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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Luftfilter, insbesondere zum Filtern von einem Fahrzeuginnenraum zuzuführender Frischluft.
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Üblicherweise umfasst ein derartiges Luftfilter ein bahnförmiges Filtermaterial, das so gefaltet ist, dass es eine Vielzahl nebeneinander angeordneter Falten aufweist. Derartige Luftfilter kommen üblicherweise bei Kraftfahrzeugen als Innenraumluftfilter oder Fahrzeuginnenraumluftfilter zum Filtern von Frischluft zum Einsatz, die einem Passagierraum des Fahrzeugs zugeführt wird. Dabei werden übliche partikelförmige sowie tröpfchenförmige Verunreinigungen aus der Frischluft herausgefiltert.
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Zur Realisierung eines Komfortfilters, das sich durch eine verbesserte Filterwirkung auszeichnet und insbesondere auch Gerüche aus der Frischluft herausfiltern kann, ist es bekannt, ein Filtermaterial zu verwenden, in das Aktivkohlepartikel eingebettet sind. Derartige Aktivkohlefiltermaterialien sind vergleichsweise teuer. Darüber hinaus ist ihre Handhabung vergleichsweise schwierig, da austretende Aktivkohlepartikel eine Quelle für Verunreinigungen der Fertigungsanlage darstellen.
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Aus der
US 3,941,034 ist ein Luftfilter bekannt, das zwischen zwei Filterpapierschichten eine Aktivkohlefüllung enthält. Dabei sind die Papierfilterschichten so aneinander befestigt, dass sich mehrere ebene Taschen zur Aufnahme des Aktivkohlegranulats ausbilden, die in einer gemeinsamen Ebene nebeneinander angeordnet sind.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Luftfilter der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass sie vergleichsweise preiswert herstellbar ist und eine relativ hochwertige Filterwirkung ermöglicht.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem Luftfilter mit gefaltetem Filtermaterial die durch die Falten gebildeten Taschen zur Unterbringung bzw. zum Einsetzen von Sorptionskörpern zu verwenden, die zur Behandlung bzw. Reinigung der das Luftfilter durchströmenden Luft geeignet sind. Die das Filtermaterial durchströmende Frischluft durchströmt auf diese Weise zwangsläufig auch die in den Taschen zwischen den Falten angeordneten Sorptionskörper, wodurch die Filterwirkung signifikant verbessert werden kann. Die Sorptionskörper besitzen eine Sorptionswirkung für in der Luft mitgeführte Stoffe, wie Gase, Flüssigkeiten, Dämpfe und dergleichen. Die Sorptionskörper können – je nach Konfiguration – für die aus der Frischluft auszuscheidenden Stoffe oder Verunreinigungen absorbierend oder adsorbierend oder sowohl absorbierend als auch adsorbierend wirken.
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Die Sorptionskörper können entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform aus Aktivkohle hergestellt sein, wodurch auf preiswerte Weise ein Komfortfilter realisiert werden kann. Denn bei dem vorgeschlagenen Aufbau des Luftfilters kann zur Realisierung eines Aktivkohlefilters herkömmliches Filtermaterial verwendet werden, dessen Faltentaschen mit herkömmlicher preiswerter Aktivkohle in Form der Sorptionskörper befüllt werden können. Dementsprechend baut das hier vorgestellte Luftfilter vergleichsweise preiswert. Darüber hinaus bietet die vorgeschlagene Bauweise den großen Vorteil, herkömmliche Luftfilter ohne Aktivkohle und Komfortluftfilter mit Aktivkohle weitgehend baugleich herzustellen, und zwar insbesondere unter Verwendung des gleichen Filtermaterials. Zur Realisierung der Komfortfilter müssen im einfachsten Fall lediglich die Faltentaschen des herkömmlichen Luftfilters mit den Sorptionskörpern befüllt werden. Hierdurch ergibt sich ein signifikantes Einsparpotential für Herstellungskosten. Zur Fixierung der Sorptionskörper in den Taschen kann eine Deckschicht vorgesehen sein, die am Filtermaterial fixiert ist und die Sorptionskörper in den Taschen hält. Zusätzlich oder alternativ können die Sorptionskörper auch direkt am Filtermaterial fixiert sein, z. B. mittels eines geeigneten Klebstoffs. Diese Deckschicht verhindert außerdem den Austritt von sich aus dem Sorptionskörper lösenden Partikeln aus dem Filter, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn der jeweilige Sorptionskörper aus Aktivkohle hergestellt ist.
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Sofern eine luftdurchlässige Deckschicht vorgesehen ist, kann es vorteilhaft sein, wenn die Deckschicht mit den Faltenspitzen der Falten fest verbunden ist. Diese Verbindung kann z. B. durch Kleben, Schweißen, Einvulkanisieren oder Verfilzen erzeugt werden. Somit ist die Deckschicht in regelmäßigen Abständen parallel zu den Falten fest mit dem Filtermaterial verbunden. Der Vorteil dieser Verbindung besteht darin, dass es im Falle sich lösender Partikel zu keiner Materialverschiebung des eingefüllten Materials von einer Tasche zur anderen kommen kann. Somit kann es durch mechanische Einflüsse von außen nicht zu einer „Überfüllung” bzw. Entleerung einer Tasche und den damit verbundenen Veränderungen der Luftdurchlässigkeit kommen. Weiterhin wird durch die Verbindung der Deckschicht mit den Faltenspitzen die mechanische Stabilität des Luftfilters erhöht.
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Durch die Dimensionierung der in die Taschen eingesetzten Sorptionskörper kann der gewünschte Druckverlust, den das Luftfilter aufweisen soll, eingestellt werden. Hierzu kann z. B. die zu verwendende Porengröße der porösen Sorptionskörper entsprechend ausgewählt werden. Bei Luftfiltern mit einem geringen Druckverlust werden größere Porengrößen gewählt. Dadurch ergeben sich größere Zwischenräume innerhalb des Sorptionsmaterials, wodurch die Luft ohne großen Widerstand hindurchströmen kann. Bei Luftfiltern, welche weniger Gerüche oder Schadstoffe hindurch lassen sollen, wird für die Sorptionskörper ein Sorptionsmaterial verwendet, das eine kleinere Porengröße besitzt. Innerhalb des Sorptionsmaterials ergeben sich dann geringere Zwischenräume, wodurch eine bessere Sorption erreicht wird. Gleichzeitig ist jedoch der Druckverlust des Luftfilters größer, als bei einer Konfiguration mit großen Poren. Ferner kann es zweckmäßig sein, die Sorptionskörper so herzustellen, dass sie in der Durchströmungsrichtung eine variierende Porengröße besitzen. Beispielsweise kann die Porengröße proportional oder antiproportional zum Strömungsquerschnitt des Sorptionskörpers variieren, insbesondere derart, dass der Durchströmungswiderstand innerhalb des jeweiligen Sorptionskörpers entlang des Strömungspfads konstant bleibt.
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Vorzugsweise ist je Tasche nur ein einziger Sorptionskörper vorgesehen, hierdurch kann die Bestückung des Filtermaterials mit den Sorptionskörpern vereinfacht werden. Außerdem wird dadurch die Gefahr sich lösender Partikel reduziert.
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Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform können mehrere Sorptionskörper aus ihren Taschen vorstehen und miteinander verbunden sein, so dass sie einen Sorptionskörperblock bilden. Ein derartiger Sorptionskörperblock umfasst somit mehrere Sorptionskörper, wodurch die Bestückung des Filtermaterials mit den Sorptionskörpern nochmals vereinfacht ist. Bestenfalls besitzt das Luftfilter für die jeweilige Seite nur einen einzigen Sorptionskörperblock, der für jede Falte einen Sorptionskörper aufweist. In diesem Fall muss nur der eine Sorptionskörperblock an das Filtermaterial so angesetzt werden, dass dabei die einzelnen Sorptionskörper in die einzelnen Taschen eingesetzt werden.
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Zweckmäßig können die Sorptionskörper einen an die Taschen angepassten Querschnitt aufweisen, und zwar derart, dass der jeweilige Sorptionskörper in der jeweiligen Tasche flächig am Filtermaterial anliegt. Durch die flächige Anlage des jeweiligen Sorptionskörpers am Filtermaterial kann ein Bypass des jeweiligen Sorptionskörpers vermieden werden. Die Effektivität des Filters kann dadurch gesteigert werden.
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Bei einer anderen Ausführungsform können die Sorptionskörper so geformt sein, dass sich in der jeweiligen Tasche im Bereich der jeweiligen innen liegenden Falte, also im Bereich der inneren Faltenspitze, ein Sammelraum ausbildet. Besagter Sammelraum ist dabei einerseits vom Sorptionskörper und andererseits vom Filtermaterial begrenzt. Partikel, welche zwar den Sorptionskörper, nicht jedoch das Filtermaterial durchströmen können oder die sich vom Sorptionskörper lösen, verbleiben in diesem Sammelkanal und können sich daran ansammeln. Hierdurch kann beispielsweise die Verschmutzung eines Filtergehäuses reduziert werden.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch,
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1 einen stark vereinfachten, prinzipiellen Längsschnitt durch ein Luftfilter,
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2 eine Ansicht wie in 1, jedoch bei einer anderen Ausführungsform des Luftfilters,
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3 eine Ansicht wie in 1, jedoch bei einer weiteren Ausführungsform des Luftfilters,
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4 eine auseinandergezogene Darstellung des Luftfilters aus 2,
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5 eine auseinandergezogene Darstellung des Luftfilters aus 3,
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6 eine perspektivische Ansicht eines Sorptionskörperblocks des Luftfilters aus 2,
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7 eine perspektivische Ansicht eines Sorptionskörperrohlings bei der Herstellung von Sorptionskörperblöcken,
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8 eine Draufsicht auf ein Luftfilter,
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9 einen Querschnitt des Luftfilters entsprechend einer Schnittlinie IX in 8,
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10 einen Querschnitt wie in 9, jedoch bei einer anderen Ausführungsform,
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11 eine Seitenansicht eines Luftfilters, jedoch bei einer anderen Ausführungsform,
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12 eine alternative Ausgestaltung des Luftfilters im Schnitt.
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Entsprechend den 1 bis 3 umfasst ein Luftfilter 1, das bevorzugt bei Kraftfahrzeugen zum Filtern von Frischluft verwendet wird, die einem Fahrzeuginnenraum, insbesondere einem Passagierraum, zugeführt werden soll, ein bahnförmiges oder bahnenförmiges Filtermaterial 2, das quer zur Bahnlängsrichtung plissiert bzw. gefaltet ist. Die Faltung erfolgt dabei so, dass das Filtermaterial 2 im Luftfilter 1 eine Vielzahl nebeneinander angeordneter Falten 3 aufweist. Im Beispiel liegt eine zick-zack-förmige Faltung vor. Es ist klar, dass grundsätzlich auch andere Faltungen, wie z. B. eine wellenförmige Faltung möglich sind. Außerdem kann das Filtermaterial 2 zwischen den Falten 3 geprägt sein, um Distanzelemente zu realisieren, die ein flächiges Aneinanderliegen benachbarter Filtermaterialabschnitte 4 behindern oder verhindern. Das Filtermaterial 3 kann einschichtig oder mehrschichtig aufgebaut sein.
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Durch die Faltung werden am Filtermaterial 2 Taschen 5 bzw. 5a und 5b ausgebildet, und zwar jeweils zwischen den benachbarten Falten 3 und den zwischen den Falten 3 angeordneten Filtermaterialabschnitten 4. Besagte Taschen 5 besitzen in 1 jeweils einen dreieckförmigen Querschnitt.
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Im eingebauten Zustand besitzt das Luftfilter 1 bezüglich einer in den 1 bis 3 durch einen Pfeil angedeuteten Frischluftströmungsrichtung 6 eine dieser Strömungsrichtung 6 oder Strömung 6 abgewandte Abströmseite 7 und eine der Strömung 6 zugewandte Anströmseite 8. Dementsprechend besitzt es an der Abströmseite 7 abströmseitige Taschen 5a und an der Anströmseite 8 anströmseitige Taschen 5b. Das Luftfilter 1 ist quer zur Strömung 6 orientiert in ein nicht gezeigtes Filtergehäuse eingebaut.
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Zur Realisierung einer verbesserten Filterwirkung bzw. zur Bereitstellung eines Komfortfilters ist zumindest an einer Seite des Filtermaterials 2, also an der Abströmseite 7 bzw. an der Anströmseite 8 in mehrere Taschen 5a bzw. 5b oder bevorzugt in alle Taschen 5a bzw. 5b jeweils ein Sorptionskörper 9 eingesetzt. Im Beispiel der 1 ist in alle sichtbaren Taschen 5b der Anströmseite 8 jeweils ein solcher Sorptionskörper 9 eingesetzt. In diesem Fall werden die Sorptionskörper 9 somit bezüglich des Filtermaterials 2 vorgeordnet von der Frischluftströmung 6 durchströmt. Dementsprechend erzeugt das Filtermaterial 2 eine Nachreinigung der Frischluft, nachdem diese durch die Sorptionskörper 9 strömt. Bei anderen Ausgestaltungen kann die Durchströmung auch in umgekehrter Richtung erfolgen.
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Die Sorptionskörper 9 sind luftdurchlässig bzw. gasdurchlässig ausgestaltet. Insbesondere handelt besitzen sie eine poröse Struktur. Sie sind aus einem Sorptionsmaterial hergestellt, das mittels Adsorption und/oder Absorption die durch das Sorptionsmaterial hindurchströmende Frischluft behandelt und/oder reinigt. Auf diese Weise ergibt sich für das Luftfilter 1 mit Hilfe der Sorptionskörper 9 eine Zusatzfunktion. Zum einen kann die Filterwirkung verbessert werden. Zum anderen können – je nach Sorptionsmaterial – auch Duftstoffe herausgefiltert werden. Bevorzugt handelt es sich beim Sorptionsmaterial um Aktivkohle, insbesondere um Aktivkohlegranulat. Durch die Auswahl einer geeigneten Porengröße bzw. eines Porengrößenbereichs für das Sorptionsmaterial der Sorptionskörper 9 kann die zusätzliche Filterwirkung vergleichsweise genau eingestellt werden. Bei der Verwendung eines Granulats zur Herstellung der Sorptionskörper 9 erfolgt die Einstellung der Porengröße durch die Auswahl einer Korngröße bzw. eines Korngrößenbereichs für das Granulat.
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Das Luftfilter 1 kann optional zumindest an einer Seite des Filtermaterials 2, also an der Abströmseite 7 und/oder an der Anströmseite 8 eine Deckschicht 10 aufweisen, die so bemessen ist, dass sie zumindest die mit den Sorptionskörpern 9 befüllten Taschen 5 abströmseitig oder wie hier anströmseitig verschließt. Die Deckschicht 10 ist luftdurchlässig und für Partikel der Sorptionskörper 9, die sich aufgrund mechanischer Belastung vom vergleichsweise spröden Sorptionsmaterial ablösen können, weitgehend undurchlässig ausgestaltet. Mit Hilfe der Deckschicht 10 können die in die Taschen 5 eingesetzten Sorptionskörper 9 in den Taschen 5 eingeschlossen werden und auch darin positioniert und fixiert werden. Die Deckschicht 10 kann eine zusätzliche Filterwirkung aufweisen, muss jedoch nicht, da sie in erster Linie zum Zurückhalten der Sorptionskörper 9 bzw. des Sorptionsmaterials in den Taschen 5 dient.
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Grundsätzlich ist auch eine Ausführungsform denkbar, bei der sowohl an der Abströmseite 7 als auch an der Anströmseite 8 mehrere oder sämtliche Taschen 5 mit Sorptionskörpern 9 versehen sind. Dementsprechend können dann auch wenigstens zwei Deckschichten 10 vorhanden sein, nämlich sowohl an der Abströmseite 7 als auch an der Anströmseite 8.
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Die Deckschicht 10 kann grundsätzlich aus dem gleichen Material hergestellt sein wie das Filtermaterial 2. Ebenso kann es sich bei der Deckschicht 10 um ein anderes filtrierend wirkendes Material handeln. Auch ist es möglich, die Deckschicht 10 aus einem Filzmaterial oder Vliesmaterial auszubilden. Die Deckschicht 10 kann einschichtig oder mehrschichtig ausgestaltet sein. Zweckmäßig ist eine Ausführungsform, bei welcher die Deckschicht 10 mit Hilfe eines offenporigen Schaummaterials gebildet ist. Beispielsweise kann zur Herstellung der Deckschicht 10 ein offenporiger PU-Schaum verwendet werden.
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Bevorzugt sind sämtliche Taschen 5 mit den Sorptionskörpern 9 versehen, um einen Bypass innerhalb des Luftfilters 1 zu vermeiden. Zweckmäßig ist es dabei, je Tasche 5 nur einen einzigen Sorptionskörper 9 vorzusehen. Beispielsweise können dadurch Relativbewegungen zwischen zwei innerhalb der jeweiligen Tasche 5 benachbarten Sorptionskörpern 9 vermieden werden. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn das für die Herstellung der Sorptionskörper 9 verwendete, vorzugsweise poröse Sorptionsmaterial vergleichsweise spröde ist. Sofern die Sorptionskörper 9 aus Aktivkohle hergestellt sind, können sich relativ einfach durch mechanische Beanspruchung einzelne Partikel, also Aktivkohlepartikel vom jeweiligen Sorptionskörper 9 lösen.
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Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform sind die einzelnen Sorptionskörper 9 separate Bauteile, die einzeln in die jeweilige Tasche 5 eingesetzt sind. Sie erstrecken sich zweckmäßig bis zu den außen liegenden Falten 3 bzw. bis zu den außen liegenden Faltenspitzen und schließen bündig mit den Taschen 5 ab. Dies ist zweckmäßig, um im Bereich dieser außen liegenden Faltenspitzen oder Falten 3 einen Bypass zu vermeiden, der den jeweiligen Sorptionskörper 9 umgeht. Im Fall der in 1 gezeigten anströmseitigen Anordnung der Sorptionskörper 9 sind die außen liegenden Falten 3 bzw. die außen liegenden Faltenspitzen anströmseitig angeordnet. Im Unterschied dazu befinden sich innen liegende Falten 3 bzw. Faltenspitzen in diesem Fall abströmseitig.
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Die Sorptionskörper 9 sind entsprechend den 1 bis 7 geometrisch so ausgestaltet, dass sie jeweils einen an die jeweilige Tasche 5 angepassten Querschnitt besitzen. Diese angepasst Formgebung führt dazu, dass der jeweilige Sorptionskörper 9 innerhalb der jeweiligen Tasche 5 flächig am Filtermaterial 2 bzw. an den Filtermaterialabschnitten 4 zur Anlage kommt. Hierdurch ergibt sich eine gewisse Dichtungswirkung, die einen Bypass zur Umgehung der Sorptionskörper 9 verhindert. Im Beispiel besitzen die Taschen 5 einen dreieckigen Querschnitt. Zweckmäßig sind die Sorptionskörper 9 ebenfalls mit einem dazu passenden, insbesondere ebenfalls dreieckigen, Querschnitt versehen. Sofern die Querschnitte der Taschen 5 und der Sorptionskörper 9 gleich sind, füllen die Sorptionskörper 9 die Taschen 5 vollständig aus. In diesem Fall erstrecken sich die Sorptionskörper 9 bis zu den innen liegenden Falten 3 bzw. bis zu den innen liegenden Faltenspitzen.
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Alternativ ist es jedoch ebenso möglich, die Querschnitte der Sorptionskörper 9 kleiner auszugestalten, als die Querschnitte der Taschen 5. Dies erfolgt dabei zweckmäßig so, dass sich innerhalb der jeweiligen Tasche 5 im Bereich der jeweiligen innen liegenden Falte 3 ein Sammelraum 21 ausbildet. In 1 sind rein exemplarische drei Sorptionskörper 9 so geformt, dass sich innerhalb der jeweiligen Tasche 5 jeweils ein solcher Sammelraum 21 ausbilden kann. Der jeweilige Sammelraum 21 ist dabei einerseits, hier anströmseitig, nur vom Sorptionskörper 9 und andererseits, hier abströmseitig, nur vom Filtermaterial 2 begrenzt. In den Sammelräumen 21 können sich im Filtermaterial 2 zurückbehaltene Verunreinigungen ansammeln.
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Abweichend zur Darstellung der 1 sind zweckmäßig alle Sorptionskörper 9 verkürzt, um die Sammelkanäle 21 auszubilden, was in den 3, 5 und 7 erkennbar ist. Alternativ dazu sind zweckmäßig alle Sorptionskörper 9 so gestaltet, dass sie die jeweilige Tasche 5 vollständig ausfüllen, wie in den 2, 4 und 6. Grundsätzlich ist jedoch auch eine Ausführungsform denkbar, bei denen einige Sorptionskörper 9 die jeweilige Tasche 5 vollständig ausfüllen, während andere Sorptionskörper 9 verkürzt sind, um die Sammelkanäle 21 auszubilden, vgl. 1.
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Während in 1 die Sorptionskörper 9 separate Bauteile sind, zeigen die 2 bis 7 und 12 Ausführungsformen, bei denen zumindest ein Sorptionskörperblock 22 vorgesehen ist, der mehrere Sorptionskörper 9 umfasst, die im Montierten Zustand in die Taschen 5 eingesetzt sind. Ein derartiger Sorptionskörperblock 22 kann z. B. dadurch gebildet sein, dass die zugehörigen Sorptionskörper 9 aus ihren Taschen 5 vorstehen und in einem über die Taschen 5 vorstehenden Bereich 23 miteinander verbunden sind. Zweckmäßig weist ein solcher Sorptionskörperblock 22 alle Sorptionskörper 9 der jeweiligen Seite 7 bzw. 8 des Filtermaterials 2 auf. Somit sind sämtliche Sorptionskörper 9 der jeweiligen Filterseite 7, 8 zu einem solchen Sorptionskörperblock 22 zusammengefasst. Der jeweilige Sorptionskörperblock 22 kann als Monolith ausgestaltet sein. Sofern separate Sorptionskörper 9 verwendet werden, können diese jeweils auch als Monolith ausgestaltet sein.
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2 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Sorptionskörper 9 des Sorptionskörperblocks 22 in dem in die Taschen 5 hineinragenden Bereich den gleichen Querschnitt wie die Taschen 5 aufweisen, so dass sie die Taschen 5 vollständig ausfüllen. Alternativ dazu zeigt 3 eine Ausführungsform, bei der sich die Sorptionskörper 9 nicht vollständig in die Taschen 5 hineinerstrecken, sondern im Vergleich zu den Taschen 5 verkürzt sind, derart, dass sich die Sammelkanäle 21 ausbilden können.
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Auch bei den Ausführungsformen der 2 und 3 kann eine Deckschicht 10 vorgesehen sein (siehe weiter oben). Die Deckschicht 10 liegt dabei an einer vom Filtermaterial 2 abgewanden Seite des Sorptionskörperblocks 22 an. Die jeweilige Deckschicht 10 verschließt einen Aufnahmeraum 24, in dem sich der Sorptionskörperblock 22 in dem aus den Taschen 5 vorstehenden Bereich 23 erstreckt. Der Aufnahmeraum 24 geht in die Taschen 5 über und dient somit zur Aufnahme des Sorptionskörperblocks 22.
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Der jeweilige Sorptionskörper 9 bzw. der jeweilige Sorptionskörperblock 22 wird zweckmäßig aus einem Sorptionsmaterial hergestellt, das eine hinreichende Luftdurchlässigkeit besitzt. Vorzugsweise ist das Sorptionsmaterial porös. Beispielsweise kann es aus einem Granulat bestehen, das auf geeignete Weise zum jeweiligen Sorptionskörper 9 bzw. zum jeweiligen Sorptionskörperblock 22 geformt werden kann. Beispielsweise kann der jeweilige Sorptionskörper 9 bzw. der jeweilige Sorptionskörperblock 22 gegossen werden, beispielsweise durch Formgießen oder Spritzgießen. Ebenso ist es möglich, den jeweiligen Sorptionskörper 9 bzw. den jeweiligen Sorptionskörperblock 22 aus einem Block mittels spanender Bearbeitung, wie z. B. Fräßen oder Schneiden, herzustellen. Als Sorptionsmaterial eignet sich grundsätzlich jedes beliebige adsorbierend und/oder absorbierend wirkende Material. Bevorzugt wird als Sorptionsmaterial Aktivkohle bzw. Aktivkohlegranulat verwendet.
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Die Fixierung der separaten Sorptionskörper 9 in den einzelnen Taschen 5 kann mittels einer Klebverbindung realisiert werden. Hierzu genügen einzelne Klebstellen oder Klebnähte. Beispielsweise können derartige Klebnähte entlang der außen liegenden Kanten 3 realisiert werden, um dort die Gefahr eines Bypasses zur Umgehung des jeweiligen Sorptionskörpers 9 zu reduzieren. Ebenso ist es möglich, den jeweiligen Sorptionskörperblock 22 am Filtermaterial 2 mittels Klebung zu fixieren. Auch hier reichen einzelne, diskrete Klebstellen aus.
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Die 4 und 5 zeigen exemplarisch, wie ein Sorptionskörperblock 22 in das jeweilige Filtermaterial 2 eingesetzt werden kann. Erkennbar werden Filtermaterial 2 und Sorptionskörperblock 22 zunächst so zueinander ausgerichtet, dass die einzelnen Sorptionskörper 9 zu den einzelnen Taschen 5 fluchten. Anschließend wird der jeweilige Sorptionskörperblock 22 entsprechend Pfeilen 25 an das Filtermaterial 2 angesetzt, derart, dass die einzelnen Sorptionskörper 9 in die einzelnen Taschen 5 eindringen. 4 zeigt dabei die Variante gemäß 2 mit „vollständigen” Sorptionskörpern 9, während 5 die variante gemäß 3 mit „verkürzten” Sorptionskörpern 9 zeigt, welche die Ausbildung der Sammelkanäle 21 ermöglicht.
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6 zeigt exemplarisch einen Sorptionskörperblock 22, der als Pressformteil oder Gießformteil konzipiert ist.
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7 zeigt einen Sorptionskörperrohling 26, aus dem mehrere Sorptionskörperblöcke 22 freigeschnitten werden können, beispielsweise mittels Laserschweißverfahren oder Wasserschneidverfahren.
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Sowohl für die in 6 als auch in 7 gezeigten Varianten ist es denkbar, Rohlinge in Übergröße, insbesondere „endlos” herzustellen, die dann bedarfsabhängig auf die einzelnen Sorptionskörperblöcke 22 zugeschnitten werden.
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Grundsätzlich lassen sich die einzelnen Sorptionskörper 9 bzw. die einzelnen Sorptionskörperblöcke 22 so herstellen, dass sich in der Durchströmungsrichtung 6 eine konstante Dichte bzw. eine konstante Porengröße einstellt. Für bestimmte Anwendungsformen kann es jedoch zweckmäßig sein, die Dichte bzw. die Korngröße im Sorptionsmaterial entlang des Querschnitts in der Durchströmungsrichtung 6 zu variieren. Beispielsweise kann bei einer anströmseitigen Anordnung des Sorptionskörpers 9 bzw. des Sorptionskörperblocks 22 in der Strömungsrichtung 6 die Dichte zunehmen bzw. die Porengröße abnehmen. Hierdurch ergibt sich in der Durchströmungsrichtung 6 ein ansteigender Durchströmungswiderstand. Besonders vorteilhaft kann es dabei sein, den Durchströmungswiderstand in der Durchströmungsrichtung 6 innerhalb des Sorptionsmaterials proportional dazu anwachsen zu lassen, wie in der Durchströmungsrichtung 6 der durchströmte Querschnitt des Sorptionsmaterials abnimmt. Insbesondere kann dadurch ein im Rahmen von Herstellungstoleranzen gleich bleibender Durchströmungswiderstand für den gesamten Sorptionskörper 9 bzw. für den gesamten Sorptionskörperblock 22 entlang seines internen Strömungspfads realisiert werden.
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In 8 ist eine Längsrichtung des bahnförmigen Filtermaterials 2 durch einen Doppelpfeil 11 angedeutet. Erkennbar erstrecken sich die Falten 3 quer zur Filtermateriallängsrichtung 11. Die Längsrichtung der Falten 3 erstreckt sich somit quer zur Längsrichtung 11 des Filtermaterials 2. Entsprechend 8 ist an den Längsenden der Falten 3 ein Randelement 12 vorgesehen, mit dessen Hilfe das Filtermaterial 2 und die Taschen 5 seitlich verschlossen sind. Im gezeigten Beispiel ist ein einziges, vollständig umlaufendes Randelement 12 vorgesehen, das sich also auch entlang der Längsenden des Filtermaterials 2 erstreckt. Alternativ ist es ebenso möglich, zumindest zwei separate Randelemente 12 zu verwenden, welche die Längsenden der Falten 3 bzw. die Taschen 5 verschließen. Bei einer weiteren alternativen Ausgestaltung können die Falten 3 auch durch eine direkte Verbindung des Filtermaterials 2, durch z. B. Verkleben oder verschweißen, verschlossen werden. Wie aus 8 hervorgeht, ist zweckmäßig eine einzige, gemeinsame Deckschicht 10 vorgesehen, um alle Taschen 5 der jeweiligen Seite des Filtermaterials 2, hier der Anströmseite 8 zu abzudecken.
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Sofern wie in 1 separate Sorptionskörper 9 verwendet werden, kann die Deckschicht 10 die einzelnen Taschen 5 verschließen. Dann liegt die Deckschicht 10 auf den Falten 3 bzw. auf deren Spitzen auf. Die Deckschicht 10 kann dann mit den Falten 3, auf denen die Deckschicht 10 aufliegt, fest verbunden, insbesondere verklebt oder verschweißt, sein. Im hier gezeigten Beispiel ist die Deckschicht 10 daher an der Anströmseite 8 mit den Falten 3 fest verbunden. Dabei ist die Deckschicht 10 zumindest mit denjenigen Falten 3 fest verbunden, die sich bezogen auf die Längsrichtung 11 des Filtermaterials 2 beiderseits einer befüllten Tasche 5 befinden. Sofern jedoch wie hier in alle Taschen 5 der Anströmseite 8 jeweils ein Sorptionskörper 9 eingesetzt ist, kann die Deckschicht 10 zweckmäßig auch mit allen Falten 3 der Anströmseite 8 fest verbunden sein. Zum Herstellen der Verbindung zwischen der Deckschicht 10 und dem Filtermaterial 2 über die entsprechenden Falten 3, an denen die Deckschicht 10 anliegt, kann bspw. eine Verklebung vorgesehen sein. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Verbindungstechniken, wie z. Bsp. ein NIR-Verfahren denkbar.
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Sofern jedoch wie in den 2 und 3 zumindest ein Sorptionskörperblock 22 zum Einsatz kommt, erstreckt sich die Deckschicht 10 über den gesamten Sorptionskörperblock 22, und zwar an der vom Filtermaterial 2 abgewandten Seite. Die Deckschicht 10 verschließt dann einen Aufnahmeraum 24, der den über die Taschen 5 vorstehende Bereich 23 des Sorptionskörperblocks 22 aufnimmt. Zur besseren Anbindung der Deckschicht 10 an das Randelment 12, kann das Randelement 12 ebenfalls über die Taschen 5 vorstehen, um den Aufnahmeraum 24 seitlich einzufassen. Die Deckschicht 10 kann dann eben mit dem Randelement 12 verbunden werden.
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Entsprechend den 9 und 10 kann die Deckschicht 10 zweckmäßig mit dem jeweiligen Randelement 12 fest verbunden sein. Beispielsweise kann auch hier wieder eine Verklebung vorgesehen sein. Auch das jeweilige Randelement 12 ist am Filtermaterial 2 befestigt. Beispielsweise kann das jeweilige Randelement 12 seitlich mit dem Filtermaterial 2 verklebt sein. Ebenso kommen hier Schweißverfahren und Plastifizierverfahren in Frage, da das jeweilige Randelement 12 zu einem Zeitpunkt an das gefaltete Filtermaterial 2 angebracht wird, zu dem dessen Taschen 5 noch nicht mit den Sörptionskörpern 9 bzw. mit dem Sorptionskörperblock 22 versehen sind. Des Weiteren kann das jeweilige Randelement 12 auch an das Filtermaterial 2 angespritzt oder angeschäumt sein.
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Entsprechend 9 kann die Deckschicht 10 so dimensioniert sein, dass sie einen seitlich über das Filtermaterial 2 überstehenden Rand 13 aufweist. Besagter Rand 13 kann insbesondere umlaufend ausgestaltet sein. Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher der überstehende Rand 13 der Deckschicht 10 als Dichtung ausgestaltet ist, mit deren Hilfe das Luftfilter 1 in einem Luftfiltergehäuse 20 abgedichtet ist. Auf diese Weise kann auf eine separat am Luftfilter 1 angebrachte Dichtung verzichtet werden. Zur Realisierung einer hinreichenden Dichtungswirkung kann die Deckschicht 10 in ihrem Rand 13 komprimiert sein, um eine hinreichende Luftdichtigkeit zu erzielen. Ebenso kann der Rand 13 mit Klebstoff oder dergleichen getränkt sein. Ebenso kann am Rand 13 durch Heißpressen das an sich luftdurchlässige Deckschichtmaterial komprimiert und verschmolzen und dadurch luftdicht gemacht werden.
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Entsprechend 10 kann an das Luftfilter 1 eine Dichtung 14 angespritzt sein. Die Dichtung 14 dient dann im eingebauten Zustand des Luftfilters 1 zum Abdichten des Luftfilters 1 gegenüber einem Luftfiltergehäuse 20. Die Dichtung 14 wird zweckmäßig so angespritzt, dass sie die Deckschicht 10 mit dem jeweiligen Randelement 12 fest verbindet. Zweckmäßig ist die Dichtung 14 ebenfalls vollständig umlaufend ausgestaltet. Die Dichtung 14 kann bspw. aus einem offenporigen oder geschlossenporigen Schaum, insbesondere aus einem offenporigen oder geschlossenporigen PU-Schaum, gebildet sein.
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Bei den Ausführungsformen der 1 bis 10 und 12 bildet das Filtermaterial 2 einen ebenen Plattenkörper 15, wodurch ein Plattenfilter 1 realisiert ist Alternativ dazu zeigt 11 eine andere Ausführungsform, bei welcher das gefaltete Filtermaterial 2 einen zylindrischen Ringkörper 16 bildet, wodurch ein Ringfilter 1 realisiert ist. Die Randelemente 12 können bei dieser Ausführungsform durch Endscheiben 17 gebildet werden, die sich an axialen Enden des Ringkörpers 16 befinden. Die Axialrichtung des Ringkörpers 16 ist dabei durch eine Längsmittelachse 18 des Ringkörpers 16 definiert. Bezüglich dieser Längsmittelachse 18 erstreckt sich das gefaltete Filtermaterial 2 ringförmig, nämlich zylindrisch, insbesondere kreiszylindrisch. Die Abströmseite 7 und die Anströmseite 8 werden bei dieser Bauform durch eine Innenseite und eine Außenseite des Ringkörpers 16 gebildet, abhängig davon, ob der Ringkörper 16 von innen nach außen oder von außen nach innen durchströmt wird. Im Beispiel der 11 sind in die außenliegenden Taschen 5 die Sorptionskörpern 9 eingesetzt, und die Taschen 5 sind durch die außenliegende Deckschicht 10 verschlossen.
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In 12 ist das Luftfilter 1 in einer alternativen Ausgestaltung im Schnitt dargestellt, bei der das Luftfilter 1 in einem zweiteiligen Luftfiltergehäuse 20 angeordnet ist. Das Luftfilter 1 verfügt über parallel angeordnete, mit den Sorptionskörpern 9 bzw. mit einem Sorptionskörperblock 22' befüllte Taschen 5', welche sich in Richtung der Abströmseite 7 erstrecken. Weiterhin verfügt das Luftfilter 1 über Taschen 5'', welche sich in Richtung der Anströmseite 8 erstrecken. Sofern separate Sorptionskörper 9 verwendet werden, kann zwischen den Taschen 5' und 5'' wieder eine Deckschicht 10 angeordnet sein, welche dann verhindert, dass einerseits die in der Strömungsrichtung 6 benachbarten Sorptionskörper 9 aneinander reiben und dass andererseits das Sorptionsmaterial der Taschen 5' mit dem Sorptionsmaterial der Taschen 5'' in Kontakt kommt bzw. sich vermischt oder von der einen Tasche 5' in die andere Tasche 5'' gelangt. Bei einer solchen Ausbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die Deckschicht 10 über eine hohe Permeabilität verfügt und somit den gesamten Druckverlust des Luftfilters 1 nicht negativ beeinflusst.
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Eine solche Deckschicht 10 kann auch dann zum Einsatz kommen, wenn zwei Sorptionskörperblöcke 22 verwendet werden, von denen der eine Sorptionskörperblock 22 die Sorptionskörper 9 der einen Taschen 5' aufweist, während der andere Sorptionskörperblock 22 die Sorptionskörper 9 der anderen Taschen 5'' aufweist. Die Deckschicht 10 ist dann zwischen den beiden Sorptionskörperblöcken 22 angeordnet, um den Verschleiß zu reduzieren.
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Sofern jedoch wie im Beispiel der 12 nur ein einziger Sorptionskörperblock 22' verwendet wird, der sowohl sämtliche Sorptionskörper 9 der einen Taschen 5' als auch sämtliche Sorptionskörper 9 der anderen Taschen 5'' umfasst, kann auf eine Deckschicht 10 verzichtet werden.
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Weitere Varianten bei dieser Ausführung bestehen darin, für die einen Taschen 5' ein anderes Filtermaterial 2 zu wählen als für die anderen Taschen 5''. Hierzu können Filtervliese bzw. Filterpapiere beliebig miteinander kombiniert werden. Gemäß einer weitere Variation kann sich das Sorptionsmaterial der Sorptionskörper 9 bzw. des einen Sorptionskörperblocks 22 in den einen Taschen 5' von dem Sorptionsmaterial der Sorptionskörper 9 bzw. des anderen Sorptionskörperblocks 22 in den anderen Taschen 5'' unterscheiden. Hierbei sind Unterschiede in der Art des Sorptionsmaterials, z. B. einerseits Aktivkohle und andererseits ein anderes Sorptionsmaterial, möglich. Weitere Alternativen bestehen in der Wahl unterschiedlicher Poren- bzw Korngrößen und/oder Dichten bzw. Füllgrade. Bei der in 12 dargestellten Ausgestaltung ist eine Höhe h1 der einen Taschen 5' gleich groß gewählt, wie eine Höhe h2 der anderen Taschen 5''. Bei anderen Ausgestaltungen können sich die Höhen h1, h2 der Taschen 5' und 5'' voneinander unterscheiden.
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Im dargestellten Beispiel ragt im Randbereich 13 das Filtermaterial 2 seitlich über das Filter 1 hinaus und kann als Dichtung 14 zwischen Teilen 20' und 20'' des Gehäuses 20 eingelegt sein.
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Die Erfindung beinhaltet somit auch ein Luftfilter 1, insbesondere zum Filtern von einem Fahrzeuginnenraum zuzuführender Frischluft, umfassend ein bahnförmiges Filtermaterial 2, das so gefaltet ist, dass es eine Vielzahl nebeneinander angeordneter Falten 3 aufweist, wobei zumindest an einer Seite 7, 8 des Filtermaterials 2 mehrere oder alle durch die Falten 3 gebildeten Taschen 5 mit einem Sorptionskörper 9 zur Behandlung und/oder Reinigung der das Luftfilter 1 durchströmenden Luft befüllt sind. Optional kann zumindest an einer Seite 7, 8 des Filtermaterials 2 zumindest die mit den Sorptionskörpern 9 befüllten Taschen 5 mit einer luftdurchlässigen Deckschicht 10 verschlossen sein. Optional kann vorgesehen sein, dass an den Längsenden der Falten 3 ein Randelement 12 zum seitlichen Verschließen des Filtermaterials 2 und der Taschen 5 vorgesehen ist. Optional kann vorgesehen sein, dass alle Taschen 5 einer Seite 7, 8 des Filtermaterials 2 mit einer gemeinsamen Deckschicht 10 verschlossen sind. Optional kann vorgesehen sein, dass die Deckschicht 10 mit dem jeweiligen Randelement 12 fest verbunden ist. Optional kann vorgesehen sein, dass die Deckschicht 10 einen seitlich über das Filtermaterial 2 überstehenden Rand 13 aufweist, der als Dichtung zum Abdichten des Luftfilters 1 in einem Luftfiltergehäuse ausgestaltet ist. Optional kann vorgesehen sein, dass die Sorptionskörper 9 bzw. die Sorptionskörperblöcke 22 aus Aktivkohlegranulat hergestellt sind. Optional kann vorgesehen sein, dass die Deckschicht 10 an der jeweiligen Seite 7, 8 des Filtermaterials 2 mit den beiderseits einer befüllten Tasche 5 angeordneten Falten 3, insbesondere im Bereich der Faltenspitzen, fest verbunden ist. Optional kann vorgesehen sein, dass das gefaltete Filtermaterial 2 einen ebenen Plattenkörper 15 bildet. Optional kann vorgesehen sein, dass ein vollständig umlaufendes Randelement 12 vorgesehen ist. Optional kann vorgesehen sein, dass das gefaltete Filtermaterial 2 einen zylindrischen Ringkörper 16 bildet. Optional kann vorgesehen sein, dass die Randelemente 12 durch Endscheiben 17 gebildet sind, die an den axialen Enden des Ringkörpers 16 angeordnet sind. Optional kann vorgesehen sein, dass die Deckschicht 10 mit dem Filtermaterial 2 verklebt ist. Optional kann vorgesehen sein, dass die Deckschicht 10 mit dem jeweiligen Randelement 12 verklebt ist. Optional kann vorgesehen sein, dass eine angespritzte Dichtung 14 zum Abdichten des Luftfilters 1 in einem Luftfiltergehäuse 20 die Deckschicht 10 mit dem jeweiligen Randelement 12 fest verbindet. Optional kann vorgesehen sein, dass die Deckschicht 10 durch einen offenporigen PU-Schaum gebildet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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