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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft ein Filterelement, umfassend einen Grundkörper, welcher
unter Ausbildung einer Aufnahme ein Filtermedium zumindest bereichsweise
umgibt.
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Stand der Technik
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Die
aus dem Stand der Technik bekannten Filterelemente werden häufig bestimmungsgemäß in Gehäuse mit
einer bestimmten Geometrie eingesetzt. Hierzu ist es oftmals notwendig,
das Filterelement umzuarbeiten und in aufwendiger Weise an die Geometrie
des Gehäuses
anzupassen.
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Die
Anpassung des Filterelements an die Gehäusegeometrie ist notwendig,
um einen dichten Sitz des Filterelements im Gehäuse zu realisieren. Dabei muss
das Filterelement derart dicht im Gehäuse sitzen, dass keine Leckagen
auftreten.
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Aus
dem Stand der Technik ist es bekannt, rechteckige Filterelemente
mit einem Messer derart zuzuschneiden, dass das Filterelement in
ovalen oder mit Ausstülpungen
oder Ausnehmungen versehenen Gehäusen
passgenau positioniert werden kann. Diese Schritte des Zuschneidens
bzw. Ausschneidens von Teilen des Filterelements sind zeitaufwendig
und teuer.
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Darüber hinaus
muss bei der Anpassung des Filterelements an die Gehäusegeometrie
ein Höchstmaß an Sorgfalt
aufgewendet werden, um einen dichten Sitz des Filterelements im
Gehäuse
ohne Leckagen dauerhaft sicherzustellen. Nachteilig ist auch, dass
durch das Zuschneiden des Filterelements das Filtermedium teilweise
eingerissen oder aufgerissen werden kann, so dass an den so entstandenen Schadstellen
Leckagen auftreten können.
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Darstellung der Erfindung
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Filterelement der
eingangs genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden,
dass ein leckagefreier und passgenauer Sitz in einem komplex ausgeformtem
Gehäuse
problemlos und kostengünstig
realisierbar ist.
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Erfindungsgemäß wird die
voranstehende Aufgabe mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 gelöst. Danach
ist ein Filterelement der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet,
dass der Grundkörper
aus einem Kunststoff besteht, der tiefgezogene Bereiche aufweist.
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Erfindungsgemäß ist erkannt
worden, dass die Verwendung eines Kunststoffs einen kostengünstigen
Tiefziehprozess ermöglicht.
Der Tiefziehprozess umfasst das Umformen einer flächigen Lage
zu einem dreidimensionalen Gebilde durch eine thermische Behandlung,
welche von einem Druck- oder Zugprozess begleitet wird. Kunststoffe
sind langlebig und können
durch den Tiefziehprozess in nahezu jegliche Gestalt verbracht werden.
Beim Verbringen des Kunststoffs in eine komplizierte geometrische Form
nimmt dessen Aufbau keinen Schaden. Das heißt es entstehen keinerlei Risse
oder andere Schadstellen, welche zu Leckagen führen können. In einem zweiten Schritt
ist erkannt worden, dass ein tiefgezogener Grundkörper als
Adapter, nämlich
als Bindeglied zwischen einem Filtermedium und einem komplex ausgeformten
Gehäuse
fungieren kann. Erfindungsgemäß ist ganz
konkret erkannt worden, dass ein serienmäßig hergestelltes Filtermedium, welches
beispielsweise eine rechteckige Form aufweist, in eine rechteckige
Aufnahme des Grundkörpers
eingefügt
werden kann, wobei die Außenwandung
des Grundkörpers
der Innenwandung eines Gehäuses
angepasst ist, die von der Rechteckform abweicht. Folglich dient
ein solcher Grundkörper
als Adapter, nämlich
als Bindeglied zwischen einem serienmäßigen Filtermedium und einem
irgendwie ausgeformten Gehäuse.
Die exakte Anpassung des tiefgezogenen Grundkörpers an das komplex ausgeformte
Gehäuse
realisiert einen dichten Sitz ohne Leckagen. Folglich ist die eingangs
genannte Aufgabe gelöst.
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Der
Grundkörper
könnte
das Filtermedium vollständig
umgeben. Durch diese konkrete Ausgestaltung ist sichergestellt,
dass das Filtermedium nicht an der Gehäusewandung anliegt und die
Abdichtung der Gehäuseöffnung allein
durch den Grundkörper
erfolgt.
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Das
Filtermedium könnte
als gefaltete, flächige
Lage ausgebildet sein. Ganz konkret könnte die flächige Lage zick-zack-förmig gefaltet
sein. Durch die Faltung wird die effektive Filterfläche erhöht. Vor
diesem Hintergrund ist denkbar, dass das Filtermedium als Flachfilter
mit rechteckiger Fläche ausgestaltet
ist. Rechteckige Flachfilter sind einfach zu fertigen und können als
Einzelteile dem Grundkörper
problemlos zugeordnet werden, wenn nämlich der Grundkörper eine
rechteckige Aufnahme ausbildet. Es ist denkbar, dass das Filtermedium
in die Aufnahme des Grundkörpers
derart eingeklemmt ist, dass keine Leckagen zwischen der Innenwandung der
Aufnahme und dem Filtermedium entstehen.
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Dem
Filtermedium könnte
mindestens eine weitere Lage zugeordnet sein. Vor diesem Hintergrund
ist denkbar, dass das Filtermedium mit einer flächigen Lage bedeckt ist, welche
als Vorfilter fungiert. Diese konkrete Ausgestaltung erlaubt die
Vorabscheidung von Partikeln bestimmter Größe und eine effektive Filterung
des zu filternden Fluids.
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Des
Weiteren ist denkbar, dass dem Filtermedium ein Streifen, eine Raupe
oder ein strangförmiges
Gebilde zugeordnet ist, welches den Abstand der Faltenrücken zueinander
gewährleistet.
Vor diesem Hintergrund ist denkbar, dass die Faltenrücken mit
der weiteren Lage oder dem strangförmigen Gebilde verschweißt, verklebt
oder anderweitig verbunden sind. Eine kostengünstige und schnelle Verbindung
der weiteren Lage mit den Faltenrücken bzw. Faltenspitzen könnte durch
einen Ultraschweiß-
oder Laserschweißprozess
realisiert werden.
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Das
Filtermedium könnte
mit dem Grundkörper
verklebt sein. Die Verklebung des Filtermediums mit der Innenwandung
der Aufnahme stellt sicher, dass zwischen Filtermedium und Innenwandung
der Aufnahme keine Leckagen auftreten. Als Klebstoff könnte eine
Emulsion oder ein Hotmeltklebstoff verwendet werden. Denkbar ist
auch, einen Klebstoff zu verwenden, welcher nach Aushärtung flexibel
bleibt. Dies erlaubt, den Grundkörper
zusammen mit dem Filtermedium einer Verwindung zu unterwerfen, ohne dass
sich das Filtermedium vom Grundkörper
ablöst. Der
Grundkörper
und das Filtermedium könnten auch
durch ein thermisches Verfahren miteinander verschweißt sein.
Dabei ist denkbar, dass sowohl der Grundkörper als auch das Filtermedium
zumindest bereichsweise aufgeschmolzen werden und ineinander zerfließen.
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Hierdurch
ist ein besonders dichter und fester Verbund des Filtermediums mit
dem Grundkörper gewährleistet.
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Der
Grundkörper
könnte
Wandungen umfassen, deren Wandstärken
höchstens
2 mm betragen. Diese Wandstärke
stellt gerade noch sicher, dass der Kunststoff genügend flexibel
ist, um einer Verwindung unterworfen zu werden. Besonders bevorzugt könnte die
Wandstärke
im Bereich 0,3 bis 2 mm liegen. In Versuchen hat sich gezeigt, dass
eine Wandstärke
von 0,3 mm bei Verwendung des Kunststoffs Polypropylen eine zufrieden
stellende Festigkeit des Grundkörpers
aufweist und Anwendungen im Automobilbereich gerecht wird. Bei der
Montage des Filterelements in einem Luftfiltergehäuse muss
der Grundkörper
zerstörungsfrei
deformierbar sein und dennoch eine ausreichend kraftschlüssige Anlage
im Gehäuse
gewährleisten.
Diese Aufgaben erfüllt
ein Grundkörper
mit einer Wandstärke
von 0,3 bis 2 mm auf überraschende
Weise.
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Der
Grundkörper
könnte
zumindest bereichsweise elastisch deformierbar sein. Diese konkrete
Ausgestaltung erlaubt ein Zusammendrücken einzelner Bereiche des
Grundkörpers,
um diesen in Gehäuse
mit Hinterschneidungen einzudrücken. Durch
die elastische Deformierbarkeit ist sichergestellt, dass ein zusammengedrückter Grundkörper nach
durchlaufen einer Verjüngung
in einem sich erweiternden Raum wieder aufspringt und das Filterelement
im Sinne eines Clipverschlusses oder Klemmverschlusses im Gehäuse festlegt.
Bei Verwendung des Kunststoffs Polypropylen für die Ausbildung des tiefgezogenen
Grundkörpers
ist eine problemlose elastische Deformierbarkeit bei Wandstärken des Grundkörpers von
0,3 bis 2 mm gegeben.
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Dem
Grundkörper
könnte
eine Dichtung zugeordnet sein. Die Dichtung realisiert eine Abdichtung
der Innenwandung des Gehäuses
gegen die Außenwandung
des Grundkörpers.
Vor diesem Hintergrund ist denkbar, dass die Dichtung an der Außenwandung
des Grundkörpers
umfänglich
verläuft.
Die Dichtung könnte
aufgeklebt oder aufgespritzt sein. Das Aufkleben der Dichtung erlaubt
die Zuordnung verschiedenster Dichtungsmaterialien zum Grundkörper. Denkbar
ist beispielsweise, dass die Dichtung als Elastomer ausgebildet
ist. Durch Verwendung eines Klebstoffes kann das Elastomer mit einem Grundkörper, welcher
aus Polypropylen gefertigt ist, verbunden werden. Dabei könnte der
verwendete Klebstoff nach Aushärten
flexibel sein, um eine Verwindung des Grundkörpers zusammen mit der Dichtung
zu realisieren, ohne dass sich diese vom Grundkörper ablöst. Das Aufspritzen einer Dichtung
stellt einen kostengünstigen
und rasch durchführbaren Produktionsschritt
dar. Vor diesem Hintergrund ist denkbar, dass als Dichtungsmaterial
Polyurethan oder Silikon auf den Grundkörper aufgespritzt wird.
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Die
Dichtung könnte
aus Schaumstoff gefertigt sein. Schaumstoff eignet sich im besonderen Maße als Dichtung,
da er eine hohe Kompressionsfähigkeit
zeigt und geringe Unebenheiten auf der Innenwandung des Luftfiltergehäuses auszugleichen vermag.
Insoweit stellt die Verwendung von Schaumstoff als Dichtungsmaterial
sicher, dass Leckagen weitgehend ausgeschlossen werden.
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Das
Filtermedium könnte
aus einem Vliesstoff gefertigt sein. Die Verwendung eines Vliesstoffs erlaubt
die Einstellung des Filtermediums im Hinblick auf dessen Porosität. Dabei
ist denkbar, dass sämtliche
gängigen
Vliesstoffe Verwendung finden. Ganz konkret ist auch denkbar, dass
der Vliesstoff Aktivkohlefasern umfasst, um unangenehme Gerüche aus einem
Fluid heraus zu filtern. Zur Abscheidung sehr feiner Partikel könnten dem
Filtermedium auch Nanofasern zugeordnet sein. Unter Nanofasern versteht man
Fasern mit einem Durchmesser, der deutlich kleiner als ein Mikrometer
ist. Nanofasern haben üblicherweise
einen durchschnittlichen Durchmesser von 80 bis 150 Nanometer und
eine spezifische Oberfläche
von 20 bis 200 m2 pro Gramm. Sie eignen sich
in besonderer Weise zur Abscheidung sehr feiner Partikel.
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Die
hier beschriebenen Filterelemente können in Luftfiltergehäuse von
Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Denkbar ist auch, die Filterelemente
in der Flüssigfiltration
zu verwenden.
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Es
gibt nun verschiedene Möglichkeiten,
die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten
und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Schutzansprüche, andererseits
auf die nachfolgende Erläuterung
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Filterelements
anhand der Zeichnung zu verweisen.
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In
Verbindung mit der Erläuterung
des bevorzugten Ausführungsbeispiels
anhand der Zeichnung werden auch allgemein bevorzugte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen der Lehre erläutert.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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In
der Zeichnung zeigen
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1 in
einer Draufsicht ein Filterelement, in dessen Aufnahme ein rechteckiger
Flachfilter eingebracht ist, und
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2 eine
Schnittansicht entlang der Linie A-A aus 1.
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Ausführung der Erfindung
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1 zeigt
ein Filterelement mit einem Grundkörper 1, welcher unter
Ausbildung einer Aufnahme 2 ein Filtermedium 3 umgibt.
Die Aufnahme 2 ist rechteckig ausgebildet und nimmt ein
rechteckiges Filtermedium 3 auf. Der Grundkörper 1 weist Ausbuchtungen 1a, 1b und 1c,
welche in komplementär dazu
ausgeformte Ausnehmungen in einem nicht gezeigten Gehäuse anordenbar
sind.
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Der
Grundkörper 1 ist
aus einem Kunststoff gefertigt, welcher tiefgezogene Bereiche 4 aufweist. Der
Grundkörper 1 ist
aus dem Kunststoff Polypropylen gefertigt, kann jedoch auch aus
dem Kunststoff ABS bestehen, nämlich
einem Copolymer aus Acrylnitril, Butadien und Styrol.
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Der
Grundkörper
könnte
durch Vakuumformen oder Thermoformen tiefgezogen sein. Bei diesem
Verfahren wird eine Kunststoffplatte bis zum thermoelastischen,
nämlich
gummiartigen, Zustand erwärmt
und dann auf ein Werkzeug gesaugt, um der Kunststoffplatte ihre
dreidimensionale Form zu verleihen. Nach dem Abkühlen behält die verformte Kunststoffplatte
die ihr aufgeprägte
Form. Dieses Verfahren lässt
sich rasch und kostengünstig
durchführen.
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1 zeigt,
dass der Grundkörper 1 das
Filtermedium 3 vollständig
umgibt, nämlich
in der Aufnahme 2 einschließt. Das Filtermedium 3 ist
als gefaltete, flächige
Lage ausgebildet. Ganz konkret ist das Filtermedium als Flachfilter
ausgebildet. In 1 ist gezeigt, dass dem Filtermedium 3 eine
weitere Lage 6 zugeordnet ist. 1 zeigt
einerseits die gefaltete flächige
Lage 3 und andererseits die weitere Lage 6 jeweils
teilweise, um zu verdeutlichen, dass unterhalb der Lage 6,
welche das Filtermedium 3 vollständig bedeckt, das Filtermedium 3 positioniert
ist. Die weitere Lage 6 fungiert im konkreten Ausführungsbeispiel
als Vorfilter für
das Filtermedium 3.
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Das
Filtermedium 3 ist mit dem Grundkörper 1 verklebt. Die
Innenwandung 8 der Aufnahme 2 und die Faltenkanten
der gefalteten flächigen
Lage sind miteinander verklebt. Des Weiteren ist die Wandung 8a der
Aufnahme 2 mit der letzten Faltenflanke der gefalteten
flächigen
Lage verklebt. Durch das Verkleben ist sichergestellt, dass zwischen
den Wandungen 8, 8a der Aufnahme 2 des
Grundkörpers 1 und dem
Filtermedium 3 keine Leckagen entstehen. Die verwendeten
Klebstoffe sind nach dem Aushärten elastisch.
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Dem
Grundkörper 1 ist
eine Dichtung 5 zugeordnet, welche aus Schaumstoff gefertigt
ist. Die Dichtung 5 ist auf die Außenwandung 9 des Grundkörpers 1 aufgeklebt.
Sie dient der zusätzlichen
Abdichtung der Außenwandung 9 des
Grundkörpers 1 gegen
die Innenwandung eines nichtgezeigten Gehäuses, welches den Grundkörper 1 aufnimmt.
Der verwendete Klebstoff ist nach dem Aushärten elastisch.
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Das
Filtermedium 3 ist aus einem Vliesstoff gefertigt. Der
Vliesstoff besteht aus Fasern aus thermoplastischem Material.
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2 zeigt
eine Schnittansicht des Grundkörpers 1 entlang
der Linie A-A gemäß 1. 2 zeigt
den Grundkörper 1 mit
Wandungen 7, deren Wandstärken höchstens 2 mm betragen. Der
Basisfläche 10 des
Grundkörpers 1 sind
tiefgezogene Bereiche 4 zugeordnet. Der Grundkörper 1 wurde
folgendermaßen
hergestellt:
Eine Kunststoffplatte aus Polypropylen wurde durch Tiefziehen
umgeformt, so dass die tiefgezogenen Bereiche 4 quasi aus
der Ebene der Fläche 10 dauerhaft
umgebogen wurden und von dieser abragen.
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Einer
Wandung 7 ist die Dichtung 5 zugeordnet, welche
aus Schaumstoff besteht. Die Dichtung 5 ist an die Außenwandung 9 des
Grundkörpers 1 aufgeklebt.
Der Klebstoff ist nach dem Aushärten
elastisch.
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Hinsichtlich
weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lehre
wird einerseits auf den allgemeinen Teil der Beschreibung und andererseits
auf die beigefügten Schutzansprüche verwiesen.
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Abschließend sei
ganz besonders hervorgehoben, dass das zuvor rein willkürlich gewählte Ausführungsbeispiel
lediglich zur Erörterung
der erfindungsgemäßen Lehre
dient, diese jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel einschränkt.