DE102004015377A1

DE102004015377A1 - Luftfiltervorrichtung, Luftzirkulationsanlage sowie Verfahren und Vorrichtung zum Schneiden eines Filtermediums

Info

Publication number: DE102004015377A1
Application number: DE102004015377A
Authority: DE
Inventors: Richard Guerin; Olivier Simon; Olivier Gilles
Original assignee: Valeo Materiaux de Friction SAS
Current assignee: Valeo Materiaux de Friction SAS
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2004-11-11
Anticipated expiration: 2024-03-27
Also published as: FR2852861A1; FR2852861B1; DE102004015377B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Luftfiltervorrichtung, umfassend ein Filtermedium (12) mit einer Schicht (18) aus Körnermaterial, die zwischen zwei Schalen (20, 22) aus Kunststoff eingefügt ist, wobei das Filtermedium (12) durch wenigstens eine freie Kante (12A, 12B) begrenzt ist, wobei sich die beiden Schalen (20, 22) entlang der freien Kante (12A, 12B) aneinander anschließen. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schneiden eines Filtermediums für eine derartige Luftfiltervorrichtung. DOLLAR A Die Luftfiltervorrichtung wird vorzugsweise für die Filterung von im Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs zirkulierender klimatisierender oder unklimatisierender Luft angewendet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luftfiltervorrichtung, eine Luftzirkulationsanlage sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schneiden eines Filtermediums. Sie betrifft insbesondere eine Luftfiltervorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Die Erfindung wird insbesondere für die Filterung von in einem Kraftfahrzeug zirkulierender Luft, vor allem von klimatisierter oder unklimatisierter Luft angewendet, die dazu bestimmt ist, im Fahrgastraum des Fahrzeugs zu zirkulieren.
Nach dem Stand der Technik ist bereits eine Luftfiltervorrichtung bekannt, die ein Filtermedium mit einer Schicht aus Körnermaterial umfasst, die zwischen zwei Kunststoffschalen eingefügt ist, wobei das Filtermedium durch wenigstens eine freie Kante begrenzt wird.
In dem besonderen Fall der Filterung von in einem Kraftfahrzeug zirkulierender Luft wird das Filtermedium im allgemeinen durch das Abschneiden eines Filtermediumstücks aus einer großformatigen Bahn und durch Zickzackfaltung dieses Stücks hergestellt.
Es gilt dann zu verhindern, dass die zwischen den Kunststoffschalen eingefügten Körner durch die Ränder des abgeschnittenen Stücks hindurch austreten.
Das Filtermedium ist in der Regel an wenigstens zwei als Seitenwände bezeichneten Wänden angebracht, die in etwa parallel zueinander und senkrecht zur Richtung der Faltelinien des Filtermediums verlaufen. Diese Seitenwände schließen sich an die Seitenkanten des Filtermediums an, die sich aufgrund des Zickzackfaltens des Filtermediums nach einem keilschriftartigen Verlauf erstrecken. Die Seitenkanten des Filtermediums werden daher durch die Seitenwände abgeschlossen, die das Austreten der Körner verhindern.
Bei bestimmten Arten von Filtervorrichtungen bleiben die geradlinig geschnittenen Kanten des Filtermediums, die in etwa parallel zur Richtung der Faltelinien dieses Filtermediums verlaufen, jedoch frei. Das Austreten der Körner durch diese abgeschnittenen freien Kanten wird in der Regel dadurch verhindert, dass sie in Klebstoffstreifen eingelassen oder mit Kunststoffleisten abgedeckt werden. Die Hinzufügung eines Klebstoffstreifens oder einer Kunststoffleiste stellt einen zugänglichen Arbeitsgang dar, durch den sich die Herstellungskosten der Filtervorrichtung entsprechend erhöhen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine relativ einfach und kostengünstig herzustellende Filtervorrichtung der vorgenannten Art vorzuschlagen, bei der das Körnermaterial effizient im Filtermedium zurückgehalten wird. Ferner soll ein einfach durchführbares Verfahren und eine geeignete Vorrichtung zur Herstellung einer derartigen Filtervorrichtung angegeben werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Luftfiltervorrichtung nach Anspruch 1 bzw. Durch ein Verfahren nach Anspruch 14 bzw. durch eine Schneidvorrichtung nach Anspruch 17 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweils abhängigen Ansprüchen.
Wesentlich bei der erfindungsgemäßen Lösung ist es, dass sich die beiden Schalen der Luftfiltervorrichtung entlang der freien Kante dicht aneinander anschließen.
Da sich die beiden Kunststoffschalen entlang der freien Kante aneinander anschließen, werden die Körner effizient im Filtermedium zurückgehalten, ohne dass es dazu notwendig wäre, Klebstoff oder eine Leiste an dieser freien Kante anzubringen.
Die freie Kante besteht vorzugsweise aus einer durch Ultraschall abgeschnittenen und verschweißten Kante des Filtermediums.
In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass die Bildung der Kante des Filtermediums durch Ultraschallschneiden in unterschiedlicher Weise festgestellt werden kann, vor allem durch Beobachtung dieser Kante unter dem Mikroskop, wobei die Struktur der durch Ultraschall abgeschnittenen Kante charakteristisch ist.
Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn wenigstens eine Schale, vorzugsweise jede der Schalen, Polypropylenfasern enthält.
Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn das Körnermaterial Aktivkohlegranulat enthält.
Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn das Filtermedium eine biegsame Bewehrung umfaßt, die vorzugsweise eine allgemeine Gittertorm hat.
Besonders vorteilhaft ist es dabei ferner, wenn die biegsame Bewehrung in die Schicht aus Körnermaterial eingelassen ist.
Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn die biegsame Bewehrung aus Kunststoff, vorzugsweise aus Polypropylen besteht.
Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn die freie Kante zumindest annähernd geradlinig verläuft.
Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn das Filtermedium zickzackartig gefaltet ist, wobei die freie Kante in etwa parallel zur Richtung der Faltelinien des Filtermediums verläuft.
Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn die Vorrichtung zwei in etwa parallele Luftkanalisierungswände umfasst, die das Filtermedium tragen, wobei sich diese Kanalisierungswände in etwa senkrecht zur freien Kante des Filtermediums erstrecken.
Besonders vorteilhaft ist es dabei ferner, wenn die Luftkanalisierungswände und das Filtermedium durch eine Schweißverbindung, insbesondere durch eine Verbindung des Typs Spiegelschweißung, miteinander verbunden sind.
Außerdem hat die Erfindung eine Anlage zur Luftzirkulation insbesondere in einem Kraftfahrzeug zum Gegenstand, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie eine Filtervorrichtung umfasst, wie sie vorstehend definiert wurde.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn diese Anlage einen Fahrgastraum eines Fahrzeugs mit klimatisierter oder unklimatisierter Luft versorgt.
Die Erfindung hat ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Luftfilteranlage der vorstehend beschriebenen Art zum Gegenstand.
Das besagte Verfahren umfasst zumindest die folgenden aufeinanderfolgenden Arbeitsschritte:

1. die Schicht aus Körnermaterial wird zwischen den beiden Schalen eingefügt, um das Filtermedium zu erhalten,
2. es wird eine freie Kante gebildet, indem die Schalen mit Hilfe von Ultraschallmitteln in einem einzigen Arbeitsschritt geschnitten und geschweißt werden.

Außerdem umfasst das Verfahren vorzugsweise einen Arbeitsschritt 3 zum Falten des Filtermediums, um eine Zickzackform zu erhalten, wobei der besagte zusätzliche Arbeitsschritt vorteilhafterweise zwischen den Arbeitsschritten 1 und 2 ausgeführt wird.
Nach einer anderen Ausführungsart kann das Verfahren zudem einen Arbeitsschritt 4 zur Einbettung einer biegsamen Bewehrung aus Kunststoff umfassen, wobei dieser Arbeitsschritt zwischen den Arbeitsschritten 1 und 2 und vorzugsweise vor dem Arbeitsschritt 3 erfolgt, wenn der letztgenannte Arbeitsschritt zur Anwendung kommt.
Ferner hat die Erfindung eine Vorrichtung zum Schneiden eines Filtermediums mit einer zwischen zwei Schalen aus Kunststoff eingefügten Schicht aus Körnermaterial zum Gegenstand, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie Ultraschallmittel umfasst, die das Schneiden des Filtermediums ausführen.
Die Ultraschallmittel ermöglichen es in einem einzigen Arbeitsgang, sowohl die beiden Schalen aus Kunststoff zu verschweißen als auch diese beiden Schalen in etwa in der Mitte des Schweißbereichs zu schneiden, so dass sich die beiden Schalen entlang der abgeschnittenen freien Kante aneinander anschließen.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Schneidvorrichtung zwei funktionell komplementäre Organe umfasst, von denen eines einen Amboss und das andere eine Sonotrode bildet, zwischen denen das Filtermedium zum Schneiden eingespannt werden soll, wobei eines der komplementären Organe eine als Messer dienende Kontaktfläche mit dem Filtermedium umfasst.
Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn die als Messer dienende Kontaktfläche auf dem Amboss ausgebildet ist.
Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn das komplementäre Organ, das dem zweiten komplementären Organ mit einer als Messer dienenden Kontaktfläche S gegenüberliegt, eine V-Form hat, in die das zweite komplementäre Organ eindringen kann.
Das Verständnis der Erfindung wird durch die nachfolgende Beschreibung erleichtert, die nur als Beispiel und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen angeführt wird. Darin zeigen im einzelnen:
1: eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung;
2: eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schneiden eines Filtermediums;
3: eine im Querschnitt ausgeführte Detailansicht der freien Kante des Filtermediums.
In 1 ist eine erfindungsgemäße Luftfiltervorrichtung dargestellt, die insgesamt durch die Bezugsnummer 10 bezeichnet wird.
Die Filtervorrichtung 10 ist beispielsweise dazu bestimmt, in einer Anlage zur Luftzirkulation in einem Kraftfahrzeug angeordnet zu werden, insbesondere um einen Fahrgastraum dieses Fahrzeugs mit klimatisierter oder unklimatisierter Luft zu versorgen.
Die Filtervorrichtung 10 umfasst ein zickzackartig gefaltetes Filtermedium 12 und zwei in etwa parallele Luftkanalisierungswände 14, 16.
Diese Wände 14, 16 tragen das Filtermedium 12 und erstrecken sich in etwa senkrecht zur Richtung der Faltelinien des Filtermediums.
Das Filtermedium 12 ist mit den Wänden 14, 16 in an sich bekannter Weise verbunden, was vor allem durch einen Spiegelschweißvorgang erfolgt. Dieser insbesondere in der FR-A-2 772 670 beschriebene Vorgang besteht darin, entsprechende Verbindungsteile des Filtermediums 12 und der Wände 14 bis zum Schmelzbeginn zu erhitzen und anschließend diese Verbindungsteile gegeneinander zu pressen, um sie miteinander zu verschweißen.
In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass sich das Filtermedium 12 und die Wände 14, 16 in einem Volumen mit einer abgeflachten allgemeinen Quadertorm erstrecken, wobei die beiden großen Flächen dieses Volumens durchgehende Lufteinlass- und Luftauslassflächen definieren.
Das Filtermedium 12 umfasst zwei in etwa geradlinige freie Kanten, die parallel zur Richtung der Faltelinien des Filtermediums 12 verlaufen. Diese freien Kanten werden durch die Bezugsnummern 12A, 12B bezeichnet.
Unter besonderer Bezugnahme auf 3 ist festzustellen, dass das Filtermedium 12 mit einer Schicht 18 aus Körnermaterial versehen ist, die zwischen zwei Kunststoffschalen 20, 22 eingefügt ist. Um das Austreten der Körner durch die freien Kanten 12A, 12B des Filtermediums hindurch zu verhindern, schließen sich die beiden Schalen 20, 22 entlang jeder freien Kante 12A, 12B aneinander an.
Außerdem umfasst das Filtermedium 12 vorzugsweise eine biegsame Bewehrung 24, die in dem beschriebenen Beispiel eine allgemeine Gitterform aufweist. Die biegsame Bewehrung 24 ist in die Schicht aus Körnermaterial eingelassen.
Die biegsame Bewehrung 24 besteht vorzugsweise aus Kunststoff, insbesondere – in dem beschriebenen Beispiel – aus Polypropylen.
In dem beschriebenen Beispiel enthält jede der Schalen 20, 22 Polypropylenfasern. Diese Schalen weisen eine herkömmliche Struktur auf.
Im übrigen umfasst das Körnermaterial in herkömmlicher Ausführung in dem veranschaulichten Beispiel Aktivkohlegranulat.
Jede der freien Kanten 12A, 12B wird durch Ultraschallschneiden ausgebildet, was vorzugsweise mit Hilfe der in 2 dargestellten Schneidvorrichtung geschieht.
Die in 2 dargestellte Schneidvorrichtung 26 umfasst Ultraschallmittel, die in einem einzigen Arbeitsgang sowohl das Schneiden als auch das Verschweißen der beiden Schalen 20, 22 ausführen, damit sie sich entlang der abgeschnittenen freien Kante 12A, 12B aneinander anschließen.
Die Ultraschallmittel umfassen zwei funktionell komplementäre Organe, von denen eines 28 einen Amboss und das andere 30 eine Sonotrode bildet. Das Filtermedium 12 ist dabei dazu bestimmt, zum Schneiden zwischen dem Amboss 28 und der Sonotrode 30 eingespannt zu werden.
In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass eines der komplementären Organe 28, 30, vorzugsweise der Amboss 28 wie in dem veranschaulichten Beispiel, eine Kontaktfläche S mit dem Filtermedium 12 umfasst, die ein Messer bildet.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsart beschränkt.
Die Erfindung kann insbesondere bei jeder Luftfiltervorrichtung mit einem Filtermedium, das eine einzige abgeschnittene freie Kante aufweist, zur Anwendung kommen.

Claims

Luftfiltervorrichtung, umfassend ein Filtermedium (12) mit einer Schicht (18) aus Körnermaterial, die zwischen zwei Schalen (20, 22) aus Kunststoff eingefügt ist, wobei das Filtermedium (12) durch wenigstens eine freie Kante (12A, 12B) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schalen (20, 22) entlang der freien Kante (12A, 12B) aneinander angeschlossen sind.
Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die freie Kante (12A, 12B) aus einer durch Ultraschall geschnittenen und verschweißten Kante des Filtermediums (12) besteht.
Filtervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Schale, vorzugsweise jede der Schalen (20, 22), Polypropylenfasern umfasst.
Filtervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Körnermaterial Aktivkohlegranulat umfasst.
Filtervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermedium (12) eine biegsame Bewehrung (24), vorzugsweise mit allgemeiner Gitterform, umfasst.
Filtervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die biegsame Bewehrung (24) in die Schicht (18) aus Körnermaterial eingelassen ist.
Filtervorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die biegsame Bewehrung (24) aus Kunststoff, vorzugsweise aus Polypropylen, ausgeführt ist.
Filtervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die freie Kante (12A, 12B) zumindest im wesentlichen geradlinig verläuft.
Filtervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermedium (12) zickzackartig gefaltet ist, wobei die freie Kante (12A, 12B) zumindest in etwa parallel zur Richtung der Faltelinien des Filtermediums (12) verläuft.
Filtervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei in etwa parallele Luftkanalisierungswände (14, 16) umfasst, die das Filtermedium (12) tragen, wobei sich diese Kanalisierungswände (14, 16) zumindest in etwa senkrecht zur freien Kante (12A, 12B) des Filtermediums (12) erstrecken.
Filtervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftkanalisierungswände (14, 16) und das Filtermedium (12) durch eine Schweißverbindung, insbesondere durch eine Verbindung des Typs Spiegelschweißen, miteinander verbunden sind.
Anlage für die Zirkulation von Luft, insbesondere für die Luftzirkulation in einem Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Filtervorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche umfasst.
Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Fahrgastraum eines Fahrzeugs mit klimatisierter oder unklimatisierter Luft versorgt.
Verfahren zur Herstellung einer Luftfiltervorrichtung mit einem Filtermedium (12) mit einer Schicht (18) aus Körnermaterial, die zwischen zwei Schalen (20, 22) aus Kunststoff eingefügt ist, wobei das Filtermedium (12) durch wenigstens eine freie Kante (12A, 12B) begrenzt ist, umfassend wenigstens die aufeinanderfolgenden Arbeitsschritte: 1) die Schicht (18) aus Körnermaterial wird zwischen den beiden Schalen (20, 22) eingefügt, um das Filtermedium (12) zu erhalten. 2) es wird eine freie Kante (12A, 12B) gebildet, indem die Schalen (20, 22) mit Hilfe von Ultraschallmitteln in einem einzigen Arbeitsschritt geschnitten und geschweißt werden.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem einen Arbeitsschritt 3) zum Falten des Filtermediums (12) umfasst, um eine Zickzackform zu erhalten, wobei dieser zusätzliche Arbeitsschritt vorzugsweise zwischen den Arbeitsschritten (1) und (2) ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem einen Arbeitsschritt 4) zur Einbettung einer biegsamen Bewehrung (24) aus Kunststoff umfasst, wobei dieser zusätzliche Arbeitsschritt vorzugsweise zwischen den Arbeitsschritten (1) und (2) und vor dem Arbeitsschritt 3) erfolgt, sofern letzterer durchgeführt wird.
Vorrichtung zum Schneiden eines Filtermediums (12) mit einer zwischen zwei Schalen (20, 22) aus Kunststoff eingefügten Schicht (18) aus Körnermaterial, dadurch gekennzeichnet, dass sie Ultraschallmittel (28, 30) umfasst, durch die das Schneiden des Filtermediums (12) ausführbar ist.
Schneidvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei funktionell komplementäre Organe umfasst, von denen eines einen Amboss (28) und das andere eine Sonotrode (30) bildet, zwischen denen das Filtermedium (12) zum Schneiden und Verschweißen einspannbar ist, wobei eines der komplementären Organe (28, 30) eine als Messer dienende Kontaktfläche (S) für das Filtermedium umfasst.
Schneidvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die als Messer dienende Kontaktfläche (S) auf dem Amboss (28) ausgebildet ist.
Schneidvorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das erste komplementäre Organ (30, 28), das dem zweiten komplementären Organ (28, 30) mit einer als Messer dienenden Kontaktfläche (S) gegenüberliegt, eine V-Form hat, in die das zweite komplementäre Organ (28, 30) eindringen kann.