DE102014009886A1

DE102014009886A1 - Filterelement zur Filtrierung von Medien

Info

Publication number: DE102014009886A1
Application number: DE102014009886.9A
Authority: DE
Inventors: Gelase Mbadinga-Mouanda; Michael Heim; Gunnar-Marcel Klein
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2014-07-04
Filing date: 2014-07-04
Publication date: 2016-01-07
Also published as: US20160016100A1; US10252207B2

Abstract

Es wird ein Filterelement zur Filtrierung von Medien mit einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium beschrieben. Jede Falte (6) ist aus zwei Faltenblättern gebildet, die auf der angeströmten Rohseite (3) eine Faltenspitze (7) miteinander bilden. Zwei einander benachbarte Falten (6) bilden einen Faltengrund (8) miteinander, wobei die Rohseite (3) und/oder die Reinseite (4) des Filtermediums eine Mehrzahl von länglichen Klebstoffabschnitten entlang von mindestens zwei Klebstoffspuren (14) aufweist, die mit jeweils wenigstens einem Klebstoffabschnitt und jeweils wenigstens einer Klebstoffunterbrechung (15) versehen sind. Der gegenseitige Abstand der beiden Faltenblätter im Bereich der Faltenspitze (7) liegt zwischen null und zwei mm, oder die beiden Faltenblätter im Bereich der Faltenspitze (7) liegen aneinander, wobei der Faltenabstand (9) zwischen den beiden Faltenblättern einer Faltentasche (11) beträgt im Bereich des Faltengrundes (8) wenigstens das Doppelte des Faltenabstandes im Bereich der Faltenspitze 7.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Filterelement für einen Filter zur Filtrierung von Medien, insbesondere von Gasen, insbesondere von Ansaugluft, Kraftstoff oder Motoröl insbesondere einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, oder Umgebungsluft zur Einleitung in Belüftungssysteme von Gebäuden oder Fahrzeugen, mit einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium mit einer Rohseite und einer Reinseite, wobei auf der Rohseite und/oder auf der Reinseite des Filtermediums eine Mehrzahl von länglichen Klebstoffabschnitten entlang von mindestens zwei Klebstoffspuren angeordnet sind, die wenigstens abschnittsweise schräg oder senkrecht zu Faltkanten verlaufen, wobei auf jeder Klebstoffspur wenigstens ein Klebstoffabschnitt und wenigstens eine Klebstoffunterbrechung angeordnet ist. Die Klebstoffspuren dienen dabei insbesondere zur Stabilisierung des Filterelements und/oder zur Stabilisierung der Falten.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Filter mit gefalteten Filtermedien bekannt. WO 2007/056567 A1 beschreibt eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Herstellen von gefalteten Filterelementen unterschiedlicher Faltenhöhen. WO 2011/026999 A1 beschreibt eine Vielzahl von Filterelementen mit unterschiedlich gestalteten Klebstoffaufträgen. Weitere relevante Schutzrechte sind AT 368 402 , EP 0 948 986 A1 , FR 2 490 970 .
Aufgabe
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Filterelement zu schaffen, das stabil ist, auch bei großen Faltenhöhen, und das eine möglichst hohe Filtereffizienz aufweist. Das Filterelement soll im Betrieb eine hohe Stabilität aufweisen. Der Strömungsverlauf des zu filtrierenden Mediums soll soweit wie möglich optimiert werden.
Diese Aufgabe wird durch Gestaltung eines Filterelements gemäß Anspruch 1 gelöst.
Dabei hat der Erfinder das bekannte Mittel des Aufbringens von Klebstoffspuren in Einklang gebracht mit der Gestaltung der Falten.
Es wird ein Filterelement zum Filtern eines Mediums vorgeschlagen, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit einer solchen Faltung, dass ein möglichst großer Speicherraum geschaffen wird, der somit ein verhältnismäßig großes Volumen an zu filtrierenden Partikeln im Medium aufnehmen kann. Dieser Speicherraum wird gebildet zwischen zwei einander benachbarten Faltenblättern. Der Speicherraum kann in einem Längsschnitt durch das Filterelement gesehen U-förmig oder V-förmig oder sackförmig oder birnenförmig sein. Auf der Rohseite, da wo das zu filtrierende Medium das Filterelement anströmt, ist die einzelne Falte sehr schmal zusammenlaufend als Faltenspitze, die als Strömungsteiler dient. Der genannte Speicherraum, in den das zu filtrierende Medium eintritt, soll somit groß sein im Vergleich zu den beiden Räumen, die dem genannten Speicherraum benachbart sind.
Eine solche Asymmetrie führt zu einer Vergrößerung des Speichervolumens auf der Rohseite, und damit zu einer größeren Standzeit. Es kann mehr Staub aufgenommen werden, als bei einer symmetrischen Anordnung der Faltenblätter einer Faltentasche.
Das größere Speichervolumen ist vor allem bei geringeren Filtrationsgeschwindigkeiten von Vorteil, beispielsweise bei Nutzfahrzeuganwendungen oder Industrieanwendungen. Bei diesen Anwendungen ist nämlich die Staubkuchenbildung an der Medienoberfläche relevant. In der Praxis handelt es sich um Filtrationsgeschwindigkeiten des Mediums von beispielsweise < 6 cm/s.
Die Erfindung lässt sich besonders gut einsetzen bei Flachfilterelementen, insbesondere bei solchen mit großen Faltenhöhen, aber auch bei Rundfilterelementen.
Ein wichtiger Aspekt ist die innere Abstützung der einzelnen Faltentasche. Hierzu können Spacer aus Kunststoff oder Stützleimraupen verwendet werden. Dies ist notwendig, da beim Betrieb einer Brennkraftmaschine im Ansaugtrakt entstehende Unterdrücke in den Strömungsbereichen des Mediums zu einem Kollabieren der Falten führen können. Hierbei gelangen reinseitig gegenüberliegende Filtermedien-Abschnitte in direkten Kontakt miteinander. Auch können aufgrund von Materialunregelmäßigkeiten Spannungen und Verformungen auftreten, die zu einem rohseitigen Kollabieren führen.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt:
1 zeigt ein Filterelement in perspektivischer Darstellung.
2 zeigt in schematischer Darstellung einen Filterbalg aus Filtermedium einer ersten Ausführungsform mit mehreren Faltentaschen.
3 zeigt einen Filterbalg aus Filtermedium einer zweiten Ausführungsform mit mehreren Faltentaschen.
4 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Ausschnitt aus einem Filterelement mit drei Faltentaschen.
5 zeigt in perspektivischer Darstellung ein Fragment aus Spacern.
Das in 1 gezeigte Filterelement 1 enthält einen Filterbalg 2. Gegenüber liegt die reinseitige Abströmseite 4. Der Filterbalg 2 befindet sich in einem Kunststoffgehäuse 5.
Der in 2 in einem Ausschnitt und in einer Seitenansicht gezeigte Filterbalg 2 weist Faltenblätter 12, 13 auf. Zu filtrierendes Medium wird von der Rohseite 3 (Anströmseite) herangeführt und von der Reinseite 4 (Abströmseite) abgeführt. Die angeströmte Faltenspitze 7 läuft spitz zu. Der Faltengrund 8 hingegen ist sehr breit. Siehe den Faltenabstand 9 im Bereich des Faltengrundes. Auf diese Weise werden Faltentaschen 11 von erheblichem Volumen gebildet. Jede Faltentasche ist aus zwei Faltenblättern 12 und 13 gebildet. Die Faltenhöhe 10 ist relativ groß. In der Praxis wird ein Verhältnis der Faltenhöhe 10 zum Faltenabstand 9 in der Größenordnung von 25:1 bis 130:1 angestrebt.
Die Faltentaschen 11 sind im Wesentlichen U-förmig. Sie sind eckig; siehe die Kanten 6. Sie können durch das Vorsehen von Prägelinien erzeugt werden.
Der Filterbalg 2 gemäß 3 umfasst Faltentaschen 11 von anderer Gestalt. Die angeströmten – rohseitigen – Faltenspitzen 7 sind zwar wieder recht spitz wie bei der Ausführungsform gemäß 2, jedoch hat die Faltentasche 11 im Wesentlichen die Gestalt eines Dachziegels. Der Faltengrund 8 ist aus einem Kreisbogen gebildet. Er könnte auch aus einem elliptischen Bogen oder einem Vieleck gebildet sein.
4 zeigt in perspektivischer Darstellung wiederum einen Ausschnitt aus einem Filterbalg 2 mit drei Faltentaschen. Auf die Faltenseiten sind – beidseits – Klebstoffspuren 14 als Spacer aufgebracht. Die Klebstoffspuren 14 verlaufen in Bahnlaufrichtung – das heißt in jener Richtung, in welcher das Filterelement erzeugt wird, indem ein Materialstreifen in seiner Längsrichtung gefördert und gefaltet wird. Die Klebstoffspuren 14 sind unterbrochen. Siehe die gestrichelt angedeuteten Unterbrechungen 15.
5 zeigt fragmentarisch in räumlicher Darstellung einen Ausschnitt aus einer Gruppe von Spacern 14 in Gestalt von Körpern aus Papier, Karton oder Kunststoff. Man erkennt, dass die Spacer zur Anwendung bei einer V-förmigen Falte vorgesehen sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2007/056567 A1 [0002]
WO 2011/026999 A1 [0002]
AT 368402 [0002]
EP 0948986 A1 [0002]
FR 2490970 [0002]

Claims

Filterelement zur Filtrierung von Medien, insbesondere von Gasen, insbesondere von Ansaugluft, Kraftstoff, Harnstoff-Lösung oder Motoröl, insbesondere einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, oder Umgebungsluft zur Einleitung in Belüftungssysteme von Gebäuden oder Fahrzeugen, mit einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium, umfassend die folgenden Merkmale: – jede Falte (6) ist aus zwei Faltenblättern gebildet, die auf der angeströmten Rohseite (3) eine Faltenspitze (7) miteinander bilden; – zwei einander benachbarte Falten (6) bilden einen Faltengrund (8) miteinander; – die Rohseite (3) und/oder die Reinseite (4) des Filtermediums weist eine Mehrzahl von länglichen Klebstoffabschnitten entlang von mindestens zwei Klebstoffspuren (14) auf, mit jeweils wenigstens einem Klebstoffabschnitt und jeweils wenigstens einer Klebstoffunterbrechung (15), gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: – der gegenseitige Abstand der beiden Faltenblätter im Bereich der Faltenspitze (7) liegt zwischen null und zwei mm, oder die beiden Faltenblätter im Bereich der Faltenspitze (7) liegen aneinander; – der Faltenabstand (9) zwischen den beiden Faltenblättern einer Faltentasche (11) beträgt im Bereich des Faltengrundes (8) wenigstens das Doppelte des Faltenabstandes im Bereich der Faltenspitze 7.
Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Faltenhöhe (10) zum Faltenabstand (9) im Bereich des Faltengrundes (8) größer als 25:1, 50:1, 150:1 ist oder zwischen diesen Werten liegt.
Filterelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Faltengrund (8) aus einem Kreisbogen oder einem Ellipsenbogen oder einem Vieleck gebildet ist.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Faltenblätter 12, 13 wenigstens einer Faltentasche (11) zueinander parallel oder zueinander geneigt verlaufen.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffspuren (14) äquidistant angeordnet sind.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände benachbarter Klebstoffspuren (14) in Richtung Faltenspitze betrachtet von einer Stirnseite des Filterelements (2) zur anderen Stirnseite zunehmen oder abnehmen.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände benachbarter Klebstoffspuren (14) bezüglich einer senkrecht zu den Faltkanten verlaufenden, vorzugsweise bezüglich der Ausdehnung des Filtermediums in Richtung der Faltkanten mittigen, Spiegelebene insbesondere nach außen hin zunehmen.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (2) ein Flachfilterelement ist.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch die Verwendung bei einer Filtrationsgeschwindigkeit des Mediums von < 6 cm/s.