DE19532436C1 - Filtereinsatz und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Filtereinsatz und ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Aus der EP 0 490 169 A1 ist ein Filtereinsatz sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung bekannt, wobei der Filtereinsatz aus einem Faltenpack aus thermoplastisch verschweißbarem Vliesstoff besteht und zumindest längsseits entlang seiner beiden Außenseiten mit jeweils zumindest einer als Dichtstreifen ausgebildeten Dichtung aus thermoplastisch verschweißbarem Werkstoff verbunden wird. Die Unterkante des ebenen Dichtstreifens schließt bündig mit der Unterkante des Faltenpacks ab, wobei der Dichtstreifen und die Außenseite durch ein Andruckelement aneinander angedrückt und gleichzeitig mit über das Andruckelement zugeführter Energie miteinander verschweißt werden. Der die Oberkante des Faltenpacks überragende Überstand des Dichtstreifens wird in einer Faltvorrichtung umgefaltet, so daß der Dichtstreifen einen L-förmigen Querschnitt aufweist. Der umgefaltete Überstand wird unter Zuführung von Wärme und anschließender Abkühlung in der gefalteten Form stabilisiert.

Aus der DE 40 10 732 A1 ist ein Filterelement aus einem zick-zack-förmig gefalteten, ring- oder plattenförmig angeordneten Filterbahnmaterial bekannt, das aus einem schmelzbaren Werkstoff besteht und mit einem zumindest die Längskanten der Filterbahn abdeckenden platten- oder streifenförmigen Dichtmaterial versehen ist. Das Dichtmaterial wird über eine aufgeschmolzene Zone mit der Berührungsfläche des Filterbahnmaterials verbunden. Das Dichtmaterial ist ein gut wärmeleitendes Metall, das kunststoffbeschichtet ist. Das Metall wird induktiv zum Aufschmelzen des Filterbahnmaterials erwärmt.

Aus der DE 87 07 512 U1 ist ein Trägerrahmen für Filtermatten bekannt, der aus Kunststoffspritzguß besteht und mit Filtermatten verklebt oder thermofixiert ist. Der Trägerrahmen weist einen U-förmigen, H-förmigen oder V-förmigen Querschnitt auf. Der V-förmige Querschnitt ist vorgesehen um bei gleicher Biegefestigkeit Materialeinsparungen erzielen zu können.

Aus der DE 195 03 024 A1 ist ein Luftfilter bekannt, bei dem die beiden Außenseiten des Faltenpacks durch Seitenstreifen überdeckt sind. Die Seitenstreifen bestehen im wesentlichen aus dem selben Material wie der Faltenpack und sind an die Außenseiten angeschweißt oder angeklebt. Die Seitenstreifen sind eben ausgebildet und weisen eine Höhe auf, die der Faltenhöhe des Faltenpacks entspricht.

Aus der DE 92 09 362 U1 ist ein Filtereinsatz bekannt, bei dem die Außenseiten des Faltenpacks jeweils von Dichtstreifen überdeckt sind. Die Dichtstreifen weisen ein zusätzliches Abdichtmedium auf, wobei die Dichtstreifen und das Abdichtmedium aus voneinander abweichenden Materialien bestehen. Sowohl die Dichtstreifen als auch das Abdichtmedium sind jeweils eben ausgebildet und flächig miteinander verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß dieses innerhalb kürzerer Zeit und kosten­ günstiger durchgeführt werden kann und daß der danach hergestellte Filtereinsatz eine Dichtung mit einfachem Aufbau aufweist und in fertigungs­ technischer Hinsicht einfacher mit dem Faltenpack verbunden werden kann. Außerdem sollen herstellungsbedingte Toleranzen der Abmessungen von Filtereinsatz und/oder Filtergehäuse durch den erfindungsgemäßen Filtereinsatz besser ausgeglichen werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 3 gelöst. Auf vorteilhafte Weiterbildungen nehmen die auf die Ansprüche 1 und 3 rückbezogenen Ansprüche Bezug.

Zur Lösung der Aufgabe ist es vorgesehen, daß der Filtereinsatz, der aus einem Faltenpack aus thermoplastisch verschweißbarem Vliesstoff besteht, zumindest längsseits entlang seiner beiden Außenseiten mit jeweils zumindest einer als Dichtstreifen ausgebildeten Dichtung aus thermoplastisch verschweißbarem Werkstoff verbunden wird, wobei der herstellungsbedingt zunächst ebene Dichtstreifen auf eine Breite gebracht wird, die größer und höchstens doppelt so groß ist, wie die Höhe der Außenseite des Faltenpacks, wobei der ebene Dichtstreifen mit seiner Oberkante bündig auf die Oberkante der Außenseite des Faltenpacks aufgelegt wird, wobei der Dichtstreifen und die Außenseite durch ein Andruckelement aneinander angedrückt und gleichzeitig mit über das Andruckelement zugeführter Energie miteinander verschweißt werden, wobei der die Unterkante des Faltenpacks überragende Überstand des Dichtstreifens in einer Faltvorrichtung umgefaltet wird und der Dichtstreifen einen V-förmigen Querschnitt aufweist und wobei der umgefaltete Überstand unter Zuführung von Wärme und anschließender Abkühlung in der gefalteten Form stabilisiert wird. Hierbei ist von Vorteil, daß in einem Arbeitsgang die Falten des Faltenpacks durch das Aufschweißen der Dichtstreifen in ihrer Lage fixiert und gleichzeitig die Außenseiten mit einer Abdichtung gegenüber dem Filtergehäuse versehen werden. Nach dem Umfalten des Überstands und der anschließenden Stabilisierung springt der umgefaltete zweite Schenkel, der mit keinem der anderen Teile verschweißt ist, relativ zum ersten Schenkel elastisch auf und bildet den V-förmigen Querschnitt. Die Abmessungen des Filterelements können daher relativ großzügig toleriert sein, da sich die Dichtlippe, die einen Bestandteil des zweiten Schenkels bildet, in jedem Falle unter elastischer Vorspannung dichtend am Filtergehäuse anlegt. Abhängig davon, ob das Filterelement und/oder das Gehäuse ein Über- oder Untermaß innerhalb der großzügig vorgegebenen Toleranzen aufweisen, paßt sich die Dichtlippe an die jeweiligen Gegebenheiten des Anwendungsfalls an, wobei der V-förmige Spalt nach der Montage des Filtereinsatzes in Filtergehäuse entsprechend weiter oder enger ist.

Bevorzugt wird der Dichtstreifen in der Faltvorrichtung derart gefaltet, daß der erste Schenkel eine Höhe hat, die der Höhe der Außenseite des Faltenpacks entspricht und der zweite Schenkel eine Höhe hat, die 1,02 bis 1,2 mal kleiner ist als die Höhe des ersten Schenkels. Hierbei ist von Vorteil, daß das Verfahren zur Befestigung des Dichtstreifens am Faltenpack vereinfacht ist. Ungewollte Verschweißungen des mit der Dichtlippe versehenen zweiten Schenkels können dadurch besser verhindert werden, wenn der zweite Schenkel eine Höhe aufweist, die kleiner ist als die Höhe des ersten Schenkels. Außerdem ist die Abdichtung im Filtergehäuse durch eine derartige Ausgestaltung verbessert. Die Dichtkante liegt dadurch in jedem Fall exakt an der Seitenfläche des Gehäuses an und dichtet in diesem Bereich zuverlässig ab. Die Montage des Filtereinsatzes im Filtergehäuse ist außerdem durch eine derartige Ausgestaltung vereinfacht. Dadurch, daß die Höhe des ersten Schenkels der Höhe der Außenseite des Faltenpacks entspricht, sind die Falten des Faltenpacks vor mechanischen Belastungen/Verformungen weitgehend geschützt.

Die Andruckelemente werden auf eine Temperatur oberhalb des Schmelz­ bereichs der bindeförmigen Komponenten des Werkstoffs des Dichtstreifens erhitzt. Bevorzugt besteht der Werkstoff aus einem Vliesstoff, dessen Strö­ mungswiderstand zumindest so groß ist, wie der Strömungswiderstand des Werkstoffs, aus dem der Faltenpack besteht. Eine Verschweißung kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß die Andruckelemente aus Ultraschall- Sonotroden bestehen. Hierbei ist von Vorteil, daß eine Beeinträchtigung der Dichtungsbereiche zuverlässig vermieden wird, da Ultraschall-Sonotroden nur eine lokal eng begrenzte Erwärmung/Verschweißung der Dichtstreifen mit den Außenseiten des Faltenpacks bewirken.

Ferner betrifft die Erfindung einen Filtereinsatz, hergestellt nach dem zuvor be­ schriebenen Verfahren, umfassend einen Faltenpack aus einem thermoplastisch verschweißbarem Vliesstoff, der zumindest längsseits entlang seiner beiden Außenseiten mit jeweils zumindest einer Dichtung verbunden ist, wobei die Dichtung mit einem den Filtereinsatz umschließenden Filtergehäuse dichtend in Eingriff bringbar und als Dichtstreifen ausgebildet ist sowie aus einem thermoplastisch verschweißbarem Werkstoff besteht, wobei der Dichtstreifen mit seiner Oberkante bündig auf der Oberkante der Außenseite des Faltenpacks angeordnet ist und einen V-förmig gefalteten Querschnitt aufweist sowie mit seinem ersten Schenkel mit dem Faltenpack dichtend verbunden und mit seinem zweiten Schenkel unter elastischer Vorspannung dichtend an das Filtergehäuse anlegbar ist. Hierbei ist von Vorteil, daß der Dichtstreifen einen außerordentlich einfachen Aufbau aufweist und herstellungsbedingt aus einem ebenen Band besteht, das in einer Faltvorrichtung V-förmig umgeformt wird und dadurch eine in Richtung des Filtergehäuses elastisch ein- und ausfederbare Dichtkante aufweist.

Bevorzugt besteht der Dichtstreifen aus einem Vliesstoff. Hierbei ist von Vorteil, daß der Filtereinsatz, bestehend aus dem Faltenpack und den Dichtstreifen voll­ ständig materialeinheitlich hergestellt ist. Die Entsorgung des Filtereinsatzes ist dadurch ohne Trennung der einzelnen Bestandteile einfach und problemlos mög­ lich. Der gesamte Filtereinsatz kann beispielsweise durch Verbrennung entsorgt werden.

Der Dichtstreifen ist derart mit dem Faltenpack verbunden, daß der Querschnitt des Dichtstreifens auf der Anströmseite des zu filternden Mediums offen ist. Hierbei ist von Vorteil, daß die Vorspannung, mit der die Dichtlippe des zweiten Schenkels an das Filtergehäuse angepreßt ist um so größer wird, je größer die Druckdifferenz zwischen der An- und Abströmseite ist. Bei geringen und bei ho­ hen Druckdifferenzen ist dadurch in jedem Fall eine sichere Abdichtung gegen­ über dem Filtergehäuse bedingt.

Der erste Schenkel des Dichtstreifens weist bevorzugt eine Breite auf, die der Höhe des Faltenpacks entspricht, wobei das Verhältnis der Breite des ersten Schenkels zur Breite des zweiten Schenkels 1,02 bis 1,2 beträgt. Hierbei ist von Vorteil, daß der zweite Schenkel mit seiner Dichtkante nicht an der Höhenbe­ grenzung des benachbart angrenzenden Filtergehäuses anliegt, sondern an einer ebenen Dichtfläche, die sich zwischen den Höhenbegrenzungen erstreckt. Da­ durch ist eine sichere Abdichtung gewährleistet; Stauchungen der Dichtlippe, die zu Undichtigkeiten führen können, werden dadurch zuverlässig ausgeschlos­ sen. Die Dichtkante ist unter elastischer Vorspannung dichtend an das Filterge­ häuse anlegbar.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie der damit hergestellte Filtereinsatz wer­ den nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 5 näher beschrieben.

In den Fig. 1 bis 4 werden nachfolgend die Verfahrensschritte zur Herstellung eines Filtereinsatzes erläutert.

In Fig. 1 ist ein Faltenpack 1 dargestellt, der aus einem thermoplastisch ver­ schweißbaren Vliesstoff besteht. Entlang seiner beiden Außenseiten 2, 3 ist je­ weils ein Dichtstreifen 4, 5 vorgesehen, der mit dem Faltenpack 1 verbunden wird und der den Filtereinsatz gegenüber einem hier nicht dargestellten Filterge­ häuse abdichtet. In diesem Ausführungsbeispiel bestehen die Dichtstreifen 4, 5 aus einem Vliesstoff, der ebenfalls wie der Vliesstoff des Faltenpacks 1 ther­ moplastisch verschweißbar ist. Bevor die Dichtstreifen 4, 5 auf die Außenkanten 2, 3 des Faltenpacks 1 aufgelegt werden, werden diese zunächst auf eine Breite gebracht, die nahezu doppelt so groß ist, wie die Höhe der Außenseiten 2, 3 des Faltenpacks 1. Die ebenen Dichtstreifen 4, 5 werden den Außenseiten 2, 3 des Faltenpacks 1 längsseits angenähert und derart auf die Außenseiten 2, 3 aufgelegt, daß die Oberkanten 7 der Dichtstreifen 4, 5 mit der Oberkante 8 des Faltenpacks 1 bündig abschließen. Die Dichtstreifen 4, 5 werden durch hier nicht dargestellte Andruckelemente an die Außenseiten 2, 3 angedrückt und gleichzeitig mit über die Andruckelemente zugeführter Energie, beispielsweise durch Ultraschall, mit diesen verschweißt. Nachdem die ebenen Dichtstreifen 4, 5 mit den Außenseiten 2, 3 verschweißt sind, wird die derart vormontierte Ein­ heit einer hier nicht dargestellten Faltvorrichtung zugeführt, in der die über die Unterkante 9 des Faltenpacks 1 überragenden Überstände 10, 11 der Dichtstrei­ fen 4, 5 derart umgefaltet werden, daß die Dichtstreifen jeweils einen V-förmigen Querschnitt aufweisen. Das Umfalten der Überstände 10, 11 ist in den Fig. 1 bis 3 dargestellt. Die umgefalteten Überstände 10, 11 werden dann unter Zuführung von Wärme und anschließender Abkühlung in der gefalteten Form elastisch nachgiebig stabilisiert.

In Fig. 4 ist der erfindungsgemäße Filtereinsatz in seiner gebrauchsfertigen Form gezeigt, wobei die ersten Schenkel 4.1, 5.1 die Außenseiten 2, 3 vollständig überdecken und die zweiten Schenkel 4.2, 5.2 entgegen der Richtung des Fal­ tenpacks 1 elastisch aufgefedert sind. Die der Oberkante 8 des Faltenpacks 1 zugewandten Enden der zweiten Schenkel 4.2, 5.2 sind jeweils als Dichtlippen ausgebildet und unter elastischer Vorspannung an ein hier nicht dargestelltes Filtergehäuse dichtend anlegbar.

In Fig. 5 ist der Dichtstreifen 5 aus Fig. 4 im einbaufertigen Zustand gezeigt. Es ist zu erkennen, daß der erste Schenkel 5.1 eine größere Höhe aufweist als der zweite Schenkel 5.2. Das Verhältnis der Höhe des ersten Schenkels 4.1, 5.1 zur Höhe des zweiten Schenkels 4.2, 5.2 beträgt in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel 1,1.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung eines Filtereinsatzes, der aus einem Faltenpack (1) aus thermoplastisch verschweißbarem Vliesstoff besteht und zumindest längsseits entlang seiner beiden Außenseiten (2, 3) mit jeweils zumindest einer als Dichtstreifen (4, 5) ausgebildeten Dichtung aus thermoplastisch verschweißbarem Werkstoff verbunden wird, wobei der herstellungsbedingt zunächst ebene Dichtstreifen (4, 5) auf eine Breite ge­ bracht wird, die größer und höchstens doppelt so groß ist, wie die Höhe der Außenseite (2, 3) des Faltenpacks (1), wobei der ebene Dichtstreifen (4, 5) mit seiner Oberkante (7) bündig auf die Oberkante (8) der Außenseite (2, 3) des Faltenpacks (1) aufgelegt wird, wobei der Dichtstreifen (4, 5) und die Außenseite (2, 3) durch ein Andruckelement aneinander angedrückt und gleichzeitig mit über das Andruckelement zu­ geführter Energie miteinander verschweißt werden, wobei der die Unterkante (9) des Faltenpacks (1) überragende Überstand (10, 11) des Dichtstreifens (4, 5) in einer Faltvorrichtung umgefaltet wird und der Dichtstreifen (4, 5) einen V-förmigen Querschnitt aufweist und wobei der umgefaltete Überstand (10, 11) unter Zuführung von Wärme und anschließender Abkühlung in der gefalteten Form stabilisiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruck­ elemente auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzbereichs der bindefä­ higen Komponenten des Werkstoffs des Dichtstreifens (4, 5) erhitzt werden.

3. Filtereinsatz, hergestellt nach einem der Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 2, umfassend einen Faltenpack (1) aus einem thermoplastisch verschweißbarem Vliesstoff, der zumindest längsseits entlang seiner beiden Außenseiten (2, 3) mit jeweils zumindest einer Dichtung verbunden ist, wobei die Dichtung mit einem den Filtereinsatz umschließenden Filtergehäuse dichtend in Eingriff bringbar und als Dicht­ streifen (4, 5) ausgebildet ist sowie aus einem thermoplastisch verschweißbarem Werkstoff besteht, wobei der Dichtstreifen (4, 5) mit seiner Oberkante (7) bündig auf der Oberkante (8) der Außenseite (2, 3) des Faltenpacks (1) angeordnet ist und einen V-förmig gefalteten Querschnitt aufweist sowie mit seinem ersten Schenkel (4.1, 5.1) mit dem Faltenpack (1) dichtend verbunden und mit seinem zweiten Schenkel (4.2, 5.2) unter elastischer Vorspannung dichtend an das Filtergehäuse anlegbar ist.

4. Filtereinsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dicht­ streifen (4, 5) aus einem Vliesstoff besteht.

5. Filtereinsatz nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Dichtstreifens (4, 5) auf der Anströmseite (6) des zu filternden Mediums offen ist.

6. Filtereinsatz nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schenkel (4.1, 5.1) des Dichtstreifens (4, 5) eine Breite aufweist, die der Höhe des Faltenpacks (1) entspricht und daß das Verhältnis der Breite des ersten Schenkels (4.1, 5.1) zur Breite des zweiten Schenkels (4.2, 5.2) 1,02 bis 1,2 beträgt.