-
Technisches Gebiet
-
Die Erfindung betrifft ein Filterelement zum Filtern eines Fluids mit einem Filterbalg aus einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium, insbesondere zur Verwendung als Rundfilter einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs sowie ein Verfahren und eine Anlage zur Herstellung eines solchen Filterelements.
-
Stand der Technik
-
Stirnfalten sind die beiden äußeren Falten, an gegenüberliegenden Stirnseiten des Filterbalgs eines Filterelements. Stirnränder sind die beiden freien Ränder des Filtermediums aus dem der Filterbalg gebildet wird, welche entlang der Stirnfalten verlaufen und diese an den Stirnseiten des Filterbalgs begrenzen. Stirnkanten des Filterbalgs sind die beiden anderen freien Ränder des Filterbalgs, die sich zwischen den Stirnrändern erstrecken und entsprechend der Faltung des Filterbalgs verlaufen. Die Faltkanten sind die Kanten, entlang denen das Filtermedium gefaltet ist. Bei einem vom Markt her bekannten zickzackförmig gefalteten, etwa quaderförmigen Filterbalg sind die Stirnränder und die Faltkanten in der Regel gerade und verlaufen parallel zueinander. Die Stirnkanten verlaufen von der Seite auf den Filterbalg betrachtet zickzackförmig und senkrecht zu den Stirnrändern und den Faltkanten. Vor dem Falten des Filtermediums verlaufen die Stirnkanten des später eine etwa quaderförmige gedachte Umhüllende aufweisenden Filterbalgs gerade und parallel zueinander. Die gedachte Umhüllende wird durch die Stirnkanten, die auf einer Reinfluidseite des Filterbalgs benachbarten Faltkanten bzw. Stirnränder und die auf einer Rohfluidseite benachbarten Faltkanten bzw. Stirnränder aufgespannt.
-
Bei Filterbälgen von Flachfilterelementen sind die Filtermedien nicht geschlossen, d. h., die Stirnfalten sind ebenso wie die Stirnkanten nicht miteinander verbunden. Im Unterschied dazu sind bei Filterbälgen von Rundfilterelementen die Filtermedien geschlossen, d. h., ihre Stirnfalten sind miteinander verbunden. Filterbälge von Flachfilterelementen können dabei eben sein, aber auch Biegungen in unterschiedliche Richtungen aufweisen.
-
In Filtersystemen, in denen wiederholte oder zyklische Fluktuationen der Durchflussrate des zu filternden Fluids durch das Filter auftreten, kann das Versagen des Filters durch Ermüden ein Problem darstellen. Dies tritt insbesondere bei Systemen mit großen Durchflussveränderungen, d. h. von null bis zum vollen Durchfluss und zurück zu null, auf, wie dies beispielsweise in Filtersystemen für Kolbenpumpen der Fall ist, wie sie in Energieanlagen verwendet werden. Diese Fließzyklen verursachen entsprechende Zyklen in den Differenzdrücken im Filter, die typischerweise in einer atmenden Durchbiegung in dem gefalteten Medium des Filters resultieren. Wenn das gefaltete Medium aus einer Filterschicht und einer Träger- und Drainageschicht zusammengesetzt ist, kann bei der Biegung des gefalteten Mediums die Träger- und Drainageschicht an der Filterschicht hin und her reiben. Da die Träger- und Drainageschicht typischerweise rauer ist als die Filterschicht, kann dieses Reiben Schwachpunkte hervorrufen, die im Betrieb reißen können. Diese Art von Fehler ist als Ermüdungsfehler bekannt.
-
Aus der
EP 0470485 A2 ist ein Filtersystem bekannt, das ein gefaltetes Filterelement aufweist mit sich längs erstreckenden Falten, die Kuppen aufweisen, und eine Umhüllung, die schraubenförmig um das Filterelement gewickelt ist und an den Kuppen der Falten anliegt und Öffnungen für die Vergrößerung der Schmutzkapazität des Filterelements besitzt, wobei die Gesamtfläche der Öffnungen kleiner ist als ungefähr die Hälfte der gesamten Oberfläche, die durch die Kuppen der Falten definiert ist. Weiter weist das Filterelement ein gefaltetes Composite auf, mit einer ersten und einer zweiten extrudierten polymeren Geflechtschicht und einer Filterschicht, die zwischen diesen angeordnet ist.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Filterelement zum Filtern eines Fluids zu schaffen, das auf herstellungs- und kostenmäßig günstige Art eine Stabilisierungs- und Drainagemöglichkeit im Filtermedium vorzusieht.
-
Eine weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren sowie eine Anlage zur Herstellung eines Filterelements zu schaffen, das auf herstellungs- und kostenmäßig günstige Art eine Stabilisierungs- und Drainagemöglichkeit im Filtermedium vorsieht.
-
Die vorgenannte Aufgabe wird nach einem Aspekt der Erfindung gelöst von einem Filterelement mit einem Filtermedium, das einen oder mehrere Wülste aufweist, welche quer zu Faltkanten des Filtermediums verlaufen und welche im bestimmungsgemäßen Zustand des Filterbalgs ein Strömen des Fluids senkrecht zu den Faltkanten des Filterbalgs bewirken.
-
Die weitere Aufgabe wird gelöst von einem Verfahren sowie einer Anlage zur Herstellung eines solchen Filterelements mit einem Filtermedium, das einen oder mehrere Wülste aufweist, welche quer zu Faltkanten des Filtermediums verlaufen und welche im bestimmungsgemäßen Zustand des Filterbalgs ein Strömen des Fluids senkrecht zu den Faltkanten des Filterbalgs bewirken.
-
Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
-
Es wird ein Filterelement zum Filtern eines Fluids, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, vorgeschlagen, das einen Filterbalg aus einem Filtermedium umfasst, das entlang von Faltkanten zickzackförmig zu Falten gefaltet ist, die sich jeweils zwischen gegenüberliegenden Stirnkanten des Filterbalgs erstrecken, und welches Filtermedium zur Durchströmung mit dem Fluid von einer Rohseite des Filterelements zu einer Reinseite vorgesehen ist. Dabei weist das Filtermedium an wenigstens einer seiner durchströmten Oberflächen einen oder mehrere Wülste auf, welche quer zu Faltkanten des Filtermediums verlaufen und welche im bestimmungsgemäßen Betriebszustand des Filterbalgs ein Strömen wenigstens eines Teils des Fluids senkrecht zu den Faltkanten des Filterbalgs bewirken, und wobei ein Breiten- zu Höhenverhältnis der Wülste entlang der Wülste gezielt variiert ist.
-
Die zickzackförmig gefalteten Falten können mit scharfen Kanten ausgebildet sein oder mit gerundeten Kanten.
-
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass im Gegensatz zu herkömmlichen Ausführungen von Filterelementen, bei denen zu Stabilisierungs- und Drainagezwecken auf der Reinseite üblicherweise ein Gitter auf das Filtermedium auflaminiert wird, anstelle des Gitters Leim- oder Kunststoffraupen vor oder nach einem Prägen des Filtermediums in Form von Wülsten aufgetragen werden. Diese Wülste können längs zur Verarbeitungsrichtung des Filtermediums durchgängig oder in Intervallen aufgetragen werden, welche vor einem Aufstellen der Falten des Filtermediums ganz oder zumindest weitgehend ausgehärtet sind und die Drainage sicherstellen sowie eine stabilisierende Wirkung des Filtermediums gewährleisten. Das Gitter und der Laminationsprozess können so entfallen. Die Wülste können insbesondere Leim- oder Kunststoffraupen sein. Die Leim- oder Kunststoffraupen können während der Balgherstellung aufgetragen werden. Die erfindungsgemäße Lösung stellt so eine erhebliche Zeit- und Kostenersparnis gegenüber dem herkömmlichen Laminationsprozess dar.
-
Die Falten des Filterbalgs können bei der erfindungsgemäßen Auftragung der Leim- oder Kunststoffraupen sowohl mit gerundeten als auch spitzen Faltkanten ausgeführt sein.
-
Die Drainagewirkung der Wülste besteht in einem Ableiten zumindest eines Teils des gefilterten Fluids entlang der Wülste aus den Falten des Filterbalgs in den Innenbereich des Filterelements, sodass sich das Fluid nicht in den Falten stauen und so den Durchfluss des Fluids begrenzen kann. Auch kann so die Ablagerung möglicher Schmutzpartikel über die Fläche des Filtermediums verteilt werden.
-
Vorteilhafterweise kann durch die gezielt eingestellte Variation des Breiten- zu Höhenverhältnisses der Wülste vermieden werden, dass Wülste mit gleichen Abmessungen beim Aufstellen der Falten an den Faltenkanten zu ungünstigen Spannungen im Faltengrund führen. Wird ein derartiges Filterelement zu einem Rundelement gefügt, erhöhen sich die Spannungen am Faltengrund in ungünstiger Weise, da der Abstand des gefalteten Filterbalgs am Faltengrund kleiner ist als an der gegenüberliegenden Faltenkante.
-
Rotative Faltanlagen weisen sehr hohe Herstellgeschwindigkeiten der Filterelemente auf. Bei einer Serienfertigung liegen typische Rahmenbedingungen in rotativen Faltanlagen beispielsweise zwischen 500 und 1000 Falten pro Minute und zwischen 30 und 40 mm Abstand von Faltenkante zu Faltenkante pro Falte, was einer Auftragsgeschwindigkeit des Materials der Leim- oder Kunststoffraupen im Bereich zwischen 15000 mm/min und 40000 mm/min entspricht.
-
Bei derartig hohen Geschwindigkeiten ist eine gezielte Variation der ausgebrachten Materialmenge entlang der Wülste, um an späteren Faltengründen dünnere Wülste vorzusehen, beim Auftrag des Materials nur schwer umsetzbar.
-
Vorteilhaft kann erfindungsgemäß eine konstante Materialmenge der Leim- oder Kunststoffraupen pro Zeiteinheit auf den Filterbalg aufgebracht werden und die Breite und Höhe des aufgebrachten Materialstreifens bei einem folgenden Prägeschritt gezielt variiert werden. Dies erlaubt insbesondere bei einer rotativen Faltanlage eine sehr hohe Herstellgeschwindigkeit.
-
Vorteilhaft können die Wülste im gefalteten Zustand des Filtermediums wenigstens im Betriebszustand eine Beabstandung von gegenüberliegenden Faltkantenflächen einer Falte des Filterbalgs bewirken. Dabei können die Wülste abhängig von der Höhe der Wülste im nicht durchflossenen und/oder Neuzustand des Filterelements durchaus einen gewissen Abstand aufweisen. Sollte jedoch im Lauf des Betriebs des Filterelements der Filterbalg altern und erschlaffen oder durch Flüssigkeit aufweichen, so können die Wülste verhindern, dass gegenüberliegende Faltkantenflächen einer Falte des Filterbalgs sich berühren oder gar zusammenkleben können, da die gegenüberliegenden Wülste sich auf der gleichen Höhe treffen, aneinander stoßen und so einen Abstand der Faltkantenflächen gewährleisten.
-
Um einen ausreichenden Drainageeffekt sowie eine genügende Stabilisierung des Filtermediums und Beabstandung von gegenüber liegenden Faltkantenflächen durch die Wülste zu erreichen, ist es zweckmäßig, einen Abstand zwischen den parallel verlaufenden Wülsten von größenordnungsmäßig z. B. 5 bis 7 mm vorzusehen. Dieser Wert ist jedoch von der Steifigkeit des Filtermediums und dem zu filternden Fluid, sowie von dem Werkstoff der Wulst abhängig und kann entsprechend eingestellt werden. Eine Höhe der Wulst von z. B. 0,1 mm bis 3 mm ist vorteilhaft. Auch dieser Wert ist von den Randbedingungen des Filtermediums, des Fluids und des Werkstoffes abhängig.
-
Ein am Filterelement anliegender, insbesondere beim Betrieb einer Brennkraftmaschine im Ansaugtrakt entstehender Unterdruck kann in den Strömungsbereichen dazu führen, dass die Faltenzwischenräume lokal oder gar über die gesamte Breite des Filtermediums kollabieren, d. h. reinseitig gegenüberliegende Filtermedienabschnitte in direkten Kontakt geraten. Aufgrund von Materialunregelmäßigkeiten, insbesondere hinsichtlich von ungleichmäßigen Imprägnierungen, können jedoch auch Spannungen und Verformungen auftreten, welche zu einem rohseitigen Kollabieren führen. Derart kollabierte Bereiche werden nicht mehr durchströmt, wodurch die Filtrationsleistung des Filterelements eingeschränkt wird. Ein solches Kollabieren von Bereichen des Filterbalgs kann durch Aufbringen von erfindungsgemäßen Wülsten auf das Filtermedium verhindert werden, da die Wülste zum einen eine Beabstandung der Faltkantenflächen bewirken, und zum anderen eine Versteifung des Filtermediums darstellen.
-
In einer günstigen Ausgestaltung können die Wülste entlang ihrer Längserstreckung schmale Erhebungen und breite Verjüngungen aufweisen.
-
Dadurch ist es möglich, dass an den Faltkanten spitz zulaufende Falten aufgestellt werden und die Wülste dabei nicht gestaucht werden oder eine Verrundung der Faltkanten oder einen Verzug des Filtermediums bewirken. Auch können die zur Aufstellung der Falten nötigen Kräfte auf diese Weise reduziert werden.
-
Zweckmäßigerweise kann die Verjüngung als Verprägung der Faltkanten ausgebildet sein. Insbesondere, wenn die Faltkanten erst nach dem Aufbringen der Wülste auf das Filtermedium in das Filtermedium geprägt werden, können auf diese Weise die Wülste mit geprägt werden und weisen dadurch an den Kreuzungspunkten mit den Faltkanten die gewünschten Verjüngungen auf.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Wülste auf der bestimmungsgemäßen Reinseite des Filtermediums angeordnet sein. Auf diese Weise kann eine Drainagewirkung durch die Wülste durch Ableiten des gefilterten Fluids dargestellt werden. Weiter wird bei gleicher stabilisierender Wirkung verhindert, dass durch eine Konturierung des Filtermediums bei Anbringung von Wülsten auf der Rohseite eine ungleichförmige Schmutzablagerung auf der Oberfläche des Filtermediums erfolgt.
-
Vorteilhaft ist es weiter, wenn die Wülste durch Auftragen eines Schmelzklebers gebildet sind. Ein solcher Prozess lässt sich günstig in den üblichen Fertigungsablauf bei der Herstellung eines Filterbalgs integrieren, bei dem das Filtermedium üblicherweise in langen Bahnen durch ein Prägeaggregat läuft. Nach dieser erfindungsgemäßen Lösung können zusätzliche Kleberauftragstationen vorgesehen werden, die den Schmelzkleber in derselben Geschwindigkeit mit auftragen, sodass der normale Herstellungsprozess nicht behindert wird. Auch Unterbrechungen in den aufgetragenen Wülsten lassen sich so günstig vorsehen, indem die Kleberauftragstationen entsprechend angesteuert werden und mit Ventilen versehen sind.
-
In einer Ausführungsform der Erfindung kann das Filterelement aus einem Filtermedium gebildet sein, welches aus Zellulose, schmelzgeblasenen Fasern, Mikro- oder Nanofasern, gewebten oder gewirkten Fasern, aus einem Vlies oder einer Kombination dieser Stoffe besteht.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Filterbalg des Filterelements als hohlzylindrisches Rundelement mit einem sterngefalteten Filtermedium ausgebildet sein. Dazu kann der ursprünglich flache Filterbalg aus einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium zu einem Hohlzylinder geformt sein, der entlang einer Stirnkante geschlossen, beispielsweise verklebt, wird. Das zu filternde Fluid kann dann über die Außenfläche des Hohlzylinders durch das Filtermedium fließen und über den Innenbereich des hohlzylinderförmigen Rundfilters entlang der Achse des Hohlzylinders abfließen.
-
Nach einem anderen Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung des Filterelements als Rundfilter zum Filtern eines Fluids, insbesondere als Rundfilter einer Brennkraftmaschine. Solche Rundfilter werden im Kraftfahrzeugbereich bevorzugt als Luft-, Öl-, oder Kraftstofffilter oder dergleichen verwendet und an den Brennkraftmaschinen als austauschbare Filterelemente mit regelmäßigen Wechselintervallen eingesetzt.
-
Nach einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Filterelements, das die folgenden Herstellschritte eines Filterbalgs umfasst: Abwickeln des Filtermediums von einer Rolle, Speichern des Filtermediums in einem Warenspeicher, Auftragen von Wülsten auf das Filtermedium vor einem Prägen zur Ausbildung von Faltkanten mit konstanter Materialmenge, Andrücken der Wülste, Aufstellen der Faltkanten zu einem zickzackförmig gefalteten Filterbalg. Ein solcher Prozess lässt sich günstig in den üblichen Fertigungsablauf bei der Herstellung eines Filterbalgs integrieren, bei dem das Filtermedium üblicherweise in langen Bahnen durch ein Prägeaggregat läuft. So können zusätzliche Kleberauftragstationen vorgesehen werden, die den Schmelzkleber in derselben Geschwindigkeit mit auftragen, sodass der normale Herstellungsprozess nicht behindert wird. Auch Unterbrechungen in den aufgetragenen Wülsten lassen sich so günstig vorsehen, indem die Kleberauftragstationen entsprechend angesteuert werden und mit Ventilen versehen sind.
-
Günstigerweise kann das Verfahren zur Herstellung eines Filterelements weitere Herstellschritte eines Filterbalgs wie Aufheizen des Filtermediums als Vorbereitung zum Prägen, Prägen von Faltkanten in das Filtermedium mit gleichzeitigem Pressen der Wülste mit unterschiedlichen Höhen und Breiten der Wülste umfassen. Insbesondere wird dabei das Breiten- zu Höhenverhältnis der Wülste entlang der Wülste gezielt variiert. Das gewünschte Breiten- zu Höhenverhältnis der Wülste wird vorzugsweise durch die Ausführung der Prägewalze vorgegeben/bestimmt. Das Prägen von Faltkanten in das Filtermedium kann durch vorheriges Aufheizen des Filtermediums günstig gestaltet werden, da die eingeprägten Faltkanten so dauerhaft erhalten bleiben.
-
Die Wülste können nach dem Auftragen auf das Filtermedium vorteilhaft auf das Filtermedium angedrückt werden, um eine gute und dauerhafte Haftung zu erreichen. Dies kann beispielsweise mit einem Walzverfahren günstig bewirkt werden.
-
Nach einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Anlage zur Herstellung eines Filterelements, welche wenigstens folgende Aggregate zur Herstellung eines Filterbalgs umfasst: einen Abwickler, einen Warenspeicher, eine Polymerauftragstation zum Aufbringen der Wülste, eine Andruckwalze, eine Vorlaufheizung, ein Prägeaggregat, sowie ein Faltenaufstellaggregat. Anstelle der Polymerauftragstation kann auch eine Schmelzkleberauftragstation vorgesehen werden, wenn als Wulst eine Schmelzkleberraupe verwendet wird.
-
Besonders vorteilhaft weist das Prägeaggregat eine Prägewalze auf, die Ausnehmungen an ihrer Oberfläche aufweist, welche beim Prägen Erhebungen und Verjüngungen der Wülste hervorrufen.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
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 Filterelements nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
-
2 einen Teilquerschnitt durch ein Filterelement nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
-
3 eine Draufsicht auf ein Filtermedium nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
-
4 schematisch eine Draufsicht auf einen Ausschnitt einer vorteilhaften Prägewalze zur gezielten Beeinflussung des Höhen- zu Breitenverhältnisses von Leim- oder Kunststoffraupen;
-
5 eine schematische Darstellung einer Anlage zur Herstellung eines Filterelements nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
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 Filterelements 110 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Filterelement 110 zum Filtern eines Fluids umfasst einen Filterbalg 112 aus einem Filtermedium 114, das entlang von Faltkanten 126 zickzackförmig zu Falten 134 gefaltet ist, die sich jeweils zwischen gegenüberliegenden Stirnkanten 122a, 122b des Filterbalgs 112 erstrecken. Das Filtermedium 114 ist zur Durchströmung mit dem Fluid von einer Rohseite 150 des Filterelements zu einer Reinseite 152 und zwar in einer Durchströmungsrichtung 154 von einer Außenfläche zu einem Innenbereich des Filterelements 110 vorgesehen. Das Filtermedium 114 weist an mehreren seiner durchströmten Oberflächen mehrere Wülste 142 auf der Reinseite 152 auf (in den 2 und 3 dargestellt), welche quer zu Faltkanten 126 des Filtermediums 114 verlaufen und welche im bestimmungsgemäßen Betriebszustand des Filterbalgs 112 ein Strömen wenigstens eines Teils des Fluids senkrecht zu den Faltkanten 126 des Filterbalgs 112 bewirken. Dabei ist ein Breiten- zu Höhenverhältnis der Wülste 142 entlang der Wülste 142 gezielt variiert. Das Filterelement 110 in 1 ist als hohlzylindrisches Rundfilterelement mit einem sterngefalteten Filtermedium 114 ausgebildet. Solche Rundfilterelemente werden im Kraftfahrzeugbereich bevorzugt als Luft-, Öl-, oder Kraftstofffilter oder dergleichen verwendet und an den Brennkraftmaschinen als austauschbare Filterelemente 110 mit regelmäßigen Wechselintervallen eingesetzt. Der Filterbalg 112 ist an beiden Stirnseiten mit Endscheiben 116, 118 abgeschlossen, welche ein zentrales Mittelrohr 138 umfassen, durch das auch das gefilterte Fluid in Strömungsrichtung 154 abfließen kann.
-
In 2 ist ein Teilquerschnitt durch ein Filterelement 110 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie in 1 gezeigt, dargestellt. Der Querschnitt zeigt mehrere Falten 134 des Filterbalgs 112, welche an Faltkanten 126 rundgefaltet sind. Das zu filternde Fluid tritt von einer Rohseite 150 außerhalb des Rundfilters 110 in einen Innenbereich des Filterelements 110 mit der Reinseite 152. Der Filterbalg 112 ist im Innenbereich mit einem Mittelrohr 138 versteift, das teilweise angeschnitten zu sehen ist. Das Filtermedium 114 weist auf der Reinseite 152 Wülste 142 auf. Die Wülste 142 bewirken, neben der Drainagewirkung zum Ableiten des gefilterten Fluids, im gefalteten Zustand des Filtermediums 114 wenigstens im Betriebszustand eine Beabstandung von gegenüberliegenden Faltkantenflächen 120a, 120b einer Falte 134 des Filterbalgs 112. Die Wülste 142 sind insbesondere an den Faltkantenflächen 120a, 120b und nicht im Krümmungsbereich der Falten 134 angeordnet.
-
Dabei zeigen die Wülste 142 entlang ihrer Längserstreckung von Faltenkante 126 zu gegenüberliegender Faltenkante 126, d. h. von Faltenspitze zu Faltengrund, eine gezielte Variation in ihrer Höhe und ihrer Breite mit Erhöhungen 143 und Verjüngungen 144. Vorteilhaft ist die Variation so, dass bei aufgestellten Falten 134 sich je zwei Erhebungen 143 an gegenüberliegenden Faltenkantenflächen 120b gegenüber liegen und bei in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Falten 134 jeweils die paarweisen Erhebungen 143 in einer Falte 134 in radialer Richtung versetzt zu den Erhebungen 143 der benachbarten Falten 134 angeordnet sind. Beispielsweise sind in einer Falte 134 nahe der radial äußeren Faltenkante 126 zwei Erhebungen 143 angeordnet, gefolgt von Verjüngungen 144 Richtung Faltengrund, welche jeweils etwa die Hälfte der Längserstreckung des Wulsts 142 einnehmen, während die nächste Falte 134 von Faltenkante 126 zu Faltenkante 126 zwei sich gegenüberliegende langgestreckte Erhebungen 143 aufweist, deren Maximum etwa in der Mitte zwischen den Faltenkanten 126 liegen. In der nächsten Falte 134 sind zwei sich gegenüberliegende Erhebungen 143 nahe des Faltengrunds angeordnet, gefolgt von zwei Verjüngungen 144 Richtung radial äußere Faltenkante 126, welche jeweils etwa die Hälfte der Längserstreckung des Wulsts 142 einnehmen. Die Maxima der paarweisen Erhebungen 143 in den benachbarten Falten 134 liegen jeweils auf einem anderen Radius.
-
Da zur Bildung der Wülste 142 die Materialmenge beim Auftrag konstant ist, entspricht eine Erhebung 143 einem schmalen Bereich der Wulst 142 und eine Verjüngung 144 einem verbreiterten Bereich der Wulst 142, was in 3 in Draufsicht zu sehen ist.
-
3 zeigt eine Draufsicht auf ein Filtermedium 114 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das flache Filtermedium 114 weist Faltkanten 126 in regelmäßigem Abstand auf, die durch Verprägungen des Filtermediums 114 ausgebildet sein können. Quer dazu verlaufen parallele Wülste 142. Die Wülste 142 können beispielsweise durch Auftragen eines Schmelzklebers gebildet werden.
-
Die Wülste 142 weisen entlang ihrer Längserstreckung breite Bereiche und schmale Bereiche auf. Die schmalen Bereiche entsprechen den Erhebungen 143 und die breiten Bereiche den Verjüngungen 144 aus 2.
-
An Kreuzungspunkten mit den Faltkanten 126 können die Verjüngungen 144 besonders flach ausgebildet sein. Die Erhebungen 143 und Verjüngungen 144 können vorteilhaft als Verprägungen beim Prägen der Faltkanten 126 ausgebildet werden, da die Wülste 142 vor dem Verprägen des Filtermediums 114 aufgebracht wurden.
-
4 zeigt schematisch eine Draufsicht auf einen Ausschnitt einer vorteilhaften Prägewalze 160 zur gezielten Beeinflussung des Höhen- zu Breitenverhältnisses Wülsten 142 (3, 4), insbesondere von Leim- oder Kunststoffraupen. Entlang ihres Umfangs 162 weist die Prägewalze 160 in regelmäßigen Abständen alternierend Vorsprünge 164 und Vertiefungen 166 auf. Der Abstand zwischen benachbarten Vorsprüngen 164 und Vertiefungen 166 entspricht dem Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Faltenkanten 126 (3, 4). Der Umfang 162 der Prägewalze 160 zwischen den Vorsprüngen 164 und Vertiefungen 166 ist abgefräst, so dass Bereiche 170 gebildet sind, die in radialer Richtung kürzer sind als wenn die Prägewalze 160, abgesehen von den Vorsprüngen 164 und Vertiefungen 166, eine Zylinderform hätte. Beim Prägen des Filterbalgs 112 (2) liegt der Prägewalze 160 eine zylinderförmige Prägewalze (nicht dargestellt) mit korrespondierenden Vorsprüngen und Vertiefungen mit konstantem Kalandrierabstand gegenüber, wobei der Filterbalg 112 (2) zwischen diesen Prägewalzen läuft. Die Bereiche 170 weisen einen variablen Abstand zum Umfang der gegenüberliegenden Prägewalze auf.
-
Sind auf dem Filterbalg 112 (2) Wülste 142 (3, 4) aufgebracht, werden diese durch den variablen Abstand der Bereiche 170 zur gegenüberliegenden Prägewalze unterschiedlich stark plattgedrückt. Eine Erhebung 143 (3, 4) entspricht dem maximalen Abstand zwischen dem Bereich 170 (in Figur z. B. in der Mitte des Bereichs 170) von der gegenüberliegenden Prägewalze. Die Erhebung 143 wird wenig oder gar nicht gepresst. Entsprechend der Abstandsvariation der Bereiche 170 ergeben sich korrespondierende Abfolgen von Erhebungen 143 und Verjüngungen 144 der Wülste 142 (3, 4). In Umfangsrichtung aufeinanderfolgende Bereiche 170 können entlang der Oberfläche der Prägewalze 160 gezielt so ausgestaltet werden, dass sich Höhe und Breite der Wülste 142 in definierter Weise einstellen.
-
In 5 ist eine schematische Darstellung einer Anlage 1100 zur Herstellung eines Filterelements 110 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zu sehen. Das Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Filterelements 110 umfasst die folgenden Herstellschritte eines Filterbalgs 112: Abwickeln des Filtermediums 114 von einer Rolle, Speichern des Filtermediums 114 in einem Warenspeicher 1104, Auftragen von Wülsten 142 auf das Filtermedium 114 vor oder nach einem Prägen zur Ausbildung von Faltkanten 134, Andrücken der Wülste 142, Aufstellen der Faltkanten 134 zu einem zickzackförmig gefalteten Filterbalg 112. Ein solcher Prozess lässt sich günstig in den üblichen Fertigungsablauf bei der Herstellung eines Filterbalgs 112 integrieren, bei dem das Filtermedium 114 üblicherweise in langen Bahnen durch ein Prägeaggregat 1110 läuft. So können zusätzliche Kleberauftragstationen 1106 vorgesehen werden, die den Schmelzkleber in derselben Geschwindigkeit mit auftragen, sodass der normale Herstellungsprozess nicht behindert wird.
-
Das Aufbringen der Wülste 142 kann insbesondere vor einem Prägeprozess mit konstanter Materialmenge vorgesehen sein. Werden die Wülste 142 vor dem Prägen aufgebracht, können sie beim Prägeprozess mit gewünschten Verjüngungen 144 an den Kreuzungspunkten mit den Faltkanten 126 versehen werden, um das Aufstellen der Faltkanten 126 zu, insbesondere spitz zulaufenden, Falten 134 zu begünstigen.
-
Die Wülste 142 können nach dem Auftragen auf das Filtermedium 114 vorteilhaft auf das Filtermedium 114 angedrückt werden, um eine gute und dauerhafte Haftung zu erreichen. Dies kann beispielsweise mit einem Walzverfahren günstig bewirkt werden.
-
Günstigerweise kann das Verfahren zur Herstellung eines Filterelements 110 weitere Herstellschritte eines Filterbalgs 112 wie Aufheizen des Filtermediums als Vorbereitung zum Prägen, Prägen von Faltkanten 126 in das Filtermedium 114 mit gleichzeitigem Pressen der Wülste 142 mit unterschiedlichen Höhen und Breiten der Wülste 142 umfassen. Das Prägen von Faltkanten 126 in das Filtermedium 114 kann durch vorheriges Aufheizen des Filtermediums 114 günstig gestaltet werden, da die eingeprägten Faltkanten 126 so dauerhaft erhalten bleiben.
-
Die Anlage 1100 zur Herstellung eines Filterelements 110 in 5 umfasst folgende Aggregate zur Herstellung eines Filterbalgs 112: einen Abwickler 1102, einen Warenspeicher 1104, eine Polymerauftragstation 1106 zum Aufbringen der Wülste 142, eine Andruckwalze 1107 zum Andrücken der Wülste 142 an das Filtermedium 114, eine Vorlaufheizung 1108, ein Prägeaggregat 1110, sowie ein Faltenaufstellaggregat 1112. Anstelle der Polymerauftragstation 1106 kann auch eine Schmelzkleberauftragstation vorgesehen werden, wenn als Wulst 142 eine Schmelzkleberraupe verwendet werden soll.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-