DE60027063T2

DE60027063T2 - Filter mit erhöhtem Massendurchfluss

Info

Publication number: DE60027063T2
Application number: DE60027063T
Authority: DE
Inventors: Jeffrey S. Stoughton Morgan; Jon S. Verona Wake; Kent J. Madison Kallsen
Original assignee: Nelson Industries Inc
Current assignee: Nelson Industries Inc
Priority date: 1999-01-29
Filing date: 2000-01-17
Publication date: 2007-04-19
Anticipated expiration: 2020-01-18
Also published as: AU1354800A; EP1023933B1; BR0000225A; BR0000225B1; EP1023933A2; EP1023933A3; US6306193B1; US6149700A; JP2000218119A; JP3674673B2; AU760273B2; DE60027063D1

Description

Allgemeiner Stand der Technik
Die Erfindung betrifft Fluidfilter und insbesondere Strukturen, die den Strömungswiderstand verringern und die Durchflusskapazität erhöhen.
Es besteht ein fortgesetzter Bedarf an erhöhter Durchflusskapazität in Filtern von gleicher oder sogar geringerer Größe. Das gilt ganz besonders für Luftreinigungsvorrichtungen für Verbrennungsmotoren, wo der Platz im Motorraum begrenzt ist. Eine Filterkonstruktion, die eine hohe Kapazität bei gleichem oder weniger Platz ermöglicht, bedeutet einen Wettbewerbsvorsprung und stellt ein raumeffizientes Filtersystem dar.
Ein gängiger Luftreiniger, der in Lkw-Motoren verwendet wird, hat ein Filterelement, das aus einem gefalteten Filtermedium besteht, das mehrere Faltungen in einer geschlossenen, in der Regel ringförmigen Schleifenkonfiguration aufweist, die einen Außenumfang, der durch mehrere äußere Faltungsspitzen gebildet wird, einen Innenumfang, der durch mehrere innere Faltungsspitzen gebildet wird, und einen hohlen Innenraum aufweist, der sich entlang einer Achse erstreckt. Die Luft strömt in der Regel seitlich oder radial nach innen durch das Filtermedium in den hohlen Innenraum und dann axial nach außen durch ein Auslassströmungsrohr zum Verbrennungslufteinlass des Motors. Das Auslassrohr hat ein Durchmesser, der etwas kleiner ist als der Durchmesser des hohlen Innenraums zwischen den inneren Faltungsspitzen. Eine erste Endkappe bedeckt die axialen Enden der Faltungen an einem axialen Ende des Filterelements und bildet eine radiale Abdichtung mit dem Auslassrohr, das sich dort hindurch teilweise in den hohlen Innenraum hinein erstreckt. Zusätzlich oder alternativ bildet die Endkappe eine axiale Abdichtung mit dem Gehäuse, welches das Filterelement enthält. Die Endkappe ist ein elastisches komprimierbares Material, das die Bildung der erwähnten Abdichtungen unterstützt. Die radiale Abdichtung entsteht durch radiales Zusammendrücken des Endkappenmaterials zwischen dem Auslassrohr und den inneren Faltungsspitzen oder einer inneren Auskleidung, die sich dort entlang erstreckt. Die axiale Abdichtung entsteht durch axiales Zusammendrücken des Endkappenmaterials zwischen den axialen Enden der Faltungen und dem axialen Ende des Gehäuses, welches das Filterelement enthält. Eine zweite Endkappe bedeckt die axialen Enden der Faltungen am anderen axialen Ende des Filterelements und kann sich über den hohlen Innenraum hinweg erstrecken, um diesen zu verschließen, oder dieser hohle Innenraum kann durch einen Abschnitt des Gehäuses geschlossen werden, der sich dort hinein erstreckt. Die Durchflusskapazität des Filters wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst, darunter Strömungswiderstände, wie beispielsweise die Größe der Auslassöffnung durch das erwähnte Auslassrohr am axialen Ende des Filters.
GB-A-2 030 464 offenbart ein Filterelement, das einen ringförmigen Rahmen enthält, mit dem mehrere Faltungen verbunden sind.
US-A-4 759 783 betrifft eine Filtervorrichtung, die ein Gehäuse und eine ringförmige Filterpatrone mit Faltungen enthält, die in dem Gehäuse versetzt angeordnet sind.
US-A-5 632 791 betrifft eine Filterpatrone mit Faltungen, die in einer Schleife angeordnet sind, und mit einer Endkappe und eine einstückig ausgebildete röhrenförmige Hülse.
Die Erfindung betrifft einen Filter nach Anspruch 1.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erhöhen die Durchflusskapazität, indem sie eine Vergrößerung des Auslassströmungsdurchgangs ermöglichen, um den erwähnten Strömungswiderstand zu verringern. Die Auslassvergrößerung des Filterelements und die Strömungswiderstandsverringerung wird bei gleichbleibender oder sogar vergrößerter Menge des Filtermediums und bei gleichbleibender Verkapselungs- oder Gehäusegröße erreicht. Wie oben erwähnt, ist beim Stand der Technik der Auslass mit dem größten Durchmesser aus dem Filterelement ungefähr auf die Größe des Durchmessers des hohlen Innenraums begrenzt, der durch die inneren Faltungsspitzen definiert wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umschließt die Endkappe lediglich die äußeren Ränder der axialen Enden der Faltungen, und sie hat einen Innendurchmesser, der größer ist als der Durchmesser des hohlen Innenraums, der durch die inneren Faltungsspitzen definiert wird. Der vergrößerte Innendurchmesser der Endkappe bildet eine radiale Abdichtung mit einem vergrößerten Auslassrohr mit einem Durchmesser, der größer ist als der Durchmesser des hohlen Innenraums, der durch die inneren Faltungsspitzen definiert wird. Eine radiale Abdichtung entsteht zwischen dem Auslassrohr mit vergrößertem Durchmesser und der Endkappe mit vergrößertem Innendurchmesser an einer Stelle entlang den axialen Enden der Faltungen zwischen den inneren Faltungsspitzen und den äußeren Faltungsspitzen. Einer äußere Verkleidung umfängt das Filterelement entlang den äußeren Faltungsspitzen und erstreckt sich über dessen axiales Ende hinaus in die Endkappe und bildet eine Stütze für die erwähnte radiale Abdichtung, d.h. das Endkappenmaterial wird radial zwischen dem Auslassrohr und der äußeren Verkleidung zusammengedrückt. Der Auslassströmungsdurchgang von dem Filterelement ist nun der Innendurchmesser der Endkappe anstelle des Durchmessers des hohlen Innenraums, der durch die inneren Faltungsspitzen definiert wird. Fluid, das durch das Filtermedium strömt, kann nun auch axial zwischen den Faltungen sowie axial durch den hohlen Innenraum strömen, der durch die inneren Faltungsspitzen definiert wird. Dank eines solchen Aufbaus wird der Fluidströmungswiderstand verringert, und die radiale Tiefe der Faltung ist nicht mehr auf einen bestimmten Auslassrohrdurchmesser beschränkt. Statt dessen kann sich die radiale Tiefe der Faltung theoretisch über den gesamten Weg bis zur axialen Mittellinie der Filters erstrecken, was eine Maximierung der Filtermediumfläche innerhalb einer bestimmten Verkapselungs- oder Gehäusegröße gestattet. Ausführungsformen der Erfindung können auch für Gegenrichtungs-Strömungsfilter verwendet werden, wobei in einem solchen Fall eine Vergrößerung des Einlassströmungsdurchgangs ermöglicht wird, um den Einlassströmungswiderstand zu verringern.
Weitere Merkmale und Vorteile gehen aus der folgenden Beschreibung hervor.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Seitenaufriss eines Filters.
2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 von 1.
3 ist eine isometrische Ansicht eines Abschnitts des Filterelements von 2.
4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 von 3.
5 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 von 4.
6 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 6-6 von 4.
7 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 7-7 von 4.
8 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts der Struktur von 3, teilweise geöffnet.
9 ist eine Ansicht wie 8, wobei ein weiterer Abschnitt geöffnet ist.
10 ist eine Ansicht wie ein Abschnitt von 2 und zeigt eine alternative Ausführungsform.
Detaillierte Beschreibung
1 und 2 zeigen einen Filter 20, der ein Filterelement 22 enthält, das in einem Gehäuse 24 angeordnet ist. Das Filterelement 22 wird durch ein gefaltetes Filtermedium 26, 2, gebildet, das mehrere Faltungen 28, 5–9, aufweist, die in einer geschlossenen Schleife – in der Regel in einer Ringform – angeordnet sind, welche einen Außenumfang 30, der durch mehrere äußere Faltungsspitzen 32 definiert wird, und einen Innenumfang 34, der durch mehrere innere Faltungsspitzen 36 definiert wird, aufweist. Die ringförmige geschlossene Schleife hat einen hohlen Innenraum 38, der sich entlang einer Achse 40 erstreckt. Das Gehäuse 24 ist in der Regel zylindrisch und wird durch Gehäusesektionen 42 und 44 gebildet, die auf herkömmliche Weise, wie beispielsweise mittels Endlagen-Federklemmen 46, oder auf andere geeignete Weise aneinander befestigt werden. Das Gehäuse hat einen Einlass 50, der Einlassfluid, wie beispielsweise Luft oder Flüssigkeit, radial und/oder tangential in einen ringförmigen Raum 52 innerhalb des Gehäuses um das Filterelement 22 strömen lässt. Das Gehäuse kann eine innere Sperr- oder Ablenkfläche 54 aufweisen, um ein direktes Auftreffen auf das Filterelement 22 zu verhindern und/oder um die Strömung beispielsweise spiral- oder ringförmig zu lenken. Das Fluid strömt seitlich oder radial nach innen durch das Filtermedium 26 in den hohlen Innenraum 38, und dann strömt das saubere Fluid axial nach rechts in 2 in dem hohlen Innenraum 38 entlang dem Strömungsdurchgang 56, wie durch die Pfeile 58, 59 angedeutet.
Der Strömungsdurchgang 56, der sich entlang der Achse 40 erstreckt, umfängt den hohlen Innenraum 38 und hat einen Strömungsumfangsrand 60, der größer ist als der Innenumfang 34, der durch die inneren Faltungsspitzen 36 definiert wird, wie noch zu besprechen sein wird. Der Strömungsumfangsrand 60 ist kleiner als der Außenumfang 30, der durch die äußeren Faltungsspitzen 32 definiert wird. Der Innenumfang 34 definiert und begrenzt eine erste Querschnittsfläche. Der Strömungsumfangsrand 60 definiert und begrenzt eine zweite Querschnittsfläche. Die zweite Querschnittsfläche ist größer als die erste Querschnittsfläche. Der Außenumfang 30 definiert und begrenzt eine dritte Querschnittsfläche. Die zweite Querschnittsfläche ist kleiner als die dritte Querschnittsfläche.
Das Filterelement 22 hat ein erstes und ein zweites axiales Ende 62 bzw. 64. Das axiale Ende 62 ist offen, 3, und bildet dort hindurch einen axialen Strömungsdurchgang 56. Eine Endkappe 66 aus weichem, elastischem, komprimierbarem Material, wie beispielsweise geschäumtes vergossenes Urethan, stößt axial an axialen Enden 68 der Faltungen. Die Endkappe 66 hat einen Innenumfang 70, 3 und 4, der größer ist als der Innenumfang 34, der durch die inneren Faltungsspitzen 36 definiert wird. Die Endkappe 66 bedeckt teilweise die axialen Enden 68 der Faltungen, dergestalt, dass die seitlich auswärts gerichteten Abschnitte 72 der axialen Enden der Faltungen durch die Endkappe 66 bedeckt sind, aber nicht die seitlich einwärts gerichteten Abschnitte 74 der axialen Enden der Faltungen, dergestalt, dass die seitlich einwärts gerichteten Abschnitte 74 der axialen Enden der Faltungen unbedeckt sind und am axialen Ende 62 des Filterelement 22 frei liegen, 8 und 9. Das zweite axiale Ende 64 des Filterelements 22 ist geschlossen. Eine zweite Endkappe 76, 2, aus weichem, komprimierbarem, elastischem Material, wie beispielsweise geschäumtes vergossenes Urethan, ist am zweiten Ende 64 des Filterelements angeordnet und bedeckt vollständig die axialen Enden 78 der Faltungen, einschließlich der äußeren Faltungsspitzen und der inneren Faltungsspitzen am axialen Ende 64. Die Endkappe 76 enthält außerdem eine mittige Sektion 80, die sich über den hohlen Innenraum 38 des Filterelements 22 am axialen Ende 64 des Filterelements hinweg erstreckt und ihn vollständig bedeckt. Die Gehäusesektion 44 enthält eine ringförmige innere Seitenwand 82, die sich teilweise axial in das Gehäuse hinein erstreckt, um das Filterelement 22 am axialen Ende 64 zu positionieren und zu halten. Bei anderen Ausführungsformen ist die mittige Sektion 80 der Endkappe 76 weggelassen, und ein Abschnitt der Gehäusesektion 44 erstreckt sich in den hohlen Innenraum 38 des Filterelements 22, um das axiale Ende 64 des Filterelements zu schließen und das axiale Ende 64 des Filterelements innerhalb des Gehäuses zu positionieren. Die Endkappe 76 enthält eine ringförmige Erhöhung 84, welche die axiale Endwand 85 der Gehäusesektion 44 in Eingriff nimmt und axial ein wenig gegen sie zusammengedrückt wird, um das Halten des Filterelements 22 innerhalb des Gehäuses zusätzlich zu unterstützen und um axiale Toleranzen auszugleichen. Die Endkappe 66 enthält außerdem eine ringförmige Erhöhung 86, welche die axiale Endwand 88 der Gehäusesektion 42 in Eingriff nimmt und radial ein wenig gegen sie zusammengedrückt wird, um das Halten des Filterelements 22 innerhalb des Gehäuses zu unterstützen und um axiale Toleranzen auszugleichen, und auch, um eine axiale Abdichtung zu bilden, damit keine verschmutzte Luft aus der ringförmigen Kammer 52 um das axiale Ende 62 des Filterelements herum einen Nebenweg findet. Durch die axiale Endwand 88 der Gehäusesektion 42 erstreckt sich ein Auslassströmungsrohr 90. Zusätzlich zu – oder alternativ zu – der axialen Abdichtung bei 86 bildet die Endkappe 66 eine radiale Abdichtung gegen das Auslassströmungsrohr 90, wie noch zu besprechen sein wird.
Die Endkappe 66 hat eine Seitenwand 92, 2 und 4, die sich axial von den axialen Enden 68 der Faltungen 28 am axialen Ende 62 des Filterelements 22 fort erstreckt. Die Seitenwand hat einen Innenumfang 70, wie oben erwähnt, und einen Außenumfang 94. Wie oben erwähnt, ist der Innenumfang 70 der Seitenwand 92 größer als der Innenumfang 34 des Filterelements 22, der durch die inneren Faltungsspitzen 36 definiert wird. Der Innenumfang 70 der Seitenwand 92 der Endkappe 66 ist kleiner als der Außenumfang 30 des Filterelements 22, der durch die äußeren Faltungsspitzen 32 definiert wird. Der Außenumfang 94 der Seitenwand 92 der Endkappe 66 ist größer als der Außenumfang 30 des Filterelements 22, der durch die äußeren Faltungsspitzen 32 definiert wird. Das Strömungsrohr 90 hat eine innere Sektion 96, die axial den axialen Enden 68 der Faltungen 28 zugewandt ist. Die innere Sektion 96 des Strömungsrohres 90 hat einen Innenumfang 98 und einen Außenumfang 100. Der Außenumfang 100 ist größer als der Innenumfang 70 der Seitenwand 92 der Endkappe 66, dergestalt, dass, wenn das Filterelement 22 an der Endkappe 66 axial nach rechts über die innere Sektion 96 des Strömungsrohres 90 geschoben wird, die Endkappe 66 radial zusammengedrückt wird, um den Innenumfang 70 entlang der äußeren Seitenwand 100 der inneren Sektion 96 des Strömungsrohres auszudehnen, um die erwähnte radiale Abdichtung zu erzeugen. Der Innenumfang 70 der Endkappe 66 ist vorzugsweise gestuft, wie an den Stufen 71, 8, gezeigt, um geringfügig schrittweise kleiner werdende Durchmesser von rechts nach links, wie in den 8 und 2 dargestellt, zu erhalten, um die innere Sektion 96 des Strömungsrohres 90 dort entlang aufzunehmen und zu führen und um den radialen Dichtungsdruck zu erhöhen. Die Endkappe 66 umfängt die innere Sektion 96 des Strömungsrohres 90 und liegt radial in abdichtender Weise daran an, um dort die erwähnte radiale Abdichtung herzustellen. Die Endwand 88 der Gehäusesektion 42 weist axial zu den axialen Enden 68 der Faltungen 28, und die Endkappe 66 liegt ebenfalls axial in abdichtender Weise an der Endwand 88 an, um dort die erwähnte axiale Abdichtung herzustellen.
Eine äußere Verkleidung 102, 2 und 4, die durch ein auseinandergezogenes Draht- oder Maschengitter oder mit Durchbrüchen versehenes Metall gebildet wird, umgibt das Filterelement 22 entlang den äußeren Faltungsspitzen 32 und hat eine axiale Endsektion 104, die sich axial über die axialen Enden 68 der Faltungen 28 hinaus erstreckt. Wie oben beschrieben, steht das Strömungsrohr 90 mit dem hohlen Innenraum 38 des Filterelements entlang dem Strömungsdurchgang 56 in strömungsmäßiger Verbindung und erstreckt sich axial von dem axialen Ende des Filterelements. Die Endkappe 66 am axialen Ende des Filterelements stößt radial zwischen, und wird radial zusammengedrückt zwischen und gegen, die Sektion 104 der äußeren Verkleidung 102 und der inneren Sektion 96 des Strömungsrohres 90. Die äußere Verkleidung 102 erstreckt sich axial bei 104 in die Endkappe 66 und wird darin während des Formungsprozesses vergossen, wie noch zu besprechen sein wird. Wie oben erwähnt, erstreckt sich die Seitenwand 92 der Endkappe 66 axial von den axialen Enden 68 der Faltungen 28 am axialen Ende des Filterelements weg. Der Außenumfang 94 der Endkappenseitenwand umgibt die äußere Verkleidungssektion 104.
Die Faltungen 28 haben Wandpaare, die axial verlaufende Innenkanäle 106, 7, und axial verlaufende Außenkanäle 108 definieren. Die Wände der Faltungen, welche die Außenkanäle 108 definieren, sind nahe dem axialen Ende 62 des Filterelements durch Heißklebung entlang von Klebestreifen, wie beispielsweise 110, miteinander verklebt, wie einschlägig bekannt ist und beispielsweise im US-Patent Nr. 5,106,397 offenbart ist. Das verhindert, dass verschmutzte Luft einen Nebenweg um die axialen Enden der Faltungen an den inneren freiliegenden Abschnitten 74 findet, 8 und 9. Fluid wie beispielsweise Luft, das radial nach innen durch das Filtermedium strömt, wie bei 112, 4, gezeigt, muss durch die Seitenwände der Faltungen 28 strömen, bevor das Fluid axial strömen kann, wie durch die Pfeile 58, 59 angedeutet. Ein Teil dieser Luft kann, wie in 4 durch den Pfeil 59 angedeutet, axial nach rechts axial entlang den Innenkanälen 106 strömen, und der übrige Teil der Luft strömt weiter radial nach innen, wie durch den Pfeil 114 angedeutet, und strömt dann axial, wie durch den Pfeil 58 angedeutet. Die axialen Enden der Außenkanäle 108 am axialen Ende des Filterelements sind durch die erwähnte Dichtungsverklebung entlang den Klebestreifen 110 blockiert. Fluid, das durch das Filterelement strömt, ist gezwungen, von den Außenkanälen 108 zu den Innenkanälen 106 zu strömen. 6 und 9 zeigen in idealisierter Form, wie sich der Dichtungsklebstoff 110 in den Außenkanälen 108 den gesamten Weg von den inneren Faltungsspitzen 36 zu den äußeren Faltungsspitzen 32 erstreckt. Wenn sich die Abdichtungsverklebung tatsächlich den gesamten Weg von der inneren Faltungsspitze 36 zu der äußeren Faltungsspitze 32 erstreckt, so ist die Form des Innenkanals 106 an der äußeren Faltungsspitze 32 allgemein runder, und die Wände der Faltungen 28, welche die Außenkanäle 108 an den äußeren Faltungsspitzen 32 bilden, liegen in der Regel dichter beieinander. In einer Alternative kann sich die Dichtungsverklebung in den Außenkanälen 108 von den inneren Faltungsspitzen 36 lediglich teilweise in Richtung der äußeren Faltungsspitzen 32 erstrecken, und die äußeren Abschnitte der Außenkanäle 108 sind am axialen Ende des Filterelements durch die Endkappe 66 versperrt. Während des Formvergussprozesses, wie noch zu besprechen sein wird, schäumt das flüssige, gießfähige Material, in welches das gefalteten Filtermedium getaucht wird, eine kurze Distanz axial in die Kanäle zwischen den Faltungen hinein auf, wie an der inneren Sektion 116, 4, 8, 9, der Endkappe gezeigt, die sich um eine Distanz 118, 4, zwischen den Faltungen verschoben hat. Der Abstand der Klebstoffstreifen 110 an den Faltungen von den axialen Enden 68 der Faltungen kann nach Bedarf in standardmäßigen Klebstoffdichtungsstreifenauftragsmaschinen eingestellt werden. Vorzugsweise sind die Klebstoffdichtungsstreifen 110 von den axialen Enden 68 der Faltungen um eine kleine Distanz 118 beabstandet, um eine geringfügige Verformung der axialen Enden 68 der Faltungen durch einen Damm in der Form während des Formvergussprozesses zu ermöglichen, um das flüssige, gießfähige Material der Endkappe daran zu hindern, radial nach innen auf die inneren Abschnitte 74 der Faltungsenden zu fließen, die frei bleiben sollen, wobei dieser Formungsprozess und der Damm noch zu besprechen sind. Alternativ können die Dichtungsklebstoffstreifen 110 an den axialen Enden 68 der Faltungen ohne eine Lücke 118 dazwischen aufgetragen werden.
11 zeigt eine Form 120 zum Formen oder Vergießen der Endkappe 66 auf das gefaltete Filtermedium 26 des Filterelements. Die Form hat eine Mulde 122, die sich entlang eines ringförmigen ersten Umfangsrandes erstreckt und ein flüssiges, gießfähiges Material, wie beispielsweise Urethan, enthält, in das die axialen Enden 68 der Faltungen 28 getaucht werden. Die Form hat einen Einsatz 124 mit einen aufrecht stehenden Damm 126, der sich entlang eines zweiten ringförmigen Umfangsrandes erstreckt, der von dem erwähnten ringförmigen Umfangsrand der Mulde 122 umgeben ist. Der Damm 126 nimmt die axialen Enden 68 der Faltungen zwischen den äußeren Faltungsspitzen 32 und den inneren Faltungsspitzen 36 in Eingriff und verhindert das Fließen von flüssigem, gießfähigem Material seitlich radial nach innen in Richtung der inneren Faltungsspitzen 36. Die Mulde 122 erstreckt sich teilweise über die axialen Enden 68 der Faltungen dergestalt hinweg, dass die seitlich auswärts gerichteten Abschnitte 72 der axialen Enden der Faltungen von dem flüssigen, gießfähigen Material bedeckt sind, nicht aber die seitlich einwärts gerichteten Abschnitte 74 der Faltungen, dergestalt, dass die seitlich auswärts gerichteten Abschnitte 72 der axialen Enden der Faltungen durch die Endkappe 66 bedeckt sind und die seitlich einwärts gerichteten Abschnitte 74 der axialen Enden der Faltungen nicht durch die Endkappe 66 bedeckt sind und frei bleiben. Es ist bevorzugt, dass das gefaltete Filtermedium in das in der Form befindliche flüssige, gießfähige Material getaucht wird, indem das gefaltete Filtermedium abgesenkt wird, bis die axialen Enden 68 der Faltungen durch den Damm 126 in Eingriff genommen sind, und das gefaltete Filtermedium dann weiter geringfügig abwärts gegen den Damm gedrückt wird, dergestalt, dass der Damm die axialen Enden 68 der Faltungen am Eingriffnahmepunkt geringfügig verformt, wodurch wiederum die Faltungsseitenwände, welche die erwähnten Kanäle bilden, geringfügig zur Seite gedrückt werden, um die Kanäle weiter zu blockieren und den Fluss des flüssigen, gießfähigen Materials seitlich nach innen in Richtung der inneren Faltungsspitzen 36 noch nachdrücklicher zu verhindern. Die Mulde 122 ist durch einen Außenumfang 126 und einen Innenumfang 128 begrenzt. Der Außenumfang 126 der Mulde 122 ist größer als der Außenumfang 30 des Filterelements, der durch die äußeren Faltungsspitzen 32 definiert wird. Der Innenumfang 128 der Mulde 122 ist kleiner als der Außenumfang 30 des Filterelements. Der Innenumfang 128 der Mulde 122 ist größer als der Innenumfang 34 des Filterelements, der durch die inneren Faltungsspitzen 36 definiert wird. Der erwähnte zweite Umfangsrand der Form an dem ringförmigen Damm 126 ist maximal so groß wie der Innenumfang 128 der Mulde 122.
Wie angemerkt, beinhaltet das Verfahren zum Formen der Endkappe 66 auf das gefaltete Filtermedium 26 das Eintauchen der axialen Enden 68 der Faltungen in ein flüssiges, gießfähiges Material in der Mulde 122 der Form 120 und die Eingriffnahme der axialen Enden 68 der Faltungen gegen den Damm 126 an einer Stelle zwischen den äußeren Faltungsspitzen 32 und den inneren Faltungsspitzen 36, dergestalt, dass der Damm 126 ein Fließen des flüssigen, gießfähigen Materials seitlich nach innen in Richtung der inneren Faltungsspitzen 36 verhindert. Die Mulde 122 ist so angeordnet und ausgerichtet, dass sie sich teilweise über die axialen Enden 68 der Faltungen hinweg erstreckt, dergestalt, dass die seitlich auswärts gerichteten Abschnitte 72 der axialen Enden der Faltungen durch das flüssige, gießfähige Material während des Eintauchens bedeckt werden, nicht aber die seitlich einwärts gerichteten Abschnitte 74 der axialen Enden der Faltungen. Des Weiteren wird gemäß dem beschriebenen Verfahren ein seitlich einwärts gerichteter Fluss des flüssigen, gießfähigen Materials entlang den axialen Enden der Faltungen in Richtung der inneren Faltungsspitzen 36 verhindert, indem der Damm 126 so angeordnet und ausgerichtet wird, das er die axialen Enden 68 der Faltungen zwischen den äußeren Faltungsspitzen 32 und den inneren Faltungsspitzen 36 dergestalt in Eingriff nimmt, dass die seitlich auswärts gerichteten Abschnitte 72 der axialen Enden der Faltungen durch die Endkappe 66 bedeckt werden und die seitlich einwärts gerichteten Abschnitt 74 der axialen Enden der Faltungen nicht durch die Endkappe 66 bedeckt werden und frei bleiben. Die Mulde 122 und das Filterelement 22 werden während des erwähnten Eintauchens dergestalt aufeinander ausgerichtet, dass der Außenumfang 126 der Mulde 122 den Außenumfang 30 des Filterelements umgibt, der durch die äußeren Faltungsspitzen 32 definiert wird, und der Innenumfang 128 der Mulde 122 den Innenumfang 26 des Filterelements umgibt, der durch die inneren Faltungen 36 definiert wird.
10 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der das Auslassströmungsrohr 90a eine äußere Sektion 90b mit verringertem Durchmesser hat, um den Größen- und Positionierungsanforderungen eines Motorraumes gerecht zu werden, wobei jedoch eine innere Sektion 90c mit vergrößertem Durchmesser beibehalten bleibt, wodurch der Strömungsdurchgang 56 mit vergrößertem Durchmesser und Umfangsrand beibehalten bleibt, einschließlich der axialen Fluidströmung bei 58 und der zusätzlichen axialen Fluidströmung bei 59, 4 und 10. Der Abstand der axialen Endwand 86 der Gehäusesektion 42 von den axialen Enden 86 der Faltungen des Filtermediums bildet ein Plenumkammer 130, welche die zusätzliche Strömung aufnimmt und den Widerstand verringert.
Die beschriebene Filterkonstruktion wurde für Luftfilter entwickelt, kann aber auch für andere Fluide, wie beispielsweise Flüssigkeiten, verwendet werden. In der offenbarten Ausführungsform strömt zu filterndes Fluid seitlich nach innen durch das Filtermedium vom Außenumfang zum Innenumfang und strömt dann axial in dem hohlen Innenraum, dergestalt, dass der Strömungsdurchgang 56 ein Auslassströmungsdurchgang ist. Alternativ kann zu filterndes Fluid axial in dem hohlen Innenraum 38 strömen und dann seitlich nach außen durch das Filtermedium vom Innenumfang zum Außenumfang strömen, wobei in diesem Fall der Strömungsdurchgang 56 ein Einlassströmungsdurchgang ist.
Bei anderen Alternativen werden metallische Endkappen anstelle von Urethan-Endkappen verwendet, oder es werden verschiedene Kombinationen der Materialien für die Endkappen benutzt. In weiteren Ausführungsformen kann entlang den inneren Faltungsspitzen 36 eine innere Auskleidung hinzugefügt werden. In weiteren Alternativen hat die äußere Sektion 90b, 10, des Strömungsrohres einen größeren Innendurchmesser als die innere Sektion 90c.
Es versteht sich, dass verschiedene Äquivalente, Alternativen und Modifikationen möglich sind.

Claims

Filter mit einem Gehäuse und einem Filterelement (22), wobei das Filterelement (22) ein gefaltetes Filtermedium (26) umfasst, das mehrere Faltungen (28) in einer geschlossenen Schleife aufweist, die einen Außenumfang (30), der durch mehrere äußere Faltungsspitzen (32) gebildet wird, und einen Innenumfang (34), der durch mehrere innere Faltungsspitzen (36) gebildet wird, aufweist, wobei die Schleife einen hohlen Innenraum (38) aufweist, der sich entlang einer vorgegebenen Achse (40) erstreckt, wobei Fluid seitlich durch das Filtermedium und axial in dem hohlen Innenraum strömt, wobei das Filterelement einen axialen Strömungsdurchgang (56) aufweist, der sich entlang der Achse erstreckt und den hohlen Innenraum umfängt, und einen Strömungsumfang (60) aufweist, der größer ist als der Innenumfang; wobei das Filterelement ein erstes (62) und ein zweites (64) axiales Ende aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass: das erste axiale Ende offen ist und den axiale Strömungsdurchgang dadurch vorsieht, wobei das zweite axiale Ende (64) geschlossen ist, wobei das Filtergehäuse des Weiteren eine Strömungsröhre (90) mit einem Innenabschnitt (96), der axial den Faltungen (28) zugewandt ist, umfasst, wobei der Innenabschnitt (96) der Strömungsröhre einen Innenumfang (98) und einen Außenumfang (100) aufweist, wobei der Innenumfang (70) des inneren Endes der Strömungsröhre größer ist als der Innenumfang (34) des Filterelements, der durch die inneren Faltungsspitzen (36) gebildet wird.
Filter nach Anspruch 1, wobei der Strömungsumfang (60) kleiner ist als der Außenumfang (30).
Filter nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Innenumfang (34) eine erste Querschnittsfläche definiert und begrenzt, wobei der Strömungsumfang (60) eine zweite Querschnittsfläche definiert und begrenzt, und wobei die zweite Querschnittsfläche größer ist als die erste Querschnittsfläche.
Filter nach Anspruch 3, wobei der Außenumfang (30) eine dritte Querschnittsfläche definiert, und wobei die zweite Querschnittsfläche kleiner ist als die dritte Querschnittsfläche.
Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, der des Weiteren eine erste Endkappe (66) an dem ersten axialen Ende (62) umfasst, die axial an die axialen Enden der Faltungen stößt, wobei die erste Endkappe einen Innenumfang (70) aufweist, der größer ist als der Innenumfang (34) des Filterelements, der durch die inneren Faltungsspitzen (36) gebildet wird.
Filter nach Anspruch 5, wobei die erste Endkappe (66) teilweise die axialen Enden der Faltungen (28) bedeckt, dergestalt, dass die seitlich nach außen gerichteten Abschnitte (72) der axialen Enden der Faltungen, aber nicht die seitlich nach innen gerichteten Abschnitte (74) der axialen Enden der Faltungen durch die erste Endkappe bedeckt sind, dergestalt, dass die seitlich nach innen gerichteten Abschnitte der axialen Enden der Faltungen unbedeckt sind und an dem ersten axialen Ende (62) des Filterelements frei liegen.
Filter nach Anspruch 6, der eine zweite Endkappe (76) an dem zweiten axialen Ende (64) des Filterelements umfasst, welche die axialen Enden (78) der Faltungen einschließlich der äußeren Faltungsspitzen und der inneren Faltungsspitzen an dem zweiten axialen Ende (64) vollständig bedeckt.
Filter nach Anspruch 7, wobei die zweite Endkappe (76) des Weiteren den hohlen Innenraum (38) an dem zweiten axialen Ende (64) des Filterelements überspannt und vollständig bedeckt.
Filter nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die erste Endkappe (66) eine Seitenwand (92) aufweist, die sich axial von den axialen Enden (68) der Faltungen (28) an dem ersten axialen Ende (62) des Filterelements fort erstreckt, wobei die Seitenwand (92) einen Innenumfang (70) und einen Außenumfang (94) aufweist, und wobei der Innenumfang (70) der Seitenwand (92) der ersten Endkappe (66) größer ist als der Innenumfang (34) des Filterelements, der durch die inneren Faltungsspitzen (36) gebildet wird.
Filter nach Anspruch 9, wobei der Innenumfang (70) der Seitenwand (92) der ersten Endkappe (66) kleiner ist als der Außenumfang (30) des Filterelements, der durch die äußeren Faltungsspitzen (32) gebildet wird.
Filter nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, wobei der Umfang (94) der Seitenwand (92) der ersten Endkappe (66) größer ist als der Außenumfang (30) des Filterelements, der durch die äußeren Faltungsspitzen (32) gebildet wird.
Filter nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei der Innenabschnitt (96) der Strömungsröhre (90) axial den axialen Enden (68) der Faltungen (28) zugewandt ist, wobei der Außenumfang (100) des Innenabschnitts der Strömungsröhre größer ist als der Innenumfang (70) der Seitenwand (92) der ersten Endkappe (66), und wobei die erste Endkappe aus einem elastischen komprimierbaren Material besteht.
Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Innenumfang (98) des Innenabschnitts (96) der Strömungsröhre (90) kleiner ist als der Außenumfang (30) des Filterelements, der durch die äußeren Faltungsspitzen (32) gebildet wird.
Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Außenumfang (100) des Innenabschnitts der Strömungsröhre (90) kleiner ist als der Außenumfang (30) des Filterelements, der durch die äußeren Faltungsspitzen (32) gebildet wird.
Filter nach einem der Ansprüche 6 bis 14, wobei die erste Endkappe (66) die Strömungsröhre (90) umfängt und radial in abdichtender Weise an der Strömungsröhre (90) anliegt, so dass an dieser Stelle eine radiale Dichtung gebildet wird.
Filter nach einem der Ansprüche 6 bis 15, wobei das Gehäuse eine Endwand (88) aufweist, die axial den axialen Enden (68) der Faltungen zugewandt ist, und wobei die erste Endkappe (66) axial in abdichtender Weise an der Endwand (88) des Gehäuses anliegt, so dass an dieser Stelle eine axiale Dichtung gebildet wird.
Filter, der ein Gehäuse umfasst, welches das Filterelement nach Anspruch 6 enthält, wobei das Gehäuse eine Endwand (88) aufweist, die axial den axialen Enden (68) der Faltungen zugewandt ist, wobei sich durch die Endwand die Strömungsröhre (90) erstreckt, wobei der Innenabschnitt (96) der Strömungsröhre axial den axialen Enden (68) der Faltungen zugewandt ist, wobei die erste Endkappe (66) den Innenabschnitt (96) der Strömungsröhre umfängt und radial in abdichtender Weise an diesem Innenabschnitt anliegt, so dass an dieser Stelle eine radiale Dichtung gebildet wird, und wobei die erste Endkappe (66) axial in abdichtender Weise an der Endwand des Gehäuses anliegt, so dass an dieser Stelle eine axiale Dichtung gebildet wird.
Filter nach Anspruch 16 oder Anspruch 17, wobei die Strömungsröhre (90a) einen Außenabschnitt (90b) aufweist, wobei der Außenabschnitt einen kleineren Umfang aufweist als der Innenabschnitt, und wobei die Endwand (88) des Gehäuses axial von den axialen Enden (86) der Faltungen beabstandet ist und dazwischen eine Plenumkammer (130) bildet.
Filter nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei das zu filternde Fluid seitlich nach innen durch das Filtermedium von dem Außenumfang zu dem Innenumfang strömt und dann axial in dem hohlen Innenraum strömt, wobei es sich bei dem Strömungsdurchlass um einen Auslassströmungsdurchlass handelt.
Filter nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei das zu filternde Fluid axial in dem hohlen Innenraum strömt und dann seitlich nach außen durch das Filtermedium von dem Innenumfang zu dem Außenumfang strömt, wobei es sich bei dem Strömungsdurchlass um einen Einlassströmungsdurchlass handelt.
Filter nach einem der Ansprüche 16 bis 20, wobei die geschlossene Schleife ringförmig ist.