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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft einen Filtereinsatz zum Einbau in einen Strömungskanal
mit einem aus einem zickzackförmig
gefalteten Filtervlies bestehenden Faltenbalg, wobei die Rücken der
Falten zwei um die Dicke des Faltenbalgs voneinander beabstandete Ebenen
aufspannen, sowie an mindestens einer der Schmalseiten des Faltenbalgs
ein Dichtstreifen angeordnet ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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In
vielen technischen Gebieten, in denen es notwendig ist, einem Raum
durch einen Strömungskanal
Luft aus der Umgebung zuzuführen,
ist innerhalb des Strömungskanals
ein Filtereinsatz angeordnet, um die mit Staub oder Aerosolen, Pollen
oder Geruchsstoffen angereicherte Umgebungsluft vor dem Einbringen
in den Raum zu reinigen.
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Um
eine zuverlässige
Filtrierung zu gewährleisten,
darf die Luft nicht durch Spalte zwischen dem Filtereinsatz und
der Wandung des Strömungskanals hindurchströmen, sondern
sie muss ausschließlich durch
den Filtereinsatz geleitet werden. Um das Vorbeiströmen der
Luft an einem in einen Strömungskanal
eingebauten Luftfilter zu verhindern, besteht ein Luftfilter im
Wesentlichen aus einem aus einem zickzackförmig gefalteten Filtervlies
hergestellten Faltenbalg, der an seinen Schmalseiten mit einem Dichtstreifen
versehen ist, der beim Einbau in den Strömungskanal gegen die Wandung
des Strömungskanals
gepresst wird und so eine Abdichtung zwischen Wandung und Faltenbalg
ermöglicht.
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Aus
der
DE 195 12 678
C1 ist bekannt, an den parallel zu den Falten verlaufenden
Schmalseiten des Faltenbalgs eine wurzelzeichenförmige Dichtlasche anzuordnen,
wobei die Winkelhalbierende des V-förmigen Teils des Wurzelzeichens
in Strömungsrichtung
angeordnet ist. Trifft die Strömung
auf den geöffneten
Teil des V, soll der Anpressdruck der Dichtlasche gegenüber der
Wandung des Strömungskanals
und damit die Dichtwirkung erhöht
werden.
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In
der
DE 202 11 500.3 wird
vorgeschlagen, einen Faltenbalg an seinen Längskanten mit einem Dichtstreifen
zu versehen, der mit einer senkrecht zur Oberfläche des Dichtstreifens und
in der Ebene des Faltenbalgs angeordneten Dichtlasche versehen ist. Bei
einem solchen Filtereinsatz wird durch das Einschieben in einen
Strömungskanal
die Dichtlasche entgegen der Strömungsrichtung
in dem Strömungskanal
umgeknickt, wodurch eine besonders gute Dichtwirkung gegenüber einer
entgegen der Knickrichtung ankommenden Strömung erzielt wird.
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Der
Stand der Technik zur Abdichtung zwischen dem Filtereinsatz und
der Wandung des Strömungskanals
ist insbesondere in den Anwendungsfällen unbefriedigend, in denen
es in dem Strömungskanal
zeitweise zu einer Umkehrung der Strömungsrichtung kommt. Dies ist
beispielsweise bei stark diskontinuierlichen Strömungen der Fall, wenn es durch eine
schnelle Veränderung
der Strömungsgeschwindigkeit
in dem geschlossenen Strömungskanal
zu Schwingungen der eingeschlossenen Luftsäule kommt, wie beispielsweise
in den Strömungskanälen zur
Versorgung eines Reinraumes beim Öffnen und Schließen einer
Tür zu
dem Reinraum. Bei den in den erwähnten
Druckschriften vorgeschlagenen Lösungen
bewirkt die an dem Faltenbalg angeordnete Dichtung nur bei einer
in Richtung und Geschwindigkeit im Wesentlichen konstanten Strömung eine
zuverlässige
Abdichtung gegenüber
der Wandung des Strömungskanals.
Eine Umkehrung der Strömungsrichtung
bewirkt bei den bekannten Dichtungsanordnungen aufgrund der Geometrie
der Dichtlasche und der Einbausituation eine deutliche Abnahme des
Anpressdrucks in Verbindung mit der Gefahr eines Abhebens der Dichtlasche
von der Wandung des Strömungskanals.
Ein derartiges Abheben der Dichtlasche von der Wandung des Strömungskanals
muss insbesondere auch in der Automobiltechnik und den dort angewandten
Techniken zur Filterung der Luft innerhalb des Fahrzeuginnenraums
verhindert werden.
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Technische Aufgabe der
Erfindung
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Filtereinsatz
zum Einbau in einen Strömungskanal
zu entwickeln, der eine zuverlässige
Abdichtung gegenüber
der Wandung des Strömungskanals
unabhängig
von der Strömungsrichtung
ermöglicht.
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Offenbarung der Erfindung
und deren Vorteile
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Die
Lösung
der Aufgabe besteht bei einem Filtereinsatz der eingangs genannten
Gattung darin, dass entlang der von dem Faltenbalg wegweisenden Seite
mindestens eines Dichtstreifens auf demselben eine V-förmige Doppeldichtlasche
mit zwei Schenkeln angeordnet ist dergestalt, dass sich die beiden Schenkel
nach außen öffnen.
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Der
erfindungsgemäße Filtereinsatz
zum Einbau in einen Strömungskanal
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs weist gegenüber dem
Stand der Technik den Vorteil auf, dass entlang der dem Faltenbalg
abgewandten Seite mindestens eines Dichtstreifens eine V-förmige Doppeldichtungslasche
angeordnet ist, wobei die Doppeldichtungslasche an ihrer den spitzen
Winkel des V aufweisenden Seite mit dem Dichtstreifen, beispielsweise
durch Kleben oder Ultraschallschweißen, verbunden ist. In vorteilhafter
weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Winkelhalbierende
des V parallel zwischen den beiden von den Rücken der Falten des Faltenbalgs
aufgespannten Ebenen liegen, wobei insbesondere bei der Anordnung
von jeweils einer Doppeldichtlasche an zwei gegenüberliegenden
Schmalseiten des Faltenbalgs ein sehr symmetrischer Anpressdruck
erreicht wird. Dadurch lässt sich
eine besonders gute Abdichtung zwischen dem Filtereinsatz und der
Wandung des Strömungskanals erzielen.
Ein besonderer Vorteil bei der Verwendung einer V-förmigen Doppeldichtlasche
liegt darin, dass die Strömung
in dem Strömungskanal
umkehrbar ist, da der Anpressdruck der jeweils stromaufwärts angeordneten
Dichtlasche der Doppeldichtlasche gegen die Wandung des Strömungskanals
durch den durch die V-Form erzeugten schrägen Anströmwinkel in Verbindung mit dem
Staudruck der Strömung
vor der Dichtlasche in beiden Strömungsrichtungen erhöht wird.
Vorzugsweise sind die durch die Rücken der Falten des Faltenbalgs
aufgespannten Ebenen senkrecht bzw. im Wesentlichen senkrecht zur
Strömungsrichtung
in dem Strömungskanal
angeordnet.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Doppeldichtlasche
und das Profil einteilig ausgeführt
sind.
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Eine
zusätzliche,
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
der Dichtstreifen einen aus zwei parallelen Schenkeln und einem orthogonal
zu den beiden Schenkeln verlaufenden, die beiden Schenkel verbindenden
Steg bestehenden U-förmigen
Querschnitt aufweist. Die beiden Schenkel des U verlaufen jeweils
parallel zu den beiden durch die Falten aufgespannten Ebenen und senkrecht
zu dem die beiden Schenkel verbindenden Steg, wobei das U den Faltenbalg
von der Schmalseite her in seiner Dicke umfasst; der Dichtstreifen
ist mit dem Filtervlies an den Berührstellen der Schenkel mit
den Falten und des Stegs mit der Schmalseite des Faltenbalgs beispielsweise
durch Kleben oder Ultraschallschweißen verbunden.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
der Dichtstreifen als ein um die Schmalseiten des Faltenbalgs umlaufender
Rahmen ausgebildet ist und aus einem den U-förmigen Querschnitt aufweisenden
Profil besteht, welches aus einem festen, mit dem Filtervlies verkleb-
oder verschweißbaren
Material besteht, wobei die jeweils an einer Schmalseite des Faltenbalgs
angeordneten Dichtstreifen an ihren den Ecken des Faltenbalgs zugewandten
Enden geschäftet
und jeweils mit dem an der über
Eck benachbarten Schmalseite angeordneten Dichtstreifen verbunden
sind, so dass ein an der über
Eck benachbarten Seite des Faltenbalgs angeordnetes, identisches
Profil durch Kleben oder Ultraschallschweißen spaltfrei mit dem anderen
verbindbar ist.
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Eine
andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
der gesamte, um den Faltenbalg umlaufend angeordnete Dichtstreifen
einteilig ist, und in Abständen,
die jeweils einer Seitenlänge
des Faltenbalgs entsprechen, V-förmige
Ausnehmungen in den parallel zu den durch die Falten des Faltenbalgs
gebildeten Ebenen liegenden Schenkeln des U-förmigen Profils aufweist. Der
eingeschlossene Winkel des V entspricht jeweils dem Ergänzungswinkel
zu 180° des
von der jeweiligen, von zwei benachbarten Schmalseiten gebildeten
Ecke des Faltenbalgs eingeschlossenen Winkels, so dass das den U-förmigen Querschnitt aufweisende
Profil um die jeweilige Ecke des Faltenbalgs geklappt werden kann,
ohne dass es zwischen den benachbarten Seiten zu einer Behinderung
beim Klappen durch die jeweils in einer Ebene liegenden Schenkel
des U-förmigen
Querschnitts kommt.
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Bei
einer einteiligen Ausführung
der Doppeldichtlasche und des Profils weist die Doppeldichtlasche
jeweils in dem Querschnitt des Profils, an dem die beiden den U-förmigen Querschnitt
bildenden parallelen Schenkel die V-förmige Ausnehmung aufweisen,
jeweils einen geraden, senkrecht zu dem Steg des U verlaufenden
Schnitt auf, so dass das einschließlich der Doppeldichtlasche
einteilig ausgeführte
und den Faltenbalg vollständig
umrahmende Profil um die jeweilige Ecke des Faltenbalgs geklappt werden
kann. Da genau in den Ecken je nach Passform des Filtereinsatzes
in den Strömungskanal
keine Dichtlaschen angeordnet sind, ist es denkbar, diesen Bereich
jeweils durch an den Ecken zwischen die Doppeldichtlaschen einsetzbare
Dichtelemente abzudichten.
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Eine
besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
mindestens an zwei einander gegenüberliegenden Schmalseiten des
Faltenbalgs jeweils eine Doppeldichtlasche angeordnet ist.
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Eine
andere besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht
vor, dass an dem gesamten, um den Faltenbalg herum angeordneten
Rahmen eine V-förmige Doppeldichtlasche
angeordnet ist.
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Kurzbezeichnung
der Zeichnung, in der zeigen:
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1 einen schematischen Querschnitt durch
einen erfindungsgemäßen Filtereinsatz
mit Doppeldichtlasche
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2 eine Darstellung des Rahmens,
welcher aus Einzelteilen besteht in einer Draufsicht auf eine der
Hauptebenen des Filtereinsatzes
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3 einen Ausschnitt eines
umlaufenden, einteiligen Rahmens
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4 eine Kante eines umlaufenden
Rahmens und
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5 einen Querschnitt eines
U-förmigen Profils.
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Wege zur Ausführung der
Erfindung
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Ein
Querschnitt durch einen Teil eines erfindungsgemäßen Filtereinsatzes ist in 1 dargestellt. Der Filtereinsatz
besteht im Wesentlichen aus einem Faltenbalg 3 aus einzelnen
Falten 1, deren Rücken
oben und unten je eine Ebene 7, 7' im Abstand der Höhe 9 des
Faltenbalgs 3 aufspannen, welche Ebenen 7, 7' die Haupt-Begrenzungsoberflächen des
Faltenbalgs 3 bilden. Der Faltenbalg 3 bildet über Eck
zusammenhängend-umlaufende
Schmalseiten aus, wobei gemäß 1 an einer Schmalseite,
nämlich
eine Stirnseite des Faltenbalges, ein Dichtstreifen 4 mit
daran angeordneter Doppeldichtlasche 12 angeordnet ist.
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Somit
ist an der stirnseitigen Schmalseite des aus einem zickzackförmig zu
Falten 1 gefalteten Filtervlieses 2 bestehenden
Faltenbalgs 3 der Dichtstreifen 4 angeordnet,
welcher in seinem Querschnitt eine U-Form, 5, aufweist und aus einem in seinem Querschnitt
U-förmigen
Profil 5 mit zwei parallel zueinander verlaufenden Schenkeln 6, 6' und diese verbindenden
Steg 8 besteht, welche jeweils parallel zu den von den
Falten 1 des Faltenbalgs 3 gebildeten Ebenen 7, 7' sowie senkrecht
zu dem die beiden Schenkel verbindenden Steg 8 verlaufen.
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Die
von den Falten 1 des Faltenbalgs 3 gebildeten
Ebenen 7, 7' sind
um die Dicke oder Höhe 9 des
Faltenbalgs 3 voneinander beabstandet und sind im in den
Strömungskanal
eingebauten Zustand des Filtereinsatzes vorzugsweise senkrecht zur
Strömungsrichtung 10 gerichtet.
Der Querschnitt des U's des
Dichtstreifens 4 umfasst dabei den Faltenbalg 3 in
seiner Dicke 9 von den Schmalseiten her, welche sich über Eck
an die stirnseitige Schmalseite anschließen. Das Profil 5 ist
an den Berührstellen 11 innen
mit den Falten 1 und der Schmalseite des Faltenbalgs 3 mit
dem Filtervlies durch Ultraschallschweißen verbunden.
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Auf
der von dem Faltenbalg 3 abgewandten stirnseitigen Schmalseite
des Dichtstreifens 4 ist orthogonal zu dem Steg 8 eine
V-förmige
Doppeldichtlasche 12 angeordnet. Vorzugsweise wird das
V der Doppeldichtlasche 12 durch zwei symmetrisch in einem
Winkel zueinander angeordnete Dichtlaschen 13 gebildet,
wobei die Winkelhalbierende 14 der Dichtlaschen 13 parallel
zwischen den beiden von den Falten 1 des Faltenbalgs gebildeten
Ebenen 7 verläuft
bzw. sich in Richtung der Normalen des Dichtstreifens erstreckt.
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Die 2 bis 5 zeigen weitere Ausgestaltungen des
Dichtstreifens 5. 2 zeigt
eine Darstellung des Dichtstreifens 4 in Form eines Rahmens, welcher
aus Einzelteilen 5, 5' besteht, wobei an mehreren oder
sämtlichen
Rahmenteilen 5 eine Doppeldichtlasche 12 angeordnet
sein kann; im in 2 gezeigten
Beispiel ist die Doppeldichtlasche 12 nur an dem rechts
vereinzelt dargestellten Rahmenteil 5' gezeigt. Dieses Rahmenteil weist
die Doppeldichtlasche 12 auf.
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Die 3 zeigt einen Ausschnitt
eines umlaufenden, einteiligen Rahmens 4 mit einem V-Ausschnitt 15,
um den Rahmen rechtwinklig zu falten, so dass nach dem Falten die
Schenkel 6 aneinanderstoßen, wie es in 4 gezeigt ist. Hier weisen die beiden
integral-einstückig
zusammenhängenden
Rahmenteile 5 jeweils Doppeldichtlaschen 12, bestehend aus
Schenkeln 13, auf. Ein Einschnitt 16 zwischen zwei
Rahmenteilen 5 in die Doppeldichtlasche 12, welche
zuerst mit Herstellung des zusammenhängenden Rahmens ebenfalls umlaufend-zusammenhängend ausgestaltet
ist, bewerkstelligt die rechtwinklige Abbiegung der Doppeldichtlasche 12 nunmehr
zu voneinander getrennten Doppeldichtlaschen 12 von zwei
aneinander stoßenden
Schmalseiten.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Der
erfindungsgemäße Filtereinsatz
ist insbesondere im Bereich der Reinraum, Filter- und Klimatechnik
sowie im Automobilbau gewerblich anwendbar.
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- 1
- Falten
- 2
- Filtervlies
- 3
- Faltenbalg
- 4
- Dichtstreifen
- 5,
5'
- Profile
- 6,
6'
- Schenkel
- 7,
7'
- von
den Falten gebildete Ebenen auf voneinander abgewandten
-
- Seiten
des Faltenbalgs, orthogonal zur Strömungsrichtung
- 8
- Steg
- 9
- Dicke
des Faltenbalgs
- 10
- Strömungsrichtung
(Doppelpfeil)
- 11
- Berührstellen
des Profils mit dem Filtervlies
- 12
- Doppeldichtlasche
- 13
- Dichtlasche
- 14
- Winkelhalbierende
- 15
- V-Ausschnitt
- 16
- Einschnitt