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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Filterelement zum Filtern eines Fluids mit einem Filterbalg aus einem zickzackförmig, insbesondere sternförmig gefalteten Filtermedium, insbesondere zur Verwendung als Rundfilter einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs sowie ein Verfahren und eine Anlage zur Herstellung eines solchen Filterelements.
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Stand der Technik
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Stirnfalten sind die beiden äußeren Falten, an gegenüberliegenden Stirnseiten des Filterbalges eines Filterelements. Stirnränder sind die beiden freien Ränder des Filtermediums aus dem der Filterbalg gebildet wird, welche entlang der Stirnfalten verlaufen und diese an den Stirnseiten des Filterbalges begrenzen. Stirnkanten des Filterbalges sind die beiden anderen freien Ränder des Filterbalges, die sich zwischen den Stirnrändern erstrecken und entsprechend der Faltung des Filterbalges verlaufen. Die Faltkanten sind die Kanten, entlang denen das Filtermedium gefaltet ist. Bei einem vom Markt her bekannten zickzackförmig gefalteten, etwa quaderförmigen Filterbalg sind die Stirnränder und die Faltkanten in der Regel gerade und verlaufen parallel zueinander. Die Stirnkanten verlaufen von der Seite auf den Filterbalg betrachtet zickzackförmig und senkrecht zu den Stirnrändern und den Faltkanten. Vor dem Falten des Filtermediums verlaufen die Stirnkanten des später eine etwa quaderförmige gedachte Umhüllende aufweisenden Filterbalges gerade und parallel zueinander. Die gedachte Umhüllende wird durch die Stirnkanten, die auf einer Reinfluidseite des Filterbalges benachbarten Faltkanten bzw. Stirnränder und die auf einer Rohfluidseite benachbarten Faltkanten bzw. Stirnränder aufgespannt.
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Bei Filterbälgen von Flachfilterelementen sind die Filtermedien nicht geschlossen, das heißt, die Stirnfalten sind ebenso wie die Stirnkanten nicht miteinander verbunden. Im Unterschied dazu sind bei Filterbälgen von Rundfilterelementen die Filtermedien geschlossen, das heißt, ihre Stirnfalten sind miteinander verbunden. Filterbälge von Flachfilterelementen können dabei eben sein, aber auch Biegungen in unterschiedliche Richtungen aufweisen.
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In Filtersystemen, in denen wiederholte oder zyklische Fluktuationen der Durchflussrate des zu filternden Fluids durch das Filter auftreten, kann das Versagen des Filters durch Ermüden ein Problem darstellen. Dies tritt insbesondere bei Systemen mit großen Durchflussveränderungen, d. h. von null bis zum vollen Durchfluss und zurück zu null, auf, wie dies beispielsweise in Filtersystemen für Kolbenpumpen der Fall ist, wie sie in Energieanlagen verwendet werden. Diese Fließzyklen verursachen entsprechende Zyklen in den Differenzdrücken im Filter, die typischerweise in einer atmenden Durchbiegung in dem gefalteten Medium des Filters resultieren. Wenn das gefaltete Medium aus einer Filterschicht und einer Träger- und Drainageschicht zusammengesetzt ist, kann bei der Biegung des gefalteten Mediums die Träger- und Drainageschicht an der Filterschicht hin und her reiben. Da die Träger- und Drainageschicht typischerweise rauer ist als die Filterschicht, kann dieses Reiben Schwachpunkte hervorrufen, die im Betrieb reißen können. Diese Art von Fehler ist als Ermüdungsfehler bekannt.
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Aus der
EP 0470485 A2 ist ein Filtersystem bekannt, das ein gefaltetes Filterelement aufweist mit sich längs erstreckenden Falten, die Kuppen aufweisen, und eine Umhüllung, die schraubenförmig um das Filterelement gewickelt ist und an den Kuppen der Falten anliegt und Öffnungen für die Vergrößerung der Schmutzkapazität des Filterelements besitzt, wobei die Gesamtfläche der Öffnungen kleiner ist als ungefähr die Hälfte der gesamten Oberfläche, die durch die Kuppen der Falten definiert ist. Weiter weist das Filterelement ein gefaltetes Composite auf, mit einer ersten und einer zweiten extrudierten polymeren Geflechtschicht und einer Filterschicht, die zwischen diesen angeordnet ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Filterelement zum Filtern eines Fluids zu schaffen, das auf herstellungs- und kostenmäßig günstige Art eine Stabilisierungs- und Drainagemöglichkeit im Filtermedium vorsieht.
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Eine weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren sowie eine Anlage zur Herstellung eines Filterelements zu schaffen, das auf herstellungs- und kostenmäßig günstige Art eine Stabilisierungs- und Drainagemöglichkeit im Filtermedium vorsieht.
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Die vorgenannte Aufgabe wird nach einem Aspekt der Erfindung gelöst von einem Filterelement mit einem Filtermedium, das einen oder mehrere mehrlagige Wülste aufweist, welche quer zu Faltkanten des Filtermediums verlaufen und welche im bestimmungsgemäßen Zustand des Filterbalgs ein Strömen des Fluids senkrecht zu den Faltkanten des Filterbalgs bewirken.
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Die weitere Aufgabe wird gelöst von einem Verfahren sowie einer Anlage zur Herstellung eines solchen Filterelements mit einem Filtermedium, das einen oder mehrere mehrlagige Wülste aufweist, welche quer zu Faltkanten des Filtermediums verlaufen und welche im bestimmungsgemäßen Zustand des Filterbalgs ein Strömen des Fluids senkrecht zu den Faltkanten des Filterbalgs bewirken.
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Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
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Es wird ein Filterelement zum Filtern eines Fluids vorgeschlagen, umfassend einen Filterbalg aus einem Filtermedium, das entlang von Faltkanten zickzackförmig, insbesondere sternförmig zu Falten gefaltet ist, die sich jeweils zwischen gegenüberliegenden Stirnkanten des Filterbalgs erstrecken, und welches Filtermedium zur Durchströmung mit dem Fluid von einer Rohseite des Filterelements zu einer Reinseite vorgesehen ist, wobei das Filtermedium an wenigstens einer seiner durchströmten Oberflächen einen oder mehrere Wülste aufweist, welche quer zu den Faltkanten des Filtermediums verlaufen und welche im bestimmungsgemäßen Betriebszustand des Filterbalgs ein Strömen wenigstens eines Teils des Fluids senkrecht zu den Faltkanten des Filterbalgs bewirken, wobei die Wülste jeweils wenigstens eine erste Lage und eine darauf liegende zweite Lage umfassen.
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Vorteilhaft kann die erste Lage als Haftvermittler dienen und die zweite Lage als eigentliche Strukturschicht, welche die Funktion als Abstandhalter zwischen den Falten voneinander bewirkt. Auf diese Weise kann die Haftung der Wülste und die Funktion der Wülste unabhängig voneinander optimiert werden. Die Wülste haften besser auf dem Filtermedium, so dass ein ungewolltes Ablösen der Wülste vom Filtermedium verhindert oder zumindest deutlich verringert werden kann.
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Weiterhin kann im Gegensatz zu herkömmlichen Ausführungen von Filterelementen, bei denen zu Stabilisierungs- und Drainagezwecken auf der Reinseite üblicherweise ein Gitter auf das Filtermedium auflaminiert wird, anstelle des Gitters Leim- oder Kunststoffraupen vor oder nach einem Prägen des Filtermediums in Form von Wülsten aufgetragen werden. Diese Wülste können längs zur Verarbeitungsrichtung des Filtermediums mit hoher Geschwindigkeit aufgetragen werden, welche vor einem Aufstellen der Falten des Filtermediums ganz oder zumindest weitgehend ausgehärtet sind und die Drainage sicherstellen sowie eine stabilisierende Wirkung des Filtermediums gewährleisten. Das Gitter und der Laminationsprozess können so entfallen. Die Wülste können insbesondere Leim- oder Kunststoffraupen sein. Die Leim- oder Kunststoffraupen können während der Balgherstellung aufgetragen werden. Die erfindungsgemäße Lösung stellt so eine erhebliche Zeit- und Kostenersparnis gegenüber dem herkömmlichen Laminationsprozess dar.
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Die Falten des Filterbalgs können beim erfindungsgemäßen Auftragen der Leim- oder Kunststoffraupen sowohl mit gerundeten als auch spitzen Faltkanten ausgeführt sein.
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Die Drainagewirkung der Wülste besteht in einem Ableiten zumindest eines Teils des gefilterten Fluids entlang der Wülste aus den Falten des Filterbalgs in den Innenbereich des Filterelements, sodass sich das Fluid nicht in den Falten stauen und so den Durchfluss des Fluids begrenzen kann. Auch kann so die Ablagerung möglicher Schmutzpartikel über die Fläche des Filtermediums verteilt werden.
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Vorteilhaft können die Wülste im gefalteten Zustand des Filtermediums wenigstens im Betriebszustand eine Beabstandung von gegenüberliegenden Faltkantenflächen einer Falte des Filterbalgs bewirken. Dabei können die Wülste abhängig von der Höhe der Wülste im nicht durchflossenen und/oder Neuzustand des Filterelements durchaus einen gewissen Abstand aufweisen. Sollte jedoch im Lauf des Betriebs des Filterelements der Filterbalg altern und erschlaffen oder durch Flüssigkeit aufweichen, so können die Wülste verhindern, dass gegenüberliegende Faltkantenflächen einer Falte des Filterbalgs sich berühren oder gar zusammenkleben können, da die gegenüberliegenden Wülste sich auf der gleichen Höhe treffen, aneinander stoßen und so einen Abstand der Faltkantenflächen gewährleisten.
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Um einen ausreichenden Drainageeffekt sowie eine genügende Stabilisierung des Filtermediums und Beabstandung von gegenüber liegenden Faltkantenflächen durch die Wülste zu erreichen, ist es zweckmäßig, einen Abstand zwischen den parallel verlaufenden Wülsten von größenordnungsmäßig z. B. 5–7 mm vorzusehen. Dieser Wert ist jedoch von der Steifigkeit des Filtermediums und dem zu filternden Fluid, sowie von dem Werkstoff der Wulst abhängig. Eine Höhe der Wülste von z. B. 0,1 mm bis 3 mm ist vorteilhaft. Auch dieser Wert ist von den Randbedingungen des Filtermediums, des Fluids und des Werkstoffes abhängig.
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Ein am Filterelement anliegender, insbesondere beim Betrieb einer Brennkraftmaschine im Ansaugtrakt entstehender Unterdruck kann in den Strömungsbereichen dazu führen, dass die Faltenzwischenräume lokal oder gar über die gesamte Breite des Filtermediums kollabieren, d. h. reinseitig gegenüberliegende Filtermedienabschnitte in direkten Kontakt geraten. Aufgrund von Materialunregelmäßigkeiten, insbesondere hinsichtlich von ungleichmäßigen Impägnierungen können jedoch auch Spannungen und Verformungen auftreten, welche zu einem rohseitigen Kollabieren führen. Derart kollabierte Bereiche werden nicht mehr durchströmt, wodurch die Filtrationsleistung des Filterelements eingeschränkt wird. Ein solches Kollabieren von Bereichen des Filterbalgs kann durch Aufbringen von erfindungsgemäßen Wülsten auf das Filtermedium verhindert werden, da die Wülste zum einen eine Beabstandung der Faltkantenflächen bewirken, und zum anderen eine Versteifung des Filtermediums darstellen.
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Vorteilhaft kann die erste Lage eine geringere Dicke aufweisen als die zweite Lage. Die erste Lage kann unabhängig von der zweiten oder jeder weiteren Lage auf ihre Eigenschaft als Haftvermittler optimiert werden. So kann die erste Lage beispielsweise mit einer Flachdüse unter Druck auf das Filtermedium aufgetragen werden, oder in anderer Weise, die für die erste Lage eine besonders gute Haftung auf dem Filtermedium ermöglicht. Die erste Lage kann beispielsweise teilweise in das Filtermedium eindringen und so die darauf aufgetragene zweite Lage fest verankern.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die zweite Lage ein Verhältnis der Breite zur Höhe der Lage von annähernd 1 aufweisen, d. h. die Breite der zweiten Lage ist gleich oder annähernd ungefähr gleich der Höhe der aufgetragenen Lage. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann zur Bildung der ersten Lage ein Material mit geringerer Viskosität aufgetragen sein als für die zweite Lage. Dies erlaubt besonders bei faserigen oder offenporigen Filtermedien ein teilweises Eindringen des Materials der ersten Lage in die Oberfläche des Filtermediums und eine besonders innige Verbindung der ersten Lage mit dem Filtermedium, die eine besonders sichere und dauerfeste Haftung der zweiten und etwaigen weiteren Lagen auf dem Filtermedium ermöglichen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann zur Bildung der ersten Lage dasselbe Material aufgetragen sein wie für die zweite Lage. Alternativ kann das Material der ersten Lage von dem der zweiten und etwaiger weiterer Lagen verschieden sein. Günstigerweise kann die erste Lage ein Kleber sein und/oder ein Kunststoff und/oder ein Schmelzkleber und/oder eine Vorstufe zu dem Material der zweiten Lage.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann wenigstens bereichsweise die erste Lage entlang ihrer Längserstreckung unterbrochen sein und die darauf liegende zweite Lage entlang ihrer Längserstreckung durchgehend ausgebildet sein. Die erste Lage muss nicht unbedingt durchgängig sein, sondern kann auch unterbrochen sein oder in ihrer Fläche Löcher aufweisen. Die erste Lage kann auch weich oder plastisch sein. Auf diese Weise kann die zweite Lage besonders gut an die erste Lage angebunden werden. Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens bereichsweise die erste Lage entlang ihrer Längserstreckung durchgehend ausgebildet sein und die darauf liegende zweite Lage entlang ihrer Längserstreckung unterbrochen sein. Der Fachmann wird die geeignete Kombination abhängig vom gewünschten Produkt wählen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können die Wülste auf der bestimmungsgemäßen Reinseite des Filtermediums angeordnet sein. Auf diese Weise kann eine Drainagewirkung durch die Wülste durch Ableiten des gefilterten Fluids dargestellt werden. Weiter wird bei gleicher stabilisierender Wirkung verhindert, dass durch eine Konturierung des Filtermediums bei Anbringung von Wülsten auf der Rohseite eine ungleichförmige Schmutzablagerung auf der Oberfläche des Filtermediums erfolgt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können die Wülste durch Auftragen eines Schmelzklebers gebildet sein. Vorteilhaft ist es weiter, wenn die Wülste durch Auftragen eines Schmelzklebers gebildet sind. Ein solcher Prozess lässt sich günstig in den üblichen Fertigungsablauf bei der Herstellung eines Filterbalgs integrieren, bei dem das Filtermedium üblicherweise in langen Bahnen durch ein Prägeaggregat läuft. Zusätzliche Kleberauftragstationen können vorgesehen werden, die den Schmelzkleber in derselben Geschwindigkeit mit auftragen, sodass der normale Herstellungsprozess mit einer für eine Serienfertigung erforderlichen hohen Geschwindigkeit möglich ist.
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In einer Ausführungsform der Erfindung kann das Filterelement aus einem Filtermedium gebildet sein, welches aus Zellulose, Stapelfasern, schmelzgeblasenen Fasern, Mikro- oder Nanofasern, gewebten oder gewirkten Fasern, aus einem Vlies oder einer Kombination dieser Stoffe besteht.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann der Filterbalg als hohlzylindrisches Rundelement mit einem sterngefalteten Filtermedium ausgebildet sein. Dazu kann der ursprünglich flache Filterbalg aus einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium zu einem sternförmigen Hohlzylinder geformt sein, der entlang einer Stirnkante geschlossen, beispielsweise verklebt, wird. Das zu filternde Fluid kann dann über die Außenfläche des Hohlzylinders durch das Filtermedium fließen und über den Innenbereich des hohlzylinderförmigen Rundfilters entlang der Achse des Hohlzylinders abfließen.
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Nach einem anderen Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung des Filterelements als Rundfilter zum Filtern eines Fluids, insbesondere als Rundfilter einer Brennkraftmaschine. Solche Rundfilter werden im Kraftfahrzeugbereich bevorzugt als Luft-, Öl-, oder Kraftstofffilter oder dergleichen verwendet und an den Brennkraftmaschinen als austauschbare Filterelemente mit regelmäßigen Wechselintervallen eingesetzt. Das erfindungsgemäße Filterelement erlaubt einen dauerhaften stabilen Betrieb des Filterelements in einem Filtersytem.
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Nach einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Filterelements, das die folgenden Herstellschritte eines Filterbalgs umfasst: Abwickeln des Filtermediums von einer Rolle, Speichern des Filtermediums in einem Warenspeicher, Auftragen von Wülsten auf das Filtermedium vor oder nach einem Prägen zur Ausbildung von Faltkanten, Andrücken der Wülste, Aufstellen der Faltkanten zu einem zickzackförmig, insbesondere sternförmig gefalteten Filterbalg. Ein solcher Prozess lässt sich günstig in den üblichen Fertigungsablauf bei der Herstellung eines Filterbalgs integrieren, bei dem das Filtermedium üblicherweise in langen Bahnen durch ein Prägeaggregat läuft. So können zusätzliche Kleberauftragstationen vorgesehen werden, die den Schmelzkleber in derselben Geschwindigkeit mit auftragen, sodass der normale Herstellungsprozess nicht behindert wird.
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Dabei kann die erste Lage der Wülste mit einer ersten Düse und die zweite Lage der Wülste mit einer zweiten Düse nach der ersten Lage aufgetragen werden. Dies lässt sich konstruktiv unaufwändig verwirklichen.
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Günstigerweise kann das Verfahren zur Herstellung eines Filterelements weitere Herstellschritte eines Filterbalgs wie Aufheizen des Filtermediums als Vorbereitung zum Prägen, Prägen von Faltkanten in das Filtermedium umfassen. Das Prägen von Faltkanten in das Filtermedium kann durch vorheriges Aufheizen des Filtermediums günstig gestaltet werden, da die eingeprägten Faltkanten so dauerhaft erhalten bleiben.
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Vorteilhaft kann das Auftragen der Lagen der Wülste vor dem Prägen der Faltkanten erfolgen.
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Alternativ kann das Auftragen der Wülste auch nach dem Prägen der Faltkanten erfolgen.
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Die Wülste können nach dem Auftragen auf das Filtermedium vorteilhaft auf das Filtermedium angedrückt werden, um eine gute und dauerhafte Haftung zu erreichen. Dies kann beispielsweise mit einem Walzverfahren günstig bewirkt werden.
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Nach einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Anlage zur Herstellung eines Filterelements, welche wenigstens folgende Aggregate zur Herstellung eines Filterbalgs umfasst: einen Abwickler, einen Warenspeicher, eine Polymerauftragstation zum Aufbringen der Wülste in mehreren, wenigstens zwei, aufeinanderfolgenden Lagen, eine Vorlaufheizung, ein Prägeaggregat, sowie ein Faltenaufstellaggregat. Anstelle der Polymerauftragstation kann auch eine Schmelzkleberauftragstation vorgesehen werden, wenn als Wulst eine Schmelzkleberraupe verwendet wird.
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Optional kann eine Andruckwalze vorgesehen sein, mit welcher eine oder mehrere Lagen der Wülste an das Filtermedium angedrückt werden können. Es kann nur die erste Lage angedrückt werden, oder nur die zweite Lage oder jede der Lagen. Auf eine Andruckwalze kann auch verzichtet werden, wenn die erste Lage dünnflüssig genug ist und direkt in das Filtermedium eindringen kann.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen beispielhaft:
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1 eine isometrische Darstellung eines Filterelements nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 einen Teilquerschnitt durch ein Filterelement nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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3 eine Draufsicht auf ein Filtermedium nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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4 schematisch einen Schnitt durch ein Filtermedium mit zwei parallel verlaufenden ersten Lagen zweier Wülste;
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5 schematisch einen Schnitt durch ein Filtermedium mit zwei parallel verlaufenden Wülsten mit zwei Lagen;
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6 schematisch den Auftrag mehrlagiger Wülste auf ein Filtermedium; und
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7 eine schematische Darstellung einer Anlage zur Herstellung eines Filterelements nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
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1 zeigt eine isometrische Darstellung eines Filterelements 10 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Filterelement 10 zum Filtern eines Fluids umfasst einen Filterbalg 12 aus einem Filtermedium 14, das entlang von Faltkanten 26 sternförmig zu Falten 34 gefaltet ist, die sich jeweils zwischen gegenüberliegenden Stirnkanten 22a, 22b des Filterbalgs 12 erstrecken. Das Filtermedium 14 ist zur Durchströmung mit dem Fluid von einer Rohseite 50 des Filterelements zu einer Reinseite 52 und zwar in einer Durchströmungsrichtung 54 von einer Außenfläche zu einem Innenbereich des Filterelements 10 vorgesehen. Das Filtermedium 14 weist an mehreren seiner durchströmten Oberflächen mehrere Wülste 40 auf der Reinseite 52 auf (in den 2 bis 6 dargestellt), welche quer zu Faltkanten 26 des Filtermediums 14 verlaufen und welche im bestimmungsgemäßen Betriebszustand des Filterbalgs 12 ein Strömen wenigstens eines Teils des Fluids senkrecht zu den Faltkanten 26 des Filterbalgs 12 bewirken. Das Filterelement 10 in 1 ist als hohlzylindrisches Rundfilterelement mit einem sterngefalteten Filtermedium 14 ausgebildet. Solche Rundfilterelemente werden im Kraftfahrzeugbereich bevorzugt als Luft-, Öl-, oder Kraftstofffilter oder dergleichen verwendet und an den Brennkraftmaschinen als austauschbare Filterelemente 10 mit regelmäßigen Wechselintervallen eingesetzt. Der Filterbalg 12 ist an beiden Stirnseiten mit Endscheiben 16, 18 abgeschlossen, welche ein zentrales Mittelrohr 38 umfassen, durch das auch das gefilterte Fluid in Strömungsrichtung 54 abfließen kann.
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In 2 ist ein Teilquerschnitt durch ein Filterelement 10 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie in 1 gezeigt, dargestellt. Der Querschnitt zeigt mehrere Falten 34 des Filterbalgs 12, welche an Faltkanten 26 rundgefaltet sind. Das zu filternde Fluid tritt von einer Rohseite 50 außerhalb des Rundfilters 10 in einen Innenbereich des Filterelements 10 mit der Reinseite 52. Der Filterbalg 12 ist im Innenbereich mit einem Mittelrohr 38 versteift, das teilweise angeschnitten zu sehen ist. Das Filtermedium 14 weist auf der Reinseite 52 mehrlagige Wülste 40 auf. Die Wülste 40 bewirken, neben der Drainagewirkung zum Ableiten des gefilterten Fluids, im gefalteten Zustand des Filtermediums 14 wenigstens im Betriebszustand eine Beabstandung von gegenüberliegenden Faltkantenflächen 20a, 20b einer Falte 34 des Filterbalgs 12. Die Wülste 40 können insbesondere an den Faltkantenflächen 20a, 20b angeordnet und im Krümmungsbereich der Falten 34 unterbrochen oder dort dünner ausgebildet sein.
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3 zeigt eine Draufsicht auf ein Filtermedium 14 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das flache Filtermedium 14 weist Faltkanten 26 in regelmäßigem Abstand auf, die durch Verprägungen des Filtermediums 14 ausgebildet sein können. Quer dazu verlaufen Wülste 40. Die Wülste 40 können beispielsweise durch Auftragen wenigstens zweier Lagen eines Schmelzklebers gebildet werden.
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Die 4 bis 6 zeigen die Bildung von solchen Wülsten 40 aus wenigstens zwei Lagen 42, 44. Dabei weist die erste Lage 42 eine geringere Dicke auf als die zweite Lage 44. Beispielsweise kann zur Bildung der ersten Lage 42 ein Material mit geringerer Viskosität auf das Filtermedium 14 aufgetragen sein als für die zweite Lage 44. Das Filtermedium kann z. B. ein Vlies oder dergleichen sein. Das Material der ersten Lage 42 kann bereichsweise in die Oberfläche des Filtermediums 14 eindringen und dort einen guten Anker für darauffolgende Lagen bilden. Die erste Lage 42 kann ein Verhältnis der Breite zur Höhe von annähernd 1 aufweisen.
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Die erste Lage 42 kann in einem Prozessschritt der Herstellung des Filterelements mittels einer Düse 116 auf das Filtermedium 14 aufgetragen werden, das in hoher Geschwindigkeit an der Düse 116 vorbei geführt wird, wie in 6 dargestellt ist. Das Filtermedium 14 wird in der Figur in Pfeilrichtung nach rechts unter der Düse 116 wegbewegt. Versetzt zur Düse 116 ist eine weitere Düse 118 angeordnet, mit welcher die zweite Lage 44 auf die erste Lage 42 aufgetragen wird. Die Wülste 40 können beispielsweise aus Schmelzkleber gebildet sein.
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In 7 ist eine schematische Darstellung einer Anlage 100 zur Herstellung eines Filterelements 10 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zu sehen. Das Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Filterelements 10 umfasst die folgenden Herstellschritte eines Filterbalgs 12: Abwickeln des Filtermediums 14 von einer Rolle, Speichern des Filtermediums 14 in einem Warenspeicher 104, Auftragen von mehrlagigen Wülsten 40 auf das Filtermedium 14 vor oder nach einem Prägen zur Ausbildung von Faltkanten 34, Andrücken der Wülste 40 vor und/oder nach dem Auftragen der zweiten Lage, Aufstellen der Faltkanten 34 zu einem sternförmig-gefalteten Filterbalg 12. Ein solcher Prozess lässt sich günstig in den üblichen Fertigungsablauf bei der Herstellung eines Filterbalgs 12 integrieren, bei dem das Filtermedium 14 üblicherweise in langen Bahnen durch ein Prägeaggregat 110 läuft. So können zusätzliche Kleberauftragstationen 106 vorgesehen werden, die den Schmelzkleber in derselben Geschwindigkeit mit auftragen, sodass der normale Herstellungsprozess nicht behindert wird. Auch Unterbrechungen in den aufgetragenen Wülsten 40 lassen sich so günstig vorsehen, indem die Kleberauftragstationen 106 entsprechend angesteuert werden und mit Ventilen versehen sind.
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Das Aufbringen der Wülste 40 kann vor oder nach einem Prägeprozess vorgesehen sein. Werden die Wülste 40 vor dem Prägen aufgebracht, so können sie beim Prägeprozess mit Verjüngungen an den Kreuzungspunkten mit den Faltkanten 26 versehen werden, um das Aufstellen der Faltkanten 26 zu, insbesondere spitz zulaufenden, Falten 34 zu begünstigen. Alternativ können die Wülste 40 jedoch auch nach dem Prägeprozess aufgebracht werden. Dabei können Verjüngungen durch Unterbrechungen in den Wülsten 40, beispielsweise durch an den Faltkanten 26 unterbrochenes Auftragen von Schmelzkleberraupen, realisiert werden. Die Wülste 40 können nach dem Auftragen auf das Filtermedium 14 vorteilhaft auf das Filtermedium 14 angedrückt werden, um eine gute und dauerhafte Haftung zu erreichen. Dies kann beispielsweise mit einem Walzverfahren günstig bewirkt werden.
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Günstigerweise kann das Verfahren zur Herstellung eines Filterelements 10 weitere Herstellschritte eines Filterbalgs 12 wie Aufheizen des Filtermediums als Vorbereitung zum Prägen, Prägen von Faltkanten 26 in das Filtermedium 14 umfassen. Das Prägen von Faltkanten 26 in das Filtermedium 14 kann durch vorheriges Aufheizen des Filtermediums 14 günstig gestaltet werden, da die eingeprägten Faltkanten 26 so dauerhaft erhalten bleiben.
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Die Anlage 100 zur Herstellung eines Filterelements 10 in 7 umfasst folgende Aggregate zur Herstellung eines Filterbalgs 12: einen Abwickler 102, einen Warenspeicher 104, eine Polymerauftragstation 106 zum Aufbringen einer ersten Lage der Wülste 42, optional eine Andruckwalze 107 zum Andrücken der ersten Lage der Wülste 40 an das Filtermedium 14, eine Polymerauftragstation 106 zum Aufbringen einer zweiten Lage der Wülste 42, eine nicht dargestellte weitere optionale Andruckwalze 107 zum Andrücken der zweiten Lage der Wülste 40 an das Filtermedium 14, eine Vorlaufheizung 108, ein Prägeaggregat 110, sowie ein Faltenaufstellaggregat 112. Anstelle der Polymerauftragstationen 106 können auch Schmelzkleberauftragstationen vorgesehen werden, wenn als Wulst 40 eine Schmelzkleberraupe verwendet werden soll.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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