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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filterelement und eine Filteranordnung mit einem derartigen Filterelement.
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Obwohl auf beliebige Filterelemente und Filteranordnungen anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrundeliegende Problematik nachfolgend für einen Innenraumfilter eines Kraftfahrzeugs beschrieben.
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Die zunehmende Luftverunreinigung, insbesondere in Großstädten, in Verbindung mit dem Einsatz moderner Klimaanlagen, macht es erforderlich, die von außen in den Innenraum eines Kraftfahrzeugs geleitete und aufbereitete und/oder klimatisierte Luft mit Hilfe geeigneter Filter zu reinigen. Hierfür kommen beispielsweise Partikelfilter, Gas- oder Geruchsfilter oder deren Kombinationen miteinander in Betracht, die in der Umgebungsluft enthaltene Schwebstoffe, Partikel und Gerüche möglichst gut herausfiltern und/oder adsorbieren sollen.
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Zur Filterung von Luft für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs werden häufig gefaltete und/oder plissierte Filtermaterialien, wie etwa Filtervliese, die ein Faltenpack bilden, eingesetzt. Hierzu wird ein zunächst flächiger Filtermaterialbogen zickzackförmig zu einem Faltenbalg oder Faltenpack gefaltet. Das Faltenpack wird beispielsweise von Seitenbändern und Kopfbändern oder einem sonstigen Rahmen gehalten. Derartige Filterelemente können in einem Filtergehäuse oder einer Filteraufnahme austauschbar fixiert sein. Die somit gebildete Filteranordnung kann in einer Klimaanlage eines entsprechenden Kraftfahrzeugs installiert sein.
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Stand der Technik
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Die
DE 10 2007 016 161 A1 beschreibt ein Filtersystem, das wenigstens ein durchgehendes Filterelement aufweist, wobei das Filterelement wenigstens auf seinen beiden Längsseiten mit einem Seitenband versehen ist und wobei das Seitenband auf beiden Längsseiten wenigstens einen Schlitz aufweist, um das Filterelement in wenigstens zwei schwenkbare Filterelementabschnitte zu unterteilten.
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Die
DE 10 2004 005 904 A1 beschreibt einen Filter, der rohrförmig, einstückig und im Querschnitt betrachtet zumindest dreieckförmig ausgebildet ist, wobei der Filter als Faltenfilter ausgebildet ist, mit sich quer zur Umfangsrichtung erstreckenden Filterfalten, von denen jede Filterfalte zwei V-förmig zueinander angeordnete Faltenflächen umfasst, die durch einen Faltenknick verbunden sind, wobei der Filter entlang seiner beiden sich in Umfangsrichtung erstreckenden Längsseiten jeweils durch nur eine Längskante begrenzt ist, die im Wesentlichen die Höhe der Filterfalten aufweisen und mit den jeweiligen Stirnseiten der Filterfalten dichtend verbunden sind, wobei die beiden Längskanten im Bereich von zumindest zwei in Umfangsrichtung mit Abstand benachbart zueinander angeordneten, gleichsinnig gefalteten Filterfalten im Wesentlichen senkrecht durchtrennt sind und wobei die durch die Einschnitte begrenzten Filterabschnitte durch die Faltenknicke gelenkartig miteinander verbunden sind.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Filterelement zu schaffen.
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Demgemäß wird ein Filterelement vorgeschlagen. Das Filterelement umfasst ein gefaltetes Filtermedium, wobei das Filterelement einen ersten Filterelementabschnitt, einen zweiten Filterelementabschnitt und einen dritten Filterelementabschnitt aufweist, wobei der zweite Filterelementabschnitt zwischen dem ersten Filterelementabschnitt und dem dritten Filterelementabschnitt angeordnet ist, wobei der erste Filterelementabschnitt mit Hilfe eines ersten Scharnierabschnitts verschwenkbar mit dem zweiten Filterelementabschnitt und der zweite Filterelementabschnitt mit Hilfe eines zweiten Scharnierabschnitts verschwenkbar mit dem dritten Filterelementabschnitt verbunden ist und wobei der erste Scharnierabschnitt und der zweite Scharnierabschnitt sich voneinander unterscheidende Schwenkrichtungen aufweisen, so dass das Filterelement zickzackförmig faltbar ist.
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Die Filterelementabschnitte können auch als Filterelementsegmente bezeichnet werden. Unter einer Zickzackform ist zu verstehen, dass die Filterelementabschnitte immer in gleichen Winkeln aneinandergereiht sind, so dass deren Enden zwei parallele Linien beschreiben. Beispielsweise ist der zweite Filterelementabschnitt mit Hilfe des ersten Scharnierabschnitts gegenüber dem ersten Filterelementabschnitt in einer ersten Schwenkrichtung verschwenkbar, wobei die erste Schwenkrichtung beispielsweise entgegen dem Uhrzeigersinn orientiert ist. Der dritte Filterelementabschnitt kann mit Hilfe des zweiten Scharnierabschnitts bezüglich des zweiten Filterelementabschnitts in einer zweiten Schwenkrichtung verschwenkbar sein. Die zweite Schwenkrichtung ist beispielsweise im Gegensatz zur ersten Schwenkrichtung im Uhrzeigersinn orientiert.
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Das Filterelement ist insbesondere dazu eingerichtet, einer Kabine eines Kraftfahrzeugs zugeführte Außenluft zu filtern. Insbesondere ist das Filterelement ein Innenraumfilter. Das gefaltete Filtermedium kann auch als Faltenpack oder Faltenbalg bezeichnet werden. Vorzugsweise umfasst das Filtermedium Filterfalten, welche sich quer zu einer Maschinenrichtung erstrecken können. Die Filterfalten können mittels Falten entlang scharfer Faltkanten oder durch eine wellenförmige Ausführung des Filtermediums erzeugt werden. Eine jeweilige Filterfalte kann dabei durch zwei Faltabschnitte definiert sein, welche über eine entsprechende Faltkante miteinander verbunden sind. Die Faltkanten können in oder entgegen einer Anströmrichtung weisen. D. h., das Filtermedium kann abströmseitige Faltkanten und anströmseitige Faltkanten aufweisen. Die Faltkanten können auch als Faltenspitzen bezeichnet werden. An jeder Faltkante verändert sich eine Faltrichtung des gefalteten Filtermediums. Mit ”Faltenprofil” ist eine stirnseitige Faltenfläche gemeint, welche sich zwischen benachbarten Faltkanten einer jeweiligen Filterfalte erstreckt.
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Das Filterelement umfasst neben dem Filtermedium ein oder mehrere Stabilisierungselemente, insbesondere Seitenbänder und/oder Kopfbänder, die auch als Stirnbänder bezeichnet werden können, welche das Filtermedium zumindest abschnittsweise stabilisieren, um dessen Form, insbesondere im Filterbetrieb, aufrechtzuerhalten. Die Stabilisierungselemente können insbesondere einen geschlossenen oder offenen Rahmen, auch materialeinstückig, ausbilden, welcher das Filtermedium umlaufend umgibt.
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Die Stabilisierungselemente können mit dem Filtermedium randseitig stoffschlüssig verbunden, insbesondere verklebt, sein. Dazu können die Stabilisierungselemente erhitzt und das Filtermedium in das erhitzte Material eingedrückt werden. Alternativ können die Stabilisierungselemente an das Filtermedium angespritzt sein. Weiterhin kann ein Klebstoff als Zusatzwerkstoff zum Einsatz kommen. Die Stabilisierungselemente können selbst aus demselben Material wie das Filtermedium hergestellt sein. Alternativ können die Stabilisierungselemente als Kunststoffspritzgussbauteile ausgebildet sein. Die Stabilisierungselemente können steif oder flexibel sein.
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Das Filtermedium kann nicht nur gefaltet, sondern auch wellenförmig ausgebildet sein. Als Faltungen sind beispielsweise Zickzackfaltungen oder W-Faltungen bekannt. Das Filtermedium kann geprägt und anschließend an Prägekanten unter Ausbildung von Faltkanten scharfkantig gefaltet sein. Als Ausgangsmaterial kann ein flächiger Filtermaterialbogen dienen, welcher entsprechend umgeformt wird.
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Das Filtermedium ist beispielsweise ein Filtergewebe, ein Filtergelege oder ein Filtervlies. Insbesondere kann das Filtermedium in einem Spinnvlies- oder Meltblown-Verfahren hergestellt sein. Weiter kann das Filtermedium verfilzt oder genadelt sein. Das Filtermedium kann Naturfasern, wie Baumwolle, oder Kunstfasern, beispielsweise aus Polyester, Polyphenylsulfid oder Polytetrafluorethylen, aufweisen. Fasern des Filtermediums können bei der Verarbeitung in, schräg und/oder quer zu der Maschinenrichtung orientiert sein. Die Maschinenrichtung kann identisch mit einer Längsrichtung des Filterelements sein.
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Das Filtermedium kann ein- oder mehrlagig sein. Es kann ferner ein Absorptionsmittel, wie etwa Aktivkohle, aufweisen. Weiterhin kann das Filtermedium eine antimikrobielle und/oder antiallergene Wirkung aufweisen. Als antimikrobieller Stoff kommt beispielsweise Zink-Pyrithion oder Nanosilber, als antiallergener Stoff beispielsweise Polyphenol in Betracht.
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Das Filterelement kann der Filterung von Fluiden, also gasförmigen und/oder flüssigen Medien, beispielsweise Luft, dienen. Ein gasförmiges Medium beziehungsweise Luft umfasst hier auch Gas- und/oder Luft-Feststoff-Gemische und/oder Gas- beziehungsweise Luft-Flüssigkeits-Gemische. Beispielsweise kann eine Klimaanlage das Filterelement aufweisen.
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Ein insbesondere offenes Filtermedium kann dazu eingerichtet sein, Partikel des Teststaubs A4 nach ISO 12103-1 aus einem Luftstrom mit einer Filtrationsgeschwindigkeit von 0,10 bis 0,30 m/s, bezogen auf die Filtermedienfläche, bei einer Luftdurchlässigkeit von größer 3000 l/m2s (bestimmt gemäß ISO 9237 bei 200 Pa) zu entfernen. Die Ermittlung der Filtrationskennwerte kann beispielsweise gemäß DIN 71460-1 erfolgen.
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Ein insbesondere hochabscheidendes Filtermedium kann dazu eingerichtet sein, Partikel des Teststaubs A2 nach ISO 12103-1 sowie Natriumchlorid-Aerosolpartikel gemäß DIN 71460-1 aus einem Luftstrom mit einer Filtrationsgeschwindigkeit von 0,10 bis 0,30 m/s, bezogen auf die Filtermedienfläche, bei einer Luftdurchlässigkeit von größer 600 l/m2s (bestimmt gemäß ISO 9237 bei 200 Pa) zu entfernen. Die Ermittlung der Filtrationskennwerte kann beispielsweise gemäß DIN 71460-1 erfolgen.
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Das Filterelement kann eine Dichtung aufweisen, welche eine dem Filterelement zugeordnete Rohseite gegenüber einer Reinseite desselben abdichtet. Die Dichtung kann bauteilidentisch mit ein oder mehreren Stabilisierungselementen des Filterelements ausgeführt sein. Alternativ kann die Dichtung als Zusatzbauteil ausgebildet sein. So kann die Dichtung beispielsweise an dem Filtermedium, den ein oder mehreren Stabilisierungselementen, dem Filterelement oder einem Filtergehäuse angebracht sein. Das Filterelement kann in dem Filtergehäuse austauschbar fixiert sein.
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Das Filterelement und/oder eine Filteranordnung mit einem derartigen Filterelement kann in Personenkraftwägen, Lastkraftwägen, Baumaschinen, Wasserfahrzeugen, Schienenfahrzeugen, Luftfahrzeugen sowie allgemein in der Klimatechnik, insbesondere in Heiz-Klimageräten, in Haushaltsgeräten, wie beispielsweise in einer Dunstabzugshaube, in Brennstoffzellen oder in der Gebäudetechnik Anwendung finden. Diese Kraftwägen oder Fahrzeuge können elektrisch und/oder mittels Kraftstoff, insbesondere Benzin oder Diesel, betrieben werden. Im Hinblick auf die Gebäudetechnik kommen insbesondere stationäre Anlagen zur Behandlung von Luft in Betracht.
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Dadurch, dass das Filterelement mit Hilfe der Scharnierabschnitte zickzackförmig faltbar ist, kann im Vergleich zu einem Filterelement ohne eine derartige Faltung auch bei einer niedrigen Faltenhöhe ein großer Bauraum des Filterelements erreicht werden. Hierdurch kann beispielsweise eine erforderliche Menge an Aktivkohle in dem Filterelement untergebracht werden, die ansonsten nur mit einer im Vergleich größeren Faltenhöhe unterbringbar wäre. Insbesondere kann mit dem Filterelement ein hoher Bauraum ausgefüllt werden, ohne dass hohe und tendenziell eher unstabile Filterfalten verwendet werden müssen, für welche weiterhin unter Umständen spezielle Faltmaschinen erforderlich sein könnten. Der hohe Bauraum kann außerdem durch eine kleine Serviceöffnung genutzt werden, was Vorteile für die Ausnutzung des vorhandenen Bauraums bringt. Beispielsweise kann das Filterelement in einer Dunstabzugshaube eingesetzt werden, bei der üblicherweise zwei übereinandergelegte Filterelemente vorgesehen sind. Das Filterelement kann von einem Ausgangszustand, in dem die Filterelementabschnitte nicht zueinander verschwenkt sind, in einen Betriebszustand verbracht werden, in dem das Filterelement die Zickzackform aufweist.
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In Ausführungsformen weisen der erste Scharnierabschnitt und der zweite Scharnierabschnitt jeweils Faltkanten des Filtermediums auf. Hierdurch kann auf zusätzliche Bauteile zur Bildung der Scharnierabschnitte verzichtet werden. Hierdurch ist das Filterelement kostengünstig herstellbar. Die Scharnierabschnitte können auch Teile von Seitenbändern des Filterelements aufweisen oder mit deren Hilfe gebildet werden. Der erste Scharnierabschnitt und der zweite Scharnierabschnitt können jeweils mit Faltkanten des Filtermediums identisch sein.
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In Ausführungsformen weist der erste Scharnierabschnitt eine anströmseitige Faltkante des Filtermediums auf und der zweite Scharnierabschnitt weist eine abströmseitige Faltkante des Filtermediums auf. Umgekehrt kann auch der erste Scharnierabschnitt eine abströmseitige Faltkante des Filtermediums und der zweite Scharnierabschnitt eine anströmseitige Faltkante des Filtermediums aufweisen. Wichtig ist dabei, dass benachbarte Scharnierabschnitte unterschiedliche Faltkanten aufweisen oder mit deren Hilfe gebildet werden. D. h., benachbarte Scharnierabschnitte können jeweils durch eine anströmseitige Faltkante oder durch eine abströmseitige Faltkante gebildet werden.
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In Ausführungsformen umfasst das Filterelement ferner zumindest ein Seitenband, das mit Faltenprofilen des Filtermediums verbunden ist, wobei das zumindest eine Seitenband zum Bilden des ersten Scharnierabschnitts einen ersten Einschnitt und zum Bilden des zweiten Scharnierabschnitts einen zweiten Einschnitt aufweist. Vorzugsweise sind zwei derartige Seitenbänder vorgesehen, zwischen denen das gefaltete Filtermedium angeordnet ist. Die Seitenbänder sind vorzugsweise fest mit dem Filtermedium verbunden, beispielsweise verschweißt.
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In Ausführungsformen durchtrennen der erste Einschnitt und der zweite Einschnitt das zumindest eine Seitenband nur teilweise, wobei sich der erste Einschnitt ausgehend von einer Abströmseite des Filterelements in das zumindest eine Seitenband hinein erstreckt und wobei sich der zweite Einschnitt ausgehend von einer Anströmseite des Filterelements in das zumindest eine Seitenband hinein erstreckt. Die Anzahl der Einschnitte ist beliebig. Insbesondere entspricht die Anzahl der Einschnitte der Anzahl der Scharnierabschnitte. Dadurch, dass die Einschnitte das Seitenband nicht vollständig durchtrennen, ist auch im Bereich der Scharnierabschnitte gewährleistet, dass die Seitenbänder das Filterelement relativ zu dem Filtergehäuse abdichten können.
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In Ausführungsformen ist eine Schwenkrichtung des ersten Scharnierabschnitts entgegengesetzt einer Schwenkrichtung des zweiten Scharnierabschnitts orientiert. Beispielsweise ist die erste Schwenkrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn und die zweite Schwenkrichtung im Uhrzeigersinn oder umgekehrt orientiert. Insbesondere weisen benachbarte Scharnierabschnitte immer entgegengesetzte Schwenkrichtungen auf. Hierdurch kann die Zickzackform des Filterelements gebildet werden.
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In Ausführungsformen ist das Filtermedium mehrlagig und/oder weist Aktivkohle auf. Die Aktivkohle kann beispielsweise zwischen verschiedenen Lagen des Filtermediums angeordnet sein.
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In Ausführungsformen weist das Filterelement eine Vielzahl n an Filterabschnitten auf, die mit Hilfe einer Vielzahl n – 1 an Scharnierabschnitten verschwenkbar miteinander verbunden sind, wobei sich Schwenkrichtungen benachbarter Scharnierabschnitte voneinander unterscheiden. n ist vorzugsweise ≥ 3 und ganzzahlig. Die Anzahl der Filterelementabschnitte ist grundsätzlich beliebig. Vorzugweise weist das Filterelement jedoch zumindest drei derartige Filterelementabschnitte auf.
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In Ausführungsformen weisen benachbarte Filterelementabschnitte einen unterschiedlichen Aufbau des Filtermediums auf. Beispielsweise können zwei benachbarte Filterelementabschnitte einen unterschiedlichen Lagenaufbau des Filtermediums aufweisen. Beispielsweise kann auch der erste Filterelementabschnitt Aktivkohle aufweisen und der zweite Filterelementabschnitt kann frei von Aktivkohle sein. Benachbarte Filterelementabschnitte können auch unterschiedliche Geometrien, beispielsweise unterschiedliche Faltenhöhen, Längen und/oder Breiten, aufweisen.
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Weiterhin wird eine Filteranordnung mit einem Filtergehäuse und einem derartigen Filterelement vorgeschlagen, das zumindest teilweise in dem Filtergehäuse aufgenommen ist, wobei das Filtergehäuse Stützrippen zum Abstützen des Filterelements derart aufweist, dass das Filterelement zickzackförmig gefaltet ist. Das Filtergehäuse kann auch als Filteraufnahme bezeichnet werden. Insbesondere ist das Filterelement vollständig in dem Filtergehäuse aufgenommen. Das Filtergehäuse kann einen Deckel zum Verschließen desselben aufweisen. Das Filtergehäuse ist vorzugsweise kastenförmig und kann aus einem Kunststoffmaterial gebildet sein. Beispielsweise kann das Filtergehäuse ein Kunststoffspritzgussbauteil sein. Das Filtergehäuse weist vorzugsweise zwei einander gegenüberliegende Seitenwände auf, an denen jeweils paarweise einander gegenüberliegend die Stützrippen vorgesehen sind.
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Die für das Filterelement beschriebenen Merkmale gelten für die Filteranordnung entsprechend und umgekehrt.
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Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Verfahrensschritte. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Es zeigt dabei:
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1: eine schematische Ansicht eines allgemeinen Kraftfahrzeugs mit einer Filteranordnung;
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2: eine schematische perspektivische Ansicht eines Filterelements;
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3: eine weitere schematische perspektivische Ansicht des Filterelements gemäß 2;
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4: eine schematische Schnittansicht des Filterelements gemäß 2;
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5: eine Detailansicht V gemäß 4;
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6: eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Filteranordnung mit einem Filterelement gemäß 2;
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7: eine weitere schematische perspektivische Ansicht der Filteranordnung gemäß 6;
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8: eine schematische Schnittansicht der Filteranordnung gemäß 6; und
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9: eine weitere schematische Schnittansicht der Filteranordnung gemäß 6.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit einer Klimaanlage 2, welche als Heiz-Klimaanlage ausgebildet sein kann. Die Klimaanlage 2 nimmt Außenluft 3 auf und führt gefilterte Luft 4 einer Kabine 5 (auch als Fahrgastraum bezeichnet) des Kraftfahrzeugs 1 zu. Zu diesem Zweck umfasst die Klimaanlage 2 ein in den 2 bis 5 gezeigtes Filterelement 6 und/oder eine in den 6 bis 9 gezeigte Filteranordnung 7.
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2 und 3 zeigen jeweils eine schematische perspektivische Ansicht des Filterelements 6. 4 zeigt eine schematische Schnittansicht des Filterelements 6 und die 5 zeigt eine Detailansicht V gemäß 4. Im Folgenden wird auf 2 bis 5 gleichzeitig Bezug genommen.
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Das Filterelement 6 kann ein Innenraumfilter sein. Das Filterelement 6 umfasst ein gefaltetes Filtermedium 8 in Form eines Faltenpacks oder Faltenbalgs. Das Filtermedium 8 ist beispielsweise ein Filtervlies, Filtergewebe, Filtergelege oder Filterfilz, insbesondere ein Nadelfilz. Insbesondere kann das Filtermedium 8 in einem Meltblown-Verfahren hergestellt sein. Das Filtermedium 8 kann Naturfasern, wie Baumwolle, oder Kunstfasern, beispielsweise aus Polyester, Polyphenylsulfid oder Polytetrafluorethylen aufweisen. Fasern des Filtermediums 8 können bei der Verarbeitung in, schräg und/oder quer zu einer Maschinenrichtung M orientiert sein. Auch können die Fasern in einer Raumrichtung gestreckt sein. Das Filtermedium 8 kann ein- oder mehrlagig ausgebildet sein. Das Filtermedium 8 kann beispielsweise Aktivkohle umfassen. Die Aktivkohle kann zwischen verschiedenen Lagen des Filtermediums 8 angeordnet sein.
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Das Filtermedium 8 umfasst Filterfalten 9 (5), welche sich typischerweise quer zu der Maschinenrichtung M erstrecken. Das Filtermedium 8 wird auch als Plissee bezeichnet. Die Filterfalten 9 können mittels Falten entlang scharfer Faltkanten 10, 11 (auch als Faltenspitzen bezeichnet) oder durch eine wellenförmige Ausführung des Filtermediums 8 erzeugt werden. Eine jeweilige Filterfalte 9 kann durch zwei Faltabschnitte 12, 13 definiert sein, welche über eine entsprechende Faltkante 10, 11 miteinander verbunden sind. Die Faltkanten 10, 11 weisen in oder entgegen einer Anströmrichtung, welche in 3 bis 5 durch einen Pfeil L (Luft) kenntlich gemacht ist. Die Faltkanten 10 sind abströmseitige Faltkanten, und die Faltkanten 11 sind anströmseitige Faltkanten. Die Faltung kann insbesondere als Zickzackfaltung ausgeführt sein. Das Filtermedium 8 kann selbsttragend ausgeführt sein. D. h., die Filterfalten 9 sind bei einer bestimmten Durchströmung im Filterbetrieb formstabil.
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Das Filtermedium 8 wird in Maschinenrichtung M jeweils beidseits von Endfalten 14, 15 (4) begrenzt. Quer dazu wird das Filtermedium 8 von Faltenstirnkanten oder Faltenprofilen 16 begrenzt. Mit ”Faltenprofil” ist eine stirnseitige Faltenfläche gemeint, welche sich zwischen benachbarten Faltkanten 10, 11 einer jeweiligen Filterfalte 9 erstreckt. Das Filtermedium 8 kann in der Draufsicht, also in einer Ebene in seiner flächigen Erstreckung, eine rechteckige Gestalt aufweisen. Allerdings ist auch eine dreieckige, fünfeckige oder mehreckige, runde oder ovale Gestalt denkbar.
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Auf den Faltenprofilen 16 des Filtermediums 8 ist in der Orientierung der 2 und 3 an jeweils einer Längsseite des Filtermediums 8 vorderseitig ein erstes Seitenband 17 und rückseitig ein zweites Seitenband 18 angebracht. Die Seitenbänder 17, 18 erstrecken sich dabei in einer Längsrichtung LR des Filterelements 6. Das Filterelement 6 weist auch eine Breitenrichtung BR auf, die senkrecht zu der Längsrichtung LR orientiert ist. Die Längsrichtung LR kann mit der Maschinenrichtung M übereinstimmen. Es kann dabei eine Verklebung der Seitenbänder 17, 18 mit dem Filtermedium 8 mit beispielsweise einem Schmelzklebstoff oder anderen geeigneten Klebstoffen erfolgen. Die Seitenbänder 17, 18 können aus dem gleichen Material gefertigt sein wie das Filtermedium 8. Beispielsweise können die Seitenbänder 17, 18 aus einem Vliesmaterial gefertigt sein.
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Alternativ können die Seitenbänder 17, 18 aus einem thermoplastischen Kunststoff in Form eines plattenförmigen Bauteils gebildet sein. Insbesondere können die Seitenbänder 17, 18 auch in einem Kunststoffspritzgussverfahren direkt an das Filtermedium 8 angespritzt sein. Ferner kann das Filtermedium 8 in die Seitenbänder 17, 18 eingeschmolzen sein.
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Durch die Seitenbänder 17, 18 erfährt das Filtermedium 8 eine gewisse seitliche Stabilität. Um ferner eine Versteifung und einen Abschluss an Stirnseiten des Filtermediums 8, d. h., an den Endfalten 14, 15, zu erzielen, können weiterhin Kopfbänder 19, 20 an den jeweiligen Endfalten 14, 15 des Filtermediums 8 angebracht sein. Die Kopfbänder 19, 20 können ein rechteckförmiges Profil aufweisen. Die beiden Seitenbänder 17, 18 und die Kopfbänder 19, 20 können das Filtermedium 8 in der Art eines Rahmens umschließen.
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Das Filtermedium 8 kann als Partikelfilter fungieren und dabei Partikel, insbesondere Staub, Schwebstoffe oder Flüssigkeitstropfen, aus der Außenluft 3 beziehungsweise aus der Luft L herausfiltern. Zusätzlich kann das Filtermedium 8 als Geruchsfilter fungieren. Hierzu kann es beispielsweise eine Schicht Aktivkohle aufweisen. Das Filtermedium 8 kann ganz allgemein dazu eingerichtet sein, bestimmte feste, flüssige und/oder gasförmige Stoffe zu ab- oder adsorbieren. Im Filterbetrieb wird das Filtermedium 8, wie in 3 bis 5 gezeigt, von Luft L durchströmt. Die Luft L strömt dabei von einer Rohseite RO des Filterelements 6 hin zu einer Reinseite RE desselben.
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Das Filterelement 6 kann von einem in 2 gezeigten Ausgangszustand in einen in den 3 und 4 gezeigten Betriebszustand verbracht werden, in dem das Filterelement 6 zickzackförmig gefaltet ist. Hierzu weist das Filterelement 6 mehrere Filterelementsegmente oder Filterelementabschnitte 21 bis 26 auf. Insbesondere weist das Filterelement 6 einen ersten Filterelementabschnitt 21, einen zweiten Filterelementabschnitt 22, einen dritten Filterelementabschnitt 23, einen vierten Filterelementabschnitt 24, einen fünften Filterelementabschnitt 25 und einen sechsten Filterelementabschnitt 26 auf. Die Anzahl der Filterelementabschnitte 21 bis 26 ist beliebig. Zumindest weist das Filterelement 6 jedoch den ersten Filterelementabschnitt 21, den zweiten Filterelementabschnitt 22 und den dritten Filterelementabschnitt 23 auf. D. h., es können n Filterelementabschnitte 21 bis 26 vorgesehen sein, wobei n ganzzahlig ist und wobei gilt, dass n größer gleich drei (n ≥ 3) ist.
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Die Filterelementabschnitte 21 bis 26 sind mit Hilfe von Scharnierabschnitten 27 bis 31 (4) verschwenkbar miteinander verbunden. Die Anzahl der Scharnierabschnitte 27 bis 31 beträgt dabei n – 1. Insbesondere ist der erste Filterelementabschnitt 21 mit Hilfe eines ersten Scharnierabschnitts 27 verschwenkbar mit dem zweiten Filterelementabschnitt 22 verbunden, der zweite Filterelementabschnitt 22 ist mit Hilfe eines zweiten Scharnierabschnitts 28 verschwenkbar mit dem dritten Filterelementabschnitt 23 verbunden, der dritte Filterelementabschnitt 23 ist mit Hilfe eines dritten Scharnierabschnitts 29 verschwenkbar mit dem vierten Filterelementabschnitt 24 verbunden, der vierte Filterelementabschnitt 24 ist mit Hilfe eines vierten Scharnierabschnitts 30 verschwenkbar mit dem fünften Filterelementabschnitt 25 verbunden und der fünfte Filterelementabschnitt 25 ist mit Hilfe eines fünften Scharnierabschnitts 31 verschwenkbar mit dem sechsten Filterelementabschnitt 26 verbunden.
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Die Scharnierabschnitte 27 bis 31 werden jeweils durch Faltkanten 10, 11 des Filtermediums 8 gebildet oder weisen Faltkanten 10, 11 auf. Dabei werden die Scharnierabschnitte 27 bis 31 jeweils wechselweise von einer anströmseitigen Faltkante 11 und einer abströmseitigen Faltkante 10 gebildet. Beispielsweise wird der erste Scharnierabschnitt 27 von einer anströmseitigen Faltkante 11, der zweite Scharnierabschnitt 28 von einer abströmseitigen Faltkante 10, der dritte Scharnierabschnitt 29 von einer anströmseitigen Faltkante 11, der vierte Scharnierabschnitt 30 von einer abströmseitigen Faltkante 10 und der fünfte Scharnierabschnitt 31 von einer anströmseitigen Faltkante 11 gebildet.
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Die Scharnierabschnitte 27 bis 31 weisen abwechselnd sich voneinander unterscheidende Schwenkrichtungen SR1 bis SR5 auf. Beispielsweise ist eine erste Schwenkrichtung SR1 des ersten Scharnierabschnitts 27 entgegen dem Uhrzeigersinn orientiert, eine zweite Schwenkrichtung SR2 des zweiten Scharnierabschnitts 28 ist im Uhrzeigersinn orientiert, eine dritte Schwenkrichtung SR3 des dritten Scharnierabschnitts 29 ist entgegen dem Uhrzeigersinn orientiert, eine vierte Schwenkrichtung SR4 des vierten Scharnierabschnitts 30 ist im Uhrzeigersinn orientiert und eine fünfte Schwenkrichtung 3R5 des fünften Scharnierabschnitts 31 ist entgegen dem Uhrzeigersinn orientiert.
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Zum Bilden der Scharnierabschnitte 27 bis 31 umfassen die Seitenbänder 17, 18 jeweils Einschnitte 32 bis 36 (2), wobei ein erster Einschnitt 32 dem ersten Scharnierabschnitt 27, ein zweiter Einschnitt 33 dem zweiten Scharnierabschnitt 28, ein dritter Einschnitt 34 dem dritten Scharnierabschnitt 29, ein vierter Einschnitt 35 dem vierten Scharnierabschnitt 30 und ein fünfter Einschnitt 36 dem fünften Scharnierabschnitt 31 zugeordnet ist. Die Einschnitte 32 bis 36 durchtrennen die Seitenbänder 17, 18 nur teilweise, so dass die Seitenbänder 17, 18 die Filterelementabschnitte 21 bis 26 durchgehend miteinander verbinden. Die Einschnitte 32 bis 36 erstrecken sich jeweils wechselweise von einer Anströmseite AS oder von einer Abströmseite AB des Filterelements 6 in die Seitenbänder 17, 18 hinein. Die Anströmseite AS ist dabei der Rohseite RO und die Abströmseite AB ist dabei der Reinseite RE des Filterelements 6 zugeordnet.
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Beispielsweise erstreckt sich der erste Einschnitt 32 von der Abströmseite AB in die Seitenbänder 17, 18 hinein und der zweite Einschnitt 33 erstreckt sich ausgehend von der Anströmseite AS in die Seitenbänder 17, 18 hinein, ohne diese jedoch vollständig zu durchtrennen. Dadurch, dass die Seitenbänder 17, 18 auch im Bereich der Scharnierabschnitte 27 bis 31 nicht vollständig durchtrennt sind, ist eine Dichtwirkung der Seitenbänder 17, 18 auch im Bereich der Scharnierabschnitte 27 bis 31 gewährleistet.
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Die Filterelementabschnitte 21 bis 26 können jeweils einen identischen oder einen unterschiedlichen Aufbau des Filtermediums 8 aufweisen. Beispielsweise kann der erste Filterelementabschnitt 21 Aktivkohle und der zweite Filterelementabschnitt 22 keine Aktivkohle aufweisen. Weiterhin können die Filterelementabschnitte 21 bis 26 auch einen unterschiedlichen Lagenaufbau aufweisen. Die Filterelementabschnitte 21 bis 26 können auch unterschiedliche Geometrien, beispielsweise unterschiedliche Faltenhöhen, Längen und/oder Breiten, aufweisen.
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6 und 7 zeigen jeweils schematische perspektivische Ansichten der Filteranordnung 7. 8 und 9 zeigen jeweils schematische Schnittansichten der Filteranordnung 7. Im Folgenden wird auf 6 bis 9 gleichzeitig Bezug genommen.
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Die Filteranordnung 7 umfasst neben dem Filterelement 6 ein Filtergehäuse 37. Das Filtergehäuse 37 ist kastenförmig ausgebildet und kann oberseitig durch einen nicht dargestellten Deckel verschlossen werden. Das Filterelement 6 ist aus dem Filtergehäuse 37 entnehmbar und vollständig in diesem aufnehmbar. Das Filtergehäuse 37 kann aus einem Kunststoffmaterial gefertigt sein. Beispielsweise ist das Filtergehäuse 37 ein Kunststoffspritzgussbauteil.
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Das Filtergehäuse 37 umfasst eine Vielzahl an Stützrippen 38 bis 41, die dazu eingerichtet sind, das Filterelement 6 in dem Betriebszustand so abzustützen, dass dieses zickzackförmig gefaltet ist. Es können zwei Sätze an Stützrippen 38 bis 41 vorgesehen sein, die an einander gegenüberliegenden Seitenwänden 42, 43 des Filtergehäuses 37 angeordnet sind. Die Stützrippen 38 bis 41 sind dabei so angeordnet, dass benachbarte Filterelementabschnitte 21 bis 26 des Filterelements 6 jeweils Winkel α1 bis α5 einschließen. Die Winkel α1 bis α5 sind vorzugsweise gleich groß. Beispielsweise können die Winkel α1 bis α4 20 bis 30° betragen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Klimaanlage
- 3
- Außenluft
- 4
- Luft
- 5
- Kabine
- 6
- Filterelement
- 7
- Filteranordnung
- 8
- Filtermedium
- 9
- Filterfalte
- 10
- Faltkante
- 11
- Faltkante
- 12
- Faltabschnitt
- 13
- Faltabschnitt
- 14
- Endfalte
- 15
- Endfalte
- 16
- Faltenprofil
- 17
- Seitenband
- 18
- Seitenband
- 19
- Kopfband
- 20
- Kopfband
- 21
- Filterelementabschnitt
- 22
- Filterelementabschnitt
- 23
- Filterelementabschnitt
- 24
- Filterelementabschnitt
- 25
- Filterelementabschnitt
- 26
- Filterelementabschnitt
- 27
- Scharnierabschnitt
- 28
- Scharnierabschnitt
- 29
- Scharnierabschnitt
- 30
- Scharnierabschnitt
- 31
- Scharnierabschnitt
- 32
- Einschnitt
- 33
- Einschnitt
- 34
- Einschnitt
- 35
- Einschnitt
- 36
- Einschnitt
- 37
- Filtergehäuse
- 38
- Stützrippe
- 39
- Stützrippe
- 40
- Stützrippe
- 41
- Stützrippe
- 42
- Seitenwand
- 43
- Seitenwand
- AB
- Abströmseite
- AS
- Anströmseite
- BR
- Breitenrichtung
- L
- Luft
- LR
- Längsrichtung
- M
- Maschinenrichtung
- RE
- Reinseite
- RO
- Rohseite
- SR1
- Schwenkrichtung
- SR2
- Schwenkrichtung
- SR3
- Schwenkrichtung
- SR4
- Schwenkrichtung
- SR5
- Schwenkrichtung
- α1
- Winkel
- α2
- Winkel
- α3
- Winkel
- α4
- Winkel
- α5
- Winkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007016161 A1 [0005]
- DE 102004005904 A1 [0006]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- ISO 12103-1 [0017]
- ISO 9237 [0017]
- DIN 71460-1 [0017]
- ISO 12103-1 [0018]
- DIN 71460-1 [0018]
- ISO 9237 [0018]
- DIN 71460-1 [0018]
