DE102023103864A1

DE102023103864A1 - Filterelement und Filtersystem

Info

Publication number: DE102023103864A1
Application number: DE102023103864.8A
Authority: DE
Inventors: Sascha Roth; Klaus-Dieter Ruhland; Michael Kaufmann; Dennis Stark; Pascal Neef; Christoph Wittmers; Andreas Weber; Mario Rieger; Markus Hanselmann; Peter Pekny; Eva Hallbauer; Daniel Schmid; Steffen Gerlach; Friedrich Kupfer; Johannes Grad; Pedro Miguel Pereira Madeira; Dieter Weiss; Philipp Hettkamp
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2023-02-16
Filing date: 2023-02-16
Publication date: 2024-08-22
Also published as: WO2024170195A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Filterelement (10) zum Filtern eines Fluids, insbesondere Luft, mit wenigstens einem Filtermediumkörper (12) mit einem quer zu einer Strömungsrichtung (134) des Fluids angeordneten durchströmbaren Medium (13), mit einer rohseitigen Eintrittsfläche (50) und einer reinseitigen Austrittsfläche (52), wobei wenigstens ein Bereich (80, 81) zwischen der Eintrittsfläche (50) und der Austrittsfläche (52) mit einem Adsorptionsmittel (82), insbesondere mit partikel- oder staubförmiger Aktivkohle (84), gefüllt und in Zwischenräumen (21) des durchströmbaren Mediums (13) angeordnet ist. Der Bereich (80, 81) ist an einem umlaufenden Rand (86) der Eintrittsfläche (50) und/oder der Austrittsfläche (52) mit einem fluiddurchlässigen Abschlussmedium (90), insbesondere einem Spinnvlies, abgeschlossen.Die Erfindung betrifft ferner ein Filtersystem (100) mit einem derartigen Filterelement (10) sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Filterelements (10).

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Filterelement zum Filtern eines Fluids, insbesondere Luft, sowie Filtersystem zum Filtern eines Fluids, insbesondere Luft, mit einem Filterelement und ein Verfahren zum Herstellen eines Filterelements zum Filtern eines Fluids, insbesondere Luft.
Stand der Technik
Adsorptionsfilter werden beispielsweise in Kraftfahrzeugen eingesetzt, um Kraftstoffdämpfe des Kraftstofftanks zu adsorbieren und sind beispielsweise in Tankentlüftungsleitungen angeordnet, um eine unerwünschte Emission von Kohlenwasserstoffen durch die Entlüftungsleitung in die Umgebung zu vermeiden. Als Adsorptionsmittel kann hierbei beispielsweise Aktivkohle verwendet werden, welche die Kohlenwasserstoffe adsorbiert und damit fixiert. Die Aktivkohle in einem derartigen Adsorptionsfilter ist üblicherweise als Granulat, Wabenkörper, Pellet oder als verpresstes Granulat ausgebildet.
Bisher bekannte Aktivkohle-Elemente zum Filtern von Luft haben eine flache oder runde Form. Die Elemente werden aus Halbzeugen, wie etwa Vliese mit Aktivkohlebelegung, gefertigt. Gewickelte Lagen, rund geschichtete Lagen, flache oder auch gefaltete Aktivkohlemedien werden als Basis für solche Elemente eingesetzt.
DE 10 2010 019 046 A1 offenbart eine Filterlage mit einer ebenen und einer damit verbundenen gewellten Filterbahn mit einer zusätzlichen gewellten Filterbahn zu versehen, wobei die beiden gewellten Filterbahnen unterschiedlichen Wellungen, insbesondere Amplituden und/oder Wellenlängen aufweisen. In die Wellen der weiteren gewellten Filterlage wird vorzugsweise in jede Wellung Aktivkohle eingefüllt. Es wird granulatförmige Aktivkohle und besonders bevorzugt fein granulierte bzw. staubförmige Aktivkohle verwendet. Derartige staubförmige Aktivkohle kann u. U. fällt in anderen Anwendungsbereichen als Abfallprodukt anfallen. Aktivkohlestaub weist im Vergleich zu granulatförmiger Aktivkohle oder Aktivkohle in Pelletform eine deutlich vergrößerte Oberfläche auf, wodurch das Adsorptionsvermögen erhöht werden kann. Die zwischen den mit staubförmiger Aktivkohle als Adsorptionsmittel befüllten Wellungen liegenden Wellungen der ersten gewellten Filterbahn sind darüber hinaus entweder am einen oder am anderen Längsende verschlossen.
Offenbarung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Filterelement zum Filtern eines Fluids, insbesondere Luft, mitzuschaffen, welches in einer günstigen Bauform herstellbar ist.
Eine weitere Aufgabe ist es, ein Filtersystem mit einem Filterelement zu schaffen, welches in einer günstigen Bauform herstellbar ist.
Eine weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Filterelements anzugeben.
Die vorgenannte Aufgabe wird nach einem Aspekt der Erfindung gelöst von einem Filterelement zum Filtern eines Fluids, insbesondere Luft, mit wenigstens einem Filtermediumkörper mit einem quer zu einer Strömungsrichtung des Fluids angeordneten durchströmbaren Medium, mit einer rohseitigen Eintrittsfläche und einer reinseitigen Austrittsfläche, wobei wenigstens ein Bereich zwischen der Eintrittsfläche und der Austrittsfläche mit einem Adsorptionsmittel, insbesondere mit partikel- oder staubförmiger Aktivkohle, gefüllt und in Zwischenräumen des durchströmbaren Mediums angeordnet ist, wobei der Bereich an einem umlaufenden Rand der Eintrittsfläche und/oder der Austrittsfläche mit einem fluiddurchlässigen Abschlussmedium, insbesondere einem Spinnvlies, abgeschlossen ist.
Die weitere Aufgabe wird nach einem weiteren Aspekt der Erfindung gelöst von einem Filtersystem zum Filtern eines Fluids, insbesondere Luft, mit einem Filtergehäuse, welches wenigstens einen Einlass zum Einströmen des Fluidstroms und wenigstens einen Auslass zum Ausströmen des gereinigten Fluidstroms aufweist, und mit einem in dem Filtergehäuse zwischen einer Rohseite und einer Reinseite austauschbar angeordneten Filterelement zum Filtern des Fluids, mit wenigstens einem Filtermediumkörper mit einem quer zu einer Strömungsrichtung des Fluids angeordneten durchströmbaren Medium, mit einer rohseitigen Eintrittsfläche und einer reinseitigen Austrittsfläche, wobei wenigstens ein Bereich zwischen der Eintrittsfläche und der Austrittsfläche mit einem Adsorptionsmittel, insbesondere mit partikel- oder staubförmiger Aktivkohle gefüllt und in Zwischenräumen des durchströmbaren Mediums angeordnet ist, wobei der Bereich an einem umlaufenden Rand der Eintrittsfläche und/oder der Austrittsfläche mit einem fluiddurchlässigen Abschlussmedium, insbesondere einem Spinnvlies, abgeschlossen ist.
Die weitere Aufgabe wird nach einem weiteren Aspekt der Erfindung gelöst von einem Verfahren zum Herstellen eines Filterelements zum Filtern eines Fluids, insbesondere Luft, mit wenigstens einem Filtermediumkörper mit einem quer zu einer Strömungsrichtung des Fluids angeordneten durchströmbaren Medium, mit einer rohseitigen Eintrittsfläche und einer reinseitigen Austrittsfläche, wenigstens umfassend: Füllen wenigstens eines Bereichs von Zwischenräumen des durchströmbaren Mediums zwischen der Eintrittsfläche und der Austrittsfläche mit einem Adsorptionsmittel, insbesondere mit partikel- oder staubförmiger Aktivkohle; Abschließen des Bereich an einem umlaufenden Rand der Eintrittsfläche und/oder der Austrittsfläche mit einem fluiddurchlässigen Abschlussmedium, insbesondere einem Spinnvlies.
Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Filterelement zum Filtern eines Fluids, insbesondere Luft, vorgeschlagen, mit wenigstens einem Filtermediumkörper mit einem quer zu einer Strömungsrichtung des Fluids angeordneten durchströmbaren Medium, mit einer rohseitigen Eintrittsfläche und einer reinseitigen Austrittsfläche, wobei wenigstens ein Bereich zwischen der Eintrittsfläche und der Austrittsfläche mit einem Adsorptionsmittel, insbesondere mit partikel- oder staubförmiger Aktivkohle, gefüllt und in Zwischenräumen des durchströmbaren Mediums angeordnet ist. Der Bereich ist an einem umlaufenden Rand der Eintrittsfläche und/oder der Austrittsfläche mit einem fluiddurchlässigen Abschlussmedium, insbesondere einem Spinnvlies, abgeschlossen.
Bei dem vorgeschlagenen Filterelement sind Zwischenräume eines durchströmbaren Mediums, beispielsweise eines Filtermediums, wie etwa ein Vlies, Papier oder dergleichen, mit einem Adsorptionsmittel wie beispielsweise Aktivkohle gefüllt. Diese Zwischenräume können beispielsweise den Bereich zwischen dem durchströmbaren Medium und der Eintrittsfläche oder der Austrittsfläche darstellen. Jedoch ist auch möglich, dass das Medium selbst Zwischenräume aufweist, wie beispielsweise ein schwammartiges Medium, die mit dem Adsorptionsmittel gefüllt sind. Das Adsorptionsmittel wird in dem Filtermediumkörper gehalten, da der Bereich mit einem fluiddurchlässigen Abschlussmedium, beispielsweise einem Spinnvlies, abgeschlossen ist, welches das Adsorptionsmittel zurückhält.
Der Filtermediumkörper kann als Filterbalg mit gefaltetem Filtermediumkörper ausgebildet sein, bei denen Zwischenräume zwischen Falten mit Adsorptionsmittel gefüllt oder beschichtet sind. Vorteilhaft lassen sich beide erforderlichen Filtrationsfunktionen von Staubentfernung und Schadstoffentfernung in einem kompakten Bauraum innerhalb eines Filterelements umsetzen
Alternativ kann der Filtermediumkörper gewelltes oder korrugiertes durchströmbares Medium, beispielsweise Filterpapier, kombiniert mit einem glatten Filtermedium, beispielsweise Filterpapier, aufweisen. Hierdurch werden Kanäle in dem gewellten oder korrugierten durchströmbaren Medium ausgebildet. Beispielsweise kann eine Lage gewellten oder korrugierten Mediums mit einer Lage glatten Mediums abgedeckt und aufgewickelt werden, wobei sich Kanäle bilden, die wechselseitig einströmseitig oder ausströmseitig verschlossen sein können und entsprechend abwechselnd leer sein können oder Adsorptionsmittel aufweisen. Alternativ können alle Kanäle Adsorptionsmittel aufweisen.
Das so erzeugte Filterelement kann vorteilhaft beispielsweise nicht nur zur Filtration von Staub, sondern auch zur Adsorption von Schadstoffen dienen. So kann das Filterelement vorteilhaft als Aktivkohlefilterelement eingesetzt werden. Das Filterelement kann dabei günstigerweise in beliebigen Bauformen gefertigt werden. So sind beispielsweise kubusförmige Filterelemente, aber auch Filterelemente mit schräger oder trapezförmiger Bauform, oder andere günstige Bauformen darstellbar. Insbesondere bei der Ausführung mit aufgewickeltem durchströmbarem Medium kann eine runde oder ovale Bauform vorliegen. Auch Bauformen von beispielsweise Radlauffiltern können verwendet werden.
Der Filtermediumkörper des Filterelements dient so vorteilhaft als Trägerstruktur für das Adsorptionsmittel. Der vorgefertigte Filtermediumkörper kann günstigerweise nach der Herstellung mit dem Adsorptionsmittel gefüllt werden.
Als Adsorptionsmittel kann beispielsweise partikel- oder staubförmiger Aktivkohle in die Zwischenräume des durchströmbaren Mediums gefüllt werden. Aktivkohle ist üblicherweise als Splitterkohle oder Kugelkohle verfügbar.
Das vorgeschlagene Filterelement kann vorteilhaft in Kraftfahrzeugen bei Brennkraftmaschinen zur Adsorption von Kohlewasserstoffen oder auch als Innenraumfilter eingesetzt werden. Denkbar ist auch generell eine Verwendung in einem Luftreiniger, in einer Abzugshaube, beispielsweise in einer Dunstabzugshaube.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filterelements kann das durchströmbare Medium quer zu der Strömungsrichtung zickzackförmig gefaltet sein, wobei auf einer Anströmseite und/oder Abströmseite des Filtermediumkörpers der Bereich zwischen einem Faltengrund von Falten des Filtermediumkörpers und einer Faltenspitze der Falten mit dem Adsorptionsmittel gefüllt ist. Das Abschlussmedium kann an den Faltenspitzen angeordnet sein. So können günstig die Zwischenräume zwischen dem gefalteten Medium und der Anströmseite und/oder Abströmseite mit dem Adsorptionsmittel gefüllt sein. Das Abschlussmedium kann mit den Faltenspitzen verklebt sein und so verhindern, dass das Adsorptionsmittel wieder aus dem gefüllten Bereich nach außen austreten kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filterelements können auf der Anströmseite und/oder auf der Abströmseite der Falten des Filtermediumkörpers Klebstoffspuren entlang einer Abrollung der Falten des durchströmbaren Mediums angeordnet sein. Dabei kann das Abschlussmedium mit den Faltenspitzen der Falten entlang der Klebstoffspuren verklebt sein. Günstigerweise können Klebstoffspuren, welche beispielsweise sowieso zum Fixieren der Falten im Filtermediumkörper des Filterelements angebracht werden, zur Anbindung des Abschlussmediums an die Faltenspitzen verwendet werden. So kann das Abschlussmedium auf einfache Weise mit den Faltenspitzen entlang der Klebstoffspuren verklebt und so dauerhaft verbunden sein.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filterelements können auf der Anströmseite und/oder der Abströmseite jeweils Klebstoffabschnitte angeordnet sein, welche sich über die Faltenspitze erstrecken. Alternativ oder zusätzlich können auf der Abströmseite oder der Anströmseite jeweils Klebstoffunterbrechungen angeordnet sein, welche sich über den Faltengrund erstrecken. Dabei kann das Abschlussmedium mit den Klebstoffabschnitten verklebt sein. Die Klebstoffspuren können so entlang der Abrollung der Falten unterbrochen sein. Dadurch kann Klebstoff eingespart werden, indem die Klebstoffabschnitte nur dort angebracht werden, wo sie zur Fixierung der Falten gebraucht werden, nämlich an den Faltenspitzen. So kann das Abschlussmedium auch vorteilhaft an den Faltenspitzen mit dem durchströmbaren Medium verklebt sein und so den Bereich, in dem das Adsorptionsmittel eingefüllt ist, sicher und dauerhaft abschließen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filterelements kann der Filtermediumkörper gewelltes oder korrugiertes durchströmbares Medium, beispielsweise Filterpapier, kombiniert mit einem glatten Filtermedium, beispielsweise Filterpapier, aufweisen. Hierdurch werden Kanäle in dem gewellten oder korrugierten durchströmbaren Medium ausgebildet. Beispielsweise kann eine Lage gewellten oder korrugierten Mediums mit einer Lage glatten Mediums abgedeckt und aufgewickelt werden, wobei sich Kanäle bilden, die wechselseitig einströmseitig oder ausströmseitig verschlossen sein können und entsprechend abwechselnd leer sein können oder Adsorptionsmittel aufweisen. Alternativ können alle Kanäle Adsorptionsmittel aufweisen.
Die Kanäle können einseitig, vorzugsweise reinluftseitig, oder sogar beidseitig, reinluftseitig und rohluftseitig, mit Adsorptionsmittel befüllt oder beschichtet sein. Somit lassen sich vorteilhaft beide erforderlichen Filtrationsfunktionen von Staubentfernung und Schadstoffentfernung in einem kompakten Bauraum innerhalb eines Filterelements umsetzen. Optional kann durch eine aufgebrachte Vlieslage, ein Gitter oder dergleichen das Adsorptionsmittel in den Kanälen gehalten werden. Alternativ kann dies auch durch Klebstoff realisiert werden, welcher einen Abschluss zum Verschließen des jeweiligen Kanals bildet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filterelements kann der Filtermediumkörper in einem Verstärkungsrahmen angeordnet sein, mit wenigstens einer Dichtung, welche umfangsmäßig wenigstens teilweise zusammenhängend wenigstens abschnittsweise an einer äußeren Umfangsseite des durchströmbaren Mediums auf der Eintrittsfläche oder auf der Austrittsfläche des Filtermediumkörpers angeordnet ist. Insbesondere kann die Dichtung durch Anschäumen oder Anspritzen mit dem Verstärkungsrahmen verbunden sein. Dabei kann das Abschlussmedium mit der Dichtung verbunden sein. Insbesondere kann das Abschlussmedium mit der Dichtung dicht verbunden sein. Auf diese Weise kann das Abschlussmedium, beispielsweise ein Spinnvlies, auf der Eintrittsfläche und/oder der Austrittsfläche auf einfache und kostengünstige Art mit dem Filterelement verbunden werden. Dadurch ist auch gewährleistet, dass das Abschlussmedium den mit dem Adsorptionsmittel gefüllten Bereich dicht abschließt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filterelements kann das Abschlussmedium durch Anschäumen oder Anspritzen der Dichtung mit dem Verstärkungsrahmen verbunden sein. Auf diese Weise kann das Abschlussmedium, beispielsweise ein Spinnvlies, auf der Eintrittsfläche und/oder der Austrittsfläche auf einfache und kostengünstige Art mit dem Filterelement verbunden werden. Dadurch ist auch gewährleistet, dass das Abschlussmedium den mit dem Adsorptionsmittel gefüllten Bereich dicht abschließt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filterelements kann der Filtermediumkörper auf der Anströmseite und/oder auf der Abströmseite eine Gitterstruktur aufweisen. Dabei kann das Abschlussmedium mit der Gitterstruktur verbunden sein. Die Gitterstruktur, beispielsweise ein Lochblech, kann vorteilhaft die Faltenkanten des durchströmbaren Mediums gegen den Strömungsdruck abstützen und auf der anderen Seite vor mechanischer Beschädigung schützen. An dieser Gitterstruktur kann das Abschlussmedium günstig angebracht, beispielsweise verklebt werden und so einen Austritt des eingefüllten Adsorptionsmittels verhindern.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Filtersystem zum Filtern eines Fluids, insbesondere Luft, vorgeschlagen, mit einem Filtergehäuse, welches wenigstens einen Einlass zum Einströmen des Fluidstroms und wenigstens einen Auslass zum Ausströmen des gereinigten Fluidstroms aufweist, und mit einem in dem Filtergehäuse zwischen einer Rohseite und einer Reinseite austauschbar angeordneten Filterelement zum Filtern des Fluids, mit wenigstens einem Filtermediumkörper mit einem quer zu einer Strömungsrichtung des Fluids angeordneten durchströmbaren Medium, mit einer rohseitigen Eintrittsfläche und einer reinseitigen Austrittsfläche. Dabei ist wenigstens ein Bereich zwischen der Eintrittsfläche und der Austrittsfläche mit einem Adsorptionsmittel, insbesondere mit partikel- oder staubförmiger Aktivkohle gefüllt und in Zwischenräumen des durchströmbaren Mediums angeordnet. Der Bereich ist an einem umlaufenden Rand der Eintrittsfläche und/oder der Austrittsfläche mit einem fluiddurchlässigen Abschlussmedium, insbesondere einem Spinnvlies, abgeschlossen.
Bei dem Filterelement des vorgeschlagenen Filtersystems sind Zwischenräume eines durchströmbaren Mediums, beispielsweise eines Filtermediums, mit einem Adsorptionsmittel wie beispielsweise Aktivkohle gefüllt. Diese Zwischenräume können beispielsweise den Bereich zwischen dem durchströmbaren Medium und der Eintrittsfläche oder der Austrittsfläche darstellen. Jedoch ist auch möglich, dass das Medium selbst Zwischenräume aufweist, wie beispielsweise ein schwammartiges Medium, die mit dem Adsorptionsmittel gefüllt sind. Das Adsorptionsmittel wird in dem Filtermediumkörper gehalten, da der Bereich mit einem fluiddurchlässigen Abschlussmedium, beispielsweise einem Spinnvlies, abgeschlossen ist.
Das Filtersystem kann so vorteilhaft beispielsweise nicht nur zur Filtration von Staub, sondern auch zur Adsorption von Schadstoffen dienen. So kann das Filterelement vorteilhaft zur Aktivkohlefiltration eingesetzt werden. Das Filterelement kann dabei günstigerweise in beliebigen Bauformen gefertigt werden. So sind beispielsweise kubusförmige Filterelemente, aber auch Filterelemente mit schräger oder trapezförmiger Bauform, oder andere günstige Bauformen darstellbar. Auch Bauformen von beispielsweise Radlauffiltern können verwendet werden.
Der Filtermediumkörper des Filterelements dient so vorteilhaft als Trägerstruktur für das Adsorptionsmittel. Der vorgefertigte Filtermediumkörper kann günstigerweise nach der Herstellung mit dem Adsorptionsmittel gefüllt werden.
Als Adsorptionsmittel kann beispielsweise partikel- oder staubförmiger Aktivkohle in die Zwischenräume des durchströmbaren Mediums gefüllt werden. Aktivkohle ist üblicherweise als Splitterkohle oder Kugelkohle verfügbar.
Das vorgeschlagene Filtersystem kann vorteilhaft in Kraftfahrzeugen bei Brennkraftmaschinen zur Adsorption von Kohlewasserstoffen oder auch als Innenraumfilter eingesetzt werden. Denkbar ist auch generell eine Verwendung in einem Luftreiniger, in einer Abzugshaube, beispielsweise in einer Dunstabzugshaube.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filtersystems kann in dem Filtergehäuse fluidstromaufwärts vor dem Filterelement eine Vorabscheiderstufe, insbesondere ein Zyklonvorabscheider angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann fluidstromabwärts nach dem Filterelement ein Sicherheitselement angeordnet sein. Eine Vorabscheiderstufe kann so fluidstromaufwärts mit dem Filtermediumkörper verbunden sein. Dabei können als Vorabscheider beispielsweise Papierbälge, Vliesbälge, Bälge aus Abscheiderschäumen, ein- oder mehrlagig, oder auch Zyklonvorabscheider eingesetzt werden. Als Sicherheitselemente sind übliche Sekundärfilterelemente einsetzbar. Kombinationen aus Vorabscheidestufen und Sicherheitselementen können günstig mit dem mit Adsorptionsmittel gefüllten Filterelement eingesetzt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filtersystems kann das Filterelement als Einschubfilterelement ausgebildet sein, das quer zur Hauptströmungsachse des Fluids in das Filtergehäuse eingeführt oder einführbar ist. Eine solche Bauart ist zum Austausch des Filterelements bei Beladung vorteilhaft.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren vorgeschlagen zum Herstellen eines Filterelements zum Filtern eines Fluids, insbesondere Luft, mit wenigstens einem Filtermediumkörper mit einem quer zu einer Strömungsrichtung des Fluids angeordneten durchströmbaren Medium, mit einer rohseitigen Eintrittsfläche und einer reinseitigen Austrittsfläche. Das Verfahren umfasst wenigstens: Füllen wenigstens eines Bereichs von Zwischenräumen des durchströmbaren Mediums zwischen der Eintrittsfläche und der Austrittsfläche mit einem Adsorptionsmittel, insbesondere mit partikel- oder staubförmiger Aktivkohle; sowie Abschließen des Bereichs an einem umlaufenden Rand der Eintrittsfläche und/oder der Austrittsfläche mit einem fluiddurchlässigen Abschlussmedium, insbesondere einem Spinnvlies.
Nach dem vorgeschlagenen Verfahren werden bei einem Filterelement Zwischenräume eines durchströmbaren Mediums des Filterelements, beispielsweise eines Filtermediums, mit einem Adsorptionsmittel wie beispielsweise Aktivkohle gefüllt. Diese Zwischenräume können beispielsweise den Bereich zwischen dem durchströmbaren Medium und der Eintrittsfläche oder der Austrittsfläche darstellen. Jedoch ist auch möglich, dass das Medium selbst Zwischenräume aufweist, wie beispielsweise ein schwammartiges Medium, die mit dem Adsorptionsmittel gefüllt sind. Das Adsorptionsmittel wird in dem Filtermediumkörper gehalten, da der Bereich mit einem fluiddurchlässigen Abschlussmedium, beispielsweise einem Spinnvlies, abgeschlossen wird.
Das so erzeugte Filterelement kann vorteilhaft beispielsweise nicht nur zur Filtration von Staub, sondern auch zur Adsorption von Schadstoffen dienen. So kann das Filterelement vorteilhaft zur Aktivkohlefiltration eingesetzt werden. Das Filterelement kann dabei günstigerweise in beliebigen Bauformen gefertigt werden. So sind beispielsweise kubusförmige Filterelemente, aber auch Filterelemente mit schräger oder trapezförmiger Bauform, oder andere günstige Bauformen darstellbar. Auch Bauformen von beispielsweise Radlauffiltern können verwendet werden.
Der Filtermediumkörper des Filterelements dient so vorteilhaft als Trägerstruktur für das Adsorptionsmittel. Der vorgefertigte Filtermediumkörper kann günstigerweise nach der Herstellung mit dem Adsorptionsmittel gefüllt werden.
Als Adsorptionsmittel kann beispielsweise partikel- oder staubförmiger Aktivkohle in die Zwischenräume des durchströmbaren Mediums gefüllt werden. Aktivkohle ist üblicherweise als Splitterkohle oder Kugelkohle verfügbar.
Das vorgeschlagene Filterelement kann vorteilhaft in Kraftfahrzeugen bei Brennkraftmaschinen zur Adsorption von Kohlewasserstoffen oder auch als Innenraumfilter eingesetzt werden. Denkbar ist auch generell eine Verwendung in einem Luftreiniger, in einer Abzugshaube, beispielsweise in einer Dunstabzugshaube.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Verfahren wenigstens die Schritte umfassen: Einlegen des Filtermediumkörpers mit zum Befüllen zugänglicher Eintrittsfläche oder Austrittsfläche in eine Aufnahme und Zuführen der Aufnahme in eine Befüllungsstation; Befüllen des Bereichs des Filtermediumkörpers über die zugängliche Eintrittsfläche oder Austrittsfläche mit dem Adsorptionsmittel; Abschließen des Bereichs an der Eintrittsfläche oder Austrittsfläche mit dem Abschlussmedium.
Nach dem vorgeschlagenen Verfahren können vorgefertigte Bälge in eine Aufnahme eingelegt und einer Befüllungsstation zugeführt werden. Unter der Befüllungsstation kann das Adsorptionsmittel, beispielsweise Aktivkohle, in Zwischenräume des Mediums einrieseln. Vorteilhaft kann dabei eine Vibrationsplatte, die mit hoher Frequenz betrieben wird, genutzt werden, um ein Verdichten des Adsorptionsmittels zu erreichen. Danach kann ein Transport zu einer nächsten Station stattfinden, wob ein Abschlussmedium, beispielsweise ein Spinnvlies, über den gefüllten Bereich des Filtermediumkörpers geklebt oder verschweißt wird. Dies kann beispielsweise mit Klebstoffspuren auf Faltenkanten des Filtermediumkörpers erfolgen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens können für eine beidseitige Befüllung des Filtermediumkörpers wenigstens die weiteren Schritte ausgeführt werden: Drehen des Filtermediumkörpers in der Aufnahme, sodass der nicht befüllte Bereich zum Befüllen zugänglich ist und Zuführen der Aufnahme in die Befüllungsstation; Befüllen des Bereichs des Filtermediumkörpers mit dem Adsorptionsmittel; Abschließen des Bereichs an der Eintrittsfläche oder Austrittsfläche mit dem Abschlussmedium. Bei einer beidseitigen Befüllung des Filtermediumkörpers mit dem Adsorptionsmittel kann der beschriebene Vorgang mit dem umgedrehten Filtermediumkörper wiederholt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens können auf der Anströmseite und/oder auf der Abströmseite von Falten des Filtermediumkörpers Klebstoffspuren entlang einer Abrollung der Falten des durchströmbaren Mediums angeordnet werden, wobei das Abschlussmedium mit den Faltenspitzen der Falten entlang der Klebstoffspuren verklebt wird. Günstigerweise kann so das Abschlussmedium direkt mit dem Filtermediumkörper verklebt werden, sodass der gefüllte Bereich dicht abgeschlossen ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann der Filtermediumkörper in einem Verstärkungsrahmen angeordnet werden, mit wenigstens einer Dichtung, welche umfangsmäßig wenigstens teilweise zusammenhängend wenigstens abschnittsweise an einer äußeren Umfangsseite des durchströmbaren Mediums auf der Eintrittsfläche oder auf der Austrittsfläche des Filtermediumkörpers angeordnet wird, insbesondere durch Anschäumen oder Anspritzen mit dem Verstärkungsrahmen verbunden wird. Dabei kann das Abschlussmedium mit der Dichtung verbunden werden. Insbesondere kann das Abschlussmedium in die Dichtung eingeschäumt oder eingespritzt werden. Eine Weiterverarbeitung des Filtermediumkörpers kann so günstigerweise je nach Dichtungstyp mit oder ohne Verstärkungsrahmen erfolgen. Der gefüllte Bereich kann durch das mit der Dichtung dicht verbundene Abschlussmedium dicht abgeschlossen werden, sodass das eingefüllte Adsorptionsmittel in den Zwischenräumen des durchströmbaren Mediums des Filtermediumkörpers verbleibt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann eine Gitterstruktur an dem Filtermediumkörper auf der Anströmseite und/oder auf der Abströmseite angeordnet werden. Dabei kann das Abschlussmedium mit der Gitterstruktur verbunden werden. Bei dieser alternativen Ausführungsform kann das Abschlussmedium günstigerweise direkt auf die Gitterstruktur, beispielsweise ein Lochblech, aufgebracht und mit diesem dicht verbunden werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen beispielhaft:

1 einen Längsschnitt durch einen Filtermediumkörper eines Filterelements nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem ein Bereich zwischen der Eintrittsfläche und der Austrittsfläche mit einem Adsorptionsmittel, insbesondere mit partikel- oder staubförmiger Aktivkohle, gefüllt und in Zwischenräumen des durchströmbaren Mediums angeordnet ist;
2 einen vergrößerten Ausschnitt des Filtermediumkörpers nach 1, bei dem ein Bereich zwischen einem durchströmbaren Medium und der Austrittsfläche mit dem Adsorptionsmittel gefüllt ist;
3 einen vergrößerten Ausschnitt des Filtermediumkörpers nach 1, bei dem der Bereich zwischen dem durchströmbaren Medium und der Austrittsfläche sowie ein Bereich zwischen dem durchströmbaren Medium und der Eintrittsfläche mit dem Adsorptionsmittel gefüllt ist;
4 einen Längsschnitt durch einen Filtermediumkörper eines Filterelements mit einer fluidstromaufwärts angeordneten Vorabscheiderstufe nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
5 einen Längsschnitt durch einen Filtermediumkörper eines Filterelements mit einer fluidstromaufwärts angeordneten Vorabscheiderstufe und einem fluidstromabwärts angeordneten Sicherheitselement nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
6 einen Längsschnitt durch ein Filterelement nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
7 einen vergrößerten Ausschnitt des Filterelements nach 6 mit Fokus auf Verstärkungsrahmen und Dichtung;
8 eine isometrische Darstellung eines Filterelements nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Blick auf die Austrittsfläche;
9 eine Explosionsdarstellung eines Filterelements nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
10 einen Längsschnitt eines Filtersystems mit einem Filterelement nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
11 eine schematische Darstellung des Verfahrens zum Herstellen eines Filterelements nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung
12 in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf eine Vorderkante von Kanälen eines Filterelements nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem gewelltes oder korrugiertes Medium mit glattem Medium kombiniert ist;
13 eine Ansicht mit teilweise mit Adsorptionsmittel gefüllten Kanälen eines Filterelements nach 12;
14 einen Längsschnitt durch ein Filterelement nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem ein Bereich zwischen der Eintrittsfläche und der Austrittsfläche mit einem Adsorptionsmittel gefüllt und in Zwischenräumen des durchströmbaren Mediums angeordnet ist;
15 einen Längsschnitt durch ein Filterelement nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem ein Bereich zwischen der Eintrittsfläche und der Austrittsfläche mit einem Adsorptionsmittel gefüllt und in Zwischenräumen des durchströmbaren Mediums angeordnet ist;
16 eine isometrische Ansicht eines Filterelements mit einem gewickelten Filtermediumkörper nach 12;
17 einen Längsschnitt eines Filtersystems mit einem Filterelement mit gewickeltem Filtermediumkörper nach 16.

Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Filtermediumkörper 12 eines Filterelements 10 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem ein abströmseitiger Bereich 80 zwischen der Eintrittsfläche 50 und der Austrittsfläche 52 mit einem Adsorptionsmittel 82, insbesondere mit partikel- oder staubförmiger Aktivkohle 84, gefüllt und in Zwischenräumen 21 des durchströmbaren Mediums 13 angeordnet ist. 2 stellt einen vergrößerten Ausschnitt des Filtermediumkörpers 12 nach 1 dar.
Der Filtermediumkörper 12 wird bestimmungsgemäß von der rohseitigen Eintrittsfläche 50 zur reinseitigen Austrittsfläche 52 mit dem zu filternden Fluid, beispielsweise Luft, durchströmt. Die Strömungsrichtung 134 ist mit Pfeilen angegeben. Der in dem Ausführungsbeispiel dargestellte Filtermediumkörper 12 weist ein zickzackförmig gefaltetes durchströmbares Medium 13 auf, das quer zu der Strömungsrichtung 134 des Fluids durchströmt wird.
Wenigstens ein Bereich 80 zwischen der Eintrittsfläche 50 und der Austrittsfläche 52 ist mit dem Adsorptionsmittel 82, insbesondere mit partikel- oder staubförmiger Aktivkohle 84, gefüllt und in Zwischenräumen 21 des durchströmbaren Mediums 13 angeordnet. Der Bereich 80 ist an einem umlaufenden Rand 86 der Austrittsfläche 52 mit einem fluiddurchlässigen Abschlussmedium 90, insbesondere einem Spinnvlies, abgeschlossen.
Das durchströmbare Medium 13 ist quer zu der Strömungsrichtung 134 zickzackförmig gefaltet. Auf der Abströmseite 72 des Filtermediumkörpers 12 ist der Bereich 80 zwischen einem Faltengrund 25 von Falten 22 des Filtermediumkörpers 12 und einer Faltenspitze 24 der Falten 22 mit dem Adsorptionsmittel 82 gefüllt. Das Abschlussmedium 90 ist an den Faltenspitzen 24 angeordnet.
In 2 ist die Fluidströmung 134 im Inneren des Filtermediumkörpers 12 eingezeichnet. Dabei ist zu beobachten, dass das Fluid erst auf der Anströmseite 70 der Falten 22 des Filtermediumkörpers 12 strömt und dabei gefiltert wird, bevor es durch das durchströmbare Medium 13 durchtritt und in dem Bereich 80, der mit dem Adsorptionsmittel 82 gefüllt ist, weiterströmt.
3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Filtermediumkörpers 12 nach 1, bei dem der Bereich 80 zwischen dem durchströmbaren Medium 13 und der Austrittsfläche 52 sowie ein einströmseitiger Bereich 81 zwischen dem durchströmbaren Medium 13 und der Eintrittsfläche 50 mit dem Adsorptionsmittel 82 gefüllt ist.
In diesem Ausführungsbeispiel sind Zwischenräume 21 des durchströmbaren Mediums 12 sowohl von der Anströmseite 70 als auch von der Abströmseite 72 her mit dem Adsorptionsmittel 82 gefüllt, sodass der Filtermediumkörper 12 günstigerweise eine maximale Beladung mit dem Adsorptionsmittel 82 für eine größtmögliche Adsorptionsleistung aufweist.
Auf der Anströmseite 70 und auf der Abströmseite 72 der Falten 22 des Filtermediumkörpers 12 können zweckmäßigerweise Klebstoffspuren 26, 27 entlang einer Abrollung der Falten 22 des durchströmbaren Mediums 13 angeordnet sein, sodass das Abschlussmedium 90 mit den Faltenspitzen 24 der Falten 22 entlang der Klebstoffspuren 26, 27 verklebt werden kann. Damit sind beide Bereiche 80, 81, in denen das Adsorptionsmittel 82 eingefüllt ist, gegen die Umgebung abgedichtet und das Adsorptionsmittel 82 verbleibt im Filtermediumkörper 12.
Auf der Anströmseite 70 und der Abströmseite 72 können jeweils Klebstoffabschnitte 28, 29 angeordnet sein, welche sich über die Faltenspitze 24 erstrecken. Alternativ oder zusätzlich können auf der Abströmseite 72 und/oder der Anströmseite 70 jeweils Klebstoffunterbrechungen 30, 31 angeordnet sind, welche sich über den Faltengrund 25 erstrecken. So kann das Abschlussmedium 90 zweckmäßigerweise an den Stellen, an denen Klebstoffabschnitt 28, 29 aufgetragen sind, mit den Klebstoffabschnitten 28, 29 verklebt sein.
4 zeigt einen Längsschnitt durch einen Filtermediumkörper 12 eines Filterelements 10 mit einer fluidstromaufwärts angeordneten Vorabscheiderstufe 15 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Vor dem Filterelement 10 kann fluidstromaufwärts eine Vorabscheiderstufe 15, insbesondere ein Zyklonvorabscheider 14, angeordnet sein. Eine Vorabscheiderstufe kann so fluidstromaufwärts mit dem Filtermediumkörper 12 verbunden sein. Dabei können als Vorabscheiderstufen 15 beispielsweise Papierbälge, Vliesbälge, Bälge aus Abscheiderschäumen, ein- oder mehrlagig, oder auch Zyklonvorabscheider eingesetzt werden. Vorteilhaft kann so in einem Filterelement 10 ein Filtermediumkörper 12, welcher einen Bereich 80, 81 mit Adsorptionsmittel 82 aufweist, mit einer Vorabscheiderstufe 15 kombiniert sein.
In 5 ist ein Längsschnitt durch einen Filtermediumkörper 12 eines Filterelements 10 mit einer fluidstromaufwärts angeordneten Vorabscheiderstufe 15 und einem fluidstromabwärts angeordneten Sicherheitselement 16 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Alternativ oder zusätzlich kann fluidstromabwärts nach dem Filterelement 10 ein Sicherheitselement 16 angeordnet sein. Als Sicherheitselemente 16 sind übliche Sekundärfilterelemente einsetzbar. Kombinationen aus Vorabscheidestufen 15 und Sicherheitselementen 16 können günstig mit dem mit Adsorptionsmittel 82 gefüllten Filterelement 10 kombiniert werden.
6 zeigt einen Längsschnitt durch ein Filterelement 10 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Filtermediumkörper 12 in einem Elementrahmen 36 angeordnet und weist an der Abströmfläche 52 einen umlaufenden Verstärkungsrahmen 18 auf, mit einer Dichtung 20, welche umfangsmäßig wenigstens teilweise zusammenhängend wenigstens abschnittsweise an einer äußeren Umfangsseite des durchströmbaren Mediums 13 auf der Austrittsfläche 52 des Filtermediumkörpers 12 angeordnet ist. Insbesondere kann die Dichtung 20 durch Anschäumen oder Anspritzen mit dem Verstärkungsrahmen 18 verbunden sein. Dabei kann das Abschlussmedium 90 zweckmäßig mit der Dichtung 20 verbunden sein, insbesondere mit der Dichtung 20 dicht verbunden sein. Besonders günstig kann das Abschlussmedium 90 so durch Anschäumen oder Anspritzen der Dichtung 20 mit dem Verstärkungsrahmen 18 verbunden werden.
An einem umlaufenden Rand der Eintrittsfläche 50 ist ein Kantenschutz 74 angebracht, um den Filtermediumkörper 12 beispielsweise bei der Montage in ein Filtergehäuse vor Beschädigungen zu schützen. Der Kantenschutz 74 kann auch aus angespritztem Kunststoff bestehen.
7 zeigt dazu einen vergrößerten Ausschnitt des Filterelements 10 nach 6 mit Fokus auf Verstärkungsrahmen 16 und Dichtung 20. Dabei ist zu erkennen, wie das Abschlussmedium 90 an dem umlaufenden Rand 86 in die Dichtung 20 integriert ist, beispielsweise, im Falle einer Polyurethan-Dichtung 20, eingeschäumt oder angespritzt ist.
In 8 ist eine isometrische Darstellung eines Filterelements 10 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Blick auf die Austrittsfläche 52 dargestellt.
Das Filterelement 10 weist einen Filtermediumkörper 12 auf, der von einem Elementrahmen 36 an einem umlaufenden Rand 86 lateral umhüllt ist und an der Austrittsfläche 52 einen umlaufenden Verstärkungsrahmen 16 aufweist, der von einer umlaufenden Dichtung 20 abgeschlossen wird.
Der Filtermediumkörper 12 weist dabei auf der Abströmseite 72 eine Gitterstruktur 88 in Form eines Lochblechs zur Stabilisierung der Falten 22 gegen den Strömungsdruck auf. Zweckmäßigerweise kann bei diesem Ausführungsbeispiel das Abschlussmedium 90, welches zwischen Filtermediumkörper 12 und Gitterstruktur 88 angeordnet ist, mit der Gitterstruktur 88 verbunden sein. Beispielsweise kann das Abschlussmedium 90 mittels Klebstoffspuren 26, welche auf den, nicht sichtbaren, Faltenspitzen 24 angebracht sind mit den Faltenspitzen 24 verklebt sein und gegen die Gitterstruktur 88 gepresst werden.
9 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Filterelements 10 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dabei sind die einzelnen Komponenten des Filterelements 10, Filtermediumkörper 12, Elementrahmen 36, Kantenschutz 74, Abschlussmedium 90, Gitterstruktur 88, Verstärkungsrahmen 18 und Dichtung 20 erkennbar. Das Abschlussmedium 90 ist zwischen Filtermediumkörper 12, der wenigstens bereichsweise mit dem Adsorptionsmittel 82 gefüllt ist, und der Gitterstruktur 88 angeordnet.
10 zeigt einen Längsschnitt eines Filtersystems 100 mit einem Filterelement 10 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Das Filtersystem 100 zum Filtern eines Fluids, insbesondere Luft, umfasst ein Filtergehäuse 110, welches wenigstens einen Einlass 102 zum Einströmen des Fluidstroms 120 und wenigstens einen Auslass 104 zum Ausströmen des gereinigten Fluidstroms 122 aufweist. Die Rohfluidströmung 120 und die Reinfluidströmung 122 sind zusammen mit der Strömungsrichtung 134 im Filtermediumkörper 12 mit Pfeilen markiert.
Das Filtergehäuse 110 umfasst zwei Gehäuseteile 112 und 114, welche miteinander verbunden sind.
In dem Filtergehäuse 110 ist zwischen einer Rohseite 40 und einer Reinseite 42 ein austauschbares Filterelement 10 zum Filtern des Fluids mit wenigstens einem Filtermediumkörper 12 mit einem quer zu einer Strömungsrichtung 134 des Fluids angeordneten durchströmbaren Medium 13, mit einer rohseitigen Eintrittsfläche 50 und einer reinseitigen Austrittsfläche 52, angeordnet.
Dabei ist wenigstens ein Bereich 80 zwischen der Eintrittsfläche 50 und der Austrittsfläche 52 mit einem Adsorptionsmittel 82, insbesondere mit partikel- oder staubförmiger Aktivkohle 84 gefüllt und in Zwischenräumen 21 des durchströmbaren Mediums 13 angeordnet ist. Der Bereich 80 ist an einem umlaufenden Rand 86 der Austrittsfläche 52 mit einem fluiddurchlässigen Abschlussmedium 90, insbesondere einem Spinnvlies, abgeschlossen.
In dem Filtergehäuse 110 ist weiter fluidstromaufwärts vor dem Filterelement 10 eine Vorabscheiderstufe 15, insbesondere ein Zyklonvorabscheider 14 angeordnet. Fluidstromabwärts ist nach dem Filterelement 10 ein Sicherheitselement 16 angeordnet. Weiter weist das Filtergehäuse 110 einen Schmutzauslass 106 zum Ablassen von in der Vorabscheiderstufe 15 abgeschiedenem Staub und Schmutz auf.
Das Filterelement 10 kann zweckmäßigerweise als Einschubfilterelement ausgebildet sein, das quer zur Hauptströmungsachse 128 des Fluids in das Filtergehäuse 110 eingeführt oder einführbar ist. Die Einbaurichtung 66 für das Einschubfilterelement ist in der Darstellung markiert. Das Filterelement 10 kann über einen abnehmbaren Gehäusedeckel 116 ausgetauscht werden.
11 zeigt eine schematische Darstellung des Verfahrens zum Herstellen eines Filterelements 10 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Nach dem vorgeschlagenen Verfahren wird wenigstens ein Bereich 80, 81 von Zwischenräumen 21 des durchströmbaren Mediums 13 zwischen der Eintrittsfläche 50 und der Austrittsfläche 52 mit einem Adsorptionsmittel 82, insbesondere mit partikel- oder staubförmiger Aktivkohle 84 gefüllt. Danach wird der Bereich 80, 81 an einem umlaufenden Rand 86 der Eintrittsfläche 50 und/oder der Austrittsfläche 52 mit einem fluiddurchlässigen Abschlussmedium 90, insbesondere einem Spinnvlies abgeschlossen.
In 11 ist das Einfüllen des Adsorptionsmittels 82 beispielhaft für den Bereich 80 von der Austrittsfläche 52 des Filtermediumkörpers 12 her dargestellt. Nach dem Einfüllen des Adsorptionsmittels 82 wird der Bereich an dem Rand 86 mit dem Abschlussmedium 90 abgeschlossen, beispielsweise durch Verkleben des Abschlussmediums 90 mit dem Filtermediumkörper 12.
Im Einzelnen wird der Filtermediumkörper 12 nach dem vorgeschlagenen Verfahren mit zum Befüllen zugänglicher Eintrittsfläche 50 oder Austrittsfläche 52 in eine Aufnahme und Zuführen der Aufnahme in eine Befüllungsstation eingelegt. Danach wird der Bereich 80, 81 des Filtermediumkörpers 12 über die zugängliche Eintrittsfläche 50 oder Austrittsfläche 52 mit dem Adsorptionsmittel 82 befüllt. Anschließend wird der Bereich 80, 81 an der Eintrittsfläche 50 oder Austrittsfläche 52 mit dem Abschlussmedium 90 abgeschlossen.
Für eine beidseitige Befüllung des Filtermediumkörpers 12 wird der Filtermediumkörper 12 in der Aufnahme gedreht, sodass der nicht befüllte Bereich 80, 81 zum Befüllen zugänglich ist und die Aufnahme in die Befüllungsstation zugeführt werden kann. Danach wird der bisher nicht befüllte Bereichs 80, 81 des Filtermediumkörpers 12 mit dem Adsorptionsmittel 82 befüllt. Anschließend wird auch dieser Bereich 80, 81 an der Eintrittsfläche 50 oder Austrittsfläche 52 mit dem Abschlussmedium 90 abgeschlossen.
Zum Abschließen des Filtermediumkörpers 12 mit dem Abschlussmedium 90 können auf der Anströmseite 70 und/oder auf der Abströmseite 72 von Falten 22 des Filtermediumkörpers 12 Klebstoffspuren 26, 27 entlang einer Abrollung der Falten 22 des durchströmbaren Mediums 13 angeordnet werden. Auf diese Weise kann das Abschlussmedium 90 zweckmäßigerweise mit den Faltenspitzen 24 der Falten 22 entlang der Klebstoffspuren 26, 27 verklebt werden.
Weiter kann der Filtermediumkörper 12 in einem Verstärkungsrahmen 18 angeordnet werden, mit wenigstens einer Dichtung 20, welche umfangsmäßig wenigstens teilweise zusammenhängend wenigstens abschnittsweise an einer äußeren Umfangsseite des durchströmbaren Mediums 13 auf der Eintrittsfläche 50 oder auf der Austrittsfläche 52 des Filtermediumkörpers 12 angeordnet wird. Insbesondere kann die Dichtung 20, welche beispielsweise aus Polyurethan bestehen kann, durch Anschäumen oder Anspritzen mit dem Verstärkungsrahmen 18 verbunden werden. Das Abschlussmedium 90 kann in einer solchen Anordnung günstigerweise mit der Dichtung 20 verbunden werden, und insbesondere in die Dichtung 20 eingeschäumt oder eingespritzt werden.
Außerdem kann an dem Filtermediumkörper 12 auf der Anströmseite 70 und/oder auf der Abströmseite 72 eine Gitterstruktur 88 zum Abstützen der Falten 22 des Filtermediumkörpers 12 gegen den Strömungsdruck angeordnet werden. Dabei kann das Abschlussmedium 90 günstigerweise mit der Gitterstruktur 88 verbunden werden.
Die 12 bis 17 zeigen weitere Ausgestaltungen der Erfindung. Das Filterelement 10 umfasst in den Ausgestaltungen als Filtermediumkörper 12 eine Lage 60 gewelltes oder korrugiertes durchströmbares Medium 13 und eine Lage 62 glattes durchströmbares Medium 13. Das Medium 13 kann beispielsweise Filterpapier sein.
Die Lagen 60, 62 werden aufeinander gelegt, wobei die Zwischenräume 21 zwischen den durchströmbaren Medien 13 Kanäle bilden. Dies ist in 12 in schematischer Darstellung in Draufsicht auf eine Vorderkante der Kanäle dargestellt. 13 zeigt die Anordnung nach 12, bei der teilweise Kanäle mit Adsorptionsmittel 82 gefüllt sind, und andere Kanäle leer bleiben. Optional können auch alle Kanäle mit Adsorptionsmittel 82, beispielsweise Aktivkohle oder mit Ionentauscher oder dergleichen, gefüllt sein. Die Öffnungen der Kanäle können zweckmäßigerweise wechselseitig mit einem Abschluss, beispielsweise in Form von pastösen Klebstoffraupen, verschlossen sein, die im Kantenbereich aufgetragen sind.
Die aufeinander angeordneten Lagen 60, 62 des Mediums 13 können aufgewickelt werden (16), oder es können mehrere derartige Lagen 60, 62 aufeinandergestapelt werden (14 und 15).
Wie in den Anordnungen der 14 und 15 in Seitenansicht zu erkennen ist, sind die Öffnungen der Kanäle wechselseitig mit einem Abschluss 92, beispielsweise in Form von pastösen Klebstoffraupen, verschlossen, die im Kantenbereich der Kanäle abwechselnd eingangsseitig in einem Kanal und im benachbarten Kanal ausgangsseitig aufgetragen sind.
Die Kanäle mit einem Abschluss 92 an der Eintrittsfläche 50 des Fluids in das Filterelement 10 enthalten ein Adsorptionsmittel 82, insbesondere Aktivkohle 84, während die Kanäle mit einem Abschluss 92 an der Austrittsfläche 52 des Fluids frei sind. Von dort strömt das Fluid von der Eintrittsfläche 50 her in die Bereiche 80 mit dem Adsorptionsmittel 82, insbesondere Aktivkohle 84, und tritt aus der Austrittsfläche 52 am Boden des mit Adsorptionsmittel 82 gefüllten Kanals aus. An der Austrittsfläche 52 kann ein Abschlussmedium 90, beispielsweise ein Spinnvlies oder dergleichen, angeordnet sein, das Partikel im mit Adsorptionsmittel 82 gefüllten Kanal (Bereich 80) zurückhält.
14 zeigt einen Längsschnitt durch ein Filterelement 10, bei dem ein Bereich 80 zwischen der Eintrittsfläche 50 und der Austrittsfläche 52 des zu filternden Fluids mit einem Adsorptionsmittel 82, insbesondere mit partikel- oder staubförmiger Aktivkohle 84, gefüllt und in Zwischenräumen 21 des durchströmbaren Mediums 13 angeordnet ist. Der Filtermediumkörper 12 ist in einem Elementrahmen 36 angeordnet und an der stromabwärtigen Seite an der Austrittsfläche 52 mit einer umlaufenden Dichtung 20 versehen.
15 zeigt einen Längsschnitt durch ein Filterelement 10, bei dem ein Bereich 80 zwischen der Eintrittsfläche 50 und der Austrittsfläche 52 mit einem Adsorptionsmittel, insbesondere mit partikel- oder staubförmiger Aktivkohle, gefüllt und in Zwischenräumen 21 des durchströmbaren Mediums 13 angeordnet ist. Der Filtermediumkörper 12 ist in einem Elementrahmen 36 angeordnet und an der stromaufwärtigen Seite an der Eintrittsfläche 50 mit einer umlaufenden Dichtung 20 versehen. An der Austrittsfläche 52 übergreift der Elementrahmen 36 einen Rand 86 des Filtermediumkörpers 12, so dass dieser sicher innerhalb des Elementrahmens 36 gehalten ist.
16 zeigt eine isometrische Ansicht eines Filterelements 10 mit einem gewickelten Filtermediumkörper nach 12 oder 13. Der Filtermediumkörper 12 ist innerhalb eines Elementrahmens 36 angeordnet. An der Eintrittsfläche des Fluids ist eine umlaufende Dichtung 20 angeordnet. Nahe der Austrittsfläche 52 ist eine optionale Notdichtung 19 angeordnet.
17 zeigt einen Längsschnitt eines Filtersystems 100 mit dem Filterelement 10 nach 16. Eine Rohfluidströmung 120 tritt durch einen Einlass 102 in das Filtergehäuse 110 ein. Zwischen Rohseite 40 und Reinseite 42 ist das Filterelement 10 angeordnet. Die umlaufende Dichtung 20 dichtet die Reinseite 42 gegen die Rohseite 40 ab und ist zwischen Gehäusedeckel 116 und Gehäusetopf 118 eingeklemmt. Die Reinfluidströmung 122 tritt durch den Auslass 104 aus dem Gehäuse 110 aus.
Bezugszeichen

10: Filterelement
12: Filtermediumkörper
13: durchströmbares Medium
14: Zyklonvorabscheider
15: Vorabscheiderstufe
16: Sicherheitselement
18: Verstärkungsrahmen
19: Notdichtring
20: Dichtung
21: Zwischenraum
22: Falte
24: Faltenspitze
25: Faltengrund
26: Klebstoffspur
27: Klebstoffspur
28: Klebstoffabschnitt
29: Klebstoffabschnitt
30: Klebstoffunterbrechung
31: Klebstoffunterbrechung
36: Elementrahmen
40: Rohseite
42: Reinseite
50: Eintrittsfläche
52: Austrittsfläche
66: Einbaurichtung
70: Anströmseite
72: Abströmseite
74: Kantenschutz
80: Bereich
81: Bereich
82: Adsorptionsmittel
84: Aktivkohle
86: Rand
88: Gitterstruktur
90: Abschlussmedium
100: Filtersystem
102: Einlass
104: Auslass
106: Schmutzauslass
110: Filtergehäuse
112: Gehäuseoberteil
114: Gehäuseunterteil
116: Gehäusedeckel
118: Gehäusetopf
120: Rohfluidströmung
122: Reinfluidströmung
128: Hauptströmungsachse
134: Strömungsrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010019046 A1 [0004]

Claims

Filterelement (10) zum Filtern eines Fluids, insbesondere Luft, mit wenigstens einem Filtermediumkörper (12) mit einem quer zu einer Strömungsrichtung (134) des Fluids angeordneten durchströmbaren Medium (13), mit einer rohseitigen Eintrittsfläche (50) und einer reinseitigen Austrittsfläche (52), wobei wenigstens ein Bereich (80, 81) zwischen der Eintrittsfläche (50) und der Austrittsfläche (52) mit einem Adsorptionsmittel (82), insbesondere mit partikel- oder staubförmiger Aktivkohle (84), gefüllt und in Zwischenräumen (21) des durchströmbaren Mediums (13) angeordnet ist, wobei der Bereich (80, 81) an einem umlaufenden Rand (86) der Eintrittsfläche (50) und/oder der Austrittsfläche (52) mit einem fluiddurchlässigen Abschlussmedium (90), insbesondere einem Spinnvlies, abgeschlossen ist.
Filterelement nach Anspruch 1, wobei das durchströmbare Medium (13) quer zu der Strömungsrichtung (134) zickzackförmig gefaltet ist, wobei auf einer Anströmseite (70) und/oder Abströmseite (72) des Filtermediumkörpers (12) der Bereich (80, 81) zwischen einem Faltengrund (25) von Falten (22) des Filtermediumkörpers (12) und einer Faltenspitze (24) der Falten (22) mit dem Adsorptionsmittel (82) gefüllt ist, wobei das Abschlussmedium (90) an den Faltenspitzen (24) angeordnet ist.
Filterelement nach Anspruch 2, wobei auf der Anströmseite (70) und/oder auf der Abströmseite (72) der Falten (22) des Filtermediumkörpers (12) Klebstoffspuren (26, 27) entlang einer Abrollung der Falten (22) des durchströmbaren Mediums (13) angeordnet sind, wobei das Abschlussmedium (90) mit den Faltenspitzen (24) der Falten (22) entlang der Klebstoffspuren (26, 27) verklebt ist.
Filterelement nach Anspruch 2 oder 3, wobei auf der Anströmseite (70) oder der Abströmseite (72) jeweils Klebstoffabschnitte (28, 29) angeordnet sind, welche sich über die Faltenspitze (24) erstrecken und/oder wobei auf der Abströmseite (72) oder der Anströmseite (70) jeweils Klebstoffunterbrechungen (30, 31) angeordnet sind, welche sich über den Faltengrund (25) erstrecken, wobei das Abschlussmedium (90) mit den Klebstoffabschnitten (28, 29) verklebt ist.
Filterelement nach Anspruch 1, wobei der Filtermediumkörper (12) eine Kombination von gewelltem oder korrugiertem durchströmbaren Medium und einem glatten Medium aufweist, insbesondere wobei eine Kombination als Wickel aufgewickelt ist.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Filtermediumkörper (12) in einem Verstärkungsrahmen (18) angeordnet ist, mit wenigstens einer Dichtung (20), welche umfangsmäßig wenigstens teilweise zusammenhängend wenigstens abschnittsweise an einer äußeren Umfangsseite des durchströmbaren Medium (13) auf der Eintrittsfläche (50) oder auf der Austrittsfläche (52) des Filtermediumkörpers (12) angeordnet ist, insbesondere durch Anschäumen oder Anspritzen mit dem Verstärkungsrahmen (18) verbunden ist, wobei das Abschlussmedium (90) mit der Dichtung (20) verbunden ist, insbesondere mit der Dichtung (20) dicht verbunden ist.
Filterelement nach Anspruch 6, wobei das Abschlussmedium (90) durch Anschäumen oder Anspritzen der Dichtung (20) mit dem Verstärkungsrahmen (18) verbunden ist.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Filtermediumkörper (12) auf der Anströmseite (70) und/oder auf der Abströmseite (72) eine Gitterstruktur (88) aufweist, wobei das Abschlussmedium (90) mit der Gitterstruktur (88) verbunden ist.
Filtersystem (100) zum Filtern eines Fluids, insbesondere Luft, mit einem Filtergehäuse (110), welches wenigstens einen Einlass (102) zum Einströmen des Fluidstroms (120) und wenigstens einen Auslass (104) zum Ausströmen des gereinigten Fluidstroms (122) aufweist, und mit einem in dem Filtergehäuse (110) zwischen einer Rohseite (40) und einer Reinseite (42) austauschbar angeordneten Filterelement (10) zum Filtern des Fluids, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit wenigstens einem Filtermediumkörper (12) mit einem quer zu einer Strömungsrichtung (134) des Fluids angeordneten durchströmbaren Medium (13), mit einer rohseitigen Eintrittsfläche (50) und einer reinseitigen Austrittsfläche (52), wobei wenigstens ein Bereich (80, 81) zwischen der Eintrittsfläche (50) und der Austrittsfläche (52) mit einem Adsorptionsmittel (82), insbesondere mit partikel- oder staubförmiger Aktivkohle (84) gefüllt und in Zwischenräumen (21) des durchströmbaren Mediums (13) angeordnet ist, wobei der Bereich (80, 81) an einem umlaufenden Rand (86) der Eintrittsfläche (50) und/oder der Austrittsfläche (52) mit einem fluiddurchlässigen Abschlussmedium (90), insbesondere einem Spinnvlies, abgeschlossen ist.
Filtersystem nach Anspruch 9, wobei in dem Filtergehäuse (110) fluidstromaufwärts vor dem Filterelement (10) eine Vorabscheiderstufe (15), insbesondere ein Zyklonvorabscheider (14) angeordnet ist, und/oder wobei fluidstromabwärts nach dem Filterelement (10) ein Sicherheitselement (16) angeordnet ist.
Filtersystem nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Filterelement (10) als Einschubfilterelement ausgebildet ist, das quer zur Hauptströmungsachse (128) des Fluids in das Filtergehäuse (110) eingeführt oder einführbar ist.
Verfahren zum Herstellen eines Filterelements (10) zum Filtern eines Fluids, insbesondere Luft, nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit wenigstens einem Filtermediumkörper (12) mit einem quer zu einer Strömungsrichtung (134) des Fluids angeordneten durchströmbaren Medium (13), mit einer rohseitigen Eintrittsfläche (50) und einer reinseitigen Austrittsfläche (52), wenigstens umfassend: Füllen wenigstens eines Bereichs (80, 81) von Zwischenräumen (21) des durchströmbaren Mediums (13) zwischen der Eintrittsfläche (50) und der Austrittsfläche (52) mit einem Adsorptionsmittel (82), insbesondere mit partikel- oder staubförmiger Aktivkohle (84); Abschließen des Bereichs (80, 81) an einem umlaufenden Rand (86) der Eintrittsfläche (50) und/oder der Austrittsfläche (52) mit einem fluiddurchlässigen Abschlussmedium (90), insbesondere einem Spinnvlies.
Verfahren nach Anspruch 12, wenigstens umfassend die Schritte: - Einlegen des Filtermediumkörpers (12) mit zum Befüllen zugänglicher Eintrittsfläche (50) oder Austrittsfläche (52) in eine Aufnahme und Zuführen der Aufnahme in eine Befüllungsstation; - Befüllen des Bereichs (80, 81) des Filtermediumkörpers (12) über die zugängliche Eintrittsfläche (50) oder Austrittsfläche (52) mit dem Adsorptionsmittel (82); - Abschließen des Bereichs (80, 81) an der Eintrittsfläche (50) oder Austrittsfläche (52) mit dem Abschlussmedium (90).
Verfahren nach Anspruch 13, wobei für eine beidseitige Befüllung des Filtermediumkörpers (12) wenigstens die weiteren Schritte ausgeführt werden: - Drehen des Filtermediumkörpers (12) in der Aufnahme, sodass der nicht befüllte Bereich (80, 81) zum Befüllen zugänglich ist und Zuführen der Aufnahme in die Befüllungsstation; - Befüllen des Bereichs (80, 81) des Filtermediumkörpers (12) mit dem Adsorptionsmittel (82); - Abschließen des Bereichs (80, 81) an der Eintrittsfläche (50) oder Austrittsfläche (52) mit dem Abschlussmedium (90).
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei auf der Anströmseite (70) und/oder auf der Abströmseite (72) von Falten (22) des Filtermediumkörpers (12) Klebstoffspuren (26, 27) entlang einer Abrollung der Falten (22) des durchströmbaren Mediums (13) angeordnet werden, wobei das Abschlussmedium (90) mit den Faltenspitzen (24) der Falten (22) entlang der Klebstoffspuren (26, 27) verklebt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei der Filtermediumkörper (12) in einem Verstärkungsrahmen (18) angeordnet wird, mit wenigstens einer Dichtung (20), welche umfangsmäßig wenigstens teilweise zusammenhängend wenigstens abschnittsweise an einer äußeren Umfangsseite des durchströmbaren Mediums (13) auf der Eintrittsfläche (50) oder auf der Austrittsfläche (52) des Filtermediumkörpers (12) angeordnet wird, insbesondere durch Anschäumen oder Anspritzen mit dem Verstärkungsrahmen (18) verbunden wird, wobei das Abschlussmedium (90) mit der Dichtung (20) verbunden wird, insbesondere in die Dichtung (20) eingeschäumt oder eingespritzt, wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei eine Gitterstruktur (88) an dem Filtermediumkörper (12) auf der Anströmseite (70) und/oder auf der Abströmseite (72) angeordnet wird, wobei das Abschlussmedium (90) mit der Gitterstruktur (88) verbunden wird.