WO1998047601A1 - Filterelement für einen luftfilter und ein verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Filterelement für einen luftfilter und ein verfahren zu dessen herstellung Download PDF

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    • B01D2279/60—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses for the intake of internal combustion engines or turbines

Definitions

  • the invention relates to a filter element for an air filter with a folded filter insert, in particular for filtering the intake air of an internal combustion engine, according to the preamble of the main claim and the method claim.
  • filter elements in particular for use in internal combustion engines in trucks and construction machinery, are manufactured with a relatively large filter area. These filter elements are provided on one side with a seal that runs at least around the edge in order to seal the raw air side from the clean air side.
  • the known filter element can be designed in such a way that certain geometries in the filter housing or on the adjoining units are taken into account by combining individual filter elements with different pleat heights.
  • the individual filter elements are each manufactured separately and connected to each other via additional connecting webs, which also act as a hinge.
  • the invention is based on the object of designing a filter element of the type specified at the outset in such a way that an easily adjustable contour of the folded filter insert can be achieved.
  • the pleated filter insert advantageously has on one side a surface which at least partially deviates from a plane and thereby has a continuous zigzag fold.
  • the filter element can be easily adapted to complex structures in the intake area of an internal combustion engine in order to optimize the filter effect by making better use of space in the area of this side of the filter insert. Due to the good contact of the filter element with the geometry in the intake path, the invention also serves to improve the flow behavior on this air inlet side of the filter element.
  • bevels, angular or curved contours can also be provided on the corresponding side of the filter insert, the largely zigzag folding ensuring a largely uniform filter effect over the entire filter surface.
  • fold areas of the filter insert are prefabricated with different fold heights and, when the filter element is assembled, glued, punched or otherwise firmly connected to the adjacent folds.
  • Figure 1 shows a first embodiment with a stepped contour on one side of the filter insert
  • Figure 2 shows another view of the embodiment of Figure 1;
  • Figure 3 shows a second embodiment with an oblique contour on one side of the filter insert;
  • Figure 4 shows a third embodiment with a curved contour on one side of the filter insert
  • Figure 5 shows a fourth embodiment of a filter element with areas of different folding direction of the areas of the filter insert
  • Figure 6 is an illustration of the embodiment of Figure 2 with parts of a housing
  • Figure 7 is an illustration of the embodiment of Figure 3 with parts of a housing.
  • FIG. 1 shows a section through a filter element 1 with a zigzag-shaped filter insert 2, which has on its underside a fold area 3 with a relatively low fold height and a fold area 4 with a relatively large fold height.
  • FIG. 2 shows a view of the filter element 1 in which a fold area 5 is also present on the right with a small fold height.
  • these areas can be arranged at different points depending on the application.
  • the filter element 1 has on its upper side a circumferential seal 6 with which the filter element 1 is inserted into a filter housing (not shown here) for an air filter. ter can be inserted tightly in the air intake path of an internal combustion engine. The sucked-in unfiltered air flows through the filter element 1 according to an arrow 11 from one contour-adapted side to the other, here upside, whereby optimal flow conditions occur here due to the contour of the one side of the filter insert _2, which is adapted to the geometry of the suction path.
  • the filter insert 2 according to FIGS. 1 and 2 can be produced in such a way that the individual regions 3 and 4 are produced separately and then the respectively adjacent folds of the fold regions 3, 4, 5 are connected to one another.
  • a filter element 7 is provided with a filter insert 8 which runs beveled on the contour-adapted side.
  • the fold height which changes here in the course of the surface of this side of the filter insert 8 can be achieved by changing the fold spacing when folding the paper or nonwoven webs, starting from the folding method known per se (DE 42 23 723 C2) in the introduction to the description .
  • one side of a filter insert 10 is also curved accordingly.
  • This changing curvature can also be produced, for example, by a correspondingly controlled change in the fold spacing or the pre-embossing during the folding process.
  • FIG. 5 shows the filter element according to FIG. 2 with a housing 20, in which the raw air enters laterally according to an arrow 21.
  • FIG. 7 shows the filter element according to FIG. 2 with a housing 20, in which the raw air enters laterally according to an arrow 21.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Filterelement für einen Luftfilter, bestehend aus einem zick-zack-förmig gefalteten Filtereinsatz (2; 8; 10) aus Filterpapier oder Filtervlies und einer auf der ebenen Seite des Filtereinsatzes (2; 8; 10) an den Aussenkanten umlaufenden Dichtung (6), mit der das Filterelement (1; 7; 9; 10) an Gehäuseteilen eines Filtergehäuses anliegt. Der gefaltete Filtereinsatz (2; 8; 10) weist an einer Seite eine zumindest in vorgegebenen Bereichen flächenhaft von einer Ebene abweichende Kontur und dabei eine durchgehende Zick-Zack-Faltung auf.

Description

Filterelement für einen Luftfilter und ein Verfahren zu dessen Herstellung
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Filterelement für einen Luftfilter mit einem gefalteten Filtereinsatz, insbesondere für die Filtrierung der Ansaugluft eines Verbrennungsmotors, nach der Gattung des Hauptanspruchs und des Verfahrensanspruchs .
Es ist aus der DE 42 18 396 AI bekannt, dass Filterelemente, insbesondere für den Einsatz bei Verbrennungsmotoren in Lastkraftwagen und Baumaschinen, mit einer relativ großen Filterfläche hergestellt werden. Diese Filterelemente werden an einer Seite mit einer mindestens am Rand umlaufenden Dichtung versehen um eine Abdichtung der Rohluft- von der Reinluftseite zu erreichen.
Das bekannte Filterelement kann dabei so gestaltet werden, dass bestimmte Geometrien im Filtergehäuse bzw. an den angrenzenden Aggregaten durch eine Zusammenfügung von Einzelfilterelementen mit unterschiedlichen Faltenhöhen berücksichtigt werden. Die Einzelfilterelemente sind da- bei jeweils separat hergestellt und über zusätzliche, auch als Scharnier wirkende Verbindungsstege miteinander verbunden .
Aufgabenstellung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Filterelement der eingangs angegebenen Art so auszubilden, dass auf einfache Weise eine optimierbare Kontur des gefalteten Filtereinsatzes erreichbar ist.
Vorteile der Erfindung
Beim erfindungsgemäßen Filterelement weist in vorteilhafter Weise der gefaltete Filtereinsatz an seiner einen Seite eine flächenhaft zumindest teilweise von einer Ebene abweichende Kontur und dabei eine durchgehende Zick- Zack-Faltung auf. Das Filterelement kann gemäß der Erfindung zur Optimierung der Filterwirkung durch bessere Raumausnutzung im Bereich dieser Seite des Filtereinsatzes auf einfache Weise an komplexe Strukturen im Ansaugbereich eines Verbrennungsmotors angepasst werden. Durch die gute Anlage des Filterelementes an die Geometrie im Ansaugweg dient die Erfindung auch der Verbesserung des Strömungsverhaltens an dieser Lufteintrittseite des Filterelements .
Beispielsweise können auch Schrägen, eckige oder gewölbte Konturen an der entsprechenden Seite des Filtereinsatzes vorgesehen werden, wobei durch die durchgängige Zick- Zack-Faltung eine weitgehend gleichmäßige Filterwirkung über die gesamte Filterfläche sichergestellt ist. An der anderen Seite des Filterelementes ist dabei eine gleichmäßig ebene Fläche ohne Verbindungsstege vorhanden, da die Bereiche unterschiedlicher Faltenhöhe hier kontinuierlich ineinander übergehen.
Bei einem einfachen Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Filterelements werden Faltenbereiche des Filtereinsatzes mit unterschiedlichen Faltenhöhen vorgefertigt und beim Zusammenbau des Filterelements an den jeweils benachbarten Falten verklebt, verstanzt oder auf eine sonstige Art fest miteinander verbunden.
Für sich gesehen ist aus der DE 42 23 723 C2 bekannt, dass zur Herstellung des zick-zack-förmigen Filtereinsatzes Bahnen mit Filterpapier von einer Vorratsrolle abgewickelt und zur Vorbereitung der Faltung geprägt werden. Diese geprägten Filterpapierbahnen werden dann in einer Vorrichtung entsprechend der Prägung gefaltet. Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Filterelementes werden die Abstände der Prägungen auf einfache Weise derart variiert, dass verschiedene Faltenhöhen erreicht werden und somit auf der einen Seite der gefalteten Bahnen eine entsprechend veränderte Kontur geschaffen wird.
Andere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Filterelements mit einem gefalteten Filtereinsatz werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit einer abgestuften Kontur auf der einen Seite des Filtereinsatzes ;
Figur 2 eine andere Ansicht des Ausführungsbeispiels nach Figur 1 ; Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel mit einer schrägen Kontur auf der einen Seite des Filtereinsatzes;
Figur 4 ein drittes Ausführungsbeispiel mit einer gewölbten Kontur auf der einen Seite des Filtereinsatzes ;
Figur 5 ein viertes Ausführungsbeispiel eines Filterelementes mit Bereichen unterschiedlicher Faltrichtung der Bereiche des Filtereinsatzes;
Figur 6 eine Darstellung des Ausführungsbeispiels nach der Figur 2 mit Teilen eines Gehäuses und
Figur 7 eine Darstellung des Ausführungsbeispiels nach der Figur 3 mit Teilen eines Gehäuses.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Figur 1 ist ein Schnitt durch ein Filterelement 1 mit einem zick-zack-förmig gestalteten Filtereinsatz 2 gezeigt, der an seiner Unterseite einen Faltenbereich 3 mit einer relativ niedrigen Faltenhöhe und einen Faltenbereich 4 mit einer relativ großen Faltenhδhe aufweist. Aus Figur 2 ist eine andere Ansicht des Filterelements 1 ersichtlich, bei dem seitlich rechts ein Faltenbereich 5 ebenfalls mit einer geringen Faltenhöhe vorhanden ist. Diese Bereiche können bei weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsformen, in Abhängigkeit vom Anwendungsfall an unterschiedlichen Stellen angeordnet werden.
Das Filterelement 1 besitzt auf seiner Oberseite eine umlaufende Dichtung 6, mit der das Filterelement 1 in ein hier nicht dargestelltes Filtergehäuse für einen Luftfil- ter im Luftansaugweg eines Verbrennungsmotors dicht eingefügt werden kann. Die angesaugte Rohluft durchströmt das Filterelement 1 gemäß eines Pfeiles 11 von der einen konturangepassten Seite zur anderen, hier oben liegenden Seite, wobei durch die, an die Geometrie des Ansaugweges angepasste Kontur der einen Seite des Filtereinsatzes _2 hier optimale Strömungsverhältnisse auftreten.
Die Herstellung des Filtereinsatzes 2 nach den Figuren 1 und 2 kann in der Weise erfolgen, dass die einzelnen Bereiche 3 und 4 separat hergestellt werden und dann die jeweils benachbarten Falten der Faltenbereiche 3, 4, 5 miteinander verbunden werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ist ein Filterelement 7 mit einem Filtereinsatz 8 versehen, der an der konturangepassten Seite abgeschrägt verläuft . Die hier sich im Verlauf der Fläche dieser Seite des Filtereinsatzes 8 sich ändernde Faltenhöhe kann durch eine Änderung der Falzabstände bei der Faltung der Papieroder Vliesbahnen, ausgehend von dem an sich in der Beschreibungseinleitung als bekannten vorausgesetzten (DE 42 23 723 C2 ) Faltverfahren, erreicht werden.
Um eine optimale Anpassung der Kontur bei gewölbten Geometrien im Ansaugweg zu erhalten, ist bei einem Ausführungsbeispiel eines Filterelements 9 nach Figur 4 die eine Seite eines Filtereinsatzes 10 ebenfalls entsprechend angepasst gewölbt . Auch diese sich ändernde Wölbung kann beispielsweise durch eine entsprechend gesteuerte Änderung der Faltabstände, bzw. der Vorprägung beim Faltpro- zess, hergestellt werden.
Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 5 ist ein Filterelement 12 mit zwei Faltenbereichen 13 und 14 versehen, die jeweils eine andere Faltenrichtung aufweisen. Figur 6 zeigt das Filterelement nach der Figur 2 mit einem Gehäuse 20, bei dem der Eintritt der Rohluft gemäß einem Pfeil 21 seitlich erfolgt. Hierdurch kann ein gleichmäßiger Volumenstrom erreicht werden, da aufgrund der relativ großen Filterfläche im hinteren Bereich 4 sich hier trotz der Entfernung von der Eintrittsstelle ein relativ großer Volumenstrom einstellen kann. Aus Figur 7 ist dieser Effekt ebenso deutlich erkennbar, da hier mit der kontinuierlich kleiner werdenden Filterfläche entsprechend der Figur 3 im vorderen Bereich an der Eintrittsstelle der Volumenstrom vermindert werden kann und so ebenfalls vergleichmäßigt wird.
Bezugszeichenliste
= Filterelement
= Filtereinsatz
= Faltenbereich
= Faltenbereich
= Faltenbereich
= Dichtung
= Filterelement
= Filtereinsatz
= Filterelement
= Filtereinsatz
= Pfeil (Durchströmungsrichtung)
= Filterelement
= Faltenbereich
= Faltenbereich
= Gehäuse
= Pfeil (Rohhlufteinströmung)

Claims

Patentansprüche
1) Filterelement für einen Luftfilter, bestehend aus
einem zick-zack-förmig gefalteten Filtereinsatz (2;8;10) aus Filterpapier oder Filtervlies,
- einer auf der ebenen Seite des Filtereinsatzes (2,-8,-10) an den Außenkanten umlaufenden Dichtung (6) , mit der das Filterelement (1;7;9;12) an Gehäuseteilen eines Filtergehäuses anliegt, wobei
- der gefaltete Filtereinsatz (2;8;10) an einer Seite eine zumindest in vorgegebenen Bereichen flächenhaft von einer Ebene abweichende Kontur und dabei eine durchgehende Zick-Zack-Faltung aufweist.
2) Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
- der gefaltete Filtereinsatz (2;8;10) an der Seite, an der er an einem Bauteil mit flächenhaft unebener Kontur anliegt, an der Anlagefläche eine korrespondierende, ebenfalls von einer Ebene abweichende Kontur aufweist.
3) Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
- der gefaltete Filtereinsatz (2; 8; 10) an der einen Roh- luftseite eine derart veränderliche Faltenhöhe aufweist, dass der Volumenstrom an der gesamten Fläche des Filtereinsatzes vergleichmäßigt ist.
4) Filterelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
- der gefaltete Filtereinsatz (2; 8; 10) an der Eintrittsstelle der Rohluft die relativ geringste Filterfläche durch eine relativ geringe Faltenhöhe aufweist und die Faltenhöhe in Richtung von der Eintrittsstelle weg stetig oder unstetig zunimmt.
5) Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Kontur an der einen Seite des Filtereinsatz (2) durch Faltenbereiche (3,4,5) mit jeweils voneinander unterschiedlichen Faltenhöhen gebildet ist, die jeweils mit den angrenzenden Falten der benachbarten Faltenbereiche (3,4,5) verklebt, verpresst, verstanzt oder auf eine sonstige Weise miteinander verbunden sind. 6) Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
die Kontur an der einen Seite des Filtereinsatzes (2;8;10) einstufig hergestellt ist durch eine variable Änderung der Faltenhöhe einzelner oder einer Gruppe von Falten.
7) Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Kontur an der einen Seite des Filtereinsatzes (2;8;10) durch eine variable Änderung der Faltenhöhe in jeweils einer Koordinate gebildet ist.
8) Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
die Kontur an der einen Seite des Filtereinsatzes (2; 8; 10) durch eine variable Änderung der Faltenhöhe in beiden Koordinaten gebildet ist.
9) Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Kontur an der einen Seite des Filtereinsatzes (2;8;10) durch die Geometrie der an dieser Seite nach dem Einbau des Filterelementes (1;7;9;10) in den Ansaugweg eines Verbrennungsmotors angrenzenden Aggregate vorgegeben ist . 10) Verfahren zur Herstellung eines Filterelementes nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei dem
- Filtermaterialbahnen für den Filtereinsatz (8; 10) zur Vorbereitung der Faltung in vorgegebenen, teilweise unterschiedlichen Abständen geprägt werden und dann entsprechend der Prägung gefaltet werden und dann
- die Filtermaterialbahnen von einer Vorratsbahn abgetrennt, in ihrer Lage fixiert und mit der umlaufenden Dichtung versehen werden.
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