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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Filterelement mit einer im Wesentlichen
zickzackförmigen Filterbahn nach dem Oberbegriff des Anspruches
1.
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Stand der Technik
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In
der
EP 1 611 938 A1 wird
ein Filterelement mit einer zickzackförmig gefalteten Filterbahn
beschrieben, die auf eine plattenförmige Trägerlage aufgebracht
ist. Die Zickzackform der Filterbahn wird durch Filterfalten gebildet,
die Bestandteil der durchgehend ausgebildeten Filterbahn sind und
sich winklig aneinanderreihen. Die an der Stirnseite der plattenförmigen
Trägerlage angeordnete, endseitige Filterfalte ist in sich
konvex geformt und bildet einen nach außen gewölbten
Faltenauslauf, wodurch diese Filterfalte unter eine elastische Vorspannung
gesetzt werden soll. Die der Trägerlage zugewandte Kante der
Filterbahn ist fest mit dieser verbunden, dies gilt auch für
die stirnseitige, konvex geformte Endfalte, deren gegenüberliegende,
freie Kante aufgrund der konvexen Wölbung geringfügig über
die Stirnseite der Trägerlage übersteht. In Verbindung
mit der elastischen Vorspannung liegt die Endfalte im eingesetzten
Zustand an der Innenwand eines Trägergehäuses
an und bildet eine Dichtlippe.
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Voraussetzung
für eine funktionierende Abdichtung ist die Eigenspannung
der endseitigen Filterfalte. Die Eigenspannung kann nur erzeugt
und aufrechterhalten werden, indem eine Kante der Endfalte mit der
Trägerlage verklebt wird und zugleich die konvexe Wölbung
der Endfalte auch über eine lange Betriebsdauer aufrechterhalten
werden kann. Dies setzt eine aufwändige Behandlung der
Endfalte, beispielsweise mit einer Beschichtung voraus, da andernfalls
die konvexe Wölbung und die benötigte Eigenspannung über
den geforderten Betriebszeitraum kaum bestehen bleiben können.
Außerdem ist das über die Stirnseite der Trägerlage überstehende
Maß von der Wölbung der Endfalte abhängig
und grundsätzlich auf einen geringen Überstand
beschränkt.
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Offenbarung der Erfindung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven
Maßnahmen ein Filterelement mit zickzackförmiger
Bahn in der Weise auszubilden, dass im Einbauzustand über
eine lange Betriebsdauer eine ausreichende Dichtigkeit zwischen Roh-
und Reinseite des Filterelementes gewährleistet ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen
des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben
zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Das
erfindungsgemäße Filterelement umfasst die zickzackförmige
Filterbahn, die aus einem durchgehenden Filtermaterial gebildet
ist und aus winklig zueinander angeordneten Filterfalten besteht. Die
Filterbahn ist an ein Randelement aufgebracht und mit diesem verbunden,
beispielsweise verklebt, wobei eine endseitige Filterfalte frei über
eine Kante des Randelementes übersteht. Diese überstehende Endfalte
der Filterbahn besitzt keine Anbindung an das Randelement, sie steht
somit zumindest über einen Teil ihrer Länge völlig
frei und überragt mit diesem Abschnitt die Kante des Randelementes.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass der überstehende Teil der
Endfalte in sich eben ausgebildet ist und winklig zur Kante des
Randelementes steht.
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Diese
Ausführung weist den Vorteil auf, dass sie konstruktiv
verhältnismäßig leicht zu realisieren ist,
da keine zusätzlichen Bauelemente für die überstehende
Endfalte erforderlich sind und außerdem auch kein zusätzliches
Dichtungselement für die stirnseitige Abdichtung des in
ein Trägergehäuse eingesetzten Filterelementes
zwingend erforderlich ist. Die Dichtfunktion wird vielmehr von der überstehenden
Endfalte übernommen, die mit Vorspannung an der Innenwand
eines Trägergehäuses zur Anlage gelangt.
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Im
Unterschied zu Ausführungen aus dem Stand der Technik ist
die Endfalte in sich eben ausgebildet, was sich konstruktiv erheblich
einfacher realisieren lässt als dreidimensionale Wölbungen.
Außerdem ist die Endfalte auch über ihre gesamte
Breite gesehen jenseits der Kante des Randelementes frei von Verbindungen
zu dem Randelement, wodurch sich ein besseres elastisches Verhalten
einstellen und auch über einen langen Betriebszeitraum
aufrechterhalten lässt. Auch wird eine dichtende Anlage über
die gesamte Breite der überstehenden Endfalte erreicht,
da im Einbauzustand die Kante des Randelementes üblicherweise
parallel zur Innenwand des Trägergehäuses angeordnet
ist und dies automatisch auch zu einer parallelen Anordnung der
Stirnkante der Endfalte zur Innenwandung führt, so dass
diese Stirnkante linienförmig an der Innenwand zur Anlage gelangt.
Bei einer elastischen Verformung der Endfalte nach dem Einsetzen
in das Trägergehäuse kann sogar, bei entsprechend
starker Umbiegung der Endfalte, eine flächige Anlage zwischen
Endfalte und Innenwand des Trägergehäuses erzielt
werden.
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In
bevorzugter Ausführung unterscheidet sich der Winkel, unter
dem die Endfalte bezogen auf die Kante des Randelementes absteht,
von dem Winkel zwischen dieser Kante des Randelementes und einer
der vorhergehenden Filterfalten. Die überstehende Endfalte
weist insbesondere einen größeren Winkel auf,
sie steht also flacher zur Erstreckungsrichtung des Filterbandes,
was den Effekt hat, dass die Endfalte weiter über die Kante
herausragt, als dies bei einem steileren Winkel der Fall wäre.
Zweckmäßigerweise beträgt der Winkel
zwischen der Endfalte und der Kante des Randelementes zwischen 10° und
45°, er liegt beispielsweise bei 25°. Der Winkel
der vorhergehenden Filterfalte, die sich vollständig auf
dem Randelement befindet, gegenüber der Kante des Randelementes
liegt dagegen beispielhaft in einem Bereich bis 20°, insbesondere
bei 10° oder weniger als 10°.
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Der über
die Kante überstehende Teil der Endfalte kann sich entweder über
eine Teillänge dieser Falte oder auch über die
gesamte Länge der Falte erstrecken, wobei im letztgenannten
Fall der Knick im Übergang zur benachbarten, vorhergehenden Falte
zumindest annähernd auf der Kante des Randelementes liegt.
Befindet sich nur ein Teil der Endfalte außerhalb der Kante,
können im Einbauzustand verhältnismäßig
hohe Dichtkräfte zwischen dem Filterelement und der Innenwand
des Trägergehäuses übertragen werden.
Andererseits kann für den Fall, dass die Endfalte vollständig
außerhalb des Randelementes liegt, ein verhältnismäßig
breiter Zwischenraum zwischen der Kante des Randelementes und der
Innenwand des Trägergehäuses überbrückt
werden.
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Um
höhere Dichtkräfte zu erreichen, kann es zweckmäßig
sein, die Endfalte zumindest in ihrem überstehenden Bereich
zu versteifen, beispielsweise mit einer Beschichtung oder durch
Tränken mit einem geeigneten Medium, beispielsweise einem
Harz. Diese Maßnahmen können außerdem
auch dazu eingesetzt werden, um den überstehenden Teil
der Endfalte strömungsdicht auszubilden.
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Das
Randelement kann verformbar ausgebildet sein, beispielsweise als
Trägerband ausgeführt sein, oder auch in sich
steif, beispielsweise als Trägerplatte.
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Es
kann zweckmäßig sein, an gegenüberliegenden
Seiten der Filterbahn jeweils eine endseitige Filterfalte über
die zugeordnete Kante des Randelementes überstehen zu lassen.
Dies lässt sich insbesondere mit einer spiegelsymmetrischen
Ausführung kombinieren, bei der bezogen auf eine Symmetrieebene
durch das Filterelement der linke und der rechte Teil des Filterelementes
spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind.
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Das
Filterelement kann als ein an sich bekannter Kombifilter ausgeführt
sein, bei dem die Filterbahn aus insgesamt zwei Lagen besteht, die
unterschiedliche Funktionen ausüben. So können
eine Lage zur Filtration von Partikeln und die zweite Lage zur Adsorption
von Gasen dienen. Die beiden Lagen sind zweckmäßigerweise
miteinander verbunden und bestehen jeweils aus einem einteiligen,
durchgehenden Filtermaterial mit zickzackförmigen Filterfalten.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Vorteile und zweckmäßige Ausführungen
sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und
den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 in
schematischer Darstellung einen Ausschnitt eines Filterelementes,
bestehend aus einer zickzackförmig gefalteten Filterbahn,
die an ein Randelement angebracht ist, wobei eine Endfalte der Filterbahn über
die seitliche Kante des Randelement übersteht,
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2 eine
Filtereinrichtung mit einem Filterelement entsprechend 1,
das in eine als Trägergehäuse ausgeführte
Filteraufnahmevorrichtung einsetzbar ist.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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Das
in 1 dargestellte Filterelement 1 umfasst
eine aus einem einteiligen und durchgehenden Filtermaterial gebildete,
im Wesentlichen zickzackförmige Filterbahn 2,
die an einem Randelement 3 angebracht ist und insbesondere
mit dieser verklebt ist, wobei das Randelement 3 beispielsweise
als verformbares Trägerband ausgebildet ist, ggf. aber
auch als steife Trägerplatte ausgeführt sein kann.
Die Filterbahn 2 weist eine Vielzahl von aneinanderhängenden
einzelnen Filterfalten 4 auf, die alle unmittelbar auf
das Randelement 3 aufgebracht sind. Die endseitige Falte
ist von der Endfalte 5 gebildet, die über einen
Teil ihrer Länge die seitliche Kante 6 des Randelementes 3 überragt.
Sämtliche Falten 4 einschließlich der
Endfalte 5 sind in sich gerade bzw. eben ausgeführt
und untereinander über einen spitzwinkligen Knick verbunden.
Bezogen auf die seitliche Kante 6 des Randelementes 3 nimmt
die der Kante 6 benachbarte, jedoch vollständig
auf dem Randelement 3 befindliche Filterfalte 4 den
Winkel α ein, der sich vom Winkel β unterscheidet,
welchen die Endfalte 5 gegenüber der Kante 6 einnimmt.
Vorteilhafterweise ist der Winkel β, welcher der Endfalte 5 zugeordnet
ist, größer als der Winkel α der Filterfalte 4.
Im Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel α der
Filterfalte 4 weniger als 10°, wohingegen der
Winkel β der Endfalte 5 etwas mehr als 20° beträgt.
Dieser größere Winkel β ermöglicht
es der Endfalte 5, die Kante 6 verhält nismäßig
weit zu überragen. Der Winkel α zwischen der Filterfalte 4 und
der Kante 6 ist zugleich der halbe Winkel zwischen zwei
benachbarten Filterfalten 4, die sich auf dem des Randelement 3 befinden.
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Die
Endfalte 5 überragt die Kante 6 nur teilweise,
ein weiterer Teil der Endfalte 5 einschließlich des
Knickbereiches zur benachbarten Filterfalte 4 befindet
sich noch auf dem Randelement 3. Es kann aber auch zweckmäßig
sein, diesen Knickbereich unmittelbar in Höhe der Kante 6 anzuordnen,
so dass die Endfalte 5 die Kante 6 vollständig überragt.
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In 2 ist
eine Filtereinrichtung 7 dargestellt, die ein Filterelement 1 wie
in 1 gezeigt in einem Trägergehäuse 8 umfasst.
Die Quererstreckung des Trägergehäuseinnenraums
ist vorteilhafterweise geringer als die Länge des Filterelementes 1 einschließlich
der überstehenden Endfalte 5, so dass beim Einsetzen
des Filterelements 1 in das Trägergehäuse 8 der überstehende
Teil der Endfalte 5 in Dichtanlage an der Innenwand 9 des
Trägergehäuses gelangt. Hierbei wird die Endfalte 5 elastisch
verformt, wodurch eine Klemm- und Dichtkraft zwischen der Innenwand 8 und
der Endfalte 5 erzeugt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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