Die Erfindung betrifft einen Filtereinsatz für einen Fluidfilter, mit granulärem und/oder pulverförmigen Filtermaterial, welches in einem Materialaufnahmebereich des Filtereinsatzes angeordnet und von einem zu filternden Fluid durchströmbar ist.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Filtereinsatzes, mit dem Schritt: Einfüllen von granulärem und/oder pulverförmigem Filtermaterial in einen Materialaufnahmebereich des Filtereinsatzes.

Filtereinsätze mit einem granulärem und/oder pulverförmigen Filtermaterial werden in unterschiedlichen Filteranwendungen eingesetzt. Bisher wird das granuläre und/oder pulverförmige Filtermaterial mithilfe von Klebstoff auf oder in einem Trägermedium fixiert. Das Trägermedium wird dann samt dem verklebten Filtermaterial aufgerollt oder gefaltet.

Durch das Verkleben wird die Filterleistung des Filtermaterials erheblich beeinträchtigt. Ferner kommt es durch das Verkleben des Filtermaterials zu einer Differenzdrucksteigerung zwischen der Rohseite und der Reinseite des Fluidfilters.

Ein Filtereinsatz mit verklebtem Filtermaterial ist beispielsweise aus der Druckschrift US 9,776,121 B2 bekannt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Steigerung der Filterleistung von Filtereinsätzen, die granuläres und/oder pulverförmiges Filtermaterial verwenden. Die Aufgabe wird gelöst durch einen Filtereinsatz der eingangs genannten Art, wobei der erfindungsgemäße Filtereinsatz eine zumindest teilweise textile Materialaufnahmestruktur aufweist, welche sich zur Immobilisierung des granulären und/oder pulverförmigen Filtermaterials durch den Materialaufnahmebereich und/oder entlang des Materialaufnahmebereichs erstreckt.

Die textile Materialaufnahmestruktur dient vorzugsweise zur Führung des granulären und/oder pulverförmigen Filtermaterials. Durch die textile Materialaufnahmestruktur wird die Immobilisierung des granulären und/oder pulverförmigen Filtermaterials ohne oder mit lediglich geringem Einsatz von Klebstoff erreicht, sodass eine klebstoffbedingte Beeinträchtigung der Filterleistung vermieden oder zumindest erheblich verringert wird. Somit kann auch eine geringere Menge an granulärem und/oder pulverförmigen Filtermaterial eingesetzt werden, wodurch die Kosten für einen Filtereinsatz erheblich reduziert werden.

Die textile Materialaufnahmestruktur kann einteilig oder mehrteilig sein. Die textile Materialaufnahmestruktur kann eine oder mehrere textile Bestandteile umfassen.

Der Filtereinsatz kann dazu eingerichtet sein, eine Flüssigkeit oder ein Flüssigkeitsgemisch oder ein Gas oder Gasgemisch zu filtern. Das zu filternde Fluid kann beispielsweise Luft, Öl, Kraftstoff oder Wasser sein.

Das Filtermaterial kann ein granuläres und/oder pulverförmiges Absorptionsmittel, ein granuläres und/oder pulverförmiges Adsorptionsmittel oder ein granuläres und/oder pulverförmiges Absorptions- und Adsorptionsmittel sein. Das Filtermaterial kann beispielsweise ein Aktivkohle-Granulat sein. Der Filtereinsatz kann beispielsweise zur Abscheidung von schadhaften Gasen in einem Brennstoffzellensystem eingesetzt werden. Ferner kann der Filtereinsatz zur Innenraum- bzw. Atemluftaufbereitung eingesetzt werden, zum Beispiel zur Entfernung von für den Menschen schädlichen Gasen oder zur Herunterkonzentration von Gasen, wie beispielsweise CO2 in der Luft. Darüber hinaus kann der Filtereinsatz bei der Aufbereitung von Wasser eingesetzt werden, insbesondere für die Behandlung von Wasser mithilfe eines lonentauschers oder für die Behandlung von Abwasser.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filtereinsatzes ist das Filtermaterial unverklebt. Das granuläre und/oder pulverförmige Filtermaterial weist vorzugsweise eine offenporöse Struktur auf. Die offenporöse Struktur des granulären und/oder pulverförmigen Filtermaterials wird bei einem unverklebten Filtermaterial nicht mit Klebstoff zugesetzt, sodass die Eigenschaften nicht verklebungsbedingt beeinträchtigt werden.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filtereinsatzes umfasst das Filtermaterial eine oder mehrere Materialien, welche ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus: Aktivkohle, Zeolithen, amorphem Siliziumdioxid, insbesondere pyrogenem Siliziumdioxid oder gefälltem Siliziumdioxid, Alumosilikate, keramischen Adsorbenzien, porösen Polymeren und Tonmineralien. Bevorzugt besteht das Filtermaterial aus einem Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Aktivkohle, Zeolithen, amorphem Siliziumdioxid, insbesondere pyrogenem Siliziumdioxid oder gefälltem Siliziumdioxid, Alumosilikate, keramischen Adsorbenzien, porösen Polymeren und Tonmineralien. Das Filtermaterial kann alternativ oder zusätzlich auch Aktivkoks umfassen. Die Aktivkohle kann imprägnierte Aktivkohle oder katalytische Aktivkohle sein. Das Filtermaterial kann aus einem lonentauschermaterial ausgebildet sein. Die Tonmineralien können organisch modifiziert sein. Das Filtermaterial kann ferner ein metall-organisches Gerüstnetzwerk und/oder andere inhärent poröse Materialien aufweisen, welche für die Trennung und/oder Speicherung von Gasen und Dämpfen oder für die Trennung und/oder Speicherung von gelösten Stoffen und/oder Komponenten von Emulsionen und Suspensionen verwendet werden können.

Es ist darüber hinaus ein erfindungsgemäßer Filtereinsatz vorteilhaft, bei welchem die textile Materialaufnahmestruktur ein textiles räumliches Gebilde, insbesondere ein Abstandsgewirk umfasst, welches sich durch den Materialaufnahmebereich erstreckt. Das textile räumliche Gebilde kann eine Stärke bzw. Höhe im Bereich von 5 bis 50 mm aufweisen, beispielsweise eine Stärke bzw. Höhe im Bereich von 15 bis 40 mm. Das textile räumliche Gebilde sorgt für eine Fixierung bzw. Immobilisierung des granulären und/oder pulverförmigen Filtermaterials innerhalb des Materialaufnahmebereichs. Das textile räumliche Gebilde umfasst vorzugsweise abstandshaltende Verbindungsfäden, sogenannte Polfäden, welche durch das Volumen des Materialaufnahmebereichs verlaufen. Die Verbindungsfäden können auch als Filamente oder Filamentfäden bezeichnet werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filtereinsatzes umfasst die textile Materialaufnahmestruktur eine oder mehrere Deckschichten, welche den Materialaufnahmebereich an einer oder mehreren Seiten begrenzen und dazu eingerichtet sind, ein Herausrieseln des Filtermaterials aus dem Materialaufnahmebereich an der einen oder den mehreren Seiten zu verhindern. Die Deckschichten können textile Deckschichten sein. Die textilen Deckschichten können als Vliesstoff ausgebildet sein oder eine oder mehrere Vliesstofflagen umfassen. Die eine oder die mehreren textilen Deckschichten können auch gewebt, gewirkt oder gestrickt sein. Alternativ können auch nichttextile Deckschichten eingesetzt werden, beispielsweise Folie und/oder Papier. Die Deckschichten definieren das Volumen des Materialaufnahmebereichs. Der sich zwischen den Deckschichten befindende Bereich ist vorzugsweise mit dem granulären und/oder pulverförmigen Filtermaterial aufgefüllt. Die eine oder die mehreren Deckschichten können an dem textilen räumlichen Gebilde fixiert sein und/oder Bestandteil des textilen räumlichen Gebildes sein.

Eine innere Deckschicht kann sich entlang einer Innenseite des Materialaufnahmebereichs erstrecken. Die innere Deckschicht kann eine Innenummantelung des Materialaufnahmebereichs bilden. Die innere Deckschicht kann auch an einer innenliegenden, beispielsweise umlaufenden, Stützstruktur des Filtereinsatzes angeordnet und/oder an der innenliegenden Stützstruktur befestigt sein. Eine äußere Deckschicht kann sich entlang einer Außenseite des Materialaufnahmebereichs erstrecken. Die äußere Deckschicht kann eine Außenummantelung des Materialaufnahmebereichs bilden. Zwischen der inneren und der äußeren Deckschicht erstrecken sich vorzugsweise abstandshaltende Verbindungsfäden. Die Verbindungsfäden dienen zur Fixierung des fließ- und/oder rieselfähigen Filtermaterials und/oder zur Stabilisierung bzw. Erhöhung der inneren Steifigkeit des fließ- und/oder rieselfähigen Filtermaterials, sodass es nicht zu einem Aufwölben des Filtermaterials in Folge von Durchströmung mit dem Fluid kommt. Vorzugsweise ist das Filtermaterial verpresst und/oder verdichtet, sodass die Stabilität weiter gesteigert wird. Das Filtermaterial kann zur Stabilitätssteigerung auch in einem angeregten Zustand in den Materialaufnahmebereich eingefüllt worden sein.

Eine untere Deckschicht kann sich entlang einer Unterseite des Materialaufnahmebereichs erstrecken. Eine obere Deckschicht kann sich entlang der Oberseite des Materialaufnahmebereichs erstrecken. Zwischen der unteren Deckschicht und der oberen Deckschicht erstrecken sich vorzugsweise abstandshaltende Verbindungsfäden. Die Verbindungsfäden dienen zur Fixierung des fließ- und/oder rieselfähigen Filtermaterials und/oder zur Stabilisierung bzw. Erhöhung der inneren Steifigkeit des fließ- und/oder rieselfähigen Filtermaterials, sodass es nicht zu einem Aufwölben des Filtermaterials in Folge von Durchströmung mit dem Fluid kommt. Vorzugsweise ist das Filtermaterial verpresst und/oder verdichtet und/oder wurde in einem angeregten Zustand in den Materialaufnahmebereich eingefüllt, sodass die Stabilität weiter gesteigert wird.

Es ist darüber hinaus ein erfindungsgemäßer Filtereinsatz vorteilhaft, bei welchem die textile Materialaufnahmestruktur eine oder mehrere Zwischenschichten umfasst, welche sich durch den Materialaufnahmebereich erstrecken und welche zwischen zwei Materialschichten des Filtermaterials angeordnet sind. Die Zwischenschichten können textile Zwischenschichten sein. Die textilen Zwischenschichten können als Vliesstoff ausgebildet sein oder eine oder mehrere Vliesstofflagen umfassen. Die eine oder die mehreren textilen Zwischenschichten können auch gewebt, gewirkt oder gestrickt sein. Alternativ können auch nichttextile Zwischenschichten eingesetzt werden, beispielsweise Folie und/oder Papier. Die Zwischenschichten unterteilen das Volumen des Materialaufnahmebereichs. Zwischen einer oberen oder äußeren Deckschicht und einer Zwischenschicht können sich abstandshaltende Verbindungsfäden erstrecken. Zwischen einer unteren oder inneren Deckschicht und einer Zwischenschicht können sich abstandshaltende Verbindungsfäden erstrecken. Zwischen zwei Deckschichten können sich abstandshaltende Verbindungsfäden erstrecken.

In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Filtereinsatzes ist die textile Materialaufnahmestruktur und/oder der Materialaufnahmebereich umlaufend ausgebildet. Der Materialaufnahmebereich weist vorzugsweise einen ringförmigen Querschnitt auf. Der Filtereinsatz ist vorzugsweise ein Rundfiltereinsatz. Der Materialaufnahmebereich läuft vorzugsweise um eine innenliegende Stützstruktur um. Die innenliegende Stützstruktur kann aus Kunststoff ausgebildet sein. Die innenliegende Stützstruktur kann auch aus Metall oder anderen Materialien ausgebildet sein. Ferner kann die innenliegende Stützstruktur durch eine oder mehrere plissierte Falten gebildet werden. Die Materialausbildung der Stützstruktur hängt vom Anwendungsfall und dem aufzubereitenden Fluid ab. Die Materialaufnahmestruktur kann beispielsweise durch Verhakung und/oder Verklebung und/oder Verschweißung und/oder Verpressung oder durch eine andere Art der Fügung an der Stützstruktur fixiert sein.

Oberhalb des Materialaufnahmebereichs und oberhalb des Filtermaterials kann eine Endscheibe angeordnet sein. Unterhalb des Aufnahmebereichs und unterhalb des Filtermaterials kann eine Endscheibe angeordnet sein. Die textile Materialaufnahmestruktur kann eine Naht- oder Fügestelle aufweisen, welche vorzugsweise in axialer Richtung verläuft. Die textile Materialaufnahmestruktur kann entlang der Naht- oder Fügestelle verklebt und/oder verprägt und/oder vernäht und/oder verschweißt sein. Die textile Materialaufnahmestruktur wird vorzugsweise durch Aufrollen eines Flachtextils und Fügen, insbesondere Verkleben, Verprägen oder Verschweißen, der Stoßkanten erzeugt.

Der erfindungsgemäße Filtereinsatz wird ferner dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass das Filtermaterial und/oder die textile Materialaufnahmestruktur auf einer oberen Stirnseite mittels eines Schaummaterials mit einer oberen Endscheibe verbunden ist. Alternativ oder zusätzlich ist das Filtermaterial und/oder die textile Materialaufnahmestruktur auf einer oberen Stirnseite in einer aus Schaummaterial ausgebildete obere Endscheibe eingebettet. Alternativ oder zusätzlich ist das Filtermaterial und/oder die textile Materialaufnahmestruktur auf einer oberen Stirnseite mit einem Schmelzbereich einer oberen Kunststoff-Endscheibe gefügt.

Alternativ oder zusätzlich kann das Filtermaterial und/oder die textile Materialaufnahmestruktur auf einer unteren Stirnseite mittels eines Schaummaterials mit einer unteren Endscheibe verbunden sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Filtermaterial und/oder die textile Materialaufnahmestruktur auf einer unteren Stirnseite eine aus Schaummaterial ausgebildete untere Endscheibe eingebettet sein. Alternativ oder zusätzlich ist das Filtermaterial und/oder die textile Materialaufnahmestruktur auf einer unteren Stirnseite mit einem Schmelzbereich einer unteren Kunststoff-Endscheibe gefügt.

Alternativ kann die obere Endscheibe und/oder die untere Endscheibe als Kunststoff-Endscheibe ausgebildet sein, wobei die obere und/oder die untere Kunststoff-Endscheibe auf das Filtermaterial und/oder die textile Materialaufnahmestruktur aufgeklebt und/oder durch Vergießen mit dem Filtermaterial und/oder der textilen Materialaufnahmestruktur verbunden sind. Ferner kann die obere und/oder die untere Kunststoff-Endscheibe mit dem Filtermaterial und/oder der textilen Materialaufnahmestruktur gefügt, insbesondere verschweißt, sein. Das Filtermaterial und/oder die textile Materialaufnahmestruktur können durch bereichsweises Aufschmelzen der oberen und/oder der unteren Kunststoff-Endscheibe und ein Positionieren eines Fügeabschnitts des Filtermaterials und/oder eines Fügebereichs der textilen Materialaufnahmestruktur in der Schmelze mit der oberen und/oder der unteren Kunststoff-Endscheibe verbunden sein.

Wenn eine oder zwei aus Schaummaterial ausgebildete Endscheiben eingesetzt werden und/oder das Filtermaterial und/oder die textile Materialaufnahmestruktur mittels eines Schaummaterials mit einer oder zwei Endscheiben verbunden sind, kann das Schaummaterial aus einem expandierten Schaum ausgebildet sein. Durch die Expansion des Schaumes wird eine zusätzliche Fixierung des Filtermaterials erzielt.

Eine oder beide Endscheiben können als gummielastische Dichtungselemente ausgeführt sein oder können gummielastische Dichtungselemente umfassen, wobei die gummielastischen Dichtungselemente die Stirnflächen des Materialaufnahmebereichs abdichten. Zusätzlich können die Dichtungselemente für eine Fixierung des Filtermaterials sorgen.

Der erfindungsgemäße Filtereinsatz wird ferner dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass sich die textile Materialaufnahmestruktur und/oder der Materialaufnahmebereich entlang einer ungekrümmten Ebene erstrecken. Die Materialaufnahmestruktur und/oder der Materialaufnahmebereich sind in diesem Fall flach ausgebildet. Der Filtereinsatz ist in diesem Fall vorzugsweise ein Flachfiltereinsatz.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filtereinsatzes ist außenseitig der textilen Materialaufnahmestruktur und/oder außenseitig des Materialaufnahmebereichs eine, insbesondere ungekrümmte, Decklage angeordnet, welche dazu eingerichtet ist, ein Herausrieseln des Filtermaterials aus dem Materialaufnahmebereich an der Außenseite zu verhindern. Die Decklage kann verschweißt oder verklebt sein.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der erfindungsgemäße Filtereinsatz einen Zusatzfilter auf, welcher von dem zu filternden Fluid durchströmbar ist und in Strömungsrichtung des Fluids vor oder hinter dem Filtermaterial angeordnet ist. Der Zusatzfilter kann auch in das Filtermaterial eingebettet sein. Der Zusatzfilter kann ein mehrfach gefalteter Filterstoff sein. Der Zusatzfilter kann ferner ein plissierter Partikelfilter sein.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, wobei sich während des Einfüllens des granulären und/oder pulverförmigen Filtermaterials in den Materialaufnahmebereich eine zumindest teilweise textile Materialaufnahmestruktur durch den Materialaufnahmebereich und/oder entlang des Materialaufnahmebereichs erstreckt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vorzugsweise ein Filtereinsatz nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen hergestellt. Hinsichtlich der Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird somit zunächst auf die Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen Filtereinsatzes verwiesen. Während oder nach dem Einfüllen des granulären und/oder pulverförmigen Filtermaterials in den Materialaufnahmebereich des Filtereinsatzes kann das Filtermaterial durch Vibration, Schwingungen oder durch eine andere Art der Anregung zu einem optimalen Setzverhalten gebracht werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine textile Materialaufnahmestruktur mit einer umlaufenden Grundform hergestellt. Das Herstellen der Materialaufnahmestruktur umfasst vorzugsweise das Bringen der zumindest teilweise textilen Materialaufnahmestruktur in eine umlaufende Grundform und/oder Fügen von Endabschnitten der in die umlaufende Grundform gebrachten Materialaufnahmestruktur. Die textile Materialaufnahmestruktur wird beispielsweise durch Wickeln der Materialaufnahmestruktur um eine innenliegende Stützstruktur des Filtereinsatzes in eine umlaufende Grundform gebracht. Alternativ kann die textile Materialaufnahmestruktur vor dem Positionieren auf der innenliegenden Stützstruktur des Filtereinsatzes in die umlaufende Grundform gebracht werden. Das Fügen der Endabschnitte kann durch Verkleben der Endabschnitte und/oder durch Verschweißen der Endabschnitte und/oder durch Vernähen der Endabschnitte erfolgen.

Wenn der Filtereinsatz ein Flachfilter ist, kann das Material von oben über die offene Oberseite eingefüllt werden. Durch eine anschließende Abdeckung der Oberseite durch eine Abdecklage und ein Fügen der Abdecklage, insbesondere entlang der Außenkanten, beispielsweise durch Verkleben und/oder Verschweißen und/oder Vernähen, kann ein Austreten des Filtermaterials verhindert werden. Ferner kann zusätzliches Material zum Verschließen der Außenkanten appliziert werden. Das Verschließen der Außenkanten erfolgt beispielsweise durch Seitenwandkaschieren. Durch zusätzliche Kompression, beispielsweise unter Einsatz einer Kompressionseinheit kann ferner eine bessere Fixierung des Filtermaterials erzielt werden. Es kann auch eine obere Abdecklage oberhalb des Materialaufnahmebereichs und eine untere Abdecklage unterhalb des Materialaufnahmebereichs vorhanden sein, wobei die obere Abdecklage und die untere Abdecklage in den Seitenbereichen miteinander gefügt, insbesondere verschweißt, sein können. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Filtereinsatz in einer schematischen

Schnittdarstellung;

Fig. 2 Bestandteile des in der Fig. 1 abgebildeten Filtereinsatzes in einer schematischen Seitenansicht mit Details zum lagenweisen Aufbau;

Fig. 3 die Herstellung eines erfindungsgemäßen Filtereinsatzes in einer schematischen Darstellung;

Fig. 4 einen weiteren erfindungsgemäßen Filtereinsatz in einer schematischen Schnittdarstellung;

Fig. 5 einen weiteren erfindungsgemäßen Filtereinsatz in einer schematischen Schnittdarstellung;

Fig. 6 einen weiteren erfindungsgemäßen Filtereinsatz in einer schematischen Schnittdarstellung;

Fig. 7 einen weiteren erfindungsgemäßen Filtereinsatz in einer schematischen Schnittdarstellung;

Fig. 8 einen weiteren erfindungsgemäßen Filtereinsatz in einer schematischen Schnittdarstellung;

Fig. 9 die Befüllung eines erfindungsgemäßen Filtereinsatzes mit rieselfähigem Filtermaterial in einer schematischen Darstellung;

Fig. 10 einen weiteren erfindungsgemäßen Filtereinsatz in einer schematischen Schnittdarstellung;

Fig. 11 das Herstellen einer textilen Materialaufnahmestruktur mit einer umlaufenden Grundform zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Filtereinsatzes in einer schematischen Darstellung; Fig. 12 das Fügen von Endabschnitten der Materialaufnahmestruktur zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Filtereinsatzes in einer schematischen Darstellung;

Fig. 13 das Einsetzen einer Stützstruktur in die textile Materialaufnahmestruktur zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Filtereinsatzes in einer schematischen Darstellung;

Fig. 14 das Fügen von Endabschnitten der Materialaufnahmestruktur bei eingesetzter Stützstruktur zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Filtereinsatzes in einer schematischen Darstellung;

Fig. 15 das stirnseitige Verschließen der Materialaufnahmestruktur zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Filtereinsatzes in einer schematischen Darstellung;

Fig. 16 das Anordnen einer ersten Endscheibe zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Filtereinsatzes in einer schematischen Darstellung;

Fig. 17 das Befüllen der Materialaufnahmestruktur mit dem Filtermaterial zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Filtereinsatzes in einer schematischen Darstellung;

Fig. 18 das Anordnen einer zweiten Endscheibe zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Filtereinsatzes in einer schematischen Darstellung; und

Fig. 19 eine zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Herstellungsanlage in einer schematischen Darstellung.

Die Fig. 1 zeigt einen Filtereinsatz 10, welcher in ein Gehäuse eines Fluidfilters einsetzbar ist. Der Filtereinsatz 10 weist eine innenliegende umlaufende Stützstruktur 12 auf. Die Stützstruktur 12 läuft um eine Längsachse L des Filtereinsatzes 10 um und weist eine Gitterstruktur auf. An der unteren Stirnseite der Stützstruktur 12 ist eine Endscheibe 14a angeordnet. An der oberen Stirnseite der Stützstruktur 12 ist eine Endscheibe 14b angeordnet.

Der Filtereinsatz 10 umfasst ferner eine textile Materialaufnahmestruktur 16, wobei die textile Materialaufnahmestruktur 16 zwei Deckschichten 18a, 18b umfasst, welche einen Materialaufnahmebereich 20 innenseitig und außenseitig begrenzen. Die Deckschichten 18a, 18b sind textile Deckschichten. Beispielsweise sind die Deckschichten 18a, 18b ein- oder mehrlagige Vliesstoffschichten. Die Deckschichten 18a, 18b definieren das Volumen des Materialaufnahmebereichs 20.

Die innere Deckschicht 18a erstreckt sich entlang einer Innenseite des Materialaufnahmebereichs 20, wobei sich die innenliegende Deckschicht 18a an der im Wesentlichen zylindrischen Stützstruktur 12 abstützt. Die innere Deckschicht 18a bildet eine Innenummantelung des Materialaufnahmebereichs 20. Die äußere Deckschicht 18b erstreckt sich entlang einer Außenseite des Materialaufnahmebereichs 20 und bildet eine Außenummantelung des Materialaufnahmebereichs 20. Zwischen der inneren Deckschicht 18a und der äußeren Deckschicht 18b erstrecken sich abstandshaltende Verbindungsfäden 24 eines als Abstandsgewirk ausgebildeten textilen räumlichen Gebildes 22. Das Abstandsgewirk 22 erstreckt sich somit durch den Materialaufnahmebereich 20. Das Abstandsgewirk 22 und die Deckschichten 18a, 18b sind miteinander gefügt und bilden gemeinsam die Materialaufnahmestruktur 16.

In dem Materialaufnahmebereich 20 befindet sich granuläres und/oder pulverförmiges Filtermaterial 26, welches von dem zu filternden Fluid durchströmbar ist. Das Abstandsgewirk 22 der textilen Materialaufnahmestruktur 16 erstreckt sich durch den Materialaufnahmebereich 20. Die Decksichten 18a, 18b der textilen Materialaufnahmestruktur 16 erstrecken sich entlang des Materialaufnahmebereichs 20. Die textile Materialaufnahmestruktur 16 sorgt für eine Immobilisierung des granulären und/oder pulverförmigen Filtermaterials 26. Das Filtermaterial 26 kann beispielsweise Aktivkohle mit einer offenporösen Struktur sein. Das Filtermaterial 26 ist durch Schüttung in den Materialaufnahmebereich 20 gelangt und ist nicht mit der textilen Materialaufnahmestruktur 16 verklebt, sodass die Filtereigenschaften nicht verklebungsbedingt beeinträchtigt werden.

Die umlaufenden Deckschichten 18a, 18b verhindern ein innenseitiges und außenseitiges Herausrieseln des Filtermaterials 26 aus dem Materialaufnahmebereich 20. Die abstandshaltenden Verbindungsfäden 24 können auch als Polfäden oder Filamente bezeichnet werden und verlaufen durch das Volumen des Materialaufnahmebereichs 20. Durch die abstandshaltenden Verbindungsfäden 24 wird die Formstabilität des Materialaufnahmebereichs 20 gesteigert. Der Materialaufnahmebereich 20 weist einen ringförmigen Querschnitt auf.

Die innenliegende Deckschicht 18a der Materialaufnahmestruktur 16 kann durch Verhakung und/oder Verpressung und/oder Verklebung und/oder Verschweißung oder eine andere Art der Fügung an der Stützstruktur 12 fixiert sein.

Das Filtermaterial 26 und die textile Materialaufnahmestruktur 16 sind auf einer unteren Stirnseite mittels eines Schaummaterials mit der unteren Endscheibe 14a stoffschlüssig verbunden. Ferner sind das Filtermaterial 26 und die textile Materialaufnahmestruktur 16 auf einer oberen Stirnseite mittels eines Schaummaterials mit der oberen Endscheibe 14b stoffschlüssig verbunden. Über die Endscheiben 14a, 14b wird der Materialaufnahmebereich 20 oberseitig und unterseitig verschlossen.

Die Fig. 2 zeigt Bestandteile eines ebenfalls als Rundfiltereinsatz ausgebildeten Filtereinsatzes 10. Außenseitig weist der Filtereinsatz 10 eine außenliegende umlaufende textile Deckschicht 18b einer textilen Materialaufnahmestruktur 16 auf. Unter der textilen Deckschicht 18b befindet sich ein als Abstandsgewirk ausgebildetes textiles räumliches Gebilde 22 der Materialaufnahmestruktur 16. Das Abstandsgewirk 22 läuft um eine innenseitige textile Deckschicht 18a um. Die innenseitige Deckschicht 18a stützt sich an einer zylindrischen und gitterförmigen Stützstruktur 12 ab. Der Bereich zwischen den Deckschichten 18a, 18b, in welchem sich das Abstandsgewirk 22 befindet, ist mit einem granulärem und/oder pulverförmigen Filtermaterial 26 aufzufüllen, welches von dem zu filternden Fluid durchströmbar ist. Wie in der Fig. 3 dargestellt, kann bei der Herstellung eines Filtereinsatzes 10 von der Stützstruktur 12 ausgegangen werden. Die Stützstruktur 12 wird dann mit einer Materialaufnahmestruktur 16 ummantelt, wobei die Materialaufnahmestruktur 16 ein Abstandsgewirk 22 umfasst, welches innenseitig und außenseitig mit einer Vliesstoff-Deckschicht 18a, 18b verbunden ist. Das Abstandsgewirk 22 umfasst Verbindungsfäden 24, welche sich zwischen den Deckschichten 18a, 18b durch einen Materialaufnahmebereich 20 erstrecken. Nach der Positionierung der textilen Materialaufnahmestruktur 16 wird eine unterseitige Endscheibe 14a an der Stützstruktur 12 und der Materialaufnahmestruktur 16 befestigt, beispielsweise durch Verkleben oder durch Vergießen oder durch Schweißen.

Anschließend wird der Materialaufnahmebereich 20 mit dem Filtermaterial 26 befüllt. Während oder nach dem Einfüllen des Filtermaterials 26 in den Materialaufnahmebereich 20 des Filtereinsatzes 10 kann das Filtermaterial 26 durch Vibration, Schwingung oder durch eine andere Art der Anregung zu einem optimalen Setzverhalten gebracht werden.

Wenn der Materialaufnahmebereich 20 vollständig mit dem Filtermaterial 26 befüllt oder ein beabsichtigter Füllstand erreicht wurde, wird eine obere Endscheibe 14b aufgesetzt und stoffschlüssig mit der textilen Materialaufnahmestruktur 16 und der Stützstruktur 12 verbunden.

Alternativ kann das Filtermaterial 26 und/oder die textile Materialaufnahmestruktur 16 durch bereichsweises Aufschmelzen der oberen und/oder der unteren Endscheibe 14a, 14b und ein Positionieren eines Fügeabschnitts des Filtermaterials 26 und/oder eines Fügebereichs der textilen Materialaufnahmestruktur 16 in der Schmelze mit der oberen und/oder der unteren Kunststoff-Endscheibe 14a, 14b verbunden werden.

Die in den Fig. 4 und 5 dargestellten Rundfiltereinsätze 10 umfassen ebenfalls eine textile Materialaufnahmestruktur 16 mit zwei textilen Deckschichten 18a, 18b und einem Abstandsgewirk 22. Zwischen der inneren Deckschicht 18a und der äußeren Deckschicht 18b erstrecken sich abstandshaltende Verbindungsfäden 24 des Abstandsgewirks 22. Das Abstandsgewirk 22 und die Deckschichten 18a, 18b sind miteinander gefügt und bilden gemeinsam die Materialaufnahmestruktur 16. Bei dem in der Fig. 4 dargestellten Filtereinsatz 10 ist innenseitig der textilen Materialaufnahmestruktur 16 und des Filtermaterials 26 ein umlaufender Zusatzfilter 30 vorhanden, welcher von dem zu filternden Fluid durchströmbar ist. Der Zusatzfilter 30 ist ein plissierter Partikelfilter.

Bei dem in der Fig. 5 dargestellten Filtereinsatz 10 ist außenseitig der textilen Materialaufnahmestruktur 16 und des Filtermaterials 26 ein umlaufender Zusatzfilter 30 vorhanden, welcher von dem zu filternden Fluid durchströmbar ist. Der Zusatzfilter 30 ist auch in dieser Ausführungsform ein plissierter Partikelfilter.

Die Fig. 6 zeigt einen als Flachfiltereinsatz ausgebildeten Filtereinsatz 10. Die textile Materialaufnahmestruktur 16 des Filtereinsatzes 10 weist eine untere textile Deckschicht 28a und eine obere textile Deckschicht 28b auf, wobei zwischen den Deckschichten 28a, 28b abstandshaltende Verbindungsfäden 24 verlaufen. Zwischen den Deckschichten 28a, 28b befindet sich ein Materialaufnahmebereich 20, welcher mit einem pulverförmigen und/oder granulärem Filtermaterial 26 befüllt ist.

Wie in der Fig. 7 dargestellt, kann der in der Fig. 6 abgebildete Filtereinsatz 10 auch einen Zusatzfilter 30 umfassen, wobei der Zusatzfilter 30 oberhalb der Deckschicht 28b angeordnet ist. Der Zusatzfilter 30 ist ebenfalls von dem zu filternden Fluid durchströmbar und kann in Strömungsrichtung des Fluids vor oder hinter dem Filtermaterial 26 angeordnet sein. Der Zusatzfilter 30 kann einen mehrfach gefalteten Filterstoff umfassen oder ein plissierter Partikelfilter sein.

Wie in der Fig. 8 dargestellt, kann die textile Materialaufnahmestruktur 16 auch eine textile Zwischenschicht 32 zwischen den äußeren Deckschichten 28a, 28b aufweisen. Die textile Zwischenschicht 32 erstreckt sich durch den Materialaufnahmebereich 20 und verläuft im Wesentlichen parallel zu den Deckschichten 28a, 28b. Die textile Zwischenschicht 32 kann ebenfalls als Vliesstoff ausgebildet sein. Die Zwischenschicht 32 unterteilt das Volumen des Materialaufnahmebereichs 20 in ein oberes und ein unteres Teilvolumen, wobei das obere und das untere Teilvolumen jeweils mit einem Filtermaterial 26 befüllt sind. Alternativ kann das obere Teilvolumen auch mit einem anderen Filtermaterial 26 befüllt sein als das untere Teilvolumen des Materialaufnahmebereichs 20. Zwischen der unteren Deckschicht 28a und der Zwischenschicht 32 erstrecken sich abstandshaltende Verbindungsfäden 24a. Zwischen der Zwischenschicht 32 und der oberen Deckschicht 28b erstrecken sich abstandshaltende Verbindungsfäden 24b.

Die Fig. 9 zeigt einen Flachfiltereinsatz 10, bei welchem ein Zusatzfilter 30 aus einem mehrfach gefalteten Filterstoff in eine kastenförmige Stützstruktur 12 eingesetzt ist. Oberhalb des Zusatzfilters 30 befindet sich eine textile Materialaufnahmestruktur 16 mit einer unteren Deckschicht 28a. Die textile Materialaufnahmestruktur 16 ist auf der Oberseite offen, sodass die textile Materialaufnahmestruktur 16 mit pulverförmigen und/oder granulärem Filtermaterial 26 befüllt werden kann. Nach der Befüllung der textilen Materialaufnahmestruktur 16 mit dem Filtermaterial 26 kann der Filtereinsatz 10 mit einer Abdecklage 34 oberseitig verschlossen werden.

Die Fig. 10 zeigt einen ähnlichen Filtereinsatz 10 mit oberer Abdecklage 34. Der Filtereinsatz 10 umfasst ferner eine umlaufende Dichtung 36, über welche eine Abdichtung gegenüber einem Filtergehäuse erreicht werden kann.

Die textilen Materialaufnahmestrukturen 16 der in den Fig. 9 und 10 dargestellten Filtereinsätze 10 weisen ebenfalls ein textiles räumliches Gebilde 38 auf, welches für die Immobilisierung des Filtermaterials 26 sorgt.

Wie in der Fig. 11 dargestellt, wird beim Herstellen eines Filtereinsatzes 10 zunächst eine textile Materialaufnahmestruktur 16 mit einer umlaufenden Grundform hergestellt. Beim Herstellen der Materialaufnahmestruktur 16 wird die flache textile Materialaufnahmestruktur 16 so geformt, dass die Endabschnitte 40a, 40b der in die umlaufende Grundform gebrachten Materialaufnahmestruktur 16 entlang einer Fügestelle 42 gefügt werden können.

Die Fig. 12 zeigt, dass das Fügen der Endabschnitte 40a, 40b mittels einer Fügeeinrichtung 110 erfolgt, wobei die Fügeeinrichtung 110 ein als heißes Messer ausgebildetes Fügeelement 112 aufweist. Die Endabschnitte 40a, 40b werden an dem heißen Messer 112 vorbeigeführt und dann beim Abkühlen aneinandergepresst. Nach Erkaltung der entstehenden Schmelze sind die beiden Endabschnitte 40a, 40b dann fest miteinander verbunden.

Alternativ können die Endabschnitte 40a, 40b miteinander vernäht werden. In diesem Fall werden die Endabschnitte 40a, 40b mittels einer als Nähvorrichtung ausgebildeten Fügeeinrichtung 110 über einen Fügefaden fest miteinander verbunden.

Beim Fügen der Endabschnitte 40a, 40b kann entweder die Fügeeinrichtung 110 und/oder die textile Materialaufnahmestruktur 16 bewegt werden.

Nach dem Fügen der Endabschnitte 40a, 40b können die Fügestelle oder Einstichstellen von zum Fügen verwendeten Nadeln versiegelt werden. Das Versiegeln kann beispielsweise durch Applizieren eines Klebstoffs und/oder durch Aufbringen eines versiegelnden Flachmaterials, beispielsweise eines Versiegelungsstreifens oder eines Versiegelungsbandes, erfolgen. Das versiegelnde Flachmaterial kann beispielsweise aus dem gleichen Material wie eine oder mehrere etwaige Deckschichten 18a, 18b ausgebildet sein. Das versiegelnde Flachmaterial kann beispielsweise aufgeklebt werden.

Wie in der Fig. 13 dargestellt, kann nach dem Fügen der Endabschnitte 40a, 40b die Stützstruktur 12 in die textile Materialaufnahmestruktur 16 eingesetzt werden.

Die Fig. 14 zeigt, dass die Stützstruktur 12 (angedeutet über einen Pfeil) auch während des Fügens der Endabschnitte 40a, 40b bereits an der Materialaufnahmestruktur 16 angeordnet sein kann. In diesem Fall entfällt das nachträgliche Einsetzen der Stützstruktur 12.

Wie in der Fig. 15 dargestellt, wird die textile Materialaufnahmestruktur 16 dann an der Unterseite verschlossen. Dies kann durch Wärmeeintrag erfolgen, sodass ein stirnseitiger Verschluss 44 entsteht.

Anschließend kann die Materialaufnahmestruktur 16 samt Stützstruktur 12 auf eine Endscheibe 14a aufgesetzt werden, vgl. Fig. 16. Da ein stirnseitiger Verschluss der textilen Materialaufnahmestruktur 16 auch über die Endscheibe 14a realisierbar ist, ist die Herstellung des in der Fig. 15 dargestellten Verschlusses 44 in einigen Ausführungsformen nicht zwingend erforderlich.

Die Fig. 17 zeigt das Befüllen der textilen Materialaufnahmestruktur 16 mit dem Filtermaterial 26. Hierzu wird eine Befüllvorrichtung 102 eingesetzt, über welche die textile Materialaufnahmestruktur 16 entlang des gesamten ringförmigen Querschnitts gleichmäßig mit dem Filtermaterial 26 befüllt wird.

Die Fig. 18 zeigt das Verschließen der befüllten Materialaufnahmestruktur 16 mittels der Endscheibe 14b.

Die Fig. 19 zeigt eine Herstellungsanlage 100, mit welcher erfindungsgemäße Filtereinsätze 10 herstellbar sind. Die Herstellungsanlage 100 umfasst eine Beschickungseinrichtung 104, über welche Stützstrukturen 12 in einen Ausformbereich 108 förderbar sind. In dem Ausformbereich 108 wird eine durch die Abrollvorrichtung 106 abgerollte Materialaufnahmestruktur 16 in eine umlaufende Grundform gebracht.

Über eine Fügeeinrichtung 110 werden dann Endabschnitte 40a, 40b der textilen Materialaufnahmestruktur 16 miteinander gefügt, sodass die textile Materialaufnahmestruktur 16 die zylindrische Grundform beibehält. Mittels einer Schneidevorrichtung 114 wird die Materialaufnahmestruktur 16 auf eine geeignete Länge abgelängt.

Die Endscheiben 14a werden über die Beschickungseinrichtung 122 bereitgestellt. An der Bearbeitungsstation 116a werden Montageträger mit den Endscheiben 14a bestückt. An der Bearbeitungsstation 116b wird mittels eines Roboters 118 Schaum oder Klebstoff zum Fixieren der Stützstruktur 12 samt Materialaufnahmestruktur 16 an der Endscheibe 14a in die Endscheiben 14a eindosiert.

Nach dem Eindosieren des Schaums bzw. Klebstoffs kann die Stützstruktur 12 samt textiler Materialaufnahmestruktur 16 in der Bearbeitungsstation 116c in die Endscheibe 14a eingesetzt werden, sodass an der Bearbeitungsstation 116d eine Übergabe an die Befüllvorrichtung 102 erfolgen kann. Nach dem Befüllen der Materialaufnahmestruktur 16 mit dem Filtermaterial 26 über die Befüllvorrichtung 102 wird die Endscheibe 14b aufgesetzt. Die Endscheiben 14b werden über die Beschickungseinrichtung 120 bereitgestellt. Die aufgesetzte Endscheibe 14b kann mit Schaum oder Klebstoff befüllt sein, sodass eine Schaum- oder Klebstoffverbindung zwischen der Endscheibe 14b und der Stützstruktur 12 samt Materialaufnahmestruktur 16 hergestellt wird.

Bezuqszeichen

10 Filtereinsatz

12 Stützstruktur

14a, 14b Endscheiben

16 Materialaufnahmestruktur

18a, 18b Deckschichten

20 Materialaufnahmebereich

22 Abstandsgewirk

24, 24a, 24b Verbindungsfäden

26 Filtermaterial

28a, 28b Deckschichten

30 Zusatzfilter

32 Zwischenschicht

34 Abdecklage

36 Dichtung

38 räumliches Gebilde

40a, 40b Endabschnitte

42 Fügestelle

44 Verschluss

100 Herstellungsanlage

102 Befüllvorrichtung

104 Beschickungseinrichtung

106 Abrollvorrichtung

108 Ausformbereich

110 Fügeeinrichtung

112 Fügeelement

114 Schneidevorrichtung

116a-116d Bearbeitungsstationen

118 Roboter

120 Beschickungseinrichtung

122 Beschickungseinrichtung

L Längsachse