DE9108353U1 - Filter, especially for a vehicle - Google Patents

Filter, especially for a vehicle

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30.066/70-Rl30.066/70-Rl Helsa-Werke Helmut Sandler GmbH & Co. KG. Bayreuther Straße 3-11, 8586 GefreesHelsa-Werke Helmut Sandler GmbH & Co. KG. Bayreuther Straße 3-11, 8586 Gefrees Filter, insbes. für ein FahrzeugFilter, especially for a vehicle Die Erfindung betrifft ein Filter, insbes. für die Reinigung der einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs zugeführten Luft, mit einem Träger aus offenporigem Polyurethanschaum, an dem mittels einer Haftmasse Adsorberpartikel befestigt sind, wobei der die Adsorberpartikel aufweisende Träger zick-zack-förmig plissiert ausgebildet ist.The invention relates to a filter, in particular for cleaning the air supplied to a passenger compartment of a vehicle, with a carrier made of open-pore polyurethane foam to which adsorber particles are attached by means of an adhesive mass, wherein the carrier having the adsorber particles is pleated in a zigzag shape. Aus der EP 383 236 Al ist ein Filter für die Reinigung der einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs zugeführten Luft bekannt, bei welchem der mit Aktivkohleteilchen als Adsorberpartikel versehene, gas- bzw. luftdurchlässige Träger zick-zack-förmig plissiert ausgebildet ist, um den Druckabfall durch das Filter hindurch bei guten Filtereigenschaften, d.h. insbes. bei gutenFrom EP 383 236 A1 a filter is known for cleaning the air supplied to a passenger compartment of a vehicle, in which the gas- or air-permeable carrier provided with activated carbon particles as adsorber particles is pleated in a zigzag shape in order to reduce the pressure drop through the filter with good filter properties, i.e. in particular with good Adsorptionseigenschaften relativ gering zu halten. Dort kommt für den Träger insbes. ein Polyester- und/oder Glasfaservlies zur Anwendung.Adsorption properties are kept relatively low. In this case, a polyester and/or glass fiber fleece is used as the carrier. Aus der DE 38 19 002 Al ist ein Filter zur Reinigung der einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs zugeführten Luft bekannt, wobei das Filter einen hochporösen Träger aus einem großporigen, retikulierten Polyurethanschaum aufweist, an dem mittels einer Haftmasse Aktivkohleteilchen befestigt sind. Dort ist nur von plattenförmig ebenen Filtern die Rede. Die Porosität des Trägers dieses bekannten Filters liegt zwischen 10 und 15 ppi (Poren pro inch), was bedeutet, daß die Poren des Trägers relativ groß sind. Das ist dort erforderlich, um den Druckabfall durch das Filter hindurch nicht zu groß werden zu lassen.DE 38 19 002 A1 discloses a filter for cleaning the air supplied to the passenger compartment of a vehicle, whereby the filter has a highly porous carrier made of a large-pored, reticulated polyurethane foam to which activated carbon particles are attached by means of an adhesive. Only plate-shaped, flat filters are mentioned there. The porosity of the carrier of this known filter is between 10 and 15 ppi (pores per inch), which means that the pores of the carrier are relatively large. This is necessary in order to prevent the pressure drop through the filter from becoming too great. Ein Adsorptionsfiltermaterial auf der Basis einer adsorptionsfähigen Lage aus Aktivkohlefasern und einer auf wenigstens einer Seite der adsorptionsfähigen Lage aufgebrachten verstärkten Faserlage ist aus der DE-AS 25 12 bekannt. Dort wird vorgeschlagen, das Adsorptionsfiltermaterial zieharmonikaförmig zu falten, um -wie bereits oben in Verbindung mit der EP 383 236 Al beschrieben worden ist- den Druckabfall durch das Filter hindurch bei guten Adsorptionseigenschaften relativ gering zu halten.An adsorption filter material based on an adsorption layer made of activated carbon fibers and a reinforced fiber layer applied to at least one side of the adsorption layer is known from DE-AS 25 12. There it is proposed to fold the adsorption filter material in an accordion shape in order - as already described above in connection with EP 383 236 A1 - to keep the pressure drop through the filter relatively low while maintaining good adsorption properties. Die EP 100 907 Bl offenbart ein Filter mit einem Träger, an welchem Aktivkohleteilchen zur Beseitigung von Geruchs- und/oder Schadstoffen in Fahrzeugkabinen befestigt sind. Die Aktivkohleteilchen sollen einen mittleren Durchmesser von etwa 0,5 mm besitzen.EP 100 907 B1 discloses a filter with a carrier to which activated carbon particles are attached for removing odors and/or pollutants in vehicle cabins. The activated carbon particles are said to have an average diameter of about 0.5 mm. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Filter der eingangs genannten Art zu schaffen, das einfach herstellbar undThe invention is based on the object of creating a filter of the type mentioned above which is easy to manufacture and einfach in ein Fahrzeug einbaubar ist, und mit welchem eine Erhöhung der Anfangsspontanität des Filters gewährleistet wird.is easy to install in a vehicle and which ensures an increase in the initial spontaneity of the filter. Diese Aufgabe wird bei einem Filter der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Polyurethanschaum des Trägers eine Porosität zwischen 20 und 60 ppi (Poren pro inch) aufweist und daß die Adsorberpartikel eine mittlere Größe bzw. einen mittleren Durchmesser zwischen 0,1 und 0,8 mm besitzen. Bei den Adsorberpartikeln kann es sich um Aktivkohle und/oder synthetisches Adsorbermaterial und/oder Zeolithmaterial handelnThis object is achieved according to the invention in a filter of the type mentioned at the outset in that the polyurethane foam of the support has a porosity of between 20 and 60 ppi (pores per inch) and that the adsorbent particles have an average size or an average diameter of between 0.1 and 0.8 mm. The adsorbent particles can be activated carbon and/or synthetic adsorbent material and/or zeolite material. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Filters kann der Druckabfall bei vorgegebenem Filtervolumen reduziert werden, so daß relativ großdimensionierte Spezialgebläse bzw. Bypass-Ausbildungen im entsprechenden Frischluftzufuhrkanal eines Fahrzeugs entbehrlich sind. Desweiteren ergibt sich mit dem erfindungsgemäßen Filter eine Erhöhung der Anfangsspontanität des Filtersystems, was bedeutet, daß auch relativ schwer adsorbierbare Substanzen in niedrigen Konzentrationen ausgefiltert werden. Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Filters bestehen in der Ausnutzung vorhandener Filtertiefen, die bei zur Anwendung gelangenden konventionellen Matrixfiltern durch deren Druckabfall begrenzt sind, eine Reduzierung des Gesamtgewichtes des Filters sowie einer optimalen Ausnutzung des vorhandenen Platz- bzw. Raumangebotes in einem Fahrzeug. Der Druckabfall durch das Filter hindurch kann bei gleichbleibender bzw. bei erhöhter Filterspontanität um bis zu 80 % reduziert werden. Durch die Plissierung des Trägers aus offenporigem Polyurethanschaum der angegebenen Porosität ergibt sich infolge der großen Anströmfläche, bedingt durch die reduzierte Anströmgeschwindigkeit, eine bessere Ausnutzung der im Filter zur Anwendung gelangenden Adsorberpartikelmenge. Durch die zur Anwendung gelangenden Adsorberpartikel, insb. Aktivkohleteilchen definierter Größe ergibt sich ein spontanesThe design of the filter according to the invention enables the pressure drop to be reduced for a given filter volume, so that relatively large-sized special fans or bypass designs in the corresponding fresh air supply duct of a vehicle are unnecessary. Furthermore, the filter according to the invention results in an increase in the initial spontaneity of the filter system, which means that even substances that are relatively difficult to adsorb are filtered out in low concentrations. Further advantages of the filter according to the invention include the use of existing filter depths, which are limited by the pressure drop in conventional matrix filters used, a reduction in the overall weight of the filter and optimal use of the available space in a vehicle. The pressure drop through the filter can be reduced by up to 80% with the same or increased filter spontaneity. The pleating of the carrier made of open-pore polyurethane foam of the specified porosity results in a better utilization of the amount of adsorbent particles used in the filter due to the large inflow area, caused by the reduced inflow velocity. The adsorbent particles used, in particular activated carbon particles of a defined size, result in a spontaneous Filtersystem, bei welchem die Abscheidung von Geruchsstoffen mit niedrigen Geruchsschwellen um den Faktor 2 verbessert ist. Infolge der kleinvolumigen Ausbildung des erfindungsgemäßen Filters kann ein in einem Fahrzeug für die Partikelfiltration verfügbares Filtervolumen außer für die Partikelfiltration auch für die Geruchsfiltrations genutzt werden. Das bedeutet, daß es mit dem erfindungsgemäßen Filter möglich ist, bei nicht für die Geruchsfiltration vorgesehenem Platz in einem Serienfahrzeug ein Partikel- und Geruchsfilter einzubauen.Filter system in which the separation of odorous substances with low odor thresholds is improved by a factor of 2. Due to the small volume design of the filter according to the invention, a filter volume available in a vehicle for particle filtration can be used not only for particle filtration but also for odor filtration. This means that with the filter according to the invention it is possible to install a particle and odor filter in a production vehicle where there is no space provided for odor filtration. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Porosität des Polyurethanschaums des Trägers zwischen 30 und 50 ppi beträgt. Die Adsorberpartikel, insbes. Aktivkohleteilchen können kugelförmig oder granulatförmig ausgebildet sein, wobei die kugelförmigen Aktivkohleteilchen vorzugsweise einen mittleren Durchmesser zwischen 0,1 und 0,6 mm und die granulatförmigen Aktivkohleteilchen vorzugsweise eine mittlere Korngröße zwischen 0,1 und 0,5 mm besitzen. Optimale Filtereigenschaften werden erzielt, wenn die Aktivkohleteilchen einen mittleren Durchmesser zwischen 0,15 und 0,35 mm besitzen. Ferner ist es möglich, als Adsorberpartikel abrasiv behandelte Formkohleteilchen anzuwenden. Durch die abrasive Behandlung werden die Ecken und Kanten der Formkohleteilchen aerodynamisch abgerundet.It has proven to be particularly advantageous if the porosity of the polyurethane foam of the carrier is between 30 and 50 ppi. The adsorbent particles, in particular activated carbon particles, can be spherical or granular, with the spherical activated carbon particles preferably having an average diameter of between 0.1 and 0.6 mm and the granular activated carbon particles preferably having an average grain size of between 0.1 and 0.5 mm. Optimum filter properties are achieved if the activated carbon particles have an average diameter of between 0.15 and 0.35 mm. It is also possible to use abrasive-treated shaped carbon particles as adsorbent particles. The abrasive treatment aerodynamically rounds off the corners and edges of the shaped carbon particles. Beim erfindungsgemäßen Filter kann der Träger einlagig oder mehrlagig aus offenporigem Polyurethanschaum mit einer Wanddicke zwischen 1 und 6 mm ausgebildet sein.In the filter according to the invention, the carrier can be made of single or multi-layered open-pore polyurethane foam with a wall thickness between 1 and 6 mm. Die mit Druck und Temperatur in der gewünschten Faltentiefe erfolgte Plissierung des mit Adsorberpartikeln bzw. mit Aktivkohleteilchen belegten Trägers kann mittels eines um den plissierten Träger umlaufenden Rahmenelementes fixiert sein.The pleating of the carrier coated with adsorbent particles or activated carbon particles, which is carried out using pressure and temperature at the desired fold depth, can be fixed by means of a frame element running around the pleated carrier. Dieses Rahmenelement besteht vorzugsweise aus einem Kunststoffbzw, aus einem textilen Material, so daß sich entlang des Verbindungsrandes zwischen dem Träger und dem Rahmen eine zuverlässige Abdichtung ergibt. Der Rahmen kann mit dem Filter verklebt oder verschweißt sein.This frame element is preferably made of a plastic or textile material so that a reliable seal is created along the connecting edge between the carrier and the frame. The frame can be glued or welded to the filter. Dem Filter kann anströmseitig ein Partikelfilter vorgeordnet sein.A particle filter can be arranged upstream of the filter on the upstream side. Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Filters ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Das Filter 10, das insbes. für die Reinigung der einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs zugeführten Luft vorgesehen ist, weist einen Träger 12 aus offenporigem Polyurethanschaum auf, an dem mittels einer Haftmasse Aktivkohleteilchen befestigt sind. Zu diesem Zweck wird der Träger 12 einer Imprägnierung mit der Haftmasse unterzogen, wonach die Aktivkohleteilchen an der gesamten Oberfläche des Trägers, d.h. sowohl an der Außenoberfläche als auch an der inneren Porenoberfläche fixiert werden. Das erfolgt bspw. durch Aufstreuung der Aktivkohleteilchen auf den Träger 12. Die Aktivkohleteilchen weisen eine aktive Oberfläche zwischen großenordnungsmäßig 800 und 1400 m2/g auf. Das Aufbringen und Fixieren der Aktivkohleteilchen am Träger 12 erfolgt vor der Plissierung des Trägers 12, die unter Druck- und Temperatureinwirkung in der gewünschten Faltentiefe durchgeführt wird. Der plissierte, mit Aktivkohleteilchen versehene Träger 12 wird dann mit Hilfe eines um den plissierten Träger 12 umlaufenden Rahmenelementes 14, in welchem der plissierte Träger 12 abdichtend befestigt ist, dauerhaft fixiert. Durch die Wahl des Faltenabstandes, der Faltentiefe, der Porosität des Trägers und durch die Größe der Adsorberpartikel bzw. Aktivkohleteilchen kann der Druckabfall, die Filter-Spontanität und die Lebensdauer des Filters 10 gesteuert werden.An embodiment of the filter according to the invention is shown in the drawing and is described below. The filter 10, which is intended in particular for cleaning the air supplied to a passenger compartment of a vehicle, has a carrier 12 made of open-pore polyurethane foam, to which activated carbon particles are attached by means of an adhesive. For this purpose, the carrier 12 is impregnated with the adhesive, after which the activated carbon particles are fixed to the entire surface of the carrier, i.e. both to the outer surface and to the inner pore surface. This is done, for example, by sprinkling the activated carbon particles onto the carrier 12. The activated carbon particles have an active surface of between approximately 800 and 1400 m 2 /g. The activated carbon particles are applied and fixed to the carrier 12 before the pleating of the carrier 12, which is carried out under the influence of pressure and temperature to the desired pleat depth. The pleated carrier 12 provided with activated carbon particles is then permanently fixed with the aid of a frame element 14 which runs around the pleated carrier 12 and in which the pleated carrier 12 is sealingly attached. The pressure drop, the filter spontaneity and the service life of the filter 10 can be controlled by selecting the pleat spacing, the pleat depth, the porosity of the carrier and the size of the adsorbent particles or activated carbon particles. 30.066/70-Rl30.066/70-Rl Helsa-Werke Helmut Sandler GmbH & Co. KG. Bayreuther Strasse 3-11, 8586 GefreesHelsa-Werke Helmut Sandler GmbH & Co. KG. Bayreuther Strasse 3-11, 8586 Gefrees Ansprüche :Expectations : 1. Filter, insbes. für die Reinigung der einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs zugeführten Luft, mit einem Träger (12) aus offenporigem Polyurethanschaum, an dem mittels einer Haftmasse Adsorberpartikel befestigt sind, wobei der die Adsorberpartikel aufweisende Träger (12) zick-zack-förmig plissiert ausgebildet ist,1. Filter, in particular for cleaning the air supplied to a passenger compartment of a vehicle, with a carrier (12) made of open-pore polyurethane foam, to which adsorber particles are attached by means of an adhesive mass, the carrier (12) having the adsorber particles being pleated in a zigzag shape, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyurethanschaum des Trägers (12) eine Porosität zwischen 20 und 60 ppi (Poren pro inch) aufweist und daß die Adsorberpartikel eine mittlere Größe bzw. einen mittleren Durchmesser zwischen 0,1 und 0,8 mm besitzen.characterized in that the polyurethane foam of the carrier (12) has a porosity of between 20 and 60 ppi (pores per inch) and that the adsorbent particles have an average size or an average diameter of between 0.1 and 0.8 mm. 2. Filter nach Anspruch 1,2. Filter according to claim 1, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß die Adsorberpartikel aus Aktivkohle und/oder synthetischem Adsorbermaterial und/oder Zeolithmaterial bestehen.that the adsorbent particles consist of activated carbon and/or synthetic adsorbent material and/or zeolite material. 3. Filter nach Anspruch 1,3. Filter according to claim 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Porosität des Polyurethanschaums des Trägers (12) zwischen 30 und 50 ppi beträgt.characterized in that the porosity of the polyurethane foam of the carrier (12) is between 30 and 50 ppi. 4. Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorberpartikel kugelförmig ausgebildete Aktivkohleteilchen sind, die einen mittleren Durchmesser zwischen 0,1 und 0,6 mm besitzen.4. Filter according to claim 1 or 2, characterized in that the adsorbent particles are spherical activated carbon particles having an average diameter of between 0.1 and 0.6 mm. 5. Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorberpartikel granulatförmig ausgebildete Aktivkohleteilchen sind, die eine mittlere Korngröße zwischen 0,1 und 0,5 mm besitzen.5. Filter according to claim 1 or 2, characterized in that the adsorbent particles are granular activated carbon particles which have an average grain size of between 0.1 and 0.5 mm. 6. Filter nach Anspruch 5,6. Filter according to claim 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorberpartikel abrasiv behandelte Formkohleteilchen sind.characterized in that the adsorbent particles are abrasive-treated shaped carbon particles. 7. Filter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,7. Filter according to claim 4 or 5, characterized in daß die Aktivkohleteilchen einen mittleren Durchmesser zwischen 0,15 und 0,35 mm besitzen.that the activated carbon particles have an average diameter between 0.15 and 0.35 mm. 8. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,8. Filter according to one of the preceding claims, characterized in daß der Träger (12) mindestens eine Lage aus offenporigem Polyurethanschaum mit einer Wanddicke zwischen 1 und 6 mm aufweist.that the carrier (12) has at least one layer of open-pore polyurethane foam with a wall thickness between 1 and 6 mm. 9. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Druck und Temperatur in der gewünschten Faltentiefe erfolgte Plissierung des mindestens einlagigen Trägers (12) mittels eines um den plissierten Träger (12) umlaufenden Rahmenelementes (14) fixiert ist.9. Filter according to one of the preceding claims, characterized in that the pleating of the at least one-layer carrier (12) carried out with pressure and temperature at the desired fold depth is fixed by means of a frame element (14) running around the pleated carrier (12). 10. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Filter anströmseitig ein Partikelfilter vorgeordnet ist.10. Filter according to one of the preceding claims, characterized in that a particle filter is arranged upstream of the filter on the inflow side.
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