BRPI0921971B1

BRPI0921971B1 - Filtro de admissão de ar para motores de combustão.

Info

Publication number: BRPI0921971B1
Application number: BRPI0921971-4A
Authority: BR
Inventors: Mario Rieger; Werner Blossey; Joachim Schuldt
Original assignee: Mann+Hummel Gmbh
Priority date: 2008-11-20
Filing date: 2009-11-16
Publication date: 2019-04-02
Also published as: EP2620203A1; EP2620203B2; US8758470B2; US9192885B2; EP2355916A1; CN102223940B; US20140298763A1; EP2620203B1; DE202008015440U1; BRPI0921971A2; EP2355916B1; US20110247582A1; CN102223940A; WO2010057843A1

Abstract

filtro de admissão de ar para motores de combustão a presente invenção refere ao filtro de admissão de ar de acordo com a invenção que serve para a purificação de ar para motores de combustão, especialmente em veículos automotores. para tanto, o filtro de admissão de ar apresenta um alojamento (1 o) que pode ser aberto, com uma admissão (14) e uma saída (15). entre a admissão (14) e a saída (15) estão dispostos um elemento de filtração principal fechado e em formato anelar (17) e um elemento secundário (31) fechado e em formato anelar. o elemento secundário (31) está unido com a saída (15), com o que, por ocasião de uma troca do elemento de filtração principal (17), não pode penetrar impureza dentro da saída (15). no lado frontal oposto à saída (15), entre o elemento secundário (31) e o elemento de filtração principal (17), está previsto um dis-positivo de centragem (29, 30, 40, 41, 42) que serve para a fixação da posição do elemento secundário (31 ), dentro do elemento de filtração principal (17). desta maneira, serão evitados movimentos relativos entre o elemento de filtração principal (17) e o elemento secundário (31).

Description

CAMPO TÉCNICO [001] A presente invenção refere-se a um filtro de admissão para motores de combustão.

ESTADO DA TÉCNICA [002] A partir da patente europeia EP 1 201 289 passou a ser conhecido um filtro de admissão de ar que dispõe de um alojamento de duas seções, com um elemento de filtração principal e um elemento de filtração secundário. Estão dispostas no alojamento uma admissão para ar a ser purificado e uma saída para ar purificado. O elemento de filtração secundário está de tal modo unido com a saída em uma face frontal que por ocasião de uma troca ou ausência do elemento de filtração principal não penetre impurezas na saída. No outro lado frontal, o elemento secundário se apoia axialmente no elemento de filtração principal. No caso, podem ocorrer movimentos relativos radiais entre o elemento de filtração principal e o elemento de filtração secundário. Por esses movimentos relativos, pode ser afrouxada a fixação na saída ou podem ocorrer danos nos elementos de filtração.

[003] A invenção tem como objetivo evitar movimentos relativos entre o elemento de filtração principal e o elemento secundário.

[004] Esta tarefa é solucionada pelas características da invenção. DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO [005] O filtro de admissão de ar, de acordo com a invenção, serve para purificar ar para motores de combustão. Esses filtros de admissão de ar podem ser empregados em motores estacionários ou móveis, especialmente em veículos automotores. O filtro de admissão de ar dispõe de um alojamento que pode ser aberto com uma admissão para ar a ser purificado e uma saída, pela qual o ar purificado po

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2/10 de escoar do filtro de admissão de ar e alcançar o motor de combustão. Em modalidades vantajosas, o alojamento é conformado em três ou várias seções para poder concretizar formas simples. Estas partes podem, por exemplo, ser produzidas no processo de injeção de material sintético, de modo simples. As diferentes partes do alojamento podem estar unidas de forma separável ou inseparável, sendo que ao menos uma parte está unida de forma separável com as demais partes, a fim de que seja possível realizar uma troca de elemento de filtração. Formas de união vantajosas das partes são representadas, por exemplo, por atarraxamentos, retenção por meio de clipes, soldaduras, ou colagens que podem ser produzidas de forma simples e a custo vantajoso.

[006] Entre a admissão e a saída, está integrado um elemento de filtração principal, fechado, em formato anelar que pode apresentar uma seção transversal aleatória, por exemplo, circular ou anelar ou oval. Além disso, o elemento de filtração principal pode ser conformado cilíndrico ou cônico. O elemento principal dispõe de um meio de filtração que é adequado para a purificação de ar. Esses meios de filtração podem, por exemplo, ser papéis de filtração com celulose, velos de filtros de fibras sintéticas ou outros materiais adequados, sendo que os meios de filtração podem ser conformados em uma ou várias camadas, de forma dobrada ou enrolada. Segue ao elemento de filtração principal um elemento secundário na direção do fluxo, sendo que o elemento secundário está unido com a saída, de modo vedante. Para tanto, o elemento secundário pode estar atarraxado, protendido ou encaixado, por exemplo, com a saída. No lado frontal do elemento secundário, oposto à saída, está previsto um dispositivo de centragem que fixa em direção radial a posição do elemento secundário dentro do elemento principal, evitando movimentos radiais. Para tanto, o dispositivo de centragem pode ser formado, por exemplo, por ressaltos que se proje

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3/10 tam em sentido radial para o exterior, previstos na circunferência externa do elemento secundário, que correspondem com um contorno contrário correspondente na circunferência interna do elemento de filtração principal. Além disso, em outra modalidade, o dispositivo de centragem também pode estar disposto no centro de uma região do eixo central de um elemento construído.

[007] Devido a tolerâncias de fabricação ou dilatações devidas às temperaturas podem ocorrer axialmente diferenças de comprimento dos elementos secundários e dos elementos de filtração principal. Para evitar tensões indesejadas em direção longitudinal, o dispositivo de centragem dispõe axialmente de uma compensação de comprimento. Desta maneira, por um lado, são evitados movimentos radiais que poderiam resultar em uma separação descontrolada do elemento secundário e, por outro lado, são permitidos movimentos axiais que podem prevenir tensões e prejuízos dos elementos de fixação.

[008] De acordo com uma ampliação vantajosa do filtro de admissão de ar da invenção, o elemento de filtração dispõe, no seu lado frontal oposto à saída de um fundo estanque a fluido, o qual, por exemplo, pode ser formado por espuma de poliuretano. Além disso, o fundo pode consistir de um material de forma estável como, por exemplo, uma chapa de metal ou um disco plástico, estando unido com uma cola, de modo vedante com o meio de filtração. Deste modo podem ser dispensados outros meios vedantes para a separação da admissão da saída. No fundo está previsto um dispositivo de centragem. No caso, uma parte do dispositivo de centragem pode estar perfilada de modo inteiriço no fundo ou, como componente separado, pode estar unido com o fundo de modo separável ou inseparável. Ligações inseparáveis podem, por exemplo, ser produzidas por encaixe, clipes, ou parafusos. Uniões inseparáveis entre o fundo e o dispositivo de centragem podem ser formadas, por exemplo, por meio de colagem ou

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4/10 soldadura. Pela disposição do dispositivo de centragem no fundo se consegue que o elemento secundário disponha de dois pontos de montagem, reciprocamente distanciados, que apoiam de forma otimizada o elemento secundário, evitando assim movimentos indesejados. Além disso, são tornados desnecessários contornos complexos para a fixação do elemento secundário, dentro do alojamento.

[009] Em outra modalidade da invenção, o elemento secundário possui no seu lado total, oposto à saída, uma cobertura estanque a fluido, na qual está montada uma parte do dispositivo de centragem. Esta cobertura pode estar conformada de modo correspondente ao fundo acima descrito do elemento de filtração principal. Pela disposição do dispositivo de centragem na cobertura, componentes construídos vizinhos correspondem reciprocamente e possibilitam geometria simples no alojamento.

[0010] É vantajoso que o elemento de filtração principal disponha de um tubo de suporte de material resistente à forma, especialmente um material sintético termoplástico. O tubo de suporte apresenta uma variedade de passagens de ar e, portanto, não gera uma perda de pressão significativa para o ar em passagem. Como o tubo de suporte está previsto no lado do escoamento do meio de filtração poderá ser evitado que o meio de filtração seja deformado pelo ar em passagem. Vantajosamente, o fundo estaque ao fluido está perfilado no tubo de suporte, com o que estará integrada a função acima descrita do fundo no tubo de suporte necessário para o apoio do meio de filtração. Pela integração de funções poderá ser diminuído o número de componentes de construção. Além disso, são dispensados outros pontos de união entre fundo, meio de filtração e tubo de suporte.

[0011] Outra modalidade da invenção prevê que o elemento secundário disponha de um corpo de suporte, no qual está perfilada a cobertura. As modalidades relativas ao tubo e suporte do elemento de

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5/10 filtração principal se aplicam da mesma maneira para o corpo de suporte do elemento secundário.

[0012] Segundo uma modalidade vantajosa da invenção, o dispositivo de centragem dispõe de um dispositivo receptor que é conformado como coroa receptora com filetes previstos distribuídos. Os filetes da coroa receptora se flexionam na montagem da contrapeça, em sentido ligeiramente afastado reciprocamente e facilitam, desta maneira, uma montagem isenta de folga da contrapeça dentro da coroa receptora.

[0013] Em uma modalidade alternativa da invenção, o dispositivo de centragem dispõe de uma parede receptora, de conformação anelar, com um dispositivo receptor. Esta parede receptora está conformada com o elemento rígido. A contra peça correspondente poderá estar encaixada na parede receptora, sendo por esta fechada na circunferência, ou poderá estar encaixada na parede receptora e envolvendo a parede receptora.

[0014] De acordo com uma modalidade vantajosa o dispositivo de centragem dispõe de um dispositivo introdutor, conformado como pino que forma a contra peça do dispositivo receptor. No caso, o pino pode ser conformado como elemento rígido, sendo introduzido na coroa receptora acima descrita. Em outras modalidades, o pino também pode consistir de material elástico, sendo conformado como elemento compressível. Desta maneira, torna-se possível a montagem, isenta de folga do elemento secundário, dentro do elemento de filtração principal.

[0015] Em uma versão especial, em um pino rígido está montado um anel elástico, ou seja, compressível. Este anel possibilita uma montagem simples, já que no encaixe do pino na unidade receptora, será comprimido. Desta maneira, podem ser compensadas tolerâncias entre os componentes construídos, sem a formação de folga.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

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6/10 [0016] A invenção será explicitada em seguida com base em exemplos de execução. As figuras mostram:

[0017] figura 1 filtro de admissão de ar em corte, e [0018] figura 2 recorte do filtro de ar de admissão de ar em uma conformação alternativa.

FORMAS DE REALIZAÇÃO DA INVENÇÃO [0019] A figura 1 apresenta um filtro de admissão de ar em corte. O filtro de admissão de ar dispõe de um alojamento de ar 10, que pode ser aberto e que consiste em material sintético termoplástico. Neste exemplo de execução, o alojamento 10 é formado por uma tampa 11, uma seção central 12 e uma gamela 13. Pela versão de várias seções do alojamento 11, os componentes individuais 11, 12, 13 apresentam uma geometria mais simples e, portanto, podem ser produzidas de forma mais simples e a custo menor. A tampa 11 está firmemente soldada com a seção central 12, formando assim uma unidade construída. A gamela 13 está unida de modo separável com a seção central 12, sendo que para a fixação dos componentes 12, 13, em sentido recíproco, são usadas, por exemplo, alças tensoras (não mostradas) ou semelhantes unidades. A seção central 12 apresenta uma admissão 14, pela qual penetra ar a ser purificado no interior do alojamento 10. A tampa 11 dispõe de uma saída 15 que se projeta para o exterior em forma de uma luva, estando conformada na tampa 11. O contorno interno da tampa 11 apresenta um colar vedante 16 circundante, cilíndrico, no qual está encaixado, de modo vedante, um elemento de filtração principal 17, com o seu primeiro disco terminal 18, previsto na sua face frontal. O disco terminal 18 consiste em uma espuma de poliuretano compressível que forma um boleado vedante 19 e uma região discoidal 20. O boleado vedante 19 corresponde em sentido de vedação radial ao colar vedante 16. Em direção axial, o boleado vedante 20 contata a face frontal da tampa 11. Dentro da região do disco 20 se

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7/10 projeta um meio de filtração 21 com dobras, fechado em formato anelar, o qual está espumado e integrado frontalmente, de modo vedante, na região do disco 20. No lado frontal oposto do meio de filtração 21 está disposto um segundo disco terminal 22 de espuma de poliuretano que também apresenta uma região discoidal 20, conforme acima descrito. Na região do disco 20 está perfilado um boleado de suporte 23 que pode ser conformado circunferencial e anelar ou subdividido em vários segmentos parciais. O boleado de suporte 23 será comprimido axialmente no interior do alojamento 10, com o que é evitada folga axial do elemento de filtração principal 17, dentro do alojamento 10. Com a gamela 13 fechada, este boleado de suporte 23 penetra em um encaixe 24, anelar reduzindo assim as vibrações do elemento de filtração 17, dentro do alojamento 10. No interior do meio de filtração 21 está previsto um tubo de suporte 25 que dispõe de uma variedade de passagens 26, em formato de janelas. O tubo de suporte 25 apresenta no seu primeiro lado frontal uma região terminal 27 fendida que é frontalmente envolta pela região discoidal 20. Desta maneira, o elemento de filtração principal 17 dispõe de suficiente elasticidade radial para poder ser encaixado no colar vedante 16. No lado frontal oposto, o tubo de suporte 25 dispõe de um fundo 28, fechado, ligeiramente arqueado para o interior. Na face do fundo que se projeta para o interior está prevista uma parede receptora 29 em formato de gamela. Nesta parede receptora 29 penetra um pino 30 e um elemento secundário 31, integrados dentro do alojamento de filtração principal 17. Este elemento secundário 31 dispõe de um corpo de suporte 32, o qual, como o tubo de suporte 25 do elemento de filtração principal 17, dispõe de uma variedade de passagens 26 retangulares. O corpo de suporte32 também dispõe de uma cobertura 33 estanque a fluido, na qual está perfilado um pino 30. No pino 30 está disposto um anel 34 compressível que serve para reduzir vibrações para o elemento secundário 31 e o ele

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8/10 mento de filtração principal 17. Além disso, a montagem do dispositivo de centragem, formado pelo pino 30 e pela parede receptora 29, é facilitada pelo anel 34. A altura da parede receptora 29 e o comprimento do pino 30 são de tal modo conformados que o elemento de filtração principal 17 contata o colar de vedação 16, antes de o pino 30 tocar a parede receptora 29. Somente quando o elemento de filtração principal 17 for mais introduzido, o pino 30 contatará a parede receptora 29. Para facilitar a montagem, ou o pino 30 ou a parede receptora 29 podem apresentar um plano oblíquo de introdução (não mostrado). Deste modo é facilitada a montagem do elemento de filtração principal 17.

[0020] Na face frontal do corpo de suporte 32, oposta do pino 30, está previsto um filete de rosca de fixação 35 que está atarraxado em um filete de rosca contrário 36 correspondente no alojamento. Para a vedação entre o elemento secundário 31 e a tampa 11 está previsto um anel -0 37 que se apoia em uma face do filete de rosca contrário 36. Além disso, o elemento secundário 31 dispõe de um velo de filtração 38 que encobre as regiões das passagens 26 e que nas regiões dos lados frontais, por meio de uma cola 39, está preso nos corpos de suporte 32. Altemativamente para a colagem, o velo de filtro 38 também pode estar soldado de modo vedante com o corpo de suporte 32 ou, por exemplo, poderá ser aplicado por espuma de PUR. Além disso, as formas de fixação do velo de filtração 38 podem se diferenciar nos dois lados frontais. Aqui são possíveis combinações aleatórias dos modos de fixação das diferentes faces frontais, com o que o velo de filtração 38 é soldado em uma face frontal, por exemplo, sendo colado, por exemplo, na outra face frontal.

[0021] Para purificar o ar admitido do motor de combustão, o ar não purificado penetra na direção da seta dentro da admissão 14 e é distribuído ao redor do elemento de filtração principal 17. Pelas relações de pressão reinantes no filtro de ar admitido, o ar penetra através

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9/10 do meio de filtração 21, sendo que as partículas contidas no ar são separadas no meio de filtração. O ar purificado atravessa as passagens 26 na direção do elemento secundário 31. No ar purificado não estão contidas mais partículas adicionais a serem separadas, e desta maneira o ar atravessa o velo de filtração 38 e o corpo de suporte 32. Do volume interno do elemento secundário 31 o ar flui na direção da seta pela saída 15, abandonando o filtro de ar aspirado e deslocandose na direção do motor de combustão.

[0022] Em uma troca do elemento de filtração principal 17, inicialmente a gamela 13 será separada da seção central 12. O elemento de filtração principal 17 pode, em seguida, ser removido com a mão, sendo o pino 30 extraído da parede receptora 29 e o boleado vedante 19 é removido do colar vedante 16. O elemento secundário 31 permanece atarraxado na tampa 11, de maneira que impurezas não podem alcançar a saída 15. Na inserção de um novo elemento de filtração principal 17, o boleado vedante 19 será novamente, parcialmente movido para o colar vedante 16, antes de o pino 30 penetrar na parede receptora 29. Depois de o elemento de filtração principal 17 ter sido novamente posicionado completamente sobre o colar vedante 16, estando o pino 30 centrado na parede receptora 29, a gamela 13 poderá ser novamente unida com a seção central 12.

[0023] A figura 2 apresenta um recorte do filtro de ar admitido em uma versão alternativa. Componentes construídos idênticos possuem números de referência idênticos. Diferente da figura 1, o corpo de suporte 32 essencialmente apresenta passagens 26' em formato essencialmente triangular. Além disso, no pino 30 do corpo de suporte não está previsto um anel adicional 34. Além disso, o velo de filtração está soldado com o corpo de suporte 32, sem componentes adicionais. O elemento de filtração principal 17 dispõe no seu fundo 28 de uma coroa receptora 40 que é formada de filetes 41 individuais. Estes filetes

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10/10 realizam um movimento elástico, no sentido de afastamento recíproco, a partir de uma pressão definida, possibilitando desta maneira a integração do pino 30. No caso, o material sintético então endurecido do pino 30 desliza sobre os filetes 41 que também consistem de material sintético de forma resistente. Para a montagem mais fácil, o pino 30 dispõe de um plano oblíquo de introdução 42 que pode ser conformado, por exemplo, como uma fase ou uma seção arredondada. O tubo de suporte 25 do elemento de filtração principal 17 apresenta na sua região próxima da seção frontal, nervuras condutoras 43 que produzem uma centragem aproximada do elemento secundário 31 no elemento de filtração principal 17, sendo assim facilitada a montagem. Em direção axial, o pino 30 possui suficiente folga na coroa receptora 40, sendo assim alcançada uma compensação de comprimento e, desta maneira, tolerâncias de comprimento ou dilatações térmicas, não resultam em danos dos elementos de filtração 17, 31.

[0024] Naturalmente os diferentes aspectos parciais dos diferentes exemplos de execução podem ser combinados adequadamente entre si. Além disso, também pode se imaginar uma inversão da disposição geométrica de pino e de encaixe.

Claims

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REIVINDICAÇÕES

1. Filtro de admissão de ar para motores de combustão, especialmente para veículos automotores, apresentando um alojamento (10) aberto com uma admissão (14) e uma saída (15), um elemento de filtração principal (17) fechado em formato anelar, integrado de modo vedante entre a admissão (14) e a saída (15), e um elemento secundário (31) anelar fechado que é sequencial ao elemento de filtração principal (17), na direção de fluxo e que está unido de modo vedante com a saída (15), caracterizado pelo fato de que na face frontal oposta à saída (15), entre o elemento secundário (31) e o elemento de filtração principal (17) está previsto um dispositivo de centragem (29, 30,

40, 41, 42), que serve para a fixação de posição radial do elemento de filtração secundário (31), dentro do elemento de elemento de filtração principal (17), sendo que o elemento de filtração principal (17), em seu lado frontal oposto à saída (15), dispõe de um fundo (28) estanque a fluido, no qual está disposta uma parte do dispositivo de centragem (29, 30, 50, 41, 42), sendo que o dispositivo de centragem (29, 30, 40,

41, 42) dispõe de um dispositivo receptor (29), conformado como coroa receptora (40) com filetes (41) previstos de forma distribuída, sendo que os filetes (41) da coroa receptora (40) se flexionam ligeiramente uma das outras na montagem de uma contrapeça (30) e permitem um alojamento livre de folgas da contrapeça (30) na coroa receptora (40).

2. Filtro de admissão de ar, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento secundário (31) dispõe, na sua face frontal oposta à saída (15), de uma cobertura (33) estanque a fluido, na qual está disposta uma parte do dispositivo de centragem (29, 30, 40, 41, 42).

3. Filtro de admissão de ar, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o elemento de filtração principal

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2/2 (17) dispõe de um tubo de suporte (25), no qual está perfilado o fundo (28).

4. Filtro de admissão de ar, de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que o elemento secundário (31) dispõe de um corpo de suporte (32), no qual está perfilada a cobertura (33).

5. Filtro de admissão de ar, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de centragem (29, 30, 40, 41, 42) dispõe de um dispositivo introdutor (30), conformado como pino (30).

6. Filtro de admissão de ar, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de centragem (29, 30, 40, 41, 42) dispõe axialmente de uma compensação de comprimento.