DE4445842A1 - Als Faltenpack ausgebildeter Filtereinsatz aus Vliesstoff und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verfahren zur Herstellung eines als Faltenpack aus­ gebildeten Filtereinsatzes aus thermoplastisch verschweißbarem Faservliesstoff, wobei ein flächiges Filtermedium in einer Faltvorrichtung zunächst gefaltet und anschließend bei einem eingestellten Faltenabstand unter Zuführung von Energie und darauffolgender Abkühlung in seiner bestehenden Form fixiert wird, wobei nach dem Verfahrensschritt des Erzeugens eines definierten Faltenabstands die beiden Außenkanten des Faltenpacks formschlüssig eingeklemmt werden, in der Faltengeometrie und -abmessungen im wesentlichen entsprechende, kammartige, ober- sowie unterseitig in die Faltung zangenartig eingreifende Profile, deren Abstand zueinander gleich oder geringfügig kleiner gewählt wird als die Dicke des Faservliesstoffs.

Ein solches Verfahren ist aus der EP 0 438 639 B1 bekannt. Auf jeder Längs­ seite des Faltenpacks läßt man bei dem vorbekannten Verfahren das Filtermate­ rial um das 1,5- bis 2,5-fach des Faltenabstands über die kammartigen Profile überragen, wobei man dieses, somit überstehende Material beiderseits jeweils mittels eines ersten seitlich darauf einwirkenden Andruckelements umlegt, bis das überstehende Material am benachbarten Faltenende anliegt, so daß sich die Kanten überlappen, wobei man gleichzeitig mit über die Andruckelemente zuge­ führter Energie die Überlappungszonen thermisch verschweißt. Ein derart ge­ fertigter Filtereinsatz besitzt eine große Eigenstabilität, so daß für den Einbau in ein Filtergehäuse ein zusätzlicher Aufnahmerahmen entbehrlich ist. Ein weiterer Vorteil des durch das vorbekannte Verfahren hergestellten Filtereinsatzes ist in seiner guten Recyclingfähigkeit zu sehen, da der Filtereinsatz aus nur einem Material, nämlich dem Faservliesstoff besteht. Der vorbekannte Filtereinsatz ist in drei Koordinatenrichtungen biegesteif, wobei die Biegesteifigkeit aus der Ver­ klebung des Materialüberstands einer jeden Falte mit den in Längsrichtung bei­ derseits angrenzenden Falten resultiert. Die verfestigten Seitenflächen überneh­ men die Funktion eines Rahmens. Durch den großen Überstand, der das 1,5- bis 2,5-fache des Faltenabstands beträgt, wird beim Umknicken und Überlappen al­ ler benachbarten Falten in eine Richtung eine geschlossene Seitenfläche erzeugt, die dem vorbekannten Filter die dreidimensionale Steifigkeit verleiht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren für einen als Faltenpack ausgebildeten Filtereinsatz der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß der Filtereinsatz biege- und verdrehbeweglich ist und daß das Herstellungsverfahren durch wenige Arbeitsgänge einfach durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens nehmen die Unteransprüche Bezug.

Zur Lösung der Aufgabe ist es vorgesehen, daß das gefaltete Filtermaterial das kammartige Profil mit jeder Außenkante um weniger als das 1-fach des Falten­ abstands überragt, daß je ein im wesentlichen der Höhe der Falten entsprechend breites Dichtungsband längsseits auf die Außenkanten aufgelegt und jeweils mittels von seitlich darauf einwirkenden Andruckelementen andrückt und gleich­ zeitig mit über die Andruckelemente zugeführter Energie mit den Außenkanten des Filtermaterials thermisch verschweißt wird und daß die Schweißstellen bis zu deren Abkühlung aneinandergepreßt und fixiert und anschließend die Profile entfernt und der Faltenpack abgelängt werden. Unter dem Faltenabstand wird im Sinne des beanspruchten Verfahrens der Abstand verstanden, mit dem be­ nachbarte Faltenkämme einander zugeordnet sind. Bevorzugt überragt das gefal­ tete Filtermaterial das kammartige Profil mit seinen Außenkanten um das 0,1- bis 0,5-fache. Hierbei ist von Vorteil, daß der erfindungsgemäß hergestellte Fil­ tereinsatz aus Vliesstoff in Längsrichtung, quer zu den Falten des Faltenpacks, biege- und verdrehbeweglich ist. Eine derartige Beweglichkeit des Filtereinsatzes ist insbesondere dann von Vorteil, wenn dieser in Filtergehäuse montiert werden soll, die einen gewölbten, kuppelförmigen oder in sich verdrehten Einbauraum umschließen. Das Dichtungsband besteht bevorzugt aus einem Faservliesstoff.

Die thermische Verschweißung des Dichtungsbands mit dem Filtermaterial ist daher in fertigungstechnischer Hinsicht problemlos möglich. Die Andruckele­ mente werden auf eine Temperatur erhitzt, die oberhalb des Schmelzbereichs der bindefähigen Komponenten des Dichtungsbands und/oder des Faservlies­ stoffs des Faltenpacks liegt. Um eine Beeinträchtigung der Dichtungsbereiche zuverlässig zu vermeiden, die außerhalb der Schweißstellen liegen, bestehen die Andruckelemente bevorzugt aus Ultraschall-Sonotroden. Ultraschall-Sonotroden ermöglichen eine punkt- oder linienförmige Verschweißung des Dichtungsbands mit den Außenkanten des Filtermaterials, wobei das Dichtungsband dadurch nur punkt- oder linienförmig verdichtet und durch die schmelzfähigen Komponenten an der Außenkante des Filtermaterials adhäsiv befestigt wird. Außerhalb der Bereiche, in denen das Dichtungsband verschweißt ist, weist dieses eine vergleichsweise aufgelockerte, im wesentlichen unverfestigte Struktur auf, die den Umfang des Faltenpacks gegenüber einem Filtergehäuse abdichtet.

Ferner betrifft die Erfindung einen Faltenpack, hergestellt nach dem zuvor be­ schriebenen Verfahren, wobei das Dichtungsband aus einem Vliesstoff besteht und eine Höhe aufweist, die der Höhe des Faltenpacks entspricht. Das Dich­ tungsband ist bevorzugt linienförmig mit den Außenkanten des Faltenpacks ver­ schweißt, wobei sich bevorzugt zumindest zwei parallel zueinander verlaufende, geradlinige Schweißnähte entlang jeder Außenkante des Faltenpacks er­ strecken, die zumindest einen im wesentlichen unverfestigte Abschnitte be­ grenzen. Bei einer derartigen Ausgestaltung ist von Vorteil, daß das Dichtungs­ band in Richtung des Druckgefälles, quer zur Richtung der Schweißnähte mit dem benachbart angrenzenden Gehäuse eine Labyrinthdichtung bildet, da nur die nicht-verfestigten Bereiche außerhalb der Schweißnähte in Form von Dicht­ lippen am Gehäuse anliegen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 3 näher erläutert. Es zei­ gen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäß hergestellten Filtereinsatz;

Fig. 2 eine perspektivische, schematische Darstellung der Bestandteile des Fil­ tereinsatzes sowie der kammartigen Profile;

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Filtereinsatz entsprechend Fig. 2, wobei das Dichtungsband durch Andruckelemente mit dem Faservliesstoff des Faltenpacks verbunden wird.

In Fig. 1 ist ein als Faltenpack 1 ausgebildeter Filtereinsatz aus thermoplastisch verschweißbarem Faservliesstoff 2 in einer Draufsicht gezeigt. Der Faservlies­ stoff 2 muß sich mit dem Dichtungsband 8 unter Zuführung von Energie ver­ schweißen lassen. Dies ermöglicht eine Verbindungsmethode ohne zusätzliches Medium wie z. B. Klebstoff. An den Außenkanten 4, 5 des Faltenpacks ist in die­ sem Ausführungsbeispiel jeweils ein Dichtungsband 8 angeordnet, das ebenfalls aus einem Vliesstoff besteht.

Das Verfahren zur Herstellung des Filtereinsatzes ist in Fig. 2 schematisch ge­ zeigt. Zur Verbindung der Außenkante mit einem hier nicht dargestellten Dich­ tungsband ist es vorgesehen, daß die Außenkante 4 des Faltenpacks 1 form­ schlüssig zwischen den kammartig ausgebildeten Profilen 6 eingeklemmt wird. Die Profile 6 weisen eine der Faltengeometrie und den Faltenabmessungen ent­ sprechende Oberfläche auf. Die Profile 6 werden derart in Richtung des Doppel­ pfeils 15 bewegt, daß der Faltenpack 1 formschlüssig gehalten ist. Sind die Profile 6 inneinandergefahren, überragt die Außenkante 4 das Profil 6 auf der dem Andruckelement 9 zugewandten Seite in diesem Ausführungsbeispiel um das 0,3-fache des Faltenabstands 3, wobei als Faltenabstand 3 der Abstand zwischen den einander benachbarten Faltenkämmen verstanden wird.

In Fig. 3 ist die Bewegungsrichtung des Faltenpacks 1 mit "D" angegeben. Die beiderseits der Außenkanten 4, 5 angeordneten Andruckelemente 9 sind als Ul­ traschall-Sonotroden ausgebildet, die die Dichtungsbänder 8 linienförmig mit den Außenkanten 4, 5 verschweißen. Die Dichtungsbänder 8 werden jeweils von den Andruckelementen 9 angedrückt und gleichzeitig mit über die Andruckele­ mente 9 zugeführte Energie mit den Außenkanten 4, 5 des Filtermaterials ther­ misch verschweißt. Die Anpressung der Dichtungsbänder 8 mittels der Sonotro­ den bleibt so lange erhalten, bis die Schweißstellen 10 abgekühlt und die Dich­ tungsbänder an den Außenkanten 4, 5 fixiert sind. Im Anschluß daran werden die Profile 6 in Offenstellung überführt. Der Faltenpack 1 wird anschließend ab­ gelängt. Der Vorteil der Verwendung eines Andruckelements 9, das als So­ notrode ausgebildet ist, ist darin zu sehen, daß eine linienförmige Ver­ schweißung der Dichtungsbänder 8 mit den Außenkanten 4, 5 ermöglicht wird. Der angrenzende Dichtungswerkstoff der Dichtungsbänder 8 wird dadurch kei­ ner Wärmebeaufschlagung ausgesetzt. Ein Anschmelzen der schmelzfähigen Bestandteile ist daher ausgeschlossen.

Dadurch daß der Überstand der Außenkante 4, 5 über das Profil 6 in jedem Falle weniger als das 1-fache des Faltenabstands 3 beträgt, ist eine Verschweißung der einzelnen Falten untereinander zuverlässig ausgeschlossen. Der durch das Verfahren hergestellte Filtereinsatz weist eine gute Biege- und Verdrehbeweg­ lichkeit auf. Im Schnitt A-A von Fig. 3 ist zur erkennen, daß die Schweißstellen 10 das Dichtungsband 8 jeweils einschnüren und dadurch in der Höhe 7 ange­ ordnete Abschnitte 12, 13, 14 bilden, die mit einem Filtergehäuse in Eingriff bringbar sind. Gelangen die Abschnitte 12, 13, 14 mit dem Filtergehäuse in dichtenden Eingriff, erfüllt das Dichtungsband 8 die Funktion eine Labyrinth­ dichtung in Richtung des Druckgefälles. In der Seitenansicht x sind die sich in Längsrichtung erstreckenden, geradlinigen Schweißstellen 10 zu erkennen.

Unabhängig von den vorgenannten Verfahrensvarianten wird vorgeschlagen, als letzten, zusätzlichen Verfahrensschritt an den beiden Stirnseite des Faltenpacks jeweils einen thermoplastischen Kunststoffolienstreifen 16 in den Falten anzu­ schweißen, der in diesem Falle den Faltenpack 1 umgreifend angeordnet ist. Dieser Streifen hat die Aufgabe, die Stirnseite in horizontaler Richtung zu ver­ stärken, so daß sie den Druck der Dichtung beim Zusammenfügen der Filterkas­ sette aufnehmen kann. Alternativ hierzu kann man beispielsweise vor dem Ab­ längen an den künftigen Schnittstellen jeweils mindestens eine Faltentasche mit einer bei Raumtemperatur aushärtenden Kunststoff-Hartmasse 17 ausfüllen. Zum Ablängen des Faltenpacks 1 wird diese dann in der Halterung mittig durchtrennt. Die entstandene Schnittfläche bildet so eine winklige Außenseite des Faltenpacks 1, welche dessen Höhe 7 aufweist. Sowohl die gute Biege- als auch die Verdrehbeweglichkeit des Filtereinsatzes wird dadurch nicht nachteilig beeinflußt.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung eines als Faltenpack ausgebildeten Filterein­ satzes aus thermoplastisch verschweißbarem Faservliesstoff, wobei ein flächiges Filtermedium in einer Faltvorrichtung zunächst gefaltet und an­ schließend bei einem eingestellten Faltenabstand unter Zuführung von Energie und darauffolgender Abkühlung in seiner bestehenden Form fixiert wird, wobei nach dem Verfahrensschritt des Erzeugens eines definierten Faltenabstands die beiden Außenkanten des Faltenpacks formschlüssig eingeklemmt werden, in der Faltengeometrie und -abmessungen im wesentlichen entsprechende, kammartige, ober- sowie unterseitig in die Faltung zangenartig eingreifende Profile, deren Abstand zueinander gleich oder geringfügig kleiner gewählt wird als die Dicke des Faservliesstoffs dadurch gekennzeichnet, daß das gefaltete Filtermaterial das kammartige Profil (6) mit jeder Außenkante (4, 5) um weniger als das 1-fache des Faltenabstands (3) überragt, daß je ein im wesentlichen der Höhe (7) der Falten entsprechend breites Dichtungsband (8) längsseits auf die Außenkanten (4, 5) aufgelegt und jeweils mittels von seitlich darauf einwirkenden Andruckelementen (9) angedrückt und gleichzeitig mit über die Andruckelemente (9) zugeführter Energie mit den Außenkanten (4, 5) des Filtermaterials thermisch verschweißt wird und daß die Schweißstel­ len (10) bis zu deren Abkühlung aneinandergepreßt und fixiert und an­ schließend die Profile (6) entfernt und der Faltenpack (1) abgelängt wer­ den.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruck­ elemente (9) auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzbereichs der bin­ defähigen Komponenten des Faservliesstoffs (2) erhitzt werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckelemente (9) als Ultraschall-Sonotroden ausgebildet sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermedium vor seiner Einführung in die Faltvorrichtung auf eine Breite gebracht wird, die im wesentlichen der Breite (11) des Faltenpacks (1) entspricht.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsband (8) punkt- oder linienförmig mit den Außenkanten (4, 5) des Filtermaterials verschweißt wird.

6. Faltenpack, hergestellt nach einem Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsband (8) aus einem Vliesstoff besteht und eine Höhe aufweist, die der Höhe (7) des Faltenpacks (1) entspricht.

7. Faltenpack nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Dich­ tungsband (8) linienförmig mit den Außenkanten (4, 5) des Faltenpacks (1) verschweißt ist.

8. Faltenpack nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich zumindest zwei parallel zueinander verlaufende, Schweißnähte (10.1, 10.2) entlang jeder Außenkante (4, 5) des Faltenpacks (1) er­ strecken und zumindest einen im wesentlichen unverfestigte Abschnitte (13) begrenzen.