DE102007050733B4

DE102007050733B4 - Mehrschichtiges Filterelement und dessen Verwendung

Info

Publication number: DE102007050733B4
Application number: DE102007050733.1A
Authority: DE
Inventors: Andreas Scope
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2006-12-12
Filing date: 2007-10-22
Publication date: 2020-03-05
Anticipated expiration: 2027-10-23
Also published as: DE102007050733A1

Abstract

Filterelement (10) mit einer Filterlage (11), an welcher eine weitere Filterlage (12) flächig angeordnet ist,wobei an der unbedeckten Fläche der weiteren Filterlagen (12) eine zu der einen Filterlage (11) baugleiche Filterlage (13) flächig angeordnet ist, derart, dass ein zumindest dreilagiger, symmetrisch aufgebauter Filterlagenverbund gegeben ist, welcher durch die beiden zueinander beabstandeten, baugleichen Filterlagen (11; 13) zwei voneinander unabhängige, sich gegenüberliegende Anströmflächen (14; 15) aufweist,wobei an den unbedeckten Flächen der beiden äußeren Filterlagen (11; 13) jeweils eine weitere Lage (16; 17) flächig angeordnet ist,wobei die beiden äußeren Filterlagen (11; 13) als Partikelvliese, und zwar als Feinfaser-Spinn-Vliesstoffe, ausgeführt sind.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein mehrschichtiges Filterelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und dessen Verwendung.
Stand der Technik
In der EP 0 960 645 A2 sind verschiedene Filtermedien offenbart, die im schichtweisen Aufbau zu einem Filterelement zusammengesetzt werden können. Hierzu zählt beispielsweise auch ein Filtermedium, das eine Aktivkohleschicht mit einer an deren Oberseite angrenzenden Vliesschicht und mit einer an deren Unterseite angrenzenden Schicht aus Feinfaser-Spinn-Vliesstoff (Meltblown) aufweist.
Aus DE 200 22 207 U1 ist ein Filterelement bekannt, das eine erste Filterlage aufweist, an der eine weitere Filterlage flächig angeordnet ist, wobei an der unbedeckten Fläche der weiteren Filterlagen eine zu der ersten Filterlage baugleiche Filterlage flächig angeordnet ist, derart, dass ein zumindest dreilagiger, symmetrisch aufgebauter Filterlagenverbund gegeben ist.
Auch aus DE 698 11 862 T2 ist ein Filterelement bekannt, dessen Filterbalg aus einem Filtermedium besteht, das zwei Partikelfilterlagen und eine dazwischen eingebettete Gasadsorptionslage hat, wobei die Partikelfilterlagen die gleiche Beschaffenheit aufweisen.
Ferner ist aus US 4 534 775 A ein Filterelement bekannt, das eine Adsorbenspartikellage aufweist (Kombination von Aktivkohle und Zeolith), die zwischen zwei baugleichen äußeren Filterlagen festgelegt ist.
Schließlich wird noch auf JP 2002-17 832 A verwiesen, aus der ein weiteres Filterelement mit einer Filterlage und einer weiteren Filterlage bekannt ist, wobei an der unbedeckten Fläche der weiteren Filterlage eine zu der einen Filterlage baugleiche Filterlage flächig angeordnet ist, so dass ein symmetrischer Filterlagenverbund vorliegt.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Filterelement zu schaffen, mit dem ein unsachgemäßer Einbau in einem Filtergehäuse ausgeschlossen ist. Diese Aufgabe wird durch ein Filterelement mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Durch den symmetrischen Aufbau des zumindest dreischichtigen Filterlagenverbundes, welcher durch die beiden baugleichen Außenfilterlagen zwei voneinander unabhängige Anströmflächen bildet, ist eine Verbundgeometrie gegeben, die sich durch ihre zweifache Einbaulage auszeichnet. Folglich kann das mehrschichtige, sandwichartig aufgebaute Filterelement in einer ersten Einbaulage mit seiner ersten Filterschicht hin zum Anströmkanal oder in gleichwirkender Weise in einer zweiten Einbaulage mit seiner gegenüberliegenden Filterschicht hin zum Anströmkanal in einem Filtergehäuse untergebracht werden. Ein unsachgemäßes Einsetzen des Filterelementes in das Gehäuse kann vermieden werden, da das Filterelement zwangsläufig und unabhängig von seiner Lage im Filtergehäuse formgenau in seine bestimmungsgemäße Einbauposition gebracht wird. Da die Anströmrichtung des Filterelementes mit seinem symmetrischen Filtermedienaufbau und damit mit zwei gleichwirkenden Anströmflächen eine untergeordnete Rolle spielt, können in beiden Durchströmungsrichtungen die geforderten Leistungsdaten erfüllt werden. Auf beiden Anströmseiten liegt somit eine gleichgroße Partikelspeicherkapazität mit einem entsprechenden Anfangsabscheidegrad vor. Kostenintensive und technisch aufwendige Codiermaßnahmen, wie beispielsweise Schlüssel-Schloss-Systeme oder auch so genannte POKA-YOKE-Vorkehrungen, die einen unsachgemäßen Einbau des Filterelementes in dem Filtergehäuse verhindern sollen, sind infolgedessen entbehrlich.
Erfindungsgemäß ist an den unbedeckten Flächen der beiden äußeren Filterlagen jeweils eine weitere Lage, insbesondere eine Trägerlage oder auch Stützlage, flächig angeordnet, wodurch dem Medienverbund eine verbesserte Steifigkeit und dadurch eine erhöhte Standfestigkeit zukommen.
Hierbei sind die beiden äußeren Filterlagen als Partikelvliese, nämlich als Feinfaser-Spinn-Vliesstoffe, mit jeweils einer integrierten Träger- oder Stützlage je Vlies ausgeführt, so dass eine Vorabscheidung von groben Partikeln erfolgen kann.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die beiden äußeren Filterlagen jeweils mit ihrer zugehörigen Trägerlage, insbesondere mittels Ultraschallschweiß- oder Thermoschweißverfahren, verschweißt; hierdurch entsteht ein vorgefertigtes Halbzeug, welches als Verbundwerkstoff in den Fertigungsprozess eingebracht wird und somit eine Vereinfachung des gesamten Herstellungsprozesses bewirkt.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die mittlere Filterlage als Aktivkohlelage oder andere Adsorbentien (Zeolithe, Adsorberpolymere) ausgeführt ist, so dass neben der Vorabscheidung von Grobpartikeln, beispielsweise aus Luft, auch eine nachrangige Abscheidung von Feinpartikeln bzw. organischen Schadstoffen erfolgt.
Mit Vorteil sind die Partikel der Adsorbenslage mittels eines dreidimensionalen Klebstoffgeflechtes aus feinsten Klebstofffäden miteinander verklebt. Hierdurch kann einerseits durch das geringe Klebstoffvolumen ein möglichst kleiner Druckverlust zwischen der Rohseite und der Reinseite des Filterelementes gewährleistet werden. Andererseits ist eine ausreichend hohe Adhäsion zwischen dem Klebstoff und den Aktivkohlepartikeln gegeben, so dass eine stabile Schicht aus Aktivkohle entsteht, deren Partikel lagetreu gebunden sind.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die mittlere Aktivkohlelage mit den beiden angrenzenden Filterlagen mittels Klebstoff verklebt, so dass auf einfache Weise und mit günstigen Mitteln eine dauerhafte und zuverlässige Verbindung geschaffen ist.
Mit Vorteil weisen die Klebstofffäden einen Durchmesser von 10 - 150 µm auf, wodurch ein außerordentlich feines Klebstoffgeflecht erzielbar ist, welches eine hohe Bindungskraft zwischen den zu verbindenden Partikeln aufweist und lediglich einen kleinen Differenzdruck zwischen der Roh- und Reinseite des Filterelementes bedingt.
In einer weiteren Ausgestaltung dient en reaktives Klebstoffsystem, z. B. auf PU-Basis, mittels dem eine stabile Klebeverbindung in einem für den Automobilsektor relevanten Temperaturbereich von ca. - 40 °C bis ca. 100 °C erreichbar ist.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung des Filterelementes als Luftfilter, insbesondere als Innenraumluftfilter, da durch den symmetrischen Filteraufbau eine gelegentlich vorkommende, unklare Einbausituation am Filtergehäuse im Fahrzeug unerheblich ist. Ein fehlerhafter Einsatz des Filterelementes in das Filtergehäuse, bei dem die Rohseite des Filterelementes der Reinseite des Filtergehäuses zugewandt ist und umgekehrt, kann somit ausgeschlossen werden.
Figurenliste
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in den Figuren anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Hierbei zeigen:

1 ein erfindungsgemäßes Filterelement in einer Schnittdarstellung mit einem Klebstoffnetz;
2 ein erfindungsgemäßes Filterelement in einer perspektivischen Darstellung.

Ausführungsform(en) der Erfindung
In 1 ist ein Filterelement 10 mit einem mehrlagigen Aufbau gezeigt, das als Luftfilter, insbesondere als Innenraumluftfilter, geeignet ist. In einer ersten Lage 11 kommt ein Partikelvlies aus Meltblown, das auch als Feinfaser-Spinn-Vliesstoff bekannt ist, zum Einsatz. Im Anschluss daran ist eine weitere Lage 12 in Form einer Adsorbensschicht, z. B. Aktivkohle, angeordnet. Eine an die weitere Lage 12 aus Adsorbenspartikeln angrenzende dritte Lage 13 besteht wiederum aus einem Partikelvlies.
Die beiden Filterlagen 11; 13 aus Partikelvlies sind in ihrer Struktur und ihren Abmessungen identisch ausgelegt. Dadurch entsteht das mehrschichtige Filterelement 10 mit seinem symmetrischen Aufbau, wobei jede der beiden zugänglichen Schichtenoberseiten 14; 15 einer funktionsfähigen Anströmfläche entspricht. Beiderseits der äußeren Filterlagen 11; 13 aus Partikelvlies ist jeweils eine Trägerlage 16; 17, insbesondere ein Stützgitter, angeordnet, so dass über den dreischichtigen Aufbau der Filterlagen 11; 13 hinaus auch die Trägerlagen 16; 17 zu dem symmetrischen Verbund beitragen. Das dabei entstehende Kombinationsfiltermedium eignet sich besonders als Innenraumluftfilter.
Die Filterlagen 11; 13 sind hierbei jeweils mit ihrer zugehörigen Trägerlage 16; 17 verschweißt, wohingegen die mittlere Adsorbenspartikellage 12 mit den beiden angrenzenden Filterlagen 11; 13 mittels Klebstoff verbunden ist. Der gebondete Verbund aus Filterlage 11; 13 und Trägerlage 16; 17 kann als vorgefertigtes Halbzeug in den Fertigungsprozess eingebracht werden. Die Partikel der Adsorbenspartikellage 12 untereinander sind ebenfalls verklebt, wobei mittels eines dreidimensionalen Klebstoffgeflechtes aus feinsten Klebstofffäden 18 die Verbindung hergestellt ist. Die Klebstofffäden 18 weisen hierbei einen Durchmesser von 10 µm bis 150 µm auf. Als Bindemittel bzw. Klebstoff für die vorgenannten Verbindungen kommt insbesondere ein reaktives Klebstoffsystem, z. B. auf Polyurethanbasis, zum Einsatz.
In 2 ist das Filterelement 10 in einer räumlichen Darstellung gezeigt. Die beiden obersten Schichten entsprechen den Trägerlagen 16; 17, an welche die beiden identischen Partikelvliese 11; 13 zum Kern des Filterelementes 10 hin angeordnet sind. Die Kernschicht wird durch die Adsorbenspartikellage 12 gebildet. Das Filterelement 10 ist somit mit einer Filterlage 11 versehen, an welcher eine weitere Filterlage 12 flächig angeordnet ist. An der unbedeckten Fläche der weiteren Filterlage 12 ist eine zu der einen Filterlage 11 baugleiche Filterlage 13 derart flächig angeordnet, dass ein zumindest dreilagiger Filterlagenverbund mit einer symmetrischen Verbundgeometrie gegeben ist.
Der Filterlagenverbund weist durch die beiden zueinander beabstandeten, baugleichen Filterlagen 11; 13 die beiden voneinander unabhängigen, sich gegenüberliegenden Anströmflächen 14; 15 auf. Sofern die Oberseite des Filterelementes 10 als Anströmseite 16 dient, übernimmt die Unterseite des Filterelementes 10 die Funktion einer Abströmseite und umgekehrt. Die Verbundgeometrie ist in allen drei Spiegelachsen symmetrisch. Dies wird erreicht, indem der Schichten- bzw. Lagenaufbau und die Außenkonturen des Filterelementes 10 symmetrisch ausgeführt sind. Folglich kann das Filterelement 10 in der Einbaulage „upside“ als auch in der Einbaulage „upside down“ in ein passendes Filtergehäuse eingesetzt werden.

Claims

Filterelement (10) mit einer Filterlage (11), an welcher eine weitere Filterlage (12) flächig angeordnet ist, wobei an der unbedeckten Fläche der weiteren Filterlagen (12) eine zu der einen Filterlage (11) baugleiche Filterlage (13) flächig angeordnet ist, derart, dass ein zumindest dreilagiger, symmetrisch aufgebauter Filterlagenverbund gegeben ist, welcher durch die beiden zueinander beabstandeten, baugleichen Filterlagen (11; 13) zwei voneinander unabhängige, sich gegenüberliegende Anströmflächen (14; 15) aufweist, wobei an den unbedeckten Flächen der beiden äußeren Filterlagen (11; 13) jeweils eine weitere Lage (16; 17) flächig angeordnet ist, wobei die beiden äußeren Filterlagen (11; 13) als Partikelvliese, und zwar als Feinfaser-Spinn-Vliesstoffe, ausgeführt sind.
Filterelement (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Lage (16; 17) eine Trägerlage ist.
Filterelement (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden äußeren Filterlagen (11; 13) jeweils mit ihrer zugehörigen Trägerlage (16 bzw. 17) verschweißt sind.
Filterelement (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Filterlage (13) als Adsorbenspartikellage ausgeführt ist.
Filterelement (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel der Adsorbenspartikellage (12) mittels eines dreidimensionalen Klebstoffgeflechtes aus feinsten Klebstofffäden (18) miteinander verbunden sind.
Filterelement (10) nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Adsorbenspartikellage (12) mit den beiden angrenzenden Filterlagen (11; 13) mittels Klebstoff verbunden ist.
Filterelement (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstofffäden (18) einen Durchmesser von 10 µm bis 150 µm aufweisen.
Filterelement (10) nach einem der Ansprüche 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Klebstoff ein reaktives Klebstoffsystem, z. B. auf Polyurethanbasis, zum Einsatz kommt.
Verwendung des Filterelementes (10) nach einem der vorherigen Ansprüche als Luftfilter.
Verwendung nach Anspruch 9, wobei der Luftfilter ein Innenraumluftfilter ist.