带有过滤元件的过滤系统的制作方法
带有过滤元件的过滤系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及带有过滤元件的过滤系统，具体而言，涉及带有配备有至少一个过滤介质(56)的一个或多个过滤元件的过滤系统(100)，其中，至少一个过滤元件沿着纵轴线延伸。在此，过滤系统包括带有壳体壁(112)和盖子(110)的壳体(108)、布置在壳体处的用于输送待过滤的流体尤其空气的进入部、以及布置在壳体处的用于导出已过滤的流体的离开部。在此，过滤介质之字形地折叠且具有折叠部(62)的多个沿着纵轴线延伸的外棱边和在与过滤介质的相对而置的侧部上与外棱边相对而置的内棱边。此外，过滤介质具有可沿着纵轴线变化的流动阻力。此外，本发明涉及带有这种过滤介质的、用于可更换地安装到这种过滤系统中的过滤元件。
【专利说明】 带有过滤元件的过滤系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及尤其用作内燃机的空气过滤器的带有过滤元件的过滤系统以及用于安装到这种过滤系统中的过滤元件。
【背景技术】
[0002]从现有技术中已知在其中使用圆形过滤元件的过滤系统的结构。在使用中常常从外向内流经圆形过滤元件，其中，已过滤的流体从柱状的内部空间中通过在圆形过滤元件的盖子或底部中的开口引导至过滤器壳体的输出部。在圆形过滤元件的覆盖部中的输出开口的直径通过过滤元件的内部空间的直径来限制。输出开口的直径由过滤元件的直径减去所使用的过滤介质的折叠高度得到。
[0003]一方面，在外尺寸相同的情况下，尽可能大的折叠高度允许过滤元件的大的有效过滤面。另一方面，用于已过滤的流体的输出开口必须具有足够的截面，以便可引开流体。因此，在过滤元件的预定的尺寸的情况下，需要在这两个设计影响因素之间权衡并且寻求折衷。
[0004]从文献EP 1558360 BI中已知锥状地成型的过滤元件，然而其由于锥状的形状(其与过滤系统的排出方向相反地以一定的角度张开)而具有更大的结构空间需求。还已知折叠的二级元件，但其相对于带有平坦的过滤介质的二级元件要求附加的结构空间。
【发明内容】
[0005]因此，本发明的目的在于如此设计带有至少一个可更换的、包含过滤介质的过滤元件的紧凑的过滤系统，即，可在有利的结构空间的情况下实现用于灰尘颗粒的尽可能高的分尚率。
[0006]本发明的另一目的在于提供一种用于安装到这种过滤系统中的过滤元件，利用该过滤元件可在有利的结构空间的情况下实现用于灰尘颗粒的尽可能高的分离率。
[0007]根据本发明的一个方面，上述目的利用这样的过滤系统来实现，该过滤系统带有配备有至少一个过滤介质的一个或多个过滤元件，其中，过滤介质之字形地折叠且具有折叠部(Falten)的多个沿着纵轴线延伸的外棱边和在过滤介质的相对而置的侧部上与外棱边相对而置的内棱边，并且其中，过滤介质具有可沿着纵轴线变化的流动阻力。
[0008]由其他的权利要求、说明书和附图得到本发明的有利的设计方案和优点。
[0009]提出了一种过滤系统，其带有配备有至少一个过滤介质的一个或多个过滤元件，其中，至少一个过滤元件沿着纵轴线延伸，其中，过滤系统包括带有壳体壁和盖子的壳体，其中，在壳体处布置有用于输送待过滤的流体(尤其空气)的进入部和用于导出已过滤的流体的离开部，其中，过滤介质之字形地折叠并且具有折叠部的多个沿着纵轴线延伸的外棱边和在过滤介质的相对而置的侧部上与外棱边相对而置的内棱边,并且其中，过滤介质具有可沿着纵轴线变化的流动阻力。可沿着纵轴线变化的流动阻力引起颗粒(尤其灰尘颗粒)从待过滤的流体(例如空气)中的特别有效的分离。在此，过滤介质的不同的有利的实施方式是可行的。
[0010]在一优选的实施方式中，壳体的盖子可布置在壳体的端侧处并且由此围绕纵轴线同心地来构造，而进入部可布置在壳体壁或盖子中。此外，离开部可相对于纵轴线同心地来布置，以便可特别节省空间地建造过滤系统。
[0011]在一优选的设计方案中，作为所谓的打褶的(即之字形地折叠的)过滤介质，尤其折叠成星形的过滤介质，过滤介质的外棱边可由待过滤的流体流入,从而沉积的污物颗粒保留在过滤介质的外侧上，然而，其他的流入条件也可为有利的。在折叠成星形的过滤介质中，其自身封闭，例如带有环形的或有角的截面。因此，还可从外向内或者相反地流经过滤介质。
[0012]一方面，折叠部的外棱边可位于柱状部的侧面上，而内棱边至少部分地位于锥状部的侧面上。这具有的优点是，过滤元件和因此过滤系统的外部的结构形状可为柱状的，这对于在提供小的结构空间的情况下的一系列的应用可是有利的。柱状的侧面的特征在于，其沿着纵轴线具有相同的半径，即直的壁。而锥状的侧面沿着纵轴线表现出半径变化，即锥状的形状，其中，在根据本发明的实施方式中，锥状部的张角可在1°至典型地10°的范围中，优选在1°与5°之间。
[0013]过滤介质的裙皱(Faltung)(在其中，折叠部的至少一个棱边位于锥状部的侧面上)在下面被称为半锥状的褶皱。
[0014]虽然，过滤系统的柱状的结构形状通常非常普遍并且适宜于安装在内燃机的结构空间中，然而，外部的尺寸还可具有有角的或平整的形状，其因此还可引起用于过滤介质的折叠部的外棱边的有角的和/或平整的侧面。
[0015]另一方面，折叠部的外棱边可至少部分地位于锥状部的侧面上，而内棱边位于柱状部的侧面上。由此，柱状的支撑元件可作为过滤元件的加强部插在过滤元件的内部中。
[0016]此外，在另一实施方式中，不仅折叠部的外棱边而且内棱边可至少部分地位于锥状部的侧面上。由此可实现过滤元件的特别节省空间的结构形式。
[0017]由现有技术在圆形空气过滤器中已知呈柱状或锥状的结构形状的、带有直的折叠部的所谓的折叠成星形的过滤元件。二级元件(即这样的过滤元件，其插入在实际的过滤元件的内部中以用于在更换过滤元件时保证净化空气区域不受污染、利用无纺布材料包围、同样再次呈柱状的或锥状的结构形式)同样属于现有技术。使用如以上说明的那样的半锥状的褶皱在呈柱状或锥状的结构形式的二级空气过滤器(其带有旋流分离器，带有或不带下游的二级元件)中特别有利，因为可由此在特别小的结构空间需求的情况下实现特别有效的颗粒分离。
[0018]其他的优点是在带有可能的更大的截面(例如在净化空气离开部的区域中)的情况下的更好的空气引导，这引起可减小整个空气过滤器的压力损失。此外，特有的含尘量(即在实际的过滤元件处单位过滤面积的灰尘量)更好，这在尽管相同的结构空间的情况下引起过滤元件的更高的使用寿命。
[0019]有利地，可在过滤系统的进入部的区域中设置旋流分离器(二级的空气过滤系统)，且可在壳体或盖子处设置污物离开部。旋流分离器包括将待过滤的流体置于旋转中的引导几何结构。通过旋转使污物集中在壳体壁的区域中并且在合适的部位处通过污物离开部排出。通过从待过滤的空气中预分离出大部分的污物可决定性地延长实际的过滤元件的使用寿命。
[0020]适宜地，在一有利的实施方式中，折叠部的折叠高度可沿着纵轴线连续变化。以这种方式特别有利地实现有效地获取根据本发明的过滤介质的半锥状地折叠的结构形状。此夕卜，可因此沿着纵轴线连续地调整流动阻力，以便有利地影响颗粒的分离率。
[0021]在根据本发明的过滤系统的一有利的紧凑的结构形式中，两个或多个过滤元件中的一个可布置在过滤元件的另一个的内部中。这种二级的过滤系统即使对于使用在高要求的条件下(例如在出现很大的灰尘的情况下，例如在建筑机械或农用机械领域中)也非常有利，因为在更换外部的过滤元件时，内部的过滤元件可有效地保护净化空气离开部不受污染。
[0022]有利地，一个或多个过滤元件中的一个的内棱边和/或外棱边的锥状部可沿着纵轴线在与一个或多个过滤元件中的另一个的内棱边和/或外棱边的锥状部相同的方向上张开。以这种方式可决定性地优化待过滤的流体的流引导且因此优化过滤系统的压力损失。
[0023]另一有利的实施方式可在于，一个或多个过滤兀件中的一个的内棱边和/或外棱边的锥状部沿着纵轴线在与一个或多个过滤元件中的另一个的内棱边和/或外棱边的锥状部相反的方向上张开。过滤系统的这种特别紧凑的结构形式能够在过滤系统的紧凑的外部尺寸的情况下实现特别大的内部的自由截面。
[0024]根据本发明的另一设计方案，可在过滤元件的内部中布置二级元件。可包含起承载作用的结构(其利用可穿透的过滤介质(例如无纺布)覆盖)的二级元件具有的任务是，在更换过滤元件时继续使过滤系统的离开部保持封闭，从而在净化或更新过滤元件期间污物不可渗入到该区域中。这种过滤系统即使对于使用在高要求的条件下(例如在出现大的灰尘的情况下，例如在建筑机械和农用机械领域中)也非常有利，因为在更换外部过滤元件时，二级元件可有效地保护净化空气离开部不受污染。在该优选的设计方案中，二级元件可通过螺旋连接与壳体相连接并且相对于壳体设有密封部。
[0025]有利地，在此可将支撑管布置在二级元件的内部中。通过支撑管可加强本身不稳定的过滤元件以及二级元件，以便因此在内燃机的运行中保持原始的形状不仅不受流压力而且不受机械颤动影响且进一步可靠地实施规定的功能。
[0026]在一备选的实施方式中，二级元件的过滤介质可含有无纺布。适宜地，这种无纺布可套到支撑管上，或者例如如丝袜子那样拉到支撑管上。呈无纺布的形式的过滤介质具有特别小的结构空间需求。
[0027]备选地，可针对二级元件代替无纺布使用更简单的、折叠成星形的、呈与过滤元件的内侧相匹配的锥状形状的过滤波纹管，其优选具有恒定的且相对于过滤元件小的折叠高度，例如小于或等于10mm，优选小于或等于5mm。以这种方式可相对于无纺布减小压力损失。
[0028]在另一实施方式中，二级元件可与壳体相连接，并且在更换过滤元件时保留在壳体中。由此在更换过滤元件时特别有效地保护净化空气离开部不受污染。二级元件固定地安装在壳体处还可有利于建立过滤系统的特别成本有利的实施方式。
[0029]如果二级元件未固定地与壳体相连接，而是实施成可更换，那么为了更好地装配/拆卸，二级元件的端盘可构造为把手。
[0030]适宜地，一个或多个过滤元件中的至少一个可以可更换的方式布置在过滤系统的壳体中。即使在过滤系统使用在特别恶劣的环境条件下时，过滤元件可如此被灰尘加载，即，其必须在相对短的时间间隔中更换，并且在此当然不应每次都更换整个过滤系统，这将导致运行成本的显著的额外花费。
[0031]有利地，过滤系统可用作空气过滤器，尤其内燃机的空气过滤器。
[0032]更为有利地，过滤系统可用作颗粒过滤器，尤其内燃机的颗粒过滤器。
[0033]根据另一方面，本发明涉及用于使用在过滤系统中的过滤元件，其中，过滤介质之字形地折叠并且具有折叠部的多个沿着纵轴线延伸的外棱边和在过滤介质的相对而置的侧部上与外棱边相对而置的内棱边，其中，过滤介质具有可沿着纵轴线沿轴向变化的流动阻力，并且其中，过滤元件可以可更换的方式布置在过滤系统的壳体中。在此，这种过滤系统的主要优点在于，过滤元件的更可靠和稳定的装配以及在维护情况中过滤元件的非常经济的可更换性。即使在很低的使用寿命(例如其可在农用机械和建筑机械使用中出现)的情况下，快速的可更换性也是非常重要的。
[0034]在一适宜的设计方案中，过滤介质例如可包含之字形地折叠的(打褶的)过滤波纹管并且可实施成环形地封闭。例如，褶皱可通过用于较长的过滤体的刀折叠(Messerfaltung)或者旋转折叠(Rotat1nsfaltung)制成。过滤波纹管例如可包含纸或者纤维素或者含有塑料和纤维素的混合纤维。此外，过滤波纹管可实施成带有平坦的表面、经滚压处理的和/或以不同的压模设计的表面以用于加强和/或提供用于灰尘沉积的空腔。过滤波纹管可具有涂层和/或防水部，以便隔绝湿气。备选地，过滤波纹管还可涂覆所谓的纳米纤维。此外，过滤体可在结构上利用线缠绕部(Fadenwickel)加强。在此,线围绕过滤体的周围缠绕。还可在过滤体的不同的轴向高度上设置多个线缠绕部。这种材料用作过滤介质呈现出实现这种过滤元件的非常经济的可能性。同时，所说明的形状设计方案提供了稳定的组件，从而提供过滤体的自承的结构形式和因此有利的装配性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]由随后的【专利附图】
【附图说明】得到其他的优点。在附图中示出了本发明的实施例。附图、说明书和权利要求以组合的方式含有多种特征。适宜地，本领域技术人员还将单独地考虑这些特征并且将其概括成有意义的其他组合。其中:
图1显示了根据本发明的实施例的带有旋流分离器的二级过滤系统的透视性的视图；图2显示了穿过根据本发明的实施例的过滤元件与位于内部的二级元件的纵向截面，其中，在纵轴线中在相同的方向上显示了半锥状的褶皱的锥状形状；
图3显示了穿过根据本发明的实施例的过滤元件与位于内部的二级元件的纵向截面，其中，在纵轴线中在相反的方向上显示了半锥状的褶皱的锥状形状；
图4显示了穿过根据本发明的实施例的过滤系统的纵向截面，在其中，过滤元件的过滤介质具有直的褶皱，而位于内部的二级元件具有半锥状的褶皱；
图5显示了穿过根据本发明的实施例的过滤系统的纵向截面，在其中，在纵轴线中在相同的方向上示出的过滤元件的过滤介质和位于内部的二级元件具有半锥状的褶皱；
图6显示了穿过根据本发明的实施例的过滤系统的纵向截面，在其中，过滤元件的过滤介质具有半锥状的褶皱，而二级元件的过滤介质包含无纺布； 图7显示了根据本发明的实施例的带有过滤介质的半锥状的褶皱的过滤元件；以及图8显示了根据本发明的实施例的带有过滤介质的半锥状的褶皱的过滤介质。
【具体实施方式】
[0036]在附图中，相同或相似的构件以相同的参考标号来编号。附图仅仅显示了示例并且不应理解为限制性的。
[0037]图1显示了根据本发明的实施例的带有旋流分离器36的二级过滤系统100的透视性的视图，该过滤系统带有切向的进入部102、在壳体端侧处的中心的离开部104和底侧的污物离开部106。示出了圆形过滤器结构，其包含壳体108，壳体108具有壳体壁112并且利用盖子110(例如利用螺旋连接或卡口连接)封闭。在作为空气过滤系统使用时，含有灰尘的空气流到相对于安装在内部的空气过滤元件相切地布置的进入部102中，从而将空气在壳体108的内部中通过在过滤元件处的流入保护部置于旋转运动中。在附图中未示出过滤元件和流入保护部。由于通过空气的旋转运动引起的旋流效应，离心力作用到流动的空气的灰尘颗粒上，从而使得灰尘颗粒部分地沉积在壳体壁处并且可通过污物离开部106从过滤系统100流出。由此更少地加载过滤元件，提高过滤元件的使用寿命。已净化的空气可通过中心的离开部104从壳体108导出。
[0038]如在图1中示出的这种类型的过滤系统通常作为空气和/或颗粒过滤器尤其用于在建筑机械和农用机械领域中的内燃机。其特征在于很高的稳固性并且由于很高的过滤负载而具有很短的使用寿命。在此，带有受到加载的过滤元件的过滤系统100必须承受1kg或更多的增加重量。
[0039]图2显示了穿过根据本发明的实施例的过滤元件10与位于内部的二级元件12、28的纵向截面，其中，在纵轴线L中在相同的方向上显示了过滤介质56的半锥状的褶皱的锥状形状。在图2中示出了过滤元件10，在其内部50中布置有第二过滤元件12，其例如用作二级元件28。过滤元件10在两个端部处相应利用第一端盘和第二端盘16、18封闭，其赋予过滤元件10稳定性并且负责在安装到过滤系统100的壳体108中时密封。二级元件28在上端处利用端盘30封闭，在下端处敞开，以便已过滤的流体可离开。过滤元件10如此布置，即，过滤介质56的褶皱的内棱边72位于柱状部的侧面上，而外棱边70位于锥状部的侧面上,其中，如此布置过滤元件12，即，过滤介质56的折叠部62的内棱边72位于锥状部的侧面上，而外棱边70位于柱状部的侧面上。以这种方式可将两个过滤元件10、12布置成尽可能彼此密封，而过滤元件10、12的内部与纵轴线L相反地朝离开方向上在很大程度上打开，并且由此保证已过滤的流体的良好的通过。
[0040]图3显示了穿过根据本发明的实施例的过滤元件10与位于内部的二级元件12、28的纵向截面，其中，在纵轴线L中在相反的方向上显示了过滤介质56的半锥状的褶皱的锥状形状。在图3中示出了过滤元件10，在其内部50中布置有第二过滤元件12，其例如用作二级元件28。过滤元件10在两个端部处相应利用第一端盘和第二端盘16、18封闭，其赋予过滤元件10稳定性并且负责在安装到过滤系统100的壳体108中时密封。二级元件28在上端处利用端盘30封闭，在下端处敞开，以便已过滤的流体可离开。过滤元件10如此布置，即，过滤介质56的折叠部62的内棱边72位于柱状部的侧面上，而外棱边70位于锥状部的侧面上,其中，如此布置过滤元件12，S卩，过滤介质56的折叠部62的内棱边72位于柱状部的侧面上，而外棱边70位于锥状部的侧面上。以这种方式，内部50呈现出柱状的敞开的区域，从而过滤元件12例如可插装到柱状的支撑管上。
[0041]在图4中显示了穿过根据本发明的实施例的过滤系统100的纵向截面，在其中，过滤元件10的过滤介质56具有直的褶皱，而位于内部的二级元件28作为第二过滤元件12具有半锥状的褶皱。过滤系统100的包括壳体壁112的壳体108在端侧处利用盖子110封闭。过滤元件10 (其包括相对于纵轴线L同心地布置过滤介质56)在两个相对而置的端侧15、17处相应利用第一端盘和第二端盘16、18 (其例如可实施成包含聚氨酯泡沫或弹性体)封闭。过滤介质56例如可之字形地折叠地、环形地封闭地来实施，并且例如包含纸或者纤维素或者含有塑料和纤维素的混合纤维。
[0042]第二端盘18具有支撑节块20，其在安装到起容纳作用的壳体108中时以贴靠在盖子I1的内部的盖子轮廓114处的方式不仅沿轴向而且沿径向支撑在壳体108处。在过滤元件10的相对而置的端侧15处，在第一端盘16处安装有径向密封部26，借助于其，过滤元件10利用径向密封部26通过密封轮廓116沿径向支撑在壳体108处并且使未过滤的空气腔相对于已过滤的空气腔密封。因此，过滤元件10不仅沿轴向而且双重地沿径向相对于壳体108夹紧。
[0043]含有灰尘的空气可通过进入部102在箭头方向40上流入，进入部102在这种情况下示出为切向的进入部并且通过空气的借助于旋流分离器36引起的旋转运动实现旋流运行。灰尘颗粒可通过旋转运动部分地预分离地沉积在内部的壳体壁处并且在过滤器壳体108安装在水平的位置中时由于重力向下通过污物离开部106从过滤系统100中排空。空气在运行时在部分分离灰尘颗粒之后通过过滤介质56在箭头方向42、44上流到过滤元件的内部50中。在此，灰尘颗粒根据过滤介质从一定的大小起保持附着在过滤介质56中。因此，根据带入的灰尘，必须在一定的使用时间之后更换过滤元件10。
[0044]已过滤的空气在箭头方向46上通过离开部104流出。在过滤元件10的内部50中(即在净化空气区域中)安装有二级元件28，其主要包括承载结构、支撑管14和相对可穿透的过滤介质56 (其在图4中以半锥状地折叠的方式示出)，并且在更换在过滤元件10时保留在壳体108中以用于保护例如内燃机的其他的空气引导部不受渗入的灰尘颗粒和其他的对象的影响。二级元件28安装在壳体108的离开侧的部分处并且利用径向密封部密封。
[0045]二级元件28的半锥状的褶皱的锥状部如此布置，即，其与纵向方向L相反地(即朝离开方向上)张开，以便因此针对已过滤的流体呈现出尽可能小的流动阻力。二级元件28的折叠部62的内棱边72位于锥状部的侧面上，而外棱边70位于柱状部的侧面上。过滤元件10的过滤介质56具有直的褶皱，在其中，折叠部62的内棱边和外棱边72、70位于柱状部的侧面上。
[0046]在图4中示出的实施例的优点在于，二级元件28在其外轮廓方面实施成柱状并且由此可插到固定在壳体处的支撑管14上。同时，对于在分离度和压力损失方面的最小程度的要求，可一如既往地在相同的壳体中可选地设置二级元件28(配备有无纺布)。
[0047]通过半锥状的实施方案，可在二级元件28处通过可能的更小的折叠分度设置更大的过滤面(相比于(在离开侧上)相同的折叠高度74的直的褶皱)。更大的过滤面还针对与这样的无纺布介质的对比，即，其的确在这种很低的高度下完全不可折叠并且因此仅仅形成外轮廓的柱状面。
[0048]于是，很大的过滤面与一如既往在离开侧上的大的离开截面一起提供了非常小的压力损失的优点。
[0049]图5显示了穿过根据本发明的实施例的过滤系统100的纵向截面，在其中，在纵轴线L中在相同的方向上显示的过滤元件10的过滤介质56和位于内部的二级元件28具有半锥状的褶皱。
[0050]二级元件28的半锥状的褶皱的锥状部如此布置，即，其与纵向方向L相反地(即朝离开方向上)张开，以便因此针对已过滤的流体呈现出尽可能小的流动阻力。不仅二级元件28的折叠部62的内棱边72而且外棱边70位于两个锥状形状的侧面上。二级元件28安装在同样锥状的支撑管14上。过滤元件10的过滤介质56同样具有半锥状的褶皱，在其中，内棱边72位于锥状部的侧面上，而折叠部62的外棱边70位于柱状部的侧面上。因为二级元件28的锥状形状如过滤元件10的锥状形状那样与纵轴线L相反地(即朝离开方向上)张开，所以可实现过滤元件10和二级元件28的尽可能紧密的封装，从而过滤元件10的内部50可尽可能在很大程度上朝离开部104敞开，并且由此对于已过滤的流体来说克服尽可能小的流动阻力。
[0051]在图5中示出的实施例的优点在于，现在通过在内部50中的该布置方案还更强地突出了锥状形状，这进一步优化了流引导并由此进一步优化了压力损失。
[0052]通过过滤介质56的半锥状的褶皱可在二级元件28处通过可能的更小的折叠分度设置更大的折叠面(相比于(在离开侧上)同样的折叠高度74的直的褶皱)。更大的过滤面同样针对与这样的无纺布介质的对比，即，其在这种低的高度中完全不可折叠并且因此仅仅形成外轮廓的柱状面。
[0053]于是，大的过滤面与一如既往在密封侧上大的离开截面一起提供了非常小的压力损失的优点。
[0054]现在，配备有半锥状的褶皱的过滤元件10提供了这样的可能性，一方面通过以下方式在离开侧上进一步张开离开截面，即，减小在该侧部上的折叠高度74(对于压力损失是正面的)，并且另一方面在过滤面处不具有损失，因为在封闭的侧部上的折叠高度74两倍大。此外，改善了过滤元件的特有的含尘量(单位过滤面积的灰尘量)，因为通过在折叠部62的凹槽中的大的间隙可容纳大的灰尘量。
[0055]在图6中示出了穿过根据本发明的一实施例的过滤系统100的纵向截面，在其中，过滤元件10的过滤介质56具有半锥状的褶皱，而二级元件28的过滤介质56包含无纺布。过滤元件10的过滤介质56具有半锥状的褶皱，在其中，折叠部62的内棱边72位于锥状部的侧面上，而外棱边70位于柱状部的侧面上。二级元件28与过滤元件10的内棱边72的锥状形状相匹配并且包括无纺布，其安装在锥状的支撑管14上。
[0056]过滤介质56的呈作为二级元件28的无纺布的形式的锥状形状实现了大的离开开口，且与相似的在直径中更小的直的包含无纺布的二级元件28相比实现了更大的过滤面。
[0057]因此，二级元件28不需要包含塑料或金属的自己的中间管，并且可由此更加成本适宜地来制造。塑料环32适宜地用于加固，无纺布安装在塑料环32处并且O型圈密封部34设置在塑料环32处。
[0058]备选地，可代替无纺布使用呈与过滤元件10的内侧相匹配的锥状形状的、更简单的折叠成星形的过滤波纹管，其优选具有恒定的且相比于过滤元件10很小的折叠高度，例如小于或等于10mm，优选小于或等于5mm。
[0059]配备有半锥状的褶皱的过滤元件10现在提供这样的可能性，一方面通过以下方式在离开侧上进一步张开离开截面，即减小在该侧上的折叠高度74(对于压力损失是正面的)，并且另一方面不具有过滤面的损失，因为在封闭的侧部上的折叠高度74两倍大。此夕卜，改进了过滤元件的特有的含尘量(单位过滤面积的灰尘量)，因为通过在折叠部62的凹槽中的大的间隙可容纳大的灰尘量。
[0060]图7显示了带有过滤介质56的半锥状的褶皱的根据本发明的实施例的过滤元件10。过滤元件10在两个端部处利用第一端盘和第二端盘16、18封闭，其用于过滤元件10的稳定性并且用于在安装到过滤系统100的壳体108中时密封。过滤介质56如此具有半锥状的褶皱，即，折叠部62的外棱边70位于柱状部的侧面上，而内棱边72位于锥状部的侧面上。
[0061]此外，图8显示了带有过滤介质56的半锥状的褶皱的根据本发明的实施例的过滤介质56。过滤介质56的折叠部62的外棱边70位于柱状部的侧面上，而内棱边72位于锥状部的侧面上。在图8中可看出，折叠部62在纵向方向L上变得越来越密，而折叠高度74在纵向方向L上连续减小，从而锥状部由此在纵向方向L上张开。因此，过滤介质56具有可沿着纵轴线L变化的流动阻力，其中，流动阻力在所显示的实施例中在外侧上增加，而其在内侧上由于张开的内截面沿着纵轴线L减小。
【权利要求】
1.一种过滤系统(100)，其带有配备有至少一个过滤介质(56)的一个或多个过滤元件(10，12)，其中，至少一个过滤元件(100)沿着纵轴线(L)延伸，该过滤系统包括 —带有壳体壁(112)和盖子(110)的壳体(108)， -布置在所述壳体(108)处的用于输送待过滤的流体尤其空气的进入部(102)， -布置在所述壳体(108)处的用于导出已过滤的流体的离开部(104)， 其中，所述过滤介质(56)之字形地折叠且具有折叠部￠2)的多个沿着纵轴线(L)延伸的外棱边(70)和在所述过滤介质(56)的相对而置的侧部上与所述外棱边(70)相对而置的内棱边(72)，并且其中，所述过滤介质(26)具有可沿着纵轴线(L)变化的流动阻力。
2.根据权利要求1所述的过滤系统，其特征在于，所述折叠部￠2)的外棱边(70)位于柱状部的侧面上，而所述内棱边(72)至少部分地位于锥状部的侧面上。
3.根据权利要求1所述的过滤系统，其特征在于，所述折叠部￠2)的外棱边(70)至少部分地位于锥状部的侧面上,而所述内棱边(72)位于柱状部的侧面上。
4.根据权利要求1所述的过滤系统，其特征在于，所述折叠部￠2)的外棱边(70)和内棱边(72)至少部分地位于锥状部的侧面上。
5.根据前述权利要求中任一项所述的过滤系统，其特征在于，所述折叠部(62)的折叠高度(74)沿着纵轴线(L)连续地变化。
6.根据前述权利要求中任一项所述的过滤系统，其特征在于，两个或多个过滤元件(10，12)中的一个布置在所述过滤元件(10，12)中的另一个的内部(50)中。
7.根据权利要求6所述的过滤系统，其特征在于，一个或多个过滤元件(10，12)中的一个的内棱边和/或外棱边(70，72)的锥状部沿着纵轴线(L)在与一个或多个过滤元件(10, 12)中的另一个的内棱边和/或外棱边(70，72)的锥状部相同的方向上张开。
8.根据权利要求6所述的过滤系统，其特征在于，一个或多个过滤元件(10，12)中的一个的内棱边和/或外棱边(70，72)的锥状部沿着纵轴线(L)在与一个或多个过滤元件(10，12)中的另一个的内棱边和/或外棱边(70，72)的锥状部相反的方向上张开。
9.根据权利要求6所述的过滤系统，其特征在于，一个或多个过滤元件(10，12)中的一个作为二级元件(28)布置在过滤元件(10)的内部(50)中。
10.根据权利要求9所述的过滤系统，其特征在于，支撑管(14)布置在所述二级元件(28)的内部中。
11.根据权利要求9或10中任一项所述的过滤系统，其特征在于，所述二级元件(28)的过滤介质(56)包含无纺布。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的过滤系统，其特征在于，所述二级元件(28)与所述壳体(100)相连接且在更换所述过滤元件(10)时保留在所述壳体(108)中。
13.根据前述权利要求中任一项所述的过滤系统，其特征在于，一个或多个过滤元件(10，12)中的至少一个可更换地布置在所述过滤系统(100)的壳体(108)中。
14.根据前述权利要求中任一项所述的过滤系统(10)作为空气过滤器尤其内燃机的空气过滤器的使用。
15.根据前述权利要求中任一项所述的过滤系统(10)作为颗粒过滤器尤其内燃机的颗粒过滤器的使用。
16.一种过滤元件(10)，其用于使用在根据前述权利要求中任一项所述的过滤系统(100)中，其中，过滤介质(56)之字形地折叠并且具有折叠部￠2)的多个沿着纵轴线(L)延伸的外棱边(70)和在所述过滤介质(56)的相对而置的侧部上与所述外棱边(70)相对而置的内棱边(72)，其中，所述过滤介质(56)具有可沿着纵轴线(L)沿轴向变化的流动阻力，并且其中，所述过滤元件(10)可可更换地布置在所述过滤系统(100)的壳体(108)中。
17.根据权利要求16所述的过滤元件，其特征在于，所述过滤介质(56)之字形地折叠地、环形地封闭地来实施，并且优选包含纸或纤维素或含有塑料和纤维素的混合纤维。
【文档编号】B01D46/00GK104415623SQ201410442143
【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, I.马尔顿 申请人:曼 · 胡默尔有限公司
【专利摘要】本发明涉及带有过滤元件的过滤系统，具体而言，涉及带有配备有至少一个过滤介质(56)的一个或多个过滤元件的过滤系统(100)，其中，至少一个过滤元件沿着纵轴线延伸。在此，过滤系统包括带有壳体壁(112)和盖子(110)的壳体(108)、布置在壳体处的用于输送待过滤的流体尤其空气的进入部、以及布置在壳体处的用于导出已过滤的流体的离开部。在此，过滤介质之字形地折叠且具有折叠部(62)的多个沿着纵轴线延伸的外棱边和在与过滤介质的相对而置的侧部上与外棱边相对而置的内棱边。此外，过滤介质具有可沿着纵轴线变化的流动阻力。此外，本发明涉及带有这种过滤介质的、用于可更换地安装到这种过滤系统中的过滤元件。
【专利说明】 带有过滤元件的过滤系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及尤其用作内燃机的空气过滤器的带有过滤元件的过滤系统以及用于安装到这种过滤系统中的过滤元件。
【背景技术】
[0002]从现有技术中已知在其中使用圆形过滤元件的过滤系统的结构。在使用中常常从外向内流经圆形过滤元件，其中，已过滤的流体从柱状的内部空间中通过在圆形过滤元件的盖子或底部中的开口引导至过滤器壳体的输出部。在圆形过滤元件的覆盖部中的输出开口的直径通过过滤元件的内部空间的直径来限制。输出开口的直径由过滤元件的直径减去所使用的过滤介质的折叠高度得到。
[0003]一方面，在外尺寸相同的情况下，尽可能大的折叠高度允许过滤元件的大的有效过滤面。另一方面，用于已过滤的流体的输出开口必须具有足够的截面，以便可引开流体。因此，在过滤元件的预定的尺寸的情况下，需要在这两个设计影响因素之间权衡并且寻求折衷。
[0004]从文献EP 1558360 BI中已知锥状地成型的过滤元件，然而其由于锥状的形状(其与过滤系统的排出方向相反地以一定的角度张开)而具有更大的结构空间需求。还已知折叠的二级元件，但其相对于带有平坦的过滤介质的二级元件要求附加的结构空间。
【发明内容】
[0005]因此，本发明的目的在于如此设计带有至少一个可更换的、包含过滤介质的过滤元件的紧凑的过滤系统，即，可在有利的结构空间的情况下实现用于灰尘颗粒的尽可能高的分尚率。
[0006]本发明的另一目的在于提供一种用于安装到这种过滤系统中的过滤元件，利用该过滤元件可在有利的结构空间的情况下实现用于灰尘颗粒的尽可能高的分离率。
[0007]根据本发明的一个方面，上述目的利用这样的过滤系统来实现，该过滤系统带有配备有至少一个过滤介质的一个或多个过滤元件，其中，过滤介质之字形地折叠且具有折叠部(Falten)的多个沿着纵轴线延伸的外棱边和在过滤介质的相对而置的侧部上与外棱边相对而置的内棱边，并且其中，过滤介质具有可沿着纵轴线变化的流动阻力。
[0008]由其他的权利要求、说明书和附图得到本发明的有利的设计方案和优点。
[0009]提出了一种过滤系统，其带有配备有至少一个过滤介质的一个或多个过滤元件，其中，至少一个过滤元件沿着纵轴线延伸，其中，过滤系统包括带有壳体壁和盖子的壳体，其中，在壳体处布置有用于输送待过滤的流体(尤其空气)的进入部和用于导出已过滤的流体的离开部，其中，过滤介质之字形地折叠并且具有折叠部的多个沿着纵轴线延伸的外棱边和在过滤介质的相对而置的侧部上与外棱边相对而置的内棱边,并且其中，过滤介质具有可沿着纵轴线变化的流动阻力。可沿着纵轴线变化的流动阻力引起颗粒(尤其灰尘颗粒)从待过滤的流体(例如空气)中的特别有效的分离。在此，过滤介质的不同的有利的实施方式是可行的。
[0010]在一优选的实施方式中，壳体的盖子可布置在壳体的端侧处并且由此围绕纵轴线同心地来构造，而进入部可布置在壳体壁或盖子中。此外，离开部可相对于纵轴线同心地来布置，以便可特别节省空间地建造过滤系统。
[0011]在一优选的设计方案中，作为所谓的打褶的(即之字形地折叠的)过滤介质，尤其折叠成星形的过滤介质，过滤介质的外棱边可由待过滤的流体流入,从而沉积的污物颗粒保留在过滤介质的外侧上，然而，其他的流入条件也可为有利的。在折叠成星形的过滤介质中，其自身封闭，例如带有环形的或有角的截面。因此，还可从外向内或者相反地流经过滤介质。
[0012]一方面，折叠部的外棱边可位于柱状部的侧面上，而内棱边至少部分地位于锥状部的侧面上。这具有的优点是，过滤元件和因此过滤系统的外部的结构形状可为柱状的，这对于在提供小的结构空间的情况下的一系列的应用可是有利的。柱状的侧面的特征在于，其沿着纵轴线具有相同的半径，即直的壁。而锥状的侧面沿着纵轴线表现出半径变化，即锥状的形状，其中，在根据本发明的实施方式中，锥状部的张角可在1°至典型地10°的范围中，优选在1°与5°之间。
[0013]过滤介质的裙皱(Faltung)(在其中，折叠部的至少一个棱边位于锥状部的侧面上)在下面被称为半锥状的褶皱。
[0014]虽然，过滤系统的柱状的结构形状通常非常普遍并且适宜于安装在内燃机的结构空间中，然而，外部的尺寸还可具有有角的或平整的形状，其因此还可引起用于过滤介质的折叠部的外棱边的有角的和/或平整的侧面。
[0015]另一方面，折叠部的外棱边可至少部分地位于锥状部的侧面上，而内棱边位于柱状部的侧面上。由此，柱状的支撑元件可作为过滤元件的加强部插在过滤元件的内部中。
[0016]此外，在另一实施方式中，不仅折叠部的外棱边而且内棱边可至少部分地位于锥状部的侧面上。由此可实现过滤元件的特别节省空间的结构形式。
[0017]由现有技术在圆形空气过滤器中已知呈柱状或锥状的结构形状的、带有直的折叠部的所谓的折叠成星形的过滤元件。二级元件(即这样的过滤元件，其插入在实际的过滤元件的内部中以用于在更换过滤元件时保证净化空气区域不受污染、利用无纺布材料包围、同样再次呈柱状的或锥状的结构形式)同样属于现有技术。使用如以上说明的那样的半锥状的褶皱在呈柱状或锥状的结构形式的二级空气过滤器(其带有旋流分离器，带有或不带下游的二级元件)中特别有利，因为可由此在特别小的结构空间需求的情况下实现特别有效的颗粒分离。
[0018]其他的优点是在带有可能的更大的截面(例如在净化空气离开部的区域中)的情况下的更好的空气引导，这引起可减小整个空气过滤器的压力损失。此外，特有的含尘量(即在实际的过滤元件处单位过滤面积的灰尘量)更好，这在尽管相同的结构空间的情况下引起过滤元件的更高的使用寿命。
[0019]有利地，可在过滤系统的进入部的区域中设置旋流分离器(二级的空气过滤系统)，且可在壳体或盖子处设置污物离开部。旋流分离器包括将待过滤的流体置于旋转中的引导几何结构。通过旋转使污物集中在壳体壁的区域中并且在合适的部位处通过污物离开部排出。通过从待过滤的空气中预分离出大部分的污物可决定性地延长实际的过滤元件的使用寿命。
[0020]适宜地，在一有利的实施方式中，折叠部的折叠高度可沿着纵轴线连续变化。以这种方式特别有利地实现有效地获取根据本发明的过滤介质的半锥状地折叠的结构形状。此夕卜，可因此沿着纵轴线连续地调整流动阻力，以便有利地影响颗粒的分离率。
[0021]在根据本发明的过滤系统的一有利的紧凑的结构形式中，两个或多个过滤元件中的一个可布置在过滤元件的另一个的内部中。这种二级的过滤系统即使对于使用在高要求的条件下(例如在出现很大的灰尘的情况下，例如在建筑机械或农用机械领域中)也非常有利，因为在更换外部的过滤元件时，内部的过滤元件可有效地保护净化空气离开部不受污染。
[0022]有利地，一个或多个过滤元件中的一个的内棱边和/或外棱边的锥状部可沿着纵轴线在与一个或多个过滤元件中的另一个的内棱边和/或外棱边的锥状部相同的方向上张开。以这种方式可决定性地优化待过滤的流体的流引导且因此优化过滤系统的压力损失。
[0023]另一有利的实施方式可在于，一个或多个过滤兀件中的一个的内棱边和/或外棱边的锥状部沿着纵轴线在与一个或多个过滤元件中的另一个的内棱边和/或外棱边的锥状部相反的方向上张开。过滤系统的这种特别紧凑的结构形式能够在过滤系统的紧凑的外部尺寸的情况下实现特别大的内部的自由截面。
[0024]根据本发明的另一设计方案，可在过滤元件的内部中布置二级元件。可包含起承载作用的结构(其利用可穿透的过滤介质(例如无纺布)覆盖)的二级元件具有的任务是，在更换过滤元件时继续使过滤系统的离开部保持封闭，从而在净化或更新过滤元件期间污物不可渗入到该区域中。这种过滤系统即使对于使用在高要求的条件下(例如在出现大的灰尘的情况下，例如在建筑机械和农用机械领域中)也非常有利，因为在更换外部过滤元件时，二级元件可有效地保护净化空气离开部不受污染。在该优选的设计方案中，二级元件可通过螺旋连接与壳体相连接并且相对于壳体设有密封部。
[0025]有利地，在此可将支撑管布置在二级元件的内部中。通过支撑管可加强本身不稳定的过滤元件以及二级元件，以便因此在内燃机的运行中保持原始的形状不仅不受流压力而且不受机械颤动影响且进一步可靠地实施规定的功能。
[0026]在一备选的实施方式中，二级元件的过滤介质可含有无纺布。适宜地，这种无纺布可套到支撑管上，或者例如如丝袜子那样拉到支撑管上。呈无纺布的形式的过滤介质具有特别小的结构空间需求。
[0027]备选地，可针对二级元件代替无纺布使用更简单的、折叠成星形的、呈与过滤元件的内侧相匹配的锥状形状的过滤波纹管，其优选具有恒定的且相对于过滤元件小的折叠高度，例如小于或等于10mm，优选小于或等于5mm。以这种方式可相对于无纺布减小压力损失。
[0028]在另一实施方式中，二级元件可与壳体相连接，并且在更换过滤元件时保留在壳体中。由此在更换过滤元件时特别有效地保护净化空气离开部不受污染。二级元件固定地安装在壳体处还可有利于建立过滤系统的特别成本有利的实施方式。
[0029]如果二级元件未固定地与壳体相连接，而是实施成可更换，那么为了更好地装配/拆卸，二级元件的端盘可构造为把手。
[0030]适宜地，一个或多个过滤元件中的至少一个可以可更换的方式布置在过滤系统的壳体中。即使在过滤系统使用在特别恶劣的环境条件下时，过滤元件可如此被灰尘加载，即，其必须在相对短的时间间隔中更换，并且在此当然不应每次都更换整个过滤系统，这将导致运行成本的显著的额外花费。
[0031]有利地，过滤系统可用作空气过滤器，尤其内燃机的空气过滤器。
[0032]更为有利地，过滤系统可用作颗粒过滤器，尤其内燃机的颗粒过滤器。
[0033]根据另一方面，本发明涉及用于使用在过滤系统中的过滤元件，其中，过滤介质之字形地折叠并且具有折叠部的多个沿着纵轴线延伸的外棱边和在过滤介质的相对而置的侧部上与外棱边相对而置的内棱边，其中，过滤介质具有可沿着纵轴线沿轴向变化的流动阻力，并且其中，过滤元件可以可更换的方式布置在过滤系统的壳体中。在此，这种过滤系统的主要优点在于，过滤元件的更可靠和稳定的装配以及在维护情况中过滤元件的非常经济的可更换性。即使在很低的使用寿命(例如其可在农用机械和建筑机械使用中出现)的情况下，快速的可更换性也是非常重要的。
[0034]在一适宜的设计方案中，过滤介质例如可包含之字形地折叠的(打褶的)过滤波纹管并且可实施成环形地封闭。例如，褶皱可通过用于较长的过滤体的刀折叠(Messerfaltung)或者旋转折叠(Rotat1nsfaltung)制成。过滤波纹管例如可包含纸或者纤维素或者含有塑料和纤维素的混合纤维。此外，过滤波纹管可实施成带有平坦的表面、经滚压处理的和/或以不同的压模设计的表面以用于加强和/或提供用于灰尘沉积的空腔。过滤波纹管可具有涂层和/或防水部，以便隔绝湿气。备选地，过滤波纹管还可涂覆所谓的纳米纤维。此外，过滤体可在结构上利用线缠绕部(Fadenwickel)加强。在此,线围绕过滤体的周围缠绕。还可在过滤体的不同的轴向高度上设置多个线缠绕部。这种材料用作过滤介质呈现出实现这种过滤元件的非常经济的可能性。同时，所说明的形状设计方案提供了稳定的组件，从而提供过滤体的自承的结构形式和因此有利的装配性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]由随后的【专利附图】
【附图说明】得到其他的优点。在附图中示出了本发明的实施例。附图、说明书和权利要求以组合的方式含有多种特征。适宜地，本领域技术人员还将单独地考虑这些特征并且将其概括成有意义的其他组合。其中:
图1显示了根据本发明的实施例的带有旋流分离器的二级过滤系统的透视性的视图；图2显示了穿过根据本发明的实施例的过滤元件与位于内部的二级元件的纵向截面，其中，在纵轴线中在相同的方向上显示了半锥状的褶皱的锥状形状；
图3显示了穿过根据本发明的实施例的过滤元件与位于内部的二级元件的纵向截面，其中，在纵轴线中在相反的方向上显示了半锥状的褶皱的锥状形状；
图4显示了穿过根据本发明的实施例的过滤系统的纵向截面，在其中，过滤元件的过滤介质具有直的褶皱，而位于内部的二级元件具有半锥状的褶皱；
图5显示了穿过根据本发明的实施例的过滤系统的纵向截面，在其中，在纵轴线中在相同的方向上示出的过滤元件的过滤介质和位于内部的二级元件具有半锥状的褶皱；
图6显示了穿过根据本发明的实施例的过滤系统的纵向截面，在其中，过滤元件的过滤介质具有半锥状的褶皱，而二级元件的过滤介质包含无纺布； 图7显示了根据本发明的实施例的带有过滤介质的半锥状的褶皱的过滤元件；以及图8显示了根据本发明的实施例的带有过滤介质的半锥状的褶皱的过滤介质。
【具体实施方式】
[0036]在附图中，相同或相似的构件以相同的参考标号来编号。附图仅仅显示了示例并且不应理解为限制性的。
[0037]图1显示了根据本发明的实施例的带有旋流分离器36的二级过滤系统100的透视性的视图，该过滤系统带有切向的进入部102、在壳体端侧处的中心的离开部104和底侧的污物离开部106。示出了圆形过滤器结构，其包含壳体108，壳体108具有壳体壁112并且利用盖子110(例如利用螺旋连接或卡口连接)封闭。在作为空气过滤系统使用时，含有灰尘的空气流到相对于安装在内部的空气过滤元件相切地布置的进入部102中，从而将空气在壳体108的内部中通过在过滤元件处的流入保护部置于旋转运动中。在附图中未示出过滤元件和流入保护部。由于通过空气的旋转运动引起的旋流效应，离心力作用到流动的空气的灰尘颗粒上，从而使得灰尘颗粒部分地沉积在壳体壁处并且可通过污物离开部106从过滤系统100流出。由此更少地加载过滤元件，提高过滤元件的使用寿命。已净化的空气可通过中心的离开部104从壳体108导出。
[0038]如在图1中示出的这种类型的过滤系统通常作为空气和/或颗粒过滤器尤其用于在建筑机械和农用机械领域中的内燃机。其特征在于很高的稳固性并且由于很高的过滤负载而具有很短的使用寿命。在此，带有受到加载的过滤元件的过滤系统100必须承受1kg或更多的增加重量。
[0039]图2显示了穿过根据本发明的实施例的过滤元件10与位于内部的二级元件12、28的纵向截面，其中，在纵轴线L中在相同的方向上显示了过滤介质56的半锥状的褶皱的锥状形状。在图2中示出了过滤元件10，在其内部50中布置有第二过滤元件12，其例如用作二级元件28。过滤元件10在两个端部处相应利用第一端盘和第二端盘16、18封闭，其赋予过滤元件10稳定性并且负责在安装到过滤系统100的壳体108中时密封。二级元件28在上端处利用端盘30封闭，在下端处敞开，以便已过滤的流体可离开。过滤元件10如此布置，即，过滤介质56的褶皱的内棱边72位于柱状部的侧面上，而外棱边70位于锥状部的侧面上,其中，如此布置过滤元件12，即，过滤介质56的折叠部62的内棱边72位于锥状部的侧面上，而外棱边70位于柱状部的侧面上。以这种方式可将两个过滤元件10、12布置成尽可能彼此密封，而过滤元件10、12的内部与纵轴线L相反地朝离开方向上在很大程度上打开，并且由此保证已过滤的流体的良好的通过。
[0040]图3显示了穿过根据本发明的实施例的过滤元件10与位于内部的二级元件12、28的纵向截面，其中，在纵轴线L中在相反的方向上显示了过滤介质56的半锥状的褶皱的锥状形状。在图3中示出了过滤元件10，在其内部50中布置有第二过滤元件12，其例如用作二级元件28。过滤元件10在两个端部处相应利用第一端盘和第二端盘16、18封闭，其赋予过滤元件10稳定性并且负责在安装到过滤系统100的壳体108中时密封。二级元件28在上端处利用端盘30封闭，在下端处敞开，以便已过滤的流体可离开。过滤元件10如此布置，即，过滤介质56的折叠部62的内棱边72位于柱状部的侧面上，而外棱边70位于锥状部的侧面上,其中，如此布置过滤元件12，S卩，过滤介质56的折叠部62的内棱边72位于柱状部的侧面上，而外棱边70位于锥状部的侧面上。以这种方式，内部50呈现出柱状的敞开的区域，从而过滤元件12例如可插装到柱状的支撑管上。
[0041]在图4中显示了穿过根据本发明的实施例的过滤系统100的纵向截面，在其中，过滤元件10的过滤介质56具有直的褶皱，而位于内部的二级元件28作为第二过滤元件12具有半锥状的褶皱。过滤系统100的包括壳体壁112的壳体108在端侧处利用盖子110封闭。过滤元件10 (其包括相对于纵轴线L同心地布置过滤介质56)在两个相对而置的端侧15、17处相应利用第一端盘和第二端盘16、18 (其例如可实施成包含聚氨酯泡沫或弹性体)封闭。过滤介质56例如可之字形地折叠地、环形地封闭地来实施，并且例如包含纸或者纤维素或者含有塑料和纤维素的混合纤维。
[0042]第二端盘18具有支撑节块20，其在安装到起容纳作用的壳体108中时以贴靠在盖子I1的内部的盖子轮廓114处的方式不仅沿轴向而且沿径向支撑在壳体108处。在过滤元件10的相对而置的端侧15处，在第一端盘16处安装有径向密封部26，借助于其，过滤元件10利用径向密封部26通过密封轮廓116沿径向支撑在壳体108处并且使未过滤的空气腔相对于已过滤的空气腔密封。因此，过滤元件10不仅沿轴向而且双重地沿径向相对于壳体108夹紧。
[0043]含有灰尘的空气可通过进入部102在箭头方向40上流入，进入部102在这种情况下示出为切向的进入部并且通过空气的借助于旋流分离器36引起的旋转运动实现旋流运行。灰尘颗粒可通过旋转运动部分地预分离地沉积在内部的壳体壁处并且在过滤器壳体108安装在水平的位置中时由于重力向下通过污物离开部106从过滤系统100中排空。空气在运行时在部分分离灰尘颗粒之后通过过滤介质56在箭头方向42、44上流到过滤元件的内部50中。在此，灰尘颗粒根据过滤介质从一定的大小起保持附着在过滤介质56中。因此，根据带入的灰尘，必须在一定的使用时间之后更换过滤元件10。
[0044]已过滤的空气在箭头方向46上通过离开部104流出。在过滤元件10的内部50中(即在净化空气区域中)安装有二级元件28，其主要包括承载结构、支撑管14和相对可穿透的过滤介质56 (其在图4中以半锥状地折叠的方式示出)，并且在更换在过滤元件10时保留在壳体108中以用于保护例如内燃机的其他的空气引导部不受渗入的灰尘颗粒和其他的对象的影响。二级元件28安装在壳体108的离开侧的部分处并且利用径向密封部密封。
[0045]二级元件28的半锥状的褶皱的锥状部如此布置，即，其与纵向方向L相反地(即朝离开方向上)张开，以便因此针对已过滤的流体呈现出尽可能小的流动阻力。二级元件28的折叠部62的内棱边72位于锥状部的侧面上，而外棱边70位于柱状部的侧面上。过滤元件10的过滤介质56具有直的褶皱，在其中，折叠部62的内棱边和外棱边72、70位于柱状部的侧面上。
[0046]在图4中示出的实施例的优点在于，二级元件28在其外轮廓方面实施成柱状并且由此可插到固定在壳体处的支撑管14上。同时，对于在分离度和压力损失方面的最小程度的要求，可一如既往地在相同的壳体中可选地设置二级元件28(配备有无纺布)。
[0047]通过半锥状的实施方案，可在二级元件28处通过可能的更小的折叠分度设置更大的过滤面(相比于(在离开侧上)相同的折叠高度74的直的褶皱)。更大的过滤面还针对与这样的无纺布介质的对比，即，其的确在这种很低的高度下完全不可折叠并且因此仅仅形成外轮廓的柱状面。
[0048]于是，很大的过滤面与一如既往在离开侧上的大的离开截面一起提供了非常小的压力损失的优点。
[0049]图5显示了穿过根据本发明的实施例的过滤系统100的纵向截面，在其中，在纵轴线L中在相同的方向上显示的过滤元件10的过滤介质56和位于内部的二级元件28具有半锥状的褶皱。
[0050]二级元件28的半锥状的褶皱的锥状部如此布置，即，其与纵向方向L相反地(即朝离开方向上)张开，以便因此针对已过滤的流体呈现出尽可能小的流动阻力。不仅二级元件28的折叠部62的内棱边72而且外棱边70位于两个锥状形状的侧面上。二级元件28安装在同样锥状的支撑管14上。过滤元件10的过滤介质56同样具有半锥状的褶皱，在其中，内棱边72位于锥状部的侧面上，而折叠部62的外棱边70位于柱状部的侧面上。因为二级元件28的锥状形状如过滤元件10的锥状形状那样与纵轴线L相反地(即朝离开方向上)张开，所以可实现过滤元件10和二级元件28的尽可能紧密的封装，从而过滤元件10的内部50可尽可能在很大程度上朝离开部104敞开，并且由此对于已过滤的流体来说克服尽可能小的流动阻力。
[0051]在图5中示出的实施例的优点在于，现在通过在内部50中的该布置方案还更强地突出了锥状形状，这进一步优化了流引导并由此进一步优化了压力损失。
[0052]通过过滤介质56的半锥状的褶皱可在二级元件28处通过可能的更小的折叠分度设置更大的折叠面(相比于(在离开侧上)同样的折叠高度74的直的褶皱)。更大的过滤面同样针对与这样的无纺布介质的对比，即，其在这种低的高度中完全不可折叠并且因此仅仅形成外轮廓的柱状面。
[0053]于是，大的过滤面与一如既往在密封侧上大的离开截面一起提供了非常小的压力损失的优点。
[0054]现在，配备有半锥状的褶皱的过滤元件10提供了这样的可能性，一方面通过以下方式在离开侧上进一步张开离开截面，即，减小在该侧部上的折叠高度74(对于压力损失是正面的)，并且另一方面在过滤面处不具有损失，因为在封闭的侧部上的折叠高度74两倍大。此外，改善了过滤元件的特有的含尘量(单位过滤面积的灰尘量)，因为通过在折叠部62的凹槽中的大的间隙可容纳大的灰尘量。
[0055]在图6中示出了穿过根据本发明的一实施例的过滤系统100的纵向截面，在其中，过滤元件10的过滤介质56具有半锥状的褶皱，而二级元件28的过滤介质56包含无纺布。过滤元件10的过滤介质56具有半锥状的褶皱，在其中，折叠部62的内棱边72位于锥状部的侧面上，而外棱边70位于柱状部的侧面上。二级元件28与过滤元件10的内棱边72的锥状形状相匹配并且包括无纺布，其安装在锥状的支撑管14上。
[0056]过滤介质56的呈作为二级元件28的无纺布的形式的锥状形状实现了大的离开开口，且与相似的在直径中更小的直的包含无纺布的二级元件28相比实现了更大的过滤面。
[0057]因此，二级元件28不需要包含塑料或金属的自己的中间管，并且可由此更加成本适宜地来制造。塑料环32适宜地用于加固，无纺布安装在塑料环32处并且O型圈密封部34设置在塑料环32处。
[0058]备选地，可代替无纺布使用呈与过滤元件10的内侧相匹配的锥状形状的、更简单的折叠成星形的过滤波纹管，其优选具有恒定的且相比于过滤元件10很小的折叠高度，例如小于或等于10mm，优选小于或等于5mm。
[0059]配备有半锥状的褶皱的过滤元件10现在提供这样的可能性，一方面通过以下方式在离开侧上进一步张开离开截面，即减小在该侧上的折叠高度74(对于压力损失是正面的)，并且另一方面不具有过滤面的损失，因为在封闭的侧部上的折叠高度74两倍大。此夕卜，改进了过滤元件的特有的含尘量(单位过滤面积的灰尘量)，因为通过在折叠部62的凹槽中的大的间隙可容纳大的灰尘量。
[0060]图7显示了带有过滤介质56的半锥状的褶皱的根据本发明的实施例的过滤元件10。过滤元件10在两个端部处利用第一端盘和第二端盘16、18封闭，其用于过滤元件10的稳定性并且用于在安装到过滤系统100的壳体108中时密封。过滤介质56如此具有半锥状的褶皱，即，折叠部62的外棱边70位于柱状部的侧面上，而内棱边72位于锥状部的侧面上。
[0061]此外，图8显示了带有过滤介质56的半锥状的褶皱的根据本发明的实施例的过滤介质56。过滤介质56的折叠部62的外棱边70位于柱状部的侧面上，而内棱边72位于锥状部的侧面上。在图8中可看出，折叠部62在纵向方向L上变得越来越密，而折叠高度74在纵向方向L上连续减小，从而锥状部由此在纵向方向L上张开。因此，过滤介质56具有可沿着纵轴线L变化的流动阻力，其中，流动阻力在所显示的实施例中在外侧上增加，而其在内侧上由于张开的内截面沿着纵轴线L减小。
【权利要求】
1.一种过滤系统(100)，其带有配备有至少一个过滤介质(56)的一个或多个过滤元件(10，12)，其中，至少一个过滤元件(100)沿着纵轴线(L)延伸，该过滤系统包括 —带有壳体壁(112)和盖子(110)的壳体(108)， -布置在所述壳体(108)处的用于输送待过滤的流体尤其空气的进入部(102)， -布置在所述壳体(108)处的用于导出已过滤的流体的离开部(104)， 其中，所述过滤介质(56)之字形地折叠且具有折叠部￠2)的多个沿着纵轴线(L)延伸的外棱边(70)和在所述过滤介质(56)的相对而置的侧部上与所述外棱边(70)相对而置的内棱边(72)，并且其中，所述过滤介质(26)具有可沿着纵轴线(L)变化的流动阻力。
2.根据权利要求1所述的过滤系统，其特征在于，所述折叠部￠2)的外棱边(70)位于柱状部的侧面上，而所述内棱边(72)至少部分地位于锥状部的侧面上。
3.根据权利要求1所述的过滤系统，其特征在于，所述折叠部￠2)的外棱边(70)至少部分地位于锥状部的侧面上,而所述内棱边(72)位于柱状部的侧面上。
4.根据权利要求1所述的过滤系统，其特征在于，所述折叠部￠2)的外棱边(70)和内棱边(72)至少部分地位于锥状部的侧面上。
5.根据前述权利要求中任一项所述的过滤系统，其特征在于，所述折叠部(62)的折叠高度(74)沿着纵轴线(L)连续地变化。
6.根据前述权利要求中任一项所述的过滤系统，其特征在于，两个或多个过滤元件(10，12)中的一个布置在所述过滤元件(10，12)中的另一个的内部(50)中。
7.根据权利要求6所述的过滤系统，其特征在于，一个或多个过滤元件(10，12)中的一个的内棱边和/或外棱边(70，72)的锥状部沿着纵轴线(L)在与一个或多个过滤元件(10, 12)中的另一个的内棱边和/或外棱边(70，72)的锥状部相同的方向上张开。
8.根据权利要求6所述的过滤系统，其特征在于，一个或多个过滤元件(10，12)中的一个的内棱边和/或外棱边(70，72)的锥状部沿着纵轴线(L)在与一个或多个过滤元件(10，12)中的另一个的内棱边和/或外棱边(70，72)的锥状部相反的方向上张开。
9.根据权利要求6所述的过滤系统，其特征在于，一个或多个过滤元件(10，12)中的一个作为二级元件(28)布置在过滤元件(10)的内部(50)中。
10.根据权利要求9所述的过滤系统，其特征在于，支撑管(14)布置在所述二级元件(28)的内部中。
11.根据权利要求9或10中任一项所述的过滤系统，其特征在于，所述二级元件(28)的过滤介质(56)包含无纺布。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的过滤系统，其特征在于，所述二级元件(28)与所述壳体(100)相连接且在更换所述过滤元件(10)时保留在所述壳体(108)中。
13.根据前述权利要求中任一项所述的过滤系统，其特征在于，一个或多个过滤元件(10，12)中的至少一个可更换地布置在所述过滤系统(100)的壳体(108)中。
14.根据前述权利要求中任一项所述的过滤系统(10)作为空气过滤器尤其内燃机的空气过滤器的使用。
15.根据前述权利要求中任一项所述的过滤系统(10)作为颗粒过滤器尤其内燃机的颗粒过滤器的使用。
16.一种过滤元件(10)，其用于使用在根据前述权利要求中任一项所述的过滤系统(100)中，其中，过滤介质(56)之字形地折叠并且具有折叠部￠2)的多个沿着纵轴线(L)延伸的外棱边(70)和在所述过滤介质(56)的相对而置的侧部上与所述外棱边(70)相对而置的内棱边(72)，其中，所述过滤介质(56)具有可沿着纵轴线(L)沿轴向变化的流动阻力，并且其中，所述过滤元件(10)可可更换地布置在所述过滤系统(100)的壳体(108)中。
17.根据权利要求16所述的过滤元件，其特征在于，所述过滤介质(56)之字形地折叠地、环形地封闭地来实施，并且优选包含纸或纤维素或含有塑料和纤维素的混合纤维。
【文档编号】B01D46/00GK104415623SQ201410442143
【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, I.马尔顿 申请人:曼 · 胡默尔有限公司
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