EP1248670A1 - Filterelement - Google Patents

Filterelement

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Publication number
EP1248670A1
EP1248670A1 EP00990017A EP00990017A EP1248670A1 EP 1248670 A1 EP1248670 A1 EP 1248670A1 EP 00990017 A EP00990017 A EP 00990017A EP 00990017 A EP00990017 A EP 00990017A EP 1248670 A1 EP1248670 A1 EP 1248670A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fold
filter element
adhesive
filter
element according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP00990017A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ingo KLEINGÜNTHER
Lars Kleingünther
Frank Jacobi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jacobi Systemtechnik GmbH
Original Assignee
Jacobi Systemtechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE10015951A external-priority patent/DE10015951C2/de
Application filed by Jacobi Systemtechnik GmbH filed Critical Jacobi Systemtechnik GmbH
Publication of EP1248670A1 publication Critical patent/EP1248670A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/10—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filter plates, sheets or pads having plane surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/01—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with flat filtering elements
    • B01D29/012—Making filtering elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/01—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with flat filtering elements
    • B01D29/03—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with flat filtering elements self-supporting
    • B01D29/031—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with flat filtering elements self-supporting with corrugated, folded filtering elements
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    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2411—Filter cartridges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/52—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material
    • B01D46/521—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material using folded, pleated material
    • B01D46/523—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material using folded, pleated material with means for maintaining spacing between the pleats or folds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2265/00—Casings, housings or mounting for filters specially adapted for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D2265/04—Permanent measures for connecting different parts of the filter, e.g. welding, glueing or moulding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2279/00—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses
    • B01D2279/60—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses for the intake of internal combustion engines or turbines

Definitions

  • the invention relates to a filter element of a fluid filter according to the preamble of claim 1.
  • Such filter elements are known and are in practical use, in particular as air filters for Vern mecanicskraftmascninen and in industrial plants.
  • filter elements are predominantly used in air filters which have a nonwoven fabric, in particular made of glass, cellulose or synthetic fibers.
  • the filter edium In order to increase the effective filter area compared to the inflow area of the filter (cross-sectional area of the inlet opening), the filter edium is known to be folded into a meandering shape to form essentially parallel fold walls. This creates a "package" of folds adjoining one another and folds somewhat curved in the surface. In the emstrom area, the medium to be cleaned flows against the walls of the fold at a small angle, which is not exactly defined due to the curvature, and at the same time transversely to the direction of the fold edges.
  • the shape of the embossments can be predetermined so that there is a zigzag fold with flat fold walls; see. US 3,531,920.
  • an adhesive can be applied to the embossments, which, when folded, adhere to the folds in some areas firmly and thus causes further stiffening; see. about DE 41 26 126 AI.
  • the spacers can - as mentioned in the aforementioned publication as one possibility - be adhesive aggregates, in particular in the form of a thread. In addition to the spacer, these have an additional one that connects the fold walls
  • the known filter elements only partially meet these requirements; at high and long lasting pressure alternating loads, the adhesive thread on the upstream side begins to become detached from the filter material, so that the stability of the filter element is initially locally lost and the filter element can be completely destroyed in the further course.
  • the invention is therefore based on the object of specifying an improved generic filter element which is characterized, in particular, by significantly increased resistance to alternating pressure loads.
  • the invention includes the essential idea of providing back-side support elements in a lateral alignment with the spacers on the upstream side of an essentially zigzag-shaped filter material fold (in which the fold cross-section is therefore essentially V-shaped).
  • the spacers and support elements (the designation of which was chosen here for conceptual differentiation, but which of course also have a spacer function) can be applied directly to the flat pleat wall with filters with a small pleat height, the so-called “mini pleats”, with an increasing height.
  • the support elements are used in a simple and expedient embodiment as adhesive aggregates, in particular adhesive thread, in the recess of the embossments of the filter material as the back.
  • the base area or the projection of the support elements onto the plane of the fold wall is arranged essentially completely within the projection of the spacers on the other surface, in particular entirely within recessed depressions which protrude from the opposite surface of the fold wall as elevations ,
  • the flat area of the depressions / elevations embossed in the filter material is used to mutually support the fold walls.
  • the filter material areas outside the embossments thus remain free of support elements and represent effective filter areas with their entire area.
  • the support elements are made of hardened adhesive, in particular of hot melt adhesive, in such a way that they adhere firmly to the surfaces that are connected to one another.
  • the adhesive is applied to at least one of the two surfaces and the other is brought into contact with the adhesive assembly before it hardens, or the surfaces facing one another after folding are both provided with adhesive and approximated to one another in such a way that de Adhesive aggregates connect to each other in the unhardened state.
  • prefabricated spacers are inserted into the fold wall depressions, these also preferably being fixed at least with adhesive.
  • a particularly high resilient and reliable support and connection of the fold walls is achieved with elongated adhesive fabric aggregates or support elements which extend on or in the elevations / depressions over a large part of their length - preferably over their entire length.
  • the optionally provided elevations or depressions are particularly easy to produce if they have a height that is essentially constant in the direction perpendicular to the fold edges.
  • the V cross-section between the adjacent fold walls is taken into account by the fact that the support elements or adhesive assemblies are produced or applied with a non-constant height in the running direction of the filter material. It is particularly easy to produce an embodiment with continuous embossed beads for realizing the elevations / depressions.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section (detail) of a filter element according to a first embodiment of the invention
  • Fig. 2 is a longitudinal section (detail) of a
  • Fig. 3 shows a longitudinal section (detail) of a
  • FIG. 4 is a plan view (detail) of an embodiment of a filter element to show the corresponding arrangement of spacer or support elements on the upstream and downstream side,
  • FIG. 5 shows a schematic cross-sectional illustration (detail) along a sectional plane of an embodiment of a filter element and parallel to the fold edges
  • Fig. 6 is a schematic cross-sectional view (detail) of a filter element according to another embodiment.
  • Fig. 1 shows a longitudinal section of a section of a filter element ("filter package”) in a zigzag fold a filter material fleece 13 that has a regular arrangement of fold edges 15a and 15b on an inflow side A and an outflow side B, between which fold walls 15, which are essentially flat and at an acute angle, extend.
  • flat elongate elevations 17 are embossed, which in plan view (not shown) have a substantially rectangular shape and an essentially elongated trapezoidal cross section.
  • the 15 appearing as an elevation 17 Imprints on a surface of the fold walls from the filters to the surface of the fold wall ⁇ from naturally recesses are.
  • adhesive aggregates 19A of hardened hot-melt adhesive extend over their entire length. As can be seen in FIG. 1, these have a V-shaped cross section following the cross-sectional shape of the folds and connect the elevations 17 to one another and support them against one another.
  • substantially shorter adhesive assemblies 19B are provided between the fold walls 15 - more precisely, between the elevations 17 which appear here as depressions - which are likewise formed from hardened hot-melt adhesive firmly adhering to the filter material.
  • the adhesive assemblies 19B support the pleated walls 15 against one another on the back (downstream side) and, together with the upstream first adhesive assemblies 19A, with which they are aligned across the width of the filter material, form fixing areas which do not allow the filter material to become detached even under high pressure fluctuations and thus are highly stable and form durable filter elements.
  • the aligned arrangement of the adhesive aggregates on both sides of the fold walls also leads to a minimization of the area covered with adhesive (not filter-effective) and thus maximizing the filter-effective area.
  • a filter package 21 is outlined as a further embodiment, the essential parts or areas being included
  • Fig. 1 are based on reference numerals and are not explained again here.
  • the embossed elevations 27 of the filter material 23 have a larger and non-constant height which rises into the opening area of the fold walls 25.
  • the first adhesive aggregates (adhesive thread) 29A running through the entire length of the elevations 27 have an essentially constant and comparatively low height on the upstream side A.
  • the second adhesive assemblies 29B which are arranged on the downstream side B of the filter fleece 23 in the depressions corresponding to the elevations 27 as closely localized adhesive spots, can also be produced with such “uncontrolled” adhesive application modules.
  • such an adhesive assembly is arranged in each fold near the fold edges 25A and 25B. All fold walls are thus supported twice on the outflow side, which increases the stability compared to the arrangement shown in FIG. 1.
  • FIG. 1 A third embodiment of a filter element 31 is shown in FIG.
  • the filter material 33 has continuous, relatively flat beads 37 for stiffening. Their constant height requires the generation of both the upstream first adhesive aggregates 39A and the downstream downstream adhesive aggregates 39B with an increasing height corresponding to the fold cross section.
  • Adhesive aggregates on both sides of the filter material practically throughout the entire pleat wall, which practically completely prevents the occurrence of local vibration maxima on the pleat wall surface when subjected to pressure changes.
  • the filter element 31 is therefore high, albeit at the price
  • Adhesive consumption and the use of controlled adhesive application modules with a non-constant adhesive discharge quantity per unit of time can also cope with the hard use in gas turbines or similar flow machines, from which high pressure change loads arise.
  • the adhesive aggregates are sketched essentially with concave contours, but depending on the specific process control and adhesive properties, their delimiting surfaces can also be essentially straight or rather spherical.
  • FIG. 4 shows a filter element, designated by reference number 41, in a cutout view in a plan view of upstream fold edges 45A in order to demonstrate the preferred arrangement of the first 49A and second adhesive aggregates 49B in the lateral direction of the filter material.
  • What is important here is not the specific shape of the top view, but the fact that both the upstream and the downstream adhesive assemblies as spacers or support elements lie essentially on or under embossed elevations 47. Downstream support is therefore carried out in the same spatial areas of the filter as the upstream connection and spacing. As already mentioned above, this prevents on the one hand the occurrence of transverse and longitudinal vibrations of the filter material and on the other hand ensures that the filter surface covered with adhesive is minimized, ie the remaining filter-effective area is maximized.
  • Figures 5 and 6 illustrate m cross-sectional views lterele the erfmdungsoiretlichen aspect of the lateral alignment of spacers and Abstutzianan in clipping representations of F ducks is 51 or 61.
  • the choice of the reference numerals st similar to the preceding figures, that is, with Zif ⁇ fer 53, 63 the filter material, a fold wall with numbers 55 and 65 and an embossing with numbers 57 and 67, depending on the viewing direction, as an elevation or depression.
  • a "rear" support element 59B is assigned to every second spacer 59A.
  • the corresponding depressions 57 of the pleated wall 55 are not used.
  • all of the adhesive lines are respectively on both sides
  • Folded walls executed, d. H. h it is assigned to both the spacers 69A and the intermediate spacers 68A, a rear support element 69B or 68B. There is therefore a support on the upstream and downstream sides to achieve maximum pressure change resistance and long-term stability.
  • spacers or support elements In particular, it is not tied to the use or sole use of adhesive, especially hot-melt adhesive, to form the spacers or support elements, but also with prefabricated materials in or onto the filter material. set spacers or support elements possible.
  • the invention is also not restricted to arrangements in which the upstream and downstream spacers or support elements are completely aligned with one another over their entire width and / or length, but also includes arrangements with only a partial position overlap.
  • the filter element according to the invention can be used with particular advantage in air filters for flow arrangements in which relatively high pressure fluctuations can occur, for example in internal combustion engines and in particular gas turbines.

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Abstract

Filterelement (31) eines Fluidfilters, insbesondere in quaderförmiger oder hohlzylindrischer Aussenform, mit einer Anströmseite (A) und einer Abströmseite (B) bezüglich eines zu filternden Fluids, wobei das Filterelement (31) eine Anzahl von in kontinuierlicher Faltung jeweils zwischen Faltenkanten (35A; 35B) angeordneten Faltenwänden (33) aus fluiddurchlässigem Filtermaterial mit eingeprägten Erhebungen (37) hat, die auf der anderen Seite des Filtermaterials Vertiefungen darstellen, und zwischen benachbarten Faltenwänden (33) jeweils auf der Anströmseite (A) die Faltenwänden (33) miteinander verbindende und gegeneinander abstützende Aggregate aus ausgehärtetem Klebstoff auf den Erhebungen (37) vorgesehen sind, welche an den Faltenwänden (33) anhaften, wobei auf der Abströmseite (B) und /oder der Anströmseite (A) jeweils Abstützelemente vorgesehen sind, deren Projektion auf die Ebene der angrenzenden Faltenwand (33) jeweils mindestens abschnittsweise innerhalb der Vertiefungen liegt.

Description

Titel: Filterelement
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Filterelement eines Fluidfilters nacn dem Oberbegriff αes Anspruchs 1.
Derartige Filterelemente sind bekannt unα befinden sicn im praκtιscnen Einsatz, insbesondere als Luftfilter für Veroren- nungskraftmascninen und in Industrieanlagen.
In Luftfiltern werden gegenwartig berwiegend Filterelemente verwendet, welche ein Faservlies, insbesondere aus Glas-, Cel- lulose- oder synthetischen Fasern, aufweisen.
Um die effektive Filterflache gegenüber der Anstromflache des Filters (Querschnittsflache der Einlaßöffnung) zu vergrößern, ist das Filter edium bekanntermaßen maanderformig zu im wesent- iicnen parallelen Faltenwanden zusammengelegt. Damit entsteht ein "Paket" von uoer Faltenkanten aneinander anschließenden, m der Flache etwas gekrümmten Falten. Diese werden im Emstrombe- reich m einem kleinen und aufgrund der Krümmung nicht exakt definierten Winkel zu den Wandungen der Faltung und dabei quer zur Richtung αer Faltenκanten von dem zu reinigenden Medium angeströmt .
Durcn die Ungieicnmaßigkeit der Faltenstruktur, Materialablage- rung - insbesondere auch die Ablagerung größerer Partikel - an der Anstromseite des Filters und Wirbelbildungen im anströmenden Fluid usw. kommt es beim Durchströmen des Filters zu Inhomogenitäten der Fluidstromung, die die Faltenanordnung einer erheblichen mechaniscnen Wechselbelastung aussetzen. Bei Filtern mit größerer Faltenhone ist es seit längerem blich, m das Fiitermatenal Vertiefungen mit alternierender Orientierung und derart vorgegebener Gestalt einzuprägen, daß sicn beim Falter, oes Materials die Vertiefungen oenacnbarter
Falten anαe aneiπanαerlegen und gegeneinander abstutzen, so daß eine Stabilisierung der Konfiguration erreicht wird. Die Gestalt der Ξmpragungen Kann so vorbestimmt sein, daß sich eine ZickzacK-Faltung mit ebenen Faltenwanden ergibt; vgl. US 3,531,920. Auf die Empragungen kann zusatzlicn ein Kleber aufgetragen werden, der beim Falten e n bereicnsweise festes Anemanαerhaften der Falten anαε und damit eine weitere Versteifung bewirkt; vgl. etwa DE 41 26 126 AI.
Aus DE 40 38 966 AI ist es auch bekannt, halbkugelformige Abstandshalter auf die Faltenwande aufzusetzen bzw. in diese einzufügen. Die Abstandshalter können - wie in der vorgenannten Druckschrift als eine Möglichkeit erwähnt - Klebstoffaggregate, insbesondere in Fadenform, sein. Diese haben neben der ab- standshaltenden zusätzlich eine die Faltenwande verbindende
Wirkung und erhohen somit die Steifigkeit des Filtereinsatzes zus tzlich.
In DE 39 03 730 AI ist bescnrieoen, daß ein die Faltenlagen miteinander verbindender und stabilisierender Klebstoffaden, der nach der Faltung auf den Kantenbereich aufgetragen werden kann, mit Prägungen in den Faltenwanden kombiniert ist. Auch diese Losung ergibt mechanisch relativ stabile Filtereinsatze, ist jedoch technologisch aufwendig.
Aus EP 0 377 419 AI ist e ne Anordnung bekannt, bei der durch im Scheitel- sowie im Sohlenbereich einer zu bildenden Falten- wandanordnung lokalisierte Klebstoffaggregate, die im Scheitel- bereich doppelt aufeinandergelegt werden, dagegen im Sohlenbe- reich nur einfach vorliegen, eine beidseitige, eweils punktu- elle Verklebung von Faltenwanden realisiert wird. Für Filter mit sehr großen Faltenhohen wird in WO 95/17943 eine Kombination aus Einpragungen und zusätzlich abstandserweitern- den Klebstoffaggregaten vorgeschlagen. Auch hier werden die Faltenwande bevorzugt beidseit g auf ihren Erhebungen m t der jeweils benachbarten Faltenwand verklebt. Da die Erhebungen immer alternierend aus den gegenüberliegenden Oberflachen der Faltenwand hervorstehen, halten die Verklebungsbereiche der einzelnen Faltenwandflachen relativ große Abstände zueinander.
Luftfilter für bestimmte Arten von Verbrennungskraftmaschinen, beispielsweise für Gasturbinen, müssen entsprechend den gültigen Spezifikationen relativ hohe Druckwechselbelastungen - typischerweise bis zum 40-fachen der normalen Druckdifferenz zwischen An- und Abstromseite des Filters - aushalten können.
Die bekannten Filterelemente werden diesen Anforderungen nur bedingt gerecht; bei hohen und lange andauernden Druckwechselbelastungen beginnen sich die Klebstofffaden auf der Anstromseite vom Filtermaterial zu losen, so daß die Stabilität des Filterelementes zunächst lokal verloren geht und im weiteren Verlauf eine vollige Zerstörung des Filterelementes erfolgen kann .
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, e n verbesser- tes gattungsgemaßes Filterelement anzugeben, das sich insbesondere durch wesentlich erhöhte Widerstandsfähigkeit gegenüber Druckwechselbelastung auszeichnet .
Diese Aufgabe wird durch ein Filterelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelost.
Die Erfindung schließt den wesentlichen Gedanken ein, in seitlicher Ausrichtung mit den Abstandshaltern auf der Anstromseite einer im wesentlichen zickzackformigen Filtermaterialfaltung (bei der der Faltenquerschnitt also im wesentlichen V-formig ist) rückseitige Abstutzelemente vorzusehen. Die Abstandshalter und Abstutzelemente (deren Bezeichnung hier zur begrifflichen Unterscheidung gewählt wurde, die aber nat rlich ebenfalls eine Abstandshalterfunktion naben) können bei Filtern mit kleiner Faltenhohe, den sog. "Minipleats" , jeweils mit ansteigender Ho- he direkt auf der ebenen Faltenwand aufgebracht sein.
Bevorzugt und technologisch besonders bemerkenswert ist die Ausfuhrung bei vorgepragten Faltenwanden, bei denen die Prägung der Filtermaterialbahn so ausgeführt ist, daß sich zur Anstrom- seite hm Erhebungen ausbilden. Die Abstutzelemente s nd in einfacher und zweckmäßiger Ausfuhrung als Klebstoffaggregate, insbesondere Klebstofffaden, in d e Vertiefung der Prägungen des Filtermater als r ckseitig eingesetzt.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform ist d e Grundflache bzw. die Projektion der Abstutzelemente auf die Ebene der Faltenwand im wesentlichen vollständig innerhalb der Projektion der Abstandshalter auf der anderen Oberflache, insbesondere gänzlich innerhalb von eingepr gten Vertiefungen angeordnet, die aus der gegenüberliegenden Oberflache der Faltenwand als Erhebungen hervorstehen. Es wird also ausschließlich der Flachenbereich der m das F ltermaterial eingeprägten Vertiefungen/Erhebungen zur gegenseitigen Abstutzung der Faltenwande genutzt. Die Fil- termaterialflachen außerhalb der Empragungen bleiben somit frei von Abstutzelementen und stellen mit ihrer gesamten Flache wirksame Filterbere che dar.
In einer technologisch bewahrten und kosteng nstigen und somit vorteilhaften Ausfuhrung sind die Abstutzelemente aus ausgehar- tetem Klebstoff, insbesondere aus Schmelzkleber, derart gebildet, daß sie an den jeweils miteinander verbundenen Oberflachen fest anhaften. Hierzu wird der Klebstoff auf mindestens eine der beiden Oberflachen aufgebracht und die andere vor dem Ausharten mit dem Klebstoffaggregat in Kontakt gebracht, oder die nach dem Falten einander zugewandten Oberflachen werden beide mit Klebstoff versehen und derart aneinander angenähert, daß d e Klebstoffaggregate sich im unausgeharteten Zustand miteinander verbinden.
In einer hiervon abweichenden Ausführung sind vorgefertigte Ab- standshalter in d e Faltenwand-Vertiefungen eingefügt, wobei auch diese vorzugsweise zumindest mit Klebstoff fixiert sind.
Eine besonders hocn belastbare und zuverlässige Abstutzung und Verbindung der Faltenwande gelingt mit langestreckten Kleb- Stoffaggregaten bzw. Abstutzelementen, die sich auf bzw. m den Erhebungen/Vertiefungen über einen großen Teil von deren Lange - bevorzugt über deren gesamte Lange - erstrecken.
Die wahlweise vorgesehenen Erhebungen bzw. Vertiefungen sind besonders einfach herstellbar, wenn sie eine in Richtung senkrecht zu den Faltenkanten im wesentlichen konstante Hohe aufweisen. Bei dieser Ausfuhrung sowie der Variante ohne Prägungen wird dem V-Querschnitt zwischen den einander benachbarten Faltenwanden dadurch Rechnung getragen, daß die Abstutzelemente bzw. Klebstoffaggregate mit m Laufrichtung des Filtermaterials nicht-konstanter Hohe erzeugt bzw. aufgebracht werden. Besonders einfach herstellbar ist hierbei e ne Ausfuhrungsform m t durchlaufenden geprägten Sicken zur Realisierung der Erhebungen/Vertiefungen .
Alternativ zur oben erwähnten Ausfuhrung mit langgestreckten Abstandshaltern bzw. Abstutzelementen (Klebstoffaggregaten) sind diese räumlich eng begrenzt, quasi "punktuell", ausgeführt. Auch hierbei ist die Kombination mit eingeprägten Erhe- bungen/Vertiefungen konstanter Hohe möglich, wobei dem im V- formigen Querschnitt der Faltung unterschiedlichen Abstand zwischen benachbarten Faltenwanden durch unterschiedliche Hohe dieser quasi-punktuellen Abstandshalter- bzw. Abstutzelement Rechnung getragen wird. Bei dieser Ausfuhrung ist die filter- wirksame Materialflache noch großer als bei der Ausfuhrung der langgestreckten Abstutzelementen. Die Druckwechselbelastbarkeit ist aber tendenziell etwas geringer, weil für die Verbindung der Faltenwande kleinere Kontaktflacnen herangezogen werden.
Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben s ch im ub- rigen aus den Unteranspruchen sowie der nachfolgenden Beschreibung bevorzugte Ausfuhrungsbeispiele anhand der Figuren. Von diesen zeigen:
Fig. 1 eine Langsschnittdarstellung (Ausschnitt) eines Filterelementes gemäß einer ersten Ausfuhrungsform der Erfindung,
Fig. 2 eine Langsschnittdarstellung (Ausschnitt) eines
Filterelementes gemäß einer zweiten Ausfuhrungsform der Erfindung,
Fig. 3 eine Langsschnittdarstellung (Ausschnitt) eines
Filterelementes gemäß einer dritten Ausfuhrungsform der Erfindung,
Fig. 4 eine Draufsicht (Ausschnitt) auf eine Ausfuhrungsform eines Filterelementes zur Darstellung der korrespondierenden Anordnung von Abstands- bzw. Abstutzelementen auf der An- und Abstromseite,
Fig. 5 eine schematische Querschnittsdarstellung (Ausschnitt) längs einer parallel zu den Faltenkanten verlaufenden Schnittebene einer Ausfuhrungsform eines Filterelementes und
Fig. 6 eine schematische Querschnittsdarstellung (Ausschnitt) eines Filterelementes gemäß einer weiteren Ausfuhrungsform.
Fig. 1 zeigt in Langsschnittdarstellung einen Ausschnitt aus einem Filterelement ("Filterpaket") in zickzackformiger Faltung eines Filtermaterialvlieses 13, daß auf einer Anströmseite A und einer Abströmseite B je eine reguläre Anordnung von Faltenkanten 15a bzw. 15b aufweist, zwischen denen sich im wesentlichen ebene und im spitzen Winkel zueinander stehende Faltenwän- de 15 erstrecken.
In denjenigen Bereich des Filtermaterials, der in dem in Fig. 1 gezeigten gefalteten Zustand die ebenen Faltenwände 15 bildet, sind flache langgestreckte Erhebungen 17 eingeprägt, die in der Draufsicht (nicht dargestellt) im wesentlichen rechteckige Gestalt und einen im wesentlichen langgestreckt trapezförmigen Querschnitt haben. Die auf einer Oberfläche der Faltenwände 15 als Erhebung 17 erscheinenden Einprägungen stellen von der an¬ deren Oberfläche der Faltenwand aus natürlich Vertiefungen dar.
Zwischen den einander zugewandten Erhebungen 17 sind sich über deren gesamte Länge erstreckende Klebstoffaggregate 19A aus ausgehärtetem Schmelzkleber eingefügt. Diese haben, wie in Fig. 1 zu erkennen ist, einen der Querschnittsgestalt der Falten folgenden V-förmigen Querschnitt und verbinden die Erhebungen 17 miteinander und stützen sie aneinander ab. Unmittelbar auf der gegenüberliegenden Seite der Filterbahn 13 sind zweite, wesentlich kürzere Klebstoffaggregate 19B zwischen den Faltenwänden 15 - genauer gesagt, zwischen den hier als Vertiefungen er- scheinenden Erhebungen 17 - vorgesehen, die ebenfalls aus ausgehärtetem Schmelzkleber fest an das Filtermaterial anhaftend gebildet sind. Die Klebstoffaggregate 19B stützen die Faltenwände 15 rückseitig (abströmseitig) gegeneinander ab und bilden insgesamt mit den anströmseitigen ersten Klebstoffaggregaten 19A, mit denen sie über die Breite des Filtermaterials ausgerichtet sind, Fixierungsbereiche, die auch unter hoher Druckwechselbelastung keine Ablösung des Filtermaterials zulassen und somit höchst stabile und langlebige Filterelemente bilden. Die miteinander ausgerichtete Anordnung der Klebstoffaggregate beidseits der Faltenwände führt zudem zu einer Minimierung der mit Klebstoff bedeckten (nicht filterwirksamen) Flache und somit zu einer Maximierung der filterwirksamen Flache.
In Fig. 2 st als weitere Ausfuhrungsform ein Filterpaket 21 skizziert, wobei die wesentlichen Teile bzw. Bereicne mit an
Fig. 1 angelehnten Bezugsziffern bezeichnet sind und hier nicht nochmals erläutert werden. Im Vergleich der beiden Figuren ist zu erkennen, daß bei dem Filterpaket 21 nach Fig. 2 die eingeprägten Erhebungen 27 des Filtermaterials 23 eine größere und nicht-konstante Hohe haben, die m den Offnungsbereich der Faltenwande 25 hinein ansteigt. Dies fuhrt dazu, daß die über die gesamte Lange der Erhebungen 27 durchlaufenden ersten Klebstoffaggregate (Klebstofffaden) 29A auf der Anstromseite A eine im wesentlichen konstante und vergleichsweise geringe Hohe ha- ben. Diese sind daher mit herkömmlichen Klebstoff-Auftragmodu- len ohne zeitliche Steuerung der ausgetragenen Klebstoffmenge herstellbar .
Auch die zweiten Klebstoffaggregate 29B, die auf der Abstrom- seite B des Filtervlieses 23 in den zu den Erhebungen 27 korrespondierenden Vertiefungen als eng lokalisierte Klebstoffpunkte angeordnet sind, können mit derartigen "ungesteuerten" Klebstoff-Auftragmodulen erzeugt werden. Bei der skizzierten Ausfuhrung ist in jeder Falte nahe der Faltenkanten 25A und 25B je ein solches Klebstoffaggregat angeordnet. Alle Faltenwande sind also abströmseitig zweifach abgestutzt, wodurch sich die Stabilität gegenüber der in Fig. 1 skizzierten Anordnung noch erhöht.
Eine dritte Ausfuhrungsform eines Filterelementes 31 ist in
Fig. 3 skizziert. Hier weist das Filtermaterial 33 durchgehende, relativ flache Sicken 37 zur Versteifung auf. Deren konstante Hohe erfordert die Erzeugung sowohl der anstromseitigen ersten Klebstoffaggregate 39A als auch der abstromseit gen zweiten Klebstoffaggregate 39B mit einer dem Faltenquerschnitt entsprechend ansteigenden Hohe. Bei diese Ausfuhrung sind die Klebstoffaggregate beidseitig des Filtermaterials praktisch über die gesamte Faltenwand durchgehend, was das Auftreten von lokalen Schwmgungsmaxima auf der Faltenwandflache bei Druckwechselbelastung praktisch vollständig unterbindet. Das Fil- terelement 31 ist also, wenn auch um den Preis eines hohen
Klebstoffverbrauches und des Einsatzes gesteuerter Klebstoff- Auftragmodule mit nicht konstanter Klebstoffaustragmenge pro Zeiteinheit, aucn dem harten Einsatz bei Gasturbinen oder ahnlichen Stromungsmaschinen gewachsen, von denen hohe Druckwech- selbelastungen ausgehen.
In den Figuren 1 bis 3 sind die Klebstoffaggregate im wesentlichen mit konkaven Konturen skizziert, e nach konkreter Prozeß- fuhrung und Klebstoffeigenschaften können deren Begrenzungsfla- chen aber auch im wesentlichen geradlinig oder eher ballig sein. In Fig. 3 unten ist ein die Faltenkanten übergreifender Klebstoffauftrag dargestellt; ein solcher kann auch im oberen Faltenkantenbereich dieses Filterelementes sowie auch bei den Anordnungen nach Fig. 1 oder 2 vorgesehen sein.
In Fig. 4 ist ein mit der Bezugsziffer 41 bezeichnetes Filterelement m Ausschnittdarstellung in einer Draufsicht auf an- stromseitige Faltenkanten 45A skizziert, um die bevorzugte Anordnung der ersten 49A und zweiten Klebstoffaggregate 49B in Seitenrichtung des Filtermaterials zu demonstrieren. Hierbei kommt es nicht auf deren konkrete Form in der Draufsicht an, sondern darauf, daß sowohl die anstromseitigen als auch die ab- stromseitigen Klebstoffaggregate als Abstandshalter bzw. Abstutzelemente im wesentlichen auf bzw. unter eingeprägten Erhe- bungen 47 liegen. Die abstromseitige Abstutzung erfolgt also in denselben Raumbereichen des Filters w e die anstromseitige Verbindung und Abstandshaltung. Wie bereits oben erwähnt, wird hiermit zum einen das Auftreten von Transversal- und Longitudi- nalschwmgungen des Filtermaterials verhindert und zum anderen sichergestellt, daß die mit Klebstoff bedeckte Filterflache i- nimiert, d.h. die verbleibende fllterwirksame Flache maxi iert wird.
Die Figuren 5 und 6 verdeutlichen m Querschnittsdarstellungen den erfmdungswesentlichen Aspekt der seitlichen Ausrichtung von Abstandshaltern und Abstutzelementen an Ausschnittsdarstellungen von F lterele enten 51 bzw. 61. Die Wahl der Bezugsziffern st an die vorangehenden Figuren angelehnt, d. h. mit Zif¬ fer 53 bzw. 63 ist das Filtermaterial, mit Ziffer 55 bzw. 65 eine Faltenwand und mit Ziffer 57 bzw. 67 eine Empragung in diese bezeichnet, die sich je nach Betrachtungsrichtung als Erhebung oder Vertiefung darstellt.
Beim Filterelement 51 nach Fig. 5 ist - in Breitenrichtung des Filterelementes gesehen - jedem zweiten Abstandshalter 59A ein "rückseitiges" Abstutzelement 59B zugeordnet. Im Bereich der dazwischen liegenden Abstandshalter 58A ist hingegen m die korrespondierenden Vertiefungen 57 der Faltenwand 55 ke n Abstutzelement eingesetzt. Beim Filterelement 61 nach Fig. 6 hin- gegen sind sämtliche Klebstofflinien jeweils beidseitig der
Faltenwande ausgeführt, d. h. h er ist sowohl den Abstandshaltern 69A als auch den dazwischen liegenden Abstandshaltern 68A jeweils ein rückseitiges Abstutzelement 69B bzw. 68B zugeordnet. Es ist also h er e ne an- und abstromseitige Abstutzung zur Erzielung maximaler Druckwechselbelastbarkeit und Lang- zeitstabilitat vorgesehen.
Die Ausfuhrung der Erfindung st nicht auf die hier beschriebenen Beispiele beschrankt, sondern ebenso in einer Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmannischen Handelns liegen.
Insbesondere ist sie nicht an den Einsatz oder alleinigen Einsatz von Klebstoff, speziell Schmelzkleber, zur Bildung der Ab- Standshalter bzw. Abstutzelemente gebunden, sondern auch m t vorgefertigten, in das Filtermaterial e n- bzw. auf dieses auf- gesetzte Abstandshaltern bzw. Abstutzelementen möglich. Die Erfindung ist auch nicht auf Anordnungen beschrankt, bei denen die anstrom- und abstromseitigen Abstandshalter bzw. Abstutzelemente über ihre ganze Breite und/oder Lange vollständig mit- einander ausgerichtet sind, sondern umfaßt auch Anordnungen mit einer nur teilweisen Positionsuberlappung.
Das erfmdungsgemaße Filterelement ist mit besonderem Vorteil einsetzbar in Luftfiltern für Stromungsanordnungen, bei denen relativ hohe Druckwechselbelastungen auftreten können, beispielsweise bei Verbrennungskraftmaschinen und hierbei insbesondere Gasturbinen.
Bezugszeichenliste
11; 21,; 31; 41; 51; 61 Filterelement ("Filterpaket") 13; 23,; 33; 53; 63 Filtermaterialvlies (Filterbahn) 15; 25; 35; 45; 55; 65 Faltenwand 15A, 15B; 25A, 25B, 35A, 35B, 45A, 45B Faltenkanten 17; 27; 37; 47; 57; 67 Erhebung 19A; 29A; 39A; 49A; 58A, 59A; 68A, 69A erste Klebstoffaggregate (Abstandshalter)
19B; 29B; 39B; 49B; 59B; 68B, 69B zweite Klebstoffaggregate (Abstutzelemente)
A Anstromseite B Abstromseite

Claims

Patentansprüche
1. Filterelement (11; 21; 31; 41; 51; 61) eines Fluidfilters, insbesondere in quaderformiger oder hohlzylindrischer Au- ßenform, mit einer Anströmseite (A) und einer Abströmseite (B) bezüglich eines zu filternden Fluids, wobei das Filterelement eine Anzahl von in kontinuierlicher Faltung jeweils zwischen Faltenkanten (15A; 15B; 25A; 25B; 35A; 35B; 45A; 45B) angeordneten Faltenwänden (15; 25; 35; 45; 55; 65) aus fluiddurchlässigem Filtermaterial, insbesondere mit eingeprägten Erhebungen (17; 27; 37; 47; 57; 67), die auf der anderen Seite des Filtermaterials Vertiefungen darstellen, hat und zwischen benachbarten Faltenwänden jeweils auf der Anstromseite (A) die Faltenwände miteinander verbindende und gegeneinander abstützende Aggregate (19A; 29A; 39A; 49A; 58A, 59A; 68A, 69A) aus ausgehärtetem Klebstoff auf den Erhebungen vorgesehen sind, welche an den Faltenwänden anhaften, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß auf der Abströmseite (B) und/oder der Anstromseite (A) Abstützelemente (19B; 29B; 39B; 49B; 59B; 68B, 69B) vorgesehen sind, deren Projektion auf die Ebene der angrenzenden Faltenwand einen Überlappungsbereich mit den Projektionen der Klebstoffaggregate auf der anderen Faltenwandoberflä- ehe hat, insbesondere jeweils mindestens abschnittsweise innerhalb der Vertiefungen liegt.
2. Filterelement nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Projektion der Abstützelemente (19B; 29B; 39B; 49B; 59B; 68B, 69B) auf die Ebene der Faltenwand (15; 25; 35; 45; 55; 65) im wesentlichen vollständig innerhalb der Projektion der Klebstoffaggregate auf der anderen Faltenwandoberflache, insbesondere innerhalb zu den Erhebungen (17; 27; 37; 47; 57; 67) korrespondierenden Vertiefungen liegt .
3. Filterelement nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Abstützelemente (19B; 29B; 39B; 49B; 59B; 68B, 69B) aus ausgehärtetem Klebstoff, insbesondere Schmelzkleber, gebildet sind und jeweils an beiden angrenzenden Faltenwänden (15; 25; 35; 45; 55; 65) anhaften.
4. Filterelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Klebstoffaggregate und/oder die Abstützelemente (19A, 19B; 29A, 29B; 39A, 39B; 49A, 49B; 58A, 58B; 68A, 68B, 69A, 69B) langgestreckte Gestalt aufweisen und sich jeweils über den größeren Teil der Längserstreckung der benachbarten Faltenwände (15; 25; 35; 45) erstrecken.
5. Filterelement nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Klebstoffaggregate und/oder die Abstützelemente (19A; 29A; 39A, 39B) sich im wesentlichen über die gesamte Länge der angrenzenden Faltenwand (15; 25; 35) erstrecken.
6. Filterelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Klebstoffaggregate und/oder die Abstützelemente (19A, 19B; 29A, 29B; 39A, 39B; 49A, 49B) aus zwei Komponenten gebildet sind, welche auf den Erhebungen (17; 27; 37; 47; 57; 67) bzw. in den Vertiefungen gebildet und bei der Faltung des Filtermaterials miteinander verschmolzen sind.
7. Filterelement nach einem der Ansprüche 3 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Klebstoffaggregate und Abstützelemente (19A, 19B; 29A, 29B; 39A, 39B; 49A, 49B; 58A, 58B; 68A, 68B, 69A, 69B) mit in Richtung zum jeweiligen Öffnungsbereich der Faltenwände zunehmender Höhe ausgebildet sind, während die optionalen die Erhebungen (17; 27; 37; 47) bzw. Vertiefungen der Faltenwände (15; 25; 35; 45) eine in Richtung senkrecht zu den Faltenkanten (15A; 15B; 25A; 25B; 35A; 35B; 45A; 45B) im wesentlichen konstante Höhe aufweisen.
8. Filterelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Erhebungen (37) bzw. Vertiefungen als im wesentlichen durchgehende geprägte Sicke ausgebildet sind.
9. Filterelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in Längsrichtung jeweils einer Faltenwand aneinander an- schließend ein Erhebungsabschnitt zur Aufbringung eines Klebstoffaggregates auf der einen Seite und ein Vertiefungsabschnitt zur Ausbildung eines Abstützelementes auf der anderen Seite gebildet sind.
10. Filterelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Klebstoffaggregate und/oder die Abstützelemente (29B) als Mehrzahl von in Längsrichtung der Faltenwände (25) mit Abständen zueinander gereihten isolierten Klebstoffinseln, insbesondere mit in Öffnungsrichtung der Falte zunehmender Höhe, ausgeführt sind.
11. Verwendung eines Filterelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 9 als Luftfilter für eine Strömungsanordnung mit Druckwechselbelastung, insbesondere eine Gasturbine.
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