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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filterelement und eine Filteranordnung mit einem derartigen Filterelement.
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Die Erfindung ist auf unterschiedliche Filterelemente und -anordnungen anwendbar. Die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik ist insbesondere relevant für Ansaugluftfilter eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugs, für Filter in Klima- oder Lüftungsanlagen von Kraftfahrzeugen, insbesondere auch Bussen, von Schienenfahrzeugen, insbesondere auch Straßen- oder S-Bahnen, Wasserfahrzeugen oder auch bei Schaltschränken.
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Die Luftverunreinigung, beispielsweise mit Staub, Feinstaub oder Sand, macht es erforderlich, die Ansaugluft einer Brennkraftmaschine oder die Zuluft einer Klima- oder Lüftungsanlage mittels geeigneter Filter zu reinigen. Hierfür kommen beispielsweise Partikelfilter in Frage, die in der Umgebungsluft enthaltene Schwebstoffe möglichst gut herausfiltern sollen. Hierzu werden häufig gefaltete bzw. plissierte Filtermaterialien, wie etwa Filtervliese, die ein Faltenpack bilden, eingesetzt. Hierzu wird ein zunächst flächiger Filtermaterialbogen zickzackförmig gefaltet. Das Faltenpack wird beispielsweise von Seitenbändern und Kopfbändern oder einem sonstigen Rahmen gehalten. Derartige Filterelemente können in einem Filtergehäuse austauschbar fixiert sein. Insbesondere bei Klima- oder Lüftungsanlagen enthalten die Filterelemente häufig auch Geruchsfilter, bei denen Geruchs- und Schadstoffe adsorbierende Materialien wie Aktivkohle in die Filterelemente eingebracht sind.
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Im Automobilbereich werden gleichartige Filterelemente, auch Filtereinsätze genannt, in hohen Stückzahlen automatisiert gefertigt. Bei kleineren Stückzahlen müssen hier Filterelemente bereitgestellt werden, die angepasst auf eine weniger automatisierte Fertigung sind und z. B. flexibler in ihren Dimensionen anpassbar an eine bestimmte Anwendung sind.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Filterelement zu schaffen.
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Demgemäß wird ein Filterelement mit einer Dichteinrichtung, die dazu eingerichtet ist, das Filterelement axial gegenüber einer Filteraufnahme, in der das Filterelement aufnehmbar ist, abzudichten und einem gefalteten Filtermedium, das eine Längsseite und eine Querseite aufweist, vorgeschlagen, wobei die Längsseite länger als die Querseite ist, wobei das gefaltete Filtermedium so gefaltet ist, dass Faltenspitzen desselben parallel zu der Querseite angeordnet sind und wobei entlang der Längsseite ein L-förmiges Versteifungselement vorgesehen ist.
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Dadurch, dass entlang der Längsseite das L-förmige Versteifungselement vorgesehen ist, wird ein Durchbiegen des Filterelements verhindert. Hierdurch bleibt die Dichteinrichtung stets in Kontakt mit einer ihr zugeordneten Dichtfläche, wodurch die Dichtheit dauerhaft gewährleistet bleibt. Vorzugsweise ist das L-förmige Versteifungselement mit dem Filtermedium verklebt. Das Filterelement ist vorzugsweise ein Ansaugluft- oder Motorluftfilter, ein Innenraumfilter oder ein Raumfilter. Die Faltenspitzen sind vorzugsweise senkrecht zu der Längsseite angeordnet. Unter „senkrecht“ ist vorliegend ein Winkel von 90° ± 10°, weiter bevorzugt von 90° ± 5°, weiter bevorzugt von 90° ± 3°, weiter bevorzugt von 90° ± 1°, weiter bevorzugt von genau 90° zu verstehen. Unter „parallel“ ist vorliegend ein Winkel von 0° ± 10°, weiter bevorzugt von 0° ± 5°, weiter bevorzugt von 0° ± 3°, weiter bevorzugt von 0° ± 1°, weiter bevorzugt von genau 0° zu verstehen.
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In Ausführungsformen weist das Filterelement umlaufend erste L-förmige Versteifungselemente, die aus einem Textilband gefertigt sind, und umlaufend zweite L-förmige Versteifungselemente, die aus einem Kunststoffprofil gefertigt sind, auf, wobei die ersten L-förmigen Versteifungselemente zwischen dem Filtermedium und den zweiten L-förmigen Versteifungselementen angeordnet sind. Die L-förmigen Versteifungselemente sind vorzugsweise mit dem Filtermedium verklebt.
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In weiteren Ausführungsformen weist das Filterelement umlaufend erste L-förmige Versteifungselemente, die aus einem Textilband gefertigt sind, und an einander gegenüberliegenden Querseiten angeordnete zweite L-förmige Versteifungselemente, die aus einem Kunststoffprofil gefertigt sind und die auf den ersten L-förmigen Versteifungselementen angeordnet sind, auf, wobei die an einander gegenüberliegenden Längsseiten angeordneten ersten L-förmigen Versteifungselemente doppellagig ausgebildet sind. Die Lagen der L-förmigen Versteifungselemente sind vorzugsweise vollflächig miteinander verklebt.
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In weiteren Ausführungsformen ist das L-förmige Versteifungselement gleichzeitig auf Faltenprofilen und auf Faltenspitzen des gefalteten Filtermediums angeordnet. Insbesondere umgreift das L-förmige Versteifungselement das Filtermedium teilweise. Hierdurch wird eine verbesserte Versteifungswirkung erreicht.
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In weiteren Ausführungsformen beträgt ein Verhältnis der Querseite zur Längsseite 1:5 bis 1:15, weiter bevorzugt 1:6 bis 1:14, weiter bevorzugt 1:7 bis 1:13, weiter bevorzugt 1:8 bis 1:12, weiter bevorzugt 1:9 bis 1:11. Insbesondere beträgt das Verhältnis 1:8, 1:9 oder 1:10.
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In weiteren Ausführungsformen sind an der Längsseite und/oder an der Querseite des Filterelements jeweils zwei L-förmige Versteifungselemente so angeordnet, dass diese das gefaltete Filtermedium C-förmig umgreifen. Dies verbessert die Versteifungswirkung nochmals.
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In weiteren Ausführungsformen weist das L-förmige Versteifungselement drei Schenkel auf, wobei ein seitlich an dem Filterelement aufliegender erster Schenkel mit dem Filtermedium verklebt ist und wobei ein dritter Schenkel mit dem ersten Schenkel verklebt ist. Insbesondere sind die Schenkel vollflächig verklebt. Beispielsweise kann die Verklebung mittels eines Schmelzklebstoffs erfolgen.
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In weiteren Ausführungsformen ist die Dichteinrichtung auf einem zweiten Schenkel des L-förmigen Versteifungselements angeordnet. Die Dichteinrichtung ist vorzugsweise elastisch verformbar und aus einem aufgeschäumten Kunststoffmaterial gefertigt. Vorzugsweise läuft die Dichteinrichtung vollständig um das Filterelement um.
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In weiteren Ausführungsformen steht der zweite Schenkel von dem Filtermedium ab und ist federelastisch verformbar. Hierdurch wird vorzugsweise der Anpressdruck der Dichteinrichtung an ihre korrespondierende Dichtfläche erhöht. Dies verbessert die Dichtwirkung.
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Weiterhin wird eine Filteranordnung mit einem derartigen Filterelement und einer Filteraufnahme, in der das Filterelement aufnehmbar ist, vorgeschlagen, wobei die Dichteinrichtung des Filterelements dieses axial gegenüber einer Filteraufnahme abdichtet. Unter „axial“ ist vorliegend eine zu einer Durchströmungsrichtung des Filterelements parallel orientierte Richtung zu verstehen.
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Weitere mögliche Implementierungen des Filterelements und/oder der Filteranordnung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Verfahrensschritte. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform des Filterelements und/oder der Filteranordnung hinzufügen.
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Weitere Ausgestaltungen des Filterelements und/oder der Filteranordnung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele. Im Weiteren werden das Filterelement und/oder die Filteranordnung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
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Figurenliste
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Es zeigt dabei:
- 1: eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Filterelements;
- 2: eine schematische perspektivische Teilschnittansicht des Filterelements gemäß der 1;
- 3: eine schematische perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Filterelements;
- 4: eine schematische perspektivische Teilschnittansicht des Filterelements gemäß der 3;
- 5: eine schematische perspektivische Teilschnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Filterelements;
- 6: eine weitere schematische perspektivische Teilschnittansicht des Filterelements gemäß der 5;
- 7: eine schematische perspektivische Teilschnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Filterelements;
- 8: eine schematische perspektivische Teilschnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Filterelements; und
- 9: eine schematische Schnittansicht des Filterelements gemäß der 8.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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Die 1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Filterelements 1 zur Verwendung in einem Fahrzeug oder Gebäude. Das Filterelement 1 kann weiterhin Anwendung in Kraftfahrzeugen, insbesondere in landwirtschaftlichen Maschinen, Luftfahrzeugen, Schienenfahrzeugen, Wasserfahrzeugen, Schaltschränken und dergleichen finden. Insbesondere ist das Filterelement 1 ein Innenraumfilter, ein Motorluftfilter, ein Raumluftfilter oder dergleichen. Die 2 zeigt das Filterelement 1 in einer Teilschnittansicht. Im Folgenden wird auf die 1 und die 2 gleichzeitig Bezug genommen.
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Das Filterelement umfasst eine Längsseite I und eine Querseite q. Das Filterelement 1 ist quaderförmig. Die Längsseite I ist größer als die Querseite q. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis der Querseite q zur Längsseite I 1:5 bis 1:15, weiter bevorzugt 1:6 bis 1:14, weiter bevorzugt 1:7 bis 1:13, weiter bevorzugt 1:8 bis 1:12, weiter bevorzugt 1:9 bis 1:11.
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Das Filterelement 1 umfasst ein Filtermedium 2 in Form eines Faltenpacks aus gefaltetem Filtermaterial. Das Filtermedium 2 ist so gefaltet, dass Faltenspitzen 3 parallel zu der Querseite q und senkrecht zu der Längsseite I angeordnet sind. Es können Kunststoffvliesmaterialien zickzackförmig gefaltet als Filtermaterialien für das Filtermedium 2 verwendet werden. Auf Faltenprofilen 4 des Filtermediums 2 ist in der Orientierung der 2 an jeweils einer Längsseite I des Filtermediums 2 vorderseitig ein L-förmiges Versteifungselement 5 und rückseitig ein L-förmiges Versteifungselement 6 angebracht. Es kann dabei eine Verklebung mit beispielsweise einem Schmelzklebstoff oder anderen geeigneten Klebstoffen erfolgen. Die L-förmigen Versteifungselemente 5, 6 können aus dem gleichen Material gefertigt sein wie das Filtermedium 2. Beispielsweise können die L-förmigen Versteifungselemente 5, 6 aus einem Vliesmaterial gefertigt sein. Durch die L-förmigen Versteifungselemente 5, 6 erfährt das Filtermedium 2 eine gewisse seitliche Stabilität. Jedes L-förmige Versteifungselement 5, 6 weist zwei senkrecht zueinander angeordnete Schenkel 7, 8 auf. Hierdurch liegt das L-förmige Versteifungselement 5, 6 gleichzeitig auf den Faltenprofilen 4 und auf den Faltenspitzen 3 des Filtermediums 2 auf. Insbesondere ist ein erster Schenkel 7 des L-förmigen Versteifungselements mit den Faltenprofilen 4 und ein zweiter Schenkel 8 des L-förmigen Versteifungselements 5, 6 mit den Faltenspitzen 3 verbunden.
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Um ferner eine Versteifung und einen Abschluss an Stirnseiten des Filtermediums 2 zu erzielen, können an jeweiligen Endfalten 9 des Filtermediums 2 weitere L-förmige Versteifungselemente 10 angebracht sein. Die L-förmigen Versteifungselemente 5, 6, 10 können das Filtermedium 2 in der Art eines Rahmens umschließen. Die ersten L-förmigen Versteifungselemente 5, 6, 10 sind vorzugsweise als Textilbänder ausgebildet und mit dem Filtermedium 2 verklebt. Das L-förmige Versteifungselement 10 weist einen ersten Schenkel 11, der auf den Faltenspitzen 3 aufliegt, und einen zweiten Schenkel 12, der mit einer jeweiligen Endfalte 9 verbunden ist, auf.
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Im Betrieb, beispielsweise als Innenraumfilter, strömt zu filternde Luft von einer Rohseite RO senkrecht zur flächigen Erstreckung des Filtermediums 2 durch das Filtermedium 2 hin zu einer Reinseite RE. In der Regel werden die Filtermaterialien und Geometrien des Filtermediums 2 oder des Filterelements 1 auf eine vorgegebene Durchströmrichtung angepasst.
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Oberseitig, das heißt auf den Schenkeln 8, 11 der L-förmigen Versteifungselemente 5, 6, 10 ist eine elastisch verformbare Dichteinrichtung 13 vorgesehen. Die Dichteinrichtung 13 ist vorzugsweise an die L-förmigen Versteifungselemente 5, 6, 10 angeschäumt. Die Dichteinrichtung 13 ist dazu eingerichtet, das Filterelement 1 axial bezüglich einer Durchströmrichtung durch das Filtermedium 2 gegenüber einer Filteraufnahme oder einem Filtergehäuse abzudichten.
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Das Filterelement 1 weist weiterhin zweite L-förmige Versteifungselemente 14, 15 auf, die das Filtermedium 2 vollständig umlaufen. An der Längsseite I ist jeweils ein zweites L-förmiges Versteifungselement 14 vorgesehen. An der Querseite q ist jeweils ein zweites L-förmiges Versteifungselement 15 vorgesehen. Die zweiten L-förmigen Versteifungselemente 14, 15 sind aus einem Kunststoffprofil gefertigt. Dabei sind die ersten L-förmigen Versteifungselemente 5, 6, 10 und die zweiten L-förmigen Versteifungselemente 14, 15 so angeordnet, dass sie das Filtermedium 2 C-förmig umgreifen. Die Versteifungselemente 5, 6, 10, 14, 15 sind miteinander verklebt. An den Längsseiten I des Filtermediums 2 ist jeweils ein L-förmiges Versteifungselement 14 mit zwei Schenkeln 16, 17 vorgesehen. Der Schenkel 16 liegt auf dem Schenkel 7 des ersten L-förmigen Versteifungselements 5, 6 auf und ist mit diesem verklebt. Der Schenkel 17 liegt auf den Faltenspitzen 3 auf und ist mit diesen verklebt.
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Die 3 und die 4 zeigen eine weitere Ausführungsform eines Filterelements 1. Die Ausführungsfom des Filterelements 1 gemäß 3 und 4 unterscheidet sich von der Ausführungsform des Filterelements 1 gemäß 1 und 2 dadurch, dass das zweite L-förmige Versteifungselement 14 nicht als Kunststoffprofil, sondern als Textilband ausgebildet ist. Das zweite L-förmige Versteifungselement 14 ist als doppelte Lage auf das erste L-förmige Versteifungselement 5 aufgeklebt. Das heißt, das L-förmige Versteifungselement 5, 6 ist doppellagig. Die ersten L-förmigen Versteifungselemente 5, 6, 10 umlaufen das Filtermedium 2 vollständig. Das zweite L-förmige Versteifungselement 15 in Form eines Kunststoffprofils ist nur an der Querseite q vorgesehen.
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Die 5 und die 6 zeigen eine weitere Ausführungsform eines Filterelements 1. Die Ausführungsform des Filterelements 1 gemäß 5 und 6 unterscheidet sich von der Ausführungsform des Filterelements 1 gemäß 1 und 2 dadurch, dass auf das zweite L-förmige Versteifungselement 14 verzichtet wird. Stattdessen umfasst das erste L-förmige Versteifungselement 5, 6 einen dritten Schenkel 18, der an dem ersten Schenkel 7 des ersten L-förmigen Versteifungselements 5, 6 befestigt ist. Da der erste Schenkel 7 und der dritte Schenkel 18 V-förmig angeordnet sind, kann das Versteifungselement 5, 6 auch als LV-förmig bezeichnet werden. Wie die 6 zeigt, wird der dritte Schenkel 18 auf den ersten Schenkel 7 aufgelegt und mit diesem verklebt. Das Filterelement 1 weist ferner das in 5 und 6 nicht gezeigte zweite L-förmige Versteifungselement 15 auf, das an der Querseite q angeordnet ist und das aus einem Kunststoffprofil gefertigt ist.
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Die 7 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Filterelements 1. Weiterhin zeigt die 7 auch eine Filteranordnung 19 mit einem Filterelement 1, das in einem Filtergehäuse oder einer Filteraufnahme 20 aufnehmbar ist. Die Ausführungsform des Filterelements 1 gemäß der 7 unterscheidet sich von der Ausführungsform des Filterelements 1 gemäß 1 und 2 dadurch, dass die ersten und zweiten L-förmigen Versteifungselemente 5, 6, 10, 14, 15 als Textilbänder ausgeführt sind und das gefaltete Filtermedium 2 vollständig umlaufen. Weiterhin sind die zweiten oder unteren L-förmigen Versteifungselemente 14, 15 doppellagig ausgeführt, um eine bessere Versteifungswirkung zu erreichen.
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Die 8 und die 9 zeigen eine weitere Ausführungsform eines Filterelements 1. Die Ausführungsform des Filterelements 1 gemäß 8 und 9 unterscheidet sich von der Ausführungsform des Filterelements 1 gemäß 1 und 2 dadurch, dass sowohl die ersten als auch die zweiten L-förmigen Verteifungselemente 5, 6, 10, 14, 15 als Textilbänder ausgeführt sind. Weiterhin sind die ersten L-förmigen Versteifungselemente 5, 6, 10 doppellagig ausgeführt. Die Schenkel 8 sind, wie die 9 zeigt, nicht mit dem Filtermedium 2 verklebt oder sonst verbunden. Die Schenkel 8 stehen von dem Filtermedium 2 ab und haben eine Federungsfunktion. Hierdurch kann die Dichtwirkung der Dichteinrichtung 13 verbessert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Filterelement
- 2
- Filtermedium
- 3
- Faltenspitze
- 4
- Faltenprofil
- 5
- Versteifungselement
- 6
- Versteifungselement
- 7
- Schenkel
- 8
- Schenkel
- 9
- Endfalte
- 10
- Versteifungselement
- 11
- Schenkel
- 12
- Schenkel
- 13
- Dichteinrichtung
- 14
- Versteifungselement
- 15
- Versteifungselement
- 16
- Schenkel
- 17
- Schenkel
- 18
- Schenkel
- 19
- Filteranordnung
- 20
- Filteraufnahme
- I
- Längsseite
- RL
- Reinseite
- RO
- Rohseite
- q
- Querseite
