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Technisches Gebiet:
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Die Erfindung betrifft einen Filtereinsatz
zum Einbau in einen Strömungskanal,
insbesondere Luftfilter zum Einbau in den Luftströmungskanal
eines Kraftfahrzeugs, bestehend aus einem Faltenbalg aus einer Vielzahl
von zieharmonikaähnlich
gefalteten, zusammenhängenden
Falten mit oberen und unteren Faltkanten, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1 sowie einen Filtereinsatz zum Einbau in einen Strömungskanal,
bestehend aus einem mit einer Aussparung versehenen Rahmen, welcher
in den Querschnitt des Strömungskanals
einsetzbar ist und dazu eine äußere Kontur
entsprechend dem Querschnitt des Strömungskanals aufweist, sowie
bestehend aus einem Einsetzfilter oder einem Faltenbalg, welcher
in die Aussparung eingesetzt ist.
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Stand der Technik:
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Bei der Zufuhr von Luft in geschlossene
Räume ist
es üblich,
den Luftstrom durch einen Luftfilter hindurchzuführen, damit in der Luft enthaltene
Staubpartikel, Aerosole und beispielsweise Pollen nicht in den Raum
gelangen und die Atemwege von sich im Raum aufhaltenden Personen
beeinträchtigen
können.
Solche Luftfilter bestehen meist aus einem in Form und Abmessungen
dem Strömungskanal
entsprechenden Einsetzfilter mit einem peripher auf den äußeren Schmalseiten
umlaufenden Dichtstreifen, welcher gegenüber dem Strömungskanal abdichtet, wobei
der Luftfilter in den Strömungskanal
eingesetzt wird, um nach Ablauf einer bestimmten Betriebszeit oder
bei einem einen Grenzwert überschreitenden Druckverlust
am Luftfilter gereinigt oder ausgetauscht werden zu können.
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Um einen Einsetzfilter dem Querschnitt
eines Strömungskanals
anzupassen, muss die Querschnittsform bereits bei der Herstellung
des Einsetzfilters berücksichtigt
werden, weshalb insbesondere bei Querschnitten mit gewölbten Wänden ein
sehr hoher Fertigungsaufwand durch das Zuschneiden und stirnseitiges
Verkleben eines v-förmig
gefalteten Filtervlieses mit den der Wölbung angepassten Dichtstreifen
entsteht. Insbesondere in der Automobilindustrie entstehen sehr
hohe Kosten durch die Herstellung solcher angepasster Filtereinsätze, da diese
wegen der unterschiedlichen Querschnittsformen der Luftzufuhrkanäle in den
Fahrgastraum jeweils nur für
eine Modellreihe und meist nur für
einzelne Baujahre verwendet werden können. Ebenso muß demgemäß die umlaufende
Dichtung angepaßt werden.
Derartige Einsetzfilter mit v-förmig gefalteten Filterlaschen
aus einem Vliesstoff als Dichtung sind beispielsweise durch die
DE 195 32 436 C1 und
die
DE 195 32 437
A1 bekannt geworden.
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Das umlaufende Dichtband aus einem
Streifen zum Beispiel aus PU-Schaum blockt aber und weist eine hohe
Reibung gegenüber
dem Strömungskanal
auf, weshalb die Einführung
eines derartigen Filtereinsatzes in den Strömungskanal mit Schwierigkeiten
verbunden ist. Außerdem
erleidet ein derartiges Dichtband eine Ermüdung, weshalb die Dichtwirkung
mit der Zeit nachläßt.
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Technische Aufgabe der Erfindung:
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, einen Luftfilter zum Einbau in einen Strömungskanal,
insbesondere in einen Luftströmungskanal
eines Kraftfahrzeugs, zu entwickeln, der mit einem geringeren Fertigungsaufwand
für verschiedene Strömungskanalquerschnitte
in einfacher Weise hergestellt werden kann und dadurch kostengünstig ist.
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Offenbarung der Erfindung
und deren Vorteile:
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Beim erfindungsgemäßen Luftfilter
zum Einbau in einen Strömungskanal,
insbesondere in einen Luftströmungskanal
eines Kraftfahrzeugs, gemäß der genannten
Gattung weist der Filtereinsatz eine als ein weiteres Filter dienende
Filtermatte aus einem Filtermaterial aufweist, wobei die Filtermatte
auf den oberen oder unteren Faltkanten der Falten flächig aufliegt
und an wenigstens zwei Außenseiten
des Faltenbalgs, in welchen die Falten enden, einen über den
Faltenbalg überstehenden
Rand als Dichtrand zur Abdichtung des Filtereinsatzes innerhalb
des Strömungskanals
aufweist.
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In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung
des Filtereinsatzes steht die Filtermatte über den gesamten Faltenbalg über und
bildet damit einen umlaufenden Dichtrand aus.
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Der erfindungsgemäße Filtereinsatz besitzt den
Vorteil, dass derselbe mit einem geringeren Fertigungsaufwand gegenüber Filtern
des Standes der Technik für
verschiedene Strömungskanalquerschnitte
in einfacher Weise hergestellt werden kann und dadurch kostengünstig ist.
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In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung
kann der Faltenbalg an wenigstens den beiden Außenseiten, in welchen die Falten
enden, mit je einem Dichtstreifen versehen sein, wobei die Filtermatte
die Dichtstreifen unter Bildung je eines Dichtrandes überragt.
In diesem Fall kann vorteilhaft die Ausgestaltung des Dichtstreifens
als V-Lasche entfallen, was eine weitere Kosteneinsparung mit sich
bringt.
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Die Filtermatte ist entweder auf
den der Abströmrichtung
oder auf den der Anströmrichtung
benachbarten Faltkanten der Falten des Faltenbalgs angeordnet, vorzugsweise
aber auf der Abströmseite.
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In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung
des Filtereinsatzes ist die Filtermatte auf die Faltkanten des Faltenbalgs
sowie gegebenenfalls bei Vorhandensein von Dichtstreifen auf dieselben
aufgeklebt.
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Durch das Aufkleben der Filtermatte
auf die Faltkanten des Faltenbalgs kann in besonderen Fällen auch
eine Kantenverleimung der beiden Außenseiten des Faltenbalgs mit
Dichtstreifen entfallen, weil die Filtermatte zum einen mit ihrem
Dichtrand die Dichtfunktion des Faltenbalgs innerhalb des Strömungskanals übernimmt
und zum anderen durch das Aufkleben der auch die Stabilisierung
sämtlicher
Falten des Faltenbalgs übernehmen
kann, so dass dadurch ein stabilisierter Faltenpack entsteht.
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In einer weiteren Ausgestaltung der
Erfindung besteht der Filtereinsatz zum Einbau in einen Strömungskanal,
insbesondere Luftfilter zum Einbau in den Luftströmungskanal
eines Kraftfahrzeugs, aus einem mit einer Aussparung versehenen
Rahmen, welcher in den Querschnitt des Strömungskanals einsetzbar ist
und dazu eine äußere Kontur
entsprechend dem Querschnitt des Strömungskanals aufweist, sowie
aus einem Einsetzfilter oder einem Faltenbalg bestehend jeweils
aus einem Filtermaterial, wobei in die Aussparung des Rahmens der
Einsetzfilter oder der Faltenbalg formschlüssig eingesetzt ist, dessen
Fläche
die Qerschnittsfläche
der Aussparung besitzt, und der Rahmen eine als ein weiteres Filter dienende
Filtermatte aus einem Filtermaterial aufweist, wobei die Filtermatte
an wenigstens zwei Außenseiten
des Rahmens je einen über
den Rahmen überstehenden
Rand als Dichtrand zur Abdichtung des Filtereinsatzes innerhalb
des Strömungskanals aufweist.
Vorteilhaft kann somit in einen derartigen Rahmen entweder ein flächiges Filter
oder ein Filter in Form eines Faltenbalgs eingesetzt und mittels
der Filtermatte abgedeckt sein.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung
mit einem Rahmen besitzt derselbe an der stromabwärts gewandten
Seite oder der angeströmten
Seite der Aussparung mindestens einen Anschlag zur Anlage des Einsetzfilters
oder des Faltenbalgs, wobei die Filtermatte auf der dem Anschlag
gegenüber
liegenden Hauptebene des Rahmens angeordnet ist. Damit kann der
Einsetzfilter oder der Faltenbalg lose und passend in die Aussparung
des Rahmens (16) eingelegt werden, wobei die auf dem Rahmen
angeordnete Filtermatte in vorteilhafter Weise zur Halterung des Einsetzfilters
oder des Faltenbalgs innerhalb des Rahmens dient.
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Vorteilhaft ist die Filtermatte auf
den Rahmen aufgeklebt, zum Beispiel mittels eines Klebstoffs. Die Aufklebung
der Filtermatte auf den Rahmen kann auch dadurch bewerkstelligt
werden, dass die Filtermatte auf den Rahmen mittels Erhitzen und örtlicher Oberflächenverflüssigung
des Materials des Rahmens auf denselben aufgeklebt ist, falls als
Material des Rahmens ein thermoplastischer Kunststoff gewählt wird.
Dabei kann die Erhitzung und örtliche Oberflächenverflüssigung
des Materials des Rahmens durch Ultraschall- oder Infraroterhitzung
erfolgen. Durch die Erhitzung wird der örtlich erhitzte Kunststoff
des Rahmens flüssig
oder breiig, so dass die Filtermatte örtlich in den flüssigen Kunststoff
gedrückt
werden kann. Nach Erkalten des Kunststoffs ist die Filtermatte fest
auf dem Rahmen verklebt.
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Vorteilhaft ist die Filtermatte ein
Polyestervlies oder Polypropylenvlies mit jeweils offenen Zellen oder
ein luftdurchlässiges
Gewirke oder Gewebe. Auch der Faltenbalg sowie der Einsetzfilter
bestehen aus einem Vliesstoff als Filtermaterial.
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In einer weiteren Ausgestaltung der
Erfindung ist der überstehende
Rand der Filtermatte an der in Einschubrichtung des Filtereinsatzes
in den Strömungskanal
nachgezogenen Endkante des Filtereinsatzes als Auszuglasche ausgebildet.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Filtereinsatzes
besteht darin, dass nach Filtermatte und Faltenbalg bzw. Einsetzfilter
unterschiedliche Filtereigenschaften aufweisen, so dass der Filtereinsatz ein
Kombinationsfilter darstellt. Das kann zum Beispiel dadurch bewerkstelligt
werden, indem die Filtermatte ein Kohlefilter ist, hingegen der
Faltenbalg bzw. der Einsetzfilter ein normaler Filterpack aus Vliesstoffen
für Staubpartikel
ist – oder
umgekehrt – welche
in der Regel eine weiße
Farbe aufweisen. Auf diese Weise können die filtertechnischen
Werte des Filters verbessert und in vorteilhafter Weise gesteuert
und kombiniert werden.
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In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung
des Filtereinsatzes können
auf der äußeren Oberfläche der
Filtermatte schwarze bzw. dunkle Markierungen aufgebracht sein zur
Anzeige des Verschmutzungsgrades des Filtereinsatzes; diese Markierung
kann ein schwarzes Raster sein. Dadurch kann vorteilhaft eine Standzeitangabe
erfolgen. Wenn zum Beispiel die schwarze Markierung auf der zu Anfang
weißen
Filtermatte nicht mehr erkennbar ist, so muß der Filtereinsatz erneuert
werden.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung,
in der zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Filtereinsatzes von oben
in Strömungsrichtung
gesehen, bestehend aus einem Faltenbalg mit darunter angeordneter
Filtermatte
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2 eine
Ansicht eines erfindungsgemäßen Filtereinsatzes
in Anströmrichtung,
bestehend im Wesentlichen aus einem Rahmen, einem darin eingesetzten
Faltenbalg sowie einer auf die Rückseite
des Rahmens aufgebrachten Filtermatte und
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3 eine
perspektivische Ansicht des Filtereinsatzes gemäß 2 von der Rückseite gesehen, wobei der
verdeckte Rahmen gestrichelt dargestellt ist unter Weglassung des
Faltenbalgs.
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Wege zur Ausführung der
Erfindung:
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1 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Filtereinsatzes 1 von
oben in Strömungsrichtung
gesehen, welcher im Wesentlichen aus einem bekannten Faltenbalg 2 besteht.
Der Filtereinsatz 1 dient zum Einbau in einen Strömungskanal,
insbesondere ist der Filtereinsatz ein Luftfilter 1 zum
Einbau in den Luftströmungskanal
eines Kraftfahrzeugs. Der Filtereinsatz besteht aus dem Faltenbalg 2 aus
einer Vielzahl von zieharmonikaähnlich gefalteten,
zusammenhängenden
Falten 3, 4 mit oberen und unteren Faltkanten 5, 6, 7, 8.
Der Faltenbalg wird längsseitig
von zwei, in der Regel schmalen, Außenseiten 9, 9' begrenzt. Zur
Stabilisierung des Faltenbalgs 2 und zur kantenseitigen
Abdichtung der Außenseiten 9, 9' kann der Faltenbalg
längs dieser
Außenseiten 9, 9' mit je einem
Dichtstreifen 14 versehen sein, wie es dem Stand der Technik
bekannt und in 1 angedeutet
ist. Auf der Unterseite des Faltenbalgs 2 ist flächig eine
Filtermatte 10 angeordnet, welche vorteilhaft auf die unteren
Faltkanten 7, 8 des des Faltenbalgs 2 und,
falls ein Dichtstreifen 14 Verwendung findet, auch auf
denselben aufgeklebt ist. Die Filtermatte 10 besitzt auf
beiden Seiten längs
der Außenseiten 9, 9' einen überstehenden Rand 11, 11', welcher beim
Einbau des Filtereinsatzes 1 in einen Strömungskanal
als Dichtung dient und somit einen Dichtrand darstellt. Die Breite
des überstehenden
Randes 11 der Filtermatte ist mit dem Bezugssymbol b eingezeichnet.
Im gezeigten Beispiel schließt
die Filtermatte 10 mit der vordersten Begrenzungsfläche 12 der
Falte 3 ab, so dass hier kein überstehender Rand vorhanden
ist.
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Natürlich kann bei Bedarf der Dichtrand 11, 11' der Filtermatte 10 über den
gesamten Faltenbalg überstehen
und einen umlaufenden Dichtrand ausbilden.
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In die Filtermatte können spezifische
Partikel 13, wie zum Beispiel Aktivkohle, eingebaut sein,
um der Filtermatte 10 eine gewünschte Filtereigenschaft zu
verleihen. Auf diese Weise können
Filterkombinationen mit neuen, verbesserten Eigenschaften geschaffen
werden.
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Die 2 und 3 2 zeigen eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Filtereinsatzes 15 in
Anströmrichtung,
bestehend im Wesentlichen aus einem Rahmen 16, einem darin eingesetzten
Faltenbalg 18 sowie einer auf die Rückseite des Rahmens aufgebrachten
Filtermatte 20 und zwar in 2 in der
Anströmrichtung
und in 3 in der Abströmrichtung
der Luftführung,
wobei der verdeckte Rahmen 16 gestrichelt dargestellt ist
unter Weglassung des Faltenbalgs.
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Der gezeigte Filtereinsatz 15 zum
Einbau in einen Strömungskanal,
insbesondere Luftfilter 15 zum Einbau in den Luftströmungskanal
eines Kraftfahrzeugs, stellt eine weitere Variante der Erfindung dar,
nämlich
bestehend aus einem mit einer Aussparung 17 versehenen
Rahmen 16 aus einem Kunststoffmaterial, welcher in den
Querschnitt des Strömungskanals
einsetzbar ist und dazu eine äußere Kontur
entsprechend dem Querschnitt des Strömungskanals aufweist. Des Weiteren
besteht der Filtereinsatz 15 aus einem Einsetzfilter oder
einem Faltenbalg 18, welcher seinerseits jeweils aus einem
Filtermaterial besteht, wobei in die Aussparung 17 des Rahmens 16 der
Einsetzfilter oder der Faltenbalg 18 formschlüssig eingesetzt
ist, dessen Fläche
die Qerschnittsfläche
der Aussparung 17 besitzt. Der Rahmen 16 weist
eine als ein weiteres Filter dienende Filtermatte 20 aus
einem Filtermaterial auf, wobei die Filtermatte 20 an wenigstens
zwei Außenseiten
des Rahmens je einen über
den Rahmen überstehenden Rand 21 als
Dichtrand zur Abdichtung des Filtereinsatzes 15 innerhalb
des Strömungskanals
aufweist. Dieser Dichtrand kann teilweise oder voll um den Rahmen
umlaufend ausgestaltet sein.
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Der Rahmen 16 des Filtereinsatzes 15 besitzt
an der stromabwärts
gewandten Seite oder der angeströmten
Seite der Aussparung 17 mindestens einen Anschlag 19 zur
Anlage des Einsetzfilters oder des Faltenbalgs 18, wobei
die Filtermatte 20 auf der dem Anschlag 19 gegenüber liegenden
Hauptebene des Rahmens 16 angeordnet ist. Auf diese Weise
ist es möglich,
den Einsetzfilter oder den Faltenbalg 18 lose und passend
in die Aussparung 17 des Rahmens 16 einzulegen,
wobei die auf dem Rahmen 16 angeordnete Filtermatte 20 zur
Halterung des Einsetzfilters oder des Faltenbalgs 18 innerhalb
des Rahmens 16 dient. Normalerweise ist die Filtermatte 20 auf
den Rahmen 16 aufgeklebt. Beispielsweise kann die Filtermatte 20 auf
den Rahmen 16 mittels Erhitzen und örtlicher Oberflächenverflüssigung
des Materials des Rahmens 16 auf denselben aufgeklebt sein.
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Die Erhitzung und örtliche
Oberflächenverflüssigung
des Materials des Rahmens 16 des Filtereinsatzes 15 kann
auch durch Ultraschall- oder Infraroterhitzung erfolgen, was in 3 angedeutet ist. Die Striche 22, 23, 24, 25, 26, 27 und 28 deuten örtliche
Verklebelinien durch Ultraschall- oder Infraroterhitzung sowie anschließende Verklebung
an.
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Zur Herstellung der Filtermatte 10 oder 20 dient
ein Polyestervlies oder Polypropylenvlies mit jeweils offenen Zellen
oder ein luftdurchlässiges
Gewirke oder Gewebe. Der Faltenbalg 2 oder 18 sowie
der Einsetzfilter als solche bestehen aus einem Vliesstoff als Filtermaterial.
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Der überstehende Rand 11, 11', 21 der
Filtermatte 10, 20 an der in Einschubrichtung
des Filtereinsatzes in den Strömungskanal
nachgezogenen Endkante des Filtereinsatzes ist als Auszuglasche
ausgebildet und kann dadurch in einfacher Weise ergriffen werden,
um den Filtereinsatz aus dem Strömungskanal
zu entfernen.
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Wie vorstehend erwähnt kann
der Filtereinsatz als Kombinationsfilter ausgeführt sein, weshalb Filtermatte 10, 20 und
Faltenbalg 2, 18 bzw. Einsetzfilter unterschiedliche
Filtereigenschaften aufweisen können.
Zum Beispiel ist die Filtermatte 10,20 ein Kohlefilter,
hingegen der Faltenbalg 2, 18 bzw. der Einsetzfilter
ein Staubpartikelfilter oder umgekehrt.
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Des Weiteren ist aus 3 ersichtlich, dass auf der äußeren Oberfläche der
Filtermatte 20 eine schwarze Markierungen 29,
zum Beispiel ein schwarzes Raster, aufgebracht ist zur Anzeige des
Verschmutzungsgrades des Filtereinsatzes 15. Sobald diese
schwarze Markierung der ansonsten weißen Filtermatte 20 nach
Gebrauch des Filtereinsatzes 15 aufgrund Beladung mit Partikeln
nicht mehr zu erkennen ist, ist der Filtereinsatz zu wechseln.
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Gewerbliche Anwendbarkeit:
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Die Erfindung ist insbesondere für die Herstellung
von Luftfiltern zum Einbau in die Luftzufuhrkanäle in den Fahrgastraum von
Kraftfahrzeugen gewerblich anwendbar.
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- 1,15
- Filtereinsatz
- 2
- Faltenbalg
- 3,
4
- Falten
- 5,6
- obere
Flatkanten
- 7,8
- untere
Faltkanten
- 9,9'
- Außenseiten
- 10,20
- Filtermatte
- 11,11',21
- überstehender
Rand der Filtermatte
- 12
- vorderste
Wandung der ersten Falte
- 13
- Aktivkohle
- 14
- Dichtstreifen
- 16
- Rahmen
- 17
- Ausparung
- 18
- Faltenbalg
- 19
- Anschlag
- 22,23,24,25
-
- 26,27,28
- örtliche
Verklebelinien
- 29
- Markierungen