DE10124504A1

DE10124504A1 - Filter, insbesondere für eine Belüftungsanlage eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE10124504A1
Application number: DE10124504A
Authority: DE
Inventors: Bjoern Boschert; Reinhold Burr; Tilo Rinckleb
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2001-05-19
Filing date: 2001-05-19
Publication date: 2002-11-21
Anticipated expiration: 2021-05-20
Also published as: FR2824751A1; FR2824751B1; DE10124504B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Filter, insbesondere für eine Belüftungsanlage eines Kraftfahrzeuges, mit in Querrichtung (Q) periodischer, faltenartiger Anordnung eines Filtermaterials. Um ohne Erhöhung des Druckverlustes die Filterfläche bei gleichbleibender Grundfläche weiter zu erhöhen, wird vorgeschlagen, daß wenigstens zwei überlappende Gruppen von Falten (18 und 20) mit unterschiedlicher Faltenperiode (L¶1¶ und L¶2¶) vorgesehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Filter, insbesondere für eine Belüftungsanlage eines Kraftfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 41 17 550 A1 ist ein derartiges Filter bekannt, dessen Filtermaterial zur Reduzierung des Druckverlustes und Unterbringung von möglichst viel effektiver Filterfläche in einem begrenzten Bauraum in Querrichtung zick-zack-förmig gefaltet angeordnet ist. Dadurch wird die maximal effektive Filterfläche erhöht und der Druckverlust reduziert. Prinzipiell kann die Filterfläche durch eine Erhöhung der Faltenzahl oder durch eine Vergrößerung der Plissiertiefe bei gegebener Grundfläche vergrößert werden. Allerdings sind diesen beiden Maßnahmen Grenzen gesetzt, denn bei Vergrößerung der Faltenzahl wird ab einer bestimmten Faltenzahl eine zunehmende Verblockung des Strömungsweges eintreten und dadurch der Druckverlust wieder erhöht werden. Desgleichen wird bei einer zu großen Vergrößerung der Plissiertiefe ein Anlegen der einzelnen Falten gegeneinander auftreten, was durch die geringe Querstabilität der Falten hervorgerufen wird und dadurch der Druckabfall des Filters wieder erhöht werden. Für jeden plissierten Filter gibt es daher eine optimale Faltenzahl und eine optimale Plissiertiefe, so daß nur eine geringe Variabilität der Filtergestaltung bzgl. der Plissierung bei gegebener Filtergrundfläche besteht.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung ohne Erhöhung des Druckverlustes die Filterfläche bei gleichbleibender Grundfläche, also Anströmfläche weiter zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Filter mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Erfindungsgemäß weist das Filter wenigstens zwei überlappende Gruppen von Falten mit unterschiedlicher Faltenperiode auf. Durch eine der beiden Gruppen der Falten kann in bekannter Weise eine optimale Plissiertiefe, also Faltenhöhe, und eine optimale Faltenzahl erreicht sein und durch die andere Gruppe von Falten kann die effektive Filterfläche weiter erhöht werden. Insgesamt läßt sich durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung bei gleichbleibender Grundfläche ohne Erhöhung des Druckverlustes die Filterfläche vergrößern. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung kann somit die Bauraumtiefe eines Filtergehäuses optimal genutzt werden, um die effektive Filterfläche zu erhöhen.

Bevorzugt beträgt das Verhältnis der Faltenperioden etwa eins zu drei, wobei in Ausgestaltung der Erfindung die Höhe der Falten der Gruppe mit kleinerer Faltenperiode etwa drei mal größer ist als die Höhe der Falten der anderen Gruppe.

In Weiterbildung der Erfindung sind zur einfacheren Herstellung die Falten zick-zack-förmig ausgebildet. Alternativ könnten die Falten auch wellenförmig ausgebildet sein.

In konstruktiv einfacher Weise kann die Faltung mit größerer Faltenperiode erhalten werden, wenn Schenkel der Faltung mit kleiner Faltenperiode ungleich lang sind.

Alternativ könnten die Falten der Gruppe mit kleineren Periode zickzack förmig und die Falten der Gruppe mit größerer Periode wellenförmig ausgebildet sein.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, die für sich eine selbständige Erfindung darstellen könnte, sind die Falten in Richtung der anströmenden Luft ausgerichtet. Bisher bekannte plissierte Filter weisen eine symetrische, senkrechte Faltung auf, wie beispielsweise aus der DE 41 17 550 bekannt. In vielen Anwendungen von Filtern in Kraftffahrzeugen wird der Luftmassenstrom jedoch schräg auf die querstehenden Falten geleitet, woraus ein erhöhter Druckabfall aufgrund rezirkulierender Strömungsstrukturen an der Faltungsspitze erfolgt.

Durch eine in Richtung der anströmenden Luft ausgerichtete Faltung können diese Nachteile reduziert werden. Insgesamt kann dadurch ein niedrigerer aerodynamischer Druckabfall bei gleicher Filtergrundfläche erreicht werden und die effektiv durchströmte Filterfläche besser ausgenutzt werden, wodurch eine verringerte Durchbruchgefahr bei Schadstoffiltern bzw. erhöhter Luftdurchsatz bei gleichem Druckabfall vorliegt.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Anordnung eines erfindungsgemäßen Filters in einem Luftkanal,

Fig. 2 und 3 Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Filters,

Fig. 4 Darstellung des Druckverlustes in Abhängigkeit der Faltenzahl,

Fig. 5 Darstellung des Druckverlustes in Abhängigkeit der Faltenhöhe,

Fig. 6 und 7 weitere Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Filters mit in Strömungsrichtung geneigten Falten.

Ein erfindungsgemäßes Filter 10 ist insbesondere vorgesehen für eine Belüftungsanlage eines Kraftfahrzeuges, wobei das Filter 10 dabei typischerweise in einem Luftkanal 12 angeordnet ist, durch den ein Luftstrom 14 mittels eines Gebläses 16 gefördert wird. Das Filter 10 kann ein Schadstoffilter, ein Staubfilter oder ein sonstiges Filter zur Reinigung der einem Fahrzeuginnenraum zuzuführenden Luft sein.

Durch das Filter wird ein Druckverlust von Δp = p₁ - p₂ auftreten. Bei einem plissierten Filter nach dem Stand der Technik, also einem Filter mit bestimmter Faltenzahl N und Faltenhöhe H zeigt der Druckverlust Δp einen qualitativen Verlauf in Abhängigkeit von N und H, wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt. Wie in Fig. 4 dargestellt, kann durch eine Plissierung der Druckverlust Δp reduziert werden, wobei jedoch bei zu hoher Faltenzahl eine zunehmende Verblockung des Luftströmungsweges auftritt und dadurch der Druckverlust Δp bei spezifischem Luftmassenstrom wieder steigt.

Wie in Fig. 5 dargestellt, kann durch Vergrößerung der Faltenhöhe H eine Erfhöhung der effektiven Filterfläche und damit eine Reduzierung des Druckabfalls Δp erreicht werden, wobei jedoch bei zu großer Faltenhöhe H eine zunehmende Instabilität der Falten auftritt, so daß einzelne benachbarte Falten sich gegeneinander anlegen, wodurch wiederum der Druckverlust Δp bei spezifischem Luftmassenstrom erhöht wird. Für jeden plissierten Filter gibt es daher eine optimale Faltenzahl N_opt und eine optimale Faltenhöhe H_opt.

Das erfindungsgemäße Filter 10, von dem die Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel zeigt, weist eine erste Gruppe von Falten 18 mit optimaler Faltenzahl N entsprechend einer ersten Faltenperiode L₁ und optimaler Plissierhöhe H_opt auf.

Des Weiteren weist das erfindungsgemäße Filter 10 eine zweite Gruppe von Falten 20 auf, die in Fig. 2 gestrichelt dargestellt sind, die eine zweite Faltenperiode L₂ aufweisen, die z. B. etwa das Dreifache der ersten Faltenperiode L₁ beträgt. Die Faltenhöhe H₂ der zweiten Gruppe von Falten kann entsprechend dem zur Verfügung stehenden Bauraum gewählt sein.

Durch die Überlappung der beiden Faltungen 18 und 20 mit unterschiedlicher Faltenperioden ergibt es sich, daß Schenkel 17 und 19 der ersten Falten 18 ungleich lang sind.

Bevorzugt sind die ersten und zweiten Falten 18 und 20 zick-zack-förmig ausgebildet. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, kann wenigstens eine der Faltenformen auch beispielsweise wellenförmig sein.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Falten der ersten oder zweiten Gruppe in Richtung der anströmenden Luft 14 geneigt ausgebildet sein. Dies ist beispielsweise in der Fig. 6 dargestellt, wobei hier der einfacheren Darstellung halber lediglich eine der Gruppen von Falten dargestellt ist. Hier strömt die Luft auf das Filter 10 in einem Winkel α₁ gegenüber der Quererstreckung Q des Filters 10, so daß die Falten in einem in Richtung der Zuströmung geneigten diesen Winkel α₂ geneigt angeordnet sind. Bevorzugt ist α₁ in etwa gleich α₂.

In dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der anströmende Luftstrom 14 divergent ausgebildet, so daß auch die Falten des Filters 10 entsprechend der divergenten Luftströmung 14 ausgerichtet sind, so daß jede Falte einen anderen Winkel zur Querrichtung Q des Filters 10 aufweist. Das in Fig. 7 dargestellte Filter 10 ist symmetrisch ausgebildet, da die dargestellte divergente Strömung ebenfalls symmetrisch zur Mitte ist, was aber nicht notwendig ist. Je nach Strömungsrichtung könnten auch unsymmetrische Gestaltungen vorgesehen sein.

Insgesamt kann durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Filters 10 eine Vergrößerung der effektiven Filerfläche erreicht werden bei gleichbleibender Grundfläche, also Querschnitt des Luftkanals 12, wobei eine Erhöhung des Druckverlustes vermeidbar ist.

Claims

1. Filter, insbesondere für eine Belüftungsanlage eines Kratffahrzeuges, mit in Querrichtung (Q) periodischer, faltenartiger Anordnung eines Filtermaterials, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei überlappende Gruppen von Falten (18 und 20) mit unterschiedlicher Faltenperiode (L₁ und L₂) vorgesehen sind.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Faltenperioden (L₁ und L₂) etwa 1 zu 3 beträgt.

3. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (H_opt) der Falten (18) der Gruppe mit kleinerer Faltenperiode (L₁) etwa dreimal größer ist als die Höhe (H₂) der Falten (20) der anderen Gruppe.

4. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Falten (18 und 20) zick-zack-förmig ausgebildet sind.

5. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Schenkel einer Faltung, vorzugsweise der Falten mit kleiner Faltenperiode, ungleich lang sind.

6. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Falten wellenförmig ausgebildet sind.

7. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Falten der Gruppe mit kleinerer Periode zick-zack-förmig und die Falten der Gruppe mit größerer Periode wellenförmig ausgebildet sind.

8. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Falten in Richtung der anströmenden Luft ausgerichtet sind.