过滤部件和具有过滤部件的过滤系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种过滤部件（10），它包括一具有纵轴线（L）的过滤体（12），其内部和外部的壳体面（22）对于要过滤的介质、尤其空气是通透的，还包括一设置在端面（15）上的敞开或关闭的第一端部盘（16）和设置在对置的端面（17）上的第二端部盘（18），其中所述过滤体（12）的外部壳体面（22）具有至少一流体密封的部位（60），它对于要过滤的介质是不通透的。本发明还涉及一个过滤系统（100），用于可更换地安装这种过滤部件（10）。
【专利说明】过滤部件和具有过滤部件的过滤系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一个过滤部件、尤其用于作为内燃发动机的空气过滤器，以及一个用于安装这种过滤部件的过滤系统。
【背景技术】
[0002]由DE 29780439 Ul已知空气过滤器结构，其中过滤部件和外壳这样形成结构，使得形成“预净化”过程，在空气与过滤部件接触之前，它已经将粗大的污物从空气中去除。例如外壳对于转入到其中的空气流形成结构，使空气流首先偏转到围绕过滤部件(或者包围过滤部件)的圆形流动或者螺旋形图形，由此使粗大的污物颗粒或者重物颗粒由于旋风分离效应已经分离。
[0003]在传统的系统中在入口上进入系统的空气流具有明显的旋流。这种旋流可能使作为过滤介质使用的纸介质的折叠在这个位置产生负荷或者削弱，这引起纸介质在这个位置上的削弱或者某些失效。在一些系统中外壳包括内部结构，用于防止这种现象。此外空气流可以在空气入口附近导引到圆形的流体系统直到一定程度地到折叠的纸介质旁边，尤其当外壳在这个位置不包括保护结构的时候。这个外壳可能引起过滤介质在这个位置通过较大的悬浮碎块提前损坏。此外悬浮碎块可能损伤介质，当悬浮碎块在这个位置在介质旁边导引的时候。
[0004]因此在DE29780439 Ul中过滤部件包括外壳(它是过滤部件的机械保护)、由过滤介质组成的部位和屏蔽结构。外壳具有用于通过气体的敞开部位。屏蔽结构在外壳的打孔或敞开部分上沿着其顺着空气流的表面设置在这样的位置，使它屏蔽直接通流空气的相关外壳部分与过滤介质部分。外壳可以由延伸材料制成，而屏蔽结构可以由聚合膜或聚合薄月吴制成。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是，实现一个过滤部件，具有防止直接入流过滤介质的入流保护，它可以高效且成本有利地制成。
[0006]本发明的另一目的是，实现一个用于容纳这种可更换的具有入流保护的过滤部件的过滤系统，它可以高效且成本有利地制成。
[0007]上述目的按照本发明的一个方面在一个过滤部件中实现，其中一过滤体的外部壳体面具有至少一流体密封的部位，它对于要过滤的介质是不通透的，并且它构成入流保护和/或把握保护，上述目的还由一个用于容纳这种过滤部件的过滤系统实现。“不通透”不是指，气体不能通过材料扩散，而是指，所述材料在空气过滤器中基本起到真正的阻隔空气流的作用。
[0008]建议一过滤部件，它包括一具有纵轴线的过滤体，其内部和外部的壳体面对于要过滤的介质、尤其空气是通透的，还包括一设置在端面上的敞开或关闭的第一端部盘和设置在对置的端面上的第二端部盘。在此所述过滤体的外部壳体面具有至少一流体密封的部位，它对于要过滤的介质是不通透的。
[0009]所述过滤部件的过滤体按照规定对于要被过滤的介质通透地构成，并且过滤体在两个端部通过端部部位封闭，其中一个端部盘一般对于要被过滤的介质是不通透的，所述过滤部件有利地这样设置在过滤系统里面，使要被过滤的介质、即例如灰尘加载的空气通过入口流到外壳里面并且切向地在过滤部件旁边流过。通过切向地入流过滤部件使流体置于围绕过滤部件旋转的运动、所谓的旋风运动。在这个旋风预分离中通过流体旋转使离心力作用于在空气中可能存在的粗大灰尘颗粒上，由此使它们大部分地被预分离。要被过滤的介质碰到过滤体上的部位有利地对于要被过滤的介质不通透地构成，由此使碰到的介质也相应地切向偏转并且不是部分地进入过滤体。此外当这个部位通过光滑的表面构成的时候，流阻对于要被过滤的介质可以降低。由此通过按照本发明的结构避免，所述过滤介质、即例如纸由于碰撞的悬浮或者灰尘颗粒损坏。因为碰撞的流体可能具有高的速度，可能在过滤介质表面上产生侵蚀的效应。在此流体密封部位的轴向伸展可以适宜地至少几毫米的突出于流入的介质碰撞到过滤部件上的部位。优选轴向伸展5mm至1mm可以突出于该部位。由此也可以有效地在全部范围中捕获介质。所述流体密封部位的轴向伸展至少要以几毫米、优选5mm至1mm突出于入口的宽度。此外所述流体密封的部位有利地直接在入口对面在过滤部件的外部壳体面上伸展，由此使该部位也完全遮盖流入的介质。此外所述流体密封部位作为入流保护有利地具有光滑的表面，用于得到尽可能均匀地绕流过滤体以及通过旋风效应用于分离悬浮或灰尘颗粒的有利条件。通过围绕过滤体敷设的光滑薄膜的结构可以有利地影响这种效应。用于薄膜的优选材料例如是0.1-1.0mm厚的聚合物材料，例如聚丙烯或聚乙烯。
[0010]此外优选所述入流保护和/或把握保护自承载地构成。自承载意味着，在更换过滤部件时操纵力肯定被入流保护和/或把握保护接受并且保持，并且附加稳定的、保护的或者承载的辅助结构既不从外部包围入流保护或者把握保护，也不使入流保护和/或把握保护从外部顶靠在这个辅助结构上。
[0011]有利地使所述部位通过一位于过滤体的外部壳体面上的入流保护和/或把握保护构成。形成对于要过滤的介质不通透的部位可以通过这种方式形成入流保护。在现有技术中这个保护也经常称为边框或过滤边框，并且经常作为附加的塑料部件或薄板部件以间隔围绕过滤体喷射或安置在外壳上。但是按照有利的扩展结构这个作为入流保护的流体密封部位按照过滤部件的安装位置也可以作为把握保护。因为所述过滤介质、例如纸经常非常敏感地对接触和压力做出反应，有利的是，至少在过滤体的外部壳体面上的一些位置上安置附加的保护，在过滤体上为了装配和拆卸例如可以固定过滤部件。
[0012]因此在本发明的有利扩展结构中，所述过滤体可以在轴向端部上具有入流保护并且在轴向对置的端部上具有把握保护。在这个独立的把握保护上所述过滤部件在更换时可以从过滤外壳中取出来并且安装新的过滤部件，其中所述入流保护有利地直接在过滤系统入口对面设置在过滤体的外部壳体面上。在此要这样选择入流保护的轴向伸展，使它以几毫米、优选5mm至1mm突出于入口宽度。因此所述入流保护的轴向伸展一般为过滤部件轴向长度的20至40%。
[0013]所述用于过滤部件的入流保护的轴向伸展约为过滤部件总长度的例如30-50%或者正好为1/3，过滤部件适用于安装在按照本发明的过滤系统里面。有利地这样选择所述把握保护的轴向伸展，使所述过滤部件也可以可靠地固定在这个把握保护上，例如也在10mm至150_的范围。如果不仅设有入流保护，而且设有把握保护，但是要这样选择入流保护和把握保护的轴向伸展的总长度，使得在两个薄膜之间对于要被过滤的介质通透地保留优选基本相同长度的部位，由此也得到过滤系统的足够高的过滤效果。
[0014]有利地使所述入流保护和/或把握保护在邻近端部盘的棱边上衬入到端部盘里面。由此使所述入流保护和/或把握保护有利地固定在过滤体的外部壳体面上，并且也可以在相应的、如同在过滤系统运行中经常出现的振动激励时不再运动。此外所述入流保护以这种方式自动地通过端部盘密封，这可能有助于有利地影响旋风分离器效果，因为不会产生流体的旁路效应。所述入流保护和/或把握保护可以与端部盘一体地制成，例如注塑，这也能够实现非常成本有利的生产技术。
[0015]在本发明的特别有利的扩展结构中，所述邻近端部盘的入流保护和/或把握保护的棱边具有开孔、例如小孔、齿、沟槽或类似结构，它们被端部盘材料透穿，端部盘通常可以由聚氨酯泡沫或弹性体制成，由此由于啮合效应可以引起与端部盘的尤其内部的组合。优选使所述开孔有规律或者无规律间隔地环形环绕地加入到入流保护和/或把握保护里面。有利地使所述开孔完全加入到入流保护和/或把握保护里面，由此使它们不向着衬入到端部盘里面的棱边敞开。因此只保证可靠的形状连接。还有利地只在入流部位加入开孔，该部位被端部盘尤其完全遮盖或包围，由此可以保证可靠的入流保护，因为小的可通流的开孔可能降低旋转预分离的预分离率。
[0016]此外优选，所述入流或把握保护的横截面是纯圆柱形的(圆柱形或者椭圆形，对应于过滤体形状)。这意味着，既不在端部盘部位也不在背离各端部盘的端部存在向外或向内的径向凸肩。在背离端部盘端部上的凸肩可以防止环绕的流动，在端部盘侧端部上的凸肩尽管将提高稳定性，但是将更费事地加工，并且因为轴向邻近过滤体，将不加大过滤面积地增加过滤部件的总长度。
[0017]有利可以使所述入流保护和/或把握保护具有弹性薄膜，尤其通过弹性薄膜构成，它涂覆在过滤体的壳体面上。这个所谓的薄膜边框可以是非常薄壁的并因此与喷铸在外壳上的边框相比首先节省结构空间。附加地简单地加工这个薄膜边框并且可以在端部盘与薄膜之间附加地实现利用加入的穿孔的形状连接。此外所述薄膜是弹性的并且容忍在运输或搬运过滤部件时的略微变形，而不损伤过滤部件。附加地能够将为了营销的印刷涂覆到薄膜上。此外可以透明地构成薄膜，并因此在由于回收再清洁过滤部件时可见的进行去除灰尘过程。另一方面所述薄膜也可以全部染色，用于引起确定的标记效果和/或再识别效果。
[0018]有利地使所述弹性薄膜借助于轴向延伸的超声波焊缝接合。这种焊接可以快速、成本有利且可靠地执行。此外由此排除粘连接由于粘接剂脏污过滤体带来的隐患。
[0019]在有利的扩展结构中，所述过滤体例如由锯齿形地折叠(摺叠)的过滤折子组成，并且环形封闭地构成。所述折叠最好例如可以通过刀形折叠、用于较长的过滤体或者通过旋转折叠制成。所述过滤折子例如可以由纸或者由纤维素或者由塑料和纤维素制成的混合纤维组成。所述过滤折子可以通过光滑的表面、滚压地和/或以不同的压制模具成形的表面构成用于加固和/或用于实现用于收集灰尘的空心空间。所述过滤折子可以具有覆层和/或浸溃层，用于防潮。也可以选择以纳米纤维覆层。所述过滤体还可以通过缠绕纤维在结构上加固。使用这样的材料作为过滤介质能够非常经济地实现这种过滤部件。同时所述的造型提供了一个稳定的结构，由此得到过滤体的自承载的结构方式并由此得到有利的装配特性。
[0020]适宜地可以使用所述过滤部件作为空气过滤器、尤其作为内燃机的空气过滤器。内燃机的可靠运行也涉及可靠且有利地过滤用于燃烧运行的吸入空气。因此所述过滤部件是一种经济的方法。
[0021]有利地同样使用所述过滤部件作为颗粒过滤器、尤其作为内燃发动机的颗粒过滤器。在这里所述过滤部件的可靠装配和经济的更换性也具有重要意义。
[0022]按照另一方面本发明还涉及一个具有按照本发明的过滤部件的过滤系统，包括一外壳，它围绕纵轴线基本同心地构造，一封闭外壳的盖，它同样围绕纵轴线同心地构造，一设置在外壳和/或盖上的入口，用于输送要被过滤的介质、尤其是空气，其中在外壳上与纵轴线同心地设有用于排出已过滤的介质的出口，其中在外壳上在出口部位设有一密封轮廓，它与过滤部件的第一端部盘的径向密封对应，其中所述过滤部件可更换的设置在过滤系统的外壳里面。这种过滤系统的主要优点在于可靠且稳定地装配过滤部件以及非常经济地在维修车间更换过滤部件。正好如同它们可能在农业和矿山机械中出现的那样，对于短的使用寿命快速更换性具有重要意义。
[0023]在有利的结构中，在所使用的过滤部件的外部壳体面上设置一入流保护和/或把握保护。由此使所述过滤部件在通过要被过滤的介质通流时免受灰尘颗粒的损伤。把握保护能够以简单的方式装配/拆卸过滤部件，不会通过接触损伤过滤介质。
[0024]有利地在过滤系统的入口部位设有旋风分离器并且在外壳上或者在盖上设有污物出口。这个旋风分离器由导引几何形状组成，它使要被过滤的介质置于旋转。通过这种旋转使污物集中在外壳壁部位并且在适合的位置上通过污物出口排出。通过从要被过滤的空气中预分离大部分污物可以极大地延长真正过滤部件的使用寿命。
[0025]按照本发明的另一扩展结构，可以在所述过滤部件的内部里面设置次级部件。由于承载结构在圆柱形造型(它通过通透的过滤介质、例如无纺布罩住)中可能存在的次级部件的任务是，在更换过滤部件时还使过滤系统出口保持封闭，由此在清洁或者更新过滤部件期间，不会使污物进入这个区域。可以与过滤系统的纵轴线同心地设置在过滤部件内部的次级部件例如通过螺栓连接与外壳连接并且对于外壳配有密封。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]其它优点由下面的附图描述给出。在附图中示出本发明的实施例。附图、描述和权利要求含有大量的特征组合。专业人员可以适宜地单独观察这些特征并且组成有意义的其它组合。
[0027]附图示例地示出:
图1按照本发明实施例的过滤系统立体图，具有切向入口、中心出口和底部的污物出
Π ；
图2按照本发明实施例的过滤系统立体图，具有径向入口和中心出口，以剖视的外壳和剖视的过滤部件；
图3按照本发明实施例的过滤部件，具有弹性薄膜作为入流保护； 图4按照本发明实施例的作为冲压毛坯的弹性薄膜；
图5按照本发明实施例的连续超声波焊接的作为冲压毛坯的弹性薄膜。
[0028]在附图中相同或相同形式的部件配有相同的附图标记。附图仅仅是示例并且不受此局限。
【具体实施方式】
[0029]图1示出按照本发明实施例的过滤系统100的立体图，它例如可以作为内燃发动机的空气过滤器使用，具有切向入口 102、在外壳端面上的中心出口 104和底部的污物出口106。示出圆形过滤器结构形状，它由外壳108组成，它通过盖110、例如通过螺栓连接或者卡口连接封闭。在作为空气过滤系统使用时灰尘加载的空气流入到入口 102里面，它与安装在内部的空气过滤部件切向地设置，由此使空气在外壳108内部通过过滤部件上的入流保护置于旋转运动。过滤部件和入流保护在图中未示出。通过空气旋转运动引起的旋风分离效应使离心力作用于流入空气的灰尘颗粒上，由此使它们部分地在外壳壁上分离并且通过污物出口 106从过滤系统100中流出。由此更少地加载过滤部件,提高过滤部件的使用寿命。净化的空气通过中心出口 104从外壳108排出。
[0030]在图2中示出按照本发明实施例的过滤系统100立体图，具有径向入口 102和中心出口 104，以剖视的外壳108和剖视的过滤部件10。在剖视的外壳108中可以看出过滤部件10，它沿着纵轴线L同心地设置在外壳里面。具有剖视的过滤体12的过滤部件10在过滤体12的外部壳体面22上具有流体密封的部位60，它对于要被过滤的介质是不通透的，并且由弹性的薄膜组成，作为入流保护66或把握保护68。在此流体密封的部位60的轴向伸展适宜地至少几毫米、优选5mm至1mm突出于该部位，在该部位中流入的介质碰到过滤部件10，由此也可以在整个宽度上有效地捕获介质。流体密封部位的轴向伸展要以几毫米、优选5mm至1mm突出于入口 102的宽度。此外流体密封部位有利地直接在入口 102对面设置在过滤部件10的外部壳体面22上，由此使该部位也完全遮盖流入的介质。弹性薄膜借助于轴向延伸的超声波焊接62接合。过滤部件10通过第一端部盘16作为径向密封26，它与密封轮廓116对应，在密封轮廓里面支承外壳108。在过滤部件10内部用于加固外壳108和支承过滤部件10的支撑管14以及次级部件28同心地设置，次级部件在更换过滤部件时密封灰尘地封闭出口 104并且保留在外壳108里面。支撑管14和次级部件28同样剖视。在与出口 104对置的端部上外壳108通过可拆卸的盖110封闭，通过盖也可以更换过滤部件10。过滤体12可以在轴向端部上具有入流保护66并且在沿轴线方向的对面的端部上具有把握保护68。过滤体12例如可以由锯齿形折叠(摺成)的过滤折子组成并且环形封闭地构成。折叠例如可以通过刀形折叠、对于较长的过滤体12或者旋转折叠制成。过滤折子例如可以由纸、纤维素或者塑料和纤维素制成的混合纤维组成并且通过光滑的表面、滚压地和/或在不同的挤压模具中成形的表面为了加固和/或实现用于收集灰尘的空心空间。过滤折子可以具有覆层和/或浸溃层，用于防潮。也可以选择通过纳米纤维覆层。过滤体12还可以通过缠绕纤维在结构上加固。
[0031]这种过滤系统如图1和2所示一般安装在工程机械和农业机械里面。它们显示出高度结实度并且由于高度的过滤负荷具有短的使用寿命。在此具有加载的过滤部件的过滤系统必需容忍1kg或更多的重量增加。
[0032]图3示出部位60中的过滤部件10，它对于要被过滤的介质不通透地构成，按照本发明实施例弹性薄膜作为入流保护66或把握保护68。薄膜在过滤体12部位60中安置在过滤体12的外部壳体面22上并且沿着接缝位置例如借助于超声波焊缝62连接成连续的毛坯。在上端面17上过滤部件10通过端部盘18封闭，端部盘具有支撑台20，用于在装配盖以后夹紧在外壳里面。下端面15通过端部盘16封闭，其中入流保护66和/或把握保护68在邻近端部盘16的棱边上衬入到端部盘16里面。这一点还可以通过开孔64支持，开孔被端部盘16材料透穿并且负责附加的啮合。过滤体12也可以备选地在一端部上具有弹性薄膜作为入流保护66，并且在另一端部上具有弹性薄膜作为把握保护68，其中入流保护66有利地直接在过滤系统100入口 102对面设置在过滤体12的外部壳体面22上。在此要这样选择入流保护66的轴向伸展，使它以几毫米、优选5-10mm突出于入口 102的宽度。有利地这样选择把握保护68的轴向伸展，使过滤部件10也可以可靠地固定在这个把握保护68上，即例如位于10mm至150mm的部位。如果不仅设有入流保护66，而且设有把握保护68，但是要这样选择入流保护66和把握保护68的轴向伸展的总长度，在两个薄膜之间对于要被过滤的介质通透地保留优选基本相同长度的部位，由此也得到过滤系统的足够高的过滤效果。
[0033]在图4中示出弹性薄膜作为冲压的毛坯，它按照本发明的实施例可以构成入流保护66和/或把握保护68。薄膜例如可以从带中截取，它具有在棱边上冲压的开孔64、例如小孔。
[0034]图5示出图4的这种弹性薄膜，按照本发明的实施例作为冲压毛坯，连续地超声波焊接。在图4中所示的带例如可以围绕圆柱形过滤体缠绕，然后在缝位置在轴向借助于超声波焊缝62焊接。具有冲压开孔64、如小孔的薄膜棱边可以适宜地在安置薄膜在过滤体上并且焊接缝位置62以后，一起注塑到过滤体的端部盘里面，并且通过冲压的小孔可靠地啮八口 ο
【权利要求】
1.一种过滤部件(10)包括一具有纵轴线(L)的过滤体(12)，其内部和外部的壳体面(22)对于要过滤的介质、尤其空气是通透的，还包括一设置在端面(15)上的敞开或关闭的第一端部盘(16)和设置在对置的端面(17)上的第二端部盘(18)，其中所述过滤体(12)的外部壳体面(22)具有至少一流体密封的部位(60)，它对于要过滤的介质是不通透的。
2.如权利要求1所述的过滤部件,其中所述部位(60)通过一位于外部壳体面(22)上的、尤其自承载的入流保护(66)和/或把握保护(68)构成。
3.如权利要求2所述的过滤部件，其中所述过滤体(12)在轴向端部上具有入流保护(66)并且在轴向对置的端部上具有把握保护(68)。
4.如权利要求2或3所述的过滤部件，其中所述入流保护(66)和/或把握保护(68)在邻近端部盘(16，18)的棱边上衬入到端部盘(16，18)里面。
5.如权利要求4所述的过滤部件，其中所述邻近端部盘(16，18)的棱边具有开孔(64)，它们被端部盘(16，18)的材料透穿。
6.如上述权利要求中任一项所述的过滤部件，其中所述入流保护(66)和/或把握保护(68)具有弹性薄膜，尤其通过弹性薄膜构成，它涂覆在过滤体(12)的壳体面(22)上。
7.如权利要求6所述的过滤部件，其中所述弹性薄膜借助于轴向延伸的超声波焊缝(62)接合。
8.如上述权利要求中任一项所述的过滤部件，其中所述过滤体(12)锯齿形地折叠，环形封闭地构成并且最好由纸或者由纤维素或者由塑料和纤维素制成的混合纤维组成。
9.使用如上述权利要求中任一项所述的过滤部件(10)作为空气过滤器、尤其作为内燃机的空气过滤器。
10.一种过滤系统(100)具有如上述权利要求中任一项所述的过滤部件(10)，该过滤系统包括 -一外壳(108)，它围绕纵轴线(L)基本同心地构造， -一封闭外壳(108)的盖(110),它同样围绕纵轴线(L)同心地构造， -一设置在外壳(108)和/或盖(110)上的入口(102)，用于输送要被过滤的介质、尤其是空气 其中在外壳(108)上与纵轴线(L)同心地设有用于排出已过滤的介质的出口(104)，其中在外壳(108)上在出口( 104)部位设有一密封轮廓(116)，它与过滤部件(10)的第一端部盘(16)的径向密封(26)对应，其中所述过滤部件(10)可更换的设置在过滤系统(100)的外壳(108)里面。
11.如权利要求10所述的过滤系统，其中在所述过滤部件(100)的外部壳体面(22)上设置一入流保护(66)和/或把握保护(68)。
12.如权利要求10或11所述的过滤系统，其中在所述入口(102)部位设有旋风分离器(36)并且在外壳(108)或盖(110)上设有污物出口( 106)。
13.如权利要求10至12中任一项所述的过滤系统，其中在所述过滤部件(10)的内部(50)里面设置次级部件(28)。
14.如权利要求13所述的过滤系统，其中与所述外壳(108)连接的次级部件(28)在更换过滤部件(10)时保留在外壳(108)里面。
【文档编号】B01D45/12GK104415610SQ201410442117
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年9月2日 优先权日:2013年9月2日
【发明者】M.考夫曼, K-D.鲁兰 申请人:曼 · 胡默尔有限公司