WO2013127890A1 - Luftfiltervorrichtung, luftfilter und luftaufbereitungsanlage - Google Patents

Luftfiltervorrichtung, luftfilter und luftaufbereitungsanlage Download PDF

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WO2013127890A1
WO2013127890A1 PCT/EP2013/053985 EP2013053985W WO2013127890A1 WO 2013127890 A1 WO2013127890 A1 WO 2013127890A1 EP 2013053985 W EP2013053985 W EP 2013053985W WO 2013127890 A1 WO2013127890 A1 WO 2013127890A1
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filter
air
nanofilter
air filter
prefilter
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PCT/EP2013/053985
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Petr Kraus
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Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH
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    • 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
    • B01D46/54—Particle separators, e.g. dust precipitators, using ultra-fine filter sheets or diaphragms
    • B01D46/546—Particle separators, e.g. dust precipitators, using ultra-fine filter sheets or diaphragms using nano- or microfibres
    • 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
    • B01D46/56—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition
    • B01D46/62—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition connected in series
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    • B01D2275/10—Multiple layers
    • B01D2275/105—Wound layers

Definitions

  • Air filter device Air filter device, air filter and air treatment system
  • the present invention relates to an air filter device for an air conditioning system of a vehicle, an air filter for such an air filter device and an air conditioning system.
  • Vehicles often have systems for which conditioned air is provided for their operation.
  • a car may have a ventilation system, which is able to suck in air and blow into a vehicle cabin.
  • Trucks and rail vehicles often have safety-relevant compressed air systems, such as pneumatic brakes, for whose operation air is sucked in and compressed.
  • pneumatic brakes In sucked air, however, are often foreign particles or foreign substances. It is generally undesirable for such foreign particles or foreign matter to settle. Therefore, it is appropriate to use filter devices to remove foreign matter and foreign particles from a sucked airflow.
  • an air dryer is usually provided which on the one hand manages to remove water from an air stream and on the other hand, for example, may have a nonwoven filter to remove oil and other particles from the air stream.
  • An object of the present invention is to make a filter device for an air conditioning system of a vehicle more efficient. This object is solved by the features of the independent claims.
  • the present invention relates to an air filter device for an air conditioning system of a vehicle with a prefilter and a nanofilter.
  • the nanofilter comprises nanofibers.
  • the pre-filter can be made relatively small, without reducing the filtering effect.
  • the weight of the filter device can be reduced or achieve a significantly increased filter effect at the same weight.
  • the nanofilter can remove smaller particles or droplets from your airflow than a normal pre-filter can do, such as particles or droplets above liability, ⁇ .
  • An air conditioning system may generally include an air intake device and / or a compression device for providing compressed air.
  • a vehicle may be a commercial vehicle such as a truck or tractor, a car or a rail vehicle.
  • the air filter device may be generally configured to filter and / or dry an air stream that may be drawn in and / or provided by the air handling system. It is conceivable that the air filter device has a housing with an air inlet for supplying air to be filtered and / or an outlet for discharging filtered air.
  • An air filter device may include desiccant for drying air, such as a granulate, which may be received, for example, in a desiccant box of the air filter device.
  • the air filter device may be or include a filter cartridge capable of receiving the pre-filter and the nanofilter. In particular, the filter cartridge can be placed on a valve housing an air treatment system of a commercial vehicle. Such a filter cartridge may have a desiccant box with desiccant.
  • Prefilter and nanofilter can be designed to be arranged upstream of a desiccant box of the filter device during normal operation of the air treatment plant, ie when air is being treated. Thus, contamination of the desiccant is avoided.
  • the air filter Device and / or filter cartridge may be provided for filtering and / or drying provided by a compressor compressed air.
  • the air filter device may be formed as a separate filter.
  • the pre-filter may in particular be a fleece filter, which may be provided, for example, in an air treatment plant for the provision of compressed air for pneumatic systems of a commercial vehicle or a rail vehicle. It is also conceivable that the pre-filter is a paper filter, which may be provided for example in a car for filtering air for a ventilation system.
  • the pre-filter may be made of or include a washable material which may be particularly hydrophobic.
  • a nonwoven filter or paper filter is particularly flexible and can be easily arranged in a substantially round receiving area. It may be expedient if the nanofilter and pre-filter touch at least partially.
  • the nanofilter can be applied as a layer on a carrier element.
  • a carrier structure may be provided, to which the prefilter and / or nanofilter is attached and / or attached and / or in which the prefilter and / or the nanofilter is received.
  • the pre-filter and / or the nanofilter can be designed to be flexible. In particular, the prefilter and / or the nanofilter can be received, for example wound, in a substantially round receiving space of the air filter device.
  • the pre-filter may be wound in a housing and / or a support structure.
  • a 1, 2-fold to 1, 5-fold coverage of windings and / or the nanofilter can be provided. It can thereby be ensured that the nanofilter forms at least one completely circumferential position in the receiving space even in the case of imprecise fits and / or displacements. It is conceivable that the nanofilter completely or at least partially covers a downstream side of the prefilter during normal operation. Conveniently, the nanofilter can be thin compared to the prefilter.
  • the nanofiltration may have a basis weight of about 0,03-0,05g / m 2.
  • the pre-filter can, particularly if it is a nonwoven filter having a basis weight of about 120g / m 2 to 140g / m 2, in particular 130 g / m 2. It is conceivable that the pre-filter has a plurality of different layers, such as a layer formed as a coarse filter and a layer formed as a fine filter. Coarse filter and fine filter can be formed as nonwoven layers. The coarse filter can be arranged in normal operation upstream of the fine filter. Prefilter and / or nanofilter can be designed to filter particles and / or drops, in particular oil, from an air stream. The pre-filter and the nanofilter may be considered as a filter, which may be provided in particular for filtering oil from the air stream.
  • the nanofilter is designed to provide the desired filter performance, so that the prefilter can be embodied, for example, substantially as a carrier and / or protection for the nanofilter.
  • the nanofilter may be downstream of the pre-filter. It can be provided, in particular, that the nanofilter is arranged downstream of the prefilter in a flow direction of a sucked-in air flow provided in normal operation of the air treatment plant and is thus connected downstream.
  • the pre-filter can filter particles and / or drops from an air stream which could possibly damage the nanofilter.
  • the nanofilter may be connected downstream of at least one layer or winding of the prefilter.
  • the nanofilter is able to filter smaller particles and / or drops than the prefilter.
  • the pre-filter may be provided for filtering larger particles to provide protection for the nanofilter.
  • the nanofilter can be designed in particular for filtering smaller particles and / or drops than a layer of the prefilter designed as a fine filter.
  • the pre-filter and / or the nanofilter can be accommodated in a filter housing.
  • the filter housing may be, for example, a housing and / or a support structure of a filter cartridge, which serves, for example, as a dryer cartridge for an air dryer of the air treatment plant.
  • the filter housing can also be fixed in the vehicle.
  • a housing may be provided in a passenger car to receive the air filter device.
  • the nanofilter may be attached to the pre-filter.
  • the pre-filter can serve as a carrier element for the nanofilter.
  • nanofilters and prefilters can be connected to one another. It is conceivable that nanofilter is designed as a nanofilter layer.
  • the pre-filter may be coated with the nanofilter on its side downstream of the air flow in normal operation.
  • the nanofilter is firmly attached to the pre-filter. It is conceivable, for example, for the nanofilter to be applied to the pre-filter, so that a cohesive connection results between a surface of the prefilter and a surface of the nanofilter. It is conceivable that the nanofilter is glued, welded or chemically bonded to the pre-filter. In particular, a nanofilter layer can be adhesively attached to the pre-filter.
  • the nanofilter is formed separately from the pre-filter. In particular, it may be provided that no cohesive connection exists between the nanofilter and the pre-filter. Thus, the nanofilter and pre-filter can be checked or replaced separately.
  • the nanofilter is arranged between the pre-filter and a downstream filter.
  • the nanofilter can touch the downstream filter.
  • the pre-filter and the downstream filter can provide a protective function for the nanofilter.
  • the downstream filter is designed similar to the pre-filter.
  • the downstream filter can be a fleece filter.
  • the nanofilter can filter smaller particles than the downstream filter.
  • the downstream filter may be formed by a winding of a wound prefilter lying in the normal operation downstream of the nanofilter.
  • a Two-sided protective arrangement may result, for example, in that a pre-filter covered on one side with a nanofilter layer is wound in a receiving space of the air filter device in such a way that it covers itself at least partially.
  • a layer or winding of the prefilter can be arranged upstream of the nanofilter and a further layer or winding of the prefilter downstream of the nanofilter.
  • the nanofilter is firmly bonded to the pre-filter and / or the downstream filter.
  • a nonwoven filter which receives in its interior a nanofilter layer such that it is surrounded on two opposite sides of nonwoven material of the nonwoven filter.
  • the nanofilter layer can be bonded to the nonwoven material on one or both sides with a material fit.
  • An air filter may be provided for such a filter device.
  • the filter may comprise a prefilter and a nanofilter which may be arranged and / or interconnected as described herein.
  • a nanofilter may comprise nanofibers of one or more types, such as a mixture of fibers of different materials.
  • Nanofibers can be in particular organic or inorganic fibers. Nanofibers may be made, for example, by electrospinning or polymerization.
  • nanofibers may comprise polymers and / or polymer compounds. It is conceivable that nanofibers comprise organometallic compounds.
  • Particularly useful nanofibers may include polyamide fibers, such as PA6 or PA5 fibers. It is conceivable that nanofibres comprise polyacrylate or PaN.
  • nanofibers comprise a mixture of polyacrylic fibers and / or PaN fibers and / or polyamide fibers. Nanofibers can have typical fiber widths of about 1 nm to 100 nm.
  • the prefilter may be, for example, paper and / or polypropylene and / or a washable material and / or a water repellent material or any combination thereof.
  • the prefilter may be formed as a paper filter or polypropylene nonwoven filter.
  • FIG. 1 shows a schematically simplified representation of an air filter for an air treatment plant
  • FIGS. 2a and 2b schematically simplified representations of air filters with a downstream filter
  • Figure 3 is a simplified schematic representation of another variant of an air filter.
  • Figure 4 is a schematic representation of an air dryer cartridge with an air filter
  • Figure 5 schematically an example of a wound air filter.
  • FIG. 1 shows an example of an air filter 10.
  • the air filter 10 comprises a prefilter 12, which may be designed, for example, as a nonwoven filter.
  • the air filter 10 is intended to filter particles and / or liquids such as oil from an air stream.
  • Attached to the pre-filter 12 is a nanofilter layer 14.
  • the nanofilter layer 14 comprises nanofibers, for example PA6 nanofibers.
  • the air filter 10 is preferably arranged in an air flow represented by an arrow such that the air flow first flows through the prefilter 12 and then through the nanofilter layer 14.
  • the nanofilter layer 14 is attached to the pre-filter 12, thus serving as a carrier element for the nanofilter 14.
  • a separate from the pre-filter 12 nanofilter 14 is used.
  • the pre-filter 12 serves to filter out particles or drops, which could damage the nanofilter layer 14, from the air stream.
  • the nanofilter 14 may be designed to filter smaller particles from the air stream than the prefilter 12. Thus, larger, possibly dangerous particles can be filtered from the air stream before the nanofilter 14 performs a further filtering of smaller particles.
  • FIG. 2a shows a further example of an air filter 10.
  • the air filter 10 in this variant also comprises a downstream filter 16 which is arranged on the side of the nanofilter layer 14 opposite the prefilter 12 , The downstream filter 16 may be formed similar to the pre-filter 12 and may be in particular a nonwoven filter.
  • the air filter 10 identifies a fleece filter serving as a pre-filter 12, to which a nanofilter layer 14 is attached.
  • the air filter 10 is wound in a receiving opening or carrier structure, not shown, such that at least in a partial region of the air filter 10 two windings are arranged one behind the other so that a region of the nonwoven filter 12 of the second winding located downstream of the nanofilter layer 14 of the first windings forms the nanofilter layer 14 covered.
  • the nanofilter layer 14 upstream and downstream of nonwoven material is covered and protected from damage. It may be sufficient if there are not two complete windings, but only a partial overlap.
  • FIG. 3 shows a further variant of an air filter 10, in which the pre-filter 12 has a coarse filter region 18 and a fine filter region 20 arranged downstream thereof.
  • the nanofilter 14 is provided downstream of the fine filter region 20 and is designed to filter even smaller particles and / or droplets from the air stream than the fine filter region 20.
  • the nanofilter 14 thereby covers the fine filter portion 20 of the pre-filter 12 in whole or in part. It is understood that such a multilayer structure of the prefilter 12 can also be provided in the examples of FIGS. 1, 2a and 2b.
  • FIG. 4 shows a section of an air filter device 100 designed as an air dryer cartridge or filter cartridge for a commercial vehicle. Only a lower part of the cartridge 100 is shown.
  • the cartridge is attached via a bayonet closure 102 to a valve housing 104 of an air treatment plant.
  • the cartridge 100 has a housing 106 with a bottom plate 108.
  • an air inlet 1 10 is provided, via which compressed air from the valve housing 104 can flow into the cartridge 100.
  • Compressed air can leave the cartridge 100 via an air outlet 1 12 after it has flowed through a desiccant box 1 14 provided in the housing 106.
  • the desiccant box 14 contains a desiccant for dehumidifying the air, for example a granulate.
  • a flow space 1 18 is provided, in which an air filter 10 is arranged, which may be one of the air filters shown in Figures 1 to 3.
  • the air filter 10 is held in a support structure 1 16, which allows incoming air to flow through the air filter 10, to be filtered there, and to reach the downstream of the air filter 10 located in the region of the flow area 1 18.
  • both the support structure 1 16 and the cartridge housing 106 can be considered as a common housing for the pre-filter 12 and the nanofilter 14.
  • the air filtered in the air filter 10 can flow into the desiccant box 14 to be dried there.
  • the air filter 10 is arranged radially around the air inlet 1 10 and the air outlet 1 12 and may in particular be wound within the support structure 1 16.
  • the air filter 10 may be arranged such that at least partially cover two windings. Appropriately, there is a 1, 2-fold to 1, 5-fold coverage of the air filter 10, so that no two complete windings must be present.
  • the air filter 10 has a prefilter 12 and a nanofilter 14, which is designed as a nanofilter layer arranged on the prefilter 12. is formed. Air first flows through the prefilter 12 and then through the nanofilter layer 14, being freed primarily of particles such as dust, oil and other impurities. By using the nanofilter 14, the pre-filter can be made significantly thinner than would be possible without nanofilter 14.
  • the pre-filter 12 in order to filter larger particles, which could damage the nanofilter 14, from the air stream, before they can strike the nanofilter 14.
  • Shown in FIG. 4 for comparison is the width of the entire air filter 120, which would be necessary without a nanofilter layer 14 in order to achieve a similar filtering result.
  • the total thickness of the pre-filter 12 can be approximately halved, which is associated with corresponding weight savings.
  • the possible savings in the thickness of the pre-filter depend on the exact operating conditions and materials used. The thickness to be used depends in particular on the life of the filter, pressure drop across the filter and filter efficiency.
  • the extremely thin nanofilter layer 14 hardly contributes to the weight of the filter device 10.
  • the entire filter cartridge 100 can be made correspondingly easier.
  • FIG 5 shows schematically an example of a wound air filter 10.
  • the air filter 10 may be formed, for example, as the air filter shown in Figure 1 and have a band-like shape.
  • the air filter 10 comprises a prefilter 12 in the form of a nonwoven filter, on one side of which, the back side, a nanofilter 14 designed as a nanolayer is applied.
  • the nonwoven filter is wound around the tape spool on a spool reel spool to provide the winding shown by way of example.
  • the inner diameter D- ⁇ of the spiral-like winding corresponds to the diameter of the reel used for winding.
  • the outer diameter D 2 is suitably chosen such that it corresponds to an outer diameter of a receiving space of the filter cartridge in which the filter is to be received.
  • A designates the beginning of the band of the air filter 10 resting on the reel during winding
  • B designates the outer end of the air filter 10 after reeling.
  • approximately four fully rotating windings are provided, so that approximately a 4-fold winding and coverage results.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luftfiltervorrichtung (100) für eine Luftaufbereitungsanlage eines Fahrzeugs mit einem Vorfilter (12) und einem Nanofilter (14), welcher Nanofasern umfasst. Ferner betrifft die Erfindung einen Luftfilter (10) sowie eine Luftaufbereitungseinrichtung mit einer entsprechenden Luftfiltervorrichtung (100) und/oder einem entsprechenden Luftfilter (10).

Description

Luftfiltervorrichtung, Luftfilter und Luftaufbereitungsanlage
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luftfiltervorrichtung für eine Luftaufbereitungsanlage eines Fahrzeugs, einen Luftfilter für eine derartige Luftfiltervorrichtung sowie eine Luftaufbereitungsanlage.
Fahrzeuge weisen häufig Systeme auf, zu deren Betrieb aufbereitete Luft bereitge- stellt wird. Beispielsweise kann ein Pkw ein Belüftungssystem aufweisen, welches Luft anzusaugen und in eine Fahrzeugkabine zu blasen vermag. Lkw und Schienenfahrzeuge weisen häufig sicherheitsrelevante Druckluftsysteme auf, wie beispielsweise pneumatische Bremsen, zu deren Betrieb Luft angesaugt und verdichtet wird. In angesaugter Luft befinden sich allerdings häufig Fremdpartikel oder Fremdstoffe. Es ist in der Regel nicht wünschenswert, dass sich derartige Fremdpartikel oder Fremdstoffe absetzen können. Daher ist es zweckmäßig, Filtervorrichtungen einzusetzen, um Fremdstoffe und Fremdpartikel aus einem angesaugten Luftstrom zu entfernen. Insbesondere bei Luftaufbereitungsanlagen für Fahrzeuge mit pneumatischen Bremseinrichtungen ist in der Regel ein Lufttrockner vorgesehen, der es ei- nerseits vermag, Wasser aus einem Luftstrom zu entfernen und der andererseits beispielsweise einen Vliesfilter aufweisen kann, um Öl und andere Partikel aus dem Luftstrom zu entfernen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Filtervorrichtung für eine Luftaufbereitungsanlage eines Fahrzeugs effizienter auszubilden. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luftfiltervorrichtung für eine Luftaufbereitungsanlage eines Fahrzeugs mit einem Vorfilter und einem Nanofilter. Der Nanofilter umfasst Nanofasern. Durch das Verwenden des Nanofilters lässt sich der Vorfilter verhältnismäßig klein ausbilden, ohne die Filterwirkung zu verringern. Dadurch lässt sich das Gewicht der Filtervorrichtung reduzieren oder bei gleichem Gewicht eine deutlich erhöhte Filterwirkung erreichen. Darüber hinaus kann der Nanofilter kleinere Partikel oder Tropfen aus deinem Luftstrom entfernen, als dies ein normaler Vorfilter zu leisten vermag, etwa Partikel oder Tropfen ab einer Größe von Ο,Οδμηη. Eine Luftaufbereitungsanlage kann allgemein eine Ansaugvorrichtung für Luft und/oder eine Kompressionsvorrichtung zum Bereitstellen von Druckluft aufweisen. Ein Fahrzeug kann ein Nutzfahrzeug wie beispielsweise ein LKW oder Traktor, ein PKW oder ein Schienenfahrzeug sein. Die Luftfiltervorrichtung kann allgemein zum Filtern und/oder Trocknen eines Luftstroms ausgebildet sein, der durch die Luftaufbereitungsanlage angesaugt und/oder bereitgestellt sein kann. Es ist vorstellbar, dass die Luftfiltervorrichtung ein Gehäuse mit einem Lufteinlass zur Zufuhr zu filternder Luft und/oder einen Auslass zur Abfuhr gefilterter Luft aufweist. Eine Luftfiltervorrichtung kann Trockenmittel zum Trocknen von Luft aufweisen, etwa ein Granulat, welches beispielsweise in einer Trockenmittelbox der Luftfiltervorrichtung aufgenommen sein kann. Die Luftfiltervorrichtung kann eine Filterpatrone sein oder um- fassen, welche den Vorfilter und den Nanofilter aufzunehmen vermag. Insbesondere kann die Filterpatrone auf ein Ventilgehäuse einer Luftaufbereitungsanlage eines Nutzfahrzeugs aufsetzbar sein. Eine solche Filterpatrone kann eine Trockenmittelbox mit Trockenmittel aufweisen. Vorfilter und Nanofilter können dazu ausgebildet sein, im Normalbetrieb der Luftaufbereitungsanlage, also dann, wenn Luft aufberei- tet wird, stromaufwärts einer Trockenmittelbox der Filtervorrichtung angeordnet zu sein. Somit wird eine Verschmutzung des Trockenmittels vermieden. Die Luftfilter- Vorrichtung und/oder Filterpatrone kann zum Filtern und/oder Trocknen von durch einen Kompressor bereitgestellter Druckluft vorgesehen sein. Die Luftfiltervorrichtung kann als separater Filter ausgebildet sein. Der Vorfilter kann insbesondere ein Vliesfilter sein, der beispielsweise in einer Luftaufbereitungsanlage zum Bereitstel- len von Druckluft für pneumatische Systeme eines Nutzfahrzeugs oder eines Schienenfahrzeugs vorgesehen sein kann. Es ist auch vorstellbar, dass der Vorfilter ein Papierfilter ist, welcher beispielsweise bei einem Pkw zur Filterung von Luft für ein Belüftungssystem vorgesehen sein kann. Der Vorfilter kann aus einem waschbaren Material hergestellt sein oder ein solches umfassen, welches insbesondere wasser- abweisend sein kann. Ein Vliesfilter oder Papierfilter ist besonders flexibel und lässt sich leicht in einem im Wesentlichen runden Aufnahmebereich anordnen. Es kann zweckmäßig sein, wenn sich Nanofilter und Vorfilter zumindest teilweise berühren. Der Nanofilter kann als Schicht auf einem Trägerelement aufgebracht sein. Es kann eine Trägerstruktur vorgesehen sein, an welcher der Vorfilter und/oder Nanofilter angebracht und/oder befestigt ist und/oder in welcher der Vorfilter und/oder der Nanofilter aufgenommen ist. Der Vorfilter und/oder der Nanofilter können flexibel ausgebildet sein. Insbesondere können der Vorfilter und/oder der Nanofilter in einem im Wesentlichen runden Aufnahmeraum der Luftfiltervorrichtung aufgenommen, etwa gewickelt sein. Insbesondere kann der Vorfilter in einem Gehäuse und/oder einer Trägerstruktur gewickelt sein. Dabei kann eine 1 ,2-fache bis 1 ,5-fache Überdeckung von Wicklungen und/oder des Nanofilters vorgesehen sein. Damit kann sichergestellt werden, dass der Nanofilter selbst bei Passungenauigkeiten und/oder Verschiebungen zumindest eine vollständig umlaufende Lage im Aufnahmeraum bildet. Es ist vorstellbar, dass der Nanofilter eine im Normalbetrieb stromabwärts gelegene Seite des Vorfilters ganz oder zumindest teilweise bedeckt. Zweckmäßigerweise kann der Nanofilter im Vergleich zum Vorfilter dünn sein. Der Nanofilter kann ein Flächengewicht von etwa 0,03-0,05g/m2 aufweisen. Der Vorfilter kann, insbesondere dann, wenn er ein Vliesfilter ist, ein Flächengewicht von etwa 120g/m2 bis 140g/m2 aufweisen, insbesondere von 130g/m2. Es ist vorstellbar, dass der Vorfilter mehrere unterschiedliche Schichten aufweist, etwa eine als Grobfilter ausgebildete Schicht und eine als Feinfilter ausgebildete Schicht. Grobfilter und Feinfilter können als Vliesschichten ausgebildet sein. Der Grobfilter kann im Normalbetrieb stromaufwärts des Feinfilters angeordnet sein. Vorfilter und/oder Nanofilter können zum Filtern von Partikeln und/oder Tropfen, insbesondere Öl, aus einem Luftstrom ausgebildet sein. Der Vorfilter und der Nanofilter können als ein Filter angesehen werden, der insbesondere zum Filtern von Öl aus dem Luftstrom vorgesehen sein kann. Es kann vorgesehen sein, dass der Nanofilter zum Bereitstellen der gewünschten Filterleistung ausgebildet ist, so dass der Vorfilter beispielsweise im Wesentlichen als Träger und/oder Schutz für den Nanofilter ausgebildet sein kann. Der Nanofilter kann dem Vorfilter nachgeschaltet sein. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Nanofilter in einer im Normalbetrieb der Luftaufbereitungsanlage vorgesehenen Strömungsrichtung eines angesaugten Luftstroms stromabwärts des Vorfilters angeordnet und somit nachgeschaltet ist. Somit kann der Vorfilter Partikel und/oder Tropfen aus einem Luftstrom filtern, die gegebenenfalls den Nanofilter beschädigen könnten. Der Nanofilter kann mindestens einer Lage oder Wicklung des Vorfilters nachgeschaltet sein.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Nanofilter kleinere Partikel und/oder Tropfen zu filtern vermag als der Vorfilter. Somit kann der Vorfilter zum Filtern grö- ßerer Partikel vorgesehen sein, um einen Schutz für den Nanofilter zu bilden. Dabei kann der Nanofilter insbesondere zum Filtern kleinerer Partikel und/oder Tropfen ausgebildet sein als eine als Feinfilter ausgebildete Schicht des Vorfilters.
Der Vorfilter und/oder der Nanofilter können in einem Filtergehäuse aufgenommen sein. Das Filtergehäuse kann beispielsweise ein Gehäuse und/oder eine Trägerstruktur einer Filterpatrone sein, die beispielsweise als eine Trocknerpatrone für einen Lufttrockner der Luftaufbereitungsanlage dient. Das Filtergehäuse kann auch fest im Fahrzeug angeordnet sein. Beispielsweise kann ein Gehäuse in einem Pkw vorgesehen sein, um die Luftfiltervorrichtung aufzunehmen. Der Nanofilter kann am Vorfilter angebracht sein. Somit kann der Vorfilter als Trägerelement für den Nanofilter dienen. Insbesondere können Nanofilter und Vorfilter miteinander verbunden sein. Es ist vorstellbar, dass Nanofilter als Nanofilterschicht ausgebildet ist. Beispielsweise kann der Vorfilter auf seiner im Normalbetrieb strom- abwärts des Luftstroms gelegenen Seite mit dem Nanofilter beschichtet sein.
Es ist vorstellbar, dass der Nanofilter stoffschlüssig am Vorfilter angebracht ist. Es ist beispielsweise vorstellbar, dass der Nanofilter auf den Vorfilter aufgebracht wird, so dass sich eine stoffschlüssige Verbindung zwischen einer Oberfläche des Vorfil- ters und einer Oberfläche des Nanofilters ergibt. Es ist vorstellbar, dass der Nanofilter mit dem Vorfilter verklebt, verschweißt oder chemisch verbunden ist. Insbesondere kann eine Nanofilterschicht stoffschlüssig am Vorfilter angebracht sein.
Es kann vorgesehen sein, dass der Nanofilter separat vom Vorfilter ausgebildet ist. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass keine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Nanofilter und dem Vorfilter besteht. Somit lassen sich Nanofilter und Vorfilter separat voneinander überprüfen oder austauschen.
Bei einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der Nanofilter zwischen dem Vorfilter und einem nachgeschalteten Filter angeordnet ist. Der Nanofilter kann den nachgeschalteten Filter berühren. Somit können der Vorfilter und der nachgeschaltete Filter eine Schutzfunktion für den Nanofilter bereitstellen. Es kann vorgesehen sein, dass der nachgeschaltete Filter ähnlich ausgebildet ist wie der Vorfilter. Der nachgeschaltete Filter kann ein Vliesfilter sein. Der Nanofilter kann kleinere Partikel zu filtern vermögen als der nachgeschaltete Filter. Der nachgeschaltete Filter kann durch eine im Normalbetrieb stromabwärts des Nanofilters liegende Wicklung eines gewickelten Vorfilters gebildet sein. Es kann eine Art Sandwich-Bauweise vorgesehen sein, bei welcher der Nanofilter auf seiner im Normalbetrieb stromaufwärts gelegenen Seite vom Vorfilter und auf seiner stromabwärts gelegenen Seite vom nachgeschalteten Filter schützend umgeben ist. Dies kann insbesondere zum Schutz des Nanofilters bei einem Regenerationsbetrieb zweckmäßig sein. Eine zweiseitig schützende Anordnung kann sich beispielsweise dadurch ergeben, dass ein auf einer Seite mit einer Nanofilterschicht bedeckter Vorfilter derart in einen Aufnahmeraum der Luftfiltervorrichtung gewickelt ist, dass er sich selbst zumindest teilweise überdeckt. Dadurch kann eine Lage oder Wicklung des Vorfilters strom- aufwärts des Nanofilters angeordnet sein und eine weitere Lage oder Wicklung des Vorfilters stromabwärts des Nanofilters. Es ist vorstellbar, dass der Nanofilter stoffschlüssig am Vorfilter und/oder am nachgeschalteten Filter angebracht ist. Es ist ein Vliesfilter vorstellbar, der in seinem Inneren eine Nanofilterschicht derart aufnimmt, dass diese auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten von Vliesmaterial des Vliesfilters umgeben ist. Dabei kann die Nanofilterschicht auf einer oder beiden Seiten stoffschlüssig mit dem Vliesmaterial verbunden sein.
Es kann ein Luftfilter für eine derartige Filtervorrichtung vorgesehen sein. Der Filter kann insbesondere einen Vorfilter und einen Nanofilter umfassen, die wie hierin be- schrieben angeordnet und/oder miteinander verbunden sein können.
Ferner betrifft die Erfindung eine Luftaufbereitungsanlage eines Fahrzeugs mit einer hierin beschriebenen Luftfiltervorrichtung. Im Rahmen dieser Beschreibung kann ein Nanofilter Nanofasern einer oder mehrerer Arten umfassen, etwa eine Mischung aus Fasern verschiedener Materialien. Nanofasern können dabei insbesondere organische oder anorganische Fasern sein. Nanofasern können beispielsweise durch Elektrospinning oder Polymerisierung hergestellt sein. Insbesondere können Nanofasern Polymere und/oder Polymerverbin- düngen umfassen. Es ist vorstellbar, dass Nanofasern organometallische Verbindungen umfassen. Besonders zweckmäßig können Nanofasern Polyamid-Fasern umfassen, etwa PA6- oder PA5-Fasern. Es ist vorstellbar, dass Nanofasern Poly- akryl oder PaN umfassen. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass Nanofasern eine Mischung aus Polyakryl-Fasern und/oder PaN-Fasern und/oder Polyamid- Fasern aufweisen. Nanofasern können typische Faserbreiten von etwa 1 nm bis 100nm aufweisen. Der Vorfilter kann beispielsweise Papier und/oder Polypropylen und/oder ein waschbares Material und/oder ein wasserabweisendes Material oder eine beliebige Kombination daraus umfassen. Insbesondere kann der Vorfilter als Papierfilter oder Polypropylen-Vlies-Filter ausgebildet sein. Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
Es zeigen: Figur 1 eine schematisch vereinfachte Darstellung eines Luftfilters für eine Luftaufbereitungsanlage;
Figuren 2a und 2b schematisch vereinfachte Darstellungen von Luftfiltern mit einem nachgeschalteten Filter;
Figur 3 eine schematisch vereinfachte Darstellung einer weiteren Variante eines Luftfilters.
Figur 4 eine schematische Darstellung einer Lufttrocknerpatrone mit einem Luftfilter; und
Figur 5 schematisch ein Beispiel für einen gewickelten Luftfilter.
Figur 1 zeigt ein Beispiel für einen Luftfilter 10. Der Luftfilter 10 umfasst einen Vorfil- ter 12, der beispielsweise als Vliesfilter ausgebildet sein kann. Der Luftfilter 10 ist dazu vorgesehen, Partikel und/oder Flüssigkeiten wie Öl aus einem Luftstrom zu filtern. Am Vorfilter 12 angebracht ist eine Nanofilterschicht 14. Die Nanofilterschicht 14 umfasst Nanofasern, beispielsweise PA6-Nanofasern. Der Luftfilter 10 wird vorzugsweise derart in einem durch einen Pfeil dargestellten Luftstrom angeordnet, dass der Luftstrom erst durch den Vorfilter 12 und dann durch die Nanofilterschicht 14 strömt. In diesem Beispiel ist die Nanofilterschicht 14 am Vorfilter 12 angebracht, der somit als Trägerelement für den Nanofilter 14 dient. Es ist allerdings auch vorstellbar, dass ein vom Vorfilter 12 separater Nanofilter 14 verwendet wird. Der Vorfilter 12 dient dazu, Partikel oder Tropfen, welche die Nanofilterschicht 14 beschädigen könnten, aus dem Luftstrom herauszufiltern. Insbesondere kann der Nanofilter 14 dazu ausgebildet sein, kleinere Partikel aus dem Luftstrom zu filtern als der Vorfilter 12. Somit können größere, eventuell gefährliche Partikel aus dem Luftstrom gefiltert werden, bevor der Nanofilter 14 eine weitere Filterung von kleineren Partikeln vornimmt. Figur 2a zeigt ein weiteres Beispiel für einen Luftfilter 10. Neben dem in Figur 1 gezeigten Vorfilter 12 und der Nanofilterschicht 14 umfasst der Luftfilter 10 in dieser Variante noch einen nachgeschalteten Filter 16, der auf der dem Vorfilter 12 gegenüber liegenden Seite der Nanofilterschicht 14 angeordnet ist. Der nachgeschaltete Filter 16 kann ähnlich ausgebildet sein wie der Vorfilter 12 und kann insbesondere ein Vliesfilter sein. Figur 2b zeigt eine Variante, in welcher der Luftfilter 10 einen als Vorfilter 12 dienenden Vliesfilter ausweist, an dem eine Nanofilterschicht 14 angebracht ist. Der Luftfilter 10 ist derart in eine nicht gezeigte Aufnahmeöffnung oder Trägerstruktur gewickelt, dass zumindest in einem Teilbereich des Luftfilters 10 zwei Wicklungen hintereinander angeordnet sind, so dass ein stromabwärts der Nanofil- terschicht 14 der ersten Wicklungen liegender Bereich des Vliesfilters 12 der zweiten Wicklung die Nanofilterschicht 14 überdeckt. Somit wird zumindest ein Teilbereich der Nanofilterschicht 14 stromaufwärts und stromabwärts von Vliesmaterial abgedeckt und gegen Beschädigung geschützt. Es kann ausreichend sein, wenn nicht zwei vollständige Wicklungen vorliegen, sonder nur eine teilweise Überde- ckung erfolgt.
Figur 3 zeigt eine weitere Variante eines Luftfilters 10, bei welcher der Vorfilter 12 einen Grobfilterbereich 18 und einen stromabwärts davon angeordneten Feinfilterbereich 20 aufweist. Der Nanofilter 14 ist stromabwärts des Feinfilterbereichs 20 vorgesehen und ist dazu ausgebildet, noch kleinere Partikel und/oder Tropfen aus dem Luftstrom zu filtern als der Feinfilterbereich 20. Der Nanofilter 14 bedeckt dabei den Feinfilterbereich 20 des Vorfilters 12 ganz oder teilweise. Es versteht sich, dass eine derartige mehrschichtige Struktur des Vorfilters 12 auch in den Beispielen der Figuren 1 , 2a und 2b vorgesehen sein kann. Figur 4 zeigt einen Ausschnitt einer als Lufttrocknerpatrone oder Filterpatrone für ein Nutzfahrzeug ausgebildeten Luftfiltervorrichtung 100. Es ist nur ein unterer Teil der Patrone 100 gezeigt. Die Patrone ist über einen Bayonettverschluss 102 an einem Ventilgehäuse 104 einer Luftaufbereitungsanlage befestigt. Die Patrone 100 weist ein Gehäuse 106 mit einer Bodenplatte 108 auf. In der Bodenplatte 108 ist ein Luft- einlass 1 10 vorgesehen, über welchen Druckluft aus dem Ventilgehäuse 104 in die Patrone 100 einströmen kann. Über einen Luftauslass 1 12 kann Druckluft die Patrone 100 verlassen, nachdem sie durch eine im Gehäuse 106 vorgesehene Trockenmittelbox 1 14 geströmt ist. Die Trockenmittelbox 1 14 enthält ein Trockenmittel zum Entfeuchten der Luft, beispielsweise ein Granulat. Im Strömungsweg der Luft zwi- sehen dem Lufteinlass 1 10 und der Trockenmittelbox 1 14 ist ein Strömungsraum 1 18 vorgesehen, in welchem ein Luftfilter 10 angeordnet ist, der einer der in Figuren 1 bis 3 gezeigten Luftfilter sein kann. Der Luftfilter 10 ist in einer Trägerstruktur 1 16 gehalten, die es einströmender Luft erlaubt, durch den Luftfilter 10 zu strömen, dort gefiltert zu werden, und in den stromabwärts des Luftfilters 10 gelegenen Bereich des Strömungsraums 1 18 zu gelangen. Somit können sowohl die Trägerstruktur 1 16 als auch das Patronengehäuse 106 als gemeinsames Gehäuse für den Vorfilter 12 und den Nanofilter 14 angesehen werden. Über den Strömungsraum 1 18, der zwischen der Trockenmittelbox 1 14 und dem Gehäuse 106 angeordnet ist, kann die im Luftfilter 10 gefilterte Luft in die Trockenmittelbox 1 14 strömen, um dort getrocknet zu werden. In diesem Beispiel ist der Luftfilter 10 radial um Lufteinlass 1 10 und Luftauslass 1 12 angeordnet und kann insbesondere innerhalb der Trägerstruktur 1 16 gewickelt sein. Der Luftfilter 10 kann derart angeordnet sein, dass sich zwei Wicklungen zumindest teilweise überdecken. Zweckmäßigerweise ergibt sich eine 1 ,2- fache bis 1 ,5-fache Überdeckung des Luftfilters 10, so dass keine zwei vollständigen Wicklungen vorhanden sein müssen. Der Luftfilter 10 weist einen Vorfilter 12 und einen Nanofilter 14 auf, der als am Vorfilter 12 angeordneten Nanofilterschicht aus- gebildet ist. Luft strömt zuerst durch den Vorfilter 12 und dann durch die Nanofilter- schicht 14 und wird dabei vor allem von Partikeln wie Staub, Öl und anderen Verunreinigungen befreit. Durch das Verwenden des Nanofilters 14 kann der Vorfilter deutlich dünner ausgebildet werden, als es ohne Nanofilter 14 möglich wäre. Es ist allerdings zweckmäßig, auf den Vorfilter 12 nicht ganz zu verzichten, um größere Partikel, welche den Nanofilter 14 beschädigen könnten, aus dem Luftstrom zu filtern, bevor diese auf den Nanofilter 14 treffen können. In Figur 4 zum Vergleich gezeigt ist die Breite des gesamten Luftfilters 120, der ohne eine Nanofilterschicht 14 notwendig wäre, um ein ähnliches Filterungsergebnis zu erzielen. Wie man erkennt, lässt sich die gesamte Dicke des Vorfilters 12 etwa halbieren, was mit entsprechenden Gewichtseinsparungen einhergeht. Die möglichen Einsparungen bei der Dicke des Vorfilters hängen von den genauen Betriebsbedingungen und verwendeten Ma- terialen ab. Die zu verwendende Dicke hängt insbesondere ab von der Lebensdauer des Filters, Druckverlust über den Filter und Filtereffektivität. Die äußerst dünne Na- nofilterschicht 14 trägt kaum zum Gewicht der Filtervorrichtung 10 bei. Entsprechend leichter lässt sich die gesamte Filterpatrone 100 ausbilden.
Figur 5 zeigt schematisch ein Beispiel für einen gewickelten Luftfilter 10. Der Luftfilter 10 kann beispielsweise wie der in Figur 1 gezeigte Luftfilter ausgebildet sein und eine bandartige Form aufweisen. Der Luftfilter 10 umfasst einen als Vliesfilter ausgebildeten Vorfilter 12, an dessen eine Seite, der Rückseite, ein als Nanoschicht ausgebildeter Nanofilter 14 aufgebracht ist. Der Vliesfilter wird auf einer Bandspule zur Vliesaufwicklung um die Bandspule gewickelt, um die beispielhaft gezeigte Wicklung bereitzustellen. Der innere Durchmesser D-ι der spiralartigen Wicklung entspricht dabei dem Durchmesser der zum Wickeln verwendeten Bandspule. Der äußere Durchmesser D2 ist zweckmäßigerweise derart gewählt, dass er einem äußeren Durchmesser eines Aufnahmeraums der Filterpatrone entspricht, in welchem der Filter aufgenommen werden soll. Mit A ist der beim Aufwickeln an der Bandspule anliegende Anfang des Bandes des Luftfilters 10 bezeichnet, während B das nach dem Wickeln äußere Ende des Luftfilters 10 bezeichnet. In dem in Figur 5 gezeigten Beispiel sind etwa vier voll umlaufende Wicklungen vorgesehen, so dass sich etwa eine 4-fache Aufwicklung und Überdeckung ergibt. Es ist allerdings auch je nach Verwendung und Dimensionierung von Luftfilter und Filterpatrone eine andere Anzahl von Aufwicklungen vorstellbar.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
Bezugszeichenliste
10 Luftfilter
12 Vorfilter
14 Nanofilter
16 nachgeschalteter Filter
18 Grobfilterbereich
20 Feinfilterbereich
100 Filterpatrone
102 Bayonettverschluss
104 Ventilgehäuse
106 Gehäuse
108 Bodenplatte
1 10 Lufteinlass
1 12 Luftauslass
1 14 Trockenmittelbox
1 16 Trägerstruktur
1 18 Strömungsraum
120 Luftfilter

Claims

Ansprüche
1 . Luftfiltervorrichtung (100) für eine Luftaufbereitungsanlage für ein Fahrzeug mit einem Vorfilter (12) und einem Nanofilter (14), welcher Nanofasern umfasst.
2. Luftfiltervorrichtung nach Anspruch 1 , wobei der Nanofilter (14) dem Vorfilter (12) nachgeschaltet ist.
3. Luftfiltervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Nanofilter (14) kleinere Partikel und/oder Tropfen zu filtern vermag als der Vorfilter (12).
4. Luftfiltervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Vorfilter (12) und/oder der Nanofilter (14) in einem gemeinsamen Filtergehäuse (106, 1 16) aufgenommen ist.
5. Luftfiltervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Nanofilter (14) am Vorfilter (12) angebracht ist.
6. Luftfiltervorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Nanofilter (14) stoffschlüssig am Vorfilter (12) angebracht ist.
7. Luftfiltervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Nanofilter (14) separat vom Vorfilter (12) ausgebildet ist.
8. Luftfiltervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Nanofilter (14) zwischen dem Vorfilter (12) und einem nachgeschalteten Filter (16) angeordnet ist.
9. Luftfilter (10) für eine Luftfiltervorrichtung (10), der nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.
10. Luftaufbereitungsanlage eines Fahrzeugs mit einer Luftfiltervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder einem Luftfilter (10) nach Anspruch 9.
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