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