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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft einen Filtereinsatz zum Einbau in einen Strömungskanal
mit einem aus einem zickzackförmig
gefalteten Filtervlies bestehenden Faltenbalg, welcher aus einer
Mehrzahl von Falten gefaltet ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Stand der Technik
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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. Um einen Filtereinsatz
einfach herstellen zu können,
wird in vielen technischen Gebieten versucht, den Einbauquerschnitt
im Strömungskanal möglichst
einfach, insbesondere rechteckig oder quadratisch zu gestalten,
um so eine möglichst
einfach herstellbare Geometrie der Anströmfläche des Filtereinsatzes zu
erhalten.
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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 räumlich
beengten Einbausituation oft nicht möglich, den Filtereinsatz mit
einer leicht herzustellenden, rechteckigen oder quadratischen Anströmfläche auszuführen.
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Nach
dem Stand der Technik werden Faltenbalge für derartige Filtereinsätze nach
dem zickzackförmigen
Falten durch Spezialwerkzeuge auf die erforderliche Größe und Form
zugeschnitten, wodurch es bereits bei geringen Abweichungen von
der rechteckigen Form, beispielsweise bei einer Trapezform zu erheblichem
Verschnitt kommt, der bei der Herstellung des Faltenbalgs berücksichtigt
werden muss. Darüber
hinaus müssen
die zugeschnittenen Faltenbalge sehr glatte Schnittkanten aufweisen,
beispielsweise um eine zuverlässige
Verbindung zwischen Faltenbalg und einem den Faltenbalg versteifenden
und gegenüber
der Wandung des Strömungskanals
abdichtenden Dichtstreifen sicherstellen zu können. Bei einem faser- oder
filzartigen Werkstoff, wie er für
das Filtervlies verwendet wird bedeutet dies zwingend die Verwendung
von sehr hochwertige Schneiden aufweisenden Werkzeugen, welche insbesondere
beim Zuschnitt von Aktivkohlefiltern einem sehr hohen Verschleiß unterliegen,
der insbesondere bei der Herstellung von Serienprodukten, beispielsweise
von Filtereinsätzen
für die
Automobilindustrie gemeinsam mit den Materialkosten für den Verschnitt
einen wesentlichen Kostenfaktor bildet.
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Technische Aufgabe der
Erfindung
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Filtereinsatz
zu entwickeln, der insbesondere in Verbindung mit einer trapezförmigen oder mehreckigen
Anströmfläche möglichst
durch Vermeidung von Verschnitt und möglichst durch Verzicht auf Schnittkanten
günstig
herstellbar ist, bei gegenüber dem
Stand der Technik mindestens identischer bzw. vergleichbarer Filterwirkung.
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Offenbarung der Erfindung
und deren Vorteile
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Diese
Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen Filtereinsatz zum Einbau
in einen Strömungskanal
mit einem aus einem zickzackförmig
gefalteten Filtervlies bestehenden Faltenbalg, welcher aus einer
Mehrzahl von Falten gefaltet ist, dadurch gelöst, dass die Falten des Faltenbalgs
von einer ersten Schmalseite ausgehend fächerförmig zu mindestens einer gegenüber liegenden
zweiten oder mehreren, gegenüber
liegenden Schmalseiten verlaufend angeordnet sind. Die Falten bilden
sornit in der Draufsicht einen Fächer.
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Der
Filtereinsatz kann dabei eine dreieckige, trapez-, parallelogrammförmige oder
eine mehreckige Anströmfläche aufweisen,
wobei der Faltenbalg durch die fächerförmige Anordnung
der Falten zwischen den beiden an die erste Schmalseite, welche auch
als Grundseite zu bezeichnen ist, angrenzenden Schmalseiten nur
entlang der Grundseite und den gegenüber der Grundseite angeordneten Schmalseiten
Schnittkanten aufweist, so dass eine erhebliche Materialeinsparung
erstens betreffend den Verschnitt und zweitens betreffend den geringeren
Verschleiß an
Sägeblättern durch
Entfall von zwei Schnittkanten entlang der beiden an die Grundseite angrenzenden
Schmalseiten erzielbar ist.
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Gegenüber dem
Stand der Technik ergeben sich zwei wesentliche Vorteile: Erstens
weist der Filtereinsatz bei einer Verwendung eines fächerförmigen Faltenbalgs
mit einer Faltendichte, also der Anzahl von Falten bezogen auf die
Breite der Anströmfläche, wie
sie gemäß dem Stand
der Technik üblich ist,
durch den Verzicht auf den Zuschnitt entlang der beiden an die Grundseite
angrenzenden Schmalseiten eine größere Filterfläche auf,
als ein nach dem Stand der Technik hergestellter Filtereinsatz mit
identischer Anströmfläche. Zweitens
lässt sich
der Verschnitt und damit der Materialverbrauch deutlich verringern.
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Ein
derartiger, erfindungsgemäßer Filtereinsatz
kann beispielsweise durch die Verfahrensschritte
- – zickzackförmiges Falten
eines Filtervlieses,
- – Zuführung des
zickzackförmig
gefalteten Filtervlieses zu einer Schnittform, wobei die Falten
des Faltenbalgs beim Zuführen
im rechten Winkel zu einer als Anschlag dienenden, und in Weiterführung der
Zuführrichtung
die Schnittform begrenzenden Grundseite der Schnittform angeordnet sind,
- – Ablängen und
Einlegen eines Dichtstreifens in eine das zickzackförmig gefaltete
Filtervlies aufnehmende Schnittform an einer einer Einführöffnung für das zickzackförmig gefaltete
Filtervlies in der Schnittform gegenüberliegenden Grundseite, wobei
die Schnittform an allen bis auf eine Schmalseite bereits die Form
des herzustellenden Faltenbalgs aufweist,
- – Einführen des
zickzackförmig
gefalteten Filtervlieses durch die Einführöffnung in die Schnittform bis
zum Anstoßen
an dem an der Grundseite der Schnittform eingelegten Dichtstreifen,
wobei sich die jeweils äußersten
Falten des zickzackförmig gefalteten
Filtervlieses an die beiden an die Grundseite angrenzenden Schmalseiten
der Schnittform anlegen,
- – Abschneiden
des zickzackförmig
gefalteten Filtervlieses entlang der Schnittkante entlang der die Einführöffnung bildenden
Schmalseite, beziehungsweise Schmalseiten, sofern es sich um eine fünf- oder
mehreckige Anströmfläche handelt,
- – Anordnung
eines zweiten Dichtstreifens an der der Einführöffnung zugewanden Schmalseite
des abgeschnittenen und in der Schnittform liegenden zickzackförmig gefalteten
Filtervlieses,
- – Entnahme
des mit zwei Dichtstreifen versehenen, abgelängten und die Form der Schnittform, welche
der Form des herzustellenden Filtereinsatzes entspricht, aus einem
zickzackförmig
gefalteten Filtervlies bestehenden Faltenbalgs aus der Schnittform
und
- – Wiederholen
der Verfahrensschritte ab dem Verfahrensschritt Ablängen und
Einlegen eines Dichtstreifens, bis das zickzackförmig gefaltete Filtervlies
aufgebraucht ist,
hergestellt werden, wobei nach dem Abschneiden noch
in der Schnittform das Verbinden eines zweiten Dichtstreifens mit
den stirnseitigen Enden der Falten des Faltenbalgs erfolgen kann,
so dass der Filtereinsatz genau die Form der Schnittform beibehält, und fertig
der Form entnommen werden kann. Dabei kann der an der Grundseite
angeordnete Dichtstreifen beispielsweise vor dem Einlegen in die
Schnittform mit einem Klebstoff beschichtet sein, so dass die Verbindung
zwischen dem an der Grundseite angeordneten Dichtstreifen und dem
Faltenbalg bereits beim Zuschnitt des Faltenbalgs durch das Einschieben
in die Schnittform und Anstoßen
an den klebstoffbeschichteten Dichtstreifen hergestellt wird. Eine
andere Möglichkeit
der Herstellung sieht vor, den Dichtstreifen mit dem Faltenbalg
beispielsweise durch Ultraschallschweißen miteinander zu verbinden.
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In
einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung
des Filtereinsatzes sind die fächerförmig auseinander
laufenden Falten in jedem parallel zur ersten Schmalseite verlaufenden
Querschnitt in gleichmäßigen Abständen zueinander
angeordnet und somit sind die Öffnungswinkel
von je zwei benachbarten Falten gleich groß.
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In
weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung
des Filtereinsatzes sind wenigstens die erste und die gegenüber liegende
zweite oder mehrere gegenüber
liegende Schmalseiten des Filtereinsatzes mit einem Dichtstreifen
versehen, welcher über
die Stirnflächen
der Falten des Faltenbalgs verläuft.
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In
einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung
des Filtereinsatzes ist der Dichtstreifen auf die Stirnflächen der
Falten des Faltenbalgs aufgeklebt oder mittels Ultraschall aufgeschweißt.
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In
einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung
des Filtereinsatzes sind die jeweils äußersten Falten des Faltenbalgs
jeweils parallel zu den beiden an die erste Schmalseite angrenzende weiteren
Schmalseiten verlaufend angeordnet, wobei die zwischen den beiden
angrenzenden Schmalseiten angeordneten Falten fächerförmig von der erste Schmalseite
ausgehend, in jedem parallel zu der erste Schmalseite verlaufenden
Querschnitt in gleichmäßigen Abständen zueinander
angeordnet sind.
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In
einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung
des Filtereinsatzes ist mindestens ein Dichtstreifen an der ersten
Schmalseite angeordnet und mit den stirnseitigen Enden der Falten
fest verbunden, so dass die Falten zumindest an der ersten Schmalseite
in einer festen Form und in einem festen Abstand gehalten sind.
Dabei kann eine trapezförmige
Anströmfläche vorhanden
sein, wobei die erste Schmalseite eine der beiden parallel verlaufenden Seiten
des Trapezes ist. Ebenso kann eine parallelogrammförmige Anströmfläche vorhanden
sein, wobei die Falten von der ersten Schmalseite ausgehend parallel
zu den beiden an die erste Schmalseite angrenzenden weiteren Schmalseiten
verlaufend angeordnet sind.
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In
einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung
des Filtereinsatzes besteht der Faltenbalg aus einem mit Aktivkohle
angereicherten Filtervlies.
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Der
erfindungsgemäße Filtereinsatz
weist gegenüber
dem Stand der Technik den Vorteil auf, dass die Falten des Faltenbalgs
in einem in jedem parallel zu der Grundseite verlaufenden Querschnitt gleichmäßigen Abstand
zueinander quer zu einer als Grundseite dienenden ersten Schmalseite
verlaufend angeordnet sind, wobei die jeweils äußersten Falten des Faltenbalgs
jeweils parallel zu den beiden an die Grundseite angrenzenden Schmalseiten
verlaufend angeordnet sind, und die zwischen den beiden angrenzenden
Schmalseiten angeordneten Falten fächerförmig von der Grundseite ausgehend,
in jedem parallel zu der Grundseite verlaufenden Querschnitt in
gleichmäßigen Abständen zueinander
angeordnet sind.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
mindestens ein Dichtstreifen an der Grundseite angeordnet und mit
den stirnseitigen Enden der Falten fest verbunden ist, so dass die
Falten an der Grundseite in einer festen Form und in einem festen
Abstand gehalten werden. Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung
des Faltenbalgs ist gekennzeichnet durch eine trapezförmige Anströmfläche, wobei
die Grundseite eine der beiden, vorzugsweise die kürzere der
parallel verlaufenden Schmalseiten des Trapezes ist. Eine zusätzliche
vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Faltenbalgs ist gekennzeichnet
durch eine parallelogrammförmige
Anströmfläche, wobei
die Falten von der Grundseite ausgehend parallel zu den beiden an die
Grundseite angrenzenden Schmalseiten verlaufend angeordnet sind.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung,
in der zeigen
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1 eine
vereinfachte Darstellung einer Draufsicht auf die Anströmfläche eines
fünfeckigen, erfindungsgemäßen Filtereinsatzes
und
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2 eine
vereinfachte Darstellung einer Draufsicht auf die Anströmfläche eines
trapezförmigen,
erfindungsgemäßen Filtereinsatzes.
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Wege zur Ausführung der
Erfindung
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Ein
in 1 dargestellter erfindungsgemäßer Filtereinsatz 1 besteht
aus einem aus einem zickzackförmig
gefalteten Filtervlies hergestellten Faltenbalg 2 aus einer
Mehrzahl von zusammen hängenden
Falten 9. Der Filtereinsatz weist in der Draufsicht eine
fünfeckige
Anströmfläche 3 auf,
welche von den Schmalseiten 4, 5, 6, 7, 8 des
Filtereinsatzes 1 begrenzt wird; die Schmalseite 4 wird
die erste Schmalseite oder auch Grundseite genannt. Die Falten 9 sind
dabei in etwa quer und nach außen
hin immer schräger
gestellt zu der als Grundseite 10 dienenden ersten Schmalseite 4 verlaufend
angeordnet. Damit ergibt sich als Kern der Erfindung eine Ausgestaltung,
wonach die Falten 9 fächerförmig von
der Grundseite 10 ausgehen.
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Die
jeweils äußersten
Falten 11, 12 des Faltenbalgs 2 sind
jeweils parallel zu den beiden an die Grundseite 10 angrenzenden
Schmalseiten 5, 6 verlaufend angeordnet. Dadurch
ergibt sich eine vorteilhafte Ausgestaltung, wonach in jedem parallel
zu der Grundseite 10 verlaufenden Querschnitt 13 die
Falten in gleichmäßigen Abständen zueinander
angeordnet sind. In diesem Fall ist der Öffnungswinkel zwischen je zwei
benachbarten Falten immer gleich groß. Natürlich sind hiervon auch Abweichungen
für spezielle
Anwendungen denkbar.
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Der
Filtereinsatz 1 weist dabei eine dreieckige, eine trapez-,
parallelogrammförmige
oder eine mehreckige Anströmfläche 3 auf,
wobei der Faltenbalg 2 durch die fächerförmige Anordnung der Falten 9, 11, 12 zwischen
den beiden an die Grundseite 10 angrenzenden Schmalseiten 5, 6 nur
entlang der Grundseite 10 und den gegenüber der Grundseite 10 angeordneten
Schmalseiten 7, 8 Schnittkanten aufweist. Dadurch
ist eine erhebliche Materialeinsparung erstens betreffend den Verschnitt
und zweitens betreffend den geringeren Verschleiß an Sägeblättern durch Entfall von zwei
Schnittkanten entlang der beiden an die Grundseite 10 angrenzenden
Schmalseiten 5, 6 erzielbar.
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Um
einen möglichst
gleichmäßigen Luftdurchsatz
zu erreichen, wird bei dem erfindungsgemäßen Filtereinsatz 1 die
Anzahl der Falten 9 auf einen Mittelschnitt bezogen, wodurch
im Bereich der Grundseite 10 im Verhältnis zur Länge der Grundseite 10 der
Faltenbalg 2 im Vergleich zum Stand der Technik zu viele
Falten 9 aufweist, und im Bereich der der Grundseite 10 gegenüberliegenden
Schmalseiten 7, 8 die Anzahl der Falten 9 in
Relation zur Länge der
entsprechenden Schmalseite 7, 8 der Faltenbalg 2 weniger
Falten 9 aufweist, als dies gemäß dem Stand der Technik der
Fall wäre.
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In
seinem Rohzustand besteht der Faltenbalg 2 aus einem zickzackförmig gefalteten
Filtervlieses mit parallel zueinander verlaufenden Falten 9.
Zu der Herstellung eines Filtereinsatzes 1 wird der Faltenbalg 2 in
einer Bewegungsrichtung parallel zu den Falten 9 einer
Schnittform zugeführt,
welche starre Wände
oder Anschläge
mindestens an der Grundseite 10 und an den beiden zu der
Grundseite 10 benachbarten Schmalseiten 5, 6 aufweist.
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Gegenüber der
Grundseite 10 ist die Schnittform offen, dort befindet
sich eine Einführungsöffnung für den noch
nicht zugeschnittenen Faltenbalg 2. Die zu der Grundseite 10 benachbarten
Schmalseiten 5, 6 öffnen sich V-förmig zu
der Einführungsöffnung hin,
so dass beim Einführen
des Faltenbalgs 2 in die Schnittform der Faltenbalg 2 auf
seiner der Grundseite 10 zugewandten Seite zusammengepresst
wird, so dass sich der Abstand zwischen den Falten 9 verkleinert.
Der Faltenbalg 2 weist in seinem Rohzustand eine Breite
auf, die etwa der Breite der Einführungsöffnung entspricht, so dass
der in die Schnittform hineinragende Teil des Faltenbalgs 2 um so
stärker
quer zu den Falten 9 zusammengedrückt wird, je näher er der
Grundseite 10 kommt. Im Bereich der Einführungsöffnung hingegen
wird der Faltenbalg 2 nicht oder nur kaum zusammengedrückt, wobei
der Faltenbalg 2 mit seinen äußersten Falten 11, 12 parallel
zu den beiden an die Grundseite 10 angrenzenden Schmalseiten 5, 6 an
diesen anliegt. Sobald der Faltenbalg 2 bis zum Anschlag
gegen die Grundseite 10 in die Schnittform eingeführt ist,
wird er entlang der entlang der Einführungsöffnung verlaufenden Schnittkante
abgeschnitten. Sofern die Schnittkante parallel zu der Grundseite 10 verläuft ergibt
sich hierdurch eine erhebliche Materialeinsparung, da kein Verschnitt
mehr erzeugt wird, und der Faltenbalg 2 zur Herstellung
des nächsten
Filtereinsatzes 1 nach der Entnahme des zugeschnittenen Filtereinsatzes 1 wiederum
nur bis zum Anschlag gegen die Grundseite 10 geschoben
werden muss. Darüber
hinaus werden gegenüber
dem Stand der Technik zwei Schnitte entlang der an die Grundseite 10 angrenzenden
Schmalseiten 5, 6 eingespart, wodurch eine erhebliche
Einsparungen an Material und an sehr teurem Schneidewerkzeug möglich ist.
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In 2 ist
die Anordnung der Falten 9 eines gemäß der Erfindung hergestellten
trapezförmigen Filtereinsatzes 1 zu
erkennen. Der Filtereinsatz 1 weist dabei eine trapezförmige Anströmfläche 3 auf, wobei
die als Grundseite 10 dienende Schmalseite 4 die
kürzere
der beiden parallel verlaufenden Schmalseiten 4, 7 ist.
Die Falten 9 des Faltenbalgs 2 verlaufen dabei
quer zu der Grundseite 10, wobei die jeweils äußersten
Falten 11, 12 jeweils parallel zu den beiden an
die Grundseite 10 angrenzenden Schmalseiten 5, 6 verlaufen.
Die zwischen den beiden an die Grundseite 10 angrenzenden
Schmalseiten 5, 6 liegenden Falten 9 sind
dabei fächerförmig angeordnet, wobei
die Falten in jedem parallel zu der Grundseite 10 verlaufenden
Querschnitt 13 einen gleichmäßigen Abstand zueinander einnehmen,
der um so größer ist,
je weiter der parallel zu der Grundseite 10 verlaufende
Querschnitt 13 von der Grundseite 10 entfernt ist,
und der um so kleiner ist, je näher
der parallel zu der Grundseite 10 verlaufende Querschnitt 13 bei
der Grundseite 10 liegt. Besonders vorteilhaft ist bei
der trapezförmigen
Ausführung,
dass der Faltenbalg 2 durch die fächerförmige Anordnung der Falten 9 zwischen
den beiden an die Grundseite 10 angrenzenden Schmalseiten 5, 6 nur
entlang der Grundseite 10 und der gegenüber der Grundseite 10 angeordneten Schmalseite 7 Schnittkanten
aufweist, so dass eine erhebliche Materialeinsparung erstens betreffend den
Verschnitt und zweitens betreffend den geringeren Verschleiß an Sägeblättern durch
Entfall von zwei Schnittkanten entlang der beiden an die Grundseite 10 angrenzenden
Schmalseiten 5, 6 erzielbar ist. Um den Filtereinsatz
zu versteifen, ist an der Grundseite 10 und an der paraallel
zu der Grundseite 10 verlaufenden Schmalseite 7 jeweils
ein die Falten 9, 11, 12 stirnseitig überdeckender
Dichtstreifen 14 an dem Faltenbalg 2 angeordnet.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Die
Erfindung ist insbesondere im Bereich der Lüftungs- und Klimatechnik sowie
der Filtertechnik gewerblich anwendbar.
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- 1
- Filtereinsatz
- 2
- Faltenbalg
- 3
- Anströmfläche
- 4,
10
- erste
Schmalseite oder Grundseite
- 5,
6, 7, 8
- Schmalseiten
- 9
- Falten
- 11,
12
- äußerste Falten
des Faltenbalgs
- 13
- parallel
zu der Grundseite verlaufender Querschnitt
- 14
- Dichtstreifen