DE4215265C2 - Quaderförmiger Filtereinsatz - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen quaderförmigen Filtereinsatz nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Ver­ fahren zu seiner Herstellung nach dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruchs 4.

Derartige Filtereinsätze sind bekannt. Ihre Anwendungs­ gebiete sind beispielsweise Luftfilter für Brennkraftma­ schinen, Innenraumfilter für Fahrzeuge, Industrieent­ staubungsvorrichtungen oder Staubsauger, wobei der Fil­ ter die Form eines Plattenfilters hat.

Üblicherweise werden Filtereinsätze durch eine auf die zunächst noch langgestreckte Filterstoffbahn an den Längsseiten aufgetragene Klebstoffraupe und anschließen­ des Zusammenfalten hergestellt, wobei nach Aushärten der Klebstoffraupe an den Stirnseiten der Filterstoffalten ein dichter Verschluß hergestellt ist. Bei Filterstoffen mit einem mehrschichtigen Aufbau, z. B. aus einer Papier- und einer Vlieslage, führt die beschriebene Art der Ver­ klebung dazu, daß der Kleber zwar die eine Lage des Fil­ terstoffs bindet, jedoch nicht bis zur zweiten Lage durchdringt. Hierdurch kommt es an den Filterstirnseiten zu einem Ablösen der Filterstofflagen voneinander und da­ mit zur Entstehung von Bypass-Strömungswegen, die uner­ wünscht sind.

Auch läßt sich dieses Herstellungsverfahren unabhängig von der Art des Filterstoffes bei Filtern mit einem gro­ ßen Faltenabstand nicht mehr anwenden, da die Klebstoff­ raupe nur begrenzte Faltenabstände überbrücken kann.

Aus der US-PS 4 798 575 sind ein Verfahren und ein da­ nach hergestellter Luftfiltereinsatz bekannt, bei dem die Faltenstirnseiten durch je einen mit Klebstoff ver­ sehenen Streifen aus Gewebe, vorzugsweise Papier, mitein­ ander verbunden und die Falten in ihrer Lage fixiert wer­ den.

Als nachteilig wird bei dem letztgenannten Luftfilterein­ satz angesehen, daß die Herstellung relativ kompliziert ist, da die Streifen bei einer kontinuierlichen Ferti­ gung von jeweils einer Rolle abgewickelt, vorzugsweise erwärmt, mit Heißschmelzkleber beschichtet und auf die Faltenstirnseiten aufgebracht werden, und daß das so her­ gestellte Filterelement seitlich nicht ausreichend fluid­ dicht und nicht formstabil ist und damit Lagerung und Einbau aufgrund seiner Empfindlichkeit gegen Formverän­ derungen und Beschädigungen im Seitenbereich erschwert sind.

Aus der DE-AS 23 01 635 ist eine Vorrichtung und ein Ver­ fahren zur Herstellung eines plattenförmigen Filterein­ satzes für die Ansaugluft von Brennkraftmaschinen be­ kannt.

Die Vorrichtung zur Herstellung eines plattenförmigen Filtereinsatzes für die Ansaugluft von Brennkraftmaschi­ nen besteht aus einer in Zickzackfaltung gelegten und quaderförmig gestalteten Filterstoffbahn, dem eigentli­ chen Filterelement, das in einer einen Einspannflansch aufweisenden Rändereinfassung aus Kunststoff (vorzugswei­ se Polyurethan) eingebettet ist, mit einer aus Ober- und Unterteil bestehenden zweiteiligen Gießform, deren Innen­ profile zusammen mit Randflächen des Filterelementes die Rändereinfassung nebst Einspannflansch begrenzen, wobei im Unterteil der Gießform ein das vorgefertigte Filter­ element fixierender und den unteren Teil des Filterele­ mentes von dem Gießhohlraum für die Rändereinfassung des Filterelementes trennender Stegrahmen angebracht ist.

Der nach der DE-AS 23 01 635 hergestellte plattenförmige Filtereinsatz weist den Nachteil auf, daß er an den Rän­ dern nur teilweise von einer Schicht aus Polyurethan be­ deckt ist, so daß unerwünschte Strömungswege für eine Bypass-Strömung entstehen.

Aus der US-PS 3 853 529 ist eine entfernbare Filterkar­ tusche zum Einbau in eine Lufteinlaßleitung bekannt, die nach einem relativ schnellen und automatisierten Verfah­ ren aus preiswertem Werkstoff herstellbar ist. Ein Draht­ netz, welches an einer Seite eines flexiblen Stücks Fil­ termaterial angebracht ist, wird zur Bildung einer Viel­ zahl von Platten eines gefalteten Filtermaterials mit einer integrierten Stützstruktur gefaltet und geschnit­ ten.

Die fertige Kartusche besteht aus einer in einem Rahmen angeordneten Plattenbahn, wobei die Seiten und Kanten des Filtermaterials gegen den Rahmen abgedichtet sind, um eine Bypass-Strömung zu verhindern.

Nachteilig ist dabei neben der relativ aufwendigen Stütz­ konstruktion aus Draht der Rahmen, der aus Pappe und ähn­ lichem aus einem Zuschnitt gefaltet und mit dem Filter­ material verklebt wird, wodurch die Herstellung umständ­ lich wird.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gat­ tungsgemäßes Filterelement derart weiterzuentwickeln, daß es formstabil, robust, seitlich fluiddicht sowie ein­ fach herstellbar ist, wobei eine umweltfreundliche Ent­ sorgbarkeit erhalten bleiben soll.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt bei einem gattungsgemäßen Filterelement mit dem kennzeichnenden Merkmal des Pa­ tentanspruchs 1, sowie durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 4.

Durch das Anformen einer rahmenförmigen Schicht aus ei­ ner Mischung von Papierbrei, Papierfasern und aushärtbarem Klebstoff, wird nach dem Trocknen und Aushärten eine formstabile Halterung für die Filterbahn erzeugt, wobei die Stirnseiten der Falten und die beiden Endfalten der Filterbahn beim Anformen in die noch viskose Mischung aus Papierbrei, Papierfasern und Klebstoff eindringen und nach dem Trocknen und Aus­ härten fest verbunden sind, so daß die Filterbahn in der vorher gebildeten Zickzack- oder Wellenform stabilisiert wird, und die Schicht fluiddicht mit den Stirnseiten der Falten verklebt ist und die beiden Endfalten ganzseitig fluiddicht mit der Schicht verklebt sind.

Die Mischung aus Papierbrei und Klebstoff ist über einen weiten Bereich des Mischungsverhältnisses leicht her­ stellbar und verarbeitbar.

Der Begriff Papierbrei ist als wasserhaltige Papiermasse zu verstehen, wie sie bei dem bekannten Verfahren der Pa­ piererzeugung in den Naßteil einer bekannten Papierma­ schine eingebracht wird.

Der Papierbrei ist auch in der Weise herstellbar, daß zerkleinertes Altpapier in Wasser aufgeweicht und zu einer viskosen Masse verrührt wird, wobei nur so viel Wasser zugeführt wird, daß die Masse beim Anformvorgang gut verarbeitbar ist.

Als Klebstoff werden beispielsweise Polyamid- oder Po­ lyurethankleber eingesetzt, ohne daß das Verfahren auf diese Klebstoffe beschränkt ist.

Das Verhältnis Papierbrei/Klebstoff ist je nach der ge­ forderten Festigkeit des angeformten Rahmens einstell­ bar, wobei ein höherer Klebstoffanteil eine erhöhte Festigkeit bewirkt, aber auch die Herstellungskosten er­ höht.

Um den ausgehärteten und getrockneten Rahmen herum ist ein elastischer Schaumstoffstreifen in an sich bekannter Weise anformbar, um eine Dichtung nach Einbau in ein Fil­ tergehäuse zu bewirken.

Vorteilhaft weist die Filterstoffbahn eine Lage Papier auf, die zur Erhöhung der Festigkeit des Filterelements beiträgt, und eine darauf angeordnete Lage Vlies, die wesentlich zur Filterwirkung beiträgt.

Die Filterstoffbahn weist je nach Erfordernis eingepräg­ te Erhebungen auf, die bei Faltung der Bahn zu einer entsprechenden Beabstandung der Falten zumindest nahe des Sohlenbereiches führen.

Das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Fil­ tereinsatzes ist so durchführbar, daß man eine Bahn aus mindestens einer Lage Filterstoff faltet, die Falten auf den gewünschten Abstand aufeinanderschiebt, daß man die aneinandergeschobenen Stirnseiten und Längsseiten der Faltenbahn im wesentlichen vollflächig mit einer Schicht aus einer Mischung aus Papierbrei und härtbarem Kleb­ stoff bedeckt, wobei dem Klebstoff Papierfasern beige­ fügt werden, und die Schicht aushärtet, wobei vorteil­ haft die Mischung aus Papierbrei und härtbarem Klebstoff mit einer Schlitzdüse ausgetragen wird.

Zweckmäßig wird der Trocknungs- und Aushärtevorgang da­ durch beschleunigt, daß man die aufgetragene Mischung er­ wärmt, wobei eine Bestrahlung mit Infrarotlampen oder ei­ nem ähnlich wirkenden Strahler vorteilhaft ist.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung wird nunmehr anhand einer Zeichnung näher erläutert. Sie zeigt in

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Fil­ tereinsatz, wobei die gefaltete Filterstoffbahn nur in zwei Ecken dargestellt ist, und in

Fig. 2 eine Teilansicht von Fig. 1 in Richtung des Pfeiles A, wobei die stirnseitig aufgebrachte Schicht entfernt ist.

Mit Bezugnahme auf Fig. 1 weist ein quaderförmiger Fil­ tereinsatz 10 eine umlaufende, rahmenförmige Schicht 13 auf, die mit den Stirnseiten der Falten klebend verbun­ den ist, wobei die beiden Endfalten ebenfalls mit der Schicht 13 klebend verbunden sind, was in der Fig. 2 dargestellt ist.

Fig. 2 zeigt eine zickzackförmig gefaltete Bahn mit Scheitelbereichen 11 und Sohlenbereichen 12. Die Bahn weist eine Lage Papier 14 und eine darauf angeordnete Lage Vlies 15 auf, wobei in Fig. 2 angedeutete kleine Erhebungen bewirken, daß die Falten der Bahn zumindest nahe den Sohlenbereichen 12 etwa mit der Höhe der Erhe­ bungen beabstandet aufeinanderliegen.

Claims (7)

1. Quaderförmiger Filtereinsatz (10) für ein Fluid, insbesondere Luft, mit einer mehrfach gefalteten Bahn aus mindestens ei­ ner Lage Filterstoff, wobei die Falten der Bahn je­ weils quer zu der Längsrichtung der Bahn durchlaufende Scheitelbereiche (11) und Sohlen­ bereiche (12) aufweisen und etwa gleiche Abmessungen haben, wobei das zu filternde Fluid in Richtung auf die Scheitelbereiche einströmt und in Richtung von den Sohlenbereichen abströmt, wobei die Falten in Abstand voneinander angeordnet und im Bereich ihrer Stirnseiten verklebt sind, wobei der Filtereinsatz (10) eine rahmenförmig angeformte Schicht (13) aus härtbarem Klebstoff aufweist, die fluiddicht mit den Stirnseiten der Falten verklebt ist und wobei die beiden Endfalten ganzseitig fluiddicht mit der Schicht (13) verklebt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (13) Papierfasern enthält.

2. Filtereinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Filterstoffbahn eine Lage Papier (14) und eine darauf angeordnete Lage Vlies (15) auf­ weist.

3. Filtereinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Filterstoffbahn eine Vielzahl von relativ kleinen Erhebungen aufweist, die so angeord­ net sind, daß die Falten der Bahn zumindest nahe den Sohlenbereichen (12) etwa mit der Höhe der Erhebun­ gen beabstandet aufeinanderliegen.

4. Verfahren zur Herstellung eines Filtereinsatzes nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Bahn aus mindestens einer Lage Filter­ stoff gefaltet wird, die Falten auf den gewünschten Abstand aufeinandergeschoben werden, die aneinander­ geschobenen Stirn- und Längsseiten der Faltenbahn im wesentlichen vollflächig mit einer Schicht aus härt­ barem Klebstoff bedeckt werden und die Schicht aus­ härtet, dadurch gekennzeichnet, daß dem Klebstoff Papierfasern beigefügt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht mit einer Schlitzdüse aufgetragen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schicht während des Trocknungs- und Aushärtvorganges erwärmt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht mit Infrarotstrahlern erwärmt wird.