DE29780439U1

DE29780439U1 - Filter mit Schutzschirm

Info

Publication number: DE29780439U1
Application number: DE29780439U
Authority: DE
Original assignee: Donaldson Co Inc
Current assignee: Donaldson Co Inc
Priority date: 1996-02-29
Filing date: 1997-02-26
Publication date: 1999-04-01
Anticipated expiration: 2007-02-27
Also published as: AU2134797A; CN1217670A; US5700304A; JP2000506058A; WO1997031696A1; AU706557B2; KR19990087294A

Description

Anmelder/Inhaber: Donaldson Company, Inc.

Amtsaktenzeichen: PCT/US 97/02771 - WO 97/31696

Donaldson Company, Inc.

Filter mit Schutzschirm

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Luftfilterkonstruktionen. Sie betrifft allgemein vorteilhafte Luftfilterkonstruktionen mit einer wahlweise angeordneten Luftströmungsschirmanordnung.

Hintergrund der Erfindung

Luftfilterkonstruktionen können in vielen Anwendungen genutzt werden. Zum Beispiel werden sie typischerweise angewandt, um Schwebstoffteilchen aus dem Lufteinlaß zu Motoren zu entfernen. Einige spezielle Beispiele solcher Anwendungen sind die Lufteinlaßsysteme für Bauwerkanlagen, Fernlaster, Busse und Personenfahrzeuge.

Typische Luftströmungsanordnungen umfassen ein Luftfilterelement, das in Luftströmungsverbindung mit einem Motorlufteinlaßrohr angeordnet ist. Das Luftfilterelement ist typischerweise in einem Gehäuseaufbau aufgenommen. In vielen Fällen ist das Luftfilterelement als ein herausnehmbarer und ersetzbarer Teil

des Luftfiltersystems konstruiert. Das heißt, das Filterelement ist in solch einer Art und Weise eingebaut, daß es periodisch herausgenommen und ersetzt werden kann, wenn es abnutzt oder unerwünschterweise mit gefiltertem Stoff zugesetzt wird.

In einigen Konstruktionen sind das Filterelement und Gehäuse so konstruiert, daß ein "Vorreinigungs"-Vorgang stattfindet. Zum Beispiel sind einige Gehäuse für einen dort hineingelenkten Luftstrom konstruiert, der zuerst in einer Kreisströmung oder einem schraubenförmigen Muster um das Filterelement herum (oder dieses umschreibend) gelenkt wird. In solchen Anordnungen werden einige der im Luftstrom getragenen Schwebstoffteilchen an die Innenwand des Gehäuses geführt und werden aus dem Luftstrom heraus auf den Boden des Gehäuses fallen. Außerdem werden, wenn sich der Luftstrom verlangsamt, schwerere oder größere Schwebstoffteilchen zum Herauslösen neigen. Solche System umfassen im wesentlichen einen Sammelpunkt am Boden des Gehäuses, von dem die Schwebstoffteilchen periodisch ausgetragen werden können. Wenn solch eine Konstruktion verwendet wird, dann findet ein bestimmter Anteil der "Vorreinigung" der Schwebstoffteilchen im Luftstrom statt, bevor der Luftstrom überhaupt tatsächlich in das Filtermedium des Filterelementes eintritt oder durch dieses hindurchgeht.

Es sind zahlreiche konventionelle Systeme bekannt und im Handel erhältlich. Die US-Patente 3,078,650; 3,584,439 und 4,491,460 beinhalten Filtersysteme mit solch einer "Vorreinigungs"-Konstruktion. Ähnliche entsprechende Produkte sind von der Donaldson Company, Inc. of Minneapolis, Minnesota, unter der Handelsbezeichnung CYCLOPAC erhältlich. Donaldson Company, Inc. ist der Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Filterelement vorgesehen. Das Filterelement umfaßt im allgemeinen eine erste Auskleidung, einen Bereich aus Filtermedium und eine Schirmanordnung. Die erste Auskleidung hat im allgemeinen offene Bereiche für den Durchgang von Luft dorthindurch. Die erste Auskleidung umfaßt im allgemeinen eine stromaufwärtsliegende Fläche und eine stromabwärtsliegende Fläche. Der Bereich des Filtermediums ist stromabwärts von der ersten Auskleidung angeordnet. Die Schirmanordnung ist im allgemeinen an einem gelochten oder offenen Teil der ersten Auskleidung entlang ihrer stromabwärtsliegenden Fläche in so einer Position angeordnet, daß sie einen verbundenen Teil der ersten Auskleidung vom direkten Hindurchströmen von Luft dorthindurch und

in einen Teil des Bereiches des Filtermediums abschirmt. Das heißt, im allgemeinen ist die Schirmanordnung zwischen der Außenauskleidung und dem Filtermedium in einer ausgewählten Position angeordnet, um den direkten Luftstrom in das Filterelement an jener Stelle zu verhindern.

In einer bevorzugten Anordnung umfaßt die Schirmanordnung im allgemeinen einen Polymerfilm oder -folie. Vorzugsweise ist die Folie ungefähr 0,1 - 1,0 mm dick, normalerweise ungefähr 0,5 mm dick, und besteht aus Polypropylen oder Polyethylen. Typische Schirmanordnungen werden in Abhängigkeit von der Gesamtgröße des Systems entweder 50, 75, 100, 150, 200 oder 250 mm lang sein, wobei ungefähr 10 mm in einer zugehörigen Abschlußkappe eingebettet sind.

In typischen und bevorzugten Systemen besteht die erste Auskleidung aus einer Außenauskleidung aus Streckmetall; und der Bereich des stromabwärts von der ersten Auskleidung angeordneten Filtermediums umfaßt gefaltetes Papierfilterme-dium, vorzugsweise mit den Falten so ausgerichtet, daß sie sich in Längsrichtung an dem System entlang erstrecken.

In typischen bevorzugten Anordnungen ist die Folie sowohl zwischen als auch an einem Teil des gefalteten Papierfiltermediums und einem Teil der Streckmetallauskleidung angeordnet.

Typische bevorzugte Systeme umfassen eine erste Abschlußkappe, in der ein Teil der ersten Auskleidung, der Bereich des Filtermediums und die Schirmanordnung eingebettet sind. Meistens umfassen die Systeme erste und zweite gegenüberliegende Abschlußkappen, die normalerweise rund sind, wobei Teile der ersten Auskleidung und der Bereich des Filtermediums in beiden Abschlußkappen eingebettet sind. Typische Systeme werden meistens zylindrisch in der Gesamtgestaltung sein, und wenn gefaltetes Papier verwendet wird, erstrecken sich die Falten im allgemeinen längs zwischen den Abschlußkappen.

Erfindungsgemäß ist außerdem eine gesamte Filteranordnung vorgesehen, die ein Gehäuse, ein herausnehmbares und ersetzbares Filterelement, im wesentlichen wie oben beschrieben, und eine Vorreinigungsanordnung umfaßt, die so aufgebaut und angeordnet ist, daß Luft tangential geführt wird, wenn sie in das Gehäuse eintritt; d. h., in einem kreisförmigen oder schraubenförmigen Strömungsmuster, das das Filterelement umschreibt oder im wesentlichen um das Filterelement herum geführt wird, zumindestens zu Beginn. In solchen Anordnungen ist die Schirmanordnung so

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angeordnet, daß sie den Luftstrom, wenn er tangential ankommt, am direkten Eintreten in das Filterelement ohne zuerst zumindest in einem gewissen Ausmaß das kreisförmige Strömungsmuster entlang geführt zu werden, verhindert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

- Fig. 1 ist eine schematische, fragmentarische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Luftfilterkonstruktion; in Fig. 1 sind Teile weggebrochen, um einen Innendetail zu zeigen.

- Fig. 2 ist eine vergrößerte, auseinandergezogene, fragmentarische Schnittansicht eines Teiles der in Fig. 1 gezeigten Anordnung.

- Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht einer Hülsenanordnung, die in einem

erfindungsgemäßen Filterelement anwendbar ist.

- Fig. 4 ist eine schematische Ansicht eines Filterelementes und eines Luftströmungsmusters in einem typischen bevorzugten System, wobei Teile eines geeigneten Gehäuses in Phantomlinie gezeigt sind.

- Fig. 5 ist eine schematische, fragmentarische Schnittansicht einer alternativen

Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Filterelementes.

Ausführliche Beschreibung
I. Einige Sorgen mit konventionellen Systemen

Betrachtet wird ein konventionelles System, in dem ein zylindrisches, herausnehmbares und ersetzbares Filterelement in einem Gehäuse angeordnet ist, das einen Zentrifugalabscheider oder Vorreiniger als Teil des Filterprozesses nutzt. Das Filterelement besteht im allgemeinen aus zylindrisch angeordnetem gefalteten Papierfiltermedium, das in zwei Abschlußkappen eingebettet ist und sich zwischen diesen erstreckt, von denen eine offen und die andere geschlossen ist. Um den Außenumfang des zylindrischen Papierelementes herum ist eine Außenauskleidung angeordnet. Die Außenauskleidung besteht im allgemeinen aus Lochmetall oder Streckmetall. Solche typischen Filterelemente umfassen auch eine Innenauskleidung, die ebenfalls im allgemeinen aus Lochmetall oder Streckmetall besteht.

Die Luft zum Filter wird im allgemeinen in einer zum Filterelement und der benachbarten Abschlußkappe tangentialen Richtung in das Gehäuse geführt. Der Luftstrom wirbelt oder windet sich um die Filterelementaußenfläche herum, bevor er in das Medium eintritt. Manchmal umfaßt das Gehäuse eine Innenstruktur, um dieses zu erleichtern. Schließlich passiert die Luft die Außenauskleidung, das Filtermedium und die Innenauskleidung zu einer Innenkammer in dem Filterelement. Die Luft wurde an diesem Punkt durch das Filtermedium gefiltert und wird zu einem Auslaß geführt. Die Vorreinigung findet statt, weil schwerere und/oder größere Schwebstoffteilchen, die in dem Luftstrom getragen werden, infolge.der Wirbelbewegung eher an die Innenseite des Gehäuses als an das Filtermedium geführt werden und aus dem Luftstrom herausfallen, wenn er langsamer wird. Diese Schwebstoffteilchen werden aus dem Luftstrom austreten und auf den Boden des Luftfilters fallen. Somit werden sie nicht auf dem Filterelement aufgebracht. Vielmehr ist die durch das Filterelement ausgeführte Filterung im allgemeinen aus feineren Schwebstoffteilchen, die in dem Luftstrom getragen werden, wenn der Luftstrom im wesentlichen seine kreisförmige oder schraubenförmige Bewegung beendet und sich nach innen durch das Filterelement wendet.

In solchen konventionellen Systemen ist mit dem Luftstrom an der Eintrittsöffnung in das System ein erhebliches Maß an Turbulenz verbunden. Solche Turbulenz kann die Falten des Papiermediums an dieser Stelle etwas beanspruchen oder durcheinanderbringen, was eine Schwächung oder manchmal Versagen des Papiermediums an dieser Stelle bewirkt. In einigen Systemen umfaßt das Gehäuse eine Innenstruktur, um dieses zu verhindern.

Außerdem kann der Luftstrom in der Nähe des Lufteintrittes in das kreisförmige Strömungssystem bis zu einem gewissen Ausmaß an das gefaltete Papiermedium geführt werden, insbesondere, wenn das Gehäuse an dieser Stelle keine Schutzstruktur umfaßt. Dieses kann vorzeitiges Zusetzen des Filtermediums an dieser Stelle mit größeren Schwebstoffteilchen bewirken. Außerdem können die Schwebstoffteilchen, wenn sie an dieser Stelle an das Medium geführt werden, das Medium beschädigen.

In einigen Systemen ist anstelle der Struktur im Gehäuse die Außenauskleidung an dieser Stelle ungelocht ausgebildet, d. h. an einer Stelle unmittelbar neben der Lufteinlaßöffnung in das Gehäuse. Auf diese Weise können zerstreute, schwerere Schwebstoffteilchen das gefaltete Papiermedium an dieser Stelle nicht einfach erreichen. Auch wird das Filtermedium hinter der Auskleidung an dieser Stelle

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weniger Beanspruchung unterliegen.

Es hat eine generelle Entwicklung zur Anwendung von Streckmetall als Außenauskleidungen für Filterelemente im Gegensatz zu gelochten, jedoch nichtgestreckten Metallen gegeben. Streckmetalle sind generell vorzuziehen, weil sie billiger herzustellen sind als gelochte, nichtgestreckte Metalle. Es ist jedoch schwierig, Streckmetalle zu entwickeln, die Teile haben, die nicht "offen" sind. Somit ist es generell unerwünscht, StreckmetallealsAußenauskleidung zu verwenden, wennes erwünscht ist, unmittelbar neben dem Einlaß des Gehäuses einen geschlossenen Bereich zu haben; oder, wenn Streckmetall verwendet wird, eine interne Gehäusestruktur zum Schutz des Filterelementes verwendet wird.

II. Allgemeine Merkmale der verbesserten Elemente

Erfindungsgemäß werden die Filterelemente durch Anordnen einer Schild- oder Schirmanordnung an einer stromabwärtsliegenden Seite der Außenauskleidung entlang, typischerweise zwischen der Außenauskleidung und dem Filtermedium, verbessert. Der bevorzugte Schirm ist ein an dieser Stelle angeordneter, im wesentlichen undurchdringlicher Film. Mit "undurchdringlich" in diesem Zusammenhang ist gemeint, daß das Material es notwendigerweise nicht einfach zuläßt, daß Luft und Schwebstoffteilchen dorthindurchströmen. Mit "undurchdringlich" ist nicht gemeint, daß eine Gasdiffusion durch das Material unmöglich ist, sondern vielmehr, daß das Material im wesentlichen als eine Sperre für wirkliche Windströmung oder Luftströmung wirkt. Ein bevorzugtes Material ist 0,1 - 1,0 mm starkes Polymermaterial, wie zum Beispiel Polyprolylen oder Polyethylen.

Mit der Bezugnahme "an einer stromabwärtsliegenden Seite entlang" der Außenauskleidung ist nicht gemeint, daß die Schirmanordnung notwendigerweise benachbart zur oder in direktem Kontakt mit der Außenauskleidung steht, sondern vielmehr, daß sie in einer Position ist, um die Luftströmung an dieser Stelle von der Außenauskleidung direkt zum gefalteten Papier zu verhindern. In typischen bevorzugten Systemen ist es jedoch zweckmäßig, einen Teil der Schirmanordnung in Kontakt mit einer Innenfläche der Außenauskleidung anzuordnen. Mit dem Ausdruck "direkt zum" in diesem Zusammenhang ist der Hinweis auf die Luftströmung entlang eines Weges gemeint, der im wesentlichen senkrecht zur Außenauskleidung ist; d. h., für ein zylindrischen Element senkrecht zu einer mittigen Längsachse.

Ebenfalls ist es nicht notwendigerweise der Fall, daß die Schirmanordnung an einer stromabwärtsliegenden Seite der Schirmanordnung in Kontakt mit dem Filtermedium ist. Was wichtig ist, ist, daß die Schirmanordnung so angeordnet ist, daß sie den Luftstrom von der Außenauskleidung direkt zum gefalteten Papier an der bezeichneten Stelle verhindert.

Es wird angemerkt, daß die Schirmanordnung im allgemeinen in bevorzugten Systemen an Stellen, an denen die Hülsenenanordnung angeordnet ist, sowohl an der Außenauskleidung als auch dem Medium anstoßen wird. Hierin wird der Ausdruck "zwischen und an" der Außenauskleidung und dem Filtermedium verwendet, um diese Beziehung zu beschreiben. Das heißt, wenn der Ausdruck "zwischen und an" in diesem Zusammenhang verwendet wird, ist gemeint, daß die Hülse sowohl an die Außenauskleidung als auch das Filtermedium in dem Teil des Filterelementes stößt, an dem es angeordnet ist.

In einem typischen bevorzugten System wird die Schirmanordnung normalerweise befestigt, indem sie teilweise zusammen mit dem Medium in dem Abschlußkappenmaterial eingebettet wird.

Bei solchen bevorzugten Systemen kann die Außenauskleidung zweckmäßigerweise Streckmetall sein, da der "Schirm" für einen undurchlässigen Abschnitt sorgt. In typischen Anordnungen wird sich die Schirmanordnung ungefähr 40 mm - 240 mm, noch typischer 40-190 mm über die Länge des Filterelementes von der Abschlußkappe zur Mitte des Elementes erstrecken; d. h., über die Längserstreckung des Elementes, normalerweise mit ungefähr 10 mm in der Abschlußkappe eingebettet. Somit wird die Hülse in solchen Systemen typischerweise ungefähr 50 - 250 mm lang sein. In einigen bevorzugten Anordnungen wird solch eine Schirmanordnung in Abhängigkeit von der Filterelementkonstruktion an beiden Enden des Filterelemtens angeordnet sein. Solche eine Anordnung wird insbesondere wünschenswert sein, wenn das Filterlement zum Einspannen mit einer der Filterelementabschlußkappen benachbart zum Lufteinlaß des Gehäuses konstruiert ist.

Die Erfindung wird aus den unteren Beschreibungen in bezug auf die Figuren 1 - 4 weiter verständlich, in denen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt ist; und aus Fig. 5, in der eine alternative Ausführungsform dargestellt ist.

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III. Eine bevorzugte Ausführunqsform der Erfindung

Bezugszeichen 1, Fig. 1, bezeichnet allgemein eine erfindungsgemäße Filteranordnung. In Fig. 1 ist die Filteranordnung 1 in einer fragmentarischen Seitenansicht gezeigt. Die Filteranordnung 1 umfaßt ein Gehäuse 4, ein Filterlement 5 und einen Luftauslaß 6. In bezug auf die Kante 8 ist das Gehäuse 4 fragmentarisch dargestellt. Der Rest des Gehäuses 4 unter dieser Kante 8 (nicht gezeigt) kann konventionell sein, wenn es erwünscht ist. Solch ein Gehäuse 4 ist in Phantomlinie in Fig. 4 gezeigt. Im allgemeinen würde es eine Abdeckklappe 9 umfassen, durch die der Zugang zum eingeschlossenen Filterelement erlaubt wird. Außerdem kann es eine Sammel- und Austragsanordnung 9A für innerhalb des Gehäuses angesammeltes Wasser und/oder Schwebstoffteilchen umfassen.

Nochmals bezugnehmend auf Fig. 1 umfaßt das Gehäuse 4 im allgemeinen eine Außenwand 10 mit einer Außenfläche 11 und einer Innenfläche 1 2. Das Gehäuse 4 umfaßt desweiteren einen Einlaß 14. Im allgemeinen kann in einigen Systemen die Innenfläche 12 der Gehäusewand 10 oder eine andere in dem Gehäuse -10 vorgesehene Struktur profiliert oder strukturiert sein, um die Luftströmung in einem kreisförmigen oder schraubenförmigen Muster um das Filterelement 5 herum zu erleichtern, wenn der Luftstrom in das Gehäuse 4 eingeführt wird. Das Gehäuse 4 wird typischerweise aus Blech oder einem Kunststofformkörper bestehen.

In einer typischen Filteranordnung 1 wird die Außenwand 10 einen generell runden Querschnitt haben; und der Einlaß 14 wird so ausgerichtet sein, daß Luft im allgemeinen in einer tangentialen Art und Weise geführt wird, d. h. an der Innenfläche 1 2 entlang in einem kreisförmigen oder schraubenförmigen Muster um das Filterelement 5 herum, oder alternativ erklärt, mehr im wesentlichen tangential zum Filterelement 5 als direkt dagegen. Dieses ist schematisch in Figur 4 dargestellt, siehe Pfeile 16. Somit wird der Luftstrom zu Beginn um das Filterelement 5 herum in eine Innenkammer 15, Fig. 4, geführt. Infolge der Kreisbewegung neigen schwerere, größere Schwebstoffteilchen, die in der Luft getragen werden, zum Absetzen oderTrennen aus dem Luftstrom, bevor der Luftstrom durch das Filtermedium des Filterelementes geführt wird. Diese Schwebstoffteilchen werden im allgemeinen auf den Boden der Filteranordnung 1 fallen und können dort gesammelt werden, ohne auf der Oberfläche des Filterelementes 5 gesammelt zu werden. Dieser Systemtyp wird generell als ein "Vorreiniger" bezeichnet und der Prozeß als "Vorreinigung". Er wird üblicherweise in vielen Arten von Filtersystemen verwendet, zum Beispiel in CYCLOPAC-Systemen, die von der Donaldson

Company, Inc. erhältlich sind. Der 3ereich um das Filterelement herum, jedoch innerhalb der Wand 10, kann generell als eine "Schwebstoffteilchensammeikammer" des Vorreinigers bezeichnet werden.

Nochmals bezugnehmend auf Fig. 1 umfaßt das Gehäuse 4 eine Stirnfläche 18. Eine entsprechende gegenüberliegende Fläche, nicht gezeigt, würde typischerweise an einem gegenüberliegenden Ende des Gehäuses angeordnet sein.

Das Filterelement 5 umfaßt eine Außenfläche 20 und eine Innenfläche 21. Für das gezeigte System ist die Außenfläche 20 im allgemeinen die stromaufwärtsliegende Fläche, gegen die die zu filternde Luft schließlich geführt wird. Die Innenfläche 21 ist die stromabwärtsliegende Fläche, von der die gefilterte Luft aus dem Filterelement 5 austritt. Für die in Fig. 1 gezeigte Anordnung ist das Filterelement 5 generell zylindrisch in der Gestaltung und die Innenfläche 21 definiert einen inneren Reinluftraum oder -kammer 23.

Für die gezeigte, besonders bevorzugte Ausführungsform umfaßt das Filterelement 5 eine erste Abschlußkappe 25, eine zweite gegenüberliegende Abschlußkappe 26 (Fig. 4) und Filtermedium 27, das sich dazwischen erstreckt. Vorzugsweise umfaßt das Medium 27 Teile, die jeweils in den Abschlußkappen 25 und 26 eingebettet sind, die das Medium 27 festhalten. In der gezeigten bevorzugten Ausführungsform besteht das Medium 27 aus gefaltetem Papiermaterial 28 mit Längsfalten, die sich zwischen den Abschlußkappen 25, 26 erstrecken. Es kann eine große Vielzahl an Materialien verwendet werden mit bevorzugter Berücksichtigung der Kosten, Verfügbarkeit und gewünschtem Wirkungsgrad. Die Materialauswahl ist generell nicht direkt auf die Grundprinzipien der Erfindung bezogen. Ein geeignetes Material 28 würde das UltraWeb®- oder UltraTech®-Material von Donaldson sein, ein Zellstoff- oder synthetisches Material miteinerfeinen Faserschicht darauf. Solch ein Material ist sehr leistungsfähig.

Bezugnehmend auf die Figuren 1 und 3 umfaßt das Filterelement 5 außerdem eine Außenauskleidung 30 und Innenauskleidung 31 .Jede dieser Auskleidungen 30,31 ist offen oder gelocht, das heißt, Luft kann durch sie hindurchgehen. Vorzugsweise sind jeweils mindestens 50 % des Bereiches offen, noch bevorzugter sind mindestens 60 % offen. In einer gezeigten bevorzugten Anordnung besteht die Außenauskleidung 30 und die Innenauskleidung 31 jeweils aus Streckmetall, wie Streckmetall mit 70 - 75 %, d. h. ungefähr 72 %, offenem Bereich. Im allgemeinen und vorzugsweise umfaßt die Außenauskleidung 30 und Innenauskleidung 31

jeweils ein Teil, daß jeweils in den Abschlußkappen 25 und 26 eingebettet ist, wie es für die Abschlußkappe 25 bei 32 und 33 in Fig. 2 gezeigt ist.

Für die gezeigte Anordnung ist die Abschlußkappe 25 eine offene Abschlußkappe, d. h., sie hat eine mittige Öffnung 35 darin, Fig 2. In der gezeigten speziellen Anordnung besteht die Abschlußkappe 25 aus weichem Urethanmaterial und umfaßt ein Teil 36, das zum Bilden einer runden radialen Dichtung mit dem Auslaß 5 ausgebildet ist. Solche Dichtungen werden zum Beispiel in dem US-Patent B2 4,720,292 beschrieben, das durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist.

Die Vielfalt der Polyurethane, Polypropylene, Polyethylene, Polyester, Polyamide, Polytetrafluorethylene, Polyvinylidenfluoride, Polyamindiamide, Mischungen von diesen und selbst andere Polymere sind geeignete Polymerstoffe für Abschlußkappen von erfindungsgemäßen Filteranordnungen. Vorzugsweise werden weiche Polyurethanschäume verwendet, wenn radiale Dichtungen erwünscht sind. Ein bevorzugtes Material für die Abschlußkappen ist ein weiches polymeres Polyurethanmaterial, wie zum Beispiel Fluorkohlenwasserstoff (HFC)-geblasenes BASF-Harz I-35453R, das von der BASF Corp. in Wyandot, Michigan, erhältlich ist. Es wird angemerkt, daß ein von der BASF erhältliches, wassergeblasenes Harz, das ungefähr die gleiche Dichte hat, ebenfalls anwendbar ist.

Vorzugsweise werden die verwendeten Polyurethane zu einem Endprodukt verarbeitet, das eine Formkörperdichte von ungefähr 0,22 - 0,35 g/cm (14-22 pounds per cubic foot (lbs/ft³)) und eine Härte von ungefähr 10-40 Shore-Härte A besitzt. Das am meisten bevorzugte Polyurethan besteht aus einem Material, das mit dem I-35453R-Harz und Isozyanat I-3050U, das auch von der BASF Corp. erhältlich ist, hergestellt ist. Die Materialien sollten in einem Mischungsverhältnis von 100Gew.-Teilen l-35453-Harzzu 36,2Gew.-Teilen I-3050U-Isozynat gemischt werden. Normalerweise ist die relative Dichte des l-35453-Harzes 1,04 g/cm^ (8.7 Ibs/gal) und für das Isozyanat ist sie 1,20 g/cm (1 0 Ibs/gal). Die Materialien werden normalerweise mit einem hochdynamischen Scherkraftmischer vermischt. Die Komponententemperaturen betragen normalerweise ungefähr 21,1 -35 ⁰C (70 95 ⁰F) und die Formtemperatur beträgt normalerweise ungefähr 46,1 -57,2 ⁰C (115 - 135 ⁰F).

Eine Auswahl bevorzugter Ausgestaltungen für die Abschlußkappen wird im allgemeinen von der speziellen Gestaltung des Gehäuses und der gewählten Dichtungsanordnung abhängen. Die gewählte Gestaltung wird im allgemeinen die

Merkmale der vorteilhaften Anwendung in bezug auf die Hülsenanordnungen gemäß den vorliegenden Verbesserungen nicht vorschreiben oder in bezug darauf von großer Bedeutung sein.

Für die in Fig. 4 gezeigte Anordnung ist die zweite Abschlußkappe 26 meistens geschlossen. Das heißt, sie umfaßt keine mittige Öffnung. Somit muß Luft zum Erreichen der Innenkammer 23 generell durch das Medium 27 hindurchgehen und wird gefiltert.

Die erfindungsgemäßen Filterelemente 5, Fig. 1, umfassen eine Schirmanordnung oder ein Element 38 darin. Die Schirmanordnung 38 umfaßt ein Element, das an einer Innenfläche 40 der Außenauskleidung 30 und der Außenfläche 41 des Mediums 27 entlang angeordnet ist. Für die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Filteranordnung 1 besteht die Schirmanordnung 38 aus einer Folie 39 aus Polymermaterial, die an dieser Stelle angeordnet und teilweise in der ersten Abschlußkappe 25 eingebettet ist. Die Arbeitsposition der Folie 39 ist am besten aus Fig. 2 zu sehen. In Fig. 3 ist die Folie 39 perspektivisch, getrennt von der Anordnung 4 dargestellt.

Bezugnehmend auf Fig. 2 besteht die Folie 39 im allgemeinen aus 0,1 mm - 1,0 mm dickem Polymerfolienmaterial, das an dieser Stelle angeordnet ist. (Typische Folien sind ungefähr 0,50 mm dick.) Sie wird durch teilweises Einbetten in der Abschlußkappe 25 festgehalten, normalerweise bis zu einer Tiefe von ungefähr 10 mm. Sie ist vorzugsweise im wesentlichen undurchlässig für hindurchgehende Luft. Somit "schließt" sie die Filterelemente für den direkten Durchgang von Luft von der Außenauskleidung 30 in den Bereichen, wo die Schirmanordnung 38 angeordnet ist, wirksam.

Vorzugsweise erstreckt sich die Schirmanordnung 38 in Längsrichtung über eine Länge des Filterelementes 5, die sich ausreichend unter den Lufteinlaßweg oder den Lufteinlaß 1 4 erstreckt, wenn das Filterelement 5 darin eingebaut ist. Dieses ist in Fig. 1 gezeigt, wobei die Schirmanordnung bei 41 endet. Für typische Systeme wird dieses eine Länge von mindestens ungefähr 40 mm und normalerweise mindestens ungefähr 100 mm -150 mm über die Länge des Filterelementes sein. Es wird verständlich sein, daß sich die bevorzugte Länge jedoch in Abhängigkeit von der Systemgröße verändern wird. In typischen Systemen wird ein Filterelement 5 eine Länge von ungefähr 200 mm - 500 mm haben und der Lufteinlaß 14 wird einen Durchmesser von ungefähr 50 mm - 200 mm haben. Somit wird sich die

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Schirmanordnung 38 mindestens ungefähr 40 - 190 mm an dem Filterelement entlang von der Abschlußkappe 25 (mit 10 mm in der Abschlußkappe eingebettet) erstrecken.

Die Schirmanordnung 38 sorgt für eine Reihe wünschenswerter Wirkungen. Im allgemeinen blockiert sie den Luftstrom direkt in das Filterelement in dem Bereich des Lufteinlasses 14. Dieses erleichtert den Vorreinigungsvorgang ohne unnötiges Zusetzen des Filtermediums mit größeren Schwebstoffteilchen. Außerdem ist in dem Gehäuse weniger Konstruktion notwendig, um die gewünschte Luftströmung zu erreichen. Wenn gefaltetes Papier dabei ist, wird Luftströmung oder Turbulenz im Bereich des Lufteinlasses 14 weniger wahrscheinlich sein, um eine Vibrationsbewegung des Mediums und mögliche Medium-(Falten-)Beschädigung in diesem Bereich zu verursachen. Außerdem wird die Schirmanordnung 38 darauf hinauslaufen, daß sie als ein Abstandhalter zwischen dem Filtermedium 27 und der Außenauskleidung 40 wirkt, was die Wahrscheinlichkeit der Beschädigung des Filtermediums durch Rubbeln an der Außenauskleidung 30 verringert. Bis zu einem gewissen Ausmaß kann sich der Abstandhaltereffekt über Teile der Länge des Filterelementes 5 erstrecken, wo die Schirmanordnung 38 nicht angeordnet ist. Dieses kann durch eine zweite Schirmanordnung erleichtert werden, die an der Abschlußkappe 26 angeordnet ist.

In einigen anderen Fällen kann es auch wünschenswert sein, die Schirmanordnungen analog zur Anordnung 38 an beiden Abschlußkappen anzuordnen. Wenn das Filterelement zum Beispiel an beiden Enden offen ist, kann es mit irgendeinem Ende nahe dem Gehäuseeinlaß angeordnet eingebaut werden.

Im allgemeinen ist vorgesehen, daß die Konstruktion der erfindungsgemäßen Filteranordnungen 1 unter Anwendung von Abwandlungen von Standardherstellungsverfahren ausgeführt werden kann. Bei der typischen Herstellung wird das Filtermedium durch die Innen- bzw. Außenauskleidungen auf der Innenseite und der Außenseite ausgekleidet und wird dann in einem Formteilherstellungsprozeß in dem Abschlußkappenmaterial eingebettet. Die Schirmanordnung 8 kann an einer Innenseite der Außenauskleidung angeordnet werden, bevor das Medium daran angeordnet wird; oder an der Außenseite des Mediums entlang, bevor die Außenauskleidung dortherum angeordnet wird. Es besteht kein spezielles Erfordernis, daß die Schirmanordnung 38 nur zylindrisch ist. Sie kann einen Endabschnitt haben; einen Falz oder einen Rand zum Beispiel, der in der Abschlußkappe eingebettet ist. Normalerweise ist jedoch vorgesehen, daß die

Schirmanordnung 38 aus einer dünnen, zylindrisch geformten Folie oder einem Zylinder besteht, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, wobei alle ihre Flächen (innere und äußere) relativ glatt und strukturlos sind.

Vl. Ein typisches System

Die folgenden allgemeinen Ausführungen geben an, was gegenwärtig als typische erfindungsgemäße Anordnung vorgesehen ist. Es wird jedoch verständlich sein, daß die Konstruktion in einer großen Viehlzahl von Systemen und mit. einer großen Vielzahl Materialien, die andere als die erwähnten sind, angewandt werden kann.

Das System wird insbesondere in Anordnungen erwünscht sein, in denen ein Luftstrom im Bereich von 0,5 - 35 m/min erwartet wird. Solche Systeme würden zum Beispiel 2-stufige Luftreiniger für Lkw, Busse oder Bauwerksanlagen umfassen.

Die Filterelemente in solchen Systemen sind meistens ungefähr 200 - 500 mm lang, ungefähr 50 mm - 230 mm im Innendurchmesser und ungefähr 90 mm bis 320 mm im Außendurchmesser. Das Filtermedium für solche Systeme wird meistens aus einem gefalteten Papiermedium bestehen, zum Beispiel das PLEATLOC -Papiermedium von Donaldson, das mit ungefähr 1 2 Falten auf 2,5 cm am Außenumfang oder Umkreis entlang aufgebaut ist. Die Faltentiefe wird normalerweise 1 5 mm bis 50 mm betragen.

Der Innendurchmesser des Gehäuses wird ungefähr 260 mm betragen, wobei zwischen dem Gehäuse und der Außenauskleidung des Filterelementes ein Zwischenraum von ungefähr 25 mm gelassen wird. Der Lufteinlaß für das Filterelement wird ungefähr 130 mm im Durchmesser sein. Die Innen- und Außenauskleidungen werden meistens aus konventionellem Streckmetailblech bestehen, normalerweise ungefähr 0,7 mm dick. Der offene Bereich wird meistens ungefähr 60 - 75 %, normalerweise 72 %, des Bereiches der Auskleidung umfassen.

Das bevorzugte Abschlußkappenmaterial wird das zuvor beschriebene BASF-Polyurethanmaterial sein.

In solch einem System wird die bevorzugte Schirmanordnung aus einer ungefähr 50 bis 250 mm langen Folie oder Zylinder bestehen, wobei ungefähr 10 mm in der Abschlußkappe eingebettet sind. Somit wird sie sich an der Außen kleidung entlang über eine Strecke von ungefähr 40 bis 240 mm erstrecken. Die Folie würde aus

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handelsüblichem Polypropylen bestehen, das zum Beispiel von WARDEL STOREYS, Bantham Works, Essex, England, erhältlich ist.

In der beschriebenen bevorzugten Anordnung hat das Filterelement ein offenes Ende und ein geschlossenes Ende. In solch einem System gibt es vorzugsweise nur eine Schirmanordnung, die neben der und teilweise eingebettet in der offenen Abschlußkappe angeordnet ist.

V. Eine alternative Ausführunqsform

Die Aufmerksamkeit wird nun auf Fig. 5 gelenkt. In Fig. 5 ist ein Filterelement 1 00 gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in fragmentarischer Schnittdarstellung gezeigt. Das dargestellte, spezielle Filterelement 1 00 ist ein Filterelement 101 füraxiale Abdichtung. Insbesondere umfaßt das Filterelement 101 eine Abschlußkappe 102 (normalerweise Metall oder Hartplastik), die zur Anwendung in Verbindung mit einem Dichtungsring 103 zum Abdichten an einem Gehäuse, nicht gezeigt, konstruiert und angeordnet ist. Das Filterelement 102 umfaßt eine Außenauskleidung 105, eine Innenauskleidung 106 und gefaltetes Papierfiltermedium 107. Eine Schirmanordnung 1 10 ist zwischen der Außenauskleidung 105 und dem Medium 107 angeordnet gezeigt, die sich von der Abschlußkappe 102 teilweise am Filterelement entlang längs erstreckt. Es wird verständlich sein, daß die verschiedenen Bestandteile in der Abschlußkappe 1 02 in gewöhnlicher konventioneller Art und Weise eingebettet oder an dieser befestigt sein würden.

Ein Zweck der alternativen Ausführungsform in Fig. 5 besteht einfach darin, darzustellen, daß die Schirmanordnungen 1 10 gemäß der vorliegenden Erfindung in zur axialen Dichtung konstuierten und angeordneten Filterelementen verwendet werden können, zusätzlich zu jenen, die in den Figuren 1 - 4 gezeigt sind, die zur radialen Dichtung konstruiert und angeordnet sind. Konventionelle Axialdichtungsverfahren und -technologien können zum Beispiel angewandt werden.

Claims

Neue Schutzansprüche

1. Filter, umfassend:

ein Filterelement, umfassend:

(a) eine erste Auskleidung mit für den Durchgang von Luft dorthindurch offenen Bereichen; wobei die erste Auskleidung eine stromaufwärtsliegende Fläche und stromabwärtsliegende Fläche besitzt;

(b) eine an einem Teil der stromabwärtsliegenden Fläche der ersten Auskleidung entlang angeordnete Schirmanordnung;

(i) wobei die Schirmanordnung für den Luftstrom durch jeden Teil derselben im wesentlichen undurchlässig ist;

(c) einen in dem Filterelement angeordneten Bereich aus Filtermedium; und

(i) wobei die Schirmanordnung angeordnet ist, um den Teil der ersten Auskleidung vor dem direkten Luftstrom dorthindurch und in einen Teil des Bereiches des Filtermediums abzuschirmen.

2. Filter gemäß Anspruch 1, umfassend:

(a) ein Gehäuse;

(b) wobei das Filterelement ein herausnehmbares und ersetzbares zylindrisches Filterelement umfaßt, daß zum Filtern von dorthindurchgehender Luft funktionell angeordnet ist;

(c) eine Vorreinigungsanordnung, umfassend:

(i) einen tangentialen Lufteinlaß, der so konstruiert und angeordnet ist, um den Luftstrom in das Gehäuse in einem kreisförmigen Muster um das Filterelement herum zu führen; und

(ii) eine spezielle Sammelkammer;

(d) wobei die Schirmanordnung einen Teil umfaßt, der mit dem tangentialen Lufteinlaß ausgerichtet ist, um die Luft am Eintreten in das Filterelement ohne zuerst in einer kreisförmigen Strömung mindestens teilweise um das Filterelement herum zu strömen, hindert.

3. Filterelement gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, umfassend:

(a) erste und zweite, gegenüberliegende, runde Abschlußkappen andern Filterelement;

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(b) wobei die erste Auskleidung aus einer Streckmetallaußenauskleidung mit zylindrischer Gestalt besteht, die in den ersten und zweiten Abschlußkappen eingebettet ist und sich zwischen diesen erstreckt;

(c) wobei der Bereich des Filtermediums eine zylindrische Gestalt hat und in den ersten und zweiten Abschlußkappen eingebettet ist und sich zwischen diesen erstreckt; der Bereich des Filtermediums in der Außenauskleidung angeordnet ist.

4. Filter gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem:

(a) die Schirmanordnung aus einer zylindrischen Hülse aus Polymerfolienmaterial besteht, die zwischen der Außenauskleidung und dem Bereich des Filtermediums angeordnet ist.

5. Filter gemäß Anspruch 4, bei dem:

(a) die Hülse aus Polymerfolie auf einer Seite an der Außenauskleidung angeordnet ist; und auf einer gegenüberliegenden Seite an dem Bereich des Filtermediums.

6. Filter gemäß Anspruch 3, bei dem:

(a) die Hülse aus Polypropylen besteht; und

(b) die Hülse teilweise in der ersten Abschlußkappe eingebettet ist.

7. Filter gemäß Anspruch 3, bei dem:

(a) die Schirmanordnung aus einer ungefähr 0,1 mm bis 1,0 mm dicken Folie besteht; und

(b) die Folie einen Teil umfaßt, der sich über eine erste Länge von mindestens 40 mm an der Außenauskleidung entlang von der ersten Abschlußkappe zur zweiten Abschlußkappe erstreckt.

8. Filter gemäß Anspruch 2, bei dem:

(a) das Filterelement erste und zweite, gegenüberliegende Abschlußkappen umfaßt;

(b) die erste Auskleidung aus einer Streckmetallaußenauskleidung mit zylindrischer Gestalt besteht, die in den ersten und zweiten Abschlußkappen eingebettet ist und sich zwischen diesen erstreckt;

(c) der Bereich des Filtermediums aus gefaltetem Papiermedium besteht, das in einer zylindrischen Gestalt mit sich in Längsrichtung zwischen den ersten und zweiten Abschlußkappen erstreckenden Falten an-

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geordnet ist; wobei das gefaltete Papiermedium in den Abschlußkappen eingebettete Endteile umfaßt;

(d) die Schirmanordnung eine zwischen und an einem Teildes gefalteten Ppapierf iltermediums und einem Teil der Außenauskleidung angeordnete Folie umfaßt; und

(e) dertangentiale Lufteinlaßder Vorreinigungsanordnung so konstruiert und angeordnet ist, um den Luftstrom zu Beginn um einen Teil des Filterelementes benachbart zur ersten Abschlußkappe herum zu führen.