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Die
Erfindung betrifft Fluidfilter, einschließlich paneelartiger Luftreiniger.
Zum besseren Verständnis
und zur besseren Deutung der vorliegenden Erfindung wird dort, wo
dies angebracht ist, auf die europäische Patentanmeldung
EP 1 166 843 A1 Bezug
genommen, die hier als Veröffentlichung
gemäß Artikel
54 (3) EPÜ anzusehen
ist. Im folgenden wird diese Veröffentlichung "Vorgängererfindung" genannt.
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Aus
dem Stand der Technik ist es bekannt, gefaltete Filterblöcke für verschiedene
Fluidfilteranwendungen, einschließlich paneelartiger Luftreiniger, zu
verwenden. Die Vorgängererfindung
und die vorliegende Erfindung entstanden während fortlaufender Entwicklungsbemühungen hinsichtlich
der Verbesserung von klassischen Paneelluftfiltern in Bezug auf
die Raumeffizienz, die Kapazität
und die Leistung, einschließlich
eines reduzierten Druckabfalls, Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, einen verbesserten Filter bereitzustellen, bei dem insbesondere
die Ausnutzung des Volumens des Filtergehäuses maximiert ist.
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Das
obige Problem wird durch einen Filter gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte
Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei
der vorliegenden Erfindung ist ein aus mehreren Paneelen bestehender
Fluidfilter mit gleichartigen Schmutzpartikelpassagen ausgebildet, um
die Ausnutzung des Volumens des Filtergehäuses zu maximieren. Diese Ausgestaltung
bewirkt ein bezüglich
der Größe kompaktes
Filtrationssystem, das mit konventionellen Paneelfiltern ausgebildet werden
kann. Die neue Ausgestaltung ermöglicht entweder
eine Reduktion der Filtergröße bei einer vorgegebenen
Fluidströmungsrate
oder eine Erhöhung
der Fluidströmungsrate
bei einem Filter mit einer Größe vergleichbar
eines konventionellen Paneelfilters. Die Schmutzpartikelkapazität der Baugruppe
des neuen Filters ist größer, da
nahezu das gesamte Volumen des Filtergehäuses mit Filtermaterial ausgefüllt ist.
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Einzelfilterpaneele
werden unter Verwendung einer alternierenden Dichtungstechnologie
hergestellt. Es ist ein Abstand zwischen Einzelpaneelen vorgesehen und
eine Reihe von Distanzstücken
oder Halterungen wird an die Einzelpaneele als individueller Einsatz
oder an das Filtergehäuse
als Abdeckung angefügt
und diese beabstanden die gefalteten Elemente gleichmäßig, auch
in dem Fall wenig starrer Falten. Die einzelnen gefalteten Filterelemente
werden durch Klebematerial abgedichtet und mit einer leckfreien
Bindung an einem Ende verbunden und sind an dem gegenüberliegenden
Ende offen. Die Ausgestaltung verhindert ein Ausströmen jeglicher Schmutzpartikel,
ohne hinreichend bezüglich
Partikelgröße und Konzentration
gefiltert zu sein. Der kombinierte Filter ist gegen das Gehäuse mit
einer Dichtung abgedichtet, die dauerhaft an den äußeren Umfang
des Mehrfachelements angefügt
ist oder die dauerhaft an das Filtergehäuse angefügt ist. Das letztere ist eine
Ausgestaltungsmöglichkeit
für einen wegwerfbaren
Filter. Die Abstände
zwischen den einzelnen Filterelementen bilden Strömungskanäle, die ein
Eintreten von Schmutzpartikeln in das gefaltete Material durch die
Vorderseite des Filters zwischen den alternierend abgedichteten
Falten und durch den Raum oberhalb oder unterhalb des genannten
Elements ermöglichen.
Die Filterfront bleibt zu der Strömung hin offen und die Oberfläche des
Filtermaterials wird gleichmäßig mit
Schmutzpartikeln beladen. Aufgrund dieser gleichförmigen Verteilung
des Schmutzpartikelkuchens wird die Oberfläche des Filtermaterials vollständig und
optimal verwendet, um eine hohe Schmutzpartikelbeladung in einem
kleinen Volumen zu erzielen.
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Aus
dem Stand der Technik ist es bekannt, parallele Rillen oder einzelne
Schichten aus Filtermaterial bereitzustellen, um eine hohe Volumenausnutzung
des Filtergehäuses
zu erreichen. Wenn bei solchen Ausgestaltungen die Oberfläche des
Materials erhöht
ist, ist auch die Schmutzpartikelhaltekapazität erhöht. Jedoch kann der Einlaß solcher
Filter aufgrund von Kantenphänomenen
verstopft werden. Bei einem sich bewegenden Fluid sind die Rillenkanten feste
Hindernisse und spielen eine ähnliche
Rolle wie einzelne Fasern in dem Filtermaterial. Die Schmutzpartikel
werden durch die Kanten aufgrund dieses Trägheitsmechanismus gefangen.
Da die Adhäsionskräfte zwischen
den gesammelten Partikeln üblicherweise
größer sind
(da sie aus dem gleichen Material bestehen) als die zwischen den
Rillenkanten und den Partikeln, werden zusätzliche Partikel an den zuvor gefangenen
Schmutzpartikeln gefangen und bilden große Cluster. Diese Cluster können die Öffnungen der
Rillen verstopfen und den Druckabfall des Filters drastisch erhöhen. Darüber hinaus
verhindern die an den Kanten der Ril len gebildeten Partikelcluster,
daß die
Schmutzpartikele in den von den Partikelclustern stromabwärts gelegenen
Raum eindringen.
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Bei
der vorliegenden Erfindung ist eine Schmutzpartikelanhäufung an
der Eintrittsseite erheblich reduziert. Im Gegensatz zu vorherigen
Ausgestaltungen verstopfen die Schmutzpartikel den Filtereinlaß nicht,
da zulässige
Schmutzpartikelpassagen um die einzelnen gefalteten Schichten des
Filtermaterials herum vorgesehen sind. Die Schmutzpartikelhaltekapazität ist aufgrund
eines gleichförmigeren Strömungsfeldes
und einer maximalen Ausnutzung der Filtermaterialoberfläche erhöht. Zudem
ist der Schmutzpartikelkuchen gleichmäßiger entlang der gesamten
Länge des
Filterelements verteilt. Die gleichmäßige Schmutzpartikelmassenverteilung führt zu einem
langsameren Druckabfall als bei vorherigen Ausgestaltungen und die
Lebensdauer des Filters ist erhöht.
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Bei
der vorliegenden Erfindung gewährleisten
Abstände
in dem aus mehreren Platten bestehenden Filter eine gleichmäßigere Strömung und Schmutzpartikelverteilung
in dem Filtermaterial. Diese Ausgestaltung ermöglicht, daß die Abstände groß genug sind, um einer Verstopfung
durch gelegentliche große
Objekte, wie z. B. Federn, Grasschnitt, Samen, Insekten etc., die
in das Lufteinlaßsystem
bei einer Luftfilteranwendung eintreten, standzuhalten. Die Einbeziehung
solcher Abstände
reduziert darüber
hinaus den Druckabfall.
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Weitere
Aspekte, Vorteile und Merkmale können
den Zeichnungen und der entsprechenden Beschreibung entnommen werden.
Es zeigt:
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1 eine
perspektivische Explosionsansicht eines Filters gestaltet in Übereinstimmung
mit der Vorgängererfindung,
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2 einen
Schnitt entlang der Linie 2-2 in 1,
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3 einen
Schnitt eines Ausschnitts des Filters aus 1 in zusammengesetztem
Zustand,
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4 eine
perspektivische Ansicht ähnlich eines
Ausschnitts aus 1 einer alternativen Ausgestaltung,
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5 eine
perspektivische Explosionsansicht einer alternativen Ausgestaltung,
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6 wie 4 eine
andere Ausgestaltung,
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7 ähnlich wie 6 die
Dichtung zwischen Elementen,
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8 einen
Schnitt entlang der Linie 8-8 in 7,
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9 wie 7 eine
andere Ausgestaltung,
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10 einen
Schnitt entlang der Linie 10-10 in 9,
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11 einen
Schnitt entlang der Linie 11-11 in 9,
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12 einen
Schnitt entlang der Linie 12-12 in 9,
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13 stellt ähnlich zu
den 4, 6, 7, 9 die
Dichtung dar,
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14 eine
Ansicht der Vorderseite oder der stromaufwärtigen Seite des Filters aus 13,
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15 eine
Ansicht der Rückseite
oder der stromabwärtigen
Seite des Filters aus 13,
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16 eine
perspektivische Ansicht, die das Einlaßende eines Filters, gestaltet
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung, zeigt,
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17 eine
perspektivische Ansicht, die das Auslaßende des Filters aus 16 zeigt,
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18 einen
Schnitt entlang der Linie 18-18 in 17,
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19 einen
Schnitt entlang der Linie 19-19 in 18,
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20 einen
Schnitt entlang der Linie 20-20 in 18,
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21 eine
perspektivische Ansicht, die das Einlaßende einer alternativen Ausgestaltung
eines Filters, gestaltet in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung, zeigt,
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22 eine
perspektivische Ansicht die das Auslaßende des Filters aus 21 zeigt,
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23 einen
Schnitt entlang der Linie 23-23 in 22.
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Die
folgende Beschreibung der 1 bis 15 bezieht
sich auf die Vorgängererfindung.
Sie hilft zum Verständnis
und zur Auslegung der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt
einen Filter 10 einschließlich eines Gehäuses 12,
das sich axial entlang einer Achse 14 erstreckt und einen
Einlaß 16 an
einem axialen Ende 18 des Gehäuses und einen Auslaß 20 an
einem distal gegenüberliegenden
axialen Ende 22 des Gehäuses
aufweist. Das Gehäuse
besteht vorzugsweise aus Plastik und wird durch identische obere und
untere Halbteile 24 und 26 bereitgestellt, die
entlang diagonaler Flansche 28, 30, seitlicher
Flansche 32, 34, diagonaler Flansche 36, 38 und
seitlicher Flansche 40, 42 aufeinanderpassen.
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Ein
gefalteter Filterblock wird durch ein gefaltetes Filterelement 44 in
dem Gehäuse
bereitgestellt. Das gefaltete Filterelement ist entlang einer Mehrzahl
von oberen Biegelinien 46 und unteren Biegelinien 48 gefaltet,
wobei sich die Biegelinien axial erstrecken. Das Filterelement weist
eine Mehrzahl Wandabschnitte 50 auf, die sich serpentinenförmig zwischen
den oberen und unteren Biegelinien erstrecken. Die Wandabschnitte
erstrecken sich axial zwischen stromaufwärtigen Enden 52 bei
Einlaß 16 und stromabwärtigen Enden 54 bei
Auslaß 20.
Die Wandsegmente definieren axiale Strömungskanäle 55 zwischen denselben, 2.
Die stromaufwärtigen
Enden der Wandabschnitte sind alternierend gegeneinander abgedichtet,
wie bei 56 in 2 gezeigt ist, um eine erste
Gruppe von Strömungskanälen 58 mit
offenen stromaufwärtigen
Enden 60 und eine zweite Gruppe von Strömungskanälen 62, verschränkt mit der
ersten Gruppe von Strömungskanälen 58 und
mit geschlossenen stromaufwärtigen
Enden 64, zu definieren. Die stromabwärtigen Enden 54 der Wandabschnitte 50 sind
alternierend ge geneinander abgedichtet, wie bei 66 in 2 gezeigt,
so daß die erste
Gruppe von Strömungskanälen 58 geschlossene
stromabwärtige
Enden 68 aufweist und die zweite Gruppe von Strömungskanälen 62 offene
stromabwärtige
Enden 70 aufweist. Zu filterndes Fluid, wie z. B. Luft,
strömt
im wesentlichen unmittelbar axial durch das Filterelement 44,
nämlich
von dem Einlaß 16 durch
die offenen stromaufwärtigen
Enden 60 der ersten Gruppe von Strömungskanälen 58, wie durch Pfeile 72 gezeigt,
dann durch die Wandabschnitte 50, wie durch Pfeile 74 gezeigt,
dann durch die offenen stromabwärtigen
Enden 70 der zweiten Gruppe von Strömungskanälen 62, wie durch
Pfeile 76 gezeigt, dann durch den Auslaß 20. Es ist bevorzugt,
daß zumindest
jeweils ein Abschnitt von Einlaß 16 und
Auslaß 20 axial
zueinander ausgerichtet sind.
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Das
Filterelement 44 weist seitlich distal gegenüberliegende
rechte und linke, sich axial erstreckende Seiten 78, 80 auf, 1,
die sich axial erstreckende erste und zweite Ebenen definieren.
Die zweite axiale Ebene an Seite 80 ist parallel zu und beanstandet
von der ersten axialen Ebene an Seite 78. Die oberen Biegelinien 46 stellen
eine erste oder obere Gruppe koplanarer Biegelinien bereit, die
eine dritte sich axial erstreckende Ebene definieren. Die unteren
Biegelinien 48 definieren eine untere oder zweite Gruppe
koplanarer Biegelinien, die eine vierte sich axial erstreckende
Ebene definieren. Die vierte axiale Ebene an den unteren Biegelinien 48 ist
parallel zu und beanstandet von der dritten axialen Ebene an den
oberen Biegelinien 46. Die dritte und die vierte axiale
Ebene sind senkrecht zu der ersten und der zweiten axialen Ebene.
Die stromaufwärtigen
Enden 52 der Wandabschnitte 50 definieren eine
erste, sich lateral erstreckende Ebene, und die stromabwärtigen Enden 54 der
Wandsegmente definieren eine zweite, sich lateral erstreckende Ebene.
Die zweite seitliche Ebene bei den stromabwärtigen Enden 54 ist
parallel zu und beanstandet von der ersten seitlichen Ebene an den
stromaufwärtigen
Enden 52. Die erste und die zweite seitliche Ebene sind
senkrecht zu der ersten und der zweiten axialen Ebene und senkrecht
zu der dritten und der vierten axialen Ebene.
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Es
ist eine Dichtung 82 zur Abdichtung des Filters 44 zu
dem Gehäuse 12 vorgesehen, 1, 3,
so daß in
den Einlaß 16 eintretende
Luft das Filterelement zu dem Auslaß 20 nicht überbrücken kann
und stattdessen durch das Filterelement strömen muß, wie durch Pfeile 72, 74, 76 gezeigt
ist, 2. Die Dichtung 82 weist einen ersten
Abschnitt 84 auf, der sich entlang der ersten axialen Ebene entlang
der rechten Seite 78 erstreckt. Die Dichtung 82 weist
einen zweiten Abschnitt 86 auf, der sich entlang der zweiten
seitlichen Ebene an den stromabwärtigen
Enden 54 erstreckt, wie bei 88 in 3 gezeigt ist,
und der sich auch entlang der dritten axialen Ebene an den oberen
Biegelinien 46 erstreckt, wie bei 90 in 3 gezeigt
ist. In alternativen Ausgestaltungen erstreckt sich der zweite Abschnitt 86 der
Dichtung 82 nur entlang der einen oder der anderen der
zweiten seitlichen Ebene bei 88 oder der dritten axialen Ebene
bei 90, aber nicht entlang beider. Die Dichtung 82 weist
einen dritten Abschnitt 92 auf, der sich entlang der zweiten
axialen Ebene entlang der linken Seite 80 erstreckt. Die
Dichtung 82 weist einen vierten Abschnitt 94 auf,
der sich entlang der ersten seitlichen Ebene an den stromaufwärtigen Enden 52 der Wandabschnitte 50 erstreckt,
und der sich auch entlang der vierten axialen Ebene an den unteren
Biegelinien 48 erstreckt, vergleichbar zu 3.
In alternativen Ausgestaltungen erstreckt sich der vierte Abschnitt 94 der
Dichtung 82 entlang nur der einen oder der anderen der
ersten seitlichen Ebene und der vierten axialen Ebene aber nicht
entlang beider. Die Dichtung 82 ist vorzugsweise klebend
an dem Filterelement 44 entlang jeder der Dichtungsabschnitte 84, 86, 92, 94 gesichert,
so daß das
Filterelement 84 und die Dichtung 82 als modulare
Einheit austauschbar sind. Es ist weiter bevorzugt, daß die oberen
und die unteren Oberflächen
der Dichtung, wie z. B. 96 und 98, zwischen den
jeweiligen Gehäuseflanschen, wie
z. B. 32 und 34, eingeklemmt und gestaucht sind, wobei
diese äußere umfängliche
Sandwichanordnung durch geeignete Mittel in zusammengesetzter Stellung
gehalten wird, wie z. B. einen Clip 100, Klammern, Bolzen
o.dgl. In alternativen Ausgestaltungen können andere Flächen der
Dichtung als Dichtungsflächen
gegenüber
dem Gehäuse
verwendet werden. Der erste und der dritte Dichtungsabschnitt 84 und 92 erstrecken
sich schräg
relativ zu der Achse 14. Der zweite und der vierte Dichtungsabschnitt 86 und 94 erstrecken
sich senkrecht zu der ersten und der zweiten Ebene. Der zweite und
der vierte Dichtungsabschnitt 86 und 94 sind axial
voneinander beabstandet, und der erste und dritte Dichtungsabschnitt 84 und 92 erstrecken
sich diagonal zwischen dem ersten und dem vierten Dichtungsabstand 86 und 94.
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4 zeigt
eine weitere Ausgestaltung mit einer Mehrzahl von Filterelementen 44a, 44b, 44c aufeinander
gestapelt. Die Filterelemente weisen jeweilige Wandabschnitte 50a, 50b, 50c mit
stromaufwärtigen
Enden 52a, 52b, 52c und stromabwärtigen Enden 54a, 54b, 54c auf.
Die stromaufwärtigen
Enden 52a, 52b, 52c der Wandabschnitte
sind koplanar entlang einer ersten sich seitlich erstreckenden Ebene.
Die stromabwärtigen
Enden 54a, 54b, 54c sind koplanar entlang
einer zweiten sich seitlich erstreckenden Ebene. Die zweite seitliche
Ebene ist parallel zu und beabstandet von der ersten seitlichen
Ebene. Die Filterelemente weisen jeweilige seitlich distal gegenüberliegende
rechte und linke Seiten 78a und 80a, 78b und 80b, 78c und 80c auf.
Die rechten Seiten 78a, 78b, 78c sind
koplanar entlang einer ersten sich axial erstreckenden Ebene. Die
linken Seiten 80a, 80b, 80c sind koplanar
entlang einer zweiten sich seitlich erstreckenden Ebene. Die zweite
seitliche Ebene ist parallel zu und beabstandet von der ersten seitlichen
Ebene. Die Filterelemente 44a, 44b, 44c weisen
jeweilige obere Gruppen koplanarer Biegelinien 46a, 46b, 46c und
untere Gruppe koplanarer Biegelinien 48a, 48b, 48c auf.
Die obere Gruppe koplanarer Biegelinien 46a des obersten
Filters 44a definiert eine dritte sich axial erstreckende
Ebene. Die untere Gruppe koplanarer Biegelinien 48c des
untersten Filterelements 44c definiert eine vierte sich axial
erstreckende Ebene. Die vierte axiale Ebene ist parallel zu und
beabstandet von der dritten axialen Ebene. Die dritte und die vierte
axiale Ebene sind senkrecht zu der ersten und zweiten axialen Ebene. Die
erste und die zweite seitliche Ebene sind senkrecht zu der ersten
und der zweiten axialen Ebene und senkrecht zu der dritten und der
vierten axialen Ebene.
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Die
Dichtung 82a weist einen ersten Abschnitt 84a auf,
der sich entlang der ersten axialen Ebene entlang der rechten Seiten 78a, 78b, 78c erstreckt.
Die Dichtung 82a weist einen zweiten Abschnitt 86a auf,
der sich entlang der zweiten lateralen Ebene entlang der stromabwärtigen Enden 54a erstreckt,
und der sich auch entlang der dritten axialen Ebene entlang der
oberen Biegelinien 46a erstreckt. In alternativen Ausgestaltungen
erstreckt sich der Dichtungsabschnitt 86a nur entlang der
einen oder der anderen der zweiten seitlichen Ebene entlang der stromabwärtigen Enden 54a oder
entlang der dritten axialen Ebene entlang der oberen Biegelinien 56a aber
nicht entlang beider.
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Die
Dichtung 82a weist einen dritten Abschnitt 92a auf,
der sich entlang der zweiten axialen Ebene entlang der linken Seiten 80a, 80b, 80c erstreckt.
Die Dichtung 82a weist einen vierten Abschnitt 94a auf,
der sich entlang der ersten seitlichen Ebene entlang der stromaufwärtigen Enden 52a, 52b, 52c und
auch entlang der vierten axialen Ebene entlang der unteren Biegelinie 48c erstreckt.
In alternativen Ausgestaltungen erstreckt sich der Dichtungsabschnitt 94a nur
entlang einer der ersten seitlichen Ebene entlang der stromaufwärtigen Enden 52a, 52b, 52c,
oder entlang der vierten axialen Ebene entlang der unteren Biegelinien 48c,
aber nicht entlang beider. Die Ausführung in 4 stellt
einen gefalteten Filterblock mit einer oder mehreren Reihen von
Wandabschnitten 50a, 50b, 50c serpentinenförmig zwischen
jeweiligen Biegelinien gefaltet, bereit und stellt eine Strömung des
gefilterten Fluids im wesentlichen unmittelbar axial durch den Filterblock
entlang der Achse 14 bereit. Der erste und der dritte Dichtungsabschnitt 84a und 92a erstrecken
sich relativ zu der Achse 14 schräg. Der zweite und der vierte Dichtungsabschnitt 86a und 94a erstrecken
sich senkrecht zu der ersten und der zweiten axialen Ebene. Der
zweite und der vierte Dichtungsabschnitt 86a und 94a sind
axial voneinander beabstandet, und der erste und der dritte Dichtungsabschnitt 84a und 92a erstrecken
sich diagonal zwischen dem ersten und dem vierten Dichtungsabschnitt 86a und 94a.
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5 zeigt
eine weitere Ausgestaltung und verwendet die gleichen Bezugszeichen
wie zuvor, wo dies angebracht ist, um das Verständnis zu vereinfachen. Filter 10a weist
ein Gehäuse 12a auf,
das sich axial entlang der Achse 14 erstreckt, und einen
Einlaß 16a an
einem axialen Ende 18a des Gehäuses und einen Auslaß 20a an
einem distal gegenüberliegenden
axialen Ende 22a des Gehäuses aufweist. Das Gehäuse besteht
vorzugsweise aus Plastik und stellt ein kastenähnliches Teil 102 mit
einem äußeren Umfangsflansch 104 bereit,
der mit dem Flansch 106 des Gehäuseendes 22a zusammenpaßt und die Dichtung 22b dortzwischen
einklemmt. Die Dichtung 82b dichtet den gefalteten Filterblock 44 oder 44a in dem
Gehäuse
ab. Im Gegensatz zu dem ersten und dem dritten Abschnitt 84 und 92 der
Dichtung 82 in 1 erstreckt sich der erste und
der dritte Abschnitt 84b und 92b der Dichtung 82b in 5 relativ
zu der dritten und der vierten axialen Ebene senkrecht. Wie der
zweite und der vierte Abschnitt 86 und 94 der Dichtung 82 in 1 erstrecken
sich der zweite und der vierte Abschnitt 86b und 94b der
Dichtung 82b in 5 zu der ersten und der zweiten
axialen Ebene senkrecht. Die Dichtung 82b weist einen ersten
Abschnitt 84 auf, der sich entlang der ersten axialen Ebene
entlang der rechten Seite 78 erstreckt, und der sich vorzugsweise
auch entlang einer der seitlichen Ebenen vorzugsweise entlang der
zweiten seitlichen Ebene entlang der stromabwärtigen Enden 54 erstreckt.
Die Dichtung 82b weist einen zweiten Abschnitt 86b auf,
der sich entlang der dritten Ebene entlang der oberen Biegelinien 46 erstreckt,
und der sich auch entlang der einen seitlichen Ebene, vorzugsweise
entlang der seitlichen Ebene entlang der stromabwärtigen Enden 54,
erstreckt. Die Dichtung 82b weist einen dritten Abschnitt 92b auf,
der sich entlang der zweiten axialen Ebene entlang der linken Seite 80 und
vorzugsweise entlang der einen seitlichen Ebene, vorzugsweise der
seitlichen Ebene, gebildet an den stromabwärtigen Enden 54, erstreckt. Die
Dichtung 82b weist einen vierten Abschnitt 94b auf,
der sich entlang der vierten axialen Ebene entlang der unteren Biegelinien 48 erstreckt,
und der sich vorzugsweise auch entlang der einen seitlichen Ebene,
vorzugsweise der seitlichen Ebene der stromabwärtigen Enden 54, erstreckt.
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6 zeigt
eine weitere Ausgestaltung und verwendet die gleichen Bezugszeichen
wie zuvor, wo dies angebracht ist, um das Verständnis zu vereinfachen. Die
Filterelemente 44a, 44b, 44c, 44d sind
aufeinander gestapelt. Die Dichtung 82c korrespondiert zu
der Dichtung 82b aus 5 und weist
korrespondierende Dichtungsabschnitte 84c, 86c, 92c, 94c auf.
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7 ist ähnlich wie 6 und
verwendet die gleichen Bezugszeichen wie zuvor, wo dies angebracht
ist, um das Verständnis
zu vereinfachen. Zwischen den jeweiligen benachbarten gestapelten
Filterelementen sind Schichten von Dichtungsmaterial 110, 112 etc.
vorgesehen, 8. In einer Ausgestaltung ist
jede Schicht 110, 112 etc. undurchlässig gegenüber dem
zu filternden Fluid. In einer anderen Ausgestaltung ist jede Schicht 110, 112 etc.
durchlässig
gegenüber
diesem Fluid und filtert den Fluidstrom durch dieselbe. In der Ausgestaltung
der 7 und 8 überspannt jede Schicht 110, 112 etc.
die gesamte Fläche
zwischen den stromaufwärtigen
Ende 52 und den stromabwärtigen Enden 54 und
zwischen der rechten und der linken Seite 78 und 80.
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9 bis 15 zeigen
eine weitere Ausgestaltung, bei der die Dichtungsschichten der 7 und 8 nicht
die gesamte Fläche
zwischen den stromaufwärtigen
und den stromabwärtigen 52 und 54 und
der rechten und der linken Seite 78 und 80 überspannen
müssen.
In den 9 bis 15 werden die Dichtungsschichten
bereitgestellt durch alternierende Streifenschichten, wie z. B. 120, 122, 124, 126, 128, 9, 10,
einschließlich
einer ersten Gruppe eines oder mehrerer stromaufwärtiger sich seitlich
erstreckender Streifenschichten 122, 126 etc. und
einer zweiten Gruppe von einer oder mehreren stromabwärtigen sich
lateral erstreckenden Streifenschichten 120, 124, 128 etc.,
die mit der ersten Gruppe von Streifenschichten verschränkt sind.
Jede Streifenschicht 122, 126 etc. der ersten
Gruppe erstreckt sich lateral zwischen der rechten und der linken
Seite 78 und 80 an dem stromaufwärtigen Ende 52 und
erstreckt sich entlang der unteren Biegelinien des Filterelements
darüber
und der oberen Biegelinien des Filterelements darunter. Jede Streifenschicht 120, 124, 128 etc.
der zweiten Gruppe erstreckt sich lateral zwischen der rechten und
der linken Seite 78 und 80 an dem stromabwärtigen Ende 54 und
erstreckt sich entlang der unteren Biegelinien des Filterelements
darüber
und der oberen Biegelinien des Filterelements darunter. Ein gegebenes
Filterelement, beispielsweise 44b, weist eine Streifenschicht 122 der
ersten Gruppe auf, die sich lateral entlang ihrer oberen Biegelinien
an dem stromaufwärtigen Ende 52 erstreckt,
und eine Streifenschicht 124 der zweiten Gruppe, die sich
lateral entlang ihrer unteren Biegelinien an dem stromabwärtigen Ende 54 erstreckt.
Das Filterelement 44b weist keine Streifenschicht entlang
ihrer oberen Biegelinien an dem stromabwärtigen Ende 54 auf
und weist keine Streifenschicht entlang ihrer unteren Biegelinien
an dem stromaufwärtigen
Ende 52 auf.
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Ein
erstes Filterelement sowie 44a weist eine erste Streifenschicht 122 aus
der ersten Gruppe auf, die sich entlang ihrer unteren Biegelinien
an dem stromabwärtigen
Ende 52 erstreckt, ein zweites Filterelement wie 44b weist
eine erste Streifenschicht 124 aus der zweiten Gruppe auf,
die sich seitlich entlang ihrer unteren Biegelinien an dem stromabwärtigen Ende 54 erstreckt,
ein drittes Filterelement wie 44c weist eine zweite Streifenschicht 126 aus
der ersten Gruppe auf, die sich entlang ihrer unteren Biegelinien
an den stromabwärtigen
Enden 52 erstreckt. Das erste und das zweite Filterelement 44a und 44b weisen
die erste Streifenschicht 122 aus der ersten Gruppe auf,
die sich seitlich zwischen denselben an dem stromabwärtigen Ende 52 erstreckt.
Das erste und das zweite Filterelement 44a und 44b weisen keine
Streifenschicht auf, die sich seitlich zwischen denselben an dem
stromabwärtigen
Ende 54 erstreckt. Das zweite und das dritte Filterelement 44b und 44c weisen
die erste Streifenschicht 124 aus der zweiten Gruppe auf,
die sich seitlich zwischen denselben an dem stromabwärtigen Ende 54 erstreckt. Das
zweite und das dritte Filterelement 44b und 44c weisen
keine Streifenschicht auf, die sich seitlich zwischen denselben
an dem stromaufwärtigen
Ende 52 erstreckt.
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Wie
in 13 und 14 gezeigt
sind die geschlossenen stromaufwärtigen
Enden der zweiten Gruppe von Strömungskanälen durch
Dichtungsmaterial wie z.B. 130 bei Filterelement 44a, 132 bei
Filterelement 44b, 134 bei Filterelement 44c, 136 bei Filterelement 44d geschlossen.
Die geschlossenen stromabwärtigen
En den der ersten Gruppe von Strömungskanälen sind
durch Dichtungsmaterial wie z.B. 138 bei Filterelement 44a, 140 bei
Filterelement 44b, 142 bei Filterelement 44c, 144 bei
Filterelement 44d, 15, geschlossen.
Der seitliche Dichtungsstreifen 122, 13, 14,
ist gegenüber
dem Dichtungsmaterial 130 in den geschlossenen stromaufwärtigen Enden
der Strömungskanäle des Filterelements 44a darüber abgedichtet,
und ist gegenüber
dem Dichtungsmaterial 132 in den geschlossenen stromaufwärtigen Enden
der Strömungskanäle des Filterelements 44b darunter
abgedichtet. Der seitliche Streifen 122 kann klebend mit
dem Dichtungsmaterial 130, 132 verbunden sein,
oder er kann integral mit diesem gebildet sein, beispielsweise in
einem Schmelzverfahren o.dgl. Der seitliche Streifen 126 ist gegenüber dem
Dichtungsmaterial 134 in den geschlossenen stromaufwärtigen Enden
der Strömungskanäle des Filterelements 44c darüber abgedichtet,
und ist gegenüber
den geschlossenen stromaufwärtigen
Enden der Strömungskanäle des Filterelements 44d darunter
abgedichtet, Der seitliche Dichtungsstreifen 124, 15,
ist gegenüber
dem Dichtungsmaterial 140 in den geschlossenen stromabwärtigen Enden
der Strömungskanäle des Filterelements 44b darüber abgedichtet,
und ist gegenüber dem
Dichtungsmaterial 142 in den geschlossenen stromabwärtigen Enden
der Strömungskanäle des Filterelements 44c darunter
abgedichtet. Die beschriebene Dichtung schützt die stromabwärtigen sauberen
Bereiche des Filters vor dem stromaufwärtigen schmutzigen Bereichen
des Filters.
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In
den 9 bis 15 werden die Dichtungsschichten
durch eine rechte Gruppe sich axial erstreckender Seitenrandschichten 146, 148, 150 etc., 9, 11, 12, 13, 14,
und eine linke Gruppe sich axial erstreckender Seitenrandschichten 152, 154, 156 etc.
bereitgestellt. Jede Seitenrandschicht der rechten Gruppe erstreckt
sich axial von dem stromaufwärtigen
Ende 52 zu dem stromabwärtigen
Ende 54 und kommt mit der rechten Seite des Filterelements
darüber
und der rechten Seite des Filterelements darunter in Eingriff, so
daß die
rechte Seite des Filterelements gegenüber der rechten Seite des Filterelements
darüber
und gegenüber
der rechten Seite des Filterelements darunter abgedichtet ist. Jede
Seitenrandschicht der linken Gruppe erstreckt sich axial von dem
stromaufwärtigen
Ende 52 zu dem stromabwärtigen
Ende 54 und kommt mit der linken Seite des Filterelements
darüber
und der linken Seite des Filterelements darunter in Eingriff, so
daß die
linke Seite des Filterelements gegenüber der linken Seite des Filterelements
darüber
und gegenüber
der linken Seite des Filterelements darunter abge dichtet ist. Die
Seitenrandschichten 148 und 154 sind optional,
da eine Dichtung durch die stromabwärtige seitliche Dichtungsstreifenschicht 124 bereitgestellt
wird. 13 und 14 zeigen
die Streichung der Seitenrandschichten 148 und 154.
Die seitlichen Streifenschichten und Seitenrandschichten schützen die
stromabwärtigen und
sauberen Bereiche des Filters von den stromaufwärtigen und schmutzigen Bereichen
des Filters. Die Streifenschichten werden vorzugsweise durch Klebung
wie z.B. Schmelzen bereitgestellt, obgleich auch andere Arten von
Dichtungsstreifen verwendet werden können.
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Die 16 bis 23 zeigen
die vorliegende Erfindung und verwenden die gleichen Bezugszeichen
wie zuvor, wo dies angebracht ist um das Verständnis zu vereinfachen.
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16 und 17 zeigen
einen Filter 200 zur Filterung von Fluid, das entlang einer
axialen Strömungsrichtung 14, 1, 2 strömt, wie durch
Einlaßströmungspfeile 202, 16,
und durch Auslaßströmungspfeile 204, 17,
gezeigt ist. Der Filter weist ein paar Paneelen oder Reihen gefalteter Filterelemente 206 und 208 auf.
Jedes Filterelement weist eine Mehrzahl von Falten, definiert durch Wandbereiche 50, 1, 2,
auf, die sich entlang einer querverlaufenden Richtung 210 zwischen
einer ersten und einer zweiten Gruppe von Faltenspitzen bei einer
ersten und einer zweiten Gruppe sich axial erstreckender Biegelinien 46 und 48 erstrecken.
Die querverlaufende Richtung 210 ist senkrecht zu der axialen
Richtung 14. Jede der Paneelen 206 und 208 erstreckt
sich entlang einer seitlichen Richtung 212 senkrecht zu
der axialen Richtung 14 und senkrecht zu der quer verlaufenden
Richtung 210. Die Wandabschnitte 50 erstrecken
sich axial zwischen den stromaufwärtigen und den stromabwärtigen Enden 52 und 54.
Die Wandabschnitte definieren axiale Strömungskanäle 55 zwischen denselben.
Die stromaufwärtigen
Enden der Wandabschnitte sind alternierend gegeneinander abgedichtet,
wie bei 56 in 2 gezeigt, um eine erste Gruppe
von Strömungskanälen 58 mit
offenen stromabwärtigen
Enden 60 und eine zweite Gruppe von Strömungskanälen 62, verschränkt mit
der ersten Gruppe von Strömungskanälen 58 und
mit geschlossenen stromaufwärtigen Enden 64,
zu definieren. Die stromabwärtigen
Enden 54 der Wandsegmente 50 sind alternierend
gegeneinander abgedichtet, wie bei 66 in 2 gezeigt,
so daß die
erste Gruppe von Strömungskanälen 58 geschlossene
stromabwärtige
Enden 68 aufweist und die zweite Gruppe von Strömungskanälen 62 offene stromabwärtige Enden 70 auf weist.
Zu filterndes Fluid, wie z.B. Luft, strömt im wesentlichen unmittelbar axial
durch das Filterelement 44 jeder der Paneelen 206, 208,
durch die offenen stromaufwärtigen
Enden 60 der ersten Gruppe von Strömungskanälen 58, wie bei Pfeilen 72, 2,
gezeigt, dann durch die Wandabschnitte 50, wie bei Pfeilen 74 gezeigt,
dann durch die offenen stromabwärtigen
Enden 70 der zweiten Gruppe von Strömungskanälen 62, wie bei Pfeilen 76 gezeigt.
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Die
Paneelen 206 und 208 weisen einen querverlaufenden
Abstand 214 an den stromaufwärtigen Enden 52 zwischen
denselben auf, 16, und sind gegeneinander an
den stromabwärtigen
Enden 54 durch einen Dichtungsstreifen 216 abgedichtet, der
Teil des Gehäuseflanschs 218 an
dem stromabwärtigen
Ende des Filtergehäuses 220 sein
kann. Der Abstand 214 stellt einen zusätzlichen Fluidstrom axial durch
denselben bereit, wie bei Pfeil 222, 18,
gezeigt, d. h. Fluid strömt
axial durch den Filter, wie zuvor beschrieben und bei den Pfeilen 72, 74, 76, 2 gezeigt,
und strömt
zusätzlich
durch den Filter, wie bei den Pfeilen 222, 224, 226 gezeigt, 18.
Das Gehäuse 220 weist
sich seitlich erstreckende Seitenwände 228 und 230 auf,
die im allgemeinen parallel zu den Paneelen 206 und 208 und seitlich
beabstandet an distal gegenüberliegenden Seiten
von diesen angeordnet sind. Das Gehäuse 220 weist auch
Seitenwände 232 und 234 auf,
die sich schräg
zwischen den seitlichen Seitenwänden 228 und 230 erstrecken.
Die Seitenwände 228 und 230 sind
vorzugsweise von dem stromaufwärtigen Ende 52 zu
dem stromabwärtigen
Ende 54 leicht konisch auseinanderlaufend ausgestaltet
und sind an ihren stromaufwärtigen
Enden gegenüber
dem jeweiligen Paneel 206, 208 abgedichtet und
weisen quer verlaufende Abstände 236, 238,
gebildet zwischen den Seitenwänden 228, 230 und
dem jeweiligen Paneel 206, 208, an dem stromabwärtigen Ende
auf, die den zusätzlichen
Fluidstrom 226 axial dadurch bereitstellen. In einer Ausgestaltung
sind die Filterpaneelen gegenüber
dem Gehäuse
durch Klebung abgedichtet und in einer anderen Ausgestaltung sind die
Filterpaneele gegenüber
dem Gehäuse
durch eine Dichtung, wie zuvor beschrieben, abgedichtet. In einer
weiteren Ausgestaltung kann die Strömungsrichtung umgekehrt sein,
so daß der
einströmende Fluidstrom
in den Filter am Ende 54 durch die Strömungskanäle 70 und die Abstände 236, 238 eintritt und
den Filter am Ende 52 durch die Strömungskanäle 58 und den Abstand 214 verläßt.
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Die 21 bis 23 zeigen
eine weitere Ausgestaltung und verwenden die gleichen Bezugszeichen
wie zuvor, wo dies angebracht ist, um das Verständnis zu erleichtern. Es sind
ein erstes, ein zweites, ein drittes und ein viertes Paneel oder
Reihe 206, 208, 240, 242 aus
gefalteten Filterelementen 44 vorgesehen. Zwei querverlaufende
Abstände 214, 244 sind
zwischen den Paneelen an dem stromaufwärtigen Ende 52 vorgesehen
und ein querverlaufender Abstand 246 ist zwischen den Paneelen
an dem stromabwärtigen
Ende 54 vorgesehen. Ein zusätzlicher stromabwärtiger querverlaufender
Abstand 236, 23, ist zwischen der Gehäusewand 228 und
dem Paneel 206 vorgesehen und ein anderer stromabwärtige querverlaufende
Abstand 248 ist zwischen dem Paneel 242 und der
Gehäuseseitenwand 230 vorgesehen.
Der querverlaufende Abstand 214 ist zwischen den Paneelen 206 und 208 angeordnet. Der
querverlaufende Abstand 244 ist zwischen den Paneelen 240 und 242 angeordnet.
Der querverlaufende Abstand 246 ist zwischen den Paneelen 208 und 240 angeordnet.
Der querverlaufende Abstand zwischen den Paneelen 208 und 240 an
dem stromaufwärtigen
Ende 52 ist an dem stromaufwärtigen Ende durch einen Dichtungsstreifen 250 blockiert und
geschlossen, der Teil des stromaufwärtigen Endes des Filtergehäuses sein
kann. Der Abstand zwischen den Paneelen 206 und 208 an
dem stromabwärtigen
Ende 54 ist blockiert und geschlossen durch Dichtungsstreifen 216 und
der Abstand zwischen den Paneelen 240 und 242 an
dem stromabwärtigen Ende 54 ist
blockiert und geschlossen durch Dichtungsstreifen 252,
wobei die Dichtungsstreifen 216 und 252 Teil des
Abdeckungsflansch 218 an dem stromabwärtigen Ende des Gehäuses sein
können. Das
Fluid strömt
axial durch den Filter, wie bei Pfeilen 72, 74, 76, 2,
gezeigt. Das Fluid strömt
zusätzlich
durch den Filter, 23, wie bei Pfeilen 222, 224, 226 gezeigt,
wie zuvor beschrieben, und bei Pfeilen 222a, 224a, 226a.
Der zusätzliche
Einlaßstrom
wird durch die querverlaufenden Abstände 214, 244 ermöglicht.
Der zusätzliche
Auslaßstrom
wird durch die querverlaufenden Abstände 236, 246, 248 ermöglicht.
In einer weiteren Ausgestaltung kann die Strömungsrichtung umgekehrt sein,
so daß der
einströmende
Fluidstrom in den Filter an dem Ende 54 durch die Strömungskanäle 70 und
die Abstände 236, 246, 248 eintritt
und den Filter an dem Ende 52 durch die Strömungskanäle 58 und
die Abstände 214, 244 verläßt.
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Es
wird darauf hingewiesen, daß verschiedene Äquivalente,
Alternativen und Modifikationen im Rahmen der angefügten Ansprüche möglich sind.