-
Technisches Gebiet
-
Die
Erfindung betrifft einen Filtereinsatz zum Einbau in einen Strömungskanal,
mit einem aus einem zickzackförmig
gefalteten Filtervlies bestehenden Faltenbalg, dessen Falten eine
plane Ebene aufspannen, gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
-
Stand der Technik
-
Die
Erfindung geht aus von einem Filtereinsatz nach der Gattung des
Hauptanspruchs. Filtereinsätze
weisen üblicherweise
einen aus einem zickzackförmig
gefalteten Filtervlies bestehenden Faltenbalg auf, der beispielsweise
durch mindestens einen quer zu den Falten angeordneten Rahmen oder Dichtstreifen
versteift und in Form gehalten wird. Bei vielen technischen Anwendungen,
bei denen beispielsweise Luft durch einen in einem Strömungskanal
angeordneten Filtereinsatz zur Filtrierung hindurchgeleitet wird,
insbesondere bei der Luftzufuhr in den Innenraum eines KFZ, ist
es aufgrund der speziellen Einbausituation erforderlich oder strömungstechnisch
erwünscht,
den Filtereinsatz um mindestens eine parallel zu den Falten verlaufende
Achse gekrümmt
auszuführen
und/oder derart gekrümmt
in den Strömungskanal
einzubauen.
-
Teilweise
werden derartige Filtereinsätze
bereits bei der Herstellung gekrümmt
ausgeführt,
wobei der Faltenbalg mit einem die Krümmung fest vorgebenden, starren
Rahmen fest verbunden wird. Nachteilig ist dabei aber, dass der
mit starrem Rahmen ausgestattete Filtereinsatz in dem Strömungskanal eine
beispielsweise in der Wölbung
und in den Abmessungen genau passende Aufnahme benötigt, damit
die Filterfunktion gewährleistet
ist. Dies führt
wegen der Maßgenauigkeit
insbesondere bei Austauschfiltereinsätzen zu erheblichen Problemen
bei der Abdichtung und zu Qualitätseinbußen bei
der Filterung durch die auftretenden Spaltströmungen. Ein zusätzlicher
Nachteil ist die sehr teure und aufwändige Herstellung eines derartigen
Filtereinsatzes, da aufgrund des starren Rahmens der Faltenbalg
während
des Verbindens mit dem Rahmen in einer dem Rahmen entsprechenden
Form gehalten werden muss. Ein übliches
Verfahren zur Herstellung eines derartigen Filtereinsatzes ist besipielsweise,
den Faltenbalg in eine die Krümmung
nachbildende Spritzgießform
einzusetzen und anschließend
den Rahmen in dieser Form spritzzugießen, so dass direkt eine Verbindung
zwischen Rahmen und Faltenbalg entsteht. Darüber hinaus weist ein gekrümmter ausgeführter Filtereinsatz
mit starrem Rahmen den Nachteil auf, dass er bei Lagerung und Transport
ein großes
Volumen einnimmt und beim Umgang, insbesondere beim Einbau leicht
beschädigt
werden kann.
-
Alternativ
zu der Ausführung
mit einem starren Rahmen werden manche Filtereinsätze flexibel ausgeführt, wobei
der Begriff flexibel sowohl biegsame Filtereinsätze, die nach dem Krümmen ihre
Form beibehalten, als auch elastische Filtereinsätze, welche nach dem Wegfall
der die Krümmung
bewirkenden Kraft ihre ursprüngliche
Ausgangslage wieder einnehmen, umfasst. Die Form der Krümmung wird dabei
von einer Führungskante,
Brücke,
Nut oder dergleichen am Einbauort im Strömungskanal vorgegeben. Um beim
Krümmen
eines derartigen Faltenbalgs das gegenseitige Berühren der
Falten des Faltenbalgs auf der durch das Krümmen mechanisch druckbeanspruchten
Seite des Filtereinsatzes zu vermeiden, sind diese Filtereinsätze mit
einem kammartigen Rahmen versehen, dessen Zinken von einer Breitseite
des Faltenbalgs her in die Falten greifen und mit diesen fest verklebt
oder nach einem ähnlichen
wie dem oben beschriebenen Verfahren verbunden sind. Durch die Materialverjüngungen
des Rahmens zwischen den einzelnen Zinken kann ein derartiger Filtereinsatz
um eine parallel zu den Falten verlaufende Krümmungsachse gekrümmt werden.
-
Ein
derartiger Filtereinsatz ist beispielsweise aus der
DE 39 36 858 A1 bekannt,
welcher einen kammartigen Rahmen aufweist, dessen Zinken von einer
Breitseite des Faltenbalgs aus in die Falten des Faltenbalgs greifen
und fest mit diesen verklebt werden.
-
Ein
anderer Filtereinsatz ist aus der
DE 694 12 268 T2 bekannt, bei dem die Zinken
des kammartigen Rahmens die Falten des Faltenbalgs an deren Stirnseiten überdecken
und mit den Stirnseiten der Falten des Faltenbalgs verbunden werden.
-
Nachteilig
ist bei diesen Filtereinsätzen
mit kammartigem Rahmen, dass die Krümmung nicht kontinuierlich,
sondern aufgrund der unterschiedlichen Materialstärken in
den Zinken und zwischen den Zinken nur diskontinuierlich an einen
vorgegebenen Krümmungsradius
angepasst werden kann. Darüber
hinaus ist es erforderlich, die Zinken des Rahmens von einer Breitseite
des Faltenbalgs aus mit den Falten zu verbinden, wobei es insbesondere beim
Zusammenfügen
von Rahmen und Faltenbalg leicht zu einem Verschmieren des für die Verbindung verwendeten
Klebstoffes kommt und so nicht sichergestellt werden kann, dass
jeder Zinken an seiner Spitze mit dem Faltenbalg zuverlässig verbunden
ist. Dies ist insbesondere deshalb nachteilig, da die Dichtfunktion
eines derartigen Filtereinsatzes gegenüber der Wandung des Strömungskanals
am Einbauort ausschließlich
von dem Rahmen übernommen wird,
weshalb Spaltströmungen
zwischen den Zinken, die Teil des Rahmens sind, und dem Faltenbalg zu
einem erheblichen Verlust der Filterfunktion führen. Darüber hinaus muss der Rahmen
zur Erfüllung dieser
Funktion gegen die Wandung des Strömungskanals gepresst werden,
wobei der Filtereinsatz seine größte Widerstandsfähigkeit
gegen eine Pressung in Richtung parallel zu den Falten gerade in
dem Bereich aufweist, wo die Falten stirnseitig an den Schmalseiten
des Faltenbalgs enden, also genau in dem Bereich, wo bei den beschriebenen
Ausführungsformen
der Rahmen zur Erfüllung
seiner Funktion und Bewahrung seiner erforderlichen Flexibilität nicht
geschlossen ausgeführt
werden kann.
-
Zusätzlich besteht
die Gefahr, einen derartigen Filtereinsatz falsch herum einzubauen,
wodurch es insbesondere im Bereich der Fahrzeugwartung zu einer
unerwünschten
Erhöhung
des benötigten
Zeitaufwands in Verbindung mit höheren
Wartungskosten kommen kann und die Gefahr besteht, den Filtereinsatz
dadurch zu beschädigen.
-
Technische Aufgabe der
Erfindung
-
Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Filtereinsatz
zum gekrümmten
Einbau in einen Strömungskanal
zu entwickeln, der einfach und kostengünstig herstellbar ist, der
leicht montierbar ist und der keine bestimmte Einbauausrichtung erfordert,
aber gleichzeitig die vollständige
Erfüllung der Filterfunktion
gewährleistet,
insbesondere die zuverlässige
Abdichtung von Spalten zwischen Strömungskanalwandung und Filtereinsatz
sowie das Verhindern des Berührens
einzelner Falten.
-
Offenbarung der Erfindung
und deren Vorteile
-
Diese
Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen Filtereinsatz zum Einbau
in einen Strömungskanal,
mit einem aus einem zickzackförmig
gefalteten Filtervlies bestehenden Faltenbalg, dessen Falten eine
plane Ebene aufspannen, gelöst
durch mindestens einen an mindestens einer quer zu den Falten verlaufenden
Schmalseite des Faltenbalgs angeordneten, die Stirnseiten der Falten überdeckenden und
mit diesen fest verbundenen Dichtstreifen aus einem flexiblen, stauch-
und/oder dehnbaren Material, welches eine Widerstandsfähigkeit
gegen Knickung und eine Widerstandsfähigkeit gegen Stauchen aufweist,
so dass der Filtereinsatz aus der Hauptebene heraus ohne Abknicken
sich zu krümmen
imstande ist.
-
Der
Dichtstreifen aus einem flexiblen, stauch- und/oder dehnbaren Material
ist mit den Stirnseiten der Falten verklebt oder mittels Ultraschall
verschweißt,
wobei das Material eine ausreichende Widerstandsfähigkeit
gegen Knickung aufweist, um einerseits beim Krümmen auf der gestauchten, druckspannungsbeanspruchten
Seite des Dichtstreifens nicht zwischen die Falten wegzuknicken;
ebenso weist der Dichtstreifen eine ausreichende Widerstandsfähigkeit
gegen Stauchen auf, um andererseits die mit dem Dichtstreifen verbundenen
Falten beim Krümmen
eines derartigen Luftfilters bzw. Filtereinsatzes um mindestens
eine parallel zu den Falten verlaufende Krümmungsachse auf der durch das
Krümmen
druckspannungsbeanspruchten Seite des Dichtstreifens voneinander
beabstandet zu halten. Durch die Verwendung eines sich über die Stirnseiten
der Falten erstreckenden flexiblen Dichtstreifens ist eine große Anlagefläche zwischen
der Wandung des Strömungskanals
und dem Filtereinsatz gewährleistet,
wodurch eine besonders gute Dichtwirkung erzielt und das Auftreten
von Spaltströmungen
verhindert wird. Darüber
hinaus werden die Presskräfte
zur Erfüllung
der Dichtfunktion zwischen Filtereinsatz und der Wandung des Strömungskanals am
Einbauort genau dort in den Faltenbalg eingeleitet, wo dieser seine
größte Widerstandsfähigkeit
gegen eine derartige Belastung aufweist. Die flexible Ausführung erlaubt
den Einbau beispielsweise einer die Krümmung vorgebenden Brücke, einer
Führungskante
oder die Ausgestaltung einer Nut am Einbauort im Strömungskanal,
wobei sich der flexible Filtereinsatz der vorgegebenen Krümmung vollständig ohne
Diskontinuitäten
im Krümmungsradius
oder dergleichen anpasst. Darüber
hinaus ist die Verwendung eines streifenförmigen Dichtstreifens bei der Herstellung
eines Filtereinsatzes vielfach günstiger, als
die dem Stand der Technik entsprechende Verwendung eines kammartigen
Rahmens. Bei einem derartigen, erfindungsgemäßen Filtereinsatz ist es unerheblich,
welche Breitseite der An- und welche Breitseite der Abströmung im
Strömungskanal
ausgesetzt wird. Zusätzlich
kann ein derartiger, erfindungsgemäßer Filtereinsatz tordiert,
also in sich verdreht werden, wodurch das Einbringen des Filtereinsatzes
an den Einbauort, insbesondere zum gekrümmten Einbau in einen Strömungskanal,
deutlich vereinfacht werden kann.
-
Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
der Dichtstreifen aus einem flexiblen, stauch- und/oder dehnbaren
Filtervlies besteht. Bei der Verwendung eines Filtervliesmaterials für den Dichtstreifen
lassen sich insbesondere bei einer Ultraschallverschweißung des
Faltenbalgs mit dem Dichtstreifen Probleme der Materialpaarung vollständig vermeiden.
-
Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Dichtstreifen
aus einem flexiblen, stauch- und/oder dehnbaren Filz besteht, insbesondere
ein aus einem Filtervliesmaterial hergestellter Filz. Eine andere
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Dichtstreifen
aus einem flexiblen, stauch- und/oder
dehnbaren Schaummaterial besteht.
-
Eine
andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
der Dichtstreifen mindestens aus zwei fest miteinander verbundenen,
flexiblen, stauch- und/oder dehnbaren Schichten besteht.
-
Eine
zusätzliche,
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass mindestens
eine Schicht ein flexibles, stauch- und/oder dehnbares Filtervlies
ist.
-
Eine
besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
mindestens eine Schicht des Dichtstreifens ein flexibler, stauch- und/oder
dehnbarer Filz ist.
-
Eine
andere besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht
vor, dass das Material der direkt stirnseitig auf den Falten angeordneten Schicht
des Dichtstreifens nach dem Kriterium der Verträglichkeit und Verbindbarkeit
mit dem Filtervlies ausgewählt
wird, und die äußerste,
mit der Wandung des Strömungskanals
in Kontakt kommende Schicht des Dichtstreifens nach dem Kriterium
der Abdichtfähigkeit
und Gleitfähigkeit
gegenüber
der Strömungskanalwandung
ausgewählt
wird, wobei diese Schicht auch als eine Beschichtung oder einer
Folie auf einer beispielsweise aus einem Schaummaterial bestehenden
Zwischenschicht ausgeführt
sein kann.
-
Eine
zusätzliche,
besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
der Faltenbalg aus einem mit Aktivkohle angereicherten Filtervlies
besteht.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnung,
in der zeigen
-
1 eine
perspektivische Darstellung eines eben liegenden erfindungsgemäßen Filtereinsatzes,
welcher in diesem Zustand eine plane Ebene aufspannt, zum gekrümmten Einbau
in einen gekrümmten
Strömungskanal
sowie
-
2 eine
perspektivische Darstellung eines derartigen Filtereinsatzes in
einen Strömungskanal
in eingebautem Zustand, wobei der Filtereinsatz gekrümmt ist.
-
Wege zur Ausführung der
Erfindung
-
Ein
in 1 dargestellter Filtereinsatz 1 besteht
aus einem aus zickzackförmig
gefaltetem Filtervlies hergestellten, parallel verlaufende Falten 2 aufweisenden
Faltenbalg 3, sowie jeweils einem an den beiden quer zu
den Falten verlaufenden Schmalseiten 4 angeordneten, die
Stirnseiten der Falten 2 überdeckenden Dichtstreifen 5 aus
einem flexiblen dehn- und stauchbaren Material, vorzugsweise einem
Filz aus einem Filtervliesmaterial. Der Dichtstreifen 5 entspricht
in seiner Breite 15 der Dicke 16 des Faltenbalgs 3,
welche gleich dem Abstand der oberen Faltenrücken von den unteren Faltenrücken der Falten 2 ist.
Der Filtereinsatz 1 weist somit an seinen beiden der An-
beziehungsweise Abströmung
ausgesetzten Breitseiten 6 parallel verlaufende und durch den
mit den Stirnseiten der Falten 2 durch Ultraschallschweißen fest
verbundenen Dichtstreifen 5 auf. Diese sind voneinander
durch die Falten 2 beabstandet. In diesem Zustand spannt
der Filtereinsatz bzw. spannen die Falten 2 des Faltenbalgs
bzw. die Faltenrücken
der Falten 2 eine plane Ebene auf. Die Verwendung eines
flexiblen Materials für
die Dichtstreifen 5 ermöglicht
nun höchst
vorteilhaft ein Krümmen
des Filtereinsatzes 1 um mindestens eine parallel zu den
Falten 2 verlaufende und um den Krümmungsradius 12 von
der neutralen Faser 13 beabstandete Krümmungsachse 11, wie
es in 2 gezeigt ist. Dabei wird der Filtereinsatz bzw.
die Falten des Faltenbalgs aus der planen Ebene heraus gebogen und
in einer gekrümmten
Fläche
verformt.
-
Der
eingebaute Zustand eines derartigen Filtereinsatzes 1 ist
in 2 dargestellt. Der abgebildete Strömungskanal
ist am Einbauort des Filtereinsatzes 1 geschnitten dargestellt,
wobei eine parallel zu der Strömung
verlaufende Wandung 10 des Strömungskanals zur besseren Darstellung
weggenommen ist. Am Einbauort im Strömungskanal ist eine beispielsweise
aus wenigen Streben bestehende und den Strömungsquerschnitt kaum einengende
Brücke 10 in
hierfür
vorgesehene Ausnehmungen in der Wandung 10 des Strömungskanals
eingesetzt. Der Filtereinsatz 1 ist über die Brücke 10 gekrümmt gelegt
und wird, zum Beispiel von einer Kante 14, am Verrutschen
gehindert. Die Brücke 10 teilt
den Strömungskanal
in eine Anströmseite 7 und
in eine Abströmseite 8,
wobei der Filtereinsatz 1 mit seinen Breitseiten 6 der
Strömung
ausgesetzt ist. Die Brücke 10 gibt
den Verlauf der Krümmung,
insbesondere den Krümmungsradius 12 zu
den parallel zu den Falten 2 verlaufenden Krümmungsachsen 11 vor.
-
Beim
Krümmen
des Filtereinsatzes 1 um eine parallel zu den Falten verlaufende
Krümmungsachse 11 wird
die untere, näher
an der Krümmungsachse 11 liegende
und einen kleineren Radius beschreibende Seite des Dichtstreifens 5 gestaucht, wohingegen
die obere, weiter von der Krümmungsachse 11 entfernt
liegende und einen größeren Radius
beschreibende Seite des Dichtstreifens 5 gedehnt. Etwa
in der Mitte der Breite 15 des Dichtstreifens 5,
entsprechend etwa der Hälfte
der Dicke 16 des Faltenbalgs liegt die neutrale Faser 13,
welche den Krümmungsradius 12 definiert
und weder gedehnt, noch gestaucht wird.
-
Gewerbliche Anwendbarkeit
-
Die
Erfindung ist insbesondere im Bereich der Lüftungs- und Klimatechnik sowie
der Filtertechnik gewerblich anwendbar.
-
Bezugszahlenliste:
-
- 1
- Filtereinsatz
- 2
- Falten
- 3
- Faltenbalg
- 4
- Schmalseite
- 5
- Dichtstreifen
- 6
- Breitseite
- 7
- Anströmseite
- 8
- Abströmseite
- 9
- Wandung
des Strömungskanals
- 10
- Brücke
- 11
- Krümmungsachse
- 12
- Krümmungsradius
- 13
- Neutrale
Faser
- 14
- Kante
- 15
- Breite
des Dichtstreifens
- 16
- Dicke
des Faltenbalgs