DE102016015062A1

DE102016015062A1 - Filterelement, insbesondere zur Gasfiltration

Info

Publication number: DE102016015062A1
Application number: DE102016015062.9A
Authority: DE
Inventors: Andreas Kloss; Martin Bottke; Kai Hilarius; Oliver Steins; Christoph Goldbrunner; Dieter Weiss; Stefan Diersch
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2016-12-19
Filing date: 2016-12-19
Publication date: 2018-06-21
Also published as: US10596510B2; US20180169559A1

Abstract

Ein Filterelement weist einen Filtermediumkörper aus einem gefalteten Filterpapier auf, wobei an mindestens einer Seite des Filtermediumkörpers die Faltenzwischenräume an den Stirnkanten mit einer Klebstoffraupe ausgefüllt und von einem Seitenband überdeckt sind.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Filterelement, insbesondere zur Gasfiltration, mit einem als Faltenfilter ausgebildeten Filtermediumkörper, an dem ein umlaufendes Dichtungselement angeordnet ist.
Stand der Technik
Die DE 20 2007 015 847 U1 offenbart einen Motorluftfilter für ein Kraftfahrzeug mit einem Filtermediumkörper, der als Faltenfilter ausgebildet ist. Das Filterelement weist einen rechteckförmigen Grundquerschnitt auf und ist von zwei gegenüberliegenden, U-förmigen Rahmen eingefasst, wobei die beiden Rahmen an den Stirnkanten der Falten des Filtermediumkörpers angeordnet sind. In die Falten des Filtermediumkörpers ist ein Gelege eingesetzt, das die gleiche Faltenstruktur wie der Filtermediumkörper aufweist und die Falten stützt. Der Filtermediumkörper ist aus einem Vliesstoff gefertigt, das Gelege besteht aus Polyamid. An der Abströmseite des Filtermediumkörpers befindet sich ein Gitter aus feuerverzinktem Stahlblech.
Als Stirnkanten werden regelmäßig und im Sinne der vorliegenden Erfindung die Kanten des Filtermediums bezeichnet, welche durch die Faltung des Filtermediums zick-zack-förmig verlaufen, wobei die zick-zack-förmig verlaufenden Stirnkanten jeweils eine seitliche Fläche aufspannen, die als Stirnseite bezeichnet wird. Als Endkanten werden die parallel zu den Faltkanten verlaufenden Kanten des Filtermediums am jeweiligen Ende des zick-zack-förmig gefalteten Filtermedienkörpers bezeichnet, als Endseiten die durch die beidseitig letzte Falte gebildeten, winklig zu An- und Abströmfläche angeordneten Seiten. Im Falle eines rechteckigen Faltenbalges sind somit jeweils vier Seiten bzw. Seitenflächen gebildet, jeweils zwei gegenüberliegende Stirnseiten und zwei gegenüberliegende Endseiten, die jeweils winklig, insbesondere rechtwinklig zu den durch die Faltkanten aufgespannten An- und Abströmflächen angeordnet sind.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein konstruktiv einfach aufgebautes Filterelement stabil auszubilden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Das erfindungsgemäße Filterelement wird vorzugsweise zur Gasfiltration eingesetzt, beispielsweise zur Filtration der einem Innenraum eines Fahrzeugs zuzuführenden Luft oder als Luftfilter im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine.
Das Filterelement umfasst einen Filtermediumkörper, der aus einem gefalteten Filterpapier gefertigt ist und an dem die Filtration stattfindet. Das Filterelement mit dem Filtermediumkörper weist beispielsweise einen rechteckförmigen Grundquerschnitt auf, wobei die Faltenkanten des als Faltenfilter ausgebildeten Filtermediumkörpers die Anströmseite und die Abströmseite bilden. Aufgrund der Ausführung des Filtermediumkörpers aus einem gefalteten Filterpapier lässt sich der Filtermediumkörper in kostengünstiger und einfacher Weise herstellen. Weiterer Vorteil der Verwendung von Papier als Filtermedium ist die im Vergleich zu anderen Medienarten wie Vliesen hohe Eigensteifigkeit, die bereits ein hohes Maß an Eigensteifigkeit eines gefalteten Filtermediumkörpers ermöglicht und damit zur Gesamtstabilität des Filterelementes beiträgt.
An mindestens einer Stirnseite des Faltenfilters sind die Faltenzwischenräume benachbart zu den Stirnkanten mit einer Klebstoffraupe teilweise oder vollständig ausgefüllt. Die Klebstoffraupe erstreckt sich in Strömungsrichtung des Filterelementes zwischen den an der Anström- und der Abströmseite liegenden Faltenkanten und somit über die gesamte Höhe des Filtermediumkörpers, wodurch dem Filterelement eine verbesserte Stabilität verliehen wird. Da sich die Klebstoffraupen bevorzugt durchgehend zwischen An- und Abströmseite erstrecken, sind sie zur Übertragung von Axialkräften, hier in Durchströmungsrichtung geeignet, so dass beispielsweise Kräfte zur Verpressung des Dichtungselementes, die zum Erreichen der Dichtheit notwendig sind, zumindest mitübertragen werden können.
An mindestens einer winklig zur Anström- bzw. Abströmseite stehenden Seite des Filtermediumkörpers, insbesondere an mindestens einer Stirnseite, ist ein Seitenband angeklebt, das seitlich gesehen die Klebstoffraupe bzw. die Stirnseite bevorzugt vollständig überdeckt. Bevorzugt ist mindestens an beiden Stirnseiten und weiter bevorzugt an allen winklig zur Anström- bzw. Abströmseite (die jeweils durch die Faltkanten gebildet sind) stehenden Seiten des Filtermediumkörpers ein erfindungsgemäßes Seitenband angeordnet. Dabei kann pro Seite jeweils ein Abschnitt des Seitenbandes oder ein teilweise oder vollständig umlaufendes Seitenband vorgesehen sein. Das an den Stirnseiten angeordnete Seitenband befindet sich an den Stirnkanten des Filtermediumkörpers, ist mit diesen bevorzugt durch Verkleben verbunden und erstreckt sich in Durchströmungsrichtung gesehen bis zur Anströmseite sowie der Abströmseite des Filtermediumkörpers.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Seitenband mindestens einen und bevorzugt zwei Schenkel auf. Bevorzugt liegen die Schenkel des Seitenbandes benachbart zum Randbereich zwischen der Seite des Filtermediumkörpers und der Anström- bzw. Abströmseite. Weiter bevorzugt ist ein Schenkel auf der dem Dichtungselement gegenüberliegenden Seite angeordnet, so dass die zur axialen Verpressung des Dichtungselements benötigten Kräfte über die durch den Schenkel zur Verfügung gestellten Fläche in das Filterelement eingeleitet werden können. Die Schenkel sind bevorzugt parallel zu An- bzw. Abströmseite des Filtermediumkörpers angeordnet, d. h. insbesondere rechtwinklig zu der jeweiligen winklig zur Anström- bzw. Abströmseite stehenden Seite des Filtermediumkörpers, an welcher das entsprechende Seitenband angeordnet ist. So entsteht bevorzugt ein L- bzw. U-förmiger Querschnitt des Seitenbandes. Bevorzugt überdecken der oder die Schenkel in einem Randbereich jeweils entweder teilweise die An- oder Abströmseite. Sie liegen dabei bevorzugt auf den Faltkanten und/oder auf einem auf diesen aufliegenden, weiter unten beschriebenen Stützgitter auf und sind weiter bevorzugt mit den Faltkanten oder dem auf diesen aufliegenden Stützgitter insbesondere vollflächig verklebt. Bevorzugt ragen die Schenkel der an den Stirnseiten angeordneten Seitenbänder so weit über die An- und/oder Abströmseite, dass sie an die Klebstoffraupen an den Stirnseiten heran oder diese weiter bevorzugt überragen. In anderen Worten sind die Klebstoffraupen entlang der Stirnkanten bzw. an den Stirnseiten durch die Schenkel verdeckt. Durch das insbesondere in Kombination hiermit bevorzugte Verkleben der Schenkel mit den Faltkanten und/oder einem darauf angeordneten Stützgitter im Bereich der Klebstoffspur entsteht so eine in Durchströmungsrichtung durchgehende, parallel zur jeweiligen Stirnseite angeordnete, insbesondere im Wesentlichen durch Klebstoff gebildete Struktur, die insbesondere zusätzlich zum mit Klebstoff versteiften Seitenband Axialkräfte zu übertragen helfen und die Verwindungssteifigkeit des Filterelements verbessern kann. Weiter bevorzugt ist ein Schenkel Träger eines Dichtungselementes, das im Betrieb des Filterelementes die Abström- bzw. Reinseite von der Anström- bzw. Rohseite separiert. Die Seite des Filtermediumkörpers, an der das Seitenband jeweils angeklebt ist, ist vorzugsweise vollständig von dem Seitenband abgedeckt.
Das Seitenband verbessert zusätzlich zu den Klebstoffraupen die Stabilität des Filtermediumkörpers und damit des gesamten Filterelementes. Aufgrund der signifikant verbesserten Stabilität des Filtermediumkörpers können auch verhältnismäßig großflächige Filterelemente aus dem gefalteten Filterpapier gefertigt werden, die trotz ihrer Größe eine verhältnismäßig hohe Stabilität aufweisen. Dies ermöglicht es insbesondere, auf sonstige stützende Einrichtungen, insbesondere einem umlaufenden oder teilweise umlaufenden Rahmen, beispielsweise aus Kunststoff oder aus Metall, zu verzichten. Es genügt vielmehr, dass das Filterelement lediglich den Filtermediumkörper aus dem gefalteten Filterpapier mit der Klebstoffraupe an mindestens einer Seite des Faltenfilters sowie dem angeklebten Seitenband umfasst, das die Klebstoffraupe abdeckt.
Im ausgehärteten Zustand versteift der auf das Seitenband aufgetragene Klebstoff das Seitenband, in dessen Material der Klebstoff im nicht abgebundenen Zustand teilweise oder vollständig eindringt, so dass nach dem Aushärten nicht nur der Klebstoff, sondern auch das mit diesem versehene Seitenband biegesteif ist. Das Seitenband besteht vorteilhafterweise aus einem biegeweichen Material, insbesondere einem Vliesstoff, der verhältnismäßig saugfähig ist und in den der Klebstoff im nicht ausgehärteten Zustand eindringen kann. Das Seitenband, bevorzugt der darauf flächig aufgebrachte Klebstoff, dichtet bevorzugt die durch das Seitenband abgedeckte Seitenfläche, insbesondere zumindest die jeweilige Seitenfläche des Filtermediumkörpers und bevorzugt auch den oder die Schenkel, gegen Fluiddurchtritt ab. Der Klebstoff bildet ferner an den Seitenflächen bevorzugt eine dichtende Verbindung zu den Stirnkanten bzw. Endkanten des Filtermediums.
Das Filterelement weist vorteilhafterweise Quaderform auf. Die Höhe des Quaders wird von der Erstreckung des Filtermediumkörpers in der Durchströmungsrichtung definiert. Die Seite des Faltenfilters mit Faltenzwischenräumen an den Stirnkanten, die mit der Klebstoffraupe ausgefüllt sind und von dem Seitenband abgedeckt ist, verläuft vorzugsweise rechtwinklig zur Anström- und Abströmseite, die zueinander parallel verlaufen.
Indem ein Schenkel des Seitenbands sich über die Anström- oder Abströmseite erstreckt und Träger des Dichtungselementes ist, wird eine konstruktiv einfache Ausführung und insbesondere eine leicht zu realisierende Verbindung des Dichtungselementes mit dem Filtermediumkörper erreicht. Das Dichtungselement ist vorzugsweise umlaufend ausgebildet und erstreckt sich über den gesamten Außenrand des Filtermediumkörpers an dessen Anström- oder Abströmseite. Vorzugsweise befindet sich das Dichtungselement an der Abströmseite des Filtermediumkörpers. Auch bei einer möglichen Anordnung des Dichtungselementes auf einer Seite, auf welcher kein Schenkel vorgesehen ist, wird die Dichtung bevorzugt am Rand der An- oder Abströmseite, insbesondere umlaufend, bevorzugt innerhalb der An- oder Abströmseitenränder angeordnet. In diesem Fall ist das Dichtungselement ebenfalls bevorzugt dichtend mit dem umlaufend angeordneten Seitenband verbunden, beispielsweise durch eine dichtende Anlage, durch eine Klebeverbindung oder durch Anschäumen des Dichtungsmaterials.
Das Dichtungselement ist insbesondere mit dem Schenkel des Seitenbandes verklebt. Hierfür kann ein Schmelzklebstoff auf die Außenseite des Schenkels des Seitenbandes aufgetragen werden, auf den das Dichtungselement aufgelegt wird. Es ist aber auch möglich, einen Schmelzklebstoff an der kompletten Innenseite des Seitenbandes einschließlich des Schenkels aufzutragen. Dies kann auch derart erfolgen, dass der Schmelzklebstoff durch das Material des Seitenbandes hindurchdringt, so dass im Bereich des Schenkels auch Klebstoff bis zur Außenseite des Schenkels gelangt und die Klebeverbindung mit dem Dichtungselement herstellt.
Als Material für den Klebstoff, der insbesondere als Schmelzklebstoff (sog. Hotmelt) vorliegt, kommt beispielsweise ein Polyamid- oder Polyester-basierter Schmelzklebstoff in Betracht. Der vorzugsweise an der Innenseite des Seitenbandes aufgetragene Klebstoff dringt zudem auch in das Material des Filtermediumkörpers ein und schafft eine feste Klebeverbindung zwischen dem Seitenband und dem Filtermediumkörper.
Das Seitenband weist vorteilhafterweise eine lediglich geringe Dicke auf, die gegebenenfalls in der gleichen Größenordnung wie die Dicke des Filterpapiers liegt, aus dem der Filtermediumkörper gebildet ist, oder beispielsweise die zweifache, dreifache, vierfache oder fünffache Dicke des Filterpapiers aufweist.
Für das Dichtungselement kommt als Material beispielsweise ein Schaumstoffmaterial in Betracht, beispielsweise ein Moosgummi oder ein anderes insbesondere in Endlosform vorliegendes Dichtungsprofil, wobei das Dichtungselement als vorgefertigtes Bauteil mit dem Filtermediumkörper verbunden wird, insbesondere verklebt wird. Es ist auch möglich, dass das Dichtungsmaterial aus einem PUR-Material besteht, das gegebenenfalls unmittelbar auf den Filtermediumkörper aufgebracht wird, beispielsweise angeschäumt oder aufgeklebt wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung wird das Seitenband L- oder bevorzugt U-förmig um die Seite des Filtermediumkörpers gelegt, wobei einer oder die beiden winklig abstehenden Schenkel des Seitenbandes an der Anströmseite und/oder an der Abströmseite des Filtermediumkörpers anliegen und in diesem Bereich an den Faltenkanten des Filtermediumkörpers und/oder einem darauf angeordneten Stützgitter anliegen.
Vorteilhafterweise befinden sich an den beiden diametral gegenüberliegenden Stirnseiten des Faltenfilters jeweils Seitenbänder, die die Stirnkanten des Filtermediumkörpers abdecken und mit den Stirnkanten insbesondere dichtend verklebt sind, so dass die Anströmseite von der Abströmseite getrennt ist. Jedes Seitenband ist entweder L-förmig mit nur einem Schenkel ausgebildet, der sich entweder an der Anströmseite oder an der Abströmseite befindet, oder U-förmig mit zwei Schenkeln, von denen sich jeweils einer an der Anströmseite und an der Abströmseite befindet.
Auch an den Endseiten des Filtermediumkörpers kann ein L- oder U-förmiges Seitenband angeklebt sein. Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung sind bevorzugt beide Endseiten des Filtermediumkörpers mit einem Klebstoff verklebt, der unmittelbar auf die außen liegende Falte, d. h. die Endfalte, des Filterpapiers aufgebracht ist. Im ausgehärteten Zustand wird mithilfe des aufgebrachten Klebstoffs Dichtigkeit an der außen liegenden Falte erzielt.
Als Material für das Filterpapier des Filtermediumkörpers kommt Zellulose oder eine Zellulose-Mischfaser mit einem Zelluloseanteil von vorzugsweise mindestens 70 % in Betracht. Die Faltenhöhe liegt vorzugsweise in einem Größenbereich zwischen 15 mm und 75 mm, beispielsweise bei 48 mm. Der Faltenabstand liegt vorteilhafterweise in einem Größenbereich von 2.5 mm bis 6.0 mm, beispielsweise bei 3.0 mm. Die Materialdicke liegt vorteilhafterweise in einem Größenbereich zwischen 0.3 mm und 0.6 mm, beispielsweise bei 0.48 mm. Das Flächengewicht liegt vorteilhafterweise in einem Größenbereich zwischen 90 g/m² und 150 g/m^2, beispielsweise bei 116 g/m² plus/minus 5 g/m². Derartig gewählte Filterpapiere bieten in der Regel gute Filtrationseigenschaften und eine Festigkeit, die die Bildung eines stabileren Filterelementes mit verbesserter Verwindungssteifigkeit ermöglicht.
Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung sind die Faltenzwischenräume benachbart zu den Stirnkanten des Filtermediumkörpers nur auf einer Seite mit der Klebstoffraupe versehen, insbesondere ausgefüllt, beispielsweise nur auf der Anströmseite oder nur auf der Abströmseite. Dies ist grundsätzlich ausreichend für eine Erhöhung der Festigkeit und der Versteifung des Filtermediumkörpers im Randbereich über die gesamte axiale Höhe, bezogen auf die Durchströmungsrichtung. In einer alternativen Ausführung sind die Faltenzwischenräume sowohl auf der Anströmseite als auch auf der Abströmseite mit der Klebstoffraupe versehen, insbesondere ausgefüllt.
Es ist insbesondere zweckmäßig, dass an beiden diametral gegenüberliegenden Seiten Klebstoffraupen in die Faltenzwischenräume benachbart zu den jeweiligen Stirnkanten eingebracht sind. Die Klebstoffraupen sind jeweils von einem Seitenband, das mit dem Filtermediumkörper verklebt ist, abgedeckt.
Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist die Klebstoffraupe, die in die Faltenzwischenräume eingebracht ist, unabhängig von dem Klebstoff ausgebildet, der sich an der Innenseite des Seitenbandes befindet. Dementsprechend werden der Klebstoff der Klebstoffraupe und der Klebstoff an der Innenseite des Seitenbandes in verschiedenen Verfahrensschritten aufgebracht bzw. eingebracht. Bei angebrachtem Seitenband kann der Klebstoff, der sich an der Innenseite des Seitenbandes befindet, von dem Klebstoff der Klebstoffraupe beabstandet bleiben oder mit diesem insbesondere dichtend, d. h. durchgehend in Kontakt sein. Gegebenenfalls handelt es sich bei dem Klebstoff, der sich an der Innenseite des Seitenbandes befindet und dem Klebstoff der Klebstoffraupe um das gleiche Klebstoffmaterial, wenngleich auch Ausführungen mit unterschiedlichen Klebstoffmaterialien möglich sind. Bei Verwendung einer vollflächig auf dem Seitenband an der jeweiligen Stirnseite aufgebrachtem Klebstoffschicht kann auch auf dieser Seite jeweils auf eine durchgehende oder auf Dichtheit ausgelegte Klebstoffraupe verzichtet werden, d. h. entweder eine nur teilweise durchgehende Klebstoffraupe verwendet oder keine Klebstoffraupe vorgesehen sein. Dies wird dadurch ermöglicht, dass die Trennung zwischen Anström- und Abströmseite durch den Klebstoff auf dem Seitenband erfolgt.
Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist entweder an der Anströmseite oder an der Abströmseite, d. h. auf der dem Dichtungselement benachbarten oder auf der dem Dichtungselement gegenüberliegenden Seite, gegebenenfalls an beiden Seiten, ein Stützgitter angeordnet. Das Stützgitter besteht vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial und ist beispielsweise 1 mm bis 10 mm dick. Gegebenenfalls kommt auch eine Ausführung des Stützgitters aus Metall in Betracht, beispielsweise als Streckgitter oder als Lochblech mit einer Dicke von 0.5 mm bis 1 mm. Das Stützgitter befindet sich bevorzugt auf der dem Dichtungselement gegenüberliegenden Seite des Filtermediumkörpers. Dementsprechend liegt das Stützgitter an der Anströmseite, sofern das Dichtungselement an der Abströmseite angeordnet ist.
Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist das Stützgitter mit einem Schenkel des Seitenbandes, der sich an der Anström- bzw. Abströmseite befindet, verklebt. In dieser Ausführung ist das Seitenband als U-Profil ausgebildet und weist zwei Schenkel auf, von denen sich jeweils einer an der Anströmseite und der Abströmseite befindet und Träger des Dichtungselementes bzw. des Stützgitters ist.
Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist das Seitenband im Übergang zu dem Schenkel, der benachbart zum Randbereich an der Anström- bzw. Abströmseite anliegt, einen Einschnitt auf. Der Einschnitt erleichtert das Umklappen des Schenkels entlang der Anström- bzw. Abströmseite.
Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf eine Filtereinrichtung, die mit einem vorbeschriebenen Filterelement versehen ist und außerdem ein Filtergehäuse zur Aufnahme des Filterelementes aufweist.
Bei einem Verfahren zur Herstellung eines vorbeschriebenen Filterelementes wird zunächst der Filtermediumkörper aus dem Filterpapier hergestellt. Hierzu wird der Filtermediumkörper plissiert und werden die Falten vereinzelt, anschließend werden an mindestens einer Seite die Faltenzwischenräume teilweise oder vollständig mit einer Klebstoffraupe ausgefüllt. In einem weiteren Schritt kann gegebenenfalls ein Stützgitter an der Anström- und/oder an der Abströmseite des Filtermediumkörpers angeordnet und gegebenenfalls sogleich mit dem Filtermediumkörper verbunden werden, insbesondere durch Verkleben. In einem weiteren Schritt wird ein mit Klebstoff beschichtetes Seitenband auf die Stirnkanten der mit der Klebstoffraupe ausgefüllten Faltenzwischenräume aufgebracht und mit den Stirnkanten des Filtermediumkörpers verklebt. Mindestens ein Schenkel, gegebenenfalls zwei Schenkel werden umgeklappt und liegen an der Anström- und/oder Abströmseite auf, woraufhin das Dichtungselement insbesondere auf einen umgeklappten Schenkel des Seitenbandes aufgesetzt oder angeschäumt wird. Bei dem Aufsetzen erfolgt die Verbindung zu dem Schenkel des Seitenbandes bevorzugt durch Verkleben. Benachbart zu derjenigen Seite des Filtermediumkörpers, an der kein Seitenband liegt, erfolgt das Verbinden des vorgefertigten Dichtungselementes mit dem Filtermediumkörper ebenfalls durch Verkleben. Es ist aber auch möglich, an allen Seiten des Filtermediumkörpers ein Seitenband anzukleben.
Bei dem Filtermaterial des Filtermediumkörpers handelt es sich vorzugsweise um ein Filterpapier, das in Falten gelegt ist. Alternativ zu einem Filterpapier kann als Filtermaterial für den Filtermediumkörper auch ein anderes gefaltetes Filtermaterial verwendet werden, beispielsweise ein Vliesmaterial, das ebenfalls gefaltet ist.
Figurenliste
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:

1 eine perspektivische Darstellung eines quaderförmigen Filterelements in einer Ansicht von oben,
2 das Filterelement in einer Ansicht von unten,
3 das Filterelement in einer 1 entsprechenden Darstellung im Schnitt,
4 eine 2 entsprechende Darstellung des Filterelementes im Schnitt,
5 der Seitenbereich des Filterelementes im Schnitt,
6 eine Filtereinrichtung mit einem aufnehmenden Filtergehäuse und einem eingesetzten Filterelement im Schnitt,
7 ein gefaltetes Filterpapier, aus dem der Filtermediumkörper geschaffen wird, mit dem Auftrag von zwei Klebstoffraupen,
8 die Stirnkanten des gefalteten Filtermediumkörpers mit eingebrachter Klebstoffraupe im Schnitt.

In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In den 1 und 2 ist ein Filterelement 1 dargestellt, das beispielsweise zur Reinigung der einem Fahrzeuginnenraum zuzuführenden Luft eingesetzt werden kann. Das Filterelement 1 ist quaderförmig ausgebildet und weist einen als Faltenfilter ausgeführten Filtermediumkörper 2 auf, der wie in 1 mit dem Pfeil 3 dargestellt von dem zu reinigenden Fluid durchströmt wird, wobei die großflächigen, zueinander parallelen Seiten die Anström- bzw. Rohseite 4 und die Abström- bzw. Reinseite bilden. Die Höhe des Filtermediumkörpers 2 wird von dem Abstand zwischen der Anströmseite 4 und der Abströmseite 5 bestimmt.
An der Abströmseite 5 des Filterelementes 1 befindet sich ein umlaufendes Dichtungselement 6, das im Randbereich des Filtermediumkörpers 2 angeordnet ist und in Durchströmungsrichtung die Abströmseite 5 des Filtermediumkörpers 2 überragt. Das Dichtungselement 6 ist fest mit dem Filtermediumkörper 2 verbunden, insbesondere verklebt.
An der Anströmseite 4 befindet sich ein Stützgitter 7, das beispielsweise als Kunststoffbauteil ausgeführt ist und eine Vielzahl von Strömungsöffnungen aufweist, durch die das zu reinigende Medium zur Anströmseite 4 des Filtermediumkörpers 2 hindurchströmen kann. Das Stützgitter 7 ist ebenfalls fest mit dem Filtermediumkörper 2 verbunden.
Wie der Schnittdarstellung gemäß 3 zu entnehmen, ist der Filtermediumkörper 2, an dem die Filtration des Fluids stattfindet, aus einem gefalteten Filterpapier gefertigt, dessen Faltenkanten 9 an der Anströmseite 4 und der Abströmseite 5 liegen, wobei sowohl an der Anströmseite als auch an der Abströmseite jeweils eine Vielzahl von Faltenkanten 9 parallel zueinander verlaufen. Rechtwinklig zu den Faltenkanten 9 befinden sich in gegenüberliegenden Seitenbereichen des Filtermediumkörpers 2 die Stirnkanten 10 der einzelnen Falten.
Wie 5 in Verbindung mit 3 und 4 zu entnehmen, sind die beiden gegenüberliegenden Seiten des Filtermediumkörpers 2, an denen jeweils die Stirnkanten 10 der Falten liegen, von einem Seitenband 11 abgedeckt. An der Innenseite des Seitenbandes 11 befindet sich eine Klebstoffschicht 12, beispielsweise ein Schmelzklebstoff, der auf die Innenseite des Seitenbandes 11 aufgetragen ist und mit dem die Verklebung des Seitenbandes 11 mit den Stirnkanten 10 des Filtermediumkörpers 2 erfolgt. Das Seitenband 11 besteht vorzugsweise aus einem Vliesstoff. Die als Schmelzklebstoff ausgeführte Klebstoffschicht 12 breitet sich im nicht verfestigten Zustand in das Material des Seitenbandes 11 aus und dringt außerdem in die Stirnkanten 10 des Filtermediumkörpers 2 ein. Nach dem Aushärten des Klebstoffes ist zum einen eine feste Verbindung zwischen dem Seitenband 11 und dem Filtermediumkörper 2 gegeben. Zum andern wird aufgrund des großflächigen Auftrages der Klebstoffschicht 12 auf das Seitenband 11 auch Strömungsdichtigkeit des Seitenbandes 11 erreicht. Darüber hinaus versteift das Seitenband 11 nach dem Aushärten der Klebstoffschicht 12, wodurch eine signifikante Verbesserung der Stabilität des Filtermediumkörpers 2 erreicht wird.
Die Seitenbänder 11 an diametral gegenüberliegenden Seiten des Filtermediumkörpers 2 sind gleich aufgebaut.
Jedes Seitenband 11 weist zwei randseitige Schenkel 11a, 11b auf, die über die Kante zur Anströmseite 4 und zur Abströmseite 5 hinausragen und um 90° umgeklappt sind und jeweils an der Anströmseite 4 bzw. Abströmseite 5 aufliegen. Im Bereich der Anströmseite 4 liegen die Schenkel 11b auf dem Stützgitter 7 auf, das sich unmittelbar an der Anströmseite 4 des Filtermediumkörpers 2 befindet. Aufgrund der Klebstoffschicht 12, die sich auch entlang der Schenkel 11a und 11b erstreckt, ist der Schenkel 11a unmittelbar mit dem Filtermediumkörper 2 verklebt und der weitere Schenkel 11b mit dem Stützgitter 7 verklebt.
Der Schenkel 11a des Seitenbandes 11 ist Träger des Dichtungselementes 6. Das Dichtungselement 6 ist beispielsweise als Moosgummidichtung ausgebildet und mit dem Schenkel 11a verklebt. Hierfür kann eine separate Klebstoffschicht auf die Außenseite des Schenkels 11a oder auf die zugewandte Seite des Dichtungselementes 6 aufgetragen werden. Gegebenenfalls kann es auch ausreichend sein, dass die Klebstoffschicht 12 an der Innenseite des Seitenbandes 11 das Material des Seitenbandes vollständig durchdringt und bis zur Außenseite des Seitenbandes gelangt, so dass auch im Bereich des Schenkels 11a an der Außenseite Klebstoff vorhanden ist, über den die Dichtung 6 angeklebt wird.
Die Seitenbänder 11 befinden sich zumindest an den diametral gegenüberliegenden Seiten mit den Stirnkanten 10 am Filtermediumkörper 2. Darüber hinaus ist es auch möglich, wie in den 3 und 4 angedeutet, dass auch die beiden weiteren Seiten, welche rechtwinklig an den Stirnkantenseiten liegen, mit jeweils einem Seitenband 11 abgedeckt sind, wobei diese Seitenbänder 11 in entsprechender Weise wie die Seitenbänder 11 an den Stirnkanten ausgebildet sind. Auf diese Weise sind insgesamt vier Seitenbänder 11 am Filtermediumkörper 2 angeordnet und decken alle Seiten des Filtermediumkörpers 2 ringsum strömungsdicht ab. Außerdem ist in dieser Ausführung eine umlaufende Trägerschicht über die umgeklappten Schenkel 11a zum Tragen und Verbinden des Dichtungselementes 6 gegeben.
In 6 ist eine Filtereinrichtung 13 im Schnitt dargestellt, die ein Filtergehäuse mit einem Filtergrundgehäuse 14 und einem Gehäusedeckel 15 und das Filterelement 1 umfasst, das in das Filtergehäuse eingesetzt ist. Die Anströmung und die Abströmung des Fluids erfolgt wie vorbeschrieben an dem Filterelement 1 über die Anströmseite 4 und die Abströmseite 5.
In 7 ist schematisch ein Filterpapier dargestellt, aus dem durch Falten der Filtermediumkörper 2 hergestellt wird. Das Filterpapier ist mit Faltenkanten 9 versehen, die bereits die gefaltete Grundstruktur des Filtermediumkörpers zeigen. Im Bereich der gegenüberliegenden Stirnkanten 10 erfolgt der Auftrag jeweils einer Klebstoffraupe 16 mithilfe einer Auftragvorrichtung 17. Der Auftrag erfolgt an den beiden gegenüberliegenden Stirnkanten 10 vorzugsweise an der gleichen Seite des Filtermediumkörpers, bei der es sich im endgültig gefalteten Zustand entweder um die Anströmseite oder um die Abströmseite handelt. Es ist aber auch möglich, auf beiden gegenüberliegenden Seiten, also sowohl an der Anströmseite als auch an der Abströmseite jeweils eine Klebstoffraupe 16 aufzutragen.
In 8 ist der Filtermediumkörper ausschnittsweise im Schnitt im gefalteten Zustand und mit Klebstoffraupe 16 dargestellt. Die Klebstoffraupe 16 füllt den Zwischenraum in den Falten benachbart zu den Stirnkanten 10 vollständig aus und befindet sich im Ausführungsbeispiel der Anströmseite 4 zugewandt. Die Klebstoffraupe 16 erstreckt sich über die gesamte Höhe des Filtermediumkörpers 2 und verleiht diesem eine erhöhte Stabilität im Randbereich.
Im fertig montierten Zustand sind die Klebstoffraupen 16 von dem Seitenband 11 überdeckt. Hierbei kann die Klebstoffraupe 16, die benachbart zu den Stirnkanten 10 angeordnet ist, in Kontakt mit dem Klebstoff an der Innenseite des Seitenbandes gelangen. In Kombination der Klebstoffraupe 16 mit dem mit Klebstoff versehenen Seitenband 11 wird eine signifikante Verbesserung der Stabilität des Filtermediumkörpers erreicht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202007015847 U1 [0002]

Claims

Filterelement, insbesondere zur Gasfiltration, insbesondere Innenraumluftfilterelement, zum Beispiel für die Belüftungsanlage von Fahrer- oder Passagierkabinen von Fahrzeugen, Bau- oder Landmaschinen, mit einem als Faltenfilter ausgebildeten Filtermediumkörper (2), wobei an dem Filterelement ein Dichtungselement (6) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Filtermediumkörper (2) aus einem gefalteten Filterpapier gefertigt ist, dass an mindestens einer Seite des Filtermediumkörpers (2) die Faltenzwischenräume an den Stirnkanten (10) zumindest teilweise mit einer Klebstoffraupe (16) ausgefüllt sind, und dass mindestens an einer winklig zur Anström- (4) bzw. Abströmseite (5) stehenden Stirnseite des Filtermediumkörpers (2) ein die Stirnseite überdeckendes Seitenband (11) angeklebt ist, das mit den Stirnkanten (10) des Filtermediumkörpers (2) verbunden ist und sich bis zu der Anströmseite (4) und der Abströmseite (5) des Filtermediumkörpers (2) erstreckt, wobei das Seitenband (11) mindestens einen Schenkel (11a, 11b) aufweist, der benachbart zum Randbereich an der Anström- (4) oder Abströmseite (5) anliegt.
Filterelement nach Anspruch 1, wobei mindestens ein Schenkel (11a, 11b) Träger eines Dichtungselements (6) ist.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffraupe (16) von dem mindestens einen Schenkel (11a, 11b) des Seitenbands (11) überdeckt ist oder überragt wird.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Seitenband (11) sich sowohl bis zu der Anströmseite (4) als auch bis zu der Abströmseite (5) des Filtermediumkörpers (2) erstreckt und jeweils ein Schenkel (11a, 11b) des Seitenbands (11) benachbart zum Randbereich an der Anström- (4) bzw. Abströmseite (5) anliegt.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden diametral gegenüberliegenden Seiten des Faltenfilters jeweils ein die Stirnkanten (10) des Filtermediumkörpers (2) abdeckendes Seitenband (11) angeklebt ist.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Seitenband (11) an seiner dem Filtermediumkörper (2) zugewandten Innenseite mit einem Schmelzklebstoff beschichtet ist.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faltenzwischenräume nur benachbart zur Anströmseite (4) oder nur benachbart zur Abströmseite (5) mit der Klebstoffraupe (16) ausgefüllt sind.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffraupe (16) in den Faltenzwischenräumen unabhängig vom Klebstoff an der Innenseite des Seitenbands (11) ausgebildet ist.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Seitenband (11) als Vliesseitenband ausgebildet ist.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Anströmseite (4) und/oder der Abströmseite (5) des Filtermediumkörpers (2) ein Stützgitter (7) angeordnet ist.
Filterelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens ein Stützgitter (7) mit einem Schenkel (11a, 11b) des Seitenbands (11) verklebt ist.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Seitenband (11) im Übergang zum Schenkel (11a, 11b), der benachbart zum Randbereich an der Anström- (4) bzw. Abströmseite (5) anliegt, einen Einschnitt aufweist.
Filtereinrichtung mit einem Filterelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 und mit einem Filtergehäuse zur Aufnahme des Filterelements (1).
Verfahren zur Herstellung eines Filterelements (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei an mindestens einer Seite des Faltenfilters die Faltenzwischenräume an den Stirnkanten (10) zumindest teilweise mit einer Klebstoffraupe (16) ausgefüllt werden und anschließend ein mit Klebstoff beschichtetes Seitenband (11) auf die Stirnkanten (10) der mit der Klebstoffraupe (16) ausgefüllten Faltenzwischenräume aufgebracht und mit den Stirnkanten (10) des Filtermediumkörpers (2) verklebt wird.