DE102014015905A1

DE102014015905A1 - Flachfilterelement für Fluide und Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines solchen

Info

Publication number: DE102014015905A1
Application number: DE102014015905.1A
Authority: DE
Inventors: Thomas Reinhold
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2013-11-20
Filing date: 2014-10-29
Publication date: 2015-05-21

Abstract

Es werden ein Flachfilterelement für Fluide, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines solchen beschrieben. Das Flachfilterelement weist einen Filterbalg (312) aus einem Filtermedium (314) auf, das entlang von Faltkanten (326) zickzackförmig gefaltet ist. Die Faltkanten (326) erstrecken sich jeweils zwischen gegenüberliegenden Stirnkanten (322) des Filterbalges (312). Auf gegenüberliegenden Stirnseiten (320) des Filterbalges (312) ist jeweils eine Stirnfalte (324) mit einer Faltkante (326) und einem gegenüberliegenden freien Stirnrand (330) angeordnet ist. Wenigstens eine der Stirnfalten (324) ist entlang ihres Stirnrandes (330) mittels einer Perforation (338) abgelängt.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Flachfilterelement für Fluide, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Filterbalg aus einem Filtermedium, das entlang von Faltkanten zickzackförmig gefaltet ist, die sich jeweils zwischen gegenüberliegenden Stirnkanten des Filterbalges erstrecken, wobei auf gegenüberliegenden Stirnseiten des Filterbalges jeweils eine Stirnfalte mit einer Faltkante und einem gegenüberliegenden freien Stirnrand angeordnet ist.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Flachfilterelements für Fluide, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem ein Filtermedium entlang von Faltkanten geprägt wird, entlang von Stirnkanten abgelängt wird, entlang der Faltkanten zickzackförmig zu einem Filterbalg gefaltet wird, entlang von zwei gegenüberliegenden Faltkanten, die beim fertigen Filterbalg freie Stirnränder von jeweiligen gegenüberliegenden Stirnfalten bilden, abgelängt wird.
Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung eines Flachfilterelements, insbesondere eines erfindungsgemäßen Flachfilterelements, für Fluide, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, mit wenigstens einer Prägeeinrichtung zur Prägung eines Filtermediums wenigstens entlang von Faltkanten, wenigstens einer Faltkanten-Ablängeinrichtung wenigstens zur Vorbereitung einer Ablängung des Filtermediums entlang von zwei gegenüberliegenden Faltkanten, die beim fertigen Filterbalg freie Stirnränder von jeweiligen gegenüberliegenden Stirnfalten bilden.
Stand der Technik
Die Stirnfalten im Sinne der Erfindung sind die beiden äußeren Falten, an gegenüberliegenden Stirnseiten des Filterbalges. Die Stirnränder sind die beiden freien Ränder des Filtermediums, welche entlang der Stirnfalten verlaufen und diese an den Stirnseiten des Filterbalges begrenzen. Die Stirnkanten des Filterbalges sind die beiden anderen freien Ränder des Filterbalges, die sich zwischen den Stirnrändern erstrecken und entsprechend der Faltung des Filterbalges verlaufen. Die Faltkanten sind die Kanten, entlang denen das Filtermedium gefaltet ist. Bei einem zickzackförmig gefalteten, etwa quaderförmigen Filterbalg sind die Stirnränder und die Faltkanten in der Regel gerade und verlaufen parallel zueinander. Die Stirnkanten verlaufen zickzackförmig und senkrecht zu den Stirnrändern und den Faltkanten. Vor dem Falten des Filtermediums verlaufen die Stirnkanten des später eine etwa quaderförmige gedachte Umhüllende aufweisenden Filterbalges gerade und parallel zueinander. Die gedachte Umhüllende wird durch die Stirnkanten, die auf einer Reinfluidseite des Filterbalges benachbarten Faltkanten bzw. Stirnränder und die auf einer Rohfluidseite benachbarten Faltkanten bzw. Stirnränder aufgespannt.
Bei Flachfilterelementen sind die Filtermedien nicht geschlossen, das heißt, die Stirnfalten sind ebenso wie die Stirnkanten nicht miteinander verbunden. Im Unterschied dazu sind bei Rundfilterelementen die Filtermedien geschlossen, das heißt ihre Stirnfalten sind miteinander verbunden. Flachfilterelemente können dabei eben sein, aber auch Biegungen in unterschiedliche Richtungen aufweisen.
Aus der WO 2010/130698 A1 ist ein Flachfilterelement für einen Luftfilter zur Filtrierung von Verbrennungsluft einer Brennkraftmaschine bekannt. Das Flachfilterelement umfasst einen Filterbalg aus zickzackförmig gefaltetem Filtermedium. Der Filterbalg hat eine Reinluftseite, eine Rohluftseite, zwei Stirnseiten und zwei Stirnkanten. Die Stirnfalten sind die äußeren Falten an den Stirnseiten des Filterbalges. Sie verlaufen parallel zu Faltkanten, entlang denen das Filtermedium gefaltet ist. Die Stirnkanten haben den zickzackförmigen Verlauf der Faltung. Zwei Stirnränder der Stirnfalten befinden sich auf der gleichen Reinluftseite des Filterbalges. Zur Herstellung des Flachfilterelements wird die Anzahl der Falten vorgegeben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Flachfilterelement der eingangs genannten Art und ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines solchen zu gestalten, bei dem eine optimale effektive Filterfläche möglichst reproduzierbar realisiert wird.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass wenigstens eine der Stirnfalten entlang ihres Stirnrandes mittels einer Perforation abgelängt ist.
Erfindungsgemäß ist also eine Perforation vorgesehen, mit deren Hilfe die wenigstens eine Stirnfalte an ihrem Stirnrand präzise abgelängt werden kann. Unter Ablängen im Sinne der Erfindung versteht sich die präzise Vorgabe der Länge des Filtermediums, das heißt des Abstands zwischen den beiden Stirnrändern unter genauer Ausbildung einer vorbestimmten Faltenanzahl. Auf diese Weise kann die effektive Filterfläche präzise und reproduzierbar vorgegeben werden. Entlang der Perforation kann das Filtermedium einfach getrennt werden. Es kann dabei auseinandergebrochen oder gerissen werden. Beim Perforieren wird das Filtermedium entlang des Stirnrandes an mehreren Stellen durchtrennt. Die Perforation kann einfach durch Stanzen eingebracht werden. Zwischen den Durchtrennungen bleiben dabei Perforationsbrücken stehen, welche die Abschnitte des Filtermediums beidseitig des Stirnrandes zunächst noch zusammenhalten. Beim Trennen des Filtermediums entlang der Perforation werden die Perforationsbrücken auseinander gebrochen oder gerissen. Beim fertigen Flachfilterelement können noch Reste von Perforationsbrücken vorhanden sein. An diesem kann die ursprüngliche Perforation einfach erkannt werden. Mittels der Ablängung entlang der Perforation kann eine sehr enge Toleranz der Länge des Filtermediums erreicht werden. Die Toleranz der Faltenanzahl wird auf ±0 reduziert. Die Ablängung entlang des mindestens einen Stirnrandes kann vor dem Aufstellen der Falten erfolgen. Sie kann aber auch beim bereits gefalteten Filterbalg erfolgen.
In einer Ausführungsform eines Filterelementes mit einem Dichtrahmen um den Filterbalg können die Reste von Perforationsbrücken vom Dichtmaterial umschlossen sein.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Abschnitt wenigstens einer der Stirnkanten im nicht gefalteten Zustand des Filtermediums schräg auf wenigstens eine der Faltkanten oder Stirnränder treffen. Auf diese Weise kann die Form des gefalteten Filterbalges auf der die wenigstens eine Stirnkante aufweisenden Seite einfach variiert werden. Der Filterbalg kann so statt einer etwa quaderförmigen Umhüllenden auch eine andersartige polyedrische, insbesondere eine etwa prismatische, Umhüllende aufweisen. Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Stirnkante einen zickzackförmigen Verlauf haben, wobei jede Spitze mit einer der Faltkanten zusammenfällt. Auf diese Weise kann einfach erreicht werden, dass sich der Filterbalg je nach Durchströmungsrichtung des Fluids durch das Flachfilterelement in Durchströmrichtung verjüngt bzw. erweitert. Die Falten des Filterbalges können vorteilhafterweise eine Trapezform haben. Vorteilhafterweise kann der Filterbalg bezüglich der Stirnkanten symmetrisch aufgebaut sein.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine der Stirnkanten in nicht gefaltetem Zustand des Filtermediums wenigstens eine Krümmung (Biegung) und/oder wenigstens einen Knick aufweisen. Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Stirnkante in wenigstens einem Abschnitt zwischen zwei benachbarten Faltkanten gebogen und/oder geknickt sein. Die Form der Falten kann so entsprechend frei variiert werden. Es können vorteilhafterweise Faltenformen realisiert werden, deren Stirnkantenabschnitte und Faltkanten entlang von Kreisabschnitten, Ellipsenabschnitte oder Vielecken verlaufen. So kann eine Formfreiheit für den Filterbalg und damit für das Flachfilterelement weiter erhöht werden. Der Filterbalg und das Flachfilterelement können so optimal an unterschiedliche Filtergehäuse angepasst werden. Der Filterbalg kann auch eine andersartige polyedrische, insbesondere eine etwa prismatische, Umhüllende aufweisen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können wenigstens zwei der Faltkanten und/oder Stirnränder unterschiedliche Längen aufweisen. So kann die Form des fertig gefalteten Filterbalges einfach variiert werden. Vorteilhafterweise können im gefalteten Zustand des Filtermediums wechselweise kurze und lange Faltkanten nebeneinander angeordnet sein. Auf diese Weise kann sich der Filterbalg je nach Durchströmrichtung verjüngen oder aufweiten. Zusätzlich oder alternativ können die Längen der Faltkanten, die beim gefalteten Filterbalg auf einer Seite, also der Rohfluidseite oder der Reinfluidseite, sind, variieren. So kann die Form der Umhüllenden des Filterbalges in Draufsicht, also in oder entgegen der Durchströmrichtung betrachtet, einfach variabel vorgegeben werden. Auf diese Weise kann die Formfreiheit des Filterbalges und damit des Flachfilterelements weiter erhöht werden. Eine Umhüllende des Filterbalges kann vorteilhafterweise nahezu die Form eines Abschnitts oder einer Schicht einer Kugel oder eines Ellipsoids oder eines kugelähnlichen oder ellipsoidähnlichen Körpers aufweisen.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Abschnitt wenigstens einer der Stirnkanten im nicht gefalteten Zustand des Filtermediums schräg auf wenigstens eine der Faltkanten oder Stirnränder treffen und wenigstens zwei der Faltkanten und/oder Stirnränder können unterschiedliche Längen aufweisen. Eine Umhüllende des Filterbalges kann vorteilhafterweise nahezu die Form eines Abschnitts oder einer Schicht einer Kugel oder eines Ellipsoids oder eines kugelähnlichen oder ellipsoidähnlichen Körpers aufweisen. Auch hier sind die Stirnfalten die beiden äußeren Falten, an gegenüberliegenden Stirnseiten des Filterbalges. Die Stirnränder sind die beiden freien Ränder des Filtermediums, welche entlang der Stirnfalten verlaufen und diese an den Stirnseiten des Filterbalges begrenzen. Die Stirnkanten des Filterbalges sind die beiden anderen freien Ränder des Filterbalges, die sich zwischen den Stirnrändern erstrecken und entsprechend der Faltung des Filterbalges verlaufen. Die Faltkanten sind die Kanten, entlang denen das Filtermedium gefaltet ist. Die Faltkanten auf einer Seite des späteren Filterbalges sind länger als die Faltkanten auf der anderen Seite. In ungefaltetem Zustand wechseln sind entsprechende lange Faltkanten und kurzer Faltkanten wechselweise nebeneinander angeordnet. Vor dem Falten des Filtermediums verlaufen so die Stirnkanten des Filterbalges zickzackförmig. Die Längen der langen Faltkanten und der kurzen Faltkanten nehmen jeweils von der Mitte des Filterbalges zu den Stirnseiten hin ab. Bei den zickzackförmig gefalteten, etwa kugelähnlichen oder ellipsoidähnlichen Filterbalg können die Stirnränder und die Faltkanten vorteilhafterweise gerade sein und parallel zueinander verlaufen. Die gedachte Umhüllende wird durch die Stirnkanten, die auf einer Reinfluidseite des Filterbalges benachbarten Faltkanten bzw. Stirnränder und die auf einer Rohfluidseite benachbarten Faltkanten bzw. Stirnränder aufgespannt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können wenigstens zwei unterschiedliche Abstände zwischen benachbarten Faltkanten und/oder Stirnränder vorgesehen sein. Auf diese Weise können unterschiedliche Faltenhöhen in dem Flachfilterelement realisiert werden. Insgesamt kann so eine Höhe des Flachfilterelements variabler ausgestaltet werden.
Die technische Aufgabe wird erfindungsgemäß gemäß dem Verfahren dadurch gelöst, dass das Filtermedium wenigstens entlang eines der späteren Stirnränder mit einer Perforation versehen wird und entlang der Perforation abgelängt wird.
Erfindungsgemäß wird das Filtermedium zur Ausbildung von Stirnrändern vor dem Falten zur Erreichung einer genauen auf das des Filterbalges und einer präzisen Faltenanzahl perforiert. Das Filtermedium kann vorteilhafterweise bahnförmig sein. Das Ablängen entlang der Stirnränder kann dabei vor oder nach dem Aufstellen der Falten des Filterbalges erfolgen. Das Ablängen erfolgt durch Trennung entlang der Perforation. Vorteilhafterweise kann das Filtermedium auch entlang der Stirnkanten mit einer entsprechenden Perforation versehen werden, mittels der das Filtermedium dort abgelängt werden kann. Das Ablängen entlang der Stirnkanten kann ebenfalls vor oder nach dem Aufstellen der Falten erfolgen.
Im Übrigen gelten die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Flachfilterelement und dessen vorteilhafte Ausführungsformen aufgezeigten Vorteile und Merkmale für das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Flachfilterelements und dessen vorteilhaften Ausgestaltungen entsprechend und umgekehrt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann wenigstens eine der Stirnkanten perforiert und/oder abgelängt werden, bevor die Faltkanten geprägt werden. Auf diese Weise kann die Kontur des Filterbalges an seinen Stirnkanten bzw. an seinen Seiten präzise vorgegeben werden. Die Perforation oder Ablängung kann einfach bei dem flachen Filtermedium erfolgen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann die Perforation der Faltkanten während oder nach dem Prägen der Faltkanten durchgeführt wird. Vorteilhafterweise kann der Perforationsvorgang auf den Prägevorgang der Faltkanten abgestimmt werden. Die Positionen der Perforationen können vorteilhafterweise auf die Positionen der Prägungen ausgerichtet werden. Auf diese Weise kann eine Toleranz zwischen der Perforation und der Prägung der entsprechenden Faltkante verringert werden. Perforationseinrichtung und Prägeeinrichtung für die Faltkanten sind vorteilhafterweise aufeinander abgestimmt. Vorteilhafterweise kann die Perforation der späteren Stirnränder bei dem ungefalteten Filtermedium, also vor dem Falten des Filtermediums, erfolgen.
Vorteilhafterweise können Prägewalzen zur Prägung der Faltkanten und Stanzwalzen zur Perforation verwendet werden Eine Anlagensteuerung stellt vorteilhafterweise die präzise Abstimmung aller Funktionsparameter der Medien-Transporteinrichtung wie die Beschneideeinrichtung, die Walzenpaare für das Prägen der Abstandshalter (Rillieren), das Einbringen der Faltkanten, das Einbringen der Perforation, das Aufstellen der Falten und die Trennung der Bälge sicher.
Vorteilhafterweise kann das Ablängen entlang der Faltkanten und/oder das Ablängen entlang der Stirnkanten nach dem Aufstellen der Falten an dem zickzackförmig gefalteten Filterbalg durchgeführt werden. Vorteilhafterweise können die überschüssigen Bereiche des Filtermediums einfach von dem gefalteten Filterbalg abgebrochen oder abgerissen werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann der zickzackförmig gefaltete Filterbalg vor dem Ablängen entlang der Faltkanten und/oder dem Ablängen entlang der Stirnkanten mit einem formstabilisierenden Medium, insbesondere wenigstens einer aushärtenden Stützleimraupe, versehen werden. Beispielsweise sind ist Stützleimraupen zumindest an den stirnrandseitigen Perforationen unterbrochen. Mit dem stabilisierenden Medium kann die Form des Filterbalges stabilisiert werden. Auf diese Weise kann eine Reproduzierbarkeit von Form und Abmessungen des Filterbalges verbessert werden. Mit dem stabilisierenden Medium kann der Filterbalg auch beim Ablängen in seiner Form gehalten werden. Stützleimraupen können einfach aufgebracht werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann ein bahnförmiges Filtermedium nach einem Fließfertigungsverfahren in beliebiger Reihenfolge seitlich beschnitten oder perforiert, geprägt, perforiert, abgelängt und gefaltet werden. Auf diese Weise kann eine Vielzahl von Faltenbälgen in Fließfertigungsverfahren nacheinander hergestellt werden. Im Fließfertigungsverfahren können die Einrichtungen zum Transportieren, Beschneiden, Prägen, Perforieren und Ablängen optimal aufeinander eingestimmt werden. Das bahnförmige Filtermedium kann einfach in einem Durchlaufverfahren durch die Einrichtungen gezogen werden. Vorteilhafterweise kann eine Vorrichtung zur Herstellung der Filterbälge mit Prägewalzen und Perforationswalzen vorgesehen sein. Die Drehzahlen der Walzen können einfach so aufeinander abgestimmt werden, dass eine präzise Prägung, Perforation und gegebenenfalls auch Ablängung erfolgen kann. Auf diese Weise wird die Reproduzierbarkeit der Filterbälge und somit der Flachfilterelemente weiter erhöht.
Die technische Aufgabe wird erfindungsgemäß gemäß der Vorrichtung dadurch gelöst, dass die wenigstens eine Faltkanten-Ablängeinrichtung wenigstens eine Stanzeinrichtung aufweist, mit der das Filtermedium wenigstens entlang eines der späteren Stirnränder mit einer Perforation versehen werden kann.
Die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Flachfilterelement und dessen vorteilhafte Ausführungsformen und dem Verfahren zur Herstellung eines Flachfilterelements und dessen vorteilhaften Ausgestaltungen aufgezeigten Vorteile und Merkmale gelten für die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung eines Flachfilterelements und dessen vorteilhaften Ausführungsformen entsprechend und umgekehrt.
Die Vorrichtung kann vorteilhafterweise geeignet sein zur Bearbeitung eines bahnförmigen Filtermediums nach einem Fließfertigungsverfahren.
Vorteilhafterweise kann eine Einrichtung vorgesehen sein, mit der das Filtermedium entlang der Perforationen der Stirnränder abgelängt werden kann.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Falteinrichtung wenigstens zur Vorbereitung einer zickzackförmigen Faltung des Filtermediums entlang der Faltkanten zu einem Filterbalg vorgesehen sein. Die Falteinrichtung kann vorteilhafterweise wenigstens ein Aufstellwalzenpaar aufweisen, zwischen dessen Walzen das insbesondere bahnartige Filtermedium einfach durchgeführt und aufgestellt werden kann.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens eine Stirnkanten-Ablängeinrichtung wenigstens zur Vorbereitung einer Ablängung des Filtermediums entlang von Stirnkanten vorgesehen sein.
Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Stirnkanten-Ablängeinrichtung wenigstens eine Schneideinrichtung aufweisen, mit der das Filtermedium wenigstens entlang von Stirnkanten abgelängt werden kann. Vorteilhafterweise kann die Schneideinrichtung wenigstens ein Schneidwalzenpaar mit einer Messerwalze und eine Ambosswalze aufweisen. Zwischen den Walzen des wenigstens einen Schneidwalzenpaares kann das Filtermedium einfach durchgeführt und geschnitten werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen schematisch
1 eine isometrische Darstellung eines Flachfilterelements eines Luftfilters einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit einem etwa quaderförmigen Filterbalg aus einem zickzackförmig gefaltetem Filtermedium mit einem Dichtungsrahmen;
2 eine isometrische Darstellung einer alternativen Ausführung eines Filterbalges aus der 1 mit abgewinkelten Stirnkanten;
3 eine isometrische Darstellung eines Filterbalges gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
4 eine isometrische Darstellung eines Filterbalges gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
5 eine isometrische Darstellung eines Filterbalges gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel;
6 eine Vorrichtung zur Herstellung eines Filterbalges eines Flachfilterelements gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel in einer Draufsicht;
7 die Vorrichtung aus der 6 in einer Seitenansicht;
8 eine zweite Bauart einer Vorrichtung zur Herstellung eines Filterbalges eines Flachfilterelements in einer Draufsicht;
9 die Vorrichtung aus der 8 in einer Seitenansicht;
10 bis 20 Verfahrensschritte bei der Herstellung eines Filterbalges sowie eines Filterelementes.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In der 1 ist ein rechteckiges Flachfilterelement 10 eines ansonsten nicht gezeigten Luftfilters einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit einem Dichtungsrahmen gezeigt. Das Flachfilterelement 10 kann in ein Filtergehäuse des Luftfilters zur Filtrierung von Verbrennungsluft der Brennkraftmaschine eingebaut werden. Das Flachfilterelement 10 kann bei Bedarf, beispielsweise bei Erreichen einer Beladungsgrenze, einfach ausgetauscht werden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in den folgenden 2 bis 18 kein Dichtungsrahmen gezeigt.
Das Flachfilterelement 10 umfasst einen in der 2 im Detail gezeigten Filterbalg 12 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel aus zickzackförmig gefaltetem Filtermedium 14. Der Filterbalg 12 hat eine Reinluftseite 16, in der 1 unten, eine Rohluftseite 18, oben, zwei Stirnseiten 20, in der 1 links und rechts, und zwei Stirnkanten 22, im Vorder- bzw. Hintergrund. In der 2 ist der Filterbalg 12 gegenüber der Darstellung in der 1 um 180 Grad gedreht gezeigt, sodass sich dort die Reinluftseite 16 oben und die Rohluftseite 18 unten befindet, wobei es erfindungsgemäß unerheblich ist, welche Seite des Filterbalgs der Roh- und welche der Reinluftseite zugewandt ist.
Der Filterbalg 12 ist an seinen Stirnfalten 24 und seinen Stirnkanten 22 offen, d. h. weder die Stirnfalten 24 noch die Stirnkanten 22 sind miteinander verbunden. Die Stirnfalten 24 sind die äußeren Falten an den Stirnseiten 20 des Filterbalges 12. Sie verlaufen parallel zu Faltkanten 26, entlang denen das Filtermedium 14 gefaltet ist. Die Stirnkanten 22 haben jeweils den zickzackförmigen Verlauf der Faltung.
Eine Durchströmrichtung der zu filtrierenden Luft durch das Flachfilterelement 10 von der Rohluftseite 18 zur Reinluftseite 16 ist in den 1 und 2 jeweils durch einen Pfeil 28 angedeutet. Zwei Stirnränder 30 der Stirnfalten 24 befinden sich auf der Rohluftseite 18. In der 2 ist im Vordergrund einer der beiden Stirnränder 30 sichtbar. Auf der Rohluftseite 18 ist der Filterbalg 12 in einem in der 1 gezeigten rechteckigen Dichtungsrahmen 32, vorzugsweise einer am Filterbalgrand umlaufenden Dichtung aus Polyurethan(PUR)-Schaum, gehalten. Der Dichtungsrahmen 32 überragt den Filterbalg 12 an dessen Stirnkanten 22 und dessen Stirnseiten 20. Jeweils zwischen benachbarten Faltkanten 26 einer Falte 34 bzw. einer Stirnfalte 24 ist das Filtermedium 14 mit einer Mehrzahl von Prägestegen 36 versehen. Die Prägestege 36 erstrecken sich parallel zu den Stirnkanten 22. Die Prägestege 36 dienen zur Stabilisierung der Falten 34 bzw. der Stirnfalten 24. Das Filtermedium 14 kann entlang der Faltkanten 26 scharf geknickt oder auch sanft gebogen sein.
Die Stirnfalten 24 sind entlang ihrer Stirnränder 30 mittels einer Perforation 38 abgelängt. In der 2 sind an den Stirnrändern 30 des Filterbalges 12 noch Reste von Perforationsbrücken 40 der Perforation 38 dargestellt. Vor dem Ablängen des Filterbalges, welches durch Reißen, Brechen, Abscheren oder durch Abknicken erfolgen kann, ist der Abschnitt des Filtermediums 14, welcher den Filterbalg 12 bildet, über die Perforationsbrücken 40 mit dem später abgetrennten Abschnitt des Filtermediums 14 verbunden. Der später abgetrennte Abschnitt des Filtermediums 14 kann bei der Herstellung von Filterbälgen 12 aus einem bahnförmigen Filtermedium 14 nach einem weiter unten näher erläuterten Fließfertigungsverfahren zu einem vorhergehenden oder nachfolgenden Filterbalg 12 gehören. Bei der Perforation 38 ist das Filtermedium 14 zwischen den Perforationsbrücken 40 entlang der Stirnränder 30 durchtrennt. Die Perforationsbrücken 40 halten die Abschnitte des Filtermediums 14 beidseitig der Perforation 38 zunächst noch zusammen. Beim Ablängen des Filterbalges 12 reißt das Filtermedium 14 entlang der Perforationsbrücken 40, sodass der Filterbalg 12 entlang des entsprechenden Stirnrandes 30 präzise abgelängt wird. Das Ablängen kann so mit sehr großer Genauigkeit, d. h. mit einer Faltenzahltoleranz von ±0 Falten, erfolgen.
Bei dem in der 1 gezeigten etwa quaderförmigen Filterbalg 12 sind alle Faltkanten 26 rohluftseitig und reinluftseitig und Stirnränder 30 gleich lang. In ungefaltetem Zustand des Filtermediums 14 verlaufen die Stirnkanten 22 gerade und parallel zueinander. Sie verlaufen im rechten Winkel zu den Faltkanten 26 und den Stirnrändern 30. Die Anzahl der Falten 34 ist genau vorgegeben.
Bei dem in der 2 gezeigten Filterbalg 12 hingegen sind die Faltkanten 26 rohluftseitig und reinluftseitig unterschiedlich lang. In ungefaltetem Zustand des Filtermediums 14 verlaufen die Stirnkanten 22 schräg zueinander. Zudem verlaufen sie schräg zu den Faltkanten 26 und den Stirnrändern 30.
Auf der Reinluftseite 16 des Filterbalges 12 verläuft jeweils neben den Stirnkanten 22 eine Stützleimraupe 42. Die Stützleimraupen 42 werden vor oder nach dem Einbringen der Perforation 38 sowie vor oder nach dem Aufstellen der Falten 34 des Filterbalges 12 auf das Filtermedium 14 aufgebracht. Nach dem Aufstellen der Falten 34 und der Stirnfalten 24 und nach erfolgtem Auftrag der Stützleimraupen 42 verbinden die ausgehärteten Stützleimraupen 42 jeweils benachbarte Falten 34 und stabilisieren so den Filterbalg 12.
Zur Herstellung des Fachfilterelements 10 wird das bahnförmige Filtermedium 14 von einer Rolle nach einem Fließfertigungsverfahren zunächst durch eine Beschneide- oder Perforiervorrichtung gezogen, welche sowohl die Kontur der späteren Stirnkanten 22 als auch die Kontur des Filterbalges 12 an seinen Stirnkanten 22 herstellt. Mit der Beschneide- oder Perforiervorrichtung wird das Filtermedium 14 entlang der Stirnkanten 22 abgelängt. Dann wird die seitlich abgelängte Filtermediumbahn 14 durch ein erstes Paar von Prägewalzen gezogen, mit dem die Prägestege 36 geprägt werden.
Alternativ zu Prägestegen, die als Abstandshalter dienen und deren Orientierung und Kontur der Faltenhöhe angepasst ist, kann mit dem ersten Prägewalzenpaar auch eine Rillierung in die Filtermediumbahn eingebracht werden. In Laufrichtung des Filtermediums 14 hinter dem ersten Prägewalzenpaar befindet sich mindestens ein weiteres Prägewalzenpaar, mit dem die Faltkanten 26 geprägt werden.
Beispielsweise prägt anschließend ein erstes Prägewalzenpaar die Faltkanten auf der Rohluftseite der Filtermediumbahn und ein zweites die Faltkanten auf der Reinluftseite der Filtermediumbahn. Alternativ kann auch zuerst ein erstes Prägewalzenpaar die Faltkanten auf der Reinluftseite der Filtermediumbahn prägen und ein zweites Prägewalzenpaar die Faltkanten auf der Rohluftseite der Filtermediumbahn.
In einer bevorzugten Alternative können beide oder weitere Prägevorgänge mit nur einem Prägewalzenpaar eingebracht werden.
Dem oder den Prägewalzenpaar/en folgt mindestens ein Perforationswalzenpaar, mit dem entlang der Faltkanten 26, an denen der Filterbalg 12 abgelängt werden soll und die dann die jeweiligen Stirnränder 30 bilden, das Filtermedium 14 jeweils mit einer Perforation 38 versehen wird. Hierzu weist das Perforationswalzenpaar eine Ambosswalze und eine Stanzwalze auf.
Alternativ können in der Durchlaufrichtung des Filtermediums mitlaufende Beschneide- oder Perforationseinrichtungen zum Einsatz kommen.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird zum Perforieren des Filtermediums 14 die Stanzwalze, welche entsprechende Stanzmesser aufweist, gegen die Ambosswalze bewegt, sobald sich eine Faltkante 26 zwischen dem Perforationswalzenpaar befindet, welche perforiert werden soll. Die Anzahl der Faltkanten 26 zwischen den mit Perforationen 38 versehenen Stirnrändern 30 zur Vorgabe der späteren Faltenanzahl ist genau vorgegeben. Die Stützleimraupen 42 werden auf das Filtermedium 14 aufgebracht. In Laufrichtung hinter dem Perforationswalzenpaar ist ein Aufstellwalzenpaar vorgesehen, mit dem die Falten 34 zickzackförmig aufgestellt werden. Nach dem Aufstellen der Falten und dem Aushärten der Stützleimraupen 42 wird das noch zusammenhängende bahnförmige Filtermedium 14 entlang der Perforationen 38 gebrochen und so jeweils ein Filterbalg 12 präzise abgelängt. Schließlich wird ein Dichtungsrahmen 32 an dem Filterbalg 12 angeordnet.
In der 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines Filterbalges 112 gezeigt. Diejenigen Elemente, die zu denen des ersten Ausführungsbeispiels aus den 1 und 2 ähnlich sind, sind mit denselben Bezugszeichen zuzüglich 100 versehen. Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Faltkanten 126 auf der Rohluftseite 118 des Filterbalges 112 kürzer sind als die jeweils benachbarten Faltkanten 126 auf der Reinluftseite 116. Abschnitte der Stirnkanten 122 zwischen benachbarten Faltkanten 126 weisen eine Krümmung auf. Von außen betrachtet haben diese Abschnitte einen konvexen Verlauf. Der Filterbalg 112 weitet sich in Strömungsrichtung 128 betrachtet in Richtung der Faltkanten 126 auf. Zusätzlich zu den Stirnrändern 130 sind auch die Stirnkanten 122 mit einer entsprechenden Perforationen 138 versehen, mittels denen der Filterbalg 112 dort seitlich abgelängt ist. Die Reste vom Perforationsbrücken 140 der Perforationen 138 sind in der 3 am Filterbalg 112 an den Stirnrändern 130 und den Stirnkanten 122 erkennbar. Bei der Herstellung des Filterbalges 112 werden im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel die Stirnkanten 122 nicht mit Messern geschnitten, sondern mittels einer entsprechenden Perforationswalze perforiert und später, bevorzugt nach dem Aushärten der Stützleimraupe 142 beim gefalteten Filterbalg 112, abgelängt. Das Ablängen kann auch hier durch Abbrechen oder Abreißen erfolgen.
In der 4 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines Filterbalges 212 gezeigt. Diejenigen Elemente, die zu denen des zweiten Ausführungsbeispiels aus 3 ähnlich sind, sind mit denselben Bezugszeichen zuzüglich 100 versehen. Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die reinluftseitigen Faltkanten 226 genauso lang sind wie die rohluftseitigen Faltkanten 226 bzw. die Stirnränder 230. Die Abschnitte der Stirnkanten 222 zwischen den Faltkanten 226 sind hier nicht gebogen. Stattdessen weisen die Stirnkanten 222 in den Abschnitten zwischen den benachbarten Faltkanten 226 bzw. zwischen den Stirnrändern 230 und dem jeweils benachbarten Faltkanten 226 jeweils einen Knick vom Filtermedium 214 aus betrachtet nach außen auf. Die Falten 234 und die Stirnfalten 224 haben somit eine sechseckige Form. Die Umhüllende des Filterbalges 212 hat insgesamt etwa die Form eines sechsseitigen Prismas.
In der 5 ist ein viertes Ausführungsbeispiel eines Filterbalges 312 gezeigt. Diejenigen Elemente, die zu denen des zweiten Ausführungsbeispiels aus 3 ähnlich sind, sind mit denselben Bezugszeichen zuzüglich 200 versehen.
Auch hier sind die Stirnfalten 324 die beiden äußeren Falten an gegenüberliegenden Stirnseiten 320 des Filterbalges 312. Die Stirnränder 330 sind die beiden freien Ränder des Filtermediums 314, welche entlang der Stirnfalten 324 verlaufen und diese an den Stirnseiten 320 des Filterbalges 312 begrenzen. Die Stirnkanten 322 des Filterbalges 312 sind die beiden anderen freien Ränder des Filterbalges 312, die sich zwischen den Stirnrändern 330 erstrecken und entsprechend der Faltung des Filterbalges 312 verlaufen. Die Faltkanten 326 sind die Kanten, entlang denen das Filtermedium 314 gefaltet ist. Die Stirnränder 330 und die Faltkanten 326 sind gerade und verlaufen parallel zueinander. Die Stirnkanten 322 treffen im nicht gefalteten Zustand des Filtermediums 314 schräg auf die Faltkanten 326 und die Stirnränder 330.
Das vierte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel aus der 3 dadurch, dass die Abschnitte der Stirnkanten 322 zwischen benachbarten Faltkanten 326 gerade sind. Die Faltkanten 326 auf der Rohluftseite 318 sind kürzer als die ihnen jeweils benachbarten Faltkanten 326 auf der Reinluftseite 316. In ungefaltetem Zustand wechseln sich entsprechende lange Faltkanten 326 und kurze Faltkanten 326 wechselweise nebeneinander ab. Vor dem Falten des Filtermediums 314 verlaufen die Stirnkanten 322 zickzackförmig. Ferner nimmt die Länge der Faltkanten 326 auf der Rohluftseite 318 vom Zentrum des Filterbalges 312 zu den Stirnrändern 330 hin ab. Ebenso nimmt die Länge der Faltkanten 326 auf der Reinluftseite 316 vom Zentrum des Filterbalges 312 vom Zentrum zu den Stirnseiten 320 hin ab. Eine entsprechende Einhüllende 351 der Enden der reinluftseitigen Faltkanten 326 bzw. der rohluftseitigen Faltkanten 326 und der Stirnränder 330 haben jeweils etwa die Form einer Ellipse, der einen schmale Umfangsseiten abgeschnitten sind. Der Filterbalg 312 weitet sich in Durchströmrichtung 328 zur Reinluftseite 316 hin etwa konisch auf. Eine gedachte Umhüllende des Filterbalges 312, die durch die Stirnkanten 322, die auf einer Reinfluidseite des Filterbalges 312 benachbarten Faltkanten 326 und die auf einer Rohfluidseite benachbarten Faltkanten 326 bzw. Stirnränder 330 aufgespannt wird, hat insgesamt etwa die Form eines Kegelstumpfs, dessen Grundfläche einer Ellipse ist, deren schmale Umfangsseiten abgeschnitten sind.
In den 6 und 7 ist eine Vorrichtung 443 zur Herstellung eines Filterbalges 412 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel gezeigt, welcher zu den Filterbälgen 12; 112; 212; 312 aus den 1 bis 5 ähnlich ist. Diejenigen Elemente, die zu denen des ersten Ausführungsbeispiels aus den 1 und 2 ähnlich sind, sind mit denselben Bezugszeichen zuzüglich 400 versehen. In der 6 ist die Vorrichtung 443 in einer Draufsicht, in der 7 in einer Seitenansicht gezeigt.
Mit der Vorrichtung 443 kann aus einem bahnförmigen Filtermedium 414 nach einem Fließfertigungsverfahren, welches im Folgenden ebenfalls beschrieben wird, der Filterbalg 412 hergestellt werden. Hierzu wird das bahnförmige Filtermedium 414 von einer Rolle in einer Laufrichtung 411 durch insgesamt fünf Walzenpaare 444, 446, 448, 450 und 452 geführt. Bei dem in Laufrichtung 411 ersten Walzenpaar handelt es sich um ein erstes Prägewalzenpaar 444. Mit dem Prägewalzenpaar 444 werden die Prägestege 436 in das Filtermedium 414 geprägt. Die Prägestege 436 erstrecken sich in Laufrichtung 411.
In Laufrichtung 411 hinter dem ersten Prägewalzenpaar 444 ist ein zweites Prägewalzenpaar 446 angeordnet. Mit dem zweiten Prägewalzenpaar 446 werden in einem vorgegebenen Abstand die Faltkanten 426 in das Filtermedium 414 geprägt. Die Faltkanten 426 verlaufen senkrecht zur Laufrichtung 411.
Hinter dem zweiten Prägewalzenpaar 446 sind zwei Schneidwalzenpaare 448 koaxial in einem Abstand zueinander angeordnet. Die gezeigten Schneid- oder Perforationswalzenpaare stellen eine Ausführungsform der Beschneide- oder Perforationseinrichtung dar, die vorteilhafterweise dann verwendet wird wenn die Kontur der Stirnkanten und der Verlauf der Balgseiten kontinuierlich sind.
Mit dem Abstand zwischen den Schneidwalzenpaaren wird die Breite des Filterbalges 412 vorgegeben. Mit den Schneidwalzenpaaren 448 werden die beiden Stirnkanten 422 geschnitten. Die Schneidwalzenpaare 448 weisen jeweils eine Messerwalze 449 und eine Ambosswalze 451 auf. Die Messer der Messerwalzen 449 haben an ihren Umfängen jeweils einen zickzackförmigen Verlauf, sodass mit ihnen die Stirnkanten 422 zickzackförmig geschnitten werden können. Dabei entspricht der umfangsmäßige Abstand zwischen den Spitzen des Zickzackverlaufs der Messer dem Abstand der Faltkanten 426, sodass jeweils eine Spitze im Zickzackverlauf der Stirnkanten 426 mit einem Ende einer Faltkante 462 zusammenfällt. Auf diese Weise wird wechselweise eine kurze und eine lange Stirnkante 426 realisiert. Die Falten 434 des gefalteten Filterbalges 412 haben dann ein etwa trapezförmiges Profil.
In Laufrichtung 411 hinter den Schneidwalzenpaaren 448 ist ein Perforationswalzenpaar 450 angeordnet. Das Perforationswalzenpaar 450 weist eine Ambosswalze 453 und eine Stanzwalze 454 auf. Die Stanzwalze 454 weist in ihrer radial äußeren Umfangsseite ein mehrfach unterbrochenes Stanzmesser 456 auf, welches sich in axialer Richtung zur Stanzwalze 454 erstreckt. Zur Realisierung der Perforation 438 wird die Stanzwalze 454 gegen die Ambosswalze 453 bewegt, sodass das Filtermedium 414 mit dem Stanzmesser 456 unter Auslassung Perforationsbrücken 440 durchtrennt wird. Die Perforationsbrücken 440 halten das bahnförmige Filtermedium 414 zunächst zusammen. Der Stanzrhythmus der Stanzwalze 454 ist so auf die Laufgeschwindigkeit des Filtermediums 414 und den Abstand der Faltkanten 426 abgestimmt, dass die Stanzwalze 454 immer nach der gleichen vorgegebenen Anzahl von Faltkanten 426 und immer exakt in der entsprechenden Faltkante 426 die entsprechende Perforation 438 stanzt. Auf diese Weise wird reproduzierbar immer die gleiche Balglänge bzw. Faltenanzahl und somit die gleiche effektive Filterfläche zwischen zwei benachbarten Perforationen 438 realisiert.
Das Filtermedium 414 wird anschließend mit den Stützleimraupen 442 versehen.
In Laufrichtung 411 hinter dem Perforationswalzenpaar 450 ist das Aufstellwalzenpaar 452 angeordnet, mit dem die Falten 434 entlang der Faltkanten 426 aufgestellt werden.
Nach dem Aufstellen und dem Aushärten der Stützleimraupen 442 wird das Filtermedium 414 entlang der Perforationen 438 gebrochen. Die stirnseitigen Faltkanten 426 realisieren nun die entsprechenden Stirnränder 430, an denen die Reste der Perforationsbrücken 440 erkennbar sind. Die abgelängten Filterbälge 412 werden mit einem nicht gezeigten Dichtungsrahmen verbunden.
In den 8 und 9 ist ein alternativer Aufbau einer Vorrichtung 443 zur Herstellung eines Filterbalges 412 gezeigt. Diejenigen Vorrichtungselemente, die zu denen des ersten Ausführungsbeispiels aus den 6 und 7 ähnlich sind, sind mit denselben Bezugszeichen versehen. In der 8 ist die Vorrichtung 443 in einer Draufsicht, in der 9 in einer Seitenansicht gezeigt. Im Folgenden werden lediglich die Hauptunterschiede der Vorrichtung 443 aus den 8 und 9 gegenüber der Vorrichtung 443 aus den 6 und 7 erläutert.
Anstelle der Schneidwalzenpaare 448 sind auf jeder Seite jeweils zwei Beschneideeinheiten 648 vorgesehen, die es erlauben das Filtermedium 414 seitlich zu konturieren. Die Konturierung erfolgt durch den Einsatz von Laser, Wasserstrahl, Stichsägen, Stichmesser und/oder Diamantdraht. Die Beschneideeinheiten 648 ermöglichen im Vergleich zu den Schneidwalzenpaare 448 eine Formfreiheit der Seitenkonturen des Filtermediums 414 sowie das Beschneiden (Konturieren) von Bälgen mit unterschiedlichen Faltenhöhen. Die Beschneideeinheiten 648 sind in Laufrichtung 411 dem erstes Prägewalzenpaar 444 vorangestellt, mit denen die Prägestege 436 (bzw. eine Rillierung, insbesondere eine durchgehende Rillierung) in das Filtermedium 414 geprägt werden kann.
In Laufrichtung 411 hinter dem ersten Prägewalzenpaar 444 ist ein zweites und drittes Prägewalzenpaar 446 angeordnet. Mit den Prägewalzenpaaren 446 werden in einem vorgegebenen Abstand die Faltkanten 426 in das Filtermedium 414 geprägt. Die Faltkanten 426 verlaufen senkrecht zur Laufrichtung 411. Das erste Prägewalzenpaar 446 bringt Faltkanten 426 ein, die in das Filtermedium 414 gemäß 9 nach links eingeprägt sind. Das zweite Prägewalzenpaar 446 bringt Faltkanten 426 ein, die in das Filtermedium 414 gemäß 9 nach rechts eingeprägt sind. Auf die Prägewalzenpaare 446 folgt ein Perforationswalzenpaar 450 angeordnet.
Im Unterschied zu den 6 und 7 ist in den 8 und 9 vor allem zusätzlich eine Balgvereinzelungseinrichtung 650 gezeigt, in welcher die Bälge 412 mittels zwei unterschiedlich schnell rotierenden Walzenpaaren von einer getrennt werden. Außerdem ist eine Leimauftragseinrichtung 651 zum Auftrag von Leimraupen vor dem Falten und eine Leimauftragseinrichtung 652 zum Auftrag von Leimraupen nach dem Falten gezeigt.
In den 10 bis 18 sind einzelne Verfahrensschritte eines alternativen Fließfertigungsverfahrens zur Herstellung des Filterbalges 412 mit einer in den 10 bis 18 nicht gezeigten Vorrichtung ähnlich der Vorrichtung 443 aus den 6 und 7 gezeigt.
Das bahnförmige Filtermedium 414 wird, wie in der 10 gezeigt, in Laufrichtung 411 der Vorrichtung zugeführt. Anschließend werden die Stirnkanten 422 zickzackförmig geschnitten. Dies ist in der 11 gezeigt. Alternativ können die Stirnkanten 422 auch jeweils mit einer, in der 18 gezeigten, zickzackförmigen Perforation 439 versehen werden, an denen sie beim gefalteten Filterbalg 412 präzise abgelängt werden können.
In einem folgenden Verfahrensschritt werden, wie in der 12 gezeigt, die Prägestege 436 geprägt. Im Anschluss daran werden die Faltkanten 426 geprägt (13). Die Faltkanten 426 enden jeweils an einer Spitze des zickzackförmigen Verlaufs der Stirnkanten 422.
Anschließend werden, wie in der 14 gezeigt, die entsprechenden Faltkanten 426 jeweils mit einer Perforation 438 versehen. Der Abstand der Perforationen 438 ist durch eine vorgegebene Anzahl von Faltkanten 426 zwischen den zu Perforierenden Faltkanten 426 definiert.
Die Falten 434 werden, wie in der 15 gezeigt, aufgestellt. In einem weiteren Verfahrensschritt werden, wie in der 16 gezeigt, die seitlichen Stützleimraupen 442 aufgebracht.
Nach dem Aushärten der Stützleimraupen 442 werden, wie in der 17 gezeigt, die Filterbälge 412 an den jeweiligen Perforationen 438 auseinandergebrochen. Hierzu wird ein Paar von Trennwalzen 460 und 462 verwendet, welche im gleichen Drehsinn angetrieben sind, so dass sie sich jeweils mit ihrer dem Filtermedium 414 zugewandten Umfangsseite in Laufrichtung 411 bewegen. Die Geschwindigkeit der Drehwalze 462 der in Laufrichtung 411 des Filtermediums 414 vorderen Trennwalze 462 ist größer als die Drehgeschwindigkeit der hinteren Trennwalze 460. aufgrund der unterschiedlichen Drehgeschwindigkeit werden die zusammenhängend hintereinander laufenden Filterbälge 412 entlang der Perforationen 438 auseinandergebrochen.
Sofern die Stirnkanten 422 in dem entsprechenden Verfahrensschritt, der in der 11 gezeigt ist, nicht geschnitten, sondern stattdessen mit den Perforationen 439 versehen sind, werden die Filterbälge 412 in einem weiteren Verfahrensschritt, wie in der 16 gezeigt, seitlich abgelängt. Dies geschieht durch Abbrechen der überschüssigen Abschnitte des Filtermediums 414 entlang der seitlichen Perforationen 439, in der 16 angedeutet durch Pfeile 464.
Der abgelängte Filterbalg 412 wird anschließend, wie in den 19 und 20 gezeigt, in einen kastenförmigen Filterrahmen 466 eingesetzt. Zur Positionierung des Filterbalges 412 in dem Filterrahmen 466 können Positionierstege 468 am Filterrahmen 466 vorgesehen sein.
Bei einem nicht gezeigten Filterbalg gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel, welcher zu den Filterbälgen 12; 112; 212; 312; 412 aus den 1 bis 7 ähnlich ist, sind wenigstens zwei unterschiedliche Abstände zwischen benachbarten Faltkanten und/oder Stirnränder vorgesehen. So werden unterschiedliche Faltenhöhen in dem Flachfilterelement realisiert.
Bei allen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen eines Flachfilterelements 10, eines Filterbalges 12; 112; 212; 312; 412, einer Vorrichtung 443 und eines Verfahrens zur Herstellung eines Flachfilterelements 10 bzw. eines Filterbalges 12; 112; 212; 312; 412 sind unter anderem folgende Modifikationen möglich: Die Erfindung ist nicht beschränkt auf Flachfilterelemente 10 und Filterbälge 12; 112; 212; 312; 412 von Luftfiltern von Brennkraftmaschinen und Kraftfahrzeugen. Vielmehr kann sie auch bei andersartigen Flachfilterelementen für andersartige Fluide, beispielsweise Flüssigkeiten, beispielsweise Öl oder Kraftstoff oder Wasser, eingesetzt werden. Die Erfindung kann auch außerhalb von Brennkraftmaschinen eingesetzt werden. Auch kann sie außerhalb der Kraftfahrzeugtechnik, beispielsweise bei Industriemotoren, eingesetzt werden.
Die Durchströmrichtung 28; 128; 228; 328 für die zu reinigende Luft kann auch umgekehrt sein.
Der Dichtungsrahmen 32 kann sich statt auf der Rohluftseite 18 auch auf der Reinluftseite 16 des Filterbalges 12 befinden.
Die Reihenfolge der Verfahrensschritte zur Herstellung der Filterbälge 12; 112; 212; 312; 412 kann, dort, wo es sinnvoll ist, auch anders sein. Beispielsweise kann die Perforation auch gemeinsam mit den Prägen der Faltkanten 26; 126; 226; 326; 426 erfolgen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2010/130698 A1 [0006]

Claims

Flachfilterelement (10) für Fluide, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Filterbalg (12; 112; 212; 312; 412) aus einem Filtermedium (14; 114; 214; 314; 414), das entlang von Faltkanten (26; 126; 226; 326; 426) zickzackförmig gefaltet ist, die sich jeweils zwischen gegenüberliegenden Stirnkanten (22; 122; 222; 322; 422) des Filterbalges (12; 112; 212; 312; 412) erstrecken, wobei auf gegenüberliegenden Stirnseiten (20; 120; 220; 320; 420) des Filterbalges (12; 112; 212; 312; 412) jeweils eine Stirnfalte (24; 124; 224; 324; 424) mit einer Faltkante (26; 126; 226; 326; 426) und einem gegenüberliegenden freien Stirnrand (30; 130; 230; 330; 430) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Stirnfalten (24; 124; 224; 324; 424) entlang ihres Stirnrandes (30; 130; 230; 330; 430) mittels einer Perforation (38; 138; 238; 338; 438) abgelängt ist.
Flachfilterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Abschnitt wenigstens einer der Stirnkanten (122; 222; 322; 422) im nicht gefalteten Zustand des Filtermediums (114; 214; 314; 414) schräg auf wenigstens eine der Faltkanten (126; 226; 326; 426) oder Stirnränder (130; 230; 330; 430) trifft.
Flachfilterelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Stirnkanten (122; 222; 322; 422) in nicht gefaltetem Zustand des Filtermediums (114; 214; 314; 414) wenigstens eine Krümmung und/oder wenigstens einen Knick aufweist.
Flachfilterelement nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei der Faltkanten (126; 326; 426) und/oder Stirnränder (130; 330; 430) unterschiedliche Längen aufweisen.
Flachfilterelement nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei unterschiedliche Abstände zwischen benachbarten Faltkanten und/oder Stirnränder vorgesehen sind.
Verfahren zur Herstellung eines Flachfilterelements (10) für Fluide, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, insbesondere nach einem der vorigen Ansprüche, bei dem ein Filtermedium (14; 114; 214; 314; 414) entlang von Faltkanten (26; 126; 226; 326; 426) geprägt wird, entlang von Stirnkanten (22; 122; 222; 322; 422) abgelängt wird, entlang der Faltkanten (26; 126; 226; 326; 426) zickzackförmig zu einem Filterbalg (12; 112; 212; 312; 412) gefaltet wird, entlang von zwei gegenüberliegenden Faltkanten (26; 126; 226; 326; 426), die beim fertigen Filterbalg (12; 112; 212; 312; 412) freie Stirnränder (30; 130; 230; 330; 430) von jeweiligen gegenüberliegenden Stirnfalten (24; 124; 224; 324; 424) bilden, abgelängt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermedium (14; 114; 214; 314; 414) wenigstens entlang eines der späteren Stirnränder (30; 130; 230; 330; 430) mit einer Perforation (38; 138; 238; 338; 438) versehen wird und entlang der Perforation (38; 138; 238; 338; 438) abgelängt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Stirnkanten (22; 122; 222; 322; 422) perforiert oder abgelängt wird, bevor die Faltkanten (26; 126; 226; 326; 426) geprägt werden.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Perforation (38; 138; 238; 338; 438) der Faltkanten (26; 126; 226; 326; 426) vor oder während oder nach dem Prägen der Faltkanten (26; 126; 226; 326; 426) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ablängen entlang der Faltkanten (26; 126; 226; 326; 426) zur Ausbildung von Strinrändern (30; 130; 230; 330; 430) und/oder das Ablängen entlang der Stirnkanten (22; 122; 222; 322; 422) nach dem Aufstellen der Falten (34; 134; 234; 334; 434) an dem zickzackförmig gefalteten Filterbalg (12; 112; 212; 312; 412) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zickzackförmig gefaltete Filterbalg (12; 112; 212; 312; 412) vor dem Ablängen entlang der Faltkanten (26; 126; 226; 326; 426) zur Ausbildung von Strinrändern (30; 130; 230; 330; 430) und/oder dem Ablängen entlang der Stirnkanten (22; 122; 222; 322; 422) mit einem formstabilisierenden Medium, insbesondere wenigstens einer aushärtenden Stützleimraupe (42; 142; 242; 342; 442), versehen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein bahnförmiges Filtermedium (14; 114; 214; 314; 414) nach einem Fließfertigungsverfahren geprägt, perforiert, abgelängt und gefaltet wird.
Vorrichtung (443) zur Herstellung eines Flachfilterelements, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, für Fluide, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 6 bis 11, mit wenigstens einer Prägeeinrichtung (446) zur Prägung eines Filtermediums (414) wenigstens entlang von Faltkanten (426), wenigstens einer Faltkanten-Ablängeinrichtung (450) wenigstens zur Vorbereitung einer Ablängung des Filtermediums (414) entlang von zwei gegenüberliegenden Faltkanten (426), die beim fertigen Filterbalg (412) freie Stirnränder (430) von jeweiligen gegenüberliegenden Stirnfalten (424) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Faltkanten-Ablängeinrichtung (450) wenigstens eine Stanzeinrichtung (453, 454) aufweist, mit der das Filtermedium (414) wenigstens entlang eines der späteren Stirnränder (430) mit einer Perforation (438) versehen werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch wenigstens eine Stirnkanten-Ablängeinrichtung (448) wenigstens zur Vorbereitung einer Ablängung des Filtermediums (414) entlang von Stirnkanten (422).