DE19654188A1 - Filterelement und Verfahren für dessen Herstellung - Google Patents
Filterelement und Verfahren für dessen HerstellungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Filterelement
sowie ein Verfahren für dessen Herstellung zur Verwendung in
einer Luftreinigungsanlage für einen Verbrennungsmotor eines
Kraftfahrzeuges.
Herkömmlicherweise besteht ein Filterelement zur Verwendung in
einer Luftreinigungsanlage für einen Verbrennungsmotor eines
Kraftfahrzeuges aus einem Filterabschnitt bestehend aus einem
gewellten oder gefalteten Blatt sowie einem Flanschabschnitt,
welcher den Filterabschnitt einrahmt. Darüber hinaus hat die
Luftfilteranlage zwei Gehäusebauteile (Gehäuse und Kappe),
welche durch Zusammenmontieren ein Gehäuse ausbilden. Wenn das
Filterelement in eine Luftfilteranlage mit einem oberen und
unteren Gehäuse eingebaut wird, dann wird der Flanschabschnitt
des Filterelements zwischen peripheren Halterabschnitten des
oberen und unteren Gehäuses gehalten.
Bei der herkömmlichen Luftfilteranlage ist eine separate
Gummidichtung (Dichtungsbauteil) an dem Flanschabschnitt des
Filterelements befestigt, um die Halterabschnitte der Gehäuse
und den Flanschabschnitt des Filterelementes abzudichten, was
dazu führt, daß die Anzahl der Teile der Luftfilteranlage sowie
deren Kosten erhöht werden. Darüber hinaus muß die Dichtung
jedesmal dann entfernt werden, wenn das Filterelement gewechselt
wird, wodurch die Dichtwirkung mit der Zeit verringert wird.
Falls der Flanschabschnitt des Filterelements direkt bzw.
unmittelbar zwischen jedem der Halterabschnitte der Gehäuse
eingesetzt wird, so arbeitet die Luftfilteranlage ohne die
Dichtung aufgrund der schlechten Dichtwirkung nicht.
Des weiteren schlägt die Druckschrift EP 0 692 296 A1 ein
Filterelement mit einem integralen Flanschabschnitt vor. Wenn
jedoch der Flanschabschnitt als ein Dichtungsbauteil zwischen
dem oberen und dem unteren Gehäuse (oder einer Kappe und einem
Gehäuse) eingesetzt wird, dann kann der Flanschabschnitt unter
einer hohen Temperatur aufgrund der darin enthaltenen
Kleberfaser deformiert werden. Wenn folglich das Filterelement
nach Reinigung erneut montiert wird, so wird ein Spalt zwischen
dem Flanschabschnitt und dem Gehäuse der Luftfilteranlage
erzeugt. Insbesondere dann, wenn die Dicke des Flanschabschnitts
sich erhöht, erhöht sich auch die Deformation.
Angesichts der vorstehend benannten Schwierigkeiten des Stands
der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
preisgünstiges Filterelement zu schaffen, welches einen
einfachen Aufbau sowie eine hohe Zuverlässigkeit aufweist und
niedrige Kosten verursacht, sowie ein Verfahren zu dessen
Herstellung zu schaffen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung besteht darin, ein Filterelement zu schaffen, welches
eine zuverlässige Dichtungswirkung aufweist, wohingegen die
Anzahl der Teile verringert wird. Eine weitere Aufgabe der
vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Filterelement zu
schaffen, welches eine zuverlässige Dichtungswirkung ohne
Verwendung einer Dichtung als ein separates Bauteil erzielt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin,
ein Filterelement zu schaffen, welches einen integralen
Dichtungsabschnitt von einer hohen Haltbarkeit ausgebildet aus
dem gleichen Filtermaterial aufweist.
Gemäß einem wichtigsten Konstruktionsaspekt der vorliegenden
Erfindung hat ein Flanschabschnitt einen komprimierten dünnen
Verbindungsabschnitt, einen dicken Dichtungsabschnitt sowie
einen komprimierten dünnen Schutzabschnitt. Der Flanschabschnitt
besteht aus den Filterblättern um den Filterabschitt. Der
Dichtungsabschnitt ist an dem Flanschabschnitt ausgeformt und
hat eine dicke sowie weiche Wand, die unmittelbar zwischen den
Halterabschnitten des oberen und unteren Gehäuses eines
Luftreinigers gehalten wird. Aus diesem Grunde ist eine separate
Dichtung nicht mehr notwendig. Da der Dichtungsabschnitt
zwischen dem komprimierten Verbindungsabschnitt und dem
komprimierten Schutzabschnitt ausgebildet ist, wird der
Dichtungsabschnitt von den Formationskräften gestützt.
Gemäß einem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird ein
Filterelement durch die folgenden Verfahrensschritte
hergestellt: Ausbilden einer Mehrzahl von gefalteten Blättern
aus einem ungewebten Textil oder Flies, Abstützen des
Zentralabschnitts der gefalteten Blätter und Preßformen eines
Abschnitts unterschiedlich zu dem Zentralabschnitt der
gefalteten Blätter. Der Preßformschritt besteht aus den
folgenden Schritten: Einsetzen der gefalteten Blätter zwischen
einem oberen Stempel und einem unteren Stempel und Pressen von
inneren und äußeren Peripherien des Flanschabschnitts durch die
Stempel, wodurch ein unkomprimierter Dichtungsabschnitt zwischen
den inneren und äußeren Peripherien ausgebildet wird.
Zusätzliche Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden aus den nachfolgenden detaillierten Beschreibung
bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die
begleitenden Zeichnungen besser ersichtlich:
Fig. 1 ist eine Perspektivenansicht, die ein Filterelement gemäß
einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
zeigt,
Fig. 2 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die das
Filterelement, das zwischen Halterabschnitte eines
Filtergehäusemantels und einer Filtergehäusekappe gehalten wird,
zeigt,
Fig. 3A und 3B sind Perspektivenansichten, welche jeweils
eine sauber-seitige Gehäusekappe und ein schmutz-seitiger
Gehäusemantel eines Luftreinigers gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel zeigen,
Fig. 4 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die einen
unteren Prägestempel und einen oberen Prägestempel eines
Preßformstempels für das Filterelement gemäß der Fig. 1 zeigt,
Fig. 5 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die das
Filterelement gemäß der Fig. 1, welche durch den Preßformstempel
gemäß der Fig. 4 preßgeformt ist, zeigt,
Fig. 6 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die das
Filterelement gemäß Fig. 1, welches erhitzt worden ist, zeigt,
Fig. 7 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die eine
Querschnittsvariation bzw. Änderung des Filterelements gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel zeigt,
Fig. 8 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die eine
weitere Querschnittsänderung des Filterelements gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel zeigt,
Fig. 9 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die eine
weitere Querschnittsänderung des Filterelements gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel zeigt,
Fig. 10 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die eine
weitere Querschnittsänderung des Filterelements gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel zeigt,
Fig. 11 ist eine Perspektivenansicht, die eine strukturelle
Änderung des Filterelements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
zeigt,
Fig. 12 ist eine Perspektivenansicht, die eine weitere
strukturelle Änderung des Filterelements gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel zeigt,
Fig. 13 ist eine Perspektivenansicht, die eine weitere
strukturelle Änderung des Filterelements gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel zeigt,
Fig. 14 ist eine Perspektivenansicht, die eine weitere
strukturelle Änderung des Filterelements gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel zeigt,
Fig. 15 ist eine Perspektivenansicht, die eine weitere
strukturelle Änderung des Filterelements gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel zeigt,
Fig. 16 ist eine Perspektivenansicht, die eine weitere
strukturelle Änderung des Filterelements gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel zeigt,
Fig. 17 ist eine Perspektivenansicht, die ein Filterelement
gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung zeigt,
Fig. 18 ist eine Schnittansicht, die einen Flanschabschnitt
sowie ein Dichtungsbauteil des Filterelements gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel zeigt,
Fig. 19 ist eine Schnittansicht, die das Filterelement gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel zeigt, bevor dieses in einem Gehäuse
installiert worden ist,
Fig. 20 ist eine Schnittansicht, die das Filterelement des
zweiten Ausführungsbeispieles zeigt, wenn es in dem Gehäuse
installiert worden ist,
Fig. 21A, 21B und 21C sind Diagrammansichten, die ein
Verfahren für einen Belastungstest bezüglich eines Stücks
ungewebten Textils erklärt, welches das Dichtungsbauteil des
Filterelements gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ausbildet,
Fig. 22 ist ein Graph, der das Ergebnis des Preßbelastungstests
gemäß der Fig. 21A, 21B und 21C zeigt,
Fig. 23 ist eine Schnittansicht, die eine Querschnittsänderung
des Flanschabschnitts des Filterelements gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel zeigt,
Fig. 24 ist eine Schnittansicht, die eine weitere
Querschnittsänderung des Filterelements gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel zeigt,
Fig. 25 ist eine Schnittansicht, die eine weitere
Querschnittsänderung eines Flanschabschnitts eines
Filterelements gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt,
Fig. 26 ist eine Schnittansicht, die einen Flanschabschnitt des
Filterelements gemäß der Fig. 25 zeigt, wenn der
Flanschabschnitt in Gebrauch ist,
Fig. 27 ist eine Schnittansicht, die eine weitere
Querschnittsänderung des Filterelements gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel zeigt,
Fig. 28 ist eine Schnittansicht, die den Flanschabschnitt gemäß
der Fig. 27 beim Zusammenbau zeigt und
Fig. 29 ist eine Schnittansicht, die den Flanschabschnitt gemäß
der Fig. 27 nach der Montage zeigt.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
werden nachfolgend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen
beschrieben.
Im folgenden wird ein erstes Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung näher beschrieben.
Die Fig. 1 zeigt ein Filterelement F des ersten
Ausführungsbeispiels, welches für einen Luftreiniger bzw. eine
Luftreinigungsanlage eines Verbrennungsmotors für ein
Kraftfahrzeug verwendet wird. Das Filterelement F ist in einem
Gehäuse bestehend aus einem schmutz-seitigen Gehäusebauteil 510
und einem rein-seitigen Gehäusebauteil 520 installiert, um den
Luftreiniger aufzubauen, wie er in den Fig. 2 und 3 gezeigt
wird.
Dieses Filterelement F hat einen Filterabschnitt 100 aus einem
gewellten Blatt sowie einen Flanschabschnitt 200, der den
Filterabschnitt 100 umschließt bzw. einrahmt. Dieser
Filterabschnitt 100 und der Flanschabschnitt bestehen aus dem
gleichen ungewebten Textil aus einer chemischen Faser. Darüber
hinaus ist das ungewebte Textil gefertigt durch Mischen einer
Hauptfaser und einer Klebefaser. Als die Hauptfaser wird eine
Polyesterfaser verwendet, wohingegen als die Klebefaser ein
modifiziertes Polyester mit einem Schmelzpunkt (beispielsweise
40°C bis 220°C), welche niedriger ist als jene der
Polyesterfaser (beispielsweise 240°C) der Hauptfaser auf die
Oberfläche der Hauptfaser beschichtet bzw. aufgetragen wird. Das
Filtermaterial wird derart geformt, daß sich die Faserdichte in
Richtung zur stromaufwärtigen Seite hin verringert und in
Richtung zur stromabwärtigen Seite in Flußrichtung der Luft
erhöht.
Der Filterabschnitt 100 besteht aus einer Mehrzahl von
gefalteten Abschnitten 110, die parallel zueinander ausgerichtet
sind. Jeder der gefalteten Abschnitte 110 steht vom
Flanschabschnitt 200 zu einer Seite vorwärts vor, um einen
ausreichenden Filterbereich des Filterabschnitts 100 zu bilden.
Flächen 111 und 112 von gegenüberliegenden Seiten des gefalteten
Abschnitts 110 sind geschlossen.
Der Flanschabschnitt 200 umgibt vier Seiten der rechtwinkligen
äußeren Peripherie des Filterabschnitts 100. Der
Flanschabschnitt 200 hat einen ringförmigen Anschlußabschnitt
210, einen ringförmigen Dichtungsabschnitt 220, der entlang der
äußeren Peripherie dieses kreisförmigen bzw. ringförmigen
Anschlußabschnitts 210 ausgeformt ist, sowie einen gerippten
bzw. gekordelten Schutzabschnitt 230, der entlang der äußeren
Peripherie dieses Dichtungsabschnitts 220 ausgeformt ist.
Eine Mehrzahl von Schichten des Filtermaterials ist an den sich
gegenüberliegenden Endabschnitten 200a und 200b des
Flanschabschnitts 200 gefaltet. Andererseits ist eine Mehrzahl
von Schichten des Filtermaterials an zwei Seitenabschnitten 200c
und 200d von der Oberseite mit gleicher Neigung wie die Wellen
oder Falten des Filterabschnitts 100 gepreßt.
Wenn der Flanschabschnitt 200 durch Pressen des Filtermaterials
bei hoher Temperatur ausgeformt wird, dann werden die Hauptfaser
des Filtermaterials des Verbindungsabschnitts 210 und des
Schutzabschnitts 230 aufgeheizt und in ein dünnes und
komprimiertes (oder festes) harzförmiges Blatt deformiert.
Andererseits wird der Dichtungsabschnitt 220 in ein weiches und
dickes oder unkomprimiertes filz- oder fliesförmiges Blatt mit
niedriger Dichte im Vergleich zu dem Verbindungsabschnitt 210
und dem Schutzabschnitt 230 ausgeformt. Wie in der Fig. 2
dargestellt wird, ist ein Querschnitt des Dichtungsabschnitts
220 abfallend von dem Schutzabschnitt 230 in Richtung zum
Verbindungsabschnitt 210 ausgeformt, um einen feigenförmigen
Querschnitt auszubilden, der dicker ist als die anderen
Abschnitte. Die maximale Dicke des Dichtungsabschnitts 220 ist
derart festgesetzt, daß sie größer ist als der Abschnitt
zwischen einem flachen Halterabschnitt 512 des Gehäusebauteils
510 und einem L-förmigen Halterabschnitt 522 eines
Gehäusebauteils 520. Vorzugsweise ist der Abschnitt zwischen den
Halterabschnitten 512 und 522 gleich der Dicke eines
Flanschabschnitts plus der Dicke einer Dichtung in einem
herkömmlichen Filterelement.
Da gemäß vorstehender Beschreibung eine Mehrzahl von Blättern
aus einem Filtermaterial zu einem Flanschabschnitt 200
ausgeformt ist, ist die Dichte des Dichtungsabschnitts 220 nicht
niedriger als die Dichte des Originalfiltermaterials.
Folglich wird das Filterelement F mit dem vorstehend
beschriebenen Aufbau hermetisch zwischen den zwei
Halterabschnitten 512 und 522 gehalten.
Da der Dichtungsabschnitt 220 das weiche filz- oder fliesförmige
Blatt hat, welches dicker ist als der Verbindungsabschnitt 210
und der Schutzabschnitt 230, kann eine ausreichende Dichtung
zwischen dem Dichtungsabschnitt 220 und den Gehäusebauteilen 510
und 520 ohne Verwendung eines zusätzlichen Bauteils erhalten
werden. Darüber hinaus ist das Dichtungsbauteil 220 flexibel,
wobei folglich der Flanschabschnitt 200 dichtend und einfach
zwischen den Halteabschnitten 512 und 522 gehalten werden kann.
Da gemäß vorstehender Beschreibung der Verbindungsabschnitt 210
sowie der Schutzabschnitt 230 komprimiert werden, um einen
harten oder festen Zustand anzunehmen, wird der weiche
Dichtungsabschnitt 220 vor Verformungskräften geschützt, wobei
eine hohe Festigkeit des Filterelements F gewährleistet wird. Da
der Dichtungsabschnitt 220 in die filz- bzw. fliesförmige
Wandung mit einer Dichte höher als der Filterabschnitt 100
geformt ist, wird eine ausreichende Dichtwirkung gewährleistet.
Die Dichte des Dichtungsabschnitts 220 ist niedriger als jene
des Verbindungsabschnitts 210 und des Schutzabschnitts 230.
Da des weiteren gemäß vorstehender Beschreibung der
Dichtungsabschnitt 220 derart ausgeformt ist, daß er in seinem
Querschnitt eine Feigenform annimmt, wird ein Abschnitt des
Dichtungsabschnitts 220, der mit den Haltabschnitten der zwei
Gehäusebauteile 510 und 520 in Anlagekontakt ist, an der äußeren
Peripherie des Filterelements F angeordnet. Selbst wenn die
Position des Filterelements F geringfügig in den
Gehäusebauteilen 510 und 520 während der Montage bewegt wird,
wird folglich eine ausreichende Dichtungswirkung gewährleistet.
Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, strömt Einlaßluft in
das Gehäusebauteil 510 durch das Filterelement F und das
Gehäusebauteil 520 wie durch die dargestellten Pfeile angezeigt
wird.
Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung des
Filterelements F näher beschrieben. Zuerst wird gemäß der Fig. 4
ein Formstempel S bestehend aus oberen und unteren Stempeln 600a
und 600b gebildet. Ein mittleres bzw. zwischenliegendes
Filtermaterial Fa, das aus laminierten und gefalteten Blättern
aus dem vorstehend beschriebenen Filtermaterial gebildet wird,
wird zwischen und die oberen und unteren Formstempel 600a und
600b gelegt. Die gegenüberliegenden Enden des zwischenliegenden
Filtermaterials Fa entsprechen den Abschnitten 200a und 200b
gemäß der Fig. 1. Sie werden gefaltet oder zusammengelegt, um
eine geeignete Dicke aufzuweisen.
Der periphere Abschnitt 130 des zwischenliegenden
Filtermaterials Fa wird durch die unteren und oberen Stempel
600a und 600b zusammengepreßt, während der Zentralabschnitt 120
so wie er ist verbleibt. Aus diesem Grunde hat der untere
Stempel 600a, wie in der Fig. 4 dargestellt ist, einen zentralen
gabelförmigen Abschnitt und einen T-förmigen Querschnitt, wobei
der obere Stempel 600b einen zentralen konkaven und nahezu einen
U-förmigen Querschnitt aufweist. Der obere Stempel 600b wird
abwärts zu dem unteren Formstempel 600a bewegt, um die äußere
Peripherie des dazwischenliegenden Filtermaterials Fa zu
pressen, um dies in eine Form umzuformen, wie es in der Fig. 5
gezeigt ist. Folglich werden die gegenüberliegenden
Endabschnitte 200a und 200b gemäß der Fig. 2 und 3
ausgebildet. Gleichzeitig werden die gegenüberliegenden
Seitenabschnitte 200c und 200d nach Quetschen des gefalteten
Blatts zu den Flanschabschnitten ausgeformt, wie in Fig. 1
gezeigt ist.
Gemäß der Fig. 4 und 5 werden U-förmige ringförmige
Rücksprünge 610 und 620 in dem unteren Stempel 600a und dem
oberen Stempel 600b ausgebildet, um einen Hohlraum an einer
Stelle entsprechend dem Dichtungsabschnitt 220 während des
Preßformschrittes auszubilden. Folglich wird ein nahezu
ringförmiger Abschnitt 131 entsprechend dem Dichtungsabschnitt
220 gemäß der Fig. 5 ausgeformt.
Als nächstes wird das dazwischenliegende Filtermaterial Fa gemäß
der Fig. 5 zwischen die oberen und unteren Stempel 600c und 600d
gelegt, wie in Fig. 6 dargestellt ist. Die Heizstempel 600c und
600d haben ringförmige Rücksprünge 630 und 640, welche ähnlich
zu den ringförmigen Rücksprüngen 610 und 620 der unteren und
oberen Formstempel 600a und 600b sind.
Wenn das zwischenliegende Filtermaterial Fa zwischen die oberen
und unteren Heizstempel 600c und 600d gelegt wird, wobei der
ringförmige Abschnitt 131 in die ringförmigen Rücksprünge 610
und 620 eingesetzt wird, wie in der Fig. 6 dargestellt ist, dann
erhitzen die Heizstempel 600c und 600d das Material Fa bei einer
hohen Temperatur, um die Hauptfaser des Verbindungsabschnitts
210 und des Schutzabschnitts 230 aufzuweichen, zu deformieren
und zu härten. Der ringförmige Dichtungsabschnitt 220 hat obere
und untere Flächen und ist in den Verbindungsabschnitt 210 an
einer Seite und in den Schutzabschnitt 230 an der anderen Seite
unter stumpfen Winkeln bezüglich der Flächen des
Verbindungsabschnitts 210 und des Schutzabschnitts 230
verschmolzen. Aus diesem Grunde wird die Fläche des
Dichtungsabschnitts 220 nicht aufgeheizt, während der
Verbindungsabschnitt 210 und der Schutzabschnitt 230 aufgeheizt
werden, wodurch der Dichtungsabschnitt vor einem Härten bzw.
Aushärten geschützt wird.
Als nächstes wird der ringförmige Abschnitt 131 des
dazwischenliegenden Filtermaterials Fa in die Feigenform im
Querschnitt durch einen Stempel gemäß der Fig. 2 ungeformt. Der
Dichtungsabschnitt mit dem feigenförmigen Querschnitt kann durch
eine rechtwinklige Form 220a gemäß der Fig. 7, einen
zylindrischen Abschnitt 220b oder 220c gemäß der Fig. 8 oder 9
ersetzt werden. Die Dichtungsabschnitte 200a, 200b und 200c
gemäß der Fig. 7 bis 9 haben Querschnitte, welche symmetrisch
mit Bezug auf eine Ebene sind, welche den Verbindungsabschnitt
210 beinhaltet. Jedoch kann der Dichtungsabschnitt 200
asymmetrisch ausgeformt sein. Er kann in einer anderen Form in
Kombination von zwei der Formen des Dichtungsabschnitts 200a,
200b und 200c ausgeformt sein. Beispielsweise kann eine Hälfte
des ringförmigen Dichtungsabschnitts 200b und eine Hälfte des
rechteckigen Abschnitts 200a miteinander kombiniert werden.
Des weiteren kann der Dichtungsabschnitt 220 derart ausgeformt
sein, daß er einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist. Der
halbkreisförmige Abschnitt 220d liegt dem rein-seitigen
Gehäusebauteil 520 gegenüber, um zu verhindern, daß Schmutz in
die Innenseite des Gehäusebauteils 520 strömt.
Vorliegend wird eine erste Konstruktionsänderung des ersten
Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Fig. 11 beschrieben.
Ein Filterabschnitt 100A wird aus einer Mehrzahl von gefalteten
Abschnitten 140 ausgebildet, die senkrecht zu jenen des
Filterabschnitts 100 in Fig. 1 angeordnet sind. Die anderen
Strukturen sind ähnlich zu jenen des Filterabschnitts 100 des
ersten Ausführungsbeispiels.
Das Filterelement kann gemäß der Fig. 12 ausgeformt sein, wonach
die Zentralabschnitte in der Längsrichtung jedes gefalteten
Abschnitts 140 des Filterabschnitts 100A durch Wärme gepreßt
sind, so daß ein Brückenabschnitt 141 ähnlich zum
Verbindungsabschnitt 110 ausgeformt wird.
Der Brückenabschnitt 141 verhindert, daß die zwei längeren
Seitenabschnitte 210c und 200d des Filterelements zur Innenseite
hin umgebogen werden. Die anderen Strukturen und
Funktionswirkungen sind ähnlich zu jenen gemäß der vorhergehend
beschriebenen ersten Modifikation des ersten
Ausführungsbeispiels.
Des weiteren wird eine zweite konstruktive Änderung des ersten
Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Fig. 13 beschrieben.
Eine Mehrzahl von gefalteten Abschnitten 150 ist in einer
Richtung quer zum Flanschabschnitt 200 unter einem Winkel von
45°C angeordnet, so daß der gesamte Flanschabschnitt 200 durch
Pressen ausgeformt wird, um die Ober- und die Unterseite jedes
gefalteten Abschnitts 150 zu quetschen. Als ein Ergebnis hiervon
hat der Flanschabschnitt 200 eine gleichförmige Dichte und
Festigkeit. Die anderen Strukturen, die Funktion sowie die
Wirkungen sind ähnlich zum ersten Ausführungsbeispiel.
Eine dritte Konstruktionsänderung des ersten
Ausführungsbeispiels wird nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 14
beschrieben.
Eine Mehrzahl von bogenförmigen gefalteten Abschnitten 160 ist
ausgeformt, um die Steifigkeit des gesamten Filterabschnitts
100c zu erhöhen. Die andere Konstruktion, Funktion und Wirkungen
sind ähnlich zu jenen des vorstehend beschriebenen ersten
Ausführungsbeispiels.
Des weiteren wird eine vierte Konstruktionsänderung des ersten
Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Fig. 15 beschrieben.
Gemäß der Fig. 15 werden die Peripherie des Filterabschnitts
100D und der Flanschabschnitt 200A ringförmig ausgebildet.
Hierdurch können Funktionen und Wirkungen ähnlich zu jenen des
ersten Ausführungsbeispiels erzielt werden.
Der gefaltete Abschnitt 170 kann ringförmig, radial, wellig,
dreieckig oder polygonal ausgebildet sein.
Eine fünfte Konstruktionsänderung des ersten
Ausführungsbeispiels wird mit Bezug auf die Fig. 16 beschrieben.
Ein Filterelement G besteht aus einem Filterabschnitt 100D und
einem Flanschabschnitt 200B. Ein gerader Filterabschnitt, wie er
beispielsweise in der Fig. 1 gezeigt ist, wird in eine
zylinderische Form gerollt, wobei die gegenüberliegenden Enden
des Filterabschnitts überlappt und erhitzt werden, um
miteinander verbunden zu werden. Der Flanschabschnitt 200B hat
einen Dichtungsabschnitt 220 sowie einen Schutzabschnitt, die in
einer Weise ähnlich zu dem vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiel ausgebildet sind.
Wenn außenseitige Luft in den Umfang (d. h. die Schmutzseite) des
Filterabschnitts 100E von einem Einlaß des Gehäuses aus
einströmt, so durchströmt die Luft den Filterabschnitt 100E und
dringt in die Innenseite (d. h. die Rein-Seite) des
Filterabschnitts 100E ein. Hieraufströmt die gefilterte Luft
aus dem Flanschabschnitt 200B sowie einem Auslaß des Gehäuses
aus. Der Einlaß des Gehäuses wird durch einen Dichtungsabschnitt
220 des Flanschabschnitts 200B abgedichtet.
Der Dichtungsabschnitt mit einem feigenförmigen Querschnitt, wie
vorstehend anhand des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben
worden ist, kann in einfacher Weise ersetzt werden.
Der Flanschabschnitt 200B kann sich von der Längsmitte des
gefalteten bzw. gewellten Filterabschnitts 100E aus erstrecken.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird
nachstehend beschrieben.
Ein Filterelement 100F hat einen Filterabschnitt 10, bestehend
aus einer Mehrzahl von gefalteten Abschnitten 11, einen
Flanschabschnitt 20, der den Filterabschnitt 10 umrahmt und
trägt sowie ein Dichtungsbauteil 30, das auf den
Flanschabschnitt 20 gebondet ist. Der Flanschabschnitt 20 ist
derart ausgebildet, daß er integral mit einem Filterabschnitt 10
ist und besteht aus einem flachen Verbindungsabschnitt 21, einem
flachen Vorsprungsabschnitt 22 sowie einem Lippenabschnitt 23
mit einem V-förmigen Querschnitt, der sich rückwärts bezüglich
des Dichtungsbauteils 30 erstreckt, wodurch eine geeignete
Steifigkeit erhalten wird. Folglich ist der Lippenabschnitt 23
wesentlich härter als der Dichtungsabschnitt 30. Der
Flanschabschnitt 20 wird aufgeheizt und gepreßt, wodurch der
Flanschabschnitt 20 vollständig gehärtet wird, wie vorstehend
beschrieben worden ist. Das Dichtungsbauteil 30 hat einen
Dichtungsabschnitt 33 und ist an den Flanschabschnitt 20 durch
Heißschmelzen eines inneren flachen Abschnitts 31 und eines
äußeren flachen Abschnitts 32 gebondet.
Das Dichtungsbauteil 30 besteht aus dem gleichen ungewebten
Textil wie die Hauptfaser des Filterabschnitts 10 und des
Flansches 20. Das Dichtungsbauteil 30 wird lediglich aus der
Hauptfaser ohne eine zusätzliche Klebefaser gefertigt. Die
flachen Verbindungsabschnitte 21 und der flache Schutzabschnitt
22 des Flanschabschnitts 20 sowie die inneren und äußeren
flachen Abschnitte 31 und 32 des Dichtungsbauteils 30 werden
erhitzt und gepreßt durch heiße Platten von der Außenseite her,
um den Flanschabschnitt 20 sowie das Dichtungsbauteil 30 zu
bonden. Vorzugsweise werden die Filtermaterialien des ungewebten
Textils bestehend aus der Hauptfaser und der Klebefaser aus der
gleichen Polyesterfaser gefertigt. Darüber hinaus kann in dem
zweiten Ausführungsbeispiel der Lippenabschnitt 23 irgendeine
Querschnittsform aufweisen, solange er als ein Dichtungsbauteil
funktionieren kann.
In den Fig. 19 und 20 wird der Flanschabschnitt 20 zwischen
einem Halterabschnitt 512 eines Gehäuses 510 (schmutz-seitiges
Gehäuse) und einem Halterabschnitt 522 einer Kappe oder Deckels
520 (sauber-seitiges Gehäuse) gehalten und fixiert, so daß das
Filterelement 100F in dem Gehäuse gehalten wird. Die Härte des
Lippenabschnitts 23 ist ausreichend, um die periphere Form
aufrechtzuerhalten, wobei folglich der Lippenabschnitt 23 vor
einer Deformationskraft geschützt wird, wenn das Filterelement
100F in den Luftreiniger 500 eingebaut wird.
Der Dichtungsabschnitt 33 des Dichtungsbauteils 30 wird im
folgenden beschrieben.
Wenn gemäß der Fig. 21A, 21B und 21C eine ursprüngliche Höhe
eines ungewebten Textilstückes Tp, für den Fall, daß auf dieses
eine Last W angelegt ist, t° beträgt, und eine Höhe des
ungewebten Textilstücks Tp für den Fall, daß es auf eine
spezifische Größe gepreßt ist t beträgt und eine Höhe des
Textilstücks Tp, für den Fall, daß auf dieses hierauf eine Last
W angelegt ist, t° beträgt, dann wird die Kompressibilität α des
Dichtungsbauteils 30 durch die folgende Gleichung (1) berechnet:
α[%]={(t°-t)/t°}×100 (1)
Der Permanent-Kompressions-Verformungsanteil CS wird durch die
folgende Gleichung (2) berechnet:
CS[%]={(t₀-t′)/(t°-t)}×100 (2)
Die Fig. 22 zeigt eine Beziehung zwischen einem geeigneten
Bereich der Kompressibilität α [%], wobei der Permanent-
Kompressions-Verformungsanteil CS [%] des ungewebten Textils
gemäß der Fig. 21A, 21B und 21C betrachtet wird.
Wie in der Fig. 22 gezeigt ist, befindet sich der geeignete
Bereich der Kompressibilität α des ungewebten Textils in einer
Bandbreite von 40 bis 80%, wenn der Permanent-Kompressions-
Verformungsanteil CS ungefähr 75% beträgt. Mit dem NBR
(Nitrilgummi), welches als Vergleichsmaterial gezeigt wird,
befindet sich der geeignete Bereich der Kompressibilität α in
einer Bandbreite von 20 bis 30% (enger als die Bandbreite bzw.
der Bereich des ungewebten Textils). Falls die Kompressibilität
α von dem NBR mehr als 60% beträgt, kann ein Bruch oder Spalt
erzeugt werden, wie durch einen Schnittpunkt in Fig. 22
dargestellt wird.
Der Lippenabschnitt 23 des Filterelements 100F bildet eine Wand,
welche die gesamte Peripherie des Flanschabschnitts 20 umgibt.
Wenn aus diesem Grunde das Filterelement 100F in einen
Luftreiniger bzw. Luftfilter eingebaut wird, dann wird der
Lippenabschnitt 23 zwischen dem Halterabschnitt 512 des Gehäuses
510 und dem Halterabschnitt 522 der Kappe oder des Deckels 520
gehalten. Da darüber hinaus der Lippenabschnitt 23 des
Filterelements 100F einen V-förmigen Querschnitt hat, so kann
die Weite bzw. Breite des Flanschabschnitts 20 kleiner gemacht
werden und der effektive Bereich der Filterabschnitts 10
entsprechend breiter gemacht werden.
Eine erste Querschnittsänderung des zweiten Ausführungsbeispiels
wird nachstehend mit Bezug auf die Fig. 23 und 24
beschrieben. Da gemäß der Fig. 23 ein Lippenabschnitt 123 eines
Flanschabschnitts 120 mit einem flachen Boden oder Grund
ausgebildet ist, der eine Breite A hat, um eine trapezoide Form
auszubilden, um zu verhindern, daß Geräusche, die in dem
Luftreiniger 500 erzeugt werden, nach außen übertragen werden.
Die Geräuschübertragung wird ferner verhindert durch ein
Dichtungsbauteil 40, das am den Lippenabschnitt 123 an der
Schmutzseite gebondet ist, wie in der Fig. 24 dargestellt wird.
Eine zweite Querschnittsänderung des zweiten
Ausführungsbeispiels wird nachfolgend mit Bezug auf die Fig.
25 und 26 beschrieben.
Gemäß der Fig. 25 ist ein Dichtungsbauteil 230, das einen
konvex-linsenförmigen Querschnitt hat, an der äußeren Peripherie
des Flanschabschnitts 220 ausgebildet. Das Dichtungsbauteil 230
ist abgebogen, um auf der offenen Seite des Lippenabschnitts
aufgesetzt zu werden, so daß ein flacher Abschnitt 231 des
Dichtungsbauteils 230 zu einem flachen Verbindungsabschnitt 221
des Flanschabschnitts 220 erhitzt und gebondet wird. Ein weicher
Dichtungsabschnitt 233 mit einer niedrigen Dichte wird in dem
Dichtungsbauteil 230 ausgeformt, das mit dem Flanschabschnitt
220 integriert ist.
Gemäß vorstehender Beschreibung wird bei der zweiten
Modifikation des zweiten Ausführungsbeispiels das
Dichtungsbauteil 230 einstückig mit dem Flanschabschnitt 220
ausgebildet, wobei das Dichtungsbauteil 230 derart gebogen wird,
daß die vorstehend beschriebene Dichtungswirkung erhalten wird.
Darüber hinaus ist der Flanschabschnitt 220 einstückig mit dem
Filterabschnitt 10. Folglich wird die Teileanzahl des
Filterelements verringert, so daß die Struktur des
Filterelements vereinfacht werden kann.
Eine dritte Querschnittsänderung des zweiten
Ausführungsbeispiels wird nachstehend mit Bezug auf die Fig.
27 bis 29 beschrieben.
Ein Flanschabschnitt 320 ist einstückig mit der äußeren
Peripherie des Filterabschnitts 10 des Filterelements 300F
ausgebildet, wobei ein weicher unkomprimierter
Dichtungsabschnitt 321 in der Mitte des Flanschabschnitts 320
auf der Sauber-Seite ausgeformt ist. Andererseits ist ein
separates Rahmenbauteil 330 an dem Flanschabschnitt 320 auf der
Schmutz-Seite fixiert. Das Rahmenbauteil 330 hat vier
Vorsprungsabschnitte 331, 332, 333 und 334, die mit dem
Flanschabschnitt 320 in Eingriff sind sowie zwei
Vorsprungsabschnitte 335 und 336. Der äußerste
Vorsprungsabschnitt 331 ist mit der äußeren Peripherie des
Flanschabschnitts 320 in Eingriff. Der Vorsprungsabschnitt 332
ist dichtend in die Rückseite eines Dichtungsabschnitts 321
gepreßt. Der Vorsprungsabschnitt 333 ist in den inneren
Verbindungsabschnitt des Flanschabschnitts 320 gepreßt, um mit
dem Filterelement 300F in Eingriff zu kommen. Der
Vorsprungsabschnitt 334 hat ein scharfe Kante, welche in die
Seitenfläche des Filterabschnitts 10 eingezwängt ist.
Der Flanschabschnitt 320 sowie der Rahmen 330 werden zwischen
dem Halteabschnitt 512 des Gehäuses 510 sowie dem Halteabschnitt
522 des Deckels 520 des Luftreinigers 500 gehalten, wenn das
Filterelement 300F in einen Luftreiniger eingebaut wird. Der
Rahmen 330 besteht aus einem Kunstharz, welches hart genug dazu
ist, eine Deformation zu verhindern, wenn das Filterelement 300F
montiert wird. Zu diesem Zweck wird der Dichtungsabschnitt 321
des Flansches 320 unter einem geeigneten Druck preßgeformt.
Wie mit Bezug auf die Fig. 17 bis 29 beschrieben worden ist,
besteht zumindest der Dichtungsabschnitt oder der
Lippenabschnitt aus dem selben Material wie der Filterabschnitt
10. Als ein Ergebnis hiervon wird die Zahl der Teile und
Materialien verringert, und das Herstellungsverfahren
vereinfacht.
Obgleich die vorliegende Erfindung vollständig mit Bezug auf die
bevorzugten Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die
begleitenden Zeichnungen beschrieben worden ist, sollte darauf
hingewiesen werden, daß zahlreiche Änderungen und Modifikationen
für einen Durchschnittsfachmann ersichtlich sind. Solche
Änderungen und Modifikationen fallen jedoch unter den Umfang der
vorliegenden Erfindung, wie er durch die nachfolgenden Ansprüche
definiert wird.
Filterelement bestehend aus einem ungewebten Filtermaterial oder
Textil, mit folgenden Elementen: einer Mehrzahl von gefalteten
Abschnitten sowie einen Flanschabschnitt 200, 200A, 200B, der
einstückig mit dem Filterabschnitt 100, 100A-100E ausgeformt
ist. Der Flanschabschnitt 200, 200A, 200B ist ausgeformt durch
ein Paar Preßformstempel, derart, daß er einen dünnen und
komprimierten Verbindungsabschnitt 210, der entlang der äußeren
Peripherie des Filterabschnitts 100, 100A-100E ausgeformt ist,
einen dicken und unkomprimierten Dichtungsabschnitt 220, 220a-220d,
der entlang der äußeren Peripherie des
Verbindungsabschnitts 210 ausgeformt ist und einen dünnen
Schutzabschnitt 230 hat, der entlang der äußeren Peripherie des
Dichtungsabschnitts 220, 220a-220d ausgeformt ist.
Claims (16)
1. Filterelement, welches in einem Gehäuse installierbar
ist, das eine Schmutz-Seite und eine Rein-Seite hat, wobei das
Filterelement folgende Bauteile hat:
einen gefalteten oder wellenförmigen Filterabschnitt (100, 100A-100E) bestehend aus einem laminierten Filtermaterial und ein Flanschabschnitt (200, 200A, 200B) bestehend aus dem laminierten Filtermaterial, der einstückig mit der äußeren Peripherie des Filterabschnitts (100, 100A-100E) für das Lagern bzw. Abstützen des Filterabschnitts (100, 100A-100E) verbunden ist, wobei der Flanschabschnitt (200, 200A, 200B) folgende Bauteile hat:
ein dicker Dichtungsabschnitt (220, 220A-220D),
ein dünner komprimierter Verbindungsabschnitt (210) für das Verbinden des Dichtungsabschnitts (220, 220A-220D) mit dem Filterabschnitt (100, 100A-100E), und
ein dünner komprimierter Schutzabschnitt (230), der um den Dichtungsabschnitt (220, 220A-220D) für das mechanische Abstützen des Dichtungsabschnitts (220, 220A-220D) angeordnet ist.
einen gefalteten oder wellenförmigen Filterabschnitt (100, 100A-100E) bestehend aus einem laminierten Filtermaterial und ein Flanschabschnitt (200, 200A, 200B) bestehend aus dem laminierten Filtermaterial, der einstückig mit der äußeren Peripherie des Filterabschnitts (100, 100A-100E) für das Lagern bzw. Abstützen des Filterabschnitts (100, 100A-100E) verbunden ist, wobei der Flanschabschnitt (200, 200A, 200B) folgende Bauteile hat:
ein dicker Dichtungsabschnitt (220, 220A-220D),
ein dünner komprimierter Verbindungsabschnitt (210) für das Verbinden des Dichtungsabschnitts (220, 220A-220D) mit dem Filterabschnitt (100, 100A-100E), und
ein dünner komprimierter Schutzabschnitt (230), der um den Dichtungsabschnitt (220, 220A-220D) für das mechanische Abstützen des Dichtungsabschnitts (220, 220A-220D) angeordnet ist.
2. Filterelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Dichtungsabschnitt (220, 220A-220D) weicher ist als der
Verbindungsabschnitt (210) und der Schutzabschnitt (230).
3. Filterelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß
das Filtermaterial aus einem ungewebten Textil besteht, welches
eine Klebe- oder Verbindungsfaser enthält.
4. Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß
der Dichtungsabschnitt (220, 220A-220D) eine konvexe Oberfläche
hat.
5. Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß
der Dichtungsabschnitt (220) einen feigenförmigen Querschnitt
hat.
6. Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß
das Filterelement rechtwinklig ist, wobei der gefaltete
Filterabschnitt (100, 100A) Falten hat, die parallel mit einer
Seite des Filterelements angeordnet sind.
7. Filterelement mit
einem Filterabschnitt (100F), der eine Mehrzahl von gefalteten Abschnitten hat und
einem Flanschabschnitt (20), der einstückig mit einer äußeren Peripherie des Filterabschnitts (100F) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß
der Flanschabschnitt (20) folgende Elemente hat:
einen dicken Dichtungsabschnitt (33, 233, 321) und
einen Lippenabschnitt (23, 123, 220, 335, 336), der in eine Richtung entgegengesetzt zu dem Dichtungsabschnitt (33, 233, 321) vorsteht.
einem Filterabschnitt (100F), der eine Mehrzahl von gefalteten Abschnitten hat und
einem Flanschabschnitt (20), der einstückig mit einer äußeren Peripherie des Filterabschnitts (100F) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß
der Flanschabschnitt (20) folgende Elemente hat:
einen dicken Dichtungsabschnitt (33, 233, 321) und
einen Lippenabschnitt (23, 123, 220, 335, 336), der in eine Richtung entgegengesetzt zu dem Dichtungsabschnitt (33, 233, 321) vorsteht.
8. Filterelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß
der Dichtungsabschnitt (33, 233, 321) an den
Flanschabschnitt (20) gebondet ist.
9. Filterelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß
der Dichtungsabschnitt (233) sich von der äußeren Peripherie
des Flanschabschnitts (20) erstreckt, der gegen den
Flanschabschnitt (20) gebogen ist.
10. Filterelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß
der Dichtungsabschnitt (233) an den Flanschabschnitt (20)
gebondet ist.
11. Filterelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß
der Lippenabschnitt (23, 123, 220, 335, 336) um die gesamte
Peripherie des Flanschabschnitts (20) angeordnet ist.
12. Filterelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß
der Lippenabschnitt (23) einen V-förmigen Querschnitt hat.
13. Filterelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß
der Lippenabschnitt (123) einen rechtwinkligen Querschnitt
hat.
14. Filterelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß
der Lippenabschnitt (23, 123, 220, 335, 336) eine
Kompressibilität von mehr als ungefähr 40% hat.
15. Filterelement mit
einem Filterabschnitt (10), der eine Mehrzahl von gefalteten
Abschnitten hat,
einem Flanschabschnitt (320), der um den Filterabschnitt (10) für das Abstützen des Filterabschnitts (10) angeordnet ist und
einem Lippenabschnitt (335, 336), der an den Flanschabschnitt (320) gebondet ist, dadurch gekennzeichnet, daß
der Flanschabschnitt (320) einen Dichtungsabschnitt (321) hat, der einstückig mit dem Filterabschnitt (10) ausgebildet ist und aus dem gleichen Filtermaterial wie der Filterabschnitt (10) besteht.
einem Flanschabschnitt (320), der um den Filterabschnitt (10) für das Abstützen des Filterabschnitts (10) angeordnet ist und
einem Lippenabschnitt (335, 336), der an den Flanschabschnitt (320) gebondet ist, dadurch gekennzeichnet, daß
der Flanschabschnitt (320) einen Dichtungsabschnitt (321) hat, der einstückig mit dem Filterabschnitt (10) ausgebildet ist und aus dem gleichen Filtermaterial wie der Filterabschnitt (10) besteht.
16. Verfahren zur Herstellung eines Filterelements mit den
folgenden Verfahrensschritten:
Ausbilden eines gefalteten Blatts (120) aus ungewebtem Textil,
Abstützen eines Mittelabschnitts des gefalteten Blatts und Preßformen eines Abschnitts unterschiedlich zu dem Mittelabschnitt des gefalteten Blatts, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßformschritt folgende Unterschritte hat:
Einsetzen des gefalteten Blatts zwischen einem oberen Stempel (600B) und einem unteren Stempel (600A),
Pressen von inneren und äußeren Peripherien des gefalteten Blatts durch die Stempel (600A, 600B), wodurch ein Dichtungsabschnitt (131, 220A-220D) zwischen den inneren und äußeren Peripherien ausgebildet wird.
Ausbilden eines gefalteten Blatts (120) aus ungewebtem Textil,
Abstützen eines Mittelabschnitts des gefalteten Blatts und Preßformen eines Abschnitts unterschiedlich zu dem Mittelabschnitt des gefalteten Blatts, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßformschritt folgende Unterschritte hat:
Einsetzen des gefalteten Blatts zwischen einem oberen Stempel (600B) und einem unteren Stempel (600A),
Pressen von inneren und äußeren Peripherien des gefalteten Blatts durch die Stempel (600A, 600B), wodurch ein Dichtungsabschnitt (131, 220A-220D) zwischen den inneren und äußeren Peripherien ausgebildet wird.
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