DE4327368A1 - Filter zum Filtern einer Fluidströmung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Filter zum Filtern einer Fluidströmung, insbesondere einen Filter zum Filtern einer einer Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeuges zuzu­ leitenden Luftströmung.

Filter zum Filtern von Fluidströmungen, insbesondere zum Filtern von Luftströmungen, sind in einer Vielzahl von Ausgestaltungen bekannt. Da die Filtereffizienz von Filtern bzw. Filterelementen nicht zuletzt von der Größe der der Strömung ausgesetzten Filteroberfläche abhängig ist, werden vielfach zick-zack-förmig gefal­ tete Filterelemente eingesetzt. Das Filterelement selbst besteht dabei aus einem Filterpapier oder aus einem Filtervlies, das auf einer darunter angeordneten Stützstruktur, die dann ebenfalls zick-zack-förmig ge­ faltet ist, gehalten ist.

Filter mit gefalteten Filterelementen sind aus GB-PS 1 570 385 und EP-A-0 438 639 bekannt. Bei diesen be­ kannten Filtern ist das zick-zack-förmig gefaltete Fil­ terelement von einem starren, rechteckigen Rahmen um­ geben, dessen geradlinige Rahmenabschnitte in einer gemeinsamen Ebene verlaufen. Aus DE-A-38 34 942 ist eine Filtervorrichtung bekannt, bei der das Fil­ terelement aus mehreren, über flexible Bänder miteinan­ der verbundenen Filterblöcken besteht. Jeder Fil­ terblock für sich weist ein gefaltetes, mehrteiliges Filterelement auf, das von einem starren Rahmen umgeben ist. Die Rahmen der Filterelemente sind mittels der flexiblen Bänder verbunden.

Neben den oben beschriebenen bekannten, im wesentlichen ebenen Filterelementen sind auch Rundfilter bekannt, bei denen das zick-zack-förmig gefaltete Filterelement ringförmig angeordnet ist. Derartige Rund- bzw. Ring­ filter sind in US-A-3 058 594, US-A-3 520 417, US-A-4 615 804 und EP-A-0 441 045 beschrieben. An den in axia­ ler Richtung der Rund- bzw. Ringfilterelemente liegen­ den Enden sind diese mit scheibenförmigen Deckeln ver­ sehen, die mit dem Filterelement verbunden sind.

Insbesondere im Kfz-Bereich kann es aufgrund der beeng­ ten Platzverhältnisse erforderlich sein, daß ein Zick- Zack-Filterelement in gebogenem Zustand von dem Filter­ rahmen aufgenommen ist. Eine gebogene oder in sonstiger Weise verwundene Ausrichtung eines zick-zack-förmigen Filterelementes kann aber auch aus strömungstechnischen Gründen angezeigt und damit vorteilhaft sein. Die Her­ stellung gebogener Filterelemente ist vergleichsweise aufwendig. Ferner kann der Einbau gewölbter Fil­ terelemente aufgrund von beengten Platzverhältnissen zu Problemen führen.

Aus EP-A-0 380 026 ist ein flexibles Flachfilterelement bekannt, daß in gekrümmte Führungsnuten eines Filter­ rahmens einschiebbar ist. Je nach der von einem Filter zu erbringenden Filterleistung reicht die durch ein Flachfilterelement zur Verfügung gestellte Fil­ teroberfläche jedoch nicht aus, weshalb das bekannte flexible Flachfilterelement lediglich begrenzt ein­ setzbar ist. Dort, wo es bei hohen Filterleistungen auf vergleichsweise kleine Strömungsquerschnitte ankommt, sollten daher zick-zack-förmig gefaltete Filterelemente eingesetzt werden.

Ein flexibles, zick-zack-förmiges Filterelement ist in DE-A-41 43 237 (entspricht PCT/US92/09309) beschrieben. Dieses bekannte Filterelement weist an seinen quer zu den gekrümmten Biegebereichen und flachen Faltbereichen verlaufenden Rändern flexible Bänder auf, die an den in Faltrichtung sich erstreckenden Längsrändern bzw. Längsseiten des Filterelements mit diesem fest verbun­ den sind. Das bekannte Filterelement nach DE-A-41 43 237 läßt sich in komprimierter Form lagern, indem es durch die flexiblen Bänder möglich ist, das Zick-Zack- Filterelement zu stauchen und in diesem Zustand zu la­ gern. Eingesetzt wird das bekannte Filterelement jedoch in starren Filterrahmen, wie in PCT/US92/09311 be­ schrieben.

Schließlich ist aus EP-A-0 170 643 ein Filter bekannt, dessen zick-zack-förmig gefaltetes Filterelement am Rand zwischen einem unteren und einem oberen Rahmenteil eingeklemmt gehalten ist. Die beiden Rahmenteile sind an ihren Längsrahmenabschnitten, die in Richtung der Längsränder des Filterelementes verlaufen, mit zueinan­ der komplementären, im wesentlichen dreieckförmigen Vorsprüngen versehen, die ineinander greifen und zwi­ schen sich das Filterelement halten. Jedoch ist auch dieser zweiteilige Filterrahmen, der nicht mit dem Fil­ terelement verbunden ist, starr ausgebildet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein leistungsfähiges Filter zum Filtern einer Fluidströ­ mung, insbesondere zum Filtern einer einer Fahrgast­ zelle eines Kraftfahrzeuges zuzuleitenden Luftströmung zu schaffen, dessen Filterelement bei einfacher und kostengünstiger Herstellung beim Einbau biegbar ist und/oder im eingebauten Zustand gebogen angeordnet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung ein Filter vorgeschlagen, das versehen ist mit:

• - einem Längsränder aufweisenden Filterelement, das eine Filtermaterialschicht mit einer der Fluid­ strömung ausgesetzten Filteroberfläche aufweist, wobei die Filtermaterialschicht zur Vergrößerung der Filteroberfläche gefaltet ist und das Fil­ terelement eine dreidimensionale Struktur mit ebe­ nen Faltabschnitten und gebogenen Biegeabschnitten aufweist, zu denen querverlaufend sich die Längs­ ränder des Filterelements erstrecken, und
• - an den Längsrändern des Filterelements anliegende Filterelement-Stützelemente mit einzelnen, unter­ einander verbundenen Stützteilen zur Stützung der dreidimensionalen Struktur des Filterelements.

Dieser Filter ist dadurch gekennzeichnet,

• - daß das Filterelement an seinen Längsrändern mit den Filterelement-Stützelementen und dessen Stütz­ teilen verbunden ist und
• - daß mindestens ein Filterelement-Stützelement zwi­ schen seinen Stützteilen beweglich ausgebildet ist.

Die mit der Erfindung vorgeschlagene Lösung ist insbe­ sondere darin zu sehen, daß ein in einer Ebene ausge­ richtetes, gefaltetes Filterelement mit die Filter­ elementstruktur unterstützenden und aufrechterhaltenden Filterelement-Stützelementen versehen ist, die an den Längsrändern des Filterelementes mit diesem verbunden sind und von denen mindestens eines biegbar bzw. ver­ formbar ist. Das in einer Ebene angeordnete, gefaltete Filterelement läßt sich auf vergleichsweise einfache Art in einem kontinuierlichen Prozeß herstellen; auch die Verbindung der Längsränder mit den Filterelement- Stützelementen ist vergleichsweise kostengünstig herzu­ stellen. Die Ausführung mindestens eines der Stütz­ elemente als zumindest abschnittsweise verform- bzw. biegbar macht es möglich, das Filterelement während des Einbaus zu verformen. Unabhängig von der Verformbarkeit während des Einbaus des Filterelementes in ein Filter­ system kann das erfindungsgemäße Filterelement in ein­ gebautem Zustand wiederum geradlinig ausgerichtet sein oder aber ebenfalls gewölbt oder in anderer Weise ver­ formt bzw. verwunden (tordiert) sein.

Das Filterelement des erfindungsgemäßen Filters ist an seinen Längsrändern fest mit den Stützelementen verbun­ den. Die Filterelement-Stützelemente weisen mehrere Stützteile auf, die dazu beitragen, die dreidimen­ sionale Zick-Zack-Struktur des Filterelementes auf­ rechtzuerhalten. Mindestens eines der Filterelement- Stützelemente, vorzugsweise jedoch beide Stützelemente, sind zwischen den Stützteilen beweglich ausgebildet. Beweglich in diesem Zusammenhang bedeutet, daß die Stützteile des Filterelement-Stützelementes gelenkig miteinander verbunden sind oder unter plastischer oder elastischer Verformung des Stützelementes relativ zu­ einander beweglich sind. Die Stützteile selbst sollten vergleichsweise biegesteif sein, damit die Erhebungen des Filterelements, die durch die Zick-Zack-Faltung entstehen, in ihrer Form beibehalten bleiben, auch wenn das Filterelement aus seiner gestreckten Lage heraus verformt oder gebogen ist.

Prinzipiell ist es nicht erforderlich, daß jeder Zick- Zack-Faltung zu beiden Seiten des Filterelementes je­ weils ein Stützteil zugeordnet ist. Vorzugsweise wird dies jedoch so vorgesehen sein, so daß die Längsränder des Filterelements im Bereich von zwei ebenen Faltab­ schnitten seitlich des zwischen diesen angeordneten, gebogenen Biegeabschnitts mit jeweils einem Stützteil verbunden sind.

Dadurch, daß sämtliche Stützteile durch die ihnen zuge­ ordneten Stützelemente untereinander verbunden sind, bleibt die Zick-Zack-Faltung des Filterelementes beibe­ halten, und zwar unabhängig von der Lage und Ausrich­ tung des Filterelementes.

Grundsätzlich können die Stützteile eines Stützelemen­ tes dicht nebeneinander liegend mit zueinander paral­ lelen Begrenzungsrändern angeordnet sein. Bei einem mit derartigen Stützelementen und Stützteilen versehenen Filterelement wäre eine Verformung bzw. Verbiegung des Filterelementes lediglich unter Vergrößerung der Ab­ stände benachbarter Stützteile möglich. Um auch im dazu entgegengesetzten Sinn das Filterelement verformen zu können, weisen benachbarte Stützteile vorteilhafter­ weise einen Abstand voneinander auf, wobei die Begren­ zungsränder benachbarter Stützteile zweckmäßigerweise zu den oberen Spitzen der Zick-Zack-Struktur hin einen allmählich größer werdenden Abstand voneinander haben.

Vorzugsweise sind die Stützteile dreieckförmig oder trapezförmig.

Unabhängig von der Form und der Ausgestaltung der Stützteile gilt, daß die "Täler" des zick-zack-förmigen Filterelementes zwischen zwei benachbarten Stützteilen angeordnet sind, wobei die Filterelement-Stützelemente in ihren Bereichen zwischen benachbarten Stützteilen nicht nennenswert über die Täler des Filterelementes überstehen. Mit anderen Worten sind die Filterelement- Stützelemente in Längserstreckung - betrachtet zwischen ihren Stützteilen unterbrochen, d. h. nicht durchgehend, jedoch unterhalb der Stützteile durchgehend. Die Stütz­ elemente sind also sozusagen "gezahnt", wobei die "Zähne" von den Stützteilen gebildet sind. Eine derar­ tige Struktur des Filterelementes macht es möglich, daß auf die Oberfläche des Filterelements gelangende Flüs­ sigkeit bei entsprechender Neigung des Filterelements abfließen kann, und zwar entlang der Täler und zwischen den Stützelementen hindurch. Ein derartiges Ablaufen von mit dem Filterelement in Kontakt gelangter Flüssig­ keit ist beispielsweise beim Einsatz des erfindungsge­ mäßen Filters in einem Off-Road-Fahrzeug wünschenswert. Eine bevorzugte Ausbildung der Beweglichkeit benachbar­ ter Stützteile ist darin zu sehen, die Dicke des be­ treffenden Filterelement-Stützelements in den Bereichen zwischen benachbarten Stützteilen jeweils derart gering zu wählen, daß das Filterelement-Stützelement unter Veränderung des Abstandes benachbarter Stützteile ver­ formbar, und zwar vorzugsweise elastisch verformbar ist. Bei dieser Ausgestaltung der Längsränder des Fil­ ters ist es ferner von Vorteil, wenn die Stützelemente als dünne, seitlich über die Längsränder des Filter­ elements überstehende Flansche ausgebildet sind, die einander abgewandt sind. Diese Flansche eignen sich zur Aufnahme in Führungsnuten oder dergleichen Führungsein­ richtungen, in die das Filter einschiebbar ist und von denen es an seinen Seitenrändern im eingebauten Zustand gehalten ist.

Zur Erhöhung der mechanischen Stabilität des Filter­ elements ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehene daß die Stützelemente an ih­ ren beiden sich jeweils paarweise gegenüberliegenden Enden durch Verbindungsabschnitte miteinander verbunden sind, die längs der Querränder des Filterelements, d. h. parallel zu den Biegebereichen des Filterelements ver­ laufen. Die beiden Filterelement-Stützelemente und die beiden dazu quer verlaufenden Verbindungsabschnitte bilden damit einen Filterelement-Stützrahmen, der das Filterelement allseitig umgibt. Vorzugsweise sind die Querränder des Filterelements mit den Verbindungsab­ schnitten, d. h. den Querrändern des Filterelement- Stützrahmens verbunden.

Grundsätzlich läßt sich bei dem erfindungsgemäßen Fil­ ter jede Art von Material zur Filterung einsetzen. So kann beispielsweise das Filterelement aus zick-zack- förmig gefaltetem Filterpapier bestehen. Von Vorteil ist es, wenn das Filterelement Elektret-Eigenschaften aufweist. Hierzu ist vorgesehen, als Filtermaterial eine ein- oder mehrlagige Filtervliesschicht mit Elek­ tret-Eigenschaften der einzelnen Fasern einzusetzen, wobei dann zur Stützung der Filtervliesschicht ein groblöchriges Stützgitter vorgesehen werden sollte.

Für die Filterelement-Stützelemente und, sofern vorhan­ den, die Verbindungsabschnitte des Filterelement-Stütz­ rahmens kann jedes beliebige flexible oder genauer ge­ sagt elastisch bzw. plastisch verformbare Material ver­ wendet werden. Vorteilhafterweise wird jedoch ein Kunststoffmaterial und hier insbesondere ein Polypropy­ len-Material verwendet. Damit das erfindungsgemäße Fil­ ter sortenrein ist, was sich vorteilhaft auf die Recy­ clebarkeit auswirkt, besteht auch das Filterelement selbst aus dem Material der Stützelemente bzw. Stütz­ teile und, sofern vorhanden, des gesamten Filter­ element-Stützrahmens. Bei Einsatz einer ein- oder mehr­ lagigen Filtervliesschicht, die auf einem Stützgitter angeordnet ist, besteht sowohl das Stützgitter als auch die Fasern der Vliesschicht aus Polypropylen.

Jedes der Filterelement-Stützelemente oder, sofern vor­ handen, der Filterelement-Stützrahmen ist in Spritzguß­ technik als einstückiges Spritzgußteil hergestellt. Die Verbindung der Stützelemente bzw. der Stützteile mit den Längsrändern des dreidimensionalen Filterelementes wird vorzugsweise durch Umspritzen der Längsränder des Filterelements mit dem Material für die Filterelement- Stützelemente bzw. deren Stützteile hergestellt. Auf diese Weise lassen sich auch die Querränder des Fil­ terelements mit den Verbindungsabschnitten des Filter­ element-Stützrahmens verbinden. Ein derartiges Um­ spritzen erfolgt in einem sogenannten Einsatz-Spritz­ gußprozeß, bei dem in die Spritzgußform das zu um­ spritzende Teil, in diesem Fall das zick-zack-förmig gefaltete Filterelement, eingesetzt ist, wobei seine zu umspritzenden Ränder freiliegen. Das Ergebnis dieses Herstellungsprozesses ist, daß die Längsränder des Fil­ terelements von dem Material der Stützelemente um­ schlossen sind und, genauer gesagt, nach der Erstarrung des Materials der Stützelemente mit diesen "verzahnt" sind. Selbiges gilt auch für die Verbindung der Quer­ ränder des Filterelements mit den parallel dazu ver­ laufenden, die Stützelemente verbindenden Verbindungs­ abschnitten des Filterelement-Stützrahmens.

Selbstverständlich ist auch jede andere Art der Verbin­ dung des Filterelements mit den Stützelementen und, sofern vorhanden, den Verbindungsabschnitten denkbar. Die Verbindung sollte jedoch derart beschaffen sein, daß sie sich auch unter Verbiegung des Filters nicht löst. Eine Alternative zu dem oben beschriebenen Ver­ fahren ist beispielsweise im Ultraschallverschweißen des Filterelements mit den Stützelementen bzw. deren Stützteilen zu sehen.

Sofern erforderlich, kann an den einander abgewandten Außenseiten der Filterelement-Stützelemente eine wei­ che, elastische Dichtung angeordnet sein. Sind die Stützelemente mit flachen und dünnen, seitlich abste­ henden Flanschen versehen, so liegt diese Dichtung vor­ zugsweise in dem im wesentlichen 90° Winkel zwischen der Oberseite des Flansches und den Außenseiten der Stützteile. Wenn auch verfahrenstechnisch etwas auf­ wendiger, so doch - was die Verbindung anbelangt - recht zuverlässig ist es, wenn die in Seitenansicht des Filterelements zick-zack-förmig verlaufenden Längs­ ränder des Filterelements von Aufnahmenuten aufgenommen sind, die in den Stützteilen und im übrigen Bereich der Stützelemente ausgebildet sind.

Bei der Ausgestaltung des Filterelements als aus einem Stützgitter oder, allgemeiner ausgedrückt, aus einer Stützmateriallage mit darauf angeordneter Filtervlies­ schicht bestehend, wird das Filter derart in der zu filternden Fluidströmung angeordnet, daß das Fluid auf die Filtervliesschicht auftrifft. Zur Aufrechthaltung der Fluidströmung dient eine dazu vorgesehene Einrich­ tung, bei der es sich beispielsweise um ein Gebläse oder dergleichen handelt, das in diesem Fall Luft durch das Filterelement bläst. Dem Wort "Einrichtung" kommt im Rahmen dieser Erfindung insofern eine allgemeine Bedeutung zu, als damit sämtliche Einrichtungen und Umstände gemeint sein sollen, die für eine das Filter­ element bzw. das Filter durchsetzende (Fluid-)Strömung sorgen. Letztendlich handelt es sich also auch bei einem mit dem erfindungsgemäßen Filter ausgestatteten Fahrzeug um eine derartige Einrichtung, da bei sich bewegendem Fahrzeug der Fahrtwind das Filter durch­ strömt.

Nachfolgend werden anhand der Figuren Ausführungsbei­ spiele der Erfindung näher erläutert. Im einzelnen zei­ gen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Filters mit zick-zack-förmig gefaltetem Filterelement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Filter gemäß Fig. 1 entlang der dort angedeuteten Linie II-II,

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen der beiden Längs­ ränder des Filters gemäß Fig. 1 längs der dort angedeuteten Linie III-III,

Fig. 4 einen Querschnitt durch einen der beiden Längs­ ränder des Filters gemäß Fig. 1 entlang der dort angedeuteten Linie IV-IV,

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung des Filters gemäß Fig. 1 im eingebauten Zustand, in dem es verformt und längs eines Kreisbogens verläuft,

Fig. 6 einen Längsschnitt durch das Filterelement gemäß Fig. 5 in seinem eingebauten Zustand,

Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie VII-VII der Fig. 5,

Fig. 8 eine Darstellung zur Verdeutlichung der Bieg­ barkeit des Filterelements gemäß Fig. 1, bei­ spielsweise während des Einbaus und Einführens in eine Filterelement-Halterung,

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht eines Filters mit zick-zack-förmig gefaltetem Filterelement und umlaufender elastischer Dichtung und

Fig. 10 einen Schnitt entlang der Linie X - X der Fig. 9, in vergrößertem Maßstab.

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung ein Filter 10 aus Polypropylen, das mit einem zick-zack-förmig gefalteten Filterelement 12 versehen ist. Das Filter­ element 12 ist zweilagig aufgebaut und weist eine Elek­ tret-Filtervliesschicht 14 auf, die auf einem Stützgit­ ter 16 aufliegend von diesem gestützt ist (s. Fig. 2). Die Fasern der Filtervliesschicht 14 und das groblöch­ rige Stützgitter 16 bestehen ebenfalls aus Polypropy­ len. Wie anhand der Fig. 1 und 2 zu erkennen ist, ist das Filterelement 12 derart zick-zack-förmig gefaltet, daß es winklig zueinander verlaufende, ebene Faltab­ schnitte 18 mit diese verbindenden, gekrümmten Biegeab­ schnitten 20 aufweist. Jeweils benachbarte Faltab­ schnitte 18 verlaufen spitzwinklig zueinander und sym­ metrisch zu einer Ebene, die vertikal durch die zwi­ schen den benachbarten Faltabschnitten 18 verlaufende Scheitellinie verläuft.

Das gemäß Fig. 1 zick-zack-förmig gefaltete Filter­ element 12, dessen Faltrichtung 22 (s. den in Fig. 1 eingezeichneten Pfeil) in Längserstreckung des Fil­ terelements 12 weist, ist an seinen beiden Längsrändern oder Längsseiten 24 mit Kunststoff-Stützelementen 26 versehen. Die Stützelemente 26 sind fest mit dem Fil­ terelement 12 an dessen Längsrändern 24 verbunden. Jedes Stützelement 26 weist einen dünnen Kunststoff­ materialstreifen auf, der seitlich über den betreffen­ den Längsrand 24 des Filterelements 12 übersteht und einen Flansch 28 bildet. Der Flansch 28 ist an seinem außenliegenden freien Rand abgestuft (in Fig. 3 und 4 bei 29 dargestellt) und verläuft im wesentlichen in Höhe der die "Täler" des Filterelements 12 bildenden unteren Biegeabschnitte 20 und erstreckt sich bis unterhalb derselben (s. in diesem Zusammenhang auch die Darstellungen in den Fig. 2 bis 4). Ferner stehen die Flansche 28 auch in Längserstreckung (s. Pfeil 22 der Fig. 1) an ihren Enden über die Enden des Filter­ elements 12 über. Die Enden 30 der Flansche 28 in Längserstreckung des Filterelements 12 sind durch quer­ verlaufende Verbindungsabschnitte 32 einstückig mitein­ ander verbunden. Diese ebenfalls nach Art von Flanschen ausgebildeten und wie die Flansche 28 gestuften (bei 33 in Fig. 2 dargestellt) Verbindungsabschnitte 32 bilden zusammen mit den Stützelementen 26 einen umlaufenden Filterelement-Stützrahmen 34. Die Verbindungsabschnitte bzw. -stege 32 sind mit den in Faltrichtung 22 liegen­ den Enden 36 des Filterelements an dessen dort befind­ lichen Querrändern 38 verbunden (s. auch Fig. 2). Die Querränder 38 des Filterelements 12 liegen in der von den Verbindungsabschnitten 32 und den Flanschen 28 der Stützelemente 26 aufgespannten Ebene. Demzufolge befin­ den sich an den in Faltrichtung 22 liegenden Enden 36 des Filterelements 12 jeweils ebene Faltabschnitte 18, die mit den Verbindungsabschnitten 32 verbunden sind und an die sich obere Biegeabschnitte 20 anschließen.

Einstückig mit den Flanschen 28 der beiden Stützelemen­ te 26 verbunden sind von den Flanschen 28 aufragende Stützteile 40. Diese Stützteile 40, die zusammen mit den Flanschen 28 dazu dienen, daß die dreidimensionale Falt- oder Zick-Zack-Struktur des Filterelements 12 beibehalten bleibt, sind mit den Längsrändern 24 des Filterelements 12 fest verbunden. Die Stützteile 40 weisen in Seitenansicht des Filterelements 12 betrach­ tet die Form von gleichschenkligen Dreiecken auf, deren obere Enden 42 abgerundet sind. Die Stützteile 40 wei­ sen eine lediglich geringe Dicke auf (bei 41 in den Fig. 3 und 4 dargestellt), d. h. verfügen über eine lediglich geringe Abmessung in Erstreckung der Biegeab­ schnitte 20. Die Stützteile 40 eines Stützelements 26 sind an ihren den oberen Enden 42 abgewandten Basisab­ schnitten 44 untereinander und mit dem Flansch 28 ein­ stückig verbunden. Die Höhe der Basisabschnitte 44 ist lediglich gering und kann darüber hinaus verschwindend klein sein, so daß jedes Stützelement 26 betrachtet werden kann als eine Aufeinanderfolge von aufragenden Stützteilen 40, die durch einen durchgehenden flexiblen Film, dessen Stärke durch die Dicke des Flansches 28 und die Höhe der Basisabschnitte 44 bestimmt ist, ver­ bunden sind. Durch entsprechend dünne Ausgestaltung dieses Films, d. h. durch Wahl eines entsprechend gerin­ gen Abstandes der Täler 46 zwischen benachbarten Stütz­ teilen 40 und der Unterseite 48 des Flansches 28 (in den Fig. 2 und 4 bei 45 dargestellt) sowie durch Wahl eines elastische oder plastische Verformung zulassenden Kunststoffmaterials wie beispielsweise Polypropylen lassen sich flexible Stützelemente schaffen.

Die Flexibilität bzw. bewegliche Ausführung der Stütz­ elemente 26 im Bereich zwischen benachbarten Stütztei­ len 40 allein reicht bereits für eine Verformung bzw. Verbiegung der Stützelemente 26, so daß ihre Flansche 28 nicht mehr geradlinig verlaufen, aus, und zwar unter Vergrößerung des Abstandes einander zugewandter Schen­ kel 50 benachbarter Stützelemente 40. Um auch eine Ver­ biegung der Stützelemente 26 unter Verringerung des Abstands der Stützteile 40, d. h. unter Verringerung des Abstands ihrer oberen Enden 42 zu erzielen, bedarf es einer sich nach oben hin verjüngenden Form der Stützteile 40, wie dies durch die im wesentlichen drei­ eckförmigen Formen der Stützteile 40 des hier beschrie­ benen Ausführungsbeispiels der Fall ist. Insgesamt ist es damit möglich, das Filterelement 12 sowohl in der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Richtung als auch gemäß Fig. 8 in der dazu entgegengesetzten Richtung zu ver­ formen, ohne daß die aufragenden, im Querschnitt drei­ eckigen Teilstrukturen des Filterelements 12, die auf­ grund der Verbindung der Längsränder 24 mit den Stütz­ teilen 40 aufrechterhalten bleiben, verändert werden.

Wie anhand der Fig. 2 bis 4 zu erkennen ist, sind die Längsränder 24 in Aufnahmenuten 52, die an den einander zugewandten Innenseiten der Stützteile 40 und Flansche 28 der beiden einander gegenüberliegenden Stützelemente 26 ausgebildet sind, und in Nuten 54 aufgenommen, die an den einander zugewandten Innenseiten der Verbin­ dungsabschnitte 32 ausgebildet sind. Diese Nuten 52, 54 entstehen automatisch, wenn der Filterelement-Stützrah­ men 34 in einem Spritzgußprozeß, bei dem in die Spritz­ gußform zuvor das zick-zack-förmig angeordnete Filter­ element 12 eingelegt ist, hergestellt wird. Hierbei werden die freiliegenden Längs- und Querränder 24, 38 des Filterelements 12 von dem Kunststoffmaterial, aus dem der Stützrahmen 34 besteht, umspritzt. Die eigent­ liche, mit Kunststoffmaterial auszuspritzende Form bil­ det sich also sozusagen als Ring um das Filterelement 12 herum. In diesem Spritzgußprozeß werden einstückig hergestellt die Stützteile 40, die Flansche 28 und die Verbindungsabschnitte 32. Wie man insbesondere anhand der Fig. 2 bis 4 ferner erkennen kann, stehen die Stützteile 40 mit ihren Rändern (Schenkeln 50 und obe­ res Ende 42) geringfügig über das Filterelement 12 über.

Das hier beschriebene und in den Figuren dargestellte Filterelement 12 weist die folgenden Vorzüge auf:

• - Aufgrund seiner Zick-Zack-Struktur wird die nutz­ bare Filterfläche erhöht, was zu einer erhöhten Filterleistung führt.
• - Aufgrund der Biegbarkeit des Filterelements läßt sich dieses auch bei beengten Platzverhältnissen einfacher einbauen, da Hindernissen durch ein ent­ sprechendes Verformen des Filterelements ausge­ wichen werden kann.
• - Das biegbare Filterelement kann bei einer Vielzahl von Applikationen, bei denen es auf eine Anordnung in einem gekrümmten, gebogenen oder in sonstiger Weise verformten oder tordierten Zustand des Fil­ terelements ankommt, eingesetzt werden. Dabei ist entscheidend, daß das Filterelement vor seinem Einbau nicht bereits die im eingebauten Zustand erforderliche Form aufweist. Das Filterelement, das im eingebauten Zustand mitunter eine bizarre Form annehmen kann, wird als sich geradlinig er­ streckendes Zick-Zack-Filterelement hergestellt und kann aufgrund seiner Flexibilität anschließend verformt werden. Die Herstellung im wesentlichen sich in einer Ebene geradlinig erstreckender zick- zack-förmiger Filterelemente ist wesentlich weni­ ger aufwendig und kostengünstiger als die Herstel­ lung an bestimmte Formen angepaßter, gekrümmter Filterelemente.
• - Da die die dreidimensionale Zick-Zack-Struktur des Filterelements unterstützenden Stützteile der Stützelemente an den Längsrändern des Filterele­ ments nicht durchgehend sind, sondern die Stütz­ elemente mit den Tälern des Zick-Zack-Filterele­ ments fluchtende Aussparungen aufweisen, kann bei schräger Anordnung des Filterelements im einge­ bauten Zustand unbeabsichtigt mit der Filterober­ fläche in Kontakt gelangende Flüssigkeit, insbe­ sondere Wasser, von der Filteroberfläche ablaufen.

Die Fig. 5 bis 7 zeigen eine Anwendung des Filter­ elements 12, bei der dieses im eingebauten Zustand ge­ wölbt ist. Das elastisch verformbare Filterelement 12 ist dabei in einem bogenförmig ausgebildeten Ein­ satzrahmen 56 eingespannt gehalten, der seinerseits in eine Lufteinlaßöffnung, beispielsweise einer Belüf­ tungsanlage, einsetzbar ist, oder der diese Ein­ laßöffnung selbst darstellt und begrenzt. Der Ein­ satzrahmen 56 weist zwei kreisbogenförmig verlaufende Seitenrahmenabschnitte 58 auf, die parallel zu den Längsrändern 24 bzw. den Stützelementen 26 des Filter­ elements 12 verlaufen. Die Stützrahmenabschnitte 58 weisen Innenflansche 59 auf und sind über Querrahmenab­ schnitte 60 miteinander verbunden. Die gebogenen Längs­ rahmenabschnitte 58 und die Querrahmenabschnitte 60 des Einsatzrahmens 56 umschließen eine Öffnung 61. An den einander zugewandten Innenseiten der Längsrahmenab­ schnitte 58 sind Haltevorsprünge 62 und 64 ausgebildet. Zwischen diesen Haltevorsprüngen 62 und 64 und den Innenflanschen 59 bzw. Querrahmenabschnitten 60 ist das Filterelement 12 an seinen beiden Flanschen 28 an den Längsrändern 24 gehalten, indem die Haltevorsprünge 62, 64 über die Flansche 28 übergreifen. Die als ab­ stehende Zungen ausgebildeten Haltevorsprünge 62, 64 sind an den beiden Enden eines jeden gebogenen Längs­ rahmenabschnittes 58 angeordnet, während sich die Hal­ tevorsprünge 64 ausschließlich im Scheitelbereich der gebogenen Längsrahmenabschnitte 58 befinden. Das flexible Filterelement 12 wird zunächst mit seinen Flanschen 28 in die einander gegenüberliegenden Halte­ vorsprünge 64 eingeschoben, um danach unter Verbiegung mit seinen in Faltrichtung liegenden Enden 36 hinter die Haltevorsprünge 62 geführt zu werden. Die Haltevor­ sprünge 62 verhindern, daß das Filterelement 12 auf­ grund seiner Elastizität wieder den (geradlinig) ge­ streckten Zustand annimmt. Die Haltevorsprünge 64 ver­ hindern ein ungewolltes Ablösen des Filterelementes 12 vom Einsatzrahmen 56. In dem aus den Fig. 5 bis 7 er­ kennbaren eingebauten Zustand ist das Filterelement 12 unter Vergrößerung des Abstands der oberen Enden 42 der Stützteile 40 seiner Stützelemente 26 gebogen. Mit dem in den Figuren eingezeichneten Strömungspfeil 66 (s. auch Fig. 1) soll angedeutet sein, in welcher Richtung die zu filternde Luftströmung auf die Filteroberfläche 67 des Filterelements 12 auftrifft.

Auf Fig. 8 wurde bereits weiter oben eingegangen. In dieser Figur ist schematisiert dargestellt, wie stark das Filterelement 12 beispielsweise während des Einbaus in einen Filterhalterahmen mit in Fig. 8 bei 68 ange­ deuteten Führungen verformt werden kann, um beispiels­ weise dem bei 70 angedeuteten Hindernis auszuweichen. Die Einschubrichtung des Filterelements 12 in die Füh­ rungen 68 des nicht dargestellten Filterhalterahmens ist durch die Pfeile 72 angedeutet.

In den Fig. 9 und 10 ist ein zweites Ausführungsbei­ spiel eines Filters 80 mit zick-zack-förmigen Filter­ element 82 dargestellt. Soweit das Filter 80 und dessen Filterelement 82 in seinem Aufbau demjenigen gemäß den Fig. 1 bis 8 entsprechen, werden in den Fig. 9 und 10 im Zusammenhang mit dem zweiten Ausführungsbeispiel die gleichen Bezugszeichen verwendet. Im Unterschied zum Filter 10 weist das Filter 80 einen hochstehenden Kunststoffrand 84 an den Querrändern 38 des Filterele­ ments 82 auf. Die hochstehenden Rahmenabschnitte 84 weisen eine Höhe auf, die gleich der Höhe der Stütz­ teile 40 der Stützelemente 26 an den Längsrändern 24 des Filterelements 82 sind. Die hochstehenden Rahmenab­ schnitte 84 sind einstückig mit den flanschartigen Ver­ bindungsabschnitten 32 verbunden. Das Zick-Zack-Filter­ element 82 des Filters 80 endet an seinen Querrändern 38 im Unterschied zum Filterelement 12 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in Höhe der oberen Biegeabschnitte 20 (s. Fig. 10). Zur Erhöhung der Stabilität sind die hochstehenden Rahmenabschnitte 84 mit herumgezogenen Ecken 85 versehen, die mit dem Filterelement 82 und den Enden der Stützelemente 26 verbunden sind. Aufgrund dieser Ausgestaltung sind die hochstehenden Rahmenab­ schnitte 84 sozusagen um die Kanten des Filterelements 82 herumgezogen.

Der bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 9 und 10 aus den hochstehenden Rahmenabschnitten 84 und den Stützelementen 26 bestehende umlaufende Filterelement- Stützrahmen 86 ist von einer Schaumstoff-Dichtung 88 umgeben, die auf der Außenseite 87 des Filterelement- Stützrahmens 86 angebracht ist. Diese Dichtung 88 soll das Filter 80 gegenüber dem Rand einer Öffnung abdich­ ten, in die das Filter 80 eingesetzt ist. Zur einfache­ ren Handhabbarkeit des Filters 80 ist einer der beiden hochstehenden Rahmenabschnitte 84 mit einem einstückig angeformten Griff 90 versehen.

Was die Verbindung des Filterelements 82 mit den Stütz­ elementen 26, d. h. deren Flanschen 28 und Stützteilen 40, und mit den Rahmenabschnitten anbelangt, so kann gesagt werden, daß, wie beim Filterelement gemäß den Fig. 1 bis 7, diese Verbindung durch Umspritzen des Filterelements 82 mit dem Kunststoffmaterial des Fil­ terelement-Stützrahmens 86 realisiert ist. Zusätzlich zu der Filtervliesschicht 14 weist das Filterelement 80 eine weitere luftdurchlässige Vliesschicht 92 auf, die als Deckschicht auf der Filtervliesschicht 14 aufliegt. Diese Deckschicht 92 sorgt dafür, daß sich Fasern aus der Filtervliesschicht 14 nicht lösen können, sondern durch die Deckschicht 92, die in geeigneter Weise mit der Filtervliesschicht 14 verbunden ist, am Filterele­ ment 12 gehalten werden.

Beispiele

Ein gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 7 konstruiertes Filterelement 12 wies ein thermoplasti­ sches Kunststoff-Stützgitter 16 aus Polypropylen auf. Das Stützgitter 16 war mit nahezu quadratischen Öffnun­ gen versehen, deren Kantenlängen etwa 3 mm betrugen. Die Dicke des Stützgitters betrug ca. 0,64 mm, wobei die Breite der Gitterstäbe zwischen den Öffnungen in etwa 0,84 mm betrug. Das Material für die Filtervlies­ schicht 14 war ein Elektret-Material, nämlich ein Vlies aus miteinander vernadelten Polypropylen-Fasern mit einer mittleren Faserstärke von ca. 40-50 µm. Diesen Fasern wurden mittels dem Fachmann bekannter Verfahren Elektret-Eigenschaften verliehen. Die Verbindung der Filtervliesschicht 14 mit dem Stützgitter 16 erfolgte durch Verkleben.

Die Höhe des Filterelements 12, also die Filterhöhe, betrug etwa 20 mm, während die Flansche 28 an ihren dicksten Stellen, an denen sie um die Längsränder des Filterelements 12 angespritzt sind- etwa 2 mm maßen und die Dicke der Stützteile 40 etwa 2 mm betrug. Die Flan­ sche 28 selbst waren etwa 12 mm breit, während die Breite der Verbindungsabschnitte 32 in etwa 10 mm be­ trug. Die Gesamtabmessungen des flexiblen, rechteckigen Filterelements 12 betrugen etwa 20,5 cm×19,5 cm. Die­ ses Filterelement 12 war unter Aufbringung einer Biege­ kraft von deutlich unter 10 N (ermittelt wurden Kräfte zwischen 2 und 5 N) biegbar.

Zusätzlich zu den vorgenannten Spezifikationen wies ein entsprechend den Fig. 9 und 10 aufgebautes Filter 80 zusätzlich eine Deckschicht 92 auf, die aus einem Fa­ servlies aus thermisch miteinander verbundenen Polypro­ pylen-Fasern bestand, deren mittlere Faserstärke ca. 40-50 µm betrug. Die Verbindung zwischen Deckschicht 92 und Filtervliesschicht 14 erfolgte durch Verkleben.

Claims (18)

1. Filter zum Filtern einer Fluidströmung, insbeson­ dere zum Filtern einer einer Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeuges zuzuleitenden Luftströmung, mit

• - einem Längsränder (24) aufweisenden Filterele­ ment (12; 82), das eine Filtermaterialschicht (14) mit einer der Fluidströmung ausgesetzten Filteroberfläche (67) aufweist, wobei die Fil­ termaterialschicht (14) zur Vergrößerung der Filteroberfläche (67) gefaltet ist und das Fil­ terelement (12; 82) eine dreidimensionale Struktur mit ebenen Faltabschnitten (18) und gebogenen Biegeabschnitten (20) aufweist, zu denen querverlaufend sich die Längsränder (24) des Filterelements (12; 82) erstrecken, und
• - an den Längsrändern (24) des Filterelements (12; 82) anliegende Filterelement-Stützelemente (26) mit einzelnen, untereinander verbundenen Stützteilen (40) zur Stützung der dreidimensio­ nalen Struktur des Filterelements (12; 82),

dadurch gekennzeichnet,

• - daß das Filterelement (12; 82) an seinen Längs­ rändern (24) mit den Filterelement-Stützelemen­ ten (26) und dessen Stützteilen (40) verbunden ist und
• - daß mindestens ein Filterelement-Stützelement (26) zwischen seinen Stützteilen (40) beweglich ausgebildet ist.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Stützteile (40) einander gegen­ überliegende und voneinander beabstandete Begren­ zungsränder (50) aufweisen.

3. Filter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützteile (40) dreieck­ förmig oder trapezförmig ausgebildet sind.

4. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des mindestens einen, mit relativ zueinander beweglichen Stützteilen (40) versehenen Filterelement-Stütz­ elements (26) jeweils in den Bereichen (46) zwi­ schen benachbarten Stützteilen (40) derart gering ist, daß das Filterelement-Stützelement (26) unter Veränderung des Abstandes einander zugewandter Begrenzungsränder (50) benachbarter Stützteile (40) verformbar ist.

5. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine, mit rela­ tiv zueinander beweglichen Stützteilen (40) ver­ sehene Filterelement-Stützelement (26) elastisch verformbar ist.

6. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützteile (40) einstückig mit den Filterelement-Stützelementen (26) ausge­ bildet sind.

7. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Filterelement- Stützelemente (26) durch querverlaufende Verbin­ dungsabschnitte (32; 32, 84) an in Richtung der Biegebereiche (20) verlaufenden Querrändern (38) des Filterelements (12; 82) miteinander zu einem Filterelement-Stützrahmen (34; 86) verbunden sind.

8. Filter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Querränder (38) des Filterelements (12) mit den Verbindungsabschnitten (32) des Filter­ element-Stützrahmens (34) verbunden sind.

9. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterelement-Stützele­ mente (26) seitlich über die Längsränder (24) des Filterelements (12; 82) überstehende Flansche (28) geringer Dicke aufweisen.

10. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (12; 82) ein groblöchriges Stützgitter (16) und eine darauf angeordnete, ein- oder mehrlagige Filtervlies­ schicht (14) aufweist.

11. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterelement-Stützele­ mente (26) ein Kunststoffmaterial, vorzugsweise ein Polypropylen-Material aufweisen.

12. Filter nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsabschnitte (32; 32, 84) ein Kunststoffmaterial, vorzugsweise ein Polypropylen-Material aufweisen und einstückig mit den Filterelement-Stützelementen (26) ausgebildet sind.

13. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (12; 82) ein Kunststoffmaterial, vorzugsweise ein Polypropylen- Material aufweist.

14. Filter nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterelement-Stützele­ mente (26) oder der Filterelement-Stützrahmen (34; 86) in Spritzgußtechnik hergestellt sind bzw. ist.

15. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsränder (24) des Fil­ terelements (12; 82) von Aufnahmenuten (52) der Filterelement-Stützelemente (26) und deren Stütz­ teilen (40) aufgenommen sind.

16. Filter nach einem der Ansprüche 14 oder 15, da­ durch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Filterelement (12; 82) und den Filterelement- Stützelementen (26) sowie deren Stützteilen (40) und/oder die Verbindung zwischen dem Filterelement (12; 82) und dem Filterelement-Stützrahmen (34; 86) durch Umspritzen des Randes (24; 24, 38) des Filter­ elements (12; 82) mit dem Material für die Filter­ element-Stützelemente (26) oder den Filterelement- Stützrahmen (34; 86) beim Spritzgießen derselben bzw. desselben hergestellt ist.

17. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß an einander abgewandten Außen­ seiten (87) der Filterelement-Stützelemente (26) ein Dichtungsmaterial (88) vorgesehen ist.