DE102021126857A1

DE102021126857A1 - Filterelement und Filtersystem

Info

Publication number: DE102021126857A1
Application number: DE102021126857.5A
Authority: DE
Inventors: Philipp Hettkamp; Markus Wagner; Michael Kaufmann
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2021-10-15
Filing date: 2021-10-15
Publication date: 2023-04-20
Also published as: WO2023061945A1; CN118103123A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Filterelement (10) zum Filtern eines Fluids, insbesondere Luft, mit wenigstens einem Filterbalg (12) mit einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium (13), mit einer rohseitigen Eintrittsfläche (50) und einer reinseitigen Austrittsfläche (52), wobei der Filterbalg (12) in einem Verstärkungsrahmen (18) angeordnet ist, mit wenigstens einer Dichtung (20), welche umfangsmäßig wenigstens teilweise zusammenhängend wenigstens abschnittsweise an einer äußeren Umfangsseite des Filtermediums (13) auf der Eintrittsfläche (50) oder auf der Austrittsfläche (52) des Filterbalgs (12) angeordnet ist, insbesondere durch Anschäumen oder Anspritzen mit dem Verstärkungsrahmen (18) verbunden ist, wobei auf der Austrittsfläche (52) des Filterbalgs (12) ein Abdeckelement (80) angeordnet ist, welches eine Vielzahl von Öffnungen (82) zur Fluiddurchströmung aufweist, welches Abdeckelement (80) mit der Dichtung (20) fest verbunden ist, insbesondere durch Anschäumen oder Anspritzen mit der Dichtung (20) verbunden ist.Die Erfindung betrifft ferner ein Filtersystem (100) mit einem derartigen Filterelement (10).

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Filterelement zum Filtern eines Fluids, insbesondere zur Verwendung als Luftfilter einer Brennkraftmaschine oder als Innenraumluftfilter, insbesondere eines Kraftfahrzeugs sowie ein Filtersystem mit einem Filterelement.
Stand der Technik
DE 10 2009 040 202 A1 offenbart ein Filter, umfassend ein ziehharmonikaartig gefaltetes Filtermedium, welches eine Rohseite von einer Reinseite trennt und abwechselnd Faltenspitzen und Faltengründe aufweist. In den Faltenzwischenräumen sind Klebstoffspuren angeordnet, welche sich alternierend zwischen Faltenspitzen und Faltengründen erstrecken, wobei sowohl auf der Rohseite als auch auf der Reinseite des Filtermediums jeweils mindestens zwei Klebstoffspuren zueinander parallel und senkrecht zu der Richtung der Faltenspitzen auf dem Filterelement angeordnet sind. Die Klebstoffspuren auf der Rohseite und/oder der Reinseite sind in regelmäßigen Abständen unterbrochen, wobei die Anfangs- und Endpunkte der Unterbrechungen der Klebstoffspuren an einer Mehrzahl von Geraden ausgerichtet sind, welche zueinander parallel verlaufen und mit den Faltenspitzen einen Winkel von 10-80°, bevorzugt 45+/-15° bilden.
Offenbarung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Filterelement zum Filtern eines Fluids zu schaffen, das eine hohe Standzeit bei hoher Zuverlässigkeit im Betrieb aufweist.
Eine weitere Aufgabe ist es, ein Filtersystem zum Filtern eines Fluids zur Aufnahme eines solchen austauschbaren Filterelements zu schaffen.
Die vorgenannte Aufgabe wird nach einem Aspekt der Erfindung gelöst von einem Filterelement zum Filtern eines Fluids, insbesondere Luft, mit wenigstens einem Filterbalg mit einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium, mit einer rohseitigen Eintrittsfläche und einer reinseitigen Austrittsfläche, wobei der Filterbalg in einem Verstärkungsrahmen angeordnet ist, mit wenigstens einer Dichtung, welche umfangsmäßig wenigstens teilweise zusammenhängend wenigstens abschnittsweise an einer äußeren Umfangsseite des Filtermediums auf der Eintrittsfläche oder auf der Austrittsfläche des Filterbalgs angeordnet ist, insbesondere durch Anschäumen oder Anspritzen mit dem Verstärkungsrahmen verbunden ist, wobei auf einer Anströmseite und/oder auf einer Abströmseite von Falten des Filterbalgs eine Mehrzahl von länglichen Klebstoffabschnitten entlang einer Abrollung der Falten des Filtermediums in mindestens zwei Klebstoffspuren angeordnet sind, wobei bevorzugt Klebstoffspuren auf der Anströmseite und/oder Klebstoffspuren auf der Abströmseite in einer Querrichtung versetzt gegeneinander angeordnet sind, wobei Klebstoffspuren weiter bevorzugt wenigstens bereichsweise zur Kompensation einer Längenänderung der Klebstoffspuren gegenüber dem Filtermedium und/oder der Dichtung zugentlastend ausgebildet sind, wobei auf der Austrittsfläche des Filterbalgs ein Abdeckelement angeordnet ist, welches eine Vielzahl von Öffnungen zur Fluiddurchströmung aufweist, welches Abdeckelement mit der Dichtung fest verbunden ist, insbesondere durch Anschäumen oder Anspritzen mit der Dichtung verbunden ist.
Die weitere Aufgabe wird nach einem weiteren Aspekt der Erfindung gelöst von einem Filtersystem zum Filtern eines Fluids mit einem Filtergehäuse, welches wenigstens einen Einlass zum Einströmen des Fluidstroms und wenigstens einen Auslass zum Ausströmen des gereinigten Fluidstroms aufweist, und mit einem in dem Filtergehäuse zwischen einer Rohseite und einer Reinseite austauschbar angeordneten Filterelement zum Filtern des Fluids, mit wenigstens einem Filterbalg mit einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium, mit einer rohseitigen Eintrittsfläche und einer reinseitigen Austrittsfläche, welcher Filterbalg in einem reinseitig angeordneten Verstärkungsrahmen angeordnet ist, mit wenigstens einer Dichtung, welche umfangsmäßig wenigstens teilweise zusammenhängend wenigstens abschnittsweise an einer äußeren Umfangsseite des Filtermediums auf der Eintrittsfläche oder auf der Austrittsfläche des Filterbalgs angeordnet ist, insbesondere durch Anschäumen oder Anspritzen mit dem Verstärkungsrahmen verbunden ist, wobei auf einer Anströmseite und/oder auf einer Abströmseite von Falten des Filterbalgs eine Mehrzahl von länglichen Klebstoffabschnitten entlang einer Abrollung der Falten des Filtermediums in mindestens zwei Klebstoffspuren angeordnet sind, wobei bevorzugt Klebstoffspuren auf der Anströmseite und/oder Klebstoffspuren auf der Abströmseite in einer Querrichtung versetzt gegeneinander angeordnet sind, wobei weiter bevorzugt Klebstoffspuren wenigstens bereichsweise wenigstens auf der Abströmseite zur Kompensation einer Längenänderung der Klebstoffspuren gegenüber dem Filtermedium und/ oder der Dichtung zugentlastend ausgebildet sind, wobei auf der Austrittsfläche des Filterbalgs ein Abdeckelement angeordnet ist, welches eine Vielzahl von Öffnungen zur Fluiddurchströmung aufweist, welches Abdeckelement mit der Dichtung fest verbunden ist, insbesondere durch Anschäumen oder Anspritzen mit der Dichtung verbunden ist.
Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Filterelement zum Filtern eines Fluids, insbesondere Luft, vorgeschlagen, mit wenigstens einem Filterbalg mit einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium, mit einer rohseitigen Eintrittsfläche und einer reinseitigen Austrittsfläche, wobei der Filterbalg in einem Verstärkungsrahmen angeordnet ist, mit wenigstens einer Dichtung, welche umfangsmäßig wenigstens teilweise zusammenhängend wenigstens abschnittsweise an einer äußeren Umfangsseite des Filtermediums auf der Eintrittsfläche oder auf der Austrittsfläche des Filterbalgs angeordnet ist, insbesondere durch Anschäumen oder Anspritzen mit dem Verstärkungsrahmen verbunden ist. Auf einer Anströmseite und/oder auf einer Abströmseite von Falten des Filterbalgs sind eine Mehrzahl von länglichen Klebstoffabschnitten entlang einer Abrollung der Falten des Filtermediums in mindestens zwei Klebstoffspuren angeordnet. Dabei sind Klebstoffspuren auf der Anströmseite und Klebstoffspuren auf der Abströmseite in einer Querrichtung versetzt gegeneinander angeordnet, wobei Klebstoffspuren wenigstens bereichsweise wenigstens auf der Abströmseite zur Kompensation einer Längenänderung der Klebstoffspuren gegenüber dem Filtermedium und/oder der Dichtung zugentlastend ausgebildet sind. Auf der Austrittsfläche des Filterbalgs ist ein Abdeckelement angeordnet, welches eine Vielzahl von Öffnungen zur Fluiddurchströmung aufweist. Das Abdeckelement ist mit der Dichtung fest verbunden, insbesondere durch Anschäumen oder Anspritzen mit der Dichtung verbunden.
Der Filterbalg kann beispielsweise zickzackförmig zu Falten gefaltet sein, mit parallelen, in einer Längserstreckung des Filterbalgs aufeinander folgenden Faltenspitzen, die sich jeweils zwischen gegenüberliegenden Stirnkanten des Filterbalgs erstrecken. Der auf der Rückseite der Faltenspitze liegende Teil der Falte wird als Faltengrund bezeichnet.
Die Durchströmungsrichtung ist bei einem flachen Filter beispielsweise senkrecht zur Eintrittsfläche und Austrittsfläche, die bei einem flachen Filter an gegenüberliegenden Flachseiten des Filterbalgs vorgesehen sind, gerichtet. Vorzugsweise bilden die Austrittsfläche und die Eintrittsfläche bei einem Filter mit aufgestellten Falten die Flächen, in denen jeweils die Faltenspitzen von Falten des Filtermediums liegen.
Die dem strömenden Fluid zugewandte Seite einer Falte des Filtermediums wird als Anströmseite der Falte bezeichnet, die dem strömenden Fluid abgewandte Seite der Falte wird als Abströmseite der Falte bezeichnet.
Dabei kann der Filterbalg umlaufend mit einem durchgehenden Verstärkungsrahmen umspritzt sein. Ein solcher Filterbalg ist vorteilhaft als Luftfilter, beispielsweise einer Brennkraftmaschine, einzusetzen und stellt eine kostengünstige und effiziente Lösung eines Luftfilters dar. Durch den angespritzten Rahmen lässt sich der Filterbalg einfach montieren und im Bedarfsfall auch austauschen.
Die Dichtung kann bevorzugt eine Polyurethan (PUR)-Dichtung sein, welche durch Anschäumen oder Anspritzen an den Filterbalg im Bereich des Verstärkungsrahmens hergestellt werden kann.
Vorteilhafterweise kann das Filterelement ein so genanntes Flachfilterelement sein. Bei einem Flachfilterelement im Sinne der Erfindung ist das Filtermedium nicht zu einem Hohlkörper geschlossen.
Das erfindungsgemäße Filterelement ist nicht ringförmig ausgebildet. Die Durchströmseiten liegen sich bezüglich einer Elementachse axial gegenüber. Im Unterschied dazu ist bei einem Hohlfilterelement, insbesondere einem so genannten Rundfilterelement, das Filtermedium umfangsmäßig geschlossen und umgibt einen Innenraum. Das erfindungsgemäße Filterelement kann eben oder gebogen sein. Dabei kann eine Eintrittsfläche und/oder eine Austrittsfläche des Filterbalges für das Fluid eben, gebogen oder abgestuft sein. Das Filterelement kann auch kastenförmig sein. Der Filterbalg kann etwa die Form eines Polyeders aufweisen. Vorteilhafterweise kann der Filterbalg würfelförmig, quaderförmig, pyramidal, prismatisch, keilartig oder dergleichen sein. Dabei ist es nicht erforderlich, dass alle Seiten, insbesondere Umfangsseiten, des Filterbalges eben sind. Wenigstens eine Seite des Filterbalges kann auch wenigstens zum Teil gebogen, insbesondere parabolisch, und/oder gestuft verlaufen. Gegenüberliegende Seiten können parallel verlaufen. Alternativ oder zusätzlich können sie auch schräg oder in anderer Weise nicht parallel zueinander verlaufen. Vorteilhafterweise können die Eintrittsfläche und/oder die Austrittsfläche jeweils wenigstens abschnittsweise senkrecht oder schräg zur Elementachse verlaufen.
Vorteilhafterweise können die Eintrittsfläche und die Austrittsfläche wenigstens abschnittsweise schräg zueinander und/oder wenigstens abschnittsweise parallel zueinander verlaufen. Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Filterbalg ein zickzackartig und/ oder wellenartig geformtes Filtermedium aufweisen. Auf diese Weise kann die von dem Fluid zu durchströmende Oberfläche des Filtermediums im Verhältnis zur Raumausdehnung des Filterbalgs vergrößert werden.
Vorteilhafterweise können Faltenspitzen des Filtermediums auf den gegenüberliegenden Durchströmseiten, insbesondere auf einer Eintrittsfläche und/oder einer Austrittsfläche, parallel verlaufen.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Filterbalg verhältnismäßig tiefe Falten und/oder variable Faltenhöhen aufweisen. Als Faltenhöhe wird die Ausdehnung einer Falte des gefalteten Filtermediums zwischen einer einströmseitigen Faltenspitze und einer benachbarten ausströmseitigen Faltenspitze bezeichnet. Bei tiefen Falten ist die Faltenhöhe, also die Höhe des Filterbalgs im Bereich der entsprechenden Falte, größer als eine Breite und/oder eine Länge des Filterbalgs senkrecht oder quer zur Faltenhöhe.
Das Filtermedium kann Filterpapier, Filtervlies, Meltblown, Gewebe und/oder andersartiges zur Filtrierung von Fluid, insbesondere Luft, geeignetes Filtermaterial aufweisen. Vorteilhafterweise kann das Filtermedium flexibel, insbesondere faltbar oder biegbar, sein.
Gemäß dem Stand der Technik sind üblicherweise stirnseitig angeordnete Klebstoffabschnitte als über die Eintrittsfläche oder Austrittsfläche durchgehende Klebstoffspuren auf den Faltenspitzen der Falten des Filtermediums angeordnet.
Erfindungsgemäß ist auf der Austrittsfläche des Filterbalgs ein Abdeckelement angeordnet, welches eine Vielzahl von Öffnungen zur Fluiddurchströmung aufweist. Das Abdeckelement kann beispielsweise als Lochblech oder Gitter aus Metall ausgebildet sein, so dass das gefilterte Fluid durch das Abdeckelement ohne zu große Strömungswiderstände durchtreten kann. Das Abdeckelement ist mit der Dichtung fest verbunden und kann insbesondere, wenn die Dichtung durch Anschäumen oder Anspritzen hergestellt wird, gleich mit der Dichtung angeschäumt oder angespritzt werden.
Zusätzlich kann das Abdeckelement mittels Klebstoffspuren, welche durch die Öffnungen des Abdeckelements durchgreifen, mit den Faltenspitzen des Filterbalgs verbunden sein.
Vorteilhaft können so Schwingungen der Falten des Filterbalgs, welche insbesondere bei sogenannten Heavy Duty-Anwendungen, also beispielsweise einem Einsatz im Nutzfahrzeugbereich oder bei Landmaschinen, im Betrieb zu einer frühzeitigen Schädigung des Filterbalgs führen können, unterdrückt werden, da die Faltenspitzen durch das Abdeckelement festgehalten werden.
Vorteilhaft können Klebstoffspuren auf einer Anströmseite des Filtermediums beispielsweise um einen halben Abstand der Klebstoffspuren in Querrichtung des Filterbalgs versetzt aufgebracht sein gegenüber Klebstoffspuren auf einer Abströmseite des Filtermediums. So ist auf dem Filtermedium abwechselnd eine Klebstoffspur auf der Anströmseite und auf der Abströmseite aufgetragen. Dadurch bleibt die Gesamtmenge an aufgetragenem Leim gleich verglichen mit einem herkömmlichen Anbringen von Klebstoffspuren, die üblicherweise einander gegenüber liegend angebracht sind. Der Abstand der Klebstoffspuren in Querrichtung kann dadurch jedoch halbiert sein, was sich positiv auf die Stabilität des Filterbalgs auswirkt.
Zusätzlich können die Klebstoffspuren zugentlastende Maßnahmen zur Kompensation einer Längenänderung der Klebstoffspuren im Betrieb aufweisen, so dass bei Schrumpfen der Klebstoffspuren aufgrund von Umwelteinflüssen wie Temperaturwechsel die Klebstoffspur nicht aufreißen und eventuell den Filterbalg beschädigen kann. Dies ist besonders wichtig auf der Seite des Filterbalgs mit dem starren Kunststoffrahmen, an dem die Dichtung angeordnet ist, da der Filterbalg mit dem Rahmen fest verbunden ist und sich beim Schrumpfen der Klebstoffspur vom Rahmen lösen könnte.
Durch die zugentlastenden Maßnahmen kann vorteilhaft vermieden werden, dass die Klebstoffspuren durch Schrumpfen des Klebstoffs im Lauf der Zeit Klebstofföffnungen aufweisen, was dann zu Leckagen für das zu reinigende Fluid zwischen der Dichtung und dem Filtermedium führen kann. Der Vorteil der zugentlastenden Maßnahmen besteht darin, dass es durch das Schrumpfen des Klebstoffs nicht mehr zu relativ breiten Ablöseerscheinungen im kritischen Anbindungsbereich des Filterbalgs zur Dichtung kommt. Die Schrumpfung des Klebstoffs kann dennoch stattfinden, so dass es nicht zu entsprechenden Spannungen in diesen Bereichen kommt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filterelements kann das Abdeckelement mittels wenigstens einer Klebstoffspur mit Faltenspitzen der Falten des Filterbalgs verbunden sein, wobei die Klebstoffspur fluidstromabwärts auf dem Abdeckelement quer zu den Falten angeordnet ist und wenigstens teilweise durch Öffnungen des Abdeckelements durchgreift. Der Klebstoff kann dazu durch die Öffnungen des Abdeckelements durchdosiert werden. Beispielsweise können so drei Klebstoffspuren über die Breite des Abdeckelements verteilt auf der Abströmseite des Abdeckelements angeordnet sein. Damit kann das Abdeckelement durch die Klebung zuverlässig mit dem Filterbalg verbunden werden.
Insbesondere kann das Abdeckelement mit Klebstoffabschnitten, welche auf der Abströmseite auf Faltenspitzen der Falten angeordnet sind, verbunden sein. Zusätzlich kann das Abdeckelement mittels Klebstoffspuren, welche durch die Öffnungen des Abdeckelements durchgreifen, mit den Faltenspitzen des Filterbalgs verbunden sein.
Vorteilhaft können so Schwingungen der Falten des Filterbalgs, welche insbesondere bei Heavy Duty-Anwendungen im Betrieb zu einer frühzeitigen Schädigung des Filterbalgs führen können, unterdrückt werden, da die Faltenspitzen durch das Abdeckelement festgehalten werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filterelements können zur Kompensation einer Längenänderung der Klebstoffspuren gegenüber dem Filtermedium und/oder der Dichtung auf jeder Klebstoffspur zugentlastend Klebstoffabschnitte und Klebstoffunterbrechungen alternierend angeordnet sein.
Auf diese Weise können die Klebstoffspuren als zugentlastende Maßnahme zur Kompensation einer Längenänderung der Klebstoffspuren im Betrieb eine Folge von kürzeren Klebstoffabschnitten und Klebstoffunterbrechungen aufweisen, so dass bei Schrumpfen der Klebstoffspuren aufgrund von Umwelteinflüssen wie Temperaturwechsel die Klebstoffspur nicht aufreißen und eventuell den Filterbalg beschädigen kann. Dies ist besonders wichtig auf der Seite des Filterbalgs mit dem starren Kunststoffrahmen, an dem die Dichtung angeordnet ist, da der Filterbalg mit dem Rahmen fest verbunden ist und sich beim Schrumpfen der Klebstoffspur vom Rahmen lösen könnte.
Als weiteren Vorteil können Luftquerströmungen im Filterbalg ermöglicht werden, was die Verstopfungsgefahr durch angelagerten Schmutz im Filterbalg reduziert.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filterelements können Klebstoffabschnitte auf der Anströmseite mit Klebstoffunterbrechungen auf der Abströmseite entlang der Abrollung der Falten alternierend, insbesondere überlappend, angeordnet sein. Dadurch kann eine vorteilhafte Flexibilität des Filterbalgs trotz Stabilisierung durch die Klebstoffspuren erhalten bleiben.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filterelements können auf der Anströmseite oder der Abströmseite jeweils Klebstoffabschnitte angeordnet sein, welche sich über eine Faltenspitze erstrecken. Alternativ oder zusätzlich können auf der Abströmseite oder der Anströmseite jeweils Klebstoffunterbrechungen angeordnet sein, welche sich über eine Faltenspitze erstrecken. Auf diese Weise können die Faltenspitzen durch die Klebstoffabschnitte auf den Faltenspitzen besonders stabilisiert und gegen mögliche Beschädigungen geschützt werden und dennoch durch die Klebstoffunterbrechungen auf der Rückseite der Faltenspitze, dem Faltengrund, ihre Flexibilität behalten.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filterelements können auf der Anströmseite Falten wenigstens eines Randbereichs in den Faltenspitzen von Klebstoffabschnitten ausgenommen sein. So können beispielsweise die ersten und letzten zehn Falten im Randbereich des Filterbalgs ohne Klebstoffspuren ausgebildet sein. Dadurch kann vorteilhaft eine höhere Flexibilität des Filterbalgs gegen mögliche Schwingungsbelastungen erreicht werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filterelements können auf der Anströmseite jeweils Klebstoffabschnitte angeordnet sein, welche sich in einen Faltengrund erstrecken. Alternativ oder zusätzlich können auf der Abströmseite Klebstoffunterbrechungen angeordnet sein, welche sich in den Faltengrund erstrecken. Auf diese Weise kann der Filterbalg auf der Austrittsfläche günstig stabilisiert werden, während auf der Eintrittsseite genügend Flexibilität gegen mögliche Schwingungsbelastungen erhalten bleibt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filterelements können auf der Abströmseite Faltenspitzen zusätzliche Klebstoffunterbrechungen aufweisen, welche so verteilt angeordnet sind, dass zusätzliche Klebstoffunterbrechungen benachbarter Klebstoffspuren bezüglich einer Querrichtung zu den Falten auf unterschiedlichen Faltenspitzen angeordnet sind. Insbesondere können sich die zusätzlichen Klebstoffunterbrechungen wenigstens über eine Falte erstrecken.
Zusätzliche, insbesondere längere, Klebstoffunterbrechungen können als weitere zugentlastende Maßnahme zur Kompensation einer Längenänderung der Klebstoffspuren im Betrieb beitragen, so dass bei Schrumpfen der Klebstoffspuren aufgrund von Umwelteinflüssen wie Temperaturwechsel die Klebstoffspur nicht aufreißen und eventuell den Filterbalg beschädigen kann. Dies ist besonders wichtig auf der Seite des Filterbalgs mit dem starren Kunststoffrahmen, an dem die Dichtung angeordnet ist, da der Filterbalg mit dem Rahmen fest verbunden ist und sich beim Schrumpfen der Klebstoffspur vom Rahmen lösen könnte
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filterelements können die Klebstoffabschnitte und die Klebstoffunterbrechungen benachbarter Klebstoffspuren bezüglich einer Querrichtung zu den Falten jeweils auf einer Höhe bezüglich der Abrollung der Falten angeordnet sein. Dadurch kann eine vorteilhafte Stabilität des Filterbalgs erreicht werden. Außerdem kann so die Fertigung des Filterelements zusätzlich vereinfacht werden, wenn identische Muster und Längen der Klebstoffabschnitte und Klebstoffunterbrechungen verwendet werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filterelements können die Klebstoffabschnitte und die Klebstoffunterbrechungen mit gleicher Länge ausgebildet sein. Auf diese Weise kann ein guter Kompromiss zwischen Stabilität des Filterbalgs und Abwenden potentieller Risiken durch Schrumpfen der Klebstoffspuren mit dadurch ausgelöstem Ablösen des Filterbalgs vom dem Rahmen erzielt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filterelements können die Klebstoffspuren parallel zueinander äquidistant angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich können die Klebstoffunterbrechungen über die Anströmseite und/oder über die Abströmseite gleichmäßig verteilt angeordnet sein. Dadurch kann eine möglichst gleichmäßige Stabilisierung des Filterbalgs erreicht werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filterelements können die Klebstoffspuren senkrecht zu den Faltenspitzen verlaufen. Dadurch kann eine möglichst gleichmäßige Stabilisierung des Filterbalgs erreicht werden.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Filtersystem zum Filtern eines Fluids vorgeschlagen mit einem Filtergehäuse, welches wenigstens einen Einlass zum Einströmen des Fluidstroms und wenigstens einen Auslass zum Ausströmen des gereinigten Fluidstroms aufweist, und mit einem in dem Filtergehäuse zwischen einer Rohseite und einer Reinseite austauschbar angeordneten Filterelement zum Filtern des Fluids, mit wenigstens einem Filterbalg mit einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium, mit einer rohseitigen Eintrittsfläche und einer reinseitigen Austrittsfläche, welcher Filterbalg in einem reinseitig angeordneten Verstärkungsrahmen angeordnet ist, mit wenigstens einer Dichtung, welche umfangsmäßig wenigstens teilweise zusammenhängend wenigstens abschnittsweise an einer äußeren Umfangsseite des Filtermediums auf der Eintrittsfläche oder auf der Austrittsfläche des Filterbalgs angeordnet ist, insbesondere durch Anschäumen oder Anspritzen mit dem Verstärkungsrahmen verbunden ist. Auf einer Anströmseite und/oder auf einer Abströmseite von Falten des Filterbalgs sind eine Mehrzahl von länglichen Klebstoffabschnitten entlang einer Abrollung der Falten des Filtermediums in mindestens zwei Klebstoffspuren angeordnet. Dabei sind Klebstoffspuren auf der Anströmseite und Klebstoffspuren auf der Abströmseite in einer Querrichtung versetzt gegeneinander angeordnet, wobei Klebstoffspuren wenigstens bereichsweise wenigstens auf der Abströmseite zur Kompensation einer Längenänderung der Klebstoffspuren gegenüber dem Filtermedium und/oder der Dichtung zugentlastend ausgebildet sind. Auf der Austrittsfläche des Filterbalgs ist ein Abdeckelement angeordnet, welches eine Vielzahl von Öffnungen zur Fluiddurchströmung aufweist. Das Abdeckelement ist mit der Dichtung fest verbunden, insbesondere durch Anschäumen oder Anspritzen mit der Dichtung verbunden.
Der Filterbalg kann beispielsweise zickzackförmig zu Falten gefaltet sein, mit parallelen, in einer Längserstreckung des Filterbalgs aufeinander folgenden Faltenspitzen, die sich jeweils zwischen gegenüberliegenden Stirnkanten des Filterbalgs erstrecken. Dabei kann der Filterbalg umlaufend mit einem durchgehenden Verstärkungsrahmen umspritzt sein. Ein solcher Filterbalg ist vorteilhaft als Luftfilter, beispielsweise einer Brennkraftmaschine, einzusetzen und stellt eine kostengünstige und effiziente Lösung eines Luftfilters dar. Durch den angespritzten Rahmen lässt sich der Filterbalg einfach montieren und im Bedarfsfall auch austauschen.
Die Dichtung kann bevorzugt eine Polyurethan (PUR) - Dichtung sein, welche durch Anschäumen oder Anspritzen an den Filterbalg im Bereich des Verstärkungsrahmens hergestellt werden kann.
Die Durchströmungsrichtung ist bei einem flachen Filter beispielsweise senkrecht zur Eintrittsfläche und Austrittsfläche, die bei einem flachen Filter an gegenüberliegenden Flachseiten des Filterbalgs vorgesehen sind, gerichtet. Vorzugsweise bilden die Austrittsfläche und die Eintrittsfläche bei einem Filter mit aufgestellten Falten die Flächen, in denen jeweils die Faltenspitzen von Falten des Filtermediums liegen.
Gemäß dem Stand der Technik sind üblicherweise stirnseitig angeordnete Klebstoffabschnitte als über die Eintrittsfläche oder Austrittsfläche durchgehende Klebstoffspuren auf den Faltenspitzen der Falten des Filtermediums angeordnet.
Auf der Austrittsfläche des Filterbalgs des Filterelements ist ein Abdeckelement angeordnet, welches eine Vielzahl von Öffnungen zur Fluiddurchströmung aufweist. Das Abdeckelement kann beispielsweise als Lochblech oder Gitter aus Metall ausgebildet sein, so dass das gefilterte Fluid durch das Abdeckelement ohne zu große Strömungswiderstände durchtreten kann. Das Abdeckelement ist mit der Dichtung fest verbunden und kann insbesondere, wenn die Dichtung durch Anschäumen oder Anspritzen hergestellt wird, gleich mit der Dichtung angeschäumt oder angespritzt werden.
Zusätzlich kann das Abdeckelement mittels Klebstoffspuren, welche durch die Öffnungen des Abdeckelements durchgreifen, mit den Faltenspitzen des Filterbalgs verbunden sein.
Vorteilhaft können so Schwingungen der Falten des Filterbalgs, welche insbesondere bei Heavy Duty-Anwendungen im Betrieb zu einer frühzeitigen Schädigung des Filterbalgs führen können, unterdrückt werden, da die Faltenspitzen durch das Abdeckelement festgehalten werden.
Vorteilhaft können Klebstoffspuren auf einer Anströmseite des Filtermediums beispielsweise um einen halben Abstand der Klebstoffspuren in Querrichtung des Filterbalgs versetzt aufgebracht sein gegenüber Klebstoffspuren auf einer Abströmseite des Filtermediums. So ist auf dem Filtermedium abwechselnd eine Klebstoffspur auf der Anströmseite und auf der Abströmseite aufgetragen. Dadurch bleibt die Gesamtmenge an aufgetragenem Leim gleich verglichen mit einem herkömmlichen Anbringen von Klebstoffspuren, die üblicherweise einander gegenüber liegend angebracht sind. Der Abstand der Klebstoffspuren in Querrichtung kann dadurch jedoch halbiert sein, was sich positiv auf die Stabilität des Filterbalgs auswirkt.
Zusätzlich können die Klebstoffspuren zugentlastende Maßnahmen zur Kompensation einer Längenänderung der Klebstoffspuren im Betrieb aufweisen, so dass bei Schrumpfen der Klebstoffspuren aufgrund von Umwelteinflüssen wie Temperaturwechsel die Klebstoffspur nicht aufreißen und eventuell den Filterbalg beschädigen kann. Dies ist besonders wichtig auf der Seite des Filterbalgs mit dem starren Kunststoffrahmen, an dem die Dichtung angeordnet ist, da der Filterbalg mit dem Rahmen fest verbunden ist und sich beim Schrumpfen der Klebstoffspur vom Rahmen lösen könnte.
Durch die zugentlastenden Maßnahmen kann vorteilhaft vermieden werden, dass die Klebstoffspuren durch Schrumpfen des Klebstoffs im Lauf der Zeit Klebstofföffnungen aufweisen, was dann zu Leckagen für das zu reinigende Fluid zwischen der Dichtung und dem Filtermedium führen kann. Der Vorteil der zugentlastenden Maßnahmen besteht darin, dass es durch das Schrumpfen des Klebstoffs nicht mehr zu relativ breiten Ablöseerscheinungen im kritischen Anbindungsbereich des Filterbalgs zur Dichtung kommt. Die Schrumpfung des Klebstoffs kann dennoch stattfinden, so dass es nicht zu entsprechenden Spannungen in diesen Bereichen kommt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filtersystems kann in dem Filtergehäuse fluidstromaufwärts vor dem Filterelement ein Zyklonvorabscheider vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann fluidstromabwärts nach dem Filterelement ein Sicherheitselement vorgesehen sein.
Vorteilhafterweise kann der Filter als Mehrstufenfilter, insbesondere zwei Stufen-Kompaktluftfilter, ausgestaltet sein. Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Filterelement strömungstechnisch im Anschluss an wenigstens eine Partikelabscheideeinrichtung, insbesondere einen Zyklonvorabscheider, angeordnet sein. Die wenigstens eine Partikelabscheideeinrichtung kann Teil des Filters oder extern diesem insbesondere als Vorabscheider vorgeschaltet sein. Ein externer Vorabscheider kann außerhalb eines Motorraums angeordnet sein. Vorteilhafterweise können wenigstens eine Einlassöffnung, wenigstens ein Auslassöffnung und gegebenenfalls eine Partikelabscheideeinrichtung im Wesentlichen linear angeordnet sein. Auf diese Weise kann das Fluid dem Filter entsprechend im Wesentlichen entlang insbesondere einer Gehäuseachse des Filtergehäuses durchströmen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filtersystems kann mittels der Dichtung des Filterelements bei bestimmungsgemäß eingebautem Filterelement die Rohseite von der Reinseite getrennt sein. Auf diese Weise kann eine zuverlässige Reinigung des einströmenden Fluids bei hoher Standzeit des Filterelements gewährleistet werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filtersystems kann das Filterelement als Einschubfilterelement ausgebildet sein, das quer zur Hauptströmungsachse des Fluids in das Filtergehäuse eingeführt oder einführbar ist. Dadurch ist ein zweckmäßiger Tausch des Filterelements bei erfolgter Beladung möglich. Auch kann so die Zeitdauer eines Wartungsaufenthalts mit Stillstand der Brennkraftmaschine oder des Fahrzeugs reduziert werden.
Das beschriebene Filtersystem kann vorteilhaft als Luftfilter, insbesondere als Luftfilter einer Brennkraftmaschine oder als Innenraumluftfilter, insbesondere eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden.
Die Erfindung kann bei Kraftfahrzeugen, Bau-/Landmaschinen, Kompressoren, Industriemotoren oder sonstigen Gerät mit Verbrennungsmotoren eingesetzt werden. Fahrzeuge im Sinne der Erfindung können Landfahrzeuge, Wasserfahrzeuge und/oder Luftfahrzeuge sein.
Vorteilhafterweise kann das Kraftfahrzeug ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen, ein Kraftrad, ein Kraftomnibus, eine Zugmaschine, ein landwirtschaftliches Fahrzeug und/oder ein Baufahrzeug oder dergleichen sein.
Die Erfindung kann vorteilhafterweise Teil eines Luftansaugtrakts einer Brennkraftmaschine sein. Der Filter kann zur Reinigung von Verbrennungsluft dienen, welche der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Die Erfindung ist jedoch nicht beschränkt auf einen Luftfilter eines Luftansaugtrakts einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Vielmehr kann sie auch bei andersartigen Luftsystemen von Kraftfahrzeugen oder anderen Maschinen, insbesondere Landmaschinen oder Baumaschinen, verwendet werden. Der Luftfilter kann auch außerhalb der Kraftfahrzeugtechnik, insbesondere bei Industriemotoren, eingesetzt werden.
Im Übrigen gelten die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Filterelement, dem erfindungsgemäßen Elementrahmen, dem erfindungsgemäßen Filterbalg, dem erfindungsgemäßen Filtergehäuse und dem erfindungsgemäßen Filter und deren jeweiligen vorteilhaften Ausgestaltungen aufgezeigten Merkmale und Vorteile untereinander entsprechend und umgekehrt. Die einzelnen Merkmale und Vorteile können selbstverständlich untereinander kombiniert werden, wobei sich weitere vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen.
Figurenliste
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.
Es zeigen beispielhaft:

1 eine isometrische Darstellung eines Filtersystems mit montiertem Filterelement nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine isometrische Darstellung des Filtersystems nach 1 mit Blick auf einen Einlass;
3 einen Längsschnitt durch das Filtersystem nach 1 ;
4 eine isometrische Darstellung eines Filterelements nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Blick auf ein auf einer Austrittsfläche des Filterbalgs angeordnetes Abdeckelement;
5 einen Längsschnitt des Filterelements nach 4 mit auf einer Anströmseite der Falten angeordneten Klebstoffspuren;
6 eine isometrische Darstellung eines Filterelements nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Blick auf eine Austrittsfläche ohne Abdeckelement;
7 eine isometrische Darstellung des Filterelements nach 6 mit Blick auf eine Eintrittsfläche;
8 eine weitere isometrische Darstellung des Filterelements nach 6 mit Blick auf die Austrittsfläche ohne Abdeckelement;
9 eine weitere isometrische Darstellung des Filterelements nach 6 mit Blick auf die Eintrittsfläche;
10 eine Draufsicht auf die Austrittsfläche des Filterelements nach 6 ohne Abdeckelement mit eingezeichneten Schnittebenen A-A, B-B, C-C, D-D, E-E, F-F;
11 einen Längsschnitt des Filterelements in der Schnittebene A-A nach 10 mit auf einer Anströmseite der Falten angeordneten Klebstoffspuren;
12 einen Längsschnitt des Filterelements in der Schnittebene B-B nach 10 mit auf einer Abströmseite der Falten angeordneten Klebstoffspuren;
13 einen Querschnitt des Filterelements in der Schnittebene D-D nach 10 mit auf der Abströmseite der Falten angeordneten Klebstoffspuren;
14 einen Querschnitt des Filterelements in der Schnittebene C-C nach 10 mit auf der Abströmseite der Falten angeordneten Klebstoffspuren;
15 einen Querschnitt des Filterelements in der Schnittebene F-F nach 10 mit auf der Anströmseite der Falten angeordneten Klebstoffspuren;
16 einen Querschnitt des Filterelements in der Schnittebene E-E nach 10 mit auf der Anströmseite der Falten angeordneten Klebstoffspuren; und
17 übereinander gelegte Querschnitte des Filterelements in den Schnittebenen D-D und F-F nach 10 mit auf der Abströmseite und der Anströmseite angeordneten Klebstoffspuren.

Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
1 zeigt eine isometrische Darstellung eines Filtersystems 100 zum Filtern eines Fluids mit montiertem Filterelement 10 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, während in 2 eine isometrische Darstellung des Filtersystems nach 1 mit Blick auf einen Einlass 102 dargestellt ist. 2 zeigt zum besseren Verständnis eine längsgeschnittene Darstellung des Filtersystems 100.
Das Filtersystem 100 weist ein Filtergehäuse 110 auf, welches wenigstens einen (nicht sichtbaren) Einlass 102 zum Einströmen des Fluidstroms 120 und wenigstens einen Auslass 104 zum Ausströmen des gereinigten Fluidstroms 122 aufweist. Das Filtergehäuse 110 umfasst ein Gehäuseunterteil 114 und ein Gehäuseoberteil 112, welche entlang eines Flansches 130 mittels Verschraubungen 132 zusammengefügt sind. In dem Filtergehäuse 110 ist zwischen einer Rohseite 40 und einer Reinseite 42 ein Filterelement 10 zum Filtern des Fluids austauschbar angeordnet. Das Filterelement 10 kann über einen Gehäusedeckel 116, welcher mittels Spannverschlüssen 118 mit dem Filtergehäuse 110 dicht verschlossen werden kann, in das Filtergehäuse 110 eingesetzt und wieder entnommen werden. Die Einströmrichtung des zu reinigenden Fluids, sowie die Ausströmrichtung sind mit Pfeilen 120, 122 angegeben.
Im Längsschnitt des Filtersystems 100 in 3 ist das ebenfalls geschnittene Filterelement 10 zu erkennen, welches in das Filtergehäuse 110 eingesetzt ist. Weiter ist ein als Multizyklon ausgebildeter Zyklonvorabscheider 14 zu erkennen, wo gröbere Schmutzpartikel aus dem Fluidstrom ausgefiltert werden können. Die abgeschiedenen Schmutzpartikel können über den Schmutzauslass 106 aus dem Filtergehäuse abgelassen werden. Die Durchströmungsrichtung 134 des Filterelements 10 ist mit einem Pfeil angezeigt. Stromabwärts, bevor das gereinigte Fluid das Filtergehäuse 110 über den Auslass 104 verlassen kann, durchströmt das Fluid noch ein Abdeckelement 80 sowie ein Sicherheitselement 16, welches beispielsweise als Flachbalg ausgebildet sein kann, um auch beim Tausch des Filterelements 10 die Reinseite 42 vor einer möglichen Verschmutzung durch Einströmen nicht gereinigten Fluids oder sonstiger Schmutzpartikel zu schützen. Das Sicherheitselement 16 deckt den Auslass 104 vollständig ab.
Das in dem Filtersystem 100, wie in den 1, 2 und 3 dargestellt, eingesetzte Filterelement 10 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 4 in einer isometrischen Darstellung mit Blick auf ein auf einer Austrittsfläche 52 des Filterbalgs 12 angeordnetes Abdeckelement 80 zu sehen. In 5 ist eine Schnittdarstellung des Filterelements 10 dargestellt.
Das Filterelement 10 umfasst einen Filterbalg 12, welcher in einem Elementrahmen 36 eingesteckt ist.
Das Filterelement 10 ist als Einschubfilterelement ausgebildet, das quer zur Hauptströmungsachse 128 (siehe 3) des Fluids in das Filtergehäuse 110 eingeführt oder einführbar ist.
Der Filterbalg 12 verfügt über ein zickzackförmig gefaltetes Filtermedium 13. Der Filterbalg 12 ist in Richtung einer Hauptachse 62 betrachtet rechteckig. In Richtung einer Querachse 64 betrachtet hat der Filterbalg 12 etwa die Form eines rechtwinkligen Trapezes. Eine rohseitige Eintrittsfläche 50 des Filterbalgs 12 verläuft parallel zu einer Durchströmmittelebene, also senkrecht zur Hauptachse 62. Eine reinseitige Austrittsfläche 52 verläuft parallel zur Querachse 64 und schräg zur Durchströmmittelebene, also schräg zur Eintrittsfläche 50.
Der Filterbalg 12 verjüngt sich in Einbaurichtung 66 betrachtet zu seiner vorderen Querseite hin. Die Faltenspitzen 24 des Filtermediums 13 an der Eintrittsfläche 50 und der Austrittsfläche 52 verlaufen jeweils parallel zur Querachse 64. Die Faltenspitzen 24 spannen jeweils die Eintrittsfläche 50 bzw. die Austrittsfläche 52 auf. Die Höhen der Falten 22 des gefalteten Filtermediums 13 in Richtung der Hauptachse 62 verkleinern sich von der bezüglich der Einbaurichtung 66 hinteren Querseite des Filterbalgs 12 zu dessen vorderer Querseite hin. Der Filterbalg 12 hat also variable Faltenhöhen.
Die Austrittsfläche 52 ist von der Dichtung 20 umgeben. Mittels der Dichtung 20 des Filterelements 10 ist bei bestimmungsgemäß eingebautem Filterelement 10 die Rohseite 40 von der Reinseite 42 des Filterelements 10 getrennt.
Die Dichtung 20 kann beispielsweise aus Polyurethan (PUR) sein. Sie ist elastisch. Die Dichtung 20 ist an der Stirnseite des Filtermediums 13 angeschäumt. Die Dichtung 20 überragt das Filtermedium 13 bezüglich der Hauptachse 62 radial außen und in axialer Richtung. Eine ausströmseitige stirnseitige Dichtlippe der Dichtung 20 bildet eine bezüglich der Hauptachse 62 umfangsmäßig zusammenhängende Dichtungsfläche 44. Die Dichtungsfläche 44 liegt im eingebauten Zustand an einer gehäuseseitigen Dichtfläche an.
Auf der der Dichtungsfläche 44 bezüglich der Hauptachse 62 axial abgewandten Rückseite der Dichtung 20 ist ein Verstärkungsrahmen 18 aus Kunststoff in die Dichtungsspur der Dichtung 20 eingebettet. Der Verstärkungsrahmen 100 erstreckt sich parallel zur Dichtebene und parallel zur Dichtungsfläche 44. Der Verstärkungsrahmen 18 ist bezüglich der Hauptachse 62 umfangsmäßig zusammenhängend. Eine der Dichtungsfläche 44 bezüglich der Hauptachse 62 axial abgewandte Dichtungsrückseite der Dichtung 20 erstreckt sich in einer Ebene parallel zur Ebene der Dichtungsfläche 44. Bei eingebautem Filterelement 14 erstrecken sich die jeweiligen Ebenen der Dichtungsfläche 44 und der Dichtungsrückseite parallel zur Dichtebene der gehäuseseitigen Dichtfläche.
Auf der Austrittsfläche 52 verfügt der Elementrahmen 36 über die Dichtungs-Abstützvorrichtung 34. Die Dichtungs-Abstützvorrichtung 34 ist am abströmseitigen Rand des Elementrahmens 36 angeordnet. Die Dichtungs-Abstützvorrichtung 34 erstreckt sich an der Außenseite des Filterelements 10 bezüglich der Hauptachse 62 umfangsmäßig zusammenhängend. Die Dichtungs-Abstützvorrichtung 34 ist einstückig mit den Längswänden 46 und den Querwänden 48 des Elementrahmens 36 verbunden.
Das auf der Austrittsfläche 52 des Filterbalgs 12 angeordnete Abdeckelement 80 weist eine Vielzahl von Öffnungen 82 zur Fluiddurchströmung auf. Das Abdeckelement 80 ist mit der Dichtung 20 fest verbunden. Das Abdeckelement 80 kann insbesondere, wenn die Dichtung 20 durch Anschäumen oder Anspritzen hergestellt wird, gleich mit der Dichtung 20 angeschäumt oder angespritzt werden. Auf diese Weise ist das Abdeckelement 80 fest an die Dichtung 20 und darüber an den Verstärkungsrahmen 18 angebunden.
Das auf der Abströmseite 72 der Falten 22 über die ganze Austrittsfläche 52 angeordnete Abdeckelement 80 ist weiter, wie in 4 erkennbar, mittels dreier Klebstoffspuren 84 (helle Streifen auf dem Abdeckelement 80; nur eine Klebstoffspur 84 ist der Übersichtlichkeit halber mit einem Bezugszeichen versehen) mit Faltenspitzen 24 der Falten 22 des Filterbalgs 12 verbunden. Dabei ist die Klebstoffspur 84 fluidstromabwärts auf dem Abdeckelement 80 quer zu den Falten 22 angeordnet und greift wenigstens teilweise durch Öffnungen 82 des Abdeckelements 80 durch. Darüber hinaus kann das Abdeckelement 80 mit Klebstoffabschnitten 29, welche auf der Abströmseite 72 auf Faltenspitzen 24 der Falten 22 angeordnet sind und welche als Klebstoffspuren 27 (dunkle Streifen hinter den Öffnungen 82) zu erkennen sind, verbunden sein. Dadurch sind die Falten 22 über die Faltenspitzen 24 auf der Abströmseite 72 fest an das Abdeckelement 80 angebunden. Die Falten 22 sind so fixiert und können bei Vibrationen im Betrieb keine Schwingungen ausführen, die zu einer möglichen Beschädigung führen können.
Bei dem Längsschnitt in 5 ist das Abdeckelement 80 erkennbar, welches fluidstromabwärts vor den Faltenspitzen 24 angeordnet ist. In der Schnittdarstellung sind weiter auf einer Anströmseite 70 der Falten 22 angeordnete Klebstoffspuren 26 erkennbar, welche in der Beschreibung zu 11 näher erläutert werden.
6 zeigt eine isometrische Darstellung mit Blick auf eine Austrittsfläche 52 ohne das Abdeckelement 80 sowie 7 mit Blick auf eine Eintrittsseite 50. 8 zeigt eine weitere isometrische Darstellung des Filterelements 10 nach 6 mit Blick auf die Austrittsfläche 52 ohne das Abdeckelement 80 und 9 mit Blick auf die Eintrittsfläche 50.
Auf einer Anströmseite 70 und auf einer Abströmseite 72 von Falten 22 des Filterbalgs 12 sind eine Mehrzahl von länglichen Klebstoffabschnitten 28, 29 entlang einer Abrollung von Falten 22 des Filtermediums 13 in mindestens zwei Klebstoffspuren 26, 27 angeordnet. Die Klebstoffspuren 26 auf der Anströmseite 70 und die Klebstoffspuren 27 auf der Abströmseite 72 sind in der Querrichtung 64 versetzt gegeneinander angeordnet.
Die Klebstoffspuren 26, 27 verlaufen senkrecht zu den Faltenspitzen 24 der Falten 22 des Filterbalgs 12.
Die Klebstoffspuren 26, 27 sind wenigstens bereichsweise wenigstens auf der Abströmseite 72 zur Kompensation einer Längenänderung der Klebstoffspuren 26 gegenüber dem Filtermedium 13 und/oder der Dichtung 20 zugentlastend ausgebildet.
Zur Kompensation einer möglichen Längenänderung der Klebstoffspuren 26, 27 gegenüber dem Filtermedium 13 und/oder der Dichtung 20 können auf jeder Klebstoffspur 26, 27 zugentlastend Klebstoffabschnitte 28, 29 und Klebstoffunterbrechungen 30, 31 alternierend angeordnet sein. Details dazu sind in den 11 bis 17 zu erkennen.
Bei dem in den 6 bis 9 dargestellten Ausführungsbeispiel des Filterelements 10 sind die eintrittsseitigen Klebstoffspuren 26 durchgehend ohne Klebstoffunterbrechungen aufgetragen, während auf der Abströmseite 52 Faltenspitzen 24 zusätzliche Klebstoffunterbrechungen 32 aufweisen. Die zusätzlichen Klebstoffunterbrechungen 32 sind dabei so verteilt angeordnet, dass zusätzliche Klebstoffunterbrechungen 32 benachbarter Klebstoffspuren 26, 27 bezüglich einer Querrichtung 64 zu den Falten 22 auf unterschiedlichen Faltenspitzen 24 angeordnet sind. Insbesondere können sich die zusätzlichen Klebstoffunterbrechungen 32 über eine oder mehrere Falten 22 erstrecken.
10 zeigt eine Draufsicht auf die Austrittsfläche 52 des Filterelements 10 nach 6 mit eingezeichneten Schnittebenen A-A, B-B, C-C, D-D, E-E, F-F. Die Klebstoffspuren 27 verlaufen senkrecht zu den Faltenspitzen 24 und sind in der Querrichtung 64 äquidistant angeordnet. Die Klebstoffspuren 27 weisen zusätzliche Klebstoffunterbrechungen 32 auf.
11 zeigt einen Längsschnitt des Filterelements 10 in der Schnittebene A-A nach 10 mit auf einer Anströmseite 70 der Falten 22 angeordneten Klebstoffspuren 26. In dem Längsschnitt des Filterelements 10 sind die Klebstoffabschnitte 26 und Klebstoffunterbrechungen 30 der Klebstoffspuren 26 angeschnitten als Streifen zu erkennen, welche über die ganze Ausdehnung des Filterbalgs 12 in Einbaurichtung 66 verlaufen.
Auf der Anströmseite 70 sind Falten 22 der Randbereiche 54 in den Faltenspitzen 24 von Klebstoffabschnitten 28, 29 ausgenommen, um eine höhere Flexibilität des Filterbalgs 12 zu erhalten.
12 zeigt einen Längsschnitt des Filterelements 10 in der Schnittebene B-B nach 10 mit entsprechenden Klebstoffspuren 27 auf einer Abströmseite 72.
Wie beim Vergleich der Längsschnitte in den 11 und 12 zu erkennen ist, sind Klebstoffabschnitte 28, 29 auf der Anströmseite 70 mit Klebstoffunterbrechungen 30, 31 auf der Abströmseite 72 entlang der Abrollung der Falten 22 alternierend angeordnet. Optional können die Klebstoffabschnitte 28, 29 mit den Klebstoffunterbrechungen 30, 31 der jeweils gegenüber liegenden Seite 70, 72 leicht überlappend angeordnet sein.
Auf der Anströmseite 70 oder der Abströmseite 72 sind jeweils Klebstoffabschnitte 28, 29 angeordnet, welche sich über eine Faltenspitze 24 erstrecken. Alternativ oder zusätzlich können auch auf der Abströmseite 72 oder der Anströmseite 70 jeweils Klebstoffunterbrechungen 30, 31 angeordnet sein, welche sich über eine Faltenspitze 24 erstrecken. Wenn beispielsweise auf einer Seite 70, 72 die Faltenspitze 24 einen Klebstoffabschnitt 28, 29 aufweist, kann der korrespondierende Faltengrund eine Klebstoffunterbrechung 30, 31 aufweisen und umgekehrt.
In 13 ist ein Querschnitt des Filterelements 10 in der Schnittebene D-D nach 10 mit auf der Abströmseite 72 angeordneten Klebstoffspuren 27 dargestellt, während in 14 ein Querschnitt in der Schnittebene C-C dargestellt ist. Im Querschnitt ist die Abrollung der Falte 22 in der Bildebene als Abströmseite 72 der Falte 22 zu erkennen.
Die Klebstoffspuren 27 weisen alternierend Klebstoffabschnitte 29 und Klebstoffunterbrechungen 31 auf. Die Klebstoffspuren 27 sind parallel zueinander äquidistant angeordnet. Alternativ oder zusätzlich können die Klebstoffunterbrechungen 30, 31 über die Abströmseite 72 gleichmäßig verteilt angeordnet sein.
Wie in den 13 und 14 zu erkennen ist, sind auf der Abströmseite 72 Klebstoffunterbrechungen 31 in dem Faltengrund 25 der Falten, welcher in der Darstellung an der Eintrittsfläche 50 liegt, angeordnet.
Die Klebstoffabschnitte 29 und die Klebstoffunterbrechungen 31 benachbarter Klebstoffspuren 27 sind bezüglich der Querrichtung 64 zu den Falten 22 jeweils auf einer Höhe bezüglich der Abrollung der Falten 22 angeordnet.
Die Klebstoffabschnitte 28, 29 und die Klebstoffunterbrechungen 30, 31 können beispielsweise mit gleicher Länge oder zumindest mit annähernd gleicher Länge wie bei dem in den 13 und 14 dargestellten Ausführungsbeispiel ausgebildet sein.
Bei dem Querschnitt in 14 sind an der Faltenspitze 24 der Austrittsfläche 52 zwei zusätzliche Klebstoffunterbrechungen 32 zu erkennen, wo die entsprechenden Klebstoffabschnitte 29 fehlen.
In 15 ist ein Querschnitt des Filterelements 10 in der Schnittebene F-F nach 10 mit auf der Anströmseite 70 angeordneten Klebstoffspuren 26 dargestellt, während in 16 ein Querschnitt in der Schnittebene E-E nach 10 dargestellt ist.
Die Klebstoffspuren 26 sind gegenüber den Klebstoffspuren 27 in den 13 und 14 in der Querrichtung 64 versetzt auf Lücke angeordnet. Klebstoffabschnitte 28 und Klebstoffunterbrechungen 30 der Anströmseite 70 sind mit den Klebstoffabschnitten 29 und Klebstoffunterbrechungen 31 der Abströmseite 72 alternierend angeordnet.
Wie in den 15 und 16 zu erkennen ist, sind auf der Anströmseite (70) jeweils Klebstoffabschnitte 28 angeordnet, welche sich in einen Faltengrund 25, welcher bei der Darstellung an der Austrittsseite 52 liegt, erstrecken. Dazu sind die Klebstoffabschnitte 28 im Faltengrund 25 länger ausgebildet als die Klebstoffabschnitte 28 auf der restlichen Fläche der Anströmseite 70 der Falte 22.
In 17 sind die in den 13 und 15 dargestellten Querschnitte des Filterelements 10 in den Schnittebenen D-D und F-F nach 10 übereinandergelegt, so dass die versetzte Anordnung der beiden Klebstoffspuren 26, 27 auf der Anströmseite 70 und der Abströmseite 72 erkennbar wird. Auch die alternierende Anordnung der Klebstoffabschnitte 28 der Anströmseite 70 mit den Klebstoffunterbrechungen 31 der Abströmseite 72 sowie der Klebstoffabschnitte 29 der Abströmseite 72 mit den Klebstoffunterbrechungen 30 der Anströmseite 70 ist deutlich zu erkennen. Die Klebstoffabschnitte 28, 29 sind jeweils mit einer geringen Überlappung ausgebildet.
Bezugszeichenliste

10: Filterelement
12: Filterbalg
13: Filtermedium
14: Zyklonvorabscheider
16: Sicherheitselement
18: Verstärkungsrahmen
20: Dichtung
22: Falte
24: Faltenspitze
25: Faltengrund
26: Klebstoffspur
27: Klebstoffspur
28: Klebstoffabschnitt
29: Klebstoffabschnitt
30: Klebstoffunterbrechung
31: Klebstoffunterbrechung
32: zusätzliche Klebstoffunterbrechung
34: Dichtungs-Abstützvorrichtung
36: Elementrahmen
40: Rohseite
42: Reinseite
44: Dichtungsfläche
46: Längswand
48: Querwand
50: Eintrittsfläche
52: Austrittsfläche
54: Randbereich
58: Längsseite
60: Querseite
62: Hauptachse
64: Querrichtung
66: Einbaurichtung
70: Anströmseite
72: Abströmseite
80: Abdeckelement
82: Öffnung
84: Klebstoffspur
100: Filtersystem
102: Einlass
104: Auslass
106: Schmutzauslass
110: Filtergehäuse
112: Gehäuseoberteil
114: Gehäuseunterteil
116: Gehäusedeckel
118: Spannverschluss
120: Rohfluidströmung
122: Reinfluidströmung
128: Hauptströmungsachse
130: Flansch
132: Verschraubung
134: Durchströmungsrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009040202 A1 [0002]

Claims

Filterelement (10) zum Filtern eines Fluids, insbesondere Luft, mit wenigstens einem Filterbalg (12) mit einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium (13), mit einer rohseitigen Eintrittsfläche (50) und einer reinseitigen Austrittsfläche (52), wobei der Filterbalg (12) in einem Verstärkungsrahmen (18) angeordnet ist, mit wenigstens einer Dichtung (20), welche umfangsmäßig wenigstens teilweise zusammenhängend wenigstens abschnittsweise an einer äußeren Umfangsseite des Filtermediums (13) auf der Eintrittsfläche (50) oder auf der Austrittsfläche (52) des Filterbalgs (12) angeordnet ist, insbesondere durch Anschäumen oder Anspritzen mit dem Verstärkungsrahmen (18) verbunden ist, wobei auf einer Anströmseite (70) und/oder auf einer Abströmseite (72) von Falten (22) des Filterbalgs (12) eine Mehrzahl von länglichen Klebstoffabschnitten (28, 29) entlang einer Abrollung der Falten (22) des Filtermediums (13) in mindestens zwei Klebstoffspuren (26, 27) angeordnet sind, wobei auf der Austrittsfläche (52) des Filterbalgs (12) ein Abdeckelement (80) angeordnet ist, welches eine Vielzahl von Öffnungen (82) zur Fluiddurchströmung aufweist, welches Abdeckelement (80) mit der Dichtung (20) fest verbunden ist, insbesondere durch Anschäumen oder Anspritzen mit der Dichtung (20) verbunden ist.
Filterelement nach Anspruch 1, wobei das Abdeckelement (80) mittels wenigstens einer Klebstoffspur (84) mit Faltenspitzen (24) der Falten (22) des Filterbalgs (12) verbunden ist, wobei die Klebstoffspur (84) fluidstromabwärts auf dem Abdeckelement (80) quer zu den Falten (22) angeordnet ist und wenigstens teilweise durch Öffnungen (82) des Abdeckelements (80) durchgreift, insbesondere wobei das Abdeckelement (80) mit Klebstoffabschnitten (29), welche auf der Abströmseite (52) auf Faltenspitzen (24) der Falten (22) angeordnet sind, verbunden ist.
Filterelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei Klebstoffspuren (26) auf der Anströmseite (70) und Klebstoffspuren (27) auf der Abströmseite (72) in einer Querrichtung (64) versetzt gegeneinander angeordnet sind.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Klebstoffspuren (26) auf der Anströmseite (70) und Klebstoffspuren (27) auf der Abströmseite (72) in einer Querrichtung (64) versetzt gegeneinander angeordnet sind.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Klebstoffspuren (26, 27) wenigstens bereichsweise wenigstens auf der Abströmseite (72) zur Kompensation einer Längenänderung der Klebstoffspuren (26) gegenüber dem Filtermedium (13) und/oder der Dichtung (20) zugentlastend ausgebildet sind.
Filterelement nach Anspruch 5, wobei zur Kompensation einer Längenänderung der Klebstoffspuren (26, 27) gegenüber dem Filtermedium (13) und/oder der Dichtung (20) auf jeder Klebstoffspur (26, 27) zugentlastend Klebstoffabschnitte (28, 29) und Klebstoffunterbrechungen (30, 31) alternierend angeordnet sind.
Filterelement nach Anspruch 6, wobei Klebstoffabschnitte (28, 29) auf der Anströmseite (70) mit Klebstoffunterbrechungen (30, 31) auf der Abströmseite (72) entlang der Abrollung der Falten (22) alternierend, insbesondere überlappend, angeordnet sind.
Filterelement nach Anspruch 6 oder 7, wobei auf der Anströmseite (70) oder der Abströmseite (72) jeweils Klebstoffabschnitte (28, 29) angeordnet sind, welche sich über eine Faltenspitze (24) erstrecken und/oder wobei auf der Abströmseite (72) oder der Anströmseite (70) jeweils Klebstoffunterbrechungen (30, 31) angeordnet sind, welche sich über eine Faltenspitze (24) erstrecken.
Filterelement nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei auf der Anströmseite (70) Falten (22) wenigstens eines Randbereichs (54) in den Faltenspitzen (24) von Klebstoffabschnitten (28) ausgenommen sind.
Filterelement nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei auf der Anströmseite (70) jeweils Klebstoffabschnitte (28) angeordnet sind, welche sich in einen Faltengrund (25) erstrecken, und/oder wobei auf der Abströmseite (72) Klebstoffunterbrechungen (31) angeordnet sind, welche sich in den Faltengrund (25) erstrecken.
Filterelement nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei auf der Abströmseite (72) Faltenspitzen (24) zusätzliche Klebstoffunterbrechungen (32) aufweisen, welche so verteilt angeordnet sind, dass zusätzliche Klebstoffunterbrechungen (32) benachbarter Klebstoffspuren (26, 27) bezüglich einer Querrichtung (64) zu den Falten (22) auf unterschiedlichen Faltenspitzen (24) angeordnet sind, insbesondere wobei sich die zusätzlichen Klebstoffunterbrechungen (32) wenigstens über eine Falte (22) erstrecken.
Filterelement nach einem der Ansprüche 6 bis 11, wobei die Klebstoffabschnitte (28, 29) und die Klebstoffunterbrechungen (30, 31) benachbarter Klebstoffspuren (26, 27) bezüglich einer Querrichtung (64) zu den Falten (22) jeweils auf einer Höhe bezüglich der Abrollung der Falten (22) angeordnet sind.
Filterelement nach einem der Ansprüche 6 bis 12, wobei die Klebstoffabschnitte (28, 29) und die Klebstoffunterbrechungen (30, 31) mit gleicher Länge ausgebildet sind.
Filterelement nach einem der Ansprüche 6 bis 13, wobei die Klebstoffspuren (26, 27) parallel zueinander äquidistant angeordnet sind und/oder wobei die Klebstoffunterbrechungen (30, 31) über die Anströmseite (70) und/oder über die Abströmseite (72) gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
Filterelement nach einem der Ansprüche 6 bis 14, wobei die Klebstoffspuren (26, 27) senkrecht zu den Faltenspitzen (24) verlaufen.
Filtersystem (100) zum Filtern eines Fluids mit einem Filtergehäuse (110), welches wenigstens einen Einlass (102) zum Einströmen des Fluidstroms (120) und wenigstens einen Auslass (104) zum Ausströmen des gereinigten Fluidstroms (122) aufweist, und mit einem in dem Filtergehäuse (110) zwischen einer Rohseite (40) und einer Reinseite (42) austauschbar angeordneten Filterelement (10) zum Filtern des Fluids nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Filtersystem nach Anspruch 16, wobei in dem Filtergehäuse (110) fluidstromaufwärts vor dem Filterelement (10) ein Zyklonvorabscheider (14) vorgesehen ist und/oder wobei fluidstromabwärts nach dem Filterelement (10) ein Sicherheitselement (16) vorgesehen ist.
Filtersystem nach Anspruch 16 oder 17, wobei mittels der Dichtung (20) des Filterelements (10) bei bestimmungsgemäß eingebautem Filterelement (10) die Rohseite (40) von der Reinseite (42) getrennt ist.
Filtersystem nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei das Filterelement (10) als Einschubfilterelement ausgebildet ist, das quer zur Hauptströmungsachse (128) des Fluids in das Filtergehäuse (110) eingeführt oder einführbar ist.