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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 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 eine Mehrzahl von punktförmigen Abstandselementen aufweist, welche von der Oberfläche abstehen und welche im bestimmungsgemäßen Betriebszustand des Filterbalgs ein Strömen wenigstens eines Teils des Fluids zwischen den Falten 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, das einen Filterbalg aus einem Filtermedium umfasst, das entlang von Faltkanten zickzackförmig 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. Dabei weist das Filtermedium an wenigstens einer seiner durchströmten Oberflächen eine Mehrzahl von punktförmigen Abstandselementen auf, welche von der Oberfläche abstehen und welche im bestimmungsgemäßen Betriebszustand des Filterbalgs ein Strömen wenigstens eines Teils des Fluids zwischen den Falten des Filterbalgs bewirken. Dabei sind die Abstandspunkte über Faltkantenflächen einer Falte verteilt angeordnet.
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Im Gegensatz zu herkömmlichen Ausführungen von Filterelementen, bei denen zu Stabilisierungs- und Drainagezwecken auf der Reinseite üblicherweise ein Gitter auf das Filtermedium auflaminiert wird, können anstelle des Gitters Abstandselemente vor oder nach einem Prägen des Filtermediums in Form von punktförmigen Abstandselementen aufgetragen werden, wobei der Querschnitt der Abstandselemente rund, eckig, oval oder ähnlicher Form sein kann. Diese Abstandselemente 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 Abstandselemente können insbesondere aus Schmelzkleber gebildet sein. Die Abstandselemente 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 bei der erfindungsgemäßen Auftragen der Leim- oder Kunststoffraupen sowohl mit gerundeten als auch spitzen Faltkanten ausgeführt sein.
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Die Drainagewirkung der Abstandselemente besteht in einem Ableiten zumindest eines Teils des gefilterten Fluids auf Grund des dadurch bewirkten Abstands der Faltkantenflächen 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 Abstandselemente im gefalteten Zustand des Filtermediums wenigstens im Betriebszustand eine Beabstandung von gegenüberliegenden Faltkantenflächen einer Falte des Filterbalgs bewirken. Dabei können die Abstandselemente abhängig von der Höhe der Abstandselemente 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 Abstandselemente verhindern, dass gegenüberliegende Faltkantenflächen einer Falte des Filterbalgs sich berühren oder gar zusammenkleben können, da die gegenüberliegenden Abstandselemente 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 Abstandselemente 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 Abstandselemente abhängig. Eine Höhe der Abstandselemente 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 Imprägnierungen. 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 Abstandselementen auf das Filtermedium verhindert werden, da die Abstandselemente eine Beabstandung der Faltkantenflächen bewirken.
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Vorteilhaft können die Abstandselemente ein Verhältnis einer Breite zu einer Höhe der Abstandselemente von annähernd 1 aufweisen, d. h. die Breite der aufgetragenen Abstandselemente ist gleich oder annähernd ungefähr gleich der Höhe der Abstandselemente. Dadurch ist eine ausreichende Festigkeit der aufgetragenen Abstandselemente sowie weiter ein festes Haftvermögen auf dem Filtermedium gegeben.
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Weiter kann es vorteilhaft sein, wenn die Abstandselemente jeweils nur auf einer von zwei einander gegenüber liegenden Faltkantenflächen einer Falte angeordnet sind. Dadurch behindern die Abstandselemente nicht das Aufstellen der Falten des Filtermediums, während ein ausreichender Abstand zur Drainage des Fluids aus dem Filterelement gleichzeitig gewährleistet ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann ein Bereich eines Faltengrunds von zwei einander gegenüber liegenden Faltkantenflächen eine geringere Dichte an Abstandselemente aufweisen als ein Bereich einer Faltenspitze. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass der Faltengrund, wo die benachbarten Faltkantenflächen dichter zusammenliegen, nicht durch zu viele Abstandselemente zu weit aufgedehnt wird und so die aufgestellten Falten möglicherweise zu dicht zusammenliegen würden, um eine günstige Filterwirkung des Filterelements zu erreichen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können Abstandselemente in einem Bereich des Faltengrunds von zwei einander gegenüber liegenden Faltkantenflächen eine geringere Höhe aufweisen als im Bereich einer Faltenspitze. Auch eine geringere Höhe der Abstandselemente im Faltengrund kann sich als günstig erweisen, um zu verhindern, dass die benachbarten Faltkantenflächen sich zu sehr aufdehnen und so die aufgestellten Falten möglicherweise zu dicht zusammenliegen würden, um eine günstige Filterwirkung des Filterelements zu erreichen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können die Abstandselemente auf dem Filtermedium fest haftend, insbesondere verschweißt, angeordnet sein. Die Abstandselemente können beispielsweise mit hoher Temperatur aufgebracht werden, wodurch ein Verschweißen des Materials der Abstandselemente mit dem Filtermedium erfolgen kann und so die Ablösekraft der Abstandselemente von dem Filtermedium erhöht werden. Da während des Betriebs des Filterelements abfallende Abstandselemente im Fall eines Luftfilters beispielsweise in den Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine gelangen könnten, ist es vorteilhaft, wenn durch eine feste Haftung der Abstandselemente auf dem Filtermedium verhindert werden kann, dass diese abfallen und so Schäden an der Brennkraftmaschine verursachen können.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können die Abstandselemente durch Verprägen des Filtermediums gebildet sind. Eine weitere sehr günstige Möglichkeit, punktförmige Abstandselemente auf dem Filtermedium vorzusehen, besteht darin, diese durch Verprägen von der Rückseite des Filtermediums herzustellen. Auf diese Weise sind die Abstandselemente Erhebungen im Filtermedium, was bei einer genügenden Eigenstabiltität des Filtermediums, wie beispielsweise bei Zellulose, sich günstig darstellen lässt. Eine solche Alternative kann sehr kostengünstig erreicht werden, da kein zusätzlicher Werkstoff benötigt wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können die Abstandselemente auf der bestimmungsgemäßen Reinseite des Filtermediums angeordnet sein. Auf diese Weise kann eine Drainagewirkung durch die Abstandselemente durch Ableiten des gefilterten Fluids dargestellt werden. Weiter wird bei gleicher stabilisierender Wirkung verhindert, dass durch eine Konturierung des Filtermediums bei Anbringung von Abstandselemente auf der Rohseite eine ungleichförmige Schmutzablagerung auf der Oberfläche des Filtermediums erfolgt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können die Abstandselemente durch Auftragen eines Schmelzklebers gebildet sein. 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, 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 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 Filtersystem.
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Nach einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Filterelements, wobei eine Mehrzahl von punktförmigen Abstandselementen auf einem Filtermedium vor oder nach einem Prägen des Filtermediums zur Ausbildung von Faltkanten angebracht wird.
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Das Verfahren zur Herstellung des Filterelements kann dabei folgende Herstellschritte eines Filterbalgs umfassen: Prägen von Faltkanten in das Filtermedium, Planziehen des Filtermediums, Auftragen von Abstandselementen auf das Filtermedium, Trocknen des Filtermediums, Aufstellen der Faltkanten zu einem zickzackförmig-gefalteten Filterbalg. Dabei werden die Abstandselemente nach dem Prägen der Faltkanten auf das Filtermedium aufgetragen. 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 beispielsweise den Schmelzkleber in derselben Geschwindigkeit mit auftragen, sodass der normale Herstellungsprozess nicht behindert wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das Verfahren folgende Herstellschritte eines Filterbalgs umfassen: Auftragen von Abstandselementen auf das Filtermedium, Trocknen des Filtermediums, Prägen von Faltkanten in das Filtermedium, Aufstellen der Faltkanten zu einem zickzackförmig-gefalteten Filterbalg. Dabei werden die Abstandselemente vor dem Prägen der Faltkanten auf das Filtermedium aufgetragen. Auch dies lässt sich konstruktiv unaufwändig in einer bestehenden Anlage zur Herstellung eines Filterbalgs verwirklichen.
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Eine weitere alternative Ausgestaltung des Verfahrens kann folgende Herstellschritte eines Filterbalgs umfassen: Prägen von Abstandselementen und Faltkanten in das Filtermedium, Aufstellen der Faltkanten zu einem zickzackförmig-gefalteten Filterbalg. Dabei werden die Abstandselemente nicht durch Auftragen eines zusätzlichen Werkstoffs wie beispielsweise Schmelzkleber dargestellt, sondern durch Verprägen von der Rückseite des Filtermediums her als Erhebung in dem Filtermedium hergestellt.
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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 Abwickler umfasst: einen Warenspeicher, eine Polymerauftragstation, eine Andruckwalze, eine Vorlaufheizung, ein Prägeaggregat, sowie ein Faltenaufstellaggregat. Anstelle der Polymerauftragstation zum Auftragen der Abstandselemente kann auch eine Schmelzkleberauftragstation vorgesehen werden, wenn als Wulst eine Schmelzkleberraupe verwendet wird. 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. 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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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 mit punktförmigen Abstandselementen nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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4 schematisch einen Schnitt durch ein Filtermedium mit punktförmigen Abstandselementen;
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5 schematisch eine Draufsicht auf eine Düsentrommel zum kontinuierlichen Aufbringen von Abstandselementen auf ein Filtermedium; und
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6 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 zickzackförmig 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 wenigstens einer seiner durchströmten Oberflächen eine Mehrzahl von punktförmigen Abstandselementen 40 auf (in den 2 bis 4 dargestellt), welche von der Oberfläche abstehen und welche im bestimmungsgemäßen Betriebszustand des Filterbalgs 12 ein Strömen wenigstens eines Teils des Fluids zwischen den Falten 34 des Filterbalgs 12 bewirken, wobei die Abstandspunkte 40 über Faltkantenflächen 20a, 20b einer Falte 34 verteilt angeordnet sind. 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 eine Mehrzahl von punktförmigen Abstandselementen 40 auf. Die Abstandselemente 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 Abstandselemente 40 sind jeweils nur auf einer von zwei einander gegenüber liegenden Faltkantenflächen 20a, 20b einer Falte 34 angeordnet, wobei ein Bereich eines Faltengrunds 24 von zwei einander gegenüber liegenden Faltkantenflächen 20a, 20b eine geringere Dichte an Abstandselemente 40 aufweist als ein Bereich einer Faltenspitze 28. Alternativ können die Abstandselemente 40 in einem Bereich des Faltengrunds 24 von zwei einander gegenüber liegenden Faltkantenflächen 20a, 20b eine geringere Höhe 36 aufweisen als im Bereich einer Faltenspitze 28.
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3 zeigt eine Draufsicht auf ein Filtermedium 14 mit punktförmigen Abstandselementen 40 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. Die Faltkanten 26 unterteilen die Faltkantenflächen 20a, 20b. Jeweils jede zweite Faltenkantenfläche 20a weist eine Mehrzahl von punktförmigen Abstandselementen 40 auf. Die Abstandselemente 40 können beispielsweise durch Auftragen wenigstens eines Schmelzklebers gebildet werden. Die Abstandselemente 40 können in einem Prozessschritt der Herstellung des Filterelements mittels einer Düsentrommel 118 auf das Filtermedium 14 aufgetragen werden, das in hoher Geschwindigkeit an der Düsentrommel 118 vorbei geführt wird, wie in 5 dargestellt ist. Das Filtermedium 14 wird in der Figur in Pfeilrichtung nach rechts unter der Düsentrommel 118 wegbewegt.
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In 4 ist dazu schematisch ein Schnitt durch ein Filtermedium 14 mit punktförmigen Abstandselementen 40 dargestellt. Die Abstandselemente 40 sind in ihrer geometrischen Form durch eine Breite 35 und eine Höhe 36 gekennzeichnet. Die Dicke des Filtermediums ist mit 42 bezeichnet. Günstig für die Drainagewirkung der Abstandselemente 40 sowie für die Haftkraft der Abstandselemente 40 auf dem Filtermedium 14 hat sich erwiesen, wenn die Abstandselemente 40 ein Verhältnis einer Breite 35 zu einer Höhe 36 der Abstandselemente 40 von annähernd 1 aufweisen. Die Abstandselemente 40 können so auf dem Filtermedium 14 fest haftend, insbesondere verschweißt, angeordnet sein. Die Abstandselemente 40 können beispielsweise durch Auftragen eines Schmelzklebers gebildet werden.
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Alternativ könnten die Abstandselemente 40 auch durch Verprägen des Filtermediums 14 von der Rückseite gebildet werden, sodass sie als Erhebungen des Filtermediums 14 dargestellt wären.
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5 zeigt schematisch eine Draufsicht auf eine Düsentrommel 118 zum kontinuierlichen Aufbringen von Abstandselementen 40 auf ein Filtermedium 14. Die Düsentrommel 118 ist auf einer Welle 122 drehbar gelagert und weist auf ihrem Umfang eine Reihe von Düsen 116 auf, welche entsprechend der gewünschten Verteilung von Abstandselementen 40 auf Faltkantenflächen 20a und 20b angeordnet sind. Die Düsen 116 werden mit dem Material der Abstandskleber 40, also beispielsweise einem Schmelzkleber aus dem Inneren der Düsentrommel 118 heraus versorgt und tragen diese Masse beim Vorbeilaufen des Filtermediums 14, das zwischen den beiden Randscheiben der Düsentrommel 118 geführt wird, auf das Filtermedium 14 auf. Die Höhe 36 der Abstandselemente 40 kann dann durch den Abstand 124 des äußeren Umfangs der Randscheiben 120 von der Lauffläche der Düsentrommel 118 abzüglich der Dicke 42 des Filtermediums 14 bestimmt. Die Breite 35 der Abstandselemente 40 stellt sich auf Grund der Viskosität des aufgebrachten Materials je nach Aushärtbedingungen des Materials ein. Die Düsentrommel 118 kann beispielsweise mit einem Prägeaggregat 110 synchronisiert werden, sodass die Abstandselemente auch jeweils in den gewünschten Faltkantenflächen 20a, 20b aufgebracht werden.
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In 6 ist eine schematische Darstellung einer Anlage 100 zur Herstellung eines Filterelements 10 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zu sehen. Das Verfahren zur Herstellung eines Filterelements 10 sieht vor, dass eine Mehrzahl von punktförmigen Abstandselementen 40 auf einem Filtermedium 14 vor oder nach einem Prägen des Filtermediums 14 zur Ausbildung von Faltkanten 26 angebracht wird. Das Verfahren umfasst dabei folgende Herstellschritte eines Filterbalgs 12: Prägen von Faltkanten 26 in das Filtermedium 14, Planziehen des Filtermediums 14, Auftragen von Abstandselementen 40 auf das Filtermedium 14, Trocknen des Filtermediums 14, Aufstellen der Faltkanten 26 zu einem zickzackförmig-gefalteten Filterbalg 12. Für das Aufbringen von Abstandselementen 40 vor dem Prägen von Faltkanten 26 umfasst das Verfahren Verfahren zur Herstellung eines Filterelements 10 folgende Herstellschritte eines Filterbalgs 12: Auftragen von Abstandselementen 40 auf das Filtermedium 14, Trocknen des Filtermediums 14, Prägen von Faltkanten 26 in das Filtermedium 14, Aufstellen der Faltkanten 26 zu einem zickzackförmig-gefalteten Filterbalg 12.
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Alternativ ist auch ein Prägen von Abstandselementen 40 und Faltkanten 26 in das Filtermedium 14, sowie ein Aufstellen der Faltkanten 26 zu einem zickzackförmiggefalteten Filterbalg 12 denkbar.
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Solche Prozesse lassen 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 im Auftragen zur Herstellung der punktförmigen Abstandselemente 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 Abstandselemente 40 kann vor oder nach einem Prägeprozess vorgesehen sein. Werden die Abstandselemente 40 vor dem Prägen aufgebracht, so können sie beim Prägeprozess mit geringerer Höhe oder in geringerer Anzahl im Bereich der Faltkanten 26 vorgesehen werden, um das Aufstellen der Faltkanten 26 zu, insbesondere spitz zulaufenden, Falten 34 zu begünstigen. Alternativ können die Abstandselemente 40 jedoch auch nach dem Prägeprozess aufgebracht werden. Die Abstandselemente 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 6 umfasst folgende Aggregate zur Herstellung eines Filterbalgs 12: einen Abwickler 102, einen Warenspeicher 104, eine Polymerauftragstation 106 zum Aufbringen der Wülste 42, eine Andruckwalze 107 zum Andrücken der Wülste 40 an das Filtermedium 14, eine Vorlaufheizung 108, ein Prägeaggregat 110, sowie ein Faltenaufstellaggregat 112. Anstelle der Polymerauftragstation 106 kann auch eine Schmelzkleberauftragstation vorgesehen werden, wenn zur Herstellung der Abstandselemente 40 ein Schmelzkleber verwendet werden soll.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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