DE19816431A1 - Filterelement für einen Luftfilter und ein Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Filterelement für einen Luftfilter und ein Verfahren zu dessen Herstellung

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Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Filterelement für einen Luft­ filter mit einem gefalteten Filtereinsatz, insbesondere für die Filtrierung der Ansaugluft eines Verbrennungsmo­ tors, nach der Gattung des Hauptanspruchs und des Verfah­ rensanspruchs.
Es ist aus der DE 42 18 396 A1 bekannt, daß Filterele­ mente, insbesondere für den Einsatz bei Verbrennungsmoto­ ren in Lastkraftwagen und Baumaschinen, mit einer relativ großen Filterfläche hergestellt werden. Diese Filterele­ mente werden an einer Seite mit einer mindestens am Rand umlaufenden Dichtung versehen um eine Abdichtung der Roh­ luft- von der Reinluftseite zu erreichen.
Das bekannte Filterelement kann dabei so gestaltet wer­ den, daß bestimmte Geometrien im Filtergehäuse bzw. an den angrenzenden Aggregaten durch eine Zusammenfügung von Einzelfilterelementen mit unterschiedlichen Faltenhöhen berücksichtigt werden. Die Einzelfilterelemente sind da­ bei jeweils separat hergestellt und über zusätzliche, auch als Scharnier wirkende Verbindungsstege miteinander verbunden.
Aufgabenstellung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Filtere­ lement der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß auf einfache Weise eine optimierbare Kontur des gefalte­ ten Filtereinsatzes erreichbar ist.
Vorteile der Erfindung
Beim erfindungsgemäßen Filterelement weist in vorteilhaf­ ter Weise der gefaltete Filtereinsatz an seiner einen Seite eine flächenhaft zumindest teilweise von einer Ebe­ ne abweichende Kontur und dabei eine durchgehende Zick- Zack-Faltung auf. Das Filterelement kann gemäß der Erfin­ dung zur Optimierung der Filterwirkung durch bessere Rau­ mausnutzung im Bereich dieser Seite des Filtereinsatzes auf einfache Weise an komplexe Strukturen im Ansaugbe­ reich eines Verbrennungsmotors angepaßt werden. Durch die gute Anlage des Filterelementes an die Geometrie im Ansaugweg dient die Erfindung auch der Verbesserung des Strömungsverhaltens an dieser Lufteintrittseite des Fil­ terelements.
Beispielsweise können auch Schrägen, eckige oder gewölbte Konturen an der entsprechenden Seite des Filtereinsatzes vorgesehen werden, wobei durch die durchgängige Zick- Zack-Faltung eine weitgehend gleichmäßige Filterwirkung über die gesamte Filterfläche sichergestellt ist. An der anderen Seite des Filterelementes ist dabei eine gleich­ mäßig ebene Fläche ohne Verbindungsstege vorhanden, da die Bereiche unterschiedlicher Faltenhöhe hier kontinu­ ierlich ineinander übergehen.
Bei einem einfachen Verfahren zur Herstellung des erfin­ dungsgemäßen Filterelements werden Faltenbereiche des Filtereinsatzes mit unterschiedlichen Faltenhöhen vorge­ fertigt und beim Zusammenbau des Filterelements an den jeweils benachbarten Falten verklebt, verstanzt oder auf eine sonstige Art fest miteinander verbunden.
Für sich gesehen ist aus der DE 42 23 723 C2 bekannt, daß zur Herstellung des zick-zack-förmigen Filtereinsat­ zes Bahnen mit Filterpapier von einer Vorratsrolle abge­ wickelt und zur Vorbereitung der Faltung geprägt werden. Diese geprägten Filterpapierbahnen werden dann in einer Vorrichtung entsprechend der Prägung gefaltet. Zur Her­ stellung eines erfindungsgemäßen Filterelementes werden die Abstände der Prägungen auf einfache Weise derart va­ riiert, daß verschiedene Faltenhöhen erreicht werden und somit auf der einen Seite der gefalteten Bahnen eine ent­ sprechend veränderte Kontur geschaffen wird.
Andere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Un­ teransprüchen angegeben.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Filterelements mit einem gefalteten Filtereinsatz werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit einer ab­ gestuften Kontur auf der einen Seite des Filterein­ satzes;
Fig. 2 eine andere Ansicht des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1; Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel mit einer schrägen Kontur auf der einen Seite des Filterein­ satzes; Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel mit einer gewölbten Kontur auf der einen Seite des Filterein­ satzes;
Fig. 5 ein viertes Ausführungsbeispiel eines Filte­ relementes mit Bereichen unterschiedlicher Faltrich­ tung der Bereiche des Filtereinsatzes;
Fig. 6 eine Darstellung des Ausführungsbeispiels nach der Fig. 2 mit Teilen eines Gehäuses und
Fig. 7 eine Darstellung des Ausführungsbeispiels nach der Fig. 3 mit Teilen eines Gehäuses.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Fig. 1 ist ein Schnitt durch ein Filterelement 1 mit einem zick-zack-förmig gestalteten Filtereinsatz 2 ge­ zeigt, der an seiner Unterseite einen Faltenbereich 3 mit einer relativ niedrigen Faltenhöhe und einen Faltenbe­ reich 4 mit einer relativ großen Faltenhöhe aufweist. Aus Fig. 2 ist eine andere Ansicht des Filterelements 1 er­ sichtlich, bei dem seitlich rechts ein Faltenbereich 5 ebenfalls mit einer geringen Faltenhöhe vorhanden ist. Diese Bereiche können bei weiteren, hier nicht darge­ stellten Ausführungsformen, in Abhängigkeit vom Anwen­ dungsfall an unterschiedlichen Stellen angeordnet werden.
Das Filterelement 1 besitzt auf seiner Oberseite eine um­ laufende Dichtung 6, mit der das Filterelement 1 in ein hier nicht dargestelltes Filtergehäuse für einen Luftfil­ ter im Luftansaugweg eines Verbrennungsmotors dicht ein­ gefügt werden kann. Die angesaugte Rohluft durchströmt das Filterelement 1 gemäß eines Pfeiles 11 von der einen konturangepaßten Seite zur anderen, hier oben liegenden Seite, wobei durch die, an die Geometrie des Ansaugweges angepaßte Kontur der einen Seite des Filtereinsatzes 2 hier optimale Strömungsverhältnisse auftreten.
Die Herstellung des Filtereinsatzes 2 nach den Fig. 1 und 2 kann in der Weise erfolgen, daß die einzelnen Be­ reiche 3 und 4 separat hergestellt werden und dann die jeweils benachbarten Falten der Faltenbereiche 3, 4, 5 miteinander verbunden werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist ein Fil­ terelement 7 mit einem Filtereinsatz 8 versehen, der an der konturangepaßten Seite abgeschrägt verläuft. Die hier sich im Verlauf der Fläche dieser Seite des Fil­ tereinsatzes 8 sich ändernde Faltenhöhe kann durch eine Änderung der Falzabstände bei der Faltung der Papier- oder Vliesbahnen, ausgehend von dem an sich in der Be­ schreibungseinleitung als bekannten vorausgesetzten (DE 42 23 723 C2) Faltverfahren, erreicht werden.
Um eine optimale Anpassung der Kontur bei gewölbten Geo­ metrien im Ansaugweg zu erhalten, ist bei einem Ausfüh­ rungsbeispiel eines Filterelements 9 nach Fig. 4 die ei­ ne Seite eines Filtereinsatzes 10 ebenfalls entsprechend angepaßt gewölbt. Auch diese sich ändernde Wölbung kann beispielsweise durch eine entsprechend gesteuerte Ände­ rung der Faltabstände, bzw. der Vorprägung beim Faltpro­ zeß, hergestellt werden.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist ein Filterele­ ment 12 mit zwei Faltenbereichen 13 und 14 versehen, die jeweils eine andere Faltenrichtung aufweisen.
Fig. 6 zeigt das Filterelement nach der Fig. 2 mit ei­ nem Gehäuse 20, bei dem der Eintritt der Rohluft gemäß einem Pfeil 21 seitlich erfolgt. Hierdurch kann ein gleichmäßiger Volumenstrom erreicht werden, da aufgrund der relativ großen Filterfläche im hinteren Bereich 4 sich hier trotz der Entfernung von der Eintrittsstelle ein relativ großer Volumenstrom einstellen kann. Aus Fig. 7 ist dieser Effekt ebenso deutlich erkennbar, da hier mit der kontinuierlich kleiner werdenden Filterflä­ che entsprechend der Fig. 3 im vorderen Bereich an der Eintrittsstelle der Volumenstrom vermindert werden kann und so ebenfalls vergleichmäßigt wird.
Bezugszeichenliste
1
Filterelement
2
Filtereinsatz
3
Faltenbereich
4
Faltenbereich
5
Faltenbereich
6
Dichtung
7
Filterelement
8
Filtereinsatz
9
Filterelement
10
Filtereinsatz
11
Pfeil (Durchströmungsrichtung)
12
Filterelement
13
Faltenbereich
14
Faltenbereich
20
Gehäuse
21
Pfeil (Rohlufteinströmung)

Claims (10)

1. Filterelement für einen Luftfilter, bestehend aus
  • - einem zick-zack-förmig gefalteten Filtereinsatz (2; 8; 10) aus Filterpapier oder Filtervlies,
  • - einer auf der ebenen Seite des Filtereinsatzes (2; 8; 10) an den Außenkanten umlaufenden Dichtung (6), mit der das Filterelement (1; 7; 9; 12) an Gehäuseteilen eines Filterge­ häuses anliegt, wobei
  • - der gefaltete Filtereinsatz (2; 8; 10) an einer Seite ei­ ne zumindest in vorgegebenen Bereichen flächenhaft von einer Ebene abweichende Kontur und dabei eine durchgehen­ de Zick-Zack-Faltung aufweist.
2. Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - der gefaltete Filtereinsatz (2; 8; 10) an der Seite, an der er an einem Bauteil mit flächenhaft unebener Kontur anliegt, an der Anlagefläche eine korrespondierende, ebenfalls von einer Ebene abweichende Kontur aufweist.
3. Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - der gefaltete Filtereinsatz (2; 8; 10) an der einen Roh­ luftseite eine derart veränderliche Faltenhöhe aufweist, daß der Volumenstrom an der gesamten Fläche des Fil­ tereinsatzes vergleichmäßigt ist.
4. Filterelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - der gefaltete Filtereinsatz (2; 8; 10) an der Eintritts­ stelle der Rohluft die relativ geringste Filterfläche durch eine relativ geringe Faltenhöhe aufweist und die Faltenhöhe in Richtung von der Eintrittsstelle weg stetig oder unstetig zunimmt.
5. Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Kontur an der einen Seite des Filtereinsatz (2) durch Faltenbereiche (3, 4, 5) mit jeweils voneinander un­ terschiedlichen Faltenhöhen gebildet ist, die jeweils mit den angrenzenden Falten der benachbarten Faltenbereiche (3, 4, 5) verklebt, verpreßt, verstanzt oder auf eine son­ stige Weise miteinander verbunden sind.
6. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß
  • - die Kontur an der einen Seite des Filtereinsatzes (2; 8; 10) einstufig hergestellt ist durch eine variable Änderung der Faltenhöhe einzelner oder einer Gruppe von Falten.
7. Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Kontur an der einen Seite des Filtereinsatzes (2; 8; 10) durch eine variable Änderung der Faltenhöhe in jeweils einer Koordinate gebildet ist.
8. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß
  • - die Kontur an der einen Seite des Filtereinsatzes (2; 8; 10) durch eine variable Änderung der Faltenhöhe in beiden Koordinaten gebildet ist.
9. Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Kontur an der einen Seite des Filtereinsatzes (2; 8; 10) durch die Geometrie der an dieser Seite nach dem Einbau des Filterelementes (1; 7; 9; 10) in den Ansaugweg eines Verbrennungsmotors angrenzenden Aggregate vorgege­ ben ist.
10. Verfahren zur Herstellung eines Filterelementes nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei dem
  • - Filtermaterialbahnen für den Filtereinsatz (8; 10) zur Vorbereitung der Faltung in vorgegebenen, teilweise un­ terschiedlichen Abständen geprägt werden und dann ent­ sprechend der Prägung gefaltet werden und dann
  • - die Filtermaterialbahnen von einer Vorratsbahn abge­ trennt, in ihrer Lage fixiert und mit der umlaufenden Dichtung versehen werden.
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