DE102011117842B3

DE102011117842B3 - Filterelement mit einem Faltenwände durchbrechenden Führungsschacht

Info

Publication number: DE102011117842B3
Application number: DE102011117842A
Authority: DE
Inventors: Uwe Häfner; Dieter Unrath; Roland Dobner
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 2011-09-16
Filing date: 2011-11-08
Publication date: 2012-11-29
Anticipated expiration: 2031-11-09
Also published as: BR102012023158A2; CN102989248A; US20130068103A1; BR102012023158A8; BR102012023158B1; US8979962B2

Abstract

Filterelement (1, 1') zum Einsetzen in ein Gehäuse (2) einer Belüftungs- oder Klimaanlage, umfassend einen Faltenbalg (3, 3') mit Faltenwänden (4, 4') und Faltenrücken (5, 5') und eine Stirnseite (6, 6'), welche einer Wand (7) des Gehäuses (2) zuwendbar ist, wobei der Stirnseite (6, 6') ein Führungsschacht (8, 8') zugeordnet ist, wobei der Führungsschacht (8, 8') durch mindestens einen Durchbruch (9, 9') in den Faltenwänden (4, 4') und/oder in einem die Stirnseite (6, 6') säumenden Seitenstreifen (10, 10') gebildet ist und wobei der Durchbruch (9, 9') mit einer Verstärkung (11, 11') versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung (11') als separates Bauteil ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Filterelement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 10 2009 050 548 A1 ist ein Luftfilter bekannt, bei welchem von einem Rahmen ein Bauelement abragt. Das Bauelement ist als Aufnahme für ein Einführhilfe- und Lagesicherungselement ausgebildet.
Aus der DE 10 2005 048 841 B3 ist ein Filterelement bekannt, welches in ein Gehäuse einer Belüftungsanlage eines Kraftfahrzeugs eingesetzt wird. Konkret korrespondieren bei dieser Filteranordnung Führungszapfen des Gehäuses mit Führungsschächten im Filterelement.
Hierdurch soll eine mechanische Codierung realisiert werden, die sicher stellt, dass in das Gehäuse nur ein für dieses Gehäuse geeignetes Filterelement eingesetzt wird.
Des Weiteren ist durch die DE 10 2010 044 258 A1 ein Filterelement bekannt geworden, welches mindestens einen Führungsschacht aufweist, welcher Faltenwände durchbricht oder unterbricht.
Durch einen Durchbruch einer Faltenwand oder eines Seitenstreifens wird Material der Faltenwand oder des Seitenstreifens entfernt. Hierdurch kann die Faltenwand oder der Seitenstreifen in ihrer bzw. seiner mechanischen, Festigkeit beeinträchtigt werden. Insbesondere in der Randzone eines Durchbruchs kann eine Verringerung der mechanischen Festigkeit der Faltenwand oder des Seitenstreifens auftreten. Dies gilt insbesondere für voluminöses und flexibles Material mit Faseranteilen.
Das aus der DE 10 2005 048 841 B3 bekannte Filterelement soll durch die Durchbrüche und die Führungszapfen zentriert werden. Sofern ein Seitenstreifen im Bereich eines Durchbruchs eine mechanische Instabilität zeigt, kann ein Durchbruch die Funktion der Führung oder Zentrierung nicht mehr in ausreichendem Maße erfüllen.
Des Weiteren kann eine Materialschwächung einer Faltenwand zu einer Sollknickstelle führen. Dies kann dazu führen, dass ein gleichmäßiges Verbiegen eines flexiblen Filterelements während der Montage oder in der Einbausituation nicht mehr möglich ist. Überdies kann ein Durchbruch beim Verbiegen des Filterelements geometrisch verformt werden.
Ein mechanisch eingebrachter Durchbruch kann insbesondere an seinem Rand ausfransen. Beim mechanischen Einbringen von Durchbrüchen, insbesondere durch Stanzen, fallen Reste der Faltenwände an, die am Filterelement anhaften können oder aufwendig entsorgt werden müssen. Das Anhaften der Reste kann zu Reklamationen führen.
Beim Stanzen oder Schneiden ist weiter problematisch, dass bestimmte Faltenbereiche, insbesondere Faltenflanken, nicht beliebig nahe an eine Stanz- oder Schneidvorrichtung herangeführt werden können, da stets ein Gegenlager erforderlich ist, welches eine Faltenwand abstützt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine mechanische Codierung für ein Filterelement anzugeben, welche eine eindeutige Zuordnung eines Filterelements zu einem Gehäuse sicher stellt, wobei das Filterelement mit Durchbrüchen versehen ist und wobei die mechanische Festigkeit von Faltenwänden und Seitenstreifen durch die Durchbrüche möglichst wenig beeinträchtigt ist.
Die vorliegende Erfindung löst die zuvor genannte Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.
Erfindungsgemäß bewirkt eine Verstärkung des Rands von Durchbrüchen eine Stabilisierung einer Faltenwand oder eines Seitenstreifens. Der Faltenbalg des Filterelements wird erfindungsgemäß nicht mit Sollknickstellen versehen, die dessen Biegeeigenschaften negativ beeinträchtigen. Die Steife der Faltenwände oder Seitenstreifen bleibt im
Wesentlichen erhalten, wobei das Filterelement dennoch leicht verformbar ist. Insbesondere kann durch die mechanische Codierung sicher gestellt werden, dass Filterelemente mit Sensoren so in ein Gehäuse eingebaut werden, dass Anschlusskabel für die Sensoren korrekt geführt werden. Somit ergibt sich eine Schlüssel – Schüsselloch – Paarung und eine zuverlässige mechanische Codierung unter Ausbildung eines problemlos deformierbaren Filterelements, wobei die mechanische Festigkeit von Faltenwänden und Seitenstreifen durch die Durchbrüche möglichst wenig beeinträchtigt ist.
Vor diesem Hintergrund ist eine Verstärkung als separates Bauteil ausgestaltet, welches in einen Durchbruch eingesetzt wird.
Die Verstärkung ist als separates, vorzugsweise metallisches, Bauteil ausgebildet. Ein separates Bauteil kann derart erhitzt werden, dass es als Ganzes in den Faltenbalg unter dessen teilweisem Aufschmelzen eingebracht werden kann. Das separate Bauteil verbleibt im Faltenbalg nach dessen teilweisem Aufschmelzen. Das Bauteil kann stiftartig mit einer röhrenförmigen Aufnahme für einen Führungszapfen ausgebildet sein. Metall läßt sich besonders leicht bei Erhaltung einer gewissen Stabilität erhitzen.
Der Durchbruch könnte einen Rand aufweisen, der als Verstärkung ausgebildet ist. Der Rand kann als Materialanhäufung des Materials einer Faltenwand oder des Seitenstreifens ausgestaltet sein. So ist ein Durchbruch kostengünstig fertigbar.
Vor diesem Hintergrund könnte ein Durchbruch thermisch in die Faltenwände und/oder den Seitenstreifen eingebracht sein. Zur Schaffung von Durchbrüchen muss Filtermedium bzw. Seitenstreifenmaterial entfernt werden. Das Filtermedium und das Seitenstreifenmaterial sind thermoplastisch ausgebildet und können durch geeignetes Aufschmelzen aus dem Bereich eines späteren Durchbruchs als Verstärkung in dessen Rand verdrängt werden. Durch die Verdrängung der Materialien in den Rand wird der Durchbruch mit einer Verstärkung versehen. Es kommt zu einer Verfestigung des Rands. Die bei Ausbildung eines Durchbruchs anfallenden Reste werden in Verstärkungen der Ränder umgewandelt.
In einem Durchbruch könnte eine Fase ausgebildet sein. Durch eine thermische Behandlung kann eine Fase im Rand eines Durchbruchs erzeugt werden. Eine Fase dient als Montaghilfe und erleichtert das Einführen eines Führungszapfens in einen Durchbruch. Fasen sind durch Stanzvorgänge nahezu nicht ausbildbar.
Vor diesem Hintergrund könnte der Führungsschacht orthogonal zu den Faltenwänden und zu den Faltenrücken orientiert sein. So kann ein Führungszapfen von mehreren Faltenwänden umgriffen und das Filterelement zuverlässig zentriert werden.
Der Führungsschacht könnte sich in der der Einschubrichtung entgegengesetzten Richtung verjüngen. Hierdurch werden eine problemlose Führung des Filterelements und ein fester Sitz in der Endlage des. Filterelements im Gehäuse realisiert. Vor diesem Hintergrund ist denkbar, dass der Führungsschacht konisch ausgebildet ist.
Der Faltenbalg und/oder der Seitenstreifen könnten aus einem thermoplastischen Vliesstoff gefertigt sein. Stanzungen an Faltenwand- oder Seitenstreifenmaterialien zum Einbringen von Durchbrüchen setzen üblicherweise deren mechanische Festigkeiten, insbesondere deren Höchstzugkräfte, herab. Die thermische Behandlung führt im Gegensatz hierzu zu stabilen Faltenwänden und Seitenstreifen. Vorteilhaft sind die Ränder der Durchbrüche glatt und fransen nicht aus, da die Fasern verschmolzen werden können. Die thermisch eingebrachten Durchbrüche weisen eine hohe Formstabilität auf, insbesondere beim Biegen des Filterelements.
Die Faltenwände und Faltenrücken könnten regelmäßig beabstandet angeordnet sein, wobei die Regelmäßigkeit der Beabstandung vom Durchbruch und/oder vom Führungsschacht und/oder von der Verstärkung unbeeinträchtigt bleibt. Vorteilhaft müssen die Faltenwände und Faltenrücken im Bereich eines Führungsschachtes nicht anders angeordnet werden als in benachbarten oder übrigen Bereichen des Faltenbalgs. Die Fertigungsanlagen für regelmäßig aufgebaute Faltenbälge müssen nicht derart umgerüstet werden, dass einzelne Faltenbereiche modifiziert werden. Überraschend wird die Stabilität des Faltenbalgs nicht gestört, wenn die Faltenwände in Randbereichen partiell durchbrochen oder aufgeschmolzen werden.
Insbesondere bei einem kleinen Faltenabstand im Verhältnis zur Größe des Führungsschachtes kann ein vorzugsweise parallel zu den Faltenrücken verlaufender Führungsschacht einen Seitenstreifen als auch eine Faltenwand im Bereich eines Führungszapfens durchdringen.
Überraschend hat sich gezeigt, dass eine solche Durchdringung zwischen Rohgas- und Reingasseite allein durch eine entsprechende Ausgestaltung des Führungszapfens oder durch eine als separates Bauteil ausgestaltete Verstärkung abgedichtet werden kann. Überraschend muss ein vorgegebener Faltenabstand nicht modifiziert werden.
Vor diesem Hintergrund könnte der Faltenbalg und/oder der Seitenstreifen Aktivkohle aufweisen. Überraschend hat sich gezeigt, dass die zuvor erwähnten Durchbrüche, Führungsschächte und regelmäßigen Faltengeometrien auch bei sogenannten Kombifiltermaterialien oder Kompositmaterialien mit nicht thermoplastischen Aktivkohleanteilen realisierbar sind. Vorteilhaft können nicht nur Partikelfilter, sondern auch Gas- oder Geruchsfilter problemlos mit einer Codierung versehen werden.
In der Zeichnung zeigen
1 in einer schematischen, perspektivischen Ansicht ein Filterelement mit einem Führungsschacht, welcher Faltenwände durchbricht, und
2 in einer schematischen perspektivischen Ansicht ein Filterelement mit einem Durchbruch, in welchem als Verstärkung ein separates metallisches Bauteil aufgenommen ist.
1 zeigt schematisch ein Filterelement 1 zum Einsetzen in ein Gehäuse 2 einer Belüftungs- oder Klimaanlage, umfassend einen Faltenbalg 3 mit Faltenwänden 4 und Faltenrücken 5 und eine Stirnseite 6, welche einer Wand 7 des Gehäuses 2 zuwendbar ist, wobei der Stirnseite 6 ein Führungsschacht 8 zugeordnet ist, wobei der Führungsschacht 8 durch mindestens einen Durchbruch 9 in den Faltenwänden 4 und in einem die Stirnseite 6 säumenden Seitenstreifen 10 gebildet ist.
Der Durchbruch 9 ist mit einer Verstärkung 11 versehen. Der Durchbruch 9 weist einen Rand 14 auf, der als Verstärkung 11 ausgebildet ist.
Mehrere Durchbrüche 9 sind mit einer Verstärkung 11 versehen. Die Durchbrüche 9 sind thermisch in die Faltenwände 4 und den Seitenstreifen 10 eingebracht. In einem Durchbruch 9 auf der Stirnseite 6 ist eine Fase 12 ausgebildet.
Der Führungsschacht 8 ist orthogonal zu den Faltenwänden 4 und zu den Faltenrücken 5 orientiert. Der Faltenbalg 3 und der Seitenstreifen 10 sind aus einem thermoplastischen Vliesstoff gefertigt.
Von der Wand 7 des Gehäuses 2 ragt ein Führungszapfen 13 ab, welcher mit dem Führungsschacht 8 zur Herstellung einer mechanischen Codierung korrespondiert. Nicht gezeigt sind weitere Führungszapfen, die mit weiteren Führungsschächten korrespondieren können.
Der Durchbruch 9 weist einen Rand 14 auf, der aus thermisch verdrängtem Seitenstreifenmaterial besteht. Der Rand 14, der eine Materialanhäufung des Seitenstreifenmaterials aufweist, ist als Verstärkung 11 ausgebildet.
2 zeigt schematisch ein Filterelement 1' zum Einsetzen in ein nicht gezeigtes Gehäuse einer Belüftungs- oder Klimaanlage, umfassend einen Faltenbalg 3' mit Faltenwänden 4 und Faltenrücken 5' und eine Stirnseite 6', welche einer nicht gezeigten Wand des Gehäuses zuwendbar ist, wobei der Stirnseite 6' ein Führungsschacht 8' zugeordnet ist, wobei der Führungsschacht 8' durch mindestens einen Durchbruch 9' in den Faltenwänden 4' und in einem die Stirnseite 6' säumenden Seitenstreifen 10' gebildet ist. Der Seitenstreifen 10' ist gestrichelt dargestellt.
Der Durchbruch 9' ist mit einer Verstärkung 11' versehen.
Die Verstärkung 11' ist als separates metallisches Bauteil ausgebildet. Es ist jedoch auch denkbar, ein nichtmetallisches Bauteil zu verwenden, welches thermisch in den Faltenbalg 3' eingebracht werden kann.
Die Verstärkung 11' ist stiftartig ausgebildet und bildet eine Aufnahme für einen Führungszapfen 13'. Die Verstärkung 11' ist durch Aufschmelzen des Faltenbalgs 3' in diesem fest und verliersicher aufgenommen.
Die Verstärkung 11' ist der Übersichtlichkeit halber gestrichelt dargestellt und ist im Inneren des Faltenbalgs 3' aufgenommen. Sie ist nach Art einer Hülse in den Faltenbalg 3' eingebracht und durchbricht partiell dessen Faltenwände 4'. Die Faltenwände 4' und Faltenrücken 5' sind regelmäßig beabstandet angeordnet, wobei die Regelmäßigkeit der Beabstandung vom Durchbruch 9' und vom Führungsschacht 8' und von der Verstärkung 11' unbeeinträchtigt bleibt. Die Faltenwände 4' sind lediglich teilweise durch den Durchbruch 9' oder die heiß eingebrachte Verstärkung 11' durchbrochen.

Claims

Filterelement (1, 1') zum Einsetzen in ein Gehäuse (2) einer Belüftungs- oder Klimaanlage, umfassend einen Faltenbalg (3, 3') mit Faltenwänden (4, 4') und Faltenrücken (5, 5') und eine Stirnseite (6, 6'), welche einer Wand (7) des Gehäuses (2) zuwendbar ist, wobei der Stirnseite (6, 6') ein Führungsschacht (8, 8') zugeordnet ist, wobei der Führungsschacht (8, 8') durch mindestens einen Durchbruch (9, 9') in den Faltenwänden (4, 4') und/oder in einem die Stirnseite (6, 6') säumenden Seitenstreifen (10, 10') gebildet ist und wobei der Durchbruch (9, 9') mit einer Verstärkung (11, 11') versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung (11') als separates Bauteil ausgebildet ist.
Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchbruch (9) einen Rand (14) aufweist, der als Verstärkung (11) ausgebildet ist.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Durchbruch (9) eine Fase (12) ausgebildet ist.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsschacht (8) orthogonal zu den Faltenwänden (4) und zu den Faltenrücken (5) orientiert ist.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsschacht (8, 8') sich in der der Einschubrichtung entgegengesetzten Richtung verjüngt.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Faltenbalg (3, 3') und/oder der Seitenstreifen (10, 10') aus einem thermoplastischen Vliesstoff gefertigt ist/sind.
Filterelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faltenwände (4, 4') und Faltenrücken (5, 5') regelmäßig beabstandet angeordnet sind, wobei die Regelmäßigkeit der Beabstandung vom Durchbruch (9, 9') und/oder vom Führungsschacht (8, 8') und/oder von der Verstärkung (11, 11') unbeeinträchtigt bleibt.
Filterelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Faltenbalg (3, 3') und/oder der Seitenstreifen (10, 10') Aktivkohle aufweist.