DE19522850C2 - Luftfilter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Luftfilter, umfassend einen in eine Gehäusemündung einsetzbaren, durch den Druck der zu reinigenden Luft nicht nennenswert ver­ formbaren Faltenpack aus einem Filtermedium, das in zickzackförmig verlau­ fende, sich parallel zueinander erstreckende Falten gelegt ist, wobei die Gehäusemündung von einer staubdichten Wandung umschlossen ist.

Ein solches Luftfilter ist aus der EP 0 438 639 B1 bekannt. Der leckagefreie Ein­ bau des Faltenpacks in die Gehäusemündung eines Filtergehäuses erfordert das Einfügen von separat erzeugten Dichtungen in den Spalt zwischen dem Faltenpack und der Gehäusemündung, wenn Staubdurchbrüche vermieden werden sollen. Das ist aus Kosten- und Montagegründen wenig befriedigend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Luftfilter derart weiter­ zuentwickeln, daß sich eine leckagefreie Abdichtung zwischen dem Faltenpack und der Gehäusemündung ergibt, ohne daß es dazu der Anwendung sekundärer Abdichtungsmaßnahmen bedarf.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Luftfilter der eingangs genann­ ten Art gelöst, das die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 aufweist. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.

Bei dem erfindungsgemäßen Luftfilter ist es vorgesehen, daß der Faltenpack, quer zur Längsrichtung der Falten betrachtet, ein T-förmiges Profil hat, daß die stirnseitigen Enden der Falten zur Erzeugung des T-förmigen Profils von einem sich parallel zur Ober- und Unterseite des Faltenpacks verlaufenden Einschnitt durchtrennt sind, daß die unterhalb des Einschnittes befindlichen zweiten Teilenden der Falten gleichsinnig in einer Richtung abgeknickt und in einem einander überlappenden Zustand miteinander verbunden sind und daß die oberhalb des Einschnitts befindlichen, ersten Teilenden der Falten die Wandung dichtend anliegend berühren. Durch die gegenseitige Überlappung und Verbindung der zweiten Teilenden wird zugleich erreicht, daß sich eine Stabilisierung des Faltenpacks in Längsrichtung ergibt. Für das Einfügen des Faltenpacks in eine Gehäusemündung ist das von großem Vorteil. Mit dem Begriff "Falte" sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung sowohl die Scheitelstellen der Plissierung als solche als auch die Zonen der Falten zwischen den Scheitelstellen bezeichnet.

Die oberhalb des Einschnitts befindlichen, ersten Teilenden sind in Richtung der Stirnseiten und nach unten normalerweise offen. Um die erwünschte, staubdichte Verbindung zu der die Gehäusemündung umschließenden Wandung zu erzielen, ist es erforderlich, daß die ersten Teilenden so weitgehend mit der Wandung und gegebenenfalls miteinander verpreßt sind, daß eine Umströmung durch Staubpartikel nicht mehr möglich ist. Die dazu erforderliche, lückenlos durchgehende Anpressung der Falten an die Wandung und gegebenenfalls aneinander gewährleistet zugleich einen festen Sitz des Faltenpacks, wodurch es entbehrlich ist, für dessen Festlegung und Abdichtung sekundäre Maßnahmen zu ergreifen.

Die Wandung kann ein an das Profil des Faltenpacks angepaßtes, abgestuftes Profil aufweisen, das die ersten Teilenden zumindest im Bereich ihrer stirnseiti­ gen Enden und im Bereich der unteren Begrenzungsfläche des Querbalkens des T-förmigen Profils staubdicht anliegend berührt. Hierdurch wird eine präzise Positionierung des Faltenpacks in dem Gehäuse erreicht. Während der bestimmungsgemäßen Verwendung wird der Faltenpack mit der unteren Begrenzungsfläche des Querbalkens des T-förmigen Profils durch den Druck der zu reinigenden Luft an die damit in Eingriff stehende Stufe der die Gehäuse­ mündung umschließenden Wandung angepreßt. Auch bei Einleitung betriebs­ bedingter Schwingungen, die beispielsweise durch den Fahrbetrieb eines Kraft­ fahrzeuges verursacht sein können, ist dadurch nicht zu befürchten, daß sich eine Relativverlagerung des Faltenpacks in bezug auf die Gehäusemündung er­ gibt. Das beim Einfügen des Faltenpacks in die Gehäusemündung erreichte Ab­ dichtungsergebnis bleibt dadurch bis zur völligen Erschöpfung des den Faltenpack bildenden Filtermediums erhalten, beispielsweise eines Vliesstoffes.

Die Wandung des Gehäuses kann sich im ganzen Bereich des Faltenpacks parallel zur Anströmrichtung der zu reinigenden Luft erstrecken, d. h. ebenflächig ausgebildet sein, wobei die ersten Teilenden der Falten durch die Wandung gleichsinnig in einer Richtung abgeklemmt und unter gegenseitiger Berührung staubdicht und selbsthemmend an der Wandung festgelegt sein können. Durch das Abklemmen der ersten Teilenden der Falten, welches durch ein Abknicken verursacht sein kann, können -Staubpartikel nicht mehr aus dem Bereich der ersten Teilenden in das Innere der Falten einströmen und auf diesem Wege zur Reinluftseite des Faltenpacks gelangen. Außerdem berühren die ersten Teilenden, bedingt durch das V-förmige Profil der Falten, einander und die Wandung nach Art von einander durchgehend ergänzenden, elastisch angepreßten Dichtlippen, was eine Umströmung durch Staubpartikel weitestgehend ausschließt. Die ersten Teilenden haben durch das V-förmige Auseinanderklaffen eine Gesamtweite, die größer ist als die Summe der zweifachen Materialstärke sowie eine erhebliche Flexibilität und Elastizität. Hierdurch gelingt es problemlos, eine ausgezeichnete Abdichtung und Festlegung des Faltenfilters in bezug auf die Wandung zu erzielen, ohne daß es dazu des Vorhandenseins einer Stufe oder sekundärer Abdichtmittel bedarf.

Wenn das den Faltenpack bildende, flächenhafte Filtermedium durch einen Gehalt eines thermisch zumindest einmal erweichbaren Stoffes heißsiegelbar ist, beispielsweise durch einen Gehalt eines thermoplastisch erweichbaren Kunststoffs, besteht die Möglichkeit, daß die einander überlappenden, unterhalb des Einschnitts befindlichen, zweiten Teilenden der Falten ineinander übergehend versiegelt sind. Durch einen entsprechenden Versiegelungsprozess ergibt sich zugleich eine Aussteifung des Faltenpacks, was dessen Handhabung bei der Montage und Demontage weiter erleichtert.

Der thermoplastisch erweichbare Kunststoff kann bei einem Filtermedium, wel­ ches Fasern erhält, aus einem thermisch erweichbaren Puder bestehen, welches gleichmäßig in die Faserstruktur des Filtermediums eingebettet ist. Des weiteren ist es möglich, ein Filtermedium zu verwenden, das zumindest teilweise aus thermisch erweichbaren Fasern besteht, beispielsweise aus Polypropylenfasern. Ist der Gehalt an thermoplastischen Substanzen ausreichend hoch, was sich durch einfache Versuche ermitteln läßt, so besteht die Möglichkeit, die ineinander übergehend versiegelten, zweiten Teilenden der Falten zu einer porenfreien Folie von gleichbleibender Dicke zu verdichten. Eine solche Folie kann zugleich von großer Steifigkeit sein und verleiht dem Faltenpack eine enorme Formbeständigkeit und Maßhaltigkeit, was in bezug auf die Vereinfachung der Handhabung bei der Montage und Demontage von großem Vorteil ist und es unter Umständen gestattet, automatische Montage bzw. Demontagemittel zu verwenden.

Die ersten Teilenden der Falten können durch die Wandung elastisch verformt sein, was nicht nur in bezug auf die Erzielung einer guten Abdichtung in diesem Teilbereich von Vorteil ist sondern darüber hinaus auch in bezug auf die Erzielung eines festen Sitzes des in eine Gehäusemündung eingefügten Faltenpacks. Dieser kann bei einer solchen Ausführungsform wahlweise in einer senkrechten Lage oder in einer Überkopflage in die Gehäusemündung eingesetzt werden, ohne daß die Gefahr unvorhergesehener Leckagen besteht. In bezug auf die Nutzung der beengten Raumverhältnisse in Kraftfahrzeugen ist das von großem Vorteil.

Das den Faltenpack bildende Filtermedium kann an sich aus jedem beliebigen und einschlägig verwendeten Werkstoff hinreichender Verformungsbeständigkeit bestehen. Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung von Vliesstoffen aus Endlosfasern bewährt, wobei die Endlosfasern gegebenenfalls mit Mikrofasern und/oder Geruchsadsorptionsstoffen durchsetzt sein können. Ein bevorzugter Vliesstoff aus Endlosfasern ist dreilagig aufgebaut, wobei die beiden Deckschichten unabhängig von einander und von der mittleren Lage erzeugt sein können. Die Deckschichten bestehen zweckmäßig aus während ihrer Formgebung und Verfestigung aufeinander abgelegten Endlosfasern eines Titers von 3 bis 60 dtex, bevorzugt eines Titers von 6-20 dtex, aus Polyester. Das Flächengewicht der Deckschichten beträgt 80 bis 300 g/m², bevorzugt 110 bis 180 g/m².

Die mittlere Lage kann aus Polykarbonat-Mikrofasern bestehen, die bei erhöhter Raumtemperatur aus einer Spinnlösung unter Anwendung elektrostatischer Kräfte ersponnen sind und während des Sprinnprozesses unmittelbar auf der einen Deckschicht zur Ablage gebracht werden. Nach der Abdeckung der Mikrofaserschicht durch die weitere Deckschicht wird das erhaltene Dreischichtgebilde in einen Kalander vereint, nachfolgend plissiert und zugeschnitten.

Ein typischer Faltenpack kann eine Länge von beispielsweise 100 bis 700 mm haben, eine Breite von 50 bis 300 mm, eine Dicke von 10 bis 100 m, einen Faltenabstand von 3-20 mm.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Anlage beigefügten Zeichnung weiter verdeutlicht.

Es zeigen:

Fig. 1 die Herstellung des bei dem erfindungsgemäßen Luftfilter zur Anwendung gelangenden Faltenpacks in einer perspektivischen Ansicht von oben;

Fig. 2 das Luftfilter gemäß Fig. 1 nach seiner Einfügung in eine Ge­ häusemündung in einer Ansicht von oben;

Fig. 3 das in eine Gehäusemündung eingesetzte Luftfilter gemäß Fig. 2 in quer geschnittener Darstellung;

Fig. 4 bis 7 die Erzeugung des T-förmigen Profils des Faltenpacks.

Das in Fig. 1 gezeigte Luftfilter kann dem in der EP 0 438 639 B1 beschriebenen Typ entsprechen und aus einem durch den Druck der zu reinigenden Luft nicht nennenswert verformbaren Faltenpacks aus einem Filtermedium aus Vliesstoff bestehen, das in zickzackförmig verlaufenden, sich parallel zueinander erstrec­ kende Falten 4 gelegt ist, wobei die Falten an den stirnseitigen Enden offen sind. Die stirnseitigen Enden der Falten 4 sind zur Bildung eines T-förmigen Profils von einem sich parallel zur Ober- und Unterseite des Faltenpacks 2 verlaufenden Einschnitt 11 durchtrennt, beispielsweise mit Hilfe eines um eine senkrechte Achse rotierenden Kreismessers 12, wie im rechten Teil der Darstellung von Fig. 1 gezeigt. Das Kreismesser 12 rotiert in Richtung des eingetragenen Pfeiles um eine Achse und wird kontinuierlich in Richtung der gestrichelten Linie vorwärts bewegt, wodurch ein Einschnitt 11 begrenzter Tiefe entsteht, der sich parallel zur Ober- und Unterseite des Faltenpacks 2 erstreckt. Die unterhalb des Einschnitts 11 befindlichen, zweiten Teilenden 9 der Falten 4 werden anschließend gleichsinnig in einer Richtung abgeknickt, wie in Fig. 1 im linken Teil der Darstellung angedeutet sowie in den Fig. 4 bis 7. Das Abknicken nach hinten wird dabei aufeinanderfolgend so lange fortgesetzt, bis die abgeknickten, zweiten Teilenden 9 der Falten 4 einander überlappen. Sie werden in dem einander überlappenden Zustand anschließend miteinander verbunden, beispielsweise durch gegenseitige Verklebung oder Versiegelung. In den Fig. 4 bis 6 ist diesbezüglich eine Schrittschweißeinrichtung gezeigt. Diese bedient sich zweier Kämme 5, 6 mit einem an das Profil der Falten 4 angepaßten Profil, die in die Falten 4 im Bereich der Enden eingefügt werden und nachfolgend der Einwirkung von senkrecht angepreßten, sich schrittweise vorwärts bewegenden und erhitzten Schweißbacken 7, 8 ausgesetzt werden. Die in der Zwischenzone befindlichen und einen thermoplastischen Werkstoff enthaltenden, zweiten Teilenden 9 verschweißen dabei miteinander zu einer porenfreien und sehr formstabilen Folie, die durch nachfolgendes Abkühlen bleibend fixiert wird (Fig. 4 bis 7). Das verwendete Filtermaterial kann aus einem Stapelfaservlies mit einem Gehalt an thermoplastischen Fasern bestehen.

In Fig. 2 ist angedeutet, wie die oberhalb des Einschnitts befindlichen, ersten Teilenden 10 der Falten nach dem Einfügen des Faltenpacks 2 in die Gehäusemündung 1 gleichsinnig abgebogen und durch die Wandung 3 staubdicht verschlossen werden. Wird eine noch weitergehende Abbiegung der vorstehenden Enden 10 der Falten 4 vorgenommen, dann Knicken die ersten Teilenden 10 an ihrer Basis ab und sie gelangen in einen einander überlappenden Zustand. Ihre Weite ist, bedingt durch das V-förmige Profil der Falten 4, größer als die zweifache Materialstärke. Durch das Abknicken der ersten Teilenden 10 wird insofern nicht nur erreicht, daß der Innenraum der ersten Teilenden 10 gegenüber dem Innenraum des restlichen Teils der Falten 4 abgedichtet ist, sondern darüberhinaus, daß sich die ersten Teilenden 10 gegenseitig und mit der Wandung 3 nach Art von Dichtlippen durchgehend berühren und eine gegenseitige, staubdichte Abdichtung bewirken. Diese genügt zumindest den im Bereich der Innenraumbelüftung von Kraftfahrzeugen bestehenden Erfordernissen. Zusätzlich wird in mechanischer Hinsicht eine besonders stabile Festlegung des Faltenpacks 2 in dem Gehäuse 1 erreicht. Es ist daher zur Festlegung des Faltenpacks 2 nicht unbedingt eine Stufe in der aufnehmenden Gehäusemündung 1 erforderlich. Die Gehäusemündung kann vielmehr auch von einer stufenlosen Wandung umschlossen sein, die sich im gesamten Bereich des Faltenpacks parallel zur Eintrittsrichtung der Gehäusemündung erstreckt.

Wenn das Filtermedium durch einen Gehalt eines thermisch zumindest einmal erweichbaren Stoffes heißsiegelbar ist, beipielsweise einen Gehalt an Stapel- oder Endlosfasernfasern aus Polyester oder Polypropylen, besteht die Möglichkeit, die einander überlappenden, zweiten Teilenden 9 der Falten 4 ineinander übergehend zu versiegeln und gegebenenfalls so weitgehend zu verdichten, daß sich in diesem Bereich eine porenfreie Folie von gleichbleibender Dicke ergibt. Der Wert der Dicke läßt sich durch den im einzelnen Fall vorgesehenen Überdeckungsgrad der zweiten Teilenden 9 auf nahzu jeden gewünschten Wert einstellen und so bemessen, daß der fertig versiegelte Faltenbalg 2 eine große Form- und Dimensionsbeständigkeit besitzt. Hierzu ist im allgemeinen eine Dicke der Folie von 1 bis 2 mm ausreichend.

In Fig. 7, rechte Seite, ist der fertig gesiegelte Faltenpack 2 in einer Ansicht von oben wiedergegeben. Die oberhalb des Einschnitts 11 des Faltenpacks 2 befindlichen, ersten Teilenden 10 können nach dem Einfügen des Faltenpacks 2 durch die Wandung 3 der Gehäusemündung 1 in der in Fig. 2 gezeigten Weise elastisch abgebogen und zugleich abgedichtet sein. Selbst bei Einleitung von betriebsbedingten Schwingungen ist hierdurch während des langfristigen Gebrauchs eine unbeabsichtigte Lösung des Faltenpacks 2 aus der Gehäusemündung 1 weitestgehend ausgeschlossen. Der Faltenpack 2 kann da­ durch problemlos in senkrechter Lage oder in einer Überkopflager zum Einbau gelangen. In bezug auf den Einbau in beengten Motorräumen von Kraftfahrzeugen ist das von großem Vorteil.

Zur Abdichtung des Faltenpacks 2 gegenüber der Gehäusemündung 1 ist es nicht erforderlich, sekundäre Abdichtungsmittel vorzusehen. Unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten ist das von großem Vorteil.

Claims (7)

1. Luftfilter, umfassend einen in eine Gehäusemündung (1) einsetzbaren, durch den Druck der zu reinigenden Luft nicht nennenswert verformbaren Faltenpack (2) aus einem Filtermedium, das in zickzackförmig verlaufende, sich parallel zueinander erstreckende Falten (4) gelegt ist, wobei die Gehäusemündung (1) von einer staubdichten Wandung (3) umschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltenpack (2), quer zur Längsrichtung der Falten (4) betrachtet, ein T-förmiges Profil hat, daß die stirnseitigen Enden der Falten zur Erzeugung des T-förmigen Profils von einem sich parallel zur Ober- und Unterseite des Faltenpacks (2) verlaufenden Einschnitt (11) durchtrennt sind, daß die unterhalb des Einschnittes befindlichen, zweiten Teilenden (9) der Falten (4) gleichsinnig in einer Richtung abgeknickt und in einem einander überlappenden Zustand miteinander verbunden sind und daß die oberhalb des Einschnitts (11) befindlichen, ersten Teilenden (10) der Falten (4) die Wandung (3) dichtend anliegend berühren.

2. Luftfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (3) ein an das Profil des Faltenpacks (2) angepaßtes, abgestuftes Profil aufweist, das die ersten Teilenden (10) stirnseitig und von unten staubdicht anliegend berührt.

3. Luftfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (3) sich im ganzen Bereich des Faltenpacks (2) parallel zur Anströmrichtung P der zu reinigenden Luft erstreckt und daß die ersten Teilenden (10) durch die Wandung (3) gleichsinnig in einer Richtung abgeklemmt und staubdicht und selbsthemmend miteinander und der Wandung (3) verspannt sind.

4. Luftfilter nach Anspruch 1 bis 3, bei dem das den Filterpack (2) bildende Flächenmaterial durch einen Gehalt eines thermisch zumindest einmal erweichbaren Stoffes heißsiegelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander verbundenen, zweiten Teilenden (9) der Falten (4) ineinander übergehend versiegelt sind.

5. Luftfilter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ineinander übergehend versiegelten, zweiten Teilenden (9) der Falten (4) zu einer porenfreien Folie von gleichbleibender Dicke verdichtet sind.

6. Luftfilter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Teilenden (10) der Falten (4) durch die Wandung (3) elastisch verformt sind.

7. Luftfilter nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Fal­ tenpack (2) aus Endlos- oder Stapelfasern besteht.