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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filterelement, insbesondere ein Innenraumluftfilterelement zum Filtern von Luft für den Innenraum eines Fahrzeugs oder Gebäudes. Ferner betrifft die Erfindung eine Filteranordnung mit einem solchen Filterelement.
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Obwohl auf beliebige Filterelemente und -anordnungen 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 bzw. klimatisierte Luft mittels geeigneter Filter zu reinigen. Hierfür kommen beispielsweise Partikelfilter, Geruchsfilter oder deren Kombination miteinander in Betracht, die in der Umgebungsluft enthaltene Schwebstoffe, Partikel und Gerüche möglichst gut herausfiltern bzw. adsorbieren sollen.
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Zur Filterung von Luft für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs werden häufig gefaltete bzw. plissierte Filtermaterialien, wie etwa Filtervliese, die ein Faltenpack bilden, eingesetzt. Hierzu wird ein zunächst flächiger Filtermaterialbogen zickzackförmig gefaltet. Das Faltenpack wird beispielsweise von Seitenbändern und Kopfbändern oder einem sonstigen Rahmen gehalten. Derartige Filterelemente können in einer Filteraufnahme austauschbar fixiert sein. Die somit gebildete Filteranordnung kann in einer Klimaanlage eines entsprechenden Kraftfahrzeugs installiert sein.
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Es ist einerseits wünschenswert Filterelemente mit einfach herstellbaren Geometrien und glatten Oberflächen zu schaffen und andererseits den im Fahrzeug vorliegenden Bauraum günstig auszunutzen. Ferner ist eine seitlich gute Abdichtung gegenüber dem aufnehmenden Gehäuse notwendig.
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Stand der Technik
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In der Vergangenheit wurden nut- und federartige Führungs- oder Positionierungselemente seitlich an Seiten- oder Kopfbändern vorgesehen.
DE 10 2014 002 647 A1 offenbart z. B. die Abdichtung und Führung eines Filterelements in einem Aufnahmeschacht, wobei das Filterelement umlaufende Dichtungen in entsprechender Aufnahme am Gehäuse reichen und vom Gehäuse abstehende Dichtungen in Aufnahmebereiche des Filterelements ragen.
DE 10 2009 059 782 B4 zeigt ein Filterelement mit einer seitlich angebrachten mechanischen Kodierung mit einem Kodierprofil aus Stufen und/oder Tälern, die nach der Art eines Schlüssel-Schloss-Prinzips in entsprechend geformte Gehäusekonturen eingreifen.
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Die konventionell verfolgte Abdichtung hat insbesondere bei vertikal eingebauten Filterelementen den Nachteil, dass sich am Gehäuseboden sammelnde Flüssigkeit entweder nicht ablaufen kann oder vom Filtermedium aufgesogen wird. Dies kann aus hygienischen unerwünscht sein.
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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 mit einem Faltenpack vorgeschlagen, welches ein zickzackförmig gefaltetes Filtermedium umfasst. Das Faltenpack ist zwischen einem ersten und einem zweiten Seitenband angeordnet. An dem ersten Seitenband ist wenigstens ein Abstandselement zum Beabstanden des ersten Seitenbandes von einer filtergehäuseseitigen Anlagefläche angebracht.
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Weiter wird ein Filterelement mit einem Faltenpack vorgeschlagen, welches ein zickzackförmig gefaltetes Filtermedium umfasst. Das Faltenpack ist zwischen einem ersten und einem zweiten Seitenband angeordnet. An dem ersten Seitenband sind wenigstens zwei Abstandselemente zum Beabstanden des ersten Seitenbandes von einer filtergehäuseseitigen Anlagefläche angebracht. Das Filterelement ist insbesondere als Innenraumluftfilterelement für Kabinenluft eines Kraftfahrzeugs ausgeführt.
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Bei dem vorgeschlagenen Filterelement ergeben sich durch die Seitenbänder einerseits glatte Oberflächen und einfache Geometrien. Dadurch wird die Handhabung und der Verbau bzw. der Austausch des Filterelement als Verbrauchsteil erleichtert.
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Das Abstandselement bzw. die wenigstens zwei Abstandselemente führen dazu, dass zwischen dem ersten Seitenband und dem Filtergehäuse ein Abstand vorliegt. Insbesondere wenn die filtergehäuseseitige Anlagefläche horizontal verläuft, kann sich im Zwischenraum Kondenswasser sammeln und ablaufen. Durch mindestens zwei Abstandselemente wird ein sicherer Halt des Filterelements im Gehäuse ermöglicht.
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In Ausführungsformen ist das Filterelement quaderförmig ausgestaltet, kann also mit weiteren ähnlichen Filterelementen modular eingesetzt werden. Dadurch kann die Filterfläche an die jeweiligen Anwendungen angepasst werden.
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Abstandselemente ermöglichen ferner den Einsatz des Filterelements in verschiedenen dimensionierten Filtergehäusen mit festem Halt. Abstandselemente können derart gefertigt sein, dass Klappergeräusche vermieden werden. Z. B. wird eine Anpresskraft von einer Anlagefläche auf das gefaltete Filtermedium und/oder die Seitenbänder durch die Abstandselemente übertragen.
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Das Filterelement umfasst beispielsweise ein Filtermedium und ein oder mehrere Stabilisierungselemente, insbesondere die beiden Seitenbänder und/oder Kopfbänder (auch als Stirnbänder bezeichnet), 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 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 gefaltet oder wellenförmig ausgebildet sein. Als Faltungen sind beispielsweise Zickzack- oder W-Faltungen bekannt. Das Filtermedium kann geprägt und anschließend an Prägekanten unter Ausbildung von Faltkanten scharfkantig gefaltet sein. Als Ausgangsmaterial kann ein flächiger Materialfilterbogen dienen, welcher entsprechend umgeformt wird. Das Filtermedium ist beispielsweise ein Filtergewebe, ein Filtergelege oder ein Filtervlies. Insbesondere kann das Filtermedium in einem Spinnvlies- oder Meltblownverfahren 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. Die Fasern können bei der Verarbeitung in, schräg und/oder quer zur Maschinenrichtung orientiert sein.
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Das Filtermedium kann ein- oder mehrlagig sein. Es kann ferner ein Adsorptionsmittel, 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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Ein entsprechendes Filterelement dient der Filterung von Fluiden, also gasförmigen und/oder flüssigen Medien, beispielsweise Luft. Ein gasförmiges Medium bzw. Luft umfasst hier auch Gas- bzw. Luft-Feststoffgemische und/oder Gas- bzw. Luft-Flüssigkeitsgemische. 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 NaCl-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 der Filteraufnahme angebracht sein.
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Das Filterelement kann in der Filteraufnahme austauschbar fixiert sein.
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Das Filterelement bzw. die Filteranordnung kann in Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Baumaschinen, Wasserfahrzeugen, Schienenfahrzeugen, Luftfahrzeugen sowie allgemein in der Klimatechnik, insbesondere in Heiz-Klimageräten, Haushaltsgeräten, in Brennstoffzellen oder in der Gebäudetechnik Anwendung finden. Diese Kraftwagen 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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In Ausführungsformen sind das erste und das zweite Seitenband an Faltprofilen des Faltenpacks befestigt. Durch die Faltungen hat das Filterelement in der Regel längs der Faltungen eine stärkere Festigkeit als quer zur Faltung. Das Anbringen von Abstandselementen ist insofern an einem Seitenband günstiger als an einem Kopfband oder Stirnband.
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In Ausführungsformen wird das Innenraumluftfilter bei bestimmungsgemäßem Gebrauch senkrecht, also vertikal, in ein Filtergehäuse angeordnet. Abstandselemente liegen dann auf einem filtergehäuseseitigen Boden als Anlagefläche auf.
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In Ausführungsformen ist das zweite Seitenband frei von Abstandselementen. D. h., bei einem quaderförmigen Innenraumluftfilterelement ist nur eine der vier Seiten mit Abstandselementen versehen. Sind die Abstandselemente ausschließlich an dem ersten Seitenband, können an dem zweiten Seitenband einfache Dichtgeometrien erzielt oder zusätzliche, konventionelle Innenraumluftfilterelemente angeordnet werden.
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In Ausführungsformen haben die Abstandselemente eine Dicke derart, dass die filtergehäuseseitige Anlagefläche und die äußere Seite des ersten Seitenbands einen Abstand zwischen 1 und 5 mm im eingebauten Zustand haben. In Ausführungsformen beträgt der Abstand zwischen 1 und 2 mm. Es ist z. B. denkbar, dass die Abstandselemente eine Dicke zwischen 1 und 7 mm aufweisen. In Ausführungsformen ist die Dicke bei 1 und 5 mm.
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Es ist möglich, dass die Abstandselemente von einem äußeren Rand des ersten Seitenbandes in der Richtung zur Mitte des ersten Seitenbandes versetzt angeordnet sind. Dadurch wird ermöglicht, dass an den Rändern des Seitenbandes zusätzliche Dichtmittel am Filterelement vorgesehen werden können. Als Dichtmittel kommen dabei beispielsweise Schenkel aus dem Seitenbandmaterial in Frage, es ist jedoch auch möglich, dass das Filterelement von einem Rahmen umgeben wird, der aus einem Dichtmaterial gebildet ist.
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Die flächige Ausdehnung der Abstandselemente ist vorzugsweise kleiner als die Breite des Seitenbands bzw. die Höhe der Falten im Faltenpack. Es ist möglich, die Abstandselemente getrennt voneinander auszuführen, was die Herstellung erleichtert.
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In Ausführungsformen ist wenigstens ein Abstandselement als eine runde Kunststoffscheibe oder ein Zylinder ausgeführt. Runde Scheiben oder Plättchen lassen sich leicht handhaben und positionieren, so dass die Herstellung des Innenraumfilterelements erleichtert ist. Halbzylinder oder Halbkugeln sind selbstverständlich auch möglich.
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In Ausführungsformen ist wenigstens ein Abstandselement als rechteckiges Kunststoffplättchen ausgeführt. Mit Hilfe rechteckiger Plättchen oder in der Art von Quadern lassen sich beispielsweise aus Materialstreifen Abstandshalter fertigen, die an dem Seitenband angebracht werden.
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In Ausführungsformen ist wenigstens ein Abstandselement als ein Schmelzklebepunkt ausgeführt. Es ist z. B. möglich, bei der Herstellung des Filterelements eingesetzte Schmelzkleber an den für die Abstandselemente vorgesehenen Stellen aufzutragen. Der Schmelzkleber, der auch als Hotmelt bezeichnet wird, kann aus einem Polyolefin gebildet sein, lässt sich gut verarbeiten und führt zu einem guten Verbau des sich ergebenden Filterelements. Denkbar ist auch die Verwendung von Polyamiden als Hotmelt-Punkt.
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In Ausführungsformen wird ein Polyurethanschaummaterial zum Ausbilden des Abstandselements verwendet. Dabei wird insbesondere geschlossenporiger PU-Schaum eingesetzt. Entsprechende Abstandselemente können vorgefertigt und auf das Seitenband aufgeklebt werden. Denkbar ist jedoch auch ein direktes An- oder Aufschäumen von einem Ausgangsmaterial für Polyurethanschaum.
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In Ausführungsformen wird für das Abstandselement ein Kautschukmaterial eingesetzt. Kautschukmaterial ist gut verarbeitbar und hat eine einstellbare Plastizität, so dass ein Klappern des eingebauten Filterelements leicht verhindert werden kann.
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Es ist ferner möglich, die Abstandselemente aus einem Zwei-Komponenten-Material zu fertigen.
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In Ausführungsformen sind die Abstandselemente nicht zerstörungsfrei von dem Seitenband entfernbar.
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In Ausführungsformen ist wenigstens ein Abstandselement als zumindest teilweise das erste Seitenband umgreifendes Klammerelement ausgeführt. D. h., das Abstandselement kann in der Art einer Klammer auf das Seitenband zwischen Falten aufgeschoben werden. Durch eine entsprechende Abnehmbarkeit des Abstandselements ist das Filterelement flexibel verwendbar, nämlich auch ohne Abstandselemente.
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In weiteren Ausführungsformen ist wenigstens ein Abstandselement mit Hilfe eines Klettverschlusses an dem Seitenmaterial befestigt.
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In weiteren Ausführungsformen ist wenigstens ein Abstandselement mit Hilfe eines in oder durch das Seitenbandmaterial reichenden Stiftelements befestigt. Denkbar ist alternativ oder zusätzlich auch eine Verklebung der Abstandshalter mit dem Seitenbandmaterial.
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Vorzugsweise sind die Abstandselemente derart an dem ersten Seitenband befestigt, dass eine Flüssigkeitsaufnahme durch das Seitenbandmaterial von an oder auf der Auflagefläche vorliegender Flüssigkeit unterbunden ist. Insbesondere sind die Abstandselemente aus einem Material gefertigt, die eine Flüssigkeitsaufnahme des Seitenbandmaterials verhindern.
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In Ausführungsformen sind die Abstandselemente aus einem wasserbeständigen Material, so dass an der Anlagefläche anliegendes Wasser nicht über Kapillarkräfte in das Seitenbandmaterial aufgenommen werden. Insbesondere bei vertikalem Einbau, wenn also die Abstandselemente auf einer Bodenfläche des zugehörigen Gehäuses anliegen, wird durch die Beabstandung eine Drainage von Kondenswasser erzielt.
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Es wird ferner eine Filteranordnung mit einem Filtergehäuse zur Aufnahme zumindest eines wie zuvor und im Folgenden beschriebenen Innenraumluftfilterelements vorgeschlagen. Die Filteranordnung hat ein Filtergehäuse mit einer ersten inneren Gehäusewand, welche auskragende Rippen umfasst. Die Filteranordnung umfasst ein wie zuvor und im Folgenden beschriebenes Innenraumluftfilterelement, wobei das Innenraumluftfilterelement derart in dem Gehäuse aufgenommen ist, dass die Abstandselemente entweder auf den Rippen aufliegen oder die Abstandselemente in Bereichen zwischen den Rippen an der inneren Gehäusewand oder an geringer auskragenden Rippen anliegt.
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In einer alternativen Ausführungsform ist die Gehäusewand glatt, so dass beispielsweise ein Drainagebereich für Kondensflüssigkeit zwischen dem ersten Seitenband und der Anlagefläche entsteht. Die Anlagefläche kann auch durch Rippen gebildet sein, so dass ein vergrößertes Drainagevolumen beispielsweise mit von den Rippen gebildeten Kanälen entsteht.
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In Ausführungsformen verläuft die innere Gehäusewand horizontal. Man spricht dann auch von stehenden Innenraumluftfilterelementen im jeweiligen Fahrzeug.
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In noch einer Ausführungsform der Filteranordnung umfasst die Filteranordnung ein weiteres Innenraumluftfilterelement, welches ein Faltenpack mit einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium aufweist, welches zwischen zwei gleichen Seitenbändern angeordnet ist. Das zweite Seitenband und eines der gleichen Seitenbänder des weiteren Innenraumluftfilterelements liegen dann aneinander.
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Beispielsweise können die beiden Innenraumluftfilterelemente in ein Filtergehäuse in der Art eines Schachtes eingeschoben werden, wobei das erste Innenraumluftfilterelement mit dem Seitenband und seinen Abstandselementen unten vorgesehen ist. Vorzugsweise sind beide Innenraumluftfilterelemente quaderförmig. Die Seitenbänder verlaufen bevorzugt glatt und sind vorzugsweise aus einem Vliesmaterial gefertigt. In Ausführungsformen sind die Seitenbänder und/oder die Kopfbänder des Filterelements frei von Dichtkonturen. Unter einem glatten Seitenbandverlauf wird verstanden, dass keine Verformung, wie eine Biegung oder Faltung vorliegt. Die Oberflächenrauheit des Seitenbandes ergibt sich aus dem Material selbst.
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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. 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 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 Darstellung eines allgemeinen Kraftfahrzeugs mit einer Filteranordnung;
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2 eine perspektivische Darstellung der Filteranordnung aus 1 umfassend ein Filtergehäuse mit einem darin aufgenommenem Innenraumluftfilterelement;
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3 eine perspektivische Darstellung des Innenraumluftfilterelements aus 2 umfassend einen Rahmen und ein Filtermedium;
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4 in einer perspektivischen Darstellung das Filtermedium als Faltenpack aus 3;
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5–7 eine erste Ausführungsform eines Innenraumluftfilterelements in einer perspektivischen Ansicht, einer Seitenansicht und in der Draufsicht;
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8 eine zweite Ausführungsform eines Innenraumluftfilterelements in einer perspektivischen Ansicht;
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9 eine Ausführungsform eines Abstandselements für ein Innenraumluftfilterelement gemäß 8 in einer perspektivischen Ansicht;
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10 eine Teilschnittansicht einer Filteranordnung mit einem Innenraumluftfilterelement gemäß 8;
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11–13 eine dritte Ausführungsform eines Innenraumluftfilterelements in einer perspektivischen Ansicht, einer Seitenansicht und in der Draufsicht;
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14 eine weitere Ausführungsform einer Filteranordnung umfassend ein Filtergehäuse mit einem darin aufgenommenem Innenraumluftfilterelement; und
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15 und 16 schematische Darstellung zur Erläuterung noch einer weiteren Ausführungsform eines Abstandselements.
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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 eine in 2 gezeigte Filteranordnung 6.
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Die Filteranordnung 6 umfasst ein Filtergehäuse 7 mit einem darin insbesondere austauschbar aufgenommenen Innenraumluftfilterelement 8. Das Innenraumluftfilterelement 8 ist in 3 näher gezeigt und wird im Weiteren auch einfach als Innenraumluftfilter bezeichnet. Der Innenraumfilter 8 weist ein Filtermedium 9 auf, welches insbesondere ringsum mit einem Rahmen 10 verbunden ist. Der Rahmen 10 kann beispielsweise Seitenbänder 11, 12 und Kopfbänder 13, 14 umfassen.
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Das Filtermedium 9 ist in 4 isoliert gezeigt. Das Filtermedium 9 ist beispielsweise ein Filtervlies, Filtergewebe, Filtergelege oder Filterfilz, insbesondere ein Nadelfilz. Insbesondere kann das Filtermedium 9 in einem Meltblown-Verfahren hergestellt sein. Das Filtermedium 9 kann Naturfasern, wie Baumwolle, oder Kunstfasern, beispielsweise aus Polyester, Polyphenylsulfid oder Polytetrafluorethylen, aufweisen. Die Fasern können bei der Verarbeitung in, schräg und/oder quer zur Maschinenrichtung M orientiert sein. Auch können die Fasern in einer Raumrichtung gestreckt sein. Das Filtermedium 9 kann ein- oder mehrlagig ausgebildet sein.
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Das Filtermedium 9 kann Falten 15 aufweisen, welche sich typischerweise quer zur Maschinenrichtung M erstrecken. Das gefaltete Filtermedium wird auch als Plissée bezeichnet. Die Falten 15 können mittels Faltens entlang scharfer Faltkanten 16 (auch als Faltenspitzen bezeichnet) oder durch eine wellenförmige Ausführung des Filtermediums 9 erzeugt werden. Eine jeweilige Falte 15 kann durch zwei Faltabschnitte 22 definiert sein, welche über eine entsprechende Faltkante 16 miteinander verbunden sind. Die Faltenkanten 16 können hierbei in einer Ebene, die senkrecht oder schräg zur Anströmrichtung, welche in 2 durch den Pfeil L kenntlich gemacht ist, unterschiedlich ausgebildet sein. Die Faltung kann insbesondere als Zick-Zack-Faltung ausgeführt sein.
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Auch eine Faltung, bei welcher die Falten 15 eine variierende Höhe H aufweisen, ist möglich. Ferner kann der Faltenabstand zwischen den Falten 15 variieren, so dass die Distanz A1 ungleich der Distanz A2 ist. Das Filtermedium 9 kann selbsttragend ausgeführt sein, d. h. die Falten 15 sind bei einer bestimmungsgemäßen Durchströmung im Filterbetrieb formstabil.
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Das Filtermedium 9 wird in Maschinenrichtung M von Endfalten 17, 18 begrenzt. Quer dazu wird das Filtermedium 9 von Faltenstirnkanten 19, 20 (auch als Faltenprofile bezeichnet) begrenzt. Mit ”Faltenstirnkante” ist die stirnseitige Faltenfläche gemeint, welche sich zwischen benachbarten Faltkanten 16 einer jeweiligen Falte 15 erstreckt.
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Das Filtermedium 9 kann in der Draufsicht, also in der Ebene E seiner flächigen Erstreckung, eine rechteckige Gestalt aufweisen. Allerdings ist auch eine dreieckige, fünf- oder mehreckige, runde oder ovale Gestalt denkbar.
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Die in 3 gezeigten Seitenbänder 11, 12 sind mit den Faltenstirnkanten 19, 20, die Kopfbänder 13, 14 mit den Endfalten 17, 18 verbunden, insbesondere durch Verschmelzen, Verschweißen oder Verkleben. Die Seitenbänder 11, 12 sowie die Kopfbänder 13, 14 können den Rahmen 10 einstückig oder mehrteilig ausbilden. Die Seitenbänder 11, 12 sowie die Kopfbänder 13, 14 können beispielsweise aus einem insbesondere flexiblen Fasermaterial oder als insbesondere steife Kunststoffspritzgussbauteile hergestellt sein. Insbesondere kann der Rahmen 10 durch Anspritzen an das Filtermedium 9 erzeugt sein.
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Das Filtermedium 9 kann als Partikelfilter fungieren und dabei Partikel, insbesondere Staub, Schwebstoffe oder Flüssigkeitstropfen, aus der Ansaugluft 3 herausfiltern. Zusätzlich kann das Filtermedium 9 als Geruchsfilter fungieren. Hierzu kann es beispielsweise eine Schicht Aktivkohle aufweisen. Das Filtermedium 9 kann ganz allgemein dazu eingerichtet sein, bestimmte feste, flüssige und/oder gasförmige Stoffe zu ab- oder adsorbieren.
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Im Filterbetrieb wird das Filtermedium 9, wie in 2 gezeigt, senkrecht zu seiner flächigen Erstreckung von Luft L durchströmt. Die Luft L strömt dabei von einer Rohseite RO des Innenraumfilters 8 hin zu einer Reinseite RE desselben.
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Um eine ausreichende Abdichtung zwischen der Roh- und Reinseite RO, RE zu gewährleisten, kann eine Dichtung zwischen dem Innenraumfilter 9 und dem Filtergehäuse 7 vorgesehen sein. Die Dichtung kann beispielsweise in den Rahmen 10 integriert sein. In diesem Fall ist der Rahmen 10 zumindest teilweise aus einem dichtenden Material ausgebildet. Alternativ kann die Dichtung als Zusatzteil vorgesehen, beispielsweise an dem Rahmen 10 befestigt, insbesondere angespritzt sein. Eine solche Dichtung 21 ist beispielhaft und ausschnittsweise in 3 dargestellt.
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In 3 ist ferner eine Anlagefläche 21 angedeutet, an die das erste Seitenband 11 um den Abstand d beabstandet anliegt. Ein wohldefinierter Abstand kann sich durch die Größe des Gehäuses ergeben oder aber, weil ein Zwischenraum aus anderen Gründen gewünscht ist. Dazu können, in 3 durch das hintere Seitenband 11 verdeckt, Abstandshalter oder Abstandselemente vorgesehen werden.
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Im Weiteren werden Filterelemente und Filteranordnungen gezeigt, die geeignete Abstandselemente an wenigstens einem Seitenband haben. 5 bis 7 zeigen eine erste Ausführungsform eines Innenraumluftfilterelements, das im Wesentlichen die gleichen Elemente, wie sie in 3 dargestellt sind, umfasst. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht des Filterelements 100, 6 eine seitliche Ansicht auf ein Seitenband mit Abstandselementen, und 7 eine Draufsicht auf das quaderförmige Faltenpack 9 des Filterelements 100.
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Das Filterelement 100 umfasst das Faltenpack 9 und zwei Seitenbänder 11, 12, die auf die Faltprofile 19 des Faltenpacks 9 angebracht sind. Ferner ist ein rechteckiges Kopfband 14 – in der Orientierung der 5 bis 7 – rechts angeordnet und ein zweischenkliges Kopfband 13 auf der linken Seite. Das Kopfband 13 hat dabei einen ersten breiten Schenkel 23, der mit den Seitenbändern 11, 12 den Rahmen schließt und einen zweiten Schenkel 24, der beispielsweise zur Abdichtung oder Handhabung des Filterelements eingesetzt werden kann. In 6 ist links ein Blick auf die Faltprofile 19 freigelegt. Die Faltprofile 19 ergeben sich aus dem zickzackförmig gefalteten Filtermedium. Das Filtermedium ist beispielsweise mehrlagig ausgeführt, wodurch sich die eher wellenförmigen Knicke bzw. Faltungen ergeben.
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Das Filterelement umschließt ein im Wesentlichen quaderförmiges Volumen, wobei, wie es in 7 dargestellt ist, das Faltenpack 9 zusammen mit dem Rahmen aus den Seiten- und Kopfbändern 11–14 einen rechteckigen Querschnitt bilden. Um das erste mit 11 bezeichnete Seitenwand 11 bzw. das gesamte Filterelement 100 gegenüber einer Anlagefläche 27 (vgl. 7) zu beabstanden und abzustützen, sind zwei Abstandselemente 25 und 26 an dem ersten Seitenband 11 vorgesehen. Die Abstandselemente 25 und 26 haben z. B. eine Dicke von einigen Millimetern und sind als Kunststoffplättchen gefertigt. Als Kunststoffplättchen oder -material kommt z. B. ein PUR-Schaum in Frage, der sich bei der Herstellung verfestigt.
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Man erkennt in der Seitenansicht der 6, dass die beiden Abstandselemente 25, 26 symmetrisch zur Mittellinie 10 des Seitenbands 11 angeordnet sind. Insofern ergeben sich zwei gleich ausgeführte Abstandselemente 25 und 26, die von einem oberen Rand 11B und einem unteren Rand 11A des Seitenbands 11 versetzt zur Mitte angebracht sind. D. h. die Ausdehnung der Abstandselemente 25, 26 ist deutlich geringer als die des Seitenbands 11. Beispielsweise hat das Seitenband 11 und damit das Filterelement 100 eine Längsausdehnung von 20 bis 25 cm. Eine Höhe H des Filterelements 100 ist beispielsweise 3 bis 5 cm. In Ausführungsformen ist die Breite B etwa 10 bis 15 cm. Um einen Abstand d von etwa 1 bis 2 mm über die Erstreckung des Seitenbands 11 zu erzielen, haben die Abstandselemente eine Dicke von etwa 3 bis 5 mm.
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Die flächige Ausdehnung der Abstandselemente 25, 26, wie sie in 6 sichtbar sind, beträgt z. B. 3 bis 4 cm mal 2 bis 3 cm. Das Seitenbandmaterial ist z. B. aus einem flauschigen Vliesmaterial gefertigt, so dass in der jeweiligen Einbausituation die Abstandselemente 25 und 26 etwas in das Seitenband 11 hineindrücken. D. h., im eingebauten Zustand wird das Filterelement 100 zwischen den Seitenbändern 11 und 12 durch jeweilige Gegenflächen am Filtergehäuse eingespannt. Dadurch wird eine verbesserte Dichtwirkung an den Rändern erzielt.
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In 7 erkennt man, dass beispielsweise bei einer vertikalen Einbausituation das Filterelement 100 mit Hilfe der Abstandselemente 25, 26, die auch als Abstandsfüße bezeichnet werden können, auf der Anlagefläche 27 aufliegt.
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Durch den Zwischenraum d ist z. B. eine zuverlässige Drainage gewährleistet. Werden die Abstandselemente oder Füße 25, 26 aus einem wasserfesten Material gefertigt, wird durch diese verhindert, dass an der Anlagefläche 27 vorliegendes Wasser in das Seitenbandmaterial 11 eindringt. D. h., durch die Abstandselemente 25, 26 wird eine verbesserte Drainage beim Einbau erzielt. Darüber hinaus kann durch eine Variation der Dicke der Abstandselemente 25, 26 ein Faltenpack 9 vorgegebener Größe in verschiedenen Gehäusen eingesetzt werden. Insofern ermöglicht ein Filterelement 100 mit Abstandselementen 25, 26 eine flexiblere Anwendung desselben in verschiedenen Bauräumen.
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Das Filterelement 100 eignet sich insbesondere für Filtergehäuse, bei denen die Filterelemente 100 stehend, also vertikal, angeordnet werden und eine Boden- oder Anlagefläche 27 praktisch keine Neigung aufweist.
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Die 8, 9 und 10 zeigen eine zweite Ausführungsform eines Innenraumluftfilterelements 101 und einer Filteranordnung 106. In 8 ist eine perspektivische Darstellung eines Filterelements 101 gezeigt. Man erkennt wiederum ein von einem ersten Seitenband 11, einem zweiten Seitenband 12 und zwei Kopfbändern 13 umschlossenes Faltenpack 9. An der dem Betrachter zugewandten Seite ist an dem ersten Seitenband 11 ein erstes und zweites Abstandselement 28 angeordnet. Die Abstandselemente 28 sind beispielsweise aus Gummi- oder Kunststoffquadern gefertigt, die mit Hilfe von Stiften an dem Seitenband 11 befestigt sind.
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9 zeigt eine Detailansicht der in 8 gewählten Ausführungsform für ein Abstandselement 28. Das Abstandselement 28 hat einen Grundkörper 29, der in der Art eines flachen Quaders der Dicke D ausgeführt ist. An der dem Seitenband 11 zugewandten Seite sind zwei nagel- oder pinförmige Stifte 30 vorgesehen, die mit Wiederhaken 43 versehen sind. Die Wiederhaken 43 hintergreifen im eingebauten Zustand das Seitenband 11.
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10 zeigt eine Ausschnittansicht einer Filteranordnung 106 mit einem Filtergehäuse 7 und einem darin aufgenommenen Filterelement 101. Das Filtergehäuse 7 hat bei bestimmungsgemäßem Gebrauch eine horizontale Gehäusewand 21 als Anlagefläche. Die Horizontale ist in 10 mit K bezeichnet. Das Filterelement 101 ist stehend angeordnet, so dass das Seitenband 11 beabstandet gegenüber der Auflagefläche 21 vorliegt. Die Beabstandung erfolgt über die in 8 und 9 gezeigten Abstandselemente 28. Dabei liegt der Grundkörper 29 an der Auflagefläche 21 an. Der Grundkörper 29 ist beispielsweise aus einem gespritzten Kunststoffmaterial, einem Elastomer oder auch aus Kautschuk geformt.
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Der Stift 30 durchstößt das Seitenband 11 und ist durch den Widerhaken 43 fest mit diesem verbunden. Der Stift 30 verläuft parallel zu den Faltungen des Faltenpacks 9.
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Durch die in der Schnittansicht der 10 sichtbare Beabstandung entsteht zwischen dem Seitenband 11 und dem Gehäuse 7 ein schmaler Hohlraum 31. Durch diesen Hohlraum 31 kann beispielsweise Kondenswasser abgeführt werden. Insofern wirkt der Hohlraum 31 als Drainage. Quer zur Fläche des Faltenpacks 9 erfolgt eine Abdichtung mit Hilfe vertikaler Gehäusewandabschnitte 44 und dem Seitenband 11 selbst. Eine ähnliche Einbausituation ergibt sich bei der Verwendung des in 5 bis 7 angedeuteten Filterelements 100.
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11 bis 13 zeigen eine dritte Ausführungsform eines Innenraumluftfilterelements perspektivisch, in der Seitenansicht und in der Draufsicht. Bei dem in 11 bis 13 dargestellten Filterelement 102 sind die Abstandselemente 32 aus runden Platten bzw. flachen Zylindern gefertigt. Man erkennt in 11 in der perspektivischen Darstellung das quaderförmige Filterelement 102 mit zwei Seitenbändern 11 und 12 sowie Kopfbändern 13, 14 und den dazwischenliegenden Faltenpack 9. Die Darstellung entspricht im Wesentlichen der 8. Die runden Abstandselemente 32 sind z. B. auf das Seitenband 11 aufgeklebt. Dazu kann ein Zwei-Komponenten-Klebstoff oder andere für die Filterfertigung bekannte Klebstoffe verwendet werden.
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Die runde Form der Abstandselemente 32 lässt sich z. B. auch durch das Auftragen von Hotmelt-Punkten erzielen. Hotmelt-Klebstoffe werden beispielsweise beim Befestigen der Seitenbänder an die Faltprofile bereits eingesetzt, so dass einerseits aufgrund der bereits vorliegenden Materialmixe und andererseits der Flexibilität des ausgehärteten Hotmelt-Klebers, günstige Abstandselemente gefertigt werden können.
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13 zeigt eine Detailansicht einer Filteranordnung 107 mit dem Filterelement 102 aus 11 und 12. Es ist eine Gehäusewand 21 dargestellt, die auskragende Rippen 33, 34 umfasst. Dabei sind höher oder stärker auskragende Rippen 34 und geringer auskragende Rippen 33 vorgesehen. Zwischen den jeweiligen Rippen 33, 34 entstehen dadurch Drainagekanäle für Kondenswasser. Die geringer auskragenden Rippen 33 bilden dabei eine Auflagefläche 27, an der die Abstandselemente 32 anliegen. Die stärker auskragenden Rippen 34 liefern eine versetzte Anlagefläche 27' für das Seitenband 11. In der in 13 dargestellten Einbausituation liegen Bereiche 35 vor, in denen die geringer auskragenden Rippen 33 vorliegen. In diese Bereichen 35 greifen die Abstandselemente 32 ein.
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14 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Filteranordnung 108 mit einem Filtergehäuse und darin aufgenommenen Innenraumluftfilterelementen. In 14 ist eine Draufsicht dargestellt, wobei das Filtergehäuse einen unteren Gehäuseteil 37 und einen diesen verschließenden oberen Gehäuseteil 38 umfasst. Das Filtergehäuse kann als ein Schacht zur Aufnahme von zwei Filterelementen verstanden werden. In der Orientierung der 14 unten ist eine Anlagefläche 27 aus der horizontalen Gehäusewand 21 gebildet.
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Ein erstes Filterelement 100, beispielsweise in der Art der 5, liegt unter einem zweiten Filterelement 36 vor. Die Abstandselemente 25, 26 am Seitenband 11 des ersten Innenraumluftfilterelements 100 lagern auf der Anlagefläche 27. Das zweite Innenraumluftfilterelement 36 hat nur einen Faltenpack 9, das von zwei Seitenbändern 11', 12' umgeben ist. Das Seitenband 11' und das zweite Seitenband 12 des ersten Filterelements liegen nebeneinander bzw. aneinander. Bei der Montage oder beim Austausch der Filterelemente 100, 36 erfolgt ein Einschub in der Montagerichtung, die mit W bezeichnet ist. Zunächst wird in den Schacht, der durch das untere Gehäuseteil 37 gebildet ist, ein Filterelement 100 mit Abstandselementen 25, 26 eingeführt. Darauf wird ein Filterelement 36 ohne Abstandselemente an Seitenbändern 11', 12' eingeführt, woraufhin der Deckel bzw. der obere Gehäuseteil 38 verschlossen werden kann.
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Die beiden Filterelemente 100, 36 bilden gemeinsam die Filterfläche. Es ist beispielsweise vorteilhaft, nur eines der Filterelemente 100, 36 mit Abstandselementen 25, 26 zu versehen, weil das zweite in der Orientierung der 14 oberhalb vorliegende Filterelement 36 nicht mit potenziell in dem Drainageraum 31 vorliegendem Kondenswasser in Berührung kommt. Insgesamt ergibt sich eine zuverlässige Filteranordnung.
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15 zeigt noch eine Ausführungsform für Abstandselemente 39, die an einem Seitenband angebracht werden können. Neben den zuvor beschriebenen nicht zerstörungsfrei entfernbaren Abstandselementen kann eine Befestigung beispielsweise über Klettverbinder oder auch Clips oder Klemmen erfolgen. In 15 ist ein derartiger Clip oder eine Klammer als Abstandselement 39 dargestellt.
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In der Orientierung der 15 von links reicht das Faltenpack 9 an das Seitenband 11. Das Seitenband 11 hat eine untere Kante 11A und eine obere Kante 11B. Das Abstandselement 39 hat nun zwei Klammerabschnitte 40, die den oberen und den unteren Rand 11B, 11A des Seitenbandes 11 umgreifen. Auf der Seite des Faltenpacks 9 greifen die Klammerabschnitte 40 zwischen die Faltprofile 19. Dies ist in 16 angedeutet. Die gestrichpunkteten Kurven entsprechen den Faltenprofilen 19, und die Stellen 42 weisen auf Bereiche hin, in denen die Klammerabschnitte 40 eingreifen können.
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Auf der der jeweiligen Anlagefläche zugewandten Seitenfläche des Seitenbands 11 ist ein Abstandsabschnitt 41 der gewünschten Dicke vorgesehen. Das Abstandselement 39, wie es in 15 oder 16 angedeutet ist, kann anstelle der in den vorherigen Figuren beschriebenen Abstandselemente eingesetzt werden. Das geklemmte Abstandselement 39 hat den Vorteil, dass es entfernbar ist und daher an konventionelle Innenraumluftfilterelemente angefügt werden kann. Durch die Klammerabschnitte 40 kann ferner eine Stabilisierung der Faltenprofile erzielt werden.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern vielfältig modifizierbar. ”Ein” schließt vorliegend keine Vielzahl aus.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Klimaanlage
- 3
- Außenluft
- 6
- Filteranordnung
- 7
- Filtergehäuse
- 8
- Innenraumluftfilterelement
- 9
- Filtermedium, Faltenpack
- 10
- Rahmen
- 11, 12
- Seitenband
- 11A, 11B
- Rand
- 13, 14
- Kopfband
- 15
- Falten
- 16
- Faltkante
- 17, 18
- Endfalten
- 19, 20
- Faltprofil
- 21
- Gehäusewand
- 22
- Faltabschnitt
- 23, 24
- Schenkel
- 25, 26
- Abstandselement
- 27
- Anlagefläche
- 28
- Abstandselement
- 29
- Grundkörper
- 30
- Stift
- 31
- Hohlraum
- 32
- Abstandselement
- 33
- Rippe
- 34
- Rippe
- 35
- Bereich
- 36
- Innenraumluftfilterelement
- 37, 38
- Gehäuseteil
- 39
- Abstandselement
- 40
- Klammerabschnitt
- 41
- Abstandsabschnitt
- 42
- Faltzwischenraum
- 44
- vertikale Gehäusewand
- 100
- Innenraumluftfilterelement
- 101
- Innenraumluftfilterelement
- 106
- Filteranordnung
- 107
- Filteranordnung
- 108
- Filteranordnung
- A1, A2
- Faltenabstand
- B
- Breite
- C
- Mittellinie
- d
- Abstand
- D
- Dicke
- E
- Ebene
- H
- Faltenhöhe
- K
- Horizontale
- L
- Anströmrichtung
- M
- Maschinenrichtung
- RE
- Reinseite
- RO
- Rohseite
- W
- Einschubrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014002647 A1 [0006]
- DE 102009059782 B4 [0006]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- ISO 12103-1 [0020]
- ISO 9237 [0020]
- DIN 71460-1 [0020]
- ISO 12103-1 [0021]
- DIN 71460-1 [0021]
- DIN 71460-1 [0021]
