Aus der US A 47 20 292 ist ein Luftfilter mit folgenden Merkmalen bekannt : Ein Gehäuse ist mit einer axialen Auslaßöffnung und einem im wesentlichen offenen zweiten Ende versehen, das durch eine entfernbare Abdeckung verschließbar ist. Am Umfang des Gehäuses ist eine Lufteinlaßöffnung angeordnet. Im Gehäuse befindet sich ein im wesentlichen zylindrisches Filterelement mit einem inneren Stützrohr, einem Filter mit einem äußeren Stützrohr, wobei das innere Filterelement in dem Gehäuse koaxial angeordnet ist. Die Abdichtung des Filterelements an dem Gehäuse erfolgt über eine ringförmige Endscheibe, die eine im wesentlichen zylindrische, radial einwärts gerichtete Oberfläche aufweist und über einen inneren Abschnitt des Auslaßteils geschoben wird.

Bekannterweise werden die Filtereinsätze von Luftfiltern nach einer bestimmten Betriebszeit ausgetauscht. Je nach Staubanfall kann die Standzeit eines Luftfilters wenige Tage-zum Beispiel Baumaschinen-bis zu mehreren Monaten betragen. Der aus der oben genannten US-PS bekannte Filtereinsatz, sowie auch andere, üblicherweise verwendete Filtereinsätze bestehen aus einer Kombination von Werkstoffen, wobei insbesondere für die Stützrohre Stahlblech verwendet wird. Das Filtermedium ist Papier oder ein Kunststoffvlies, die Endscheiben bestehen aus Kunststoff (Weichelastomer).

Eine Entsorgung solcher Luftfilter bzw. eine Auftrennung in die einzelnen Materialbestandteile ist mit hohem Aufwand verbunden und war deshalb bislang unwirtschaftlich.

Grundsätzlich erhält die Abfallvermeidung Vorrang vor der Abfailverwertung und Abfallbeseitigung. Voraussetzungen für den Verwertungsvorgang sind, daß die Verwertung technisch möglich ist, die Kosten der Verwertung zumutbar sind und für die gewonnenen Stoffe oder Energie ein Markt besteht oder geschaffen werden kann. Erst wenn diese Kriterien nicht erfüllt sind, sind die Abfälle ordnungsgemäß zu beseitigen.

Bei Luftfittereinsätzen war bislang die Verwertung aufgrund der oben geschilderten Nachteile nicht möglich.

Ein weiterer Nachteil des bekannten Standes der Technik ist darin zu sehen, daß für den Luftfiltereinsatz ein relativ großes Gehäuse benötigt wird, welches im Reiniuftbereich unnötig viel Raum beansprucht.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Filter in metallfreier Ausführung zu schaffen, welches problemlos zu entsorgen ist und möglichst kompakt aufgebaut ist. Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst.

Der Kerngedanke der Erfindung liegt in der Anwendung eines Materials, das für Endscheiben eines Luftfilters bzw. grundsätzlich für die Kombination eines Filtermediums mit Stützstrukturen ausgezeichnet geeignet ist. Ein solches Material ist beispielsweise ein thermoplastisches Elastomer, (oder) speziell ein thermoplastisches Polyurethan.

Thermoplastische Elastomere sind Werkstoffe, bei denen elastomere Phasen als Weichkomponete in Kunststoffe als Hartkomponente eingebunden sind.

Thermoplastische Elastomere bzw. abgekürzt TPE sind im Gegensatz zu Elastomeren nicht chemisch irreversibel sonder physikalisch reversibel vernetzt. Die reversible Vernetzung wird durch ihren zweiphasigen Aufbau erzeugt. Bei geeigneter Molekulararchitektur bilden die Domänen der harten Sequenzen die physikalischen Vernetzungspunkte in einer kontinuierlichen Matrix der weichen Sequenzen, die dabei so ausgewähit werden, daß sie sich bei der Gebrauchstemperatur oberhalb ihrer Glastemperatur befinden (Einfriertemperatur). Die Glasübergangstemperatur (falls amorph) bzw. die Schmelztemperatur (falls teilkristallin) der harten Sequenzen muR dagegen oberhalb der Gebrauchstemperaturen liegen damit die Domänen der harten Sequenzen als Vernetzungspukte wirken können. TPE verhalten sich daher bei der Gebrauchstemperatur wie Elastomere, oberhalb der charakteristischen- Umwandlungstemperatur werden jedoch die harten Sequenzen mobil und die thermoplastischen Elastomere können dann wie Thermoplaste verarbeitet werden.

Der große Vorteil von TPE gegenüber vulkanisierten Elastomeren, liegt in der wesentlich einfacheren Verarbeitung, es entfallen Mastikation (oxidativer Abbau), das Einmischen von Vulkanisationsbeschleunigern, in einigen Fällen auch das compoundieren und natürlich auch die Vulkanisation.

Die thermoplastischen Polyurethane sind wie alle Kunststoffe dieser Familie, Polyaddukte aus Polyisocyanaten und Polyolen. Das gummiähnliche Verhalten resultiert aus dem segmentartigen Aufbau der Makromoleküle. Auch hier wird ein Hartsegment mit einem Weichsegment kombiniert. Die thermoplastischen Polyurethane zeichnen sich aus durch hohe Flexibilität auch bei tiefen Temperaturen, hohe Dauergebrauchstemperatur, hohe Weiter-reißfestigkeit, hohes Dämpfungsvermögen, hohe Beständigkeit gegen Fette, Ole, Lösemittel sowie energiereiche Strahlung und UV-Licht.

Die polar aufgebauten thermoplastischen PUR-Elastomere können mit anderen Thermoplaste gemischt und zusammen verarbeitet werden.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, das Filtermedium zusätzlich mit Stützkörper zu versehen, diese können das Filtemedium umschließen und bewirken damit eine Stabilitätserhöhung.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, wenigstens eine Endscheibe mit einem Dichtungssystem auszustatten, diese Endscheiben kann sowohl eine axial gerichtete als auch eine radial gerichtete Dichtungsstruktur aufweisen. Bevorzugt ist die Endscheibe mit einem konzentrischen Kragen versehen, welcher eine Radialdichtung trägt. Grundsätzlich ist es möglich, die aus thermoplastischem Elastomer oder aus thermoplastischen Polyurethan bestehenden Elemente mit funktionellen Strukturen auszustatten. So kann- beispielsweise auch eine Endscheibe mit Stützkörpern oder mit Verbindungselementen versehen sein.

Bei einem Verfahren zum Herstellen des Luftfilters, wird zunächst aus einem Filtermedium ein hohlzylindrisches zick-zack-förmig geformtes Element hergestellt. An den axialgerichteten Stirnseiten des Filtereinsatzes werden beispielsweise über Hochtemperaturheizelementschweißen die Endscheiben aufgeschmolzen und mit dem Filtermedium verbunden.

Anstelle von Hochtemperaturheizelementschweißen kann auch das Spiegelschweißen zur Anwendung gelangen.

Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigt Figur 1 ein Filter in Schnittdarstellung Figur 2 einen Filtereinsatz in einer Detaildarstellung Das in Figur 1 gezeigte Filter ist in zwei Halbschnitten dargestellt. Der linke- Halbschnitt zeigt das Filter mit noch leicht geöffnetem Deckel während der rechte Halbschnitt das Filter mit geschlossenem Deckel zeigt. Das Filter besteht aus einem zylindrischen Gehäuse 10 mit einem Rohlufteinlaß 11 und einem Reintuftaustaß 12. Im Bereich des Rohlufteinlasses ist eine Ableitwandung 13 (Tauchrohr) vorgesehen. In Verbindung mit dem tangential in das Gehäuse 10 einführenden Rohlufteinlafl bildet sich eine Drattströmung der Rohluft. Diese bewirkt ein Abschneiden grober Staubpartikel, wobei diese groben Staubpartikel an der Innenwandung des Filters nach unten gelangen und über eine Staubaustragöffnung 14, welche mit einem bekannten Staubaustragventil verschlossen ist, ins Freie geführt werden.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung eines Filters ist darin zu sehen, daß das Mitteirohr gehäusefest angeordnet ist. Da dieses Mittelrohr nicht dem Verschleiß bzw. Verbrauch unterliegt, ist ein Austausch nicht erforderlich. In zweckmäßiger Weise ist dieses Mittelrohr welches insbesondere aus Kunststoff besteht, kraftschlüssig mit dem Ansatzrohr des Gehäuses verbunden.

Gemäß einer Ausgestaltung der Verbindung Mittelrohr-Ansatzrohr weist das Mittelrohr Dichtlippen auf, die im Verbindungsbereich angeordnet sind und eine zuverlässige Abdichtung gewährleisten.

Das Gehäuse 10 ist ferner mit einem Ansatzrohr 15, sowie mit einem umlaufenden Rastvorsprung 16 und einer zylinderförmigen Aufnahme 17 für einen Deckel 18, versehen. Der Deckel 18 ist topfförmig ausgebildet und weist wenigstens zwei Rastelemente 19,20 auf. Diese Rastelemente sind schwenkbar mit dem Deckel über sogenannte Biegescharniere verbunden und werden mit dem Deckel gemeinsam in einen Arbeitsgang aus Kunststoff hergestellt. Sie greifen über den Rastvorsprung 19 des Gehäuses 10. Im linken Teilschnitt der Figur 1 ist das Rastelement 19 in der Offenstellung gezeigt. Im rechten Teilschnitt bzw. in der ausgeschnittenen Ansicht ist das Rastelement 20 in geschlossener Stellung dargestellt.

An dem Ansatzrohr 15 des Gehäuse 10 ist ein Metall-oder Kunststoff-Mittelrohr 22 befestigt. Zur formschlüssigen Befestigung dieses Mittelrohrs ist dieses mit einem Wulst 23 versehen, welche in eine Nut 24 des Ansatzrohres 15 einrastet.

Ein unbeabsichtigtes Enffernen des Mittelrohres ist damit nicht mehr möglich.

Über das Mittelrohr 22 ist ein Filtereinsatz 21 geschoben. Dieser Filtereinsatz trägt an seiner oberen Stirnfläche eine Radialdichtung, welche mit der Endscheibe 40 des Filtereinsatzes eine Einheit bildet. Diese Radialdichtung besteht aus einem umlaufenden und außerhalb der Filterebene liegenden Wulst 25. Der Wulst 25 umfaßt abdichtend das Ansatzrohr 15. Bei dieser Dichtungsart spielt eine axiale Lageänderung des Filtereinsatzes eine unerhebliche Rolle. Außerdem ist diese Art der Abdichtung auch bei Erschütterungen und Schwingungen äußerst zuverlässig.

Der Filtereinsatz 21 stüzt sich an seinem rückwärtigen Ende über Noppen 26 an dem Deckel 18 ab. Diese Noppen, die auch als Deformationsrippen ausgestaltet sein können, dienen zur axialen Fixierung des Filtereinsatzes und zur Schwingungsdämpfung der an dem rückwärtigen Bereich lediglich auf dem Mittelrohr 22 angeordneten Patrone. Innerhalb des Mitteirohrs 22 ist ein Sekundärelement 27 angeordnet. Dieses ist an seinem vorderen Ende mit einer PUR-Schaum-Stirnflächenabdichtung 28 versehen. Diese Stirnflächenabdichtung ist kraftschlüssig mit dem Ansatzrohr 15 verbunden.

Das rückwärtige Ende des Sekundärelements 27 ist mit einer PUR-Schaum- Stirnseitenabdichtung 29 versehen. In diese Endscheibe 29 ist ein Kunststoffgriff integriert der dazu dient, das Sekundärelement manuell zu entfernen. Das Sekundärelement besteht zweckmäßigerweise aus einem Vlies 31, welches auf ein Stützrohr 32 geschoben ist. Die axiale Kraft zur Abdichtung des Sekundärelements an dem Reinluftausgang wird über den Deckel 18 und die Noppen 26 des Filtereinsatzes 21 auf die Stirnseitenabdichtung 29 aufgebracht.

Da das Sekundäre ! ement 27 vollständig von dem Mittelrohr 22 umschlossen ist, besteht nicht die Gefahr, daß beim Austausch des Filtereinsatzes das Sekundärelement versehentlich herausgenommen wird oder herausfällt.

Beim Zusammenbau des gesamten Filters wird zunächst das Sekundärelement eingesteckt, anschließend der Filtereinsatz 21 darübergeschoben und der Deckel 18 aufgesetzt. Durch die Abstützung des Sekundärelements an dem Filtereinsatz 21 am rückwärtigen Ende, und gleichzeitig die Abstützung des Filtereinsatzes 21 an dem Deckel 18 werden durch das Aufschieben des Deckels beide Elemente in ihre lagerichtige Position gebracht. Dies bedeutet, daß eine Falschmontage der beiden Elemente nicht möglich ist. Die Endlage dieser Elemente wird durch Verschließen des Deckels 18 an der Aufnahme 17 erreicht.

Das metallfreie Sekundärelement ist problemlos zu entsorgen. Vlies, PUR- Schaum-Endscheiben, Kunststoff-Mittelrohr und-Griff können beispielsweise thermisch entsorgt werden.

Weil der Filtereinsatz 21 an beiden Stirnseiten eine Stirnseitenabdichtung aufweist, ist es ohne weiteres möglich, diesen Filtereinsatz auszuklopfen und von der Schmutzschicht zu befreien. Die elastischen Endscheiben werden dabei nicht beschädigt, wie dies beispielsweise bei Biechendscheiben der Fall wäre.

Figur 2 zeigt das Filterelement in einer Detaildarstellung. Das Filterelement 21 besteht aus einem zick-zack-förmig gefalteten Filtermedium 33, dieses kann am inneren oder äußeren Umfang mit einem Stützkörper versehen sein. Es besteht auch die Möglichkeit, das Filterelement 21 selbsttragend auszubilden, dies ist bei dem dargestellten Element der Fall. An der dem Reiniuftauslaß zugewandten Stirnseite ist eine aus einem thermoplastischen Elastomer oder thermoplastischen Polyurethan bestehende Endscheibe 34 angeordnet. Diese Endscheibe trägt einen außerhalb der Filterebene liegenden Wulst 25. Dieser ist wiederum mit einem Dichtringelement 35 versehen, welches aus dem Material der Endscheibe besteht. Aufgrund der Elastizität des Materials wird eine zuverlässige Abdichtung zwischen Rohluft-und Reinluftseite im eingebauten Zustand erzielt. Selbstverständiich besteht auch die Möglichkeit, mehrere Ringdichtungselemente an dem Wulst 25 anzuordnen. Auf der dem Rein) uftausiaß gegenüberiiegenden Seite ist der Filtereinsatz 21 mit einer geschlossenen Endscheibe 36 versehen. Auch diese besteht aus einem thermoplastischen Elastomer oder aus einem thermoplastischen Polyurethan und trägt mehrere Noppen oder Abstützelemente 26.

Zum Zusammenfügen des Filtereinsatzes 21 werden die Endscheiben 34,36 auf der dem Filtermedium 33 zugewandten Seite beispielsweise mittels Heizelementschweißen erwärmt und nach ausreichender Erwärmung auf das Filtermedium aufgepreßt. Aufgrund der örtlich genau definierten Erwärmung kann die Eindringtiefe des Filtermediums in die jeweilige Endscheibe sehr genau bestimmt werden, damit besteht auch die Möglichkeit eventuell vorhandene Längentoleranzen des Filtermediums auszugleichen.

Aufgrund der bereits oben beschriebenen Struktur von thermoplastischen Elastomer bzw. thermoplastischem Polyurethan, ist bei den Endscheiben der Materialaufwand äußerst gering, damit werden erhebliche Kosten gespart, außerdem fallen geringere Kosten bei der Entsorgung des Filtereinsatzes 21 an.