WO2010146037A2 - Verbindungselement für mehrlagige medien, filterelement und verfahren zum verbinden von flächigen medien - Google Patents

Abstract

Ein Verbindungselement (1) zum Verbinden von mindestens zwei Endabschnitten (2A, 3A) eines flächigen Filtermediums (2, 3) hat mindestens drei Schenkeln (1A, 1B, 1C), wobei jeweils zwischen zwei Schenkeln (1A, 1B, 1C) ein Endabschnitt (2A, 2B) einführbar ist. Durch Wärmeeinwirkung kann das Schenkelmaterial mit dem Material des Filtermediums (2) verbunden werden. Das Verbindungselement (1) kann in einem Filterelement (4) und insbesondere einer Filtereinrichtung (5), wie zum Beispiel einem Betriebsmittelfilter für ein Kraftfahrzeug verwendet werden. Ein Verfahren zum Verbinden von mindestens zwei Endabschnitten (2A, 3A) eines flächigen Filtermediums (2, 3) sieht vor, dass die Endabschnitte (2A, 3A) zwischen jeweils zwei Schenkel (1A, 1B, 1C) eines entsprechenden Verbindungselements (1) eingeführt werden und durch Erhitzten das Schenkelmaterial mit dem Material des Filtermediums (1) miteinander verbunden wird.

Description

Beschreibung Verbindungselement für mehrlagige Medien, Filterelement und Verfahren zum

Verbinden von flächigen Medien Technisches Gebiet

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungselement für mehrlagige

Medien wie z. B. in Filterelementen eingesetzte Filtervliesmaterialien. Ferner wird ein Filterelement, eine Filtereinrichtung und ein Verfahren zum Verbinden von flächigen Medien beschrieben.

[0002] Um z. B. im Automobilbereich Fluide wie Kraftstoffe, Betriebsmittel oder Innenraumluft zu filtern, werden häufig gefaltete oder plissierte Filtervliesmaterialien eingesetzt. Dabei ist es oft notwendig, verschiedene Kanten oder Endabschnitte dieser flächigen Filtermaterialien miteinander zu verbinden. Bekannte Filterelemente werden z. B. aus zunächst zickzackför- mig gefalteten Filtermaterialbögen, die zu einem rohrförmigen Körper geformt werden, gefertigt. Um den rohrförmigen Körper zu schließen, müssen dann Faltenendabschnitte fluiddicht miteinander verbunden werden.

Stand der Technik

[0004] In der Vergangenheit wurden dabei z. B. Metallclips oder Klammern eingesetzt, die zwei aufeinanderliegende flächige Abschnitte aneinanderhalten. Es ist auch üblich, die beiden Filtermaterialbögen miteinander zu verkleben oder lediglich durch Druck oder mehrfaches weiteres Umfalten diese miteinander zu verbinden. Insbesondere bei mehrlagigen Filtermeiden, beispielsweise mehrere Schichten von dünnem Vliesmaterial, das imprägniert ist oder spezielle Zwischenschichten aufweist, ist es schwierig, ein Ausfransen an aneinanderliegenden Kanten zu verhindern. Eine besondere Schwierigkeit besteht darin, die zu verbindenden flächigen Medien fluiddicht miteinander zu verbinden, d.h. das zu filternde Fluid darf nicht an der Verbindungsstelle ungefiltert das Filtermaterial durchlaufen. Darüber hinaus muss die Verbindungsstelle derart sein, dass die Bauteilsauberkeit gewährleistet bleibt.

[0005] Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verbindungselement, insbesondere für Endfalten von Filterbalgenmedien, bereitzustellen.

Offenbarung der Erfindung

[0006] Diese Aufgabe wird durch ein Verbindungselement gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

[0007] Demgemäß ist ein Verbindungselement zum Verbinden von mindestens zwei Endabschnitten eines flächigen Filtermediums vorgeschlagen, welches mindestens drei Schenkel aufweist. Dabei ist jeweils zwischen zwei Schenkeln ein Endabschnitt des flächigen Filtermediums einführbar, und durch Wärmeeinwirkung und/oder Druck kann das Schenkelmaterial mit dem Material des Filtermediums verbunden werden.

[0008] Die Schenkel, die auch als Stege oder Rippen eines länglichen Profils auf- gefasst werden können, ermöglichen ein sicheres Halten der Filtermedien, die insbesondere durch die Wärmeeinwirkung in dem Verbindungsbereich von dem Schenkelmaterial umschlossen oder teilweise miteinander verschmolzen sind.

[0009] Z. B. können die Schenkel derart flächig ausgeführt sein, dass sie die Endabschnitte des Filtermediums jeweils beidseitig bedecken. Das heißt z. B. bei der Verbindung von zwei flächigen Endabschnitten, dass eine Materialabfolge von Schenkelmaterial, Filtermedienmaterial, Schenkelmaterial, Filtermedienmaterial und Schenkelmaterial entsteht. Durch das auch zwischen den Filtermedien liegende Schenkelmaterial wird insbesondere bei mehrlagigen flächigen Filtermedien eine besonders gute Verbindung derselben untereinander erzielt.

[0010] Die Schenkel können z. B. auch an einer gemeinsamen Kante des Verbindungselementes zusammenlaufen. Dabei ist es möglich, dass jeweils zwei Schenkel einen vorgegebenen Winkel miteinander einschließen. Man kann somit von einem fächerförmigen Verbindungselement sprechen. Es ist ebenfalls denkbar, dass das Verbindungselement ein E-förmiges Profil hat, wobei zwischen den Schenkeln des E ein Zwischenraum für das Einführen des jeweiligen Endabschnitts des Filtermediums verbleibt.

[0011] Bei einer Ausführungsform des Verbindungselements hat das Verbindungselement ein W-förmiges Profil und ist aus einem gefalteten Streifen gebildet. Bei einem W-förmigen Profil umfasst das Verbindungselement vier Schenkel. Dann ist es möglich, dass die beiden Endabschnitte in Zwi- schenräumen von jeweils äußeren benachbarten Schenkeln des W- förmigen Profils vorliegen.

[0012] Das Verbindungselement weist vorzugsweise ein thermoplastisches Material, z.B. thermoplastischen Kunststoff, auf. Thermoplastische Materialien können durch Hitzeeinwirkung verformt werden und bieten daher einen besonders guten Materialschluss zwischen den Schenkelmaterialien und dem Material des Filtermediums. Thermoplastische Materialien können beispielsweise über erhitzte Stempel, "Laserschweißen", Vibrationsschweißen, Ultraschallschweißen oder Thermodruck erhitzt werden und damit in Verbindung mit dem Filtermedienmaterial gebracht werden.

[0013] Vorzugsweise hat das Verbindungselement eine Trägermaterialschicht und eine Verbindungsmaterialschicht, wobei das Material der Verbindungsmaterialschicht mit dem Material des Filtermediums verbindbar ist.

[0014] Beispielsweise kann das Verbindungselement derart ausgeführt sein, dass die Verbindungsmaterialschicht jeweils an das Material des Filtermediums grenzt und mit Hilfe von Wärme, z. B. durch teilweises oder vollständiges miteinander Verschmelzen, eine feste Abdichtung schafft.

[0015] Man kann darüber hinaus mindestens zwei Schenkel des Verbindungselementes derart formen, dass ein zwischen die zwei Schenkel eingeführter Endabschnitt durch einen Klemmschluss gehalten wird. Dies erleichtert die Fertigung und das z. B. thermische Verbinden des Verbindungselements mit den eingeführten Filtermedien einem Herstellungsprozess. Die zwei Schenkelkanten der mindestens zwei Schenkel, welche distal zu der gemeinsamen Kante des Verbindungselements angeordnet sind, üben z. B. gegeneinander eine Klemmkraft aus. Die Schenkel können dabei bogenförmig ausgeführt sein.

[0016] Das Verbindungselement kann auch mehrere durch Zwischenräume zwischen den Schenkeln gebildete Einschübe aufweisen, damit mehrere zu verbindende Endabschnitte eingeführt werden können. Z. B. können auch die mehreren Lagen von einem jeweiligen flächigen Filtermedium in einzelne Einschübe eingebracht werden und dann durch das Verbindungselement miteinander verschweißt werden. Die Schenkel sind z. B. rechteckig geformt, können jedoch auch andere z. B. materialsparende Geometrien aufweisen. Das Verbindungselement ist vorzugsweise materialein- stückig ausgebildet, wie z. B. aus einem einzigen Kunststoffmaterial.

[0017] Ein Filterelement weist dementsprechend ein flächiges Filtermaterial mit mindestens zwei Endabschnitten auf, wobei ein wie vorbeschriebenes Verbindungselement die beiden Endabschnitte miteinander fixiert. Dabei können die Endabschnitte von einem einzigen, z. B. gefalteten Filtermate- rialbogen stammen, oder es können auch mehrere Bögen oder Blätter von Filtermaterialien miteinander verbunden sein. Das Filtermedium kann dabei auch mehrere Lagen aufweisen, wobei z. B. zwischen den Lagen ein Absorbermaterial wie Aktivkohlepartikel eingefüllt sind. [0018] Bei einer weiteren Ausführungsform des Filterelements ist das Filterelement Teil eines Betriebsmittelfilters, eines Kraftstofffilters, eines Luftfilters oder eines Innenraumfilters für ein Kraftfahrzeug.

[0019] Schließlich wird eine Filtereinrichtung vorgeschlagen, die ein entsprechendes Filterelement aufweist und als Betriebsmittelfilter, wie z.B. ein Kraftstofffilter, Ölfilter oder ein Luft- oder Innenraumfilter für ein Kraftfahrzeug ausbildet.

[0020] Bei einem Verfahren zum Verbinden von mindestens zwei Endabschnitten eines Flächenfiltermediums werden die Endabschnitte zwischen jeweils zwei Schenkeln eines wie vorbeschriebenen Verbindungselementes eingeführt. Dann erfolgt ein Erhitzen des Schenkelmaterials und/oder des Materials des Filtermediums, wodurch die beiden Materialien miteinander verbunden werden. Es erfolgt dabei ein fluiddichter Abschluss der jeweils aneinanderliegenden Kanten des Filtermediums. Das Erhitzen kann dabei z. B. durch Ultraschallschweißen oder Laserschweißen erfolgen.

[0021] Bei einer Variante des Verfahrens wird das Verbindungselement durch zwei Verbindungselementteile, welche die Endabschnitte jeweils einzeln umschließen, durch Erhitzen und/oder Verbinden miteinander gebildet. Insofern ist es möglich, das Verbindungselement zweiteilig, z. B. in der Art zweier U-förmiger Profile, auszubilden, wobei die beiden Us die zu verbindenden Endabschnitte umschließen. Durch Verbinden zweier paralleler Schenkel der beiden U-förmigen Profile ergibt sich ein dreischenkliges, mit dem Material des Filtermediums verbundenes Verbindungselement.

[0022] Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.

[0023] Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0024] Die Erfindung wird nachfolgend ferner anhand mehrerer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert. Es zeigt dabei:

Fig. 1 eine Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Verbindungselements;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels eines Filterelements;

Fig. 3 eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Filtereinrichtung; Fig. 4 eine Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Verbindungselements; Fig. 5 eine Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines Verbin- dungselements;

Fig. 6, 7 Darstellungen von Verfahrensschritten eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Verfahren zum Verbinden von flächigen Filtermedien; Fig. 8 eine Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines Verbindungselements;

Fig. 9 eine Darstellung eines fünften Ausführungsbeispiels eines Verbindungselements;

Fig. 10 eine Darstellung eines sechsten Ausführungsbeispiels eines Verbindungselements;

Fig. 11 , 12 Darstellungen eines siebten Ausführungsbeispiels eines Verbindungselements und Verfahrensschritte eines Verfahrens zum Verbinden von flächigen Filtermedien; und

Fig. 13 eine Darstellung eines achten Ausführungsbeispiels eines Verbindungselements.

[0025] In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts Anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen worden.

Ausfϋhrungsform(en) der Erfindung

[0026] Figur 1 zeigt eine perspektivische Darstellung und eine Querschnittsdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Verbindungselementes. In der Figur 1A sind zwei flächige Filtermedien 2, 3 beispielsweise als FiI- termaterialbogen dargestellt. Um zwei Endabschnitte im Bereich 3A des Filtermediums miteinander zu verbinden, ist ein E-förmiges Verbindungselement 1 eingesetzt.

[0027] In Figur 1 B ist eine Detailansicht des Verbindungselementes 1 dargestellt, wobei ein E-förmiges Profil ersichtlich ist. Alternativ zu dem E-förmigen Profil kann in allen Ausführungsformen der Erfindung z.B. auch ein M-för- miges Profil eingesetzt werden. Das Verbindungselement ist beispielsweise aus einem Kunststoff gefertigt, der thermoplastische Eigenschaften aufweist. Das Verbindungselement 1 ist beispielsweise aus einem Polypropylen-Material gebildet, das einen Erweichungspunkt von etwa 150 bis 160 C° hat. Selbstverständlich sind auch andere thermische Materialeigenschaften denkbar. Das vorzugsweise Kunststoffmaterial wird an den jeweiligen Herstellungsprozess und an die Filtermedien sowie den Anwendungsbereich angepasst ausgewählt.

[0028] Das Verbindungselement 1 , welches als eine Kunststoffleiste mit einem E- förmigen Profil ausgebildet sein kann, hat damit drei Schenkel 1A, 1 B, 1C, die jeweils einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Die Dicke der Schenkel 1A, 1 B, 1C kann entsprechend dem Filtermedium 2, 3 ausgewählt werden. Zwischen jeweils zwei Schenkeln, z. B. zwischen dem Schenkel 1 A und 1 B, ist ein Zwischenraum 11 A vorgesehen, in dem einer der Endabschnitte des Filtermaterials 2 eingeschoben werden kann. Ferner ist auch zwischen den Schenkeln 1A und 1C, die auch als Rippen be- zeichnet werden können, ein Zwischenraum 11 D, in den der Endabschnitt 3A des zweiten Filtermaterialbogens 3 eingeführt werden kann.

[0029] Durch Verschweißen oder sonstige thermische Anwendung erfolgt ein Ab- schluss der beiden aufeinanderliegenden Endabschnitte der Filterbögen. Dadurch, dass die Endabschnitte des Filtermediums, beispielsweise ein Filtervliesmaterial, jeweils beidseitig von dem Kunststoff des Verbindungselementes 1 umschlossen sind, ergeben sich ein besonders guter Haft- schluss und eine sichere Verbindung, beispielsweise durch Ultraschallschweißen. Insbesondere wenn die Filtermaterialbögen bereits mehrere Lagen aufweisen, ergibt sich eine prozesssichere Verbindung auch der inneren Lagen untereinander. Dabei kann durch einen Aufschmelzvorgang des Materials des Verbindungselements 1 dieses auch zumindest teilweise in das Filtervliesmaterial eindringen. Das Aufsplittern der Lagen wird damit verhindert, auch, weil insbesondere eine Kante 10 den Abschluss bildet. Hierdurch wird die Beeinträchtigung der Bauteilsauberkeit durch austretende Fasern verhindert.

[0030] Figur 2 zeigt eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels eines Filterelementes. Häufig werden z. B. Filtermaterialbögen plissiert gefaltet, d. h. in zickzackförmiger Art gebogen und zu einem Zylinder zusammengeführt. In der Figur 2 sieht man eine Draufsicht oder einen Querschnitt der Zylinderachse AX. Das Filterelement 4 muss dabei durch das gefaltete Filtermaterial gebildet werden, wobei jeweils zwei Endabschnitte 2A, 3A an Endfaltenkanten miteinander verbunden werden. Dazu wird z. B. das wie in der Figur 1 dargestellte Verbindungselement verwendet. Das Verbindungselement 1 schließt somit fluiddicht beide Endfaltenkanten miteinander ab.

[0031] Das entsprechende Filterelement 4 findet insbesondere Anwendung in Kraftfahrzeugfiltern für z.B. Öl, Kraftstoff oder Luftfilter. Grundsätzlich lässt sich das Verbindungselement bei allen Filtertypen anwenden, in denen flächige Medien entlang einer Kante oder Abschnitten miteinander fluiddicht verbunden werden müssen.

[0032] In Figur 3 ist beispielsweise eine perspektivische Ansicht einer Filtereinrichtung 5 dargestellt. Das Filterelement 4, wie es in Figur 2 dargestellt ist, ist dabei von einer unteren Bodenplatte 6 z. B. aufgeklebt oder anderweitig miteinander verbunden. Die Bodenplatte 6 führt zu einem fluiddichten Ab- schluss des aus dem plissierten Filtermaterial 2 gebildeten Zylinders des Filterelementes 4. Ein oberer Abschluss wird durch eine ringförmige Platte 7 gebildet, die, wie in Figur 3 dargestellt ist, auf die oberen Faltenprofile des Filterelements 4 aufgebracht ist. Dabei kann ein Verschweißen oder Verkleben der oberen und unteren Abschlussplatten 6, 7 erfolgen. Wie bereits zur Figur 2 erläutert wurde, ist jeweils ein Endfaltenabschnitt durch ein Verbindungselement 1 fluiddicht verbunden. Somit ergibt sich ein Filterinnenraum 8, in den beispielsweise ein Fluid durch die Öffnung der obe- ren Platte 7 eindringen kann, durch das Filtermaterial 2 hindurchströmt und als Reinfluid austritt.

[0033] In Figur 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Verbindungselements dargestellt. Dabei ist ein E-förmiges Profil des Verbindungselements 1 angenommen. Das Verbindungselement 1 hat eine gemeinsame Kante 10 für die Schenkel 1A, 1 B und 1C. Es ist ein mittlerer Schenkel 1 A vorgesehen, der beispielsweise eine geringere Dicke aufweist als die äußeren Schenkel 1 B und 1C. In die Zwischenräume zwischen den Schenkeln 1A und 1 B ist jeweils ein mehrlagiges Filtermedium eingeführt. Dabei ist ein erstes Filtermedium 12 und ein zweites Filtermedium 13 bzw. ein entsprechender Endabschnitt dargestellt. Die beiden flächigen Filtermedien sind jeweils aus zwei Lagen 12A, 12B, 13A, 13B gefertigt, wobei zwischen den jeweiligen Lagen z. B. Aktivkohlepartikel 14 eingestreut sind. Dadurch werden die Filterwirkung und die Absorptionseigenschaften des Filtermediums verbessert.

[0034] Da insbesondere diese mehrlagigen Filtermedien 12, 13 an ihren Endkanten ausfransen können, eignet sich das vorgestellte Verbindungselement 1 besonders gut. Denn einerseits ergibt sich ein Kantenabschluss 10 und andererseits wird zwischen den in Figur 4 gezeigten inneren Lagen 13A, 12B durch den mittleren Steg bzw. mittleren Schenkel 1A des Verbindungselements 1 eine bessere Verklebung bzw. Verbindung erzielt. Es ist z. B. einfach möglich, durch ein Ultraschall- oder Laserschweißen zumin- dest die Schenkel 1A, 1 B, 1C kurzzeitig zu erhitzen und zum Anschmelzen zu bringen, wodurch sich das Schenkelmaterial mit dem Filtervliesmaterial zumindest teilweise verbindet.

[0035] In Figur 5 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines Verbindungselementes dargestellt. Das Verbindungselement 9 hat dabei fünf Schenkel 9A-9D, wobei vier Zwischenräume 11 A- 11 D gebildet werden, in die ein jeweiliger Endabschnitt der zu verbindenden Filtermedien eingeführt werden kann. Dies ist durch die Pfeile P angedeutet. In die Zwischenräume 11A-11 D können z. B. die einzelnen Lagen der zu verbindenden mehrlagigen Filter- materialbögen eingeführt werden. Es ist aber auch denkbar, in bestimmten Filterelementgeometrien mehrere Filtermaterialbögen miteinander zu verbinden. Durch die Ausgestaltung des Verbindungselementes ergibt sich jeweils zwischen den zu verbindenden Filterlagen ein Materialabschnitt, der aus dem Schenkelmaterial besteht. Dies führt zu einer besonders guten Verbindung aller zu verbindenden flächigen Medien.

[0036] In Figur 6 sind mehrere Darstellungen von Verfahrenszuständen zum Verbinden von flächigen Filtermedien unter Einsatz eines wie vorbeschriebenen Verbindungselementes dargestellt. Die Figur 6A zeigt zunächst zwei Filtermaterialbögen 2, 3 deren Endabschnitte 2A, 3A miteinander zu verbinden sind. Ferner wird ein Verbindungselement 1 bereitgestellt, das mehrere Schenkel aufweist, wobei jeweils zwischen zwei Schenkeln ein Einschub 11 A, 11 B vorliegt. Es werden nun, wie durch die Pfeile P darge- stellt ist, die Endabschnitte 2A, 3A in die Einschübe oder Zwischenräume 11 A, 11 B eingeführt.

[0037] Figur 6B zeigt im Profil die Situation, nachdem die Endabschnitte der FiI- termaterialbögen 2, 3 in das Verbindungselement 1 eingeführt wurden. Anschließend erfolgt ein Erhitzen der Abschnitte, in denen die Endabschnitte der Filtermaterialbögen zwischen den Schenkeln des Verbindungselements 1 vorliegen. Dies ist in Figur 6C illustriert. Beispielsweise kann durch Ultraschalleinstrahlung US ein Verschweißen des Filtermaterials mit dem Verbindungselementmaterial erfolgen. Es ist auch möglich, mit einem Laserstrahl entlang der Kante des Verbindungselementes, wie durch den Pfeil US dargestellt ist, die Materialschichten anzuschmelzen.

[0038] Figur 6D zeigt z. B. den Vorgang eines Verschweißens bei einem Verschweißen mittels Ultraschall. Dazu wird ein unterer Amboss 15B eingesetzt und eine obere Sonotrode 15A, die Ultraschall mit vorgegebener Frequenz oder Pulsweite abgibt und eine thermische Wirkung in den Materialschichten, also in der Abfolge von Schenkelmaterial und Filtermaterial, erzielt.

[0039] Schließlich ist in Figur 6E die fluiddichte Verbindung der Endabschnitte des Filtermaterialbogens 2 mit dem Filtermaterialbögen 3 durch das Verbindungselement 1 dargestellt.

[0040] In Figur 7 ist eine Variante eines kombinierten Herstellungsverfahrens für eine Ausführungsform eines Verbindungselements und eines Verfahrens zum Verbinden von flächigen Filtermedien dargestellt. Es sind Endabschnitte 2A, 3A von zweilagigen flächigen Filtermedien 12, 13 miteinander fluiddicht zu verbinden. Die beiden Endabschnitte 2A, 3A der Filtermate- rialbögen 12, 13, die jeweils einer erste und eine zweite Lage 12A, 12B, 13A, 13B umfassen, sind in U-förmige Verbindungselementteile 1A, 1 B eingeführt. Dies ist in Figur 7A zu erkennen. Die parallelen Schenkel des jeweiligen Us liegen beidseitig an den Endabschnitten 2A, 3A. Die U- förmigen Verbindungselementteile 1A, 1 B umschließen somit die Endabschnitte 2A, 3A.

[0041] Anschließend werden die Verbindungselementteile 1A, 1 B mit den eingeführten Endabschnitten 2A, 3A aufeinandergedrückt, wie es in Figur 7B gezeigt ist. Es liegen zwei der Schenkel der beiden Verbindungselementteile 1A, 1 B aneinander. Man erkennt in Figur 7B bereits die sich ergebende E-förmige Form des Verbindungselements 1 , welches sich durch Verbinden oder Verschweißen der Verbindungselementteile 1A, 1 B ergibt.

[0042] Wie bereits in Bezug auf Figur 6D erläutert, kann anschließend ein Verschweißen des Verbindungselementmaterials mit dem Filtermaterial und der Verbindungselementteile 1A, 2A miteinander erfolgen. Dies ist in Figur 7C gezeigt. Man erkennt ein materialeinstückiges mit den Endabschnitten 2A, 3A fest verbundenes Verbindungselement 1 , welches eine fluiddichte Verbindung, beispielsweise für eine Filterbalgnaht schafft. Das thermische Verbinden erfolgt z. B. mittels einer Sonotrode 15A und einem Amboss 15B.

[0043] Figur 8 zeigt eine Profilansicht eines vierten Ausführungsbeispiels eines Verbindungselements. Das Verbindungselement 17 weist wiederum im Querschnitt drei Schenkel 16A, 16B, 16C auf, die an einer gemeinsamen Kante 17 zusammenlaufen. Zwischen den jeweiligen Schenkeln 16A, 16B bzw. 16A, 16C liegen keilförmige Öffnungen oder Einschübe 11A, 11 B vor. Die Schenkel 16A, 16B, 16C sind somit im Wesentlichen gerade geformt und ausgehend von der gemeinsamen Kante 17 fächerförmig ausgebildet. Durch den beispielsweise einstellbaren Winkel zwischen jeweils zwei Schenkeln kann das Einführen eines Materialendabschnitts erleichtert werden.

[0044] Figur 9 zeigt eine Profildarstellung eines fünften Ausführungsbeispiels eines Verbindungselementes. Das Verbindungselement 18 hat vier an einer gemeinsamen Kante 10 anliegende Schenkel 18A, 18B, 18C, 18D. Dabei bilden die Schenkel 18A und 18C zusammen mit einem Teilabschnitt 10A der Kante 10 ein U-förmiges Profil aus, wobei die Schenkel zueinander gebogen sind. Auch die Schenkel 18B und 18D, die zusammen mit einem Teilabschnitt 10B eine gemeinsame Kante bilden, bilden ein U-förmiges Profil aus, bei dem die Schenkel zueinander geführt verlaufen. Dadurch ergibt sich eine Federwirkung der Kanten 2OA der beiden Schenkel 18A, 18C bzw. der Kanten 2OB der Schenkel 18D und 18B zueinander aus. Durch die oberen Kanten 2OA und unteren Kanten 2OB ergibt sich somit ein Klemmschluss. Durch den Klemmschluss können beispielsweise in die Zwischenräume 11A und 11C eingeführte Filtermaterialendabschnitte gehalten werden.

[0045] Figur 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verbindungselements, bei dem eine Klemmkraft durch Kanten 20 der Schenkel 19A, 19B, 19C erzielt wird. Das Verbindungselement 19 hat daher eine geradsame Kante 10, von der in etwa mittig senkrecht zu der Kante 10 ein mittlerer Steg oder ein mittlerer Schenkel 19 abzweigt. Die beiden äußeren Schenkel 19B und 19C stehen derart von der Kante 10 ab, dass die von der gemeinsamen Kante 10 distalen Kante 20 die Schenkel 19A, 19B, 19C zueinander verlaufen oder sich z. B. auch berühren. Dadurch wird ein Klemmschluss zwischen den Kanten 20 erzielt.

[0046] In Figur 11 ist noch ein Ausführungsbeispiel eines Verbindungselements gezeigt. Die Figur 11A ist eine perspektivische Ansicht eines W-förmigen Verbindungselements 20, welches aus einem Streifen aus thermoplastischem Material gebildet ist. Das Verbindungselement 20 umfasst vier Schenkel 2OA, 2OB, 21 A, 21 B. Dabei sind zwei äußere Schenkel 2OA und 2OB und zwei innere Schenkel 21 A, 21 B vorgesehen. Es ergeben sich durch die Faltungen, wie sie in Figur 11 B angedeutet sind, zwei benachbarte Gräben oder Täler, in die entlang der in Figur 11A dargestellten Pfeile Endabschnitte von Filtermaterialbögen eingeführt werden können. [0047] Figur 11 B zeigt einen Streifen aus beispielsweise thermoplastischem Material mit Längsfaltungen. Dabei deuten die gestrichelten Linien eine erste Faltorientierung an und die gepunktete Linie eine zweite der ersten entgegengesetzte Faltorientierung an. Durch Falten ergibt sich eine Verbindungselementstruktur, wie sie in Figur 11A dargestellt ist.

[0048] Figuren 12A -12C illustrieren den Einsatz eines entsprechenden Verbindungselements 20, wie es in Figur 11A dargestellt ist. In die beiden Gräben des W-förmigen Profils werden die Endabschnitte 2A, 3A von zwei FiI- termaterialbögen 2, 3 eingeführt. Jeweils ein innerer Schenkel 21 A, 21 B bildet mit einem äußeren Schenkel 2OA, 2OB einen Graben bzw. ein Tal. Anschließend werden die Schenkel 2OA, 2OB, 21 A, 21 B des Verbindungselements 20 mit den dazwischen vorliegenden Endabschnitten 2A, 3A zusammengedrückt.

[0049] Wie in Figur 12B dargestellt, können mit Hilfe von Ultraschalleinstrahlung oder anderem Erhitzen und Verpressen die beiden Endabschnitte 2A, 3A und das Material des Verbindungselements 20 miteinander verbunden werden. Beispielsweise wird ein unterer Amboss 15B mit einer Sonotrode 15A eingesetzt. Die Materialien des Verbindungselements 20 und des Filtermediums verschmelzen dabei (teilweise). Auch die beiden inneren Schenkel 21 A, 21 B verschmelzen fest miteinander. Somit ergibt sich, wie in Figur 12C dargestellt, eine ähnliche Struktur wie in den Figuren 6E und 7C von miteinander fluiddicht abschließenden Endabschnitten. [0050] Schließlich zeigt Figur 13 noch eine Variante eines Verbindungselements 22 zum Verbinden von Filtermaterialendabschnitten. Das Verbindungselement 22 hat dabei zwei Schichten. Eine erste Trägerschicht 22A dient beispielsweise als stabilisierender Träger für eine zweite Verbindungsmaterialschicht 22B, die ein schmelzbares Material aufweist. Die Verbindungsmaterialschicht 22B ist aus einem Material ausgeführt, welches durch Energieeintrag weich wird und in das Filtermedium eindringen kann. Eine entsprechende zweikomponentige Ausführungsform ist auch für andere Geometrien denkbar. Die dem Filtermedium zugewandte Seite des Verbindungselements ist dann lediglich vorzugsweise mit einer entsprechenden Verbindungsmaterialschicht 22B ausgestattet.

[0051] Es wird daher eine einfache Möglichkeit bereitgestellt, insbesondere End- losfaltenbalge mit fluiddichten Nähten bzw. Verbindungen auszustatten. Die vorgeschlagenen Verfahren lassen sich einfach in Herstellungsprozesse implementieren, und die Verbindungselemente können leicht standardmäßig hergestellt werden.

Claims

Ansprüche

1. Verbindungselement (1) zum Verbinden von mindestens zwei Endabschnitten

(2A, 3A) eines flächigen Filtermediums (2, 3) mit mindestens drei Schenkeln (1A, 1 B, 1C), wobei jeweils zwischen zwei Schenkeln (1 A, 1 B, 1C) ein Endabschnitt (2A, 2B) einführbar ist und durch Wärmeeinwirkung das Schenkelmaterial mit dem Material des Filtermediums (2, 3) verbindbar ist.

2. Verbindungselement (1) nach Anspruch 1 , wobei die Schenkel (1A, 1 B, 1C) derart flächig ausgeführt sind, dass sie die Endabschnitte (2A, 3A) des Filtermediums (2, 3) beidseitig bedecken.

3. Verbindungselement (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schenkel (1A, 1 B, 1C) an einer gemeinsamen Kante (10) des Verbindungselements (1) zusammenlaufen.

4. Verbindungselement (1) nach einem der Ansprüche 1 - 3, wobei das Verbindungselement (1) ein E-förmiges Profil hat.

5. Verbindungselement (1) nach einem der Ansprüche 1 - 3, wobei das Verbindungselement (20) ein W-förmiges Profil hat und aus einem gefalteten Streifen gebildet ist.

6. Verbindungselement (1) nach einem der Ansprüche 1 - 5, wobei das Verbindungselement (1) ein thermoplastisches Material aufweist.

7. Verbindungselement (18, 19) nach einem der Ansprüche 1 - 6, wobei mindestens zwei Schenkel (18A, 18B, 18C, 18D, 19A, 19B, 19C) derart geformt sind, dass ein zwischen die zwei Schenkel (18A, 18C, 19A, 19B) eingeführter Endabschnitt durch einen Klemmschluss gehalten wird.

8. Verbindungselement (1) nach einem der Ansprüche 1 - 7, wobei das Verbindungselement (1) mehrere durch Zwischenräume (11 A, 11 B) zwischen den Schenkeln (1A, 1 B, 1C) gebildete Einschübe aufweist zum Einschieben mehrerer zu verbindender Endabschnitte (2A, 3A).

9. Verbindungselement (22) nach einem der Ansprüche 1 - 8, wobei das Verbindungselement (22) eine Trägermaterialschicht (22A) und eine Verbindungsmaterialschicht (22B) umfasst, wobei das Material der Verbindungsmaterialschicht (22B) mit dem Material des Filtermediums (2, 3) verbindbar ist.

10. Verbindungselement (1) nach einem der Ansprüche 1 - 8, wobei das Verbindungselement (1) materialeinstückig ausgebildet ist.

11. Filterelement (4) mit einem flächigen Filtermaterial (2) mit mindestens zwei Endabschnitten, welche mit einem Verbindungselement (1) nach einem der Ansprüche 1 - 10 fixiert sind.

12. Filterelement (4) nach Anspruch 11 , wobei das Filtermedium (12, 13) mehrere Lagen (12A, 12B, 13A, 13B) aufweist.

13. Filterelement (5) nach Anspruch 11 oder 12, wobei das Filterelement (5) Teil eines Betriebsmittelfilters, Kraftstofffilters, Luftfilters oder eines Innenraum- filters für ein Kraftfahrzeug ist.

14. Verfahren zum Verbinden von mindestens zwei Endabschnitten (2A, 3A) eines flächigen Filtermediums (2, 3), wobei die Endabschnitte (2A, 3A) zwischen je- weils zwei Schenkel (1A, 1 B, 1C) eines Verbindungselements (1) nach einem der Ansprüche 1 - 10 eingeführt werden und durch Erhitzen das Schenkelmaterial mit dem Material des Filtermediums (2, 3) miteinander verbunden wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Verbindungselement (1) durch zwei Verbindungselementteile (1A, 1 B), welche die Endabschnitte (2A, 3A) jeweils einzeln umschließen, durch Erhitzen und Verbinden miteinander gebildet wird.