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Patent Searching and Data


Title:
PLATE FILTER ELEMENT FOR AN AIR FILTER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/018489
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a plate filter element (1) for an air filter comprising a zigzag-shaped, folded strip material (2) made of an activated carbon nonwoven material. The aim of the invention is to improve the dimensional stability of the activated carbon nonwoven material, especially in the area of an end fold. To this end, the invention provides that an end fold (4) of the strip material comprises a sealing which is formed by gluing or fusing an upper side with an underside of the activated carbon nonwoven material.

Inventors:
SCHNEIDER HORST (DE)
WAIBEL HANS (DE)
Application Number:
PCT/DE1999/003016
Publication Date:
April 06, 2000
Filing Date:
September 17, 1999
Export Citation:
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Assignee:
MAHLE FILTERSYSTEME GMBH (DE)
SCHNEIDER HORST (DE)
WAIBEL HANS (DE)
International Classes:
B01D29/01; B01D46/00; B01D39/14; B01D46/10; B01D46/52; (IPC1-7): B01D46/52; B01D29/01
Foreign References:
DE19530435A11997-02-20
EP0685251A11995-12-06
DE19524677A11996-01-11
EP0383236A11990-08-22
Attorney, Agent or Firm:
Bernhard, Uwe (Patentanwalts-Partnerschaft Rotermund + Pfusch Waiblinger Strasse 11 Stuttgart, DE)
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Claims:
Ansprüche
1. Plattenfilterelement für ein Luftfilter mit einem zick zackförmig gefalteten Bahnenmaterial aus einem Aktivkoh levlies, dadurch gekennzeichnet, daß eine Endfalte (4) des Bahnenmaterials eine Versiegelung aufweist, die durch eine Verklebung oder durch eine Ver schweißung einer Oberseite (10) mit einer Unterseite (11) des Aktivkohlevlieses (2) gebildet ist.
2. Plattenfilterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verklebung mit einem Klebstoff (8) oder durch ein Schmelzen wenigstens eines der miteinander zu verklebenden Elemente gebildet ist.
3. Plattenfilterelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Element in ein nicht geschmolzenes Ele ment (4,5,12) der miteinander zu verklebenden Elemente (4, 5,12) eindringt oder dieses zumindest teilweise durchdringt und in der Schmelze einbettet.
4. Plattenfilterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschweißung durch ein Verschmelzen der miteinander zu verschweißenden Elemente gebildet ist.
5. Plattenfilterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bahnenmaterial im Bereich (7) der Versiegelung kom primiert ist.
6. Plattenfilterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Endfalte (4) mit einem Endband (5) versehen ist, das durch die Verklebung oder durch die Verschweißung an der Endfalte (4) befestigt ist.
7. Plattenfilterelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Endband (5) etwa dieselbe Höhe (6) aufweist wie die Endfalte (4) und daß sich die Verklebung bzw. Verschweißung nur über einen Teil (7) der Höhe (6) der Endfalte (4) er streckt, wobei das Endband (5) außerhalb der Verklebung bzw. Verschweißung als Dichtung (9) dient.
8. Plattenfilterelement nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Endband (5) aus einem Vliesmaterial besteht.
9. Plattenfilterelement nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Klebstoff (8) ein Heißschmelzkleber ist.
10. Plattenfilterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Bahnenmaterial quer zu seinen Falten zwischen zwei aus einem Vliesmaterial gebildeten Seitenbahnen (3) einge faßt ist, die durch Verklebung oder durch Verschweißung an dem Bahnenmaterial befestigt sind, und daß das Endband (5) an den Seitenbahnen (3) befestigt ist.
11. Verfahren zum Herstellen eines Plattenfilters nach ei nem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Versiegelung in einem für die Endfalte (4) vorgese henen Bereich des Bahnenmaterials durch einen Ultraschall Schweißvorgang ausgebildet wird, bei dem zumindest ein Be standteil (8) der miteinander zu verbindenden Elemente (4, 5,8,12) mehr oder weniger verflüssigt wird, wobei verflüs sigte Bestandteile (8) aneinander anschmelzen oder miteinan der verschmelzen und nicht verflüssigte Bestandteile (4,5, 12) zumindest teilweise von dem mindestens einen verflüssig ten Bestandteil (8) durchdrungen und in diesen eingebettet werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß durch den UltraschallSchweißvorgang ein im Aktivkoh levlies (2) enthaltener Heißschmelzkleber verflüssigt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß durch den UltraschallSchweißvorgang eine auf die End falte (4) aufgebrachte HeißschmelzkleberSchicht (8) ver flüssigt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die HeißschmelzkleberSchicht (8) an einem auf die End falte aufgebrachten Endband (5) angebracht ist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß durch den UltraschallSchweißvorgang ein im Aktivkoh levlies (2) enthaltenes Vliesmaterial (10,11) mehr oder we niger verflüssigt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß durch den UltraschallSchweißvorgang ein auf die Endfal te (4) aufgebrachtes, aus einem Vliesmaterial bestehendes Endband (5) mehr oder weniger verflüssigt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß während des UltraschallSchweißvorganges die miteinander zu verbindenden Elemente (4,5,8,12) komprimiert werden.
Description:
Plattenfilterelement für ein Luftfilter Die Erfindung betrifft ein Plattenfilterelement für ein Luftfilter mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspru- ches 1.

Bekannte Plattenfilterelemente weisen ein zick-zack-förmig gefaltetes Bahnenmaterial auf, das aus einem Aktivkohlevlies gebildet ist. Ein solches Aktivkohlevlies weist wenigstens eine Oberseite aus Vliesmaterial und eine Unterseite aus Vliesmaterial auf, wobei zwischen Ober-und Unterseite Ak- tivkohle-Partikel angeordnet sind. Die Aktivkohle-Partikel können dabei mittels Klebstoff an den einander zugewandten Innenseiten der Vliesoberseite und der Vliesunterseite an- haften. Dieser Schichtaufbau bildet einen verformbaren Vlies-Verbund, wobei die Aktivkohle-Partikel zwischen den Vliesschichten relativ lose gehaltert sind, so daß sich ins- besondere an den Randbereichen des Aktivkohlevlieses Aktiv- kohle-Partikel vom Vlies-Verbund lösen können.

An quer zu den Falten verlaufenden Seitenrändern des Bahnen- materials sind Seitenbänder oder Seitenleisten befestigt, die unter anderem dazu dienen, dem zick-zack-förmig gefalte- ten Aktivkohlevlies eine Formstabilität zu geben. Durch die- se das gefaltete Aktivkohlevlies seitlich einfassenden Sei- tenleisten kann außerdem ein seitliches Austreten von Aktiv- kohle-Partikeln aus dem Verbund verhindert werden. Die Sei- tenleisten sollen außerdem regelmäßig eine Dichtfunktion übernehmen.

Bei den Endfalten des gefalteten Aktivkohlevlieses können jedoch weiterhin Aktivkohle-Partikel aus dem Vlies-Verbund austreten. Außerdem kann der Vlies-Verbund an den Endfalten relativ leicht beschädigt werden, insbesondere aufspleißen.

Das heißt, die Vliesschichten können sich voneinander lösen.

Das Einbringen eines auf diese Weise beschädigten Aktivkoh- levlieses in eine für die Endfalte vorgesehene Einfassung entweder in einem speziellen Rahmen des Plattenfilterelemen- tes oder direkt in einem Filtergehäuse, wird dadurch er- schwert. Die Endfalte des Bahnenmaterials ist durch ihre An- bindung an die Seitenleisten zudem einer relativ hohen Bie- gespannung ausgesetzt, die insbesondere in der Mitte zwi- schen den Seitenleisten ein Auswölben dieser Endfalte in Längsrichtung der Seitenleisten bewirken. Durch diese Span- nung wird das Aufspleißen bzw. das Auftrennen der Schichten des Aktivkohlevlies-Verbundes begünstigt bzw. unterstützt.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, bei einem Plattenfilterelement der eingangs genannten Art die Formstabilität des Aktivkohlevlieses zu verbessern.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch ein Plattenfil- terelement mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, an der freiliegenden Endkante des Bahnenmaterials die Oberseite des Aktivkohlefilters mit der Unterseite des Aktivkohlevlieses dicht zu verbinden, so daß einerseits ein Aufspleißen des Aktivkohlevlies-Verbundes bzw. ein Lösen der Oberschicht von der Unterschicht erschwert und andererseits ein Austreten von Aktivkohle-Partikeln aus dem Aktivkohlevlies im Bereich der Endfalte verhindert wird. Um dies zu erreichen, schlägt die Erfindung vor, die Endfalte bzw. deren Endkante mit ei- ner Versiegelung zu versehen. Eine solche Versiegelung wird dabei durch eine Verklebung oder durch eine Verschweißung der Oberseite mit der Unterseite des Aktivkohlevlieses er- reicht.

Vorzugsweise wird die Verklebung zur Ausbildung der Versie- gelung mit Hilfe eines Klebstoffes ausgebildet, der dazu die miteinander zu verklebenden Elemente zumindest teilweise durchdringt und einbettet. Alternativ kann die Verklebung auch dadurch erzielt werden, daß eines der miteinander zu verklebenden Elemente durch Schmelzen mehr oder weniger ver- flüssigt wird, wobei das verflüssigte Element in ein nicht verflüssigtes Element eindringt und dieses zumindest teil- weise durchdringt und in der Schmelze einbettet.

Eine Verschweißung zur Ausbildung der Versiegelung kann z. B. dadurch erzielt werden, daß die miteinander zu verschweißen- den Elemente durch Schmelzen verflüssigt werden und dabei miteinander verschmelzen.

Um die Formstabilität der Endfalte weiter zu steigern, wird bei einer Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, das Bahnenmaterial im Bereich der Versiegelung zu komprimieren.

Auf diese Weise wird die Festigkeit der zwischen den mitein- ander verbundenen Elementen ausgebildeten Anbindung erhöht.

Für die Herstellung des erfindungsgemäßen Plattenfilterele- mentes wird außerdem ein Verfahren mit den Merkmalen des An- spruches 11 vorgeschlagen. Demnach wird für die Herstellung eines erfindungsgemäßen Plattenfilterelementes ein Ultra- schall-Verschweißen bevorzugt, wobei das Ultraschall- "Verschweißen"hier sowohl eine Verschweißung, bei der zwei miteinander zu verbindende Elemente mehr oder weniger ver- flüssigt werden und so aneinander anschmelzen oder miteinan- der verschmelzen, als auch eine Verklebung umfaßt, bei der eines von zwei miteinander zu verbindenden Elementen mehr oder weniger verflüssigt wird und das nicht verflüssigte Element zumindest teilweise durchdringt und in der gebilde- ten Schmelze einbettet.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform des erfin- dungsgemäßen Verfahrens wird auf den für die Endfalte vorge- sehenen Bereich des Bahnenmaterial zunächst ein Endband auf- gelegt, das mit einer Heißschmelzkleber-Schicht ausgestattet ist. Durch den daran anschließenden Ultraschall- Schweißvorgang wird diese Heißschmelzkleber-Schicht verflüs- sigt, so daß der flüssige Heißschmelzkleber sowohl das aus einem Vliesmaterial gebildete Endband als auch das Obersei- tenvlies und das Unterseitenvlies des Aktivkohlevlieses so- wie dazwischen angeordnete Aktivkohle-Partikel durchdringt, wobei diese miteinander zu verbindenden Elemente in den Heißschmelzkleber eingebettet werden. Auf diese Weise wird eine effiziente Versiegelung mit großer formstabilisierender Wirkung erreicht. Dieses Verfahren kann vorzugsweise dadurch verbessert werden, daß während des Ultraschall- Schweißvorganges die miteinander zu verbindenden Bestandtei- le, wie z. B. das Endbandvlies und das Aktivkohlevlies, kom- primiert werden.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Plattenfilterelementes ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschrei- bung anhand der Zeichnungen.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach- stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der je- weils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kom- binationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Be- schreibung näher erläutert. Es zeigen, jeweils schematisch, Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Plattenfilterelement nach der Erfindung, Fig. 2 eine geschnittene Seitenansicht entsprechend den Schnittlinien II in Fig. 1 bei einem vergrößerten Maßstab.

Entsprechend Fig. 1 weist ein erfindungsgemäßes Plattenfil- terelement 1 ein zick-zack-förmig gefaltetes Bahnenmaterial aus einem Aktivkohlevlies 2 auf. Quer zu den Falten des Ak- tivkohlevlieses 2 ist das Plattenfilterelement 1 durch Sei- tenleisten oder Seitenbänder 3 seitlich eingefaßt. Vorzugs- weise bestehen die Seitenbänder 3 aus einem Vliesmaterial und sind mit den Enden der Falten verschweißt oder verklebt.

Durch die Befestigung der Seitenbänder 3 an den Falten des Aktivkohlevlieses 2 kann für die Zick-Zack-Form des gefalte- ten Aktivkohlevlieses 2 eine Formstabilität gewährleistet werden. Außerdem bilden die Seitenbänder 3 eine Dichtung.

An einer in den Fig. 1 und 2 dargestellten linken Endfalte 4 ist ein Endband 5 befestigt. Das Endband 5 weist dabei etwa dieselbe Höhe 6 wie die Endfalte 4 auf. Die Anbindung des Endbandes 5 an die Endfalte 4 erfolgt jedoch nicht über die gesamte Höhe 6, sondern nur in einem Teilbereich 7, der in Fig. 2 mit einer geschweiften Klammer gekennzeichnet ist und sich etwa über die untere Hälfte der Höhe 6 erstreckt.

Entsprechend Fig. 2 ist das Endband 5 auf der von den übri- gen Falten des Aktivkohlevlieses 2 abgewandten Außenseite der Endfalte 4 angebracht. Ebenso ist eine Ausführungsform möglich, bei der das Endband 5 auf der den übrigen Falten des Aktivkohlevlieses 2 zugewandten Innenseite der Endfalte 4 befestigt ist.

Im Teilbereich 7, in dem die Anbindung des Endbandes 5 an die Endfalte 4 ausgebildet ist, sind die Dicke der Endfalte 4 und die des Endbandes 5 gegenüber dem außerhalb des Teil- bereiches 7 liegenden Bereichen reduziert. Diese Dickeredu- zierung beruht auf einer Materialkomprimierung, die während der Ausbildung der Anbindung des Endbandes 5 an die Endfalte 4 durchgeführt wird.

Um dem freien Ende der Endfalte 4 eine erhöhte Formstabili- tät zu geben und um den Austritt von Aktivkohle-Partikeln 12 aus dem Aktivkohlevlies 2 zu reduzieren, ist die Endfalte 4 im Teilbereich 7 versiegelt. Diese Versiegelung wird bei der in Fig. 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsform durch eine Verklebung eines Oberseitenvlieses 10 mit einem Unter- seitenvlies 11 des Aktivkohlevlieses 2 durch einen Klebstoff gebildet. Zu diesem Zweck trägt das Endband 5 eine Heiß- schmelzkleber-Schicht 8.

Das Endband 5 wird zur Ausbildung der Versiegelung so auf die Endfalte 4 aufgelegt, daß die Heißschmelzkleber-Schicht 8 an der Endfalte 4 zur Anlage kommt. Die aneinanderliegen- den Elemente (Endband 5 mit Heißschmelzkleber-Schicht 8, Endfalte 4) werden zwischen eine Sonotrode und einen Amboß einer Ultraschall-Schweißvorrichtung eingebracht und einem Ultraschall-Schweißvorgang unterzogen. Dabei wird zusätzlich ein erhöhter Druck auf die miteinander zu verbindenden Ele- mente ausgeübt, so daß die weiter oben genannte Komprimie- rung stattfindet.

Durch den Ultraschall-Schweißvorgang wird bei einer bevor- zugten Ausführungsform ausschließlich die Heißschmelzkleber- Schicht 8 mehr oder weniger verflüssigt. Gegebenenfalls kann auch ein Heißschmelzkleber im Aktivkohlevlies verflüssigt werden, der dort zum Haften der Aktivkohle-Partikel dient.

Der verflüssigte Heißschmelzkleber dringt in die Vliesmate- rialien, das heißt in das vorzugsweise aus einem Vlies ge- bildete Endband 5 und in die Vliesschichten des Aktivkoh- levlieses 2 ein bzw. durchdringt diese Vliesmaterialien zu- mindest teilweise. Darüber hinaus durchdringt der flüssige Heißschmelzkleber die im Aktivkohlevlies zwischen der Ober- seite 10 und der Unterseite 11 des Aktivkohlevlieses 2 ange- ordneten Aktivkohle-Partikel 12. Die nicht verflüssigten Be- standteile werden somit in der Schmelze des Heißschmelzkle- bers eingebettet. Sobald der Heißschmelzkleber abkühlt, bil- det sich ein hochfester Verbund aus, durch den zum einen das freie Ende der Endfalte 4 versiegelt ist und durch den zum anderen das Endband 5 an die Endfalte 4 angebunden ist.

Ein sich an den an die Endfalte 4 angebundenen Teilbereich 7 anschließender Abschnitt 9 des Endbandes 5 kann als Dichtung dienen, die das Plattenfilterelement 1 gegenüber einem nicht dargestellten Rahmenteil des Plattenfilterelementes 1, in das die Endfalte 4 eingebracht wird, oder gegenüber einem ebenfalls nicht dargestellten Filtergehäuse abdichtet, in welches das Filterelement 1-dann ohne das vorgenannte Rah- menteil-eingebracht wird. Falls das Endband 5 in Abschnitt 9 eine derartige Dichtfunktion aufweisen soll, ist es vor- zugsweise aus einem Vliesmaterial hergestellt.

Falls eine derartige Dichtfunktion durch ein Endband 5 nicht erforderlich ist, braucht sich auch das Endband 5 nicht über die gesamte Höhe 6 der Endfalte 4 zu erstrecken. Darüber hinaus kann dann auch das Endband 5 selbst als Heißschmelz- kleber ausgebildet sein. Ebenso ist eine Ausführung möglich, bei der das Endband 5 aus einem schmelzbaren Vlies besteht, das durch das Ultraschall-Schweißen verflüssigt wird und in das Aktivkohlevlies eindringt bzw. dieses durchdringt und die ungeschmolzenen bzw. unverflüssigten Bestandteile in der Schmelze einbettet. In diesem Fall kann eine spezielle Heiß- schmelzkleber-Schicht auf dem Endband 5 entfallen.