具有过滤波纹包的过滤元件的制作方法

本发明涉及一种用于过滤流体的过滤元件，具有由锯齿形、尤其是星形折叠的过滤介质构成的过滤波纹包（Filterbalg），该过滤元件尤其是用作内燃机、特别是机动车内燃机的环形过滤器，以及一种用于制造这种过滤元件的方法和设备。

背景技术：

端褶皱是在过滤元件的过滤波纹包的对置的端面上的两个外部的褶皱。端边缘是形成过滤波纹包的过滤介质的两个自由的边缘，端边缘沿着端褶皱延伸并且端边缘限制在过滤波纹包的端面处。过滤波纹包的端棱是过滤波纹包的两个其它的自由边缘，这两个其它的自由边缘在端边缘之间延伸并且根据过滤波纹包的折叠延伸。褶皱棱是这样的棱，沿着该棱折叠过滤介质。在由市场已知的锯齿形折叠的、如方形的过滤波纹包中，端边缘和褶皱棱通常是笔直地并且彼此平行地延伸。端棱从观察过滤波纹包的一侧上看锯齿形地并且垂直于端边缘和褶皱棱延伸。在折叠过滤介质之前，后来具有想象的例如方形的包裹部的过滤波纹包的端棱笔直地并且彼此平行地延伸。该想象的包裹部通过端棱、在过滤波纹包的净化流体侧相邻的褶皱棱或者说端边缘和在未净化流体侧相邻的褶皱棱或者说端边缘撑开。

在扁平过滤元件的过滤波纹包中过滤介质不闭合，即，端褶皱与端棱一样彼此不连接。不同于此，在环形过滤元件的过滤波纹包中过滤介质闭合，即，过滤介质的端褶皱彼此连接。扁平过滤元件的过滤波纹包在此是平面的、但也可以在不同方向上具有弯曲部。

在出现待通过过滤器过滤的流体的重复或者循环的流量率波动的过滤系统中，由于劳损而造成的过滤器故障会成问题。这尤其发生在具有大的流量改变的系统的情况下，即从零直至满流量并且回到零，例如在用于活塞泵的过滤系统中就是这种情况，这些活塞泵被应用在能量设备中。流动循环造成在过滤器中的压力差的相应的循环，该相应的循环典型地造成在过滤器的折叠的介质中的振动的挠曲（Durchbiegung）。当折叠的介质由过滤层和承载引流层组合而成时，在折叠的介质的弯曲的情况下承载引流层会在过滤层上来回摩擦。因为承载引流层典型地比过滤层粗糙，该摩擦会引起薄弱点，该薄弱点在运行中会撕开。这种缺点的类型作为劳损缺点已知。

由EP 0470485 A2已知一种过滤系统，其具有以纵向延伸的褶皱折叠的过滤元件，该褶皱具有凸起，该过滤系统还具有包裹部，该包裹部螺旋形地绕过滤元件进行缠绕并且贴靠在褶皱的凸起处并且具有用于增大过滤元件的污垢容量的开口，其中，开口的总面积大约小于总表面积的一半，总表面积通过褶皱的凸起限定。此外，过滤元件具有折叠的复合材料，其具有第一和第二经挤压的聚合的编织层和过滤层，过滤层布置在它们之间。

技术实现要素：

因此本发明的任务是提供一种用于过滤流体的过滤元件，该过滤元件以制造上和价格上有利的方式提供了过滤介质中的稳定可能性和引流可能性（Drainagemöglichkeit）。

另一任务是提供一种用于制造过滤元件的方法以及设备，该方法以制造上和价格上有利的方式提供了过滤介质中的稳定可能性和引流可能性。

前面提到的任务按照本发明的一个方面由一种具有过滤介质的过滤元件得以解决，该过滤介质具有一个或者多个多层的凸起，所述凸起横向于过滤介质的褶皱棱延伸并且所述凸起在过滤波纹包的按照规定的状态下引起垂直于过滤波纹包的褶皱棱的流体流动。

本发明有利的设计方案和优点由其它的权利要求、说明书和附图得出。

提出一种用于过滤流体的过滤元件，其包括由过滤介质构成的过滤波纹包，该过滤介质沿着褶皱棱以锯齿形的、尤其是星形的方式折叠成褶皱，该褶皱分别在过滤波纹包的对置的端棱之间延伸，并且该过滤介质被设置用于使流体从过滤元件的未净化侧穿流至净化侧，其中，过滤介质在它的穿流表面中的至少一个穿流表面上具有一个或者多个凸起，所述凸起横向于过滤介质的褶皱棱延伸并且所述凸起在过滤波纹包的按照规定的运行状态下引起流体的至少一部分垂直于过滤波纹包的褶皱棱的流动，其中，凸起相应地包括至少一个第一层和至少一个位于其上的第二层。

有利的是第一层用作增附剂并且第二层作为自身的结构层，自身的结构层起到在褶皱彼此之间的间隔件的功能。以这种方式可以彼此不相关地优化凸起的附着和凸起的功能。凸起更好地附着在过滤介质上，从而防止凸起从过滤介质上不期望的松开或者至少可以明显地减小这种不期望的松开。

优选地凸起由胶（Leim）、热熔胶或者塑料、尤其是热塑性塑料制成。

此外不同于过滤元件传统的实施方案，在该过滤元件中为了稳定目的和引流目的在净化侧上通常将格栅层压到（auflaminiert）过滤介质上，替代格栅在压印（Prägen）过滤介质之前或者之后以凸起的形式涂覆胶水带或者塑料带。可以纵向于过滤介质的加工方向以很高的速度涂覆这些凸起，这些凸起在过滤介质的褶皱构建之前完全或者至少很大程度地硬化并且确保引流以及保证过滤介质的稳定化作用。这样可以省去格栅和层压过程。凸起尤其可以是胶带或者塑料带。胶带或者塑料带可以在波纹包制造期间涂覆。根据本发明的解决方案相对于传统的层压过程示出了明显的时间节省和费用节省。

在根据本发明的胶带或者塑料带的涂覆中过滤波纹包的褶皱不仅可以以倒圆的褶皱棱而且可以以尖的褶皱棱来实施。

凸起的引流作用在于将过滤好的流体的至少一部分沿着凸起从过滤波纹包的褶皱导出到过滤元件的内部区域中，从而流体不会在褶皱中堵住且因此不限制流体的流过。这样也可以将可能的污垢颗粒的沉积分布到过滤介质的表面上。

有利的是凸起可以在过滤介质的折叠状态下至少在运行状态中引起过滤波纹包的褶皱的对置的褶皱棱面的间隔。在此，凸起根据凸起的高度在过滤元件未被流过和/或新状态下完全可以具有一定的间隔。然而如果在过滤元件运行的过程中过滤波纹包老化和皱缩或者通过液体变软，那么凸起可以防止过滤波纹包的褶皱的对置的褶皱棱面接触或者甚至粘合，因为对置的凸起出现在相同的高度上、彼此相遇并且如此地保证褶皱棱面的间距。

分别两层地构建对置的凸起，从而对置的凸起因此由至少四个层构建而成。对置的凸起的相应的第二层可以仅仅彼此贴靠。但是两个第二层也可以彼此粘连，方式为：在两个层还未硬化的状态下折叠过滤介质。

为了通过凸起实现充分的引流效果以及过滤介质足够的稳定性以及对置的褶皱棱面的间隔，适宜的是，在平行延伸的凸起之间设有数量级例如5-7mm的间隔。然而该数值取决于过滤介质的刚性和待过滤的流体，以及凸起的材料。凸起的高度从例如0.1mm至3mm是有利的。该数值也取决于过滤介质、流体和材料的边缘条件。

施加在过滤元件上的、尤其是在内燃机运行时在进气机组中产生的负压可能在流动区域导致，褶皱间隙局部地或者甚至在过滤元件的整个宽度上萎陷，即，在净化侧上对置的过滤介质区段开始直接的接触。然而由于材料不均匀、尤其是在不均匀的浸透方面也会出现应力和变形，应力和变形导致未净化侧的萎陷。这样萎陷的区域不再被流过，由此过滤元件的滤清功效受到限制。过滤波纹包的区域的这样的萎陷可以通过将根据本发明的凸起涂覆到过滤介质上来防止，因为凸起一方面引起褶皱棱面的间隔，并且另一方面示出了过滤介质的刚性。

有利的是第一层相比第二层具有一更小的厚度。第一层可以独立于第二或者每个其它的层在其作为增附剂的特性上进行优化。这样第一层可以利用扁平喷嘴在压力下涂覆到过滤介质上，或者以其它的方式，该方式针对第一层可以实现在过滤介质上特别好的附着。第一层可以例如部分地伸入到过滤介质中并且那么在其上涂覆的第二层可以牢固地固定。

优选地在涂覆之后压紧第一层，用以保证第一层伸入到过滤介质中。

根据另一有利的设计方案第二层可以具有层的宽与高大约为1的比例，即，第二层的宽等于或者近似大约等于涂覆的层的高。

根据另一有利的设计方案为了形成第一层涂覆一具有相比第二层更小的粘性的材料。这允许尤其是在纤维的或者开孔的过滤介质中第一层的材料部分地伸入到过滤介质的表面中并且允许尤其是第一层与过滤介质紧密的连接，这可以实现第二和可能其它的层在过滤介质上特别可靠的和持续牢固的附着。

根据另一有利的设计方案为了形成第一层可以涂覆一与第二层相同的材料。替选地第一层的材料可以不同于第二和可能其它的层的材料。有利的是第一层可以是胶和/或塑料和/或热熔胶和/或针对第二层材料的预备阶段。

根据另一有利的设计方案，至少局部地第一层可以沿着它的纵向延伸部中断并且位于其上的第二层可以沿着它的纵向延伸部连续地构造。第一层不必一定连续，而是也可以中断或者在它的表面上有孔。第一层也可以是柔软的或者塑性的。以这种方式第二层可以特别好地结合到第一层上。替选地或者附加地，至少局部地第一层可以沿着它的纵向延伸部连续地构造并且位于其上的第二层可以沿着它的纵向延伸部中断。本领域技术人员将根据所期待的产品选择合适的组合。

根据另一有利的设计方案凸起可以布置在过滤介质的按照规定的净化侧上。以这种方式可以通过凸起通过过滤好的流体的导出示出引流作用。此外，在相同的稳定化作用的情况下防止，通过过滤介质的轮廓化在未净化侧上安置凸起的情况下在过滤介质的外表面上发生不均匀的污垢沉淀。

根据另一有利的设计方案可以通过涂覆热熔胶形成凸起。此外，当凸起通过涂覆热熔胶形成时是有利的。这样的过程在制造过滤波纹包时可以有利地整合到通常的制造流程中，在该制造流程中过滤介质通常在通过压印机组的长轨道上运行。附加地可以设置胶涂覆台，该胶涂覆台以相同的速度涂覆热熔胶，从而可以以针对成批制造所需的高速实现通常的制造过程。

在本发明的一种实施方式中过滤元件可以由过滤介质形成，该过滤介质由纤维素、人造纤维、热熔纤维、超细纤维或者毫微纤维、纺织或者编织纤维、由毛毡或者这些材料的组合而制成。

根据另一有利的设计方案过滤波纹包可以构造为具有星形折叠的过滤介质的空心圆柱形的环形元件。对此可以将最初扁平的过滤波纹包由锯齿形折叠的过滤介质成形为星形的空心圆柱体，该空心圆柱体沿着端棱闭合、例如粘结。这样，待过滤的流体可以通过空心圆柱体的外表面流过过滤介质并且通过空心圆柱形的环形过滤器的内部区域沿着空心圆柱体的轴线流出。

按照另一方面本发明涉及一种过滤元件作为用于过滤流体的环形过滤器、尤其是作为内燃机的环形过滤器的应用。这样的环形过滤器在机动车领域中优选用作空气过滤器、油过滤器、或者燃料过滤器等等并且在内燃机中用作具有规律的更换间隔的可更换的过滤元件。根据本发明的过滤元件允许在过滤系统中过滤元件持续稳定的运行。

按照又一方面本发明涉及一种用于制造根据本发明的过滤元件的方法，该方法包括如下的过滤波纹包的制造步骤：从卷筒上展开过滤介质、在商品货仓中存储过滤介质、在用于构造褶皱棱的压印之前或者之后涂覆凸起到过滤介质上、压紧凸起、将褶皱棱构建成锯齿形、尤其是星形折叠的过滤波纹包。这样的过程可以在制造过滤波纹包时有利地整合到通常的制造流程中，在该制造流程中过滤介质通常在通过压印机组的长轨道上运行。这样可以设置附加的胶涂覆台，该胶涂覆台以相同的速度涂覆热熔胶，从而不妨碍通常的制造过程。

在此，可以利用第一喷嘴涂覆凸起的第一层并且利用第二喷嘴在第一层之后涂覆凸起的第二层。这可以在设计上不耗费地实现。

有利的是用于制造过滤元件的方法可以包括过滤波纹包的其它的制造步骤如预热（Aufheizen）过滤介质作为用于压印的准备工作、将褶皱棱压印到过滤介质中。褶皱棱到过滤介质中的压印可以通过过滤介质事先的预热有利地构型，因为这样持久地得到压印好的褶皱棱。

有利的是可以在压印褶皱棱之前进行凸起的层的涂覆。

替选地也可以在压印褶皱棱之后进行凸起的涂覆。

凸起可以在涂覆到过滤介质上之后有利地压紧到过滤介质上，用以可以实现良好的和持久的附着。这可以例如利用滚压方法有利地产生。

按照其它的方面本发明涉及一种用于制造过滤元件的设备，该设备包括至少如下用于制造过滤波纹包的机组：展开机、商品货仓、用于将凸起涂覆成多个、至少两个连续的层的聚合物涂覆台、预先加热、压印机组以及褶皱构建机组。当作为凸起采用热熔胶带时，替代聚合物涂覆台也可以设置热熔胶涂覆台。

可选择地可以设置压紧滚筒，利用该压紧滚筒可以将凸起的一个或者多个层压紧到过滤介质上。可以仅压紧第一层，或者仅仅第二层或者层中的每一层。当第一层足够薄并且可以直接地伸入到过滤介质中时也可以省去压紧滚筒。

附图说明

由如下的附图描述得到其它的优点。在附图中示出本发明的实施例。附图、说明书和权利要求书以组合的形式包括大量的特征。对本领域技术人员来说这些特征也可以适宜地单独考虑以及总结成有意义的其它的组合。其中例如：

图1示出了按照本发明的实施例的过滤元件的等轴图；

图2示出了按照本发明的实施例的过滤元件的部分横截面；

图3示出了按照本发明的实施例的过滤介质的俯视图；

图4示意性地示出了具有两个凸起的两个平行延伸的第一层的过滤介质的截面图；

图5示意性地示出了具有带有两个层的两个平行延伸的凸起的过滤介质的截面图；

图6示意性地示出了多层的凸起到过滤介质上的涂覆；以及

图7示出了用于制造按照本发明实施例的过滤元件的设备的示意图。

具体实施方式

在附图中相同或者同类的部件用相同的附图标记表示。附图仅仅示出了例子并且不可以被局限地理解。

图1示出了按照本发明实施例的过滤元件10的等轴图。用于过滤流体的过滤元件10包括由过滤介质14构成的过滤波纹包12，该过滤介质沿着褶皱棱26星形地折叠成褶皱34，这些褶皱分别在过滤波纹包12的对置的端棱22a、22b之间延伸。过滤介质14被设置用于使流体从过滤元件的未净化侧50穿流至净化侧52，确切地说沿穿流方向54从外表面穿流至过滤元件10的内部区域。过滤介质14在净化侧52在多个其被穿流的表面上具有多个凸起40（在图2至6中示出），多个凸起横向于过滤介质14的褶皱棱26延伸并且多个凸起在过滤波纹包12的按照规定的运行状态下引起流体的至少一部分垂直于过滤波纹包12的褶皱棱26的流动。在图1中过滤元件10被构造为具有星形折叠的过滤介质14的空心圆柱形的环形过滤元件。这样的环形过滤元件在机动车领域中优选用作空气过滤器、油过滤器或者燃料过滤器等等并且在内燃机中用作具有规律的更换间隔的可更换的过滤元件10。该过滤波纹包12在两个端侧利用端部圆盘16、18闭合，端部圆盘包括中央的中间管38，通过中央的中间管，经过滤的流体也能够沿流动方向54流出。

在图2中示出了按照本发明的实施例、如在图1中所示的过滤元件10的部分横截面。横截面示出了过滤波纹包12的多个褶皱34，多个褶皱在褶皱棱26处环形折叠。待过滤的流体从环形过滤器10以外的未净化侧50流到过滤元件10的具有净化侧52的内部区域中。过滤波纹包12在内部区域中利用中间管38加固，该中间管可以部分切开地看到。该过滤介质14在净化侧52上具有多层的凸起40。除了用于导出经过滤的流体的排出作用外，这些凸起40还在过滤介质14的折叠的状态下至少在运行状态中引起过滤波纹包12的褶皱34的对置的褶皱棱面20a、20b的间隔。凸起40可以尤其布置在褶皱棱面20a、20b上并且在褶皱34的弯曲区域中断或者在那里更薄地构造。

图3示出了按照本发明的实施例的过滤介质14的俯视图。扁平的过滤介质14具有规律间隔的褶皱棱26，这些褶皱棱可以通过过滤介质14的压印被构造出。凸起40横向于褶皱棱延伸。可以例如通过涂覆至少两层热熔胶形成凸起40。

图4至6示出了由至少两个层42、44构成的这样的凸起40。在此，第一层42相比第二层44具有一更小的厚度。例如为了形成第一层42以具有相比第二层44而言更小的粘性的材料涂覆到过滤介质14上。过滤介质可以例如是毛毡等等。第一层42的材料可以局部地伸入到过滤介质14的表面中并且在那里形成用于下一层的好的固定部。第一层42具有宽与高大约为1的比例。

在制造过滤元件的过程步骤中第一层42借助喷嘴116涂覆到过滤介质14上，该过滤介质以较快的速度经过喷嘴116引导，如在图6中所示。该过滤介质14在图中沿箭头方向向右在喷嘴116下面移开。与喷嘴116错开地布置另一喷嘴118，利用另一喷嘴将第二层44涂覆到第一层42上。凸起40可以例如由热熔胶形成。

在图7中可以看到按照本发明的实施例的用于制造过滤元件10的设备100的示意图。用于制造根据本发明的过滤元件10的方法包括如下的过滤波纹包12的制造步骤：从卷筒上展开过滤介质14、在商品货仓104中存储过滤介质14、在用于构造褶皱棱34的压印之前或者之后涂覆多层的凸起40到过滤介质14上、在涂覆第二层之前和/或之后压紧凸起40、将褶皱棱34构建成星形折叠的过滤波纹包12。这样的过程可以有利地整合到在制造过滤波纹包12时的通常的制造流程中，在该制造流程中过滤介质14通常在通过压印机组110的长的轨道上运行。这样可以设置附加的胶涂覆台106，该胶涂覆台以相同的速度涂覆热熔胶，从而不妨碍正常的制造过程。在涂覆的凸起40中也可以这样有利地设置中断部，方式为：相应地操控胶涂覆台106并且设有阀门。

可以在压印过程之前或者之后设置凸起40的施加（Aufbringen）。如果在压印之前施加凸起40，那么可以在压印过程中在与褶皱棱26的交叉点处设置变细部，用以有利于褶皱棱26、尤其是变尖的褶皱34的构建。替选地凸起40然而也可以在压印过程之后施加。在此，可以通过在凸起40中的中断部、例如通过在褶皱棱26处中断的热熔胶带的施加实现变细部。凸起40可以在涂覆到过滤介质14上之后有利地压紧到过滤介质14上，用以实现良好和持久的附着。这可以例如利用滚压方法有利地产生。

有利的是用于制造过滤元件10的方法可以包括过滤波纹包12的另外的制造步骤如预热过滤介质作为用于压印的准备工作、将褶皱棱26压印到过滤介质14中。将褶皱棱26压印到过滤介质14中可以通过过滤介质14的事先的预热有利地构型，因为这样持久地得到压印好的褶皱棱26。

在图7中用于制造过滤元件10的设备100包括如下用于制造过滤波纹包12的机组：展开机102、商品货仓104、用于施加凸起42的第一层的聚合物涂覆台106、可选的用于压紧凸起40的第一层到过滤介质14上的压紧辊107、用于施加凸起42的第二层的聚合物涂覆台106、用于压紧凸起40的第二层到过滤介质14上的未示出的另一可选的压紧辊107、预先加热108、压印机组110以及褶皱构建机组112。当应当采用热熔胶带作为凸起40时，替代聚合物涂覆台106也可以设置热熔胶涂覆台。