des Filterelements nach den Fig. 1 bis 3;

Fig. 6 eine vergrößerte Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Filtermediums zum Einsatz als ein Filterelement nach Fig. 1; und

Fig. 7 eine Seitenansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einer Filtermediumsanordnung nach der Erfindung.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 ist ein Fahrzeug 10 gezeigt, welches einen Fahrzeuginnenraum 12 hat, in welchen gereinigte Frischluft 14 eingespeist wird, welche ausgehend von einem Strom der Umgebungsluft 16 ausgefiltert worden ist und durch ein Filterelement 20 gegangen ist. Das Filterelement 20 ist gemäß den Grundprinzipien nach der Erfindung ausgelegt. Das Filterele­ ment 20 hat bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform speziell eine solche Auslegung, daß es für den Einsatz zur Reinigung von Umgebungsluft 14 geeignet ist. Das Filterelement 20 kann auch für andere Anwendungs­ zwecke geeignet sein, beispielsweise zur Reinigung von Luft für andere geschlossene Räume, wie Wohnräume, Industrieräume. Zusätzlich kann das Filterelement 20 zum Filtern von Verbrennungsluft für Brennkraftmaschinen und dergleichen eingesetzt werden.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 5 ist zu ersehen, daß das Filter­ element 20 einen rechteckförmigen Umfangsrahmen 22 umfaßt, welcher aus Nylon oder ähnlichem Material hergestellt ist. Obgleich der Rahmen 22 bei der dargestellten Ausführungsform rechteckförmig ausgelegt ist, kann der Rahmen natürlich auch irgendeine andere Gestalt haben und beispielsweise viereckig, kreisförmig, oval oder auch auf andere Weise ausgelegt sein. Der Rahmen weist einen Umfangsabschnitt 24 auf, welcher sich über den gesamten Rah­ men erstreckt und hat eine vorstehende Lippe 26, welche sich um den gesam­ ten Rahmen erstreckt und auf der eine U-förmige Flanschdichtung 28 vor­ gesehen ist. Die U-förmige Flanschdichtung 28 bildet einen dichten Abschluß mit einem Gehäuse (nicht gezeigt), welches das Filterelement 20 trägt.

Der Rahmen 22 hat ein Paar von Seitenflanschen 30 und 32, welche beab­ standet zueinander vorgesehen sind und offene Endabschnitte 34 und 36 bilden. Jeder Seitenflansch 30 und 32 hat geneigte Ausnehmungen 40 darin, welche sich in Richtung aufeinanderzu öffnen. In den Ausnehmungen ist eine Gruppe von Filtermedien-Tragrahmen 41 angeordnet, welche Öffnungen 42 begrenzen. Eine Bahn 43 aus einem Filtermediumsmaterial ist über die Rah­ men 41 unter Bildung von Bergen 44 gefaltet, welche an der stromaufwärtigen Seite des Filterelements 20 angeordnet sind und unter Bildung von Tälern 45, welche an der stromabwärtigen Seite des Filterelements angeordnet sind. Die Rahmen 41 sind in Abständen 46 zwischen stromaufwärtigen und stromabwär­ tigen Feldabschnitten 47 und 48 angeordnet, welche zwischen jedem Berg 44 und den benachbarten Tälern 45 der gefalteten Bahn 43 gebildet werden. Die nebeneinander angeordneten Endabschnitte 47 und 48 arbeiten zur Bildung eines Filtermediumsfeldteils 49 zusammen. Die Filtermediumsfeldteile 49 sind voneinander durch Zwischenräume 50 getrennt, welche sich schräg bezüglich der Richtung des Luftstroms 16 erstrecken. Jeder Filtermediumsfeldabschnitt 49 hat eine stromaufwärtige Fläche und eine stromabwärtige Fläche, welche in den ersten und zweiten Enden 54 und 56 gebildet werden, welche an Schütze 40 in den Flanschen 30 und 32 angrenzen, welche zwischen den Bergen 44 und den Tälern 45 jeweils gebildet werden.

Wie in Fig. 3 mit Blickrichtung in der Strömungsrichtung des Luftstroms 16 zu sehen ist, überlappen sich die stromaufwärtigen Berge 44 jedes Filterelement­ feldabschnitts 49 mit den stromabwärtigen Tälern 45 der benachbarten Filter­ elementfeldteile 49. Folglich muß die in Richtung des Luftstroms 16 strömende Luft durch zwei Feldabschnitte 49 gehen, bevor sie die Gruppe von Feldteilen 49 verläßt. Vorzugsweise sind die Schlitze 40 unter einem Winkel von etwa 45° bezüglich der Strömungsrichtung des Luftstroms 16 angeordnet, so daß die Filtermediumsfeldteile 49 unter einem Winkel von etwa 45° bezüglich der Strömungsrichtung des Luftstroms 16 ausgerichtet sind und somit sicherge­ stellt wird, daß die in Richtung des Luftstroms gehenden Partikel wenigstens durch zwei Luftfiltermediumsfeldteile gehen.

Insbesondere Bezug nehmend auf Fig. 6 ist die Filtermediumsbahn 43 aus irgendeinem geeigneten Filtermediumsmaterial hergestellt. Beispielsweise kann die Filtermediumsbahn 43 aus einem Filterpapier, Zellulose, syntheti­ schem Vliesstoffmaterial, wie Polyesterfasern, oder einem Metallgefecht oder einem Metallsieb gebildet werden. Folglich kann das Filtermedium entweder als Einwegteil ausgelegt sein, oder es kann gereinigt und wiederverwendet werden. Eine bevorzugte Auslegung der Filtermediumsbahn ist ein Papiersub­ strat 62, welches als Unterlage für eine Vliesstoffmatte aus Polyesterfasern dient. Wenn der Luftstrom durch zwei Filtermediumsfeldteile 49 geht, bevor sie aus dem Filtermediumsmaterial austritt, welches die Filtermediumsbahn 43 aufweist, geht der Luftstrom 60 durch vier gesonderte Feldabschnitte aus Filtermediumsmaterial. Dies ist darauf zurückzuführen, daß jedes Filtermedi­ umsfeldteil 49 selbst ein stromaufwärtiges Feldteil 66 und ein stromabwärtiges Feldteil 68 aufweist. Unter Bezugnahme auf die Fig. 2, 3 und 5 ist in dem Umfangsabschnitt 24 des Rahmens 22 ein sekundäre Filter 70 eingebaut. Der sekundäre Filter 70 hat eine stromaufwärtige Seite 72, welche den strom­ abwärtigen Tälern 46 der Filtermediumsfeldteile 49 zugewandt ist, und eine stromaufwärtige Seite 74, welche zu dem Innenraum 12 des Fahrzeuges 10 zugewandt ist, wenn das Filterelement 20 eingesetzt wird, um Fahrzeuginnen­ luft zu filtern (siehe Fig. 1). Der sekundäre Filter 70 ist aus einem Schaum­ harz, einem synthetischen Vliesstoff, aus Polyesterfasern oder einer Metall­ maschenware oder einer Metallsiebware hergestellt. Ein Hauptzweck des sekundären Filtermediums 70 ist darin zu sehen, den Filtermediumfeldteilen 49 eine mechanische Abstützung zu verleihen, wenn kleine Partikel ausgefiltert werden sollen. Vorzugsweise ist das sekundäre Filter 70 ein Filter, welches die Effizienz verbessert, während die Filtermediumsfeldteile 49 die Filterkapazität vergrößern. Da das sekundäre Filter 70 eingesetzt wird, um Umgebungsluft 16 für geschlossene Räume, wie Fahrzeuginnenräume, zu filtern, kann auch Aktivkohle enthalten sein, um chemische Verunreinigungsstoffe und Reizstoffe im Luftstrom 16 zu entfernen. Das sekundäre Filtermedium 70 kann entweder ständig haftend in einem stromabwärtigen Abschnitt 80 des Umfangsrades 24 des Rahmens 22 angeordnet sein, oder es kann mittels Paßsitz oder Schnapp­ sitz in dem Rand 24 vorgesehen sein, wenn das sekundäre Filtermedium mechanisch relativ steif ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung ist das sekundäre Filtermedium an Ort und Stelle durch ein ge­ strecktes Metallsieb 78 gehalten, welches in den Umfangsabschnitt 24 des Rahmens eingebettet ist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 7 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung gezeigt, bei der die Filtermediumsbahn nach den Fig. 2 bis 5 durch einzelne gesonderte Filtermediumsfeldabschnitte 90 ersetzt ist, welche vollständig voneinander unter Bildung von Zwischenräumen 92 ge­ trennt sind. Die Feldabschnitte 90 sind um etwa 45° zur Luftstromrichtung 16 ausgerichtet, so daß sich die stromaufwärtigen Ränder 93 mit den strom­ abwärtigen Rändern 94 überlappen. Das Filtermedium kann entweder aus einem steifen Material hergestellt sein, oder es kann mittels Rahmen abge­ stützt gehalten sein, wie die Rahmen 42 in den Fig. 2 bis 6.

Obgleich die Erfindung voranstehend an Hand von bevorzugten Ausführungs­ formen erläutert worden ist, ist die Erfindung natürlich nicht auf die dort be­ schriebenen Einzelheiten beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderun­ gen und Modifikationen möglich, die der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.

Claims (21)

1. Filtermediumsanordnung für ein Filterelement (20) mit einem Rahmen (22), wobei das Filtermedium einen Gasstrom (16) filtert, welcher sich quer be­ züglich einer Öffnung in dem Rahmen (22) bewegt, und wobei das Filter­ medium angeordnet ist, um Partikel aus dem Strom zu entfernen, wobei das Filtermedium folgendes aufweist:
eine Gruppe von Filtermedienfeldern (49), welche stromaufwärtige und stromabwärtige Filtermedienflächen haben, welche in ersten und zweiten Enden (54, 56) und stromaufwärtigen und stromabwärtigen Rändern ausgebil­ det sind;
Unterstützungen zur Anordnung der Filterfelder (49) in dem Rahmen (42) unter einem Winkel bezüglich des Luftstroms (16) und in einem so aus­ reichenden Abstand, daß sich die stromaufwärtigen Ränder von einzelnen Filtermedienfeldern mit den stromabwärtigen Rändern von einem benach­ barten einzelnen Filtermediumsfeld überlappen, wobei Luft auf ein Filterfeld (49) auftrifft, durch dasselbe in Richtung des Luftstroms (16) geht und auf ein weiteres Filterfeld (49) trifft und durch dieses geht, bevor sie das Filtermedium (20) verläßt.

2. Filtermedium nach Anspruch 1, bei dem Zwischenräume zwischen benach­ barten Filterfeldern (49) vorhanden sind und die Zwischenräume schräg bezüglich der Richtung des Luftstroms (16) verlaufen.

3. Filtermedium nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel, unter dem die gesonderten Felder des Filtermediums bezüglich des Luftstroms ausgerichtet sind, etwa 45° beträgt.

4. Filtermedium nach Anspruch 3, bei dem das Filtermedium ferner ein sekun­ däres Filtermedium (70) umfaßt, welches stromab von der Anordnung von Feldern (49) angeordnet ist.

5. Filtermedium nach Anspruch 4, bei dem die sekundäre Komponente (70) eine Matte aus Filtermaterial ist, welche sich im wesentlichen senkrecht zu der Richtung des Luftstroms (16) erstreckt.

6. Filtermedium nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Matte aus einem Material hergestellt ist, welches von Schaumharz gebildet wird.

7. Filtermedium nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Matte des sekundären Filtermediums (70) ein synthetisches Vliesstoffmaterial ist.

8. Filtermedium nach Anspruch 7, bei dem die Matte des sekundären Filterme­ diums (70) eine Metallmaschenware ist.

9. Filtermedium nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Filter­ medium ferner eine sekundäre Filtermediumskomponente (70) umfaßt, welche stromab von der Gruppe von Feldern (49) angeordnet ist.

10. Filtermedium nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermedium ferner eine sekundäre Filtermediumskomponente (70) umfaßt, welche stromab von der Gruppe von Feldern (49) angeordnet ist.

11. Filtermedium nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Filtermediumsfelder aus Zellulose bestehen.

12. Filtermedium nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtermediumsfelder aus Polymersträngen bestehen.

13. Filtermedium nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermedium von einem Metallsieb gebildet wird.

14. Filterelement, welches zum Filtern eines in einer gewünschten Richtung strömenden Luftstroms bestimmt ist und folgendes aufweist:
einen Rahmen (22), welcher einen durch denselben gebildete Öffnung hat, welche sich in Querrichtung zur Richtung des Luftstroms (16) erstreckt;
ein erstes Filtermedium (20), welches im Rahmen (22) angeordnet ist, wobei das erste Filtermedium (20) eine Gruppe von Filtermedienfeldern (49) aufweist, welche stromaufwärtige und stromabwärtige Filtermediumsflächen haben, welche mit ersten und zweiten Enden (54, 56) und stromaufwärtigen und stromabwärtigen Rändern ausgebildet sind; die Filtermediumsfelder (49) in dem Rahmen (22) unter einem Winkel und mit einem so ausreichenden Abstand angebracht sind, daß sich die stromaufwärtigen Ränder der einzelnen Filtermediumsfelder mit den stromabwärtigen Rändern der benachbarten, einzelnen Filtermediumsfelder überlappen, so daß auf ein Filterfeld auftreffen­ de Luft durch dasselbe in Richtung des Luftstroms (16) geht und auf ein weiteres Filterfeld trifft und durch dieses geht, bevor sie das Filtermedium (20) verläßt; und
ein sekundäres Filtermedium (70), welches mit Hilfe des Rahmens (22) stromab von dem ersten Filtermedium (20) angeordnet ist.

15. Filterelement nach Anspruch 14, bei dem das sekundäre Filtermedium (70) eine Matte aus Filtermaterial ist, welche in Querrichtung zur Strömungsrich­ tung des Luftstroms verläuft.

16. Filterelement nach Anspruch 14 oder 15, bei dem das sekundäre Filtermedium (70) aus einem mit einem Rahmen versehenen Material hergestellt ist.

17. Filterelement nach Anspruch 14 oder 15, bei dem das sekundäre Filtermedium (70) aus einem synthetischen Vliesstoffmaterial hergestellt ist.

18. Filtermedium nach Anspruch 14 oder 15, bei dem das sekundäre Filtermedium (70) eine Metallmaschenware ist.

19. Filterelement nach Anspruch 18, bei dem das erste Filtermedium (20) aus einem Metallsieb oder einer Metallmaschenware hergestellt ist, und das Filterelement reinigbar und wiederverwendbar ist.

20. Filterelement nach einem der Ansprüche 14 bis 18, bei dem das erste Filter­ medium (20) aus Zellulose oder Kunstharz hergestellt ist.

21. Filterelement nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtermediumsfelder (49) unter einem Winkel von etwa 45° in Strö­ mungsrichtung des Luftstroms ausgerichtet sind.