DE60206507T2

DE60206507T2 - Filterelement mit dichtungen und methoden

Info

Publication number: DE60206507T2
Application number: DE60206507T
Authority: DE
Inventors: Jian Xu; David John KUHN; J. Edward KREITINGER; R. Wayne BISHOP; Scott Steven GIESEKE
Original assignee: Donaldson Co Inc
Current assignee: Donaldson Co Inc
Priority date: 2001-06-06
Filing date: 2002-05-30
Publication date: 2006-06-29
Anticipated expiration: 2022-05-31
Also published as: US7691166B2; CN1535171A; US20110265437A1; US20020185007A1; US7976601B2; MXPA03011188A; CN1935314A; ATE305815T1; CA2449079A1; WO2002098539A9; US8246707B2; US20140338294A1; US7393375B2; US9346004B2; WO2002098539A2; US20080264008A1; JP2004531389A; DE60206507D1; EP1406717B1; BR0210274A

Description

Technisches Gebiet
Diese Offenbarung beschreibt Filterkonstruktionen zum Filtern von Fluiden, wie Gas oder Flüssigkeit. Insbesondere beschreibt diese Offenbarung ein Filterelement mit gerader Durchströmung und Dichtungselementen, und Verfahren zur Anwendung und zum Einbau solch eines Filterelementes.
Hintergrund der Erfindung,
Filterelemente mit gerader Durchströmung werden in Systemen zum Reinigen von dort hindurch strömendem Fluid verwendet. Filterelemente mit gerader Durchströmung haben typischerweise eine Einlassfläche und eine gegenüberliegend angeordnete Auslassfläche. Auf diese Art und Weise strömt das Fluid beim Eintreten in das Filterelement an der Einlassfläche in eine Richtung und hat die gleiche Strömungsrichtung, wenn es an der Auslassfläche austritt. Typischerweise werden Filterelemente mit gerader Durchströmung in einer Rohrleitung oder einigen Gehäusetypen eingebaut. Nach einer Anwendungszeit muss das Filterelement gewartet werden, entweder Reinigung oder vollständiger Ersatz des Filterelementes. Wenn es schwierig oder unbequem ist, das Filterelement zu warten, ist es möglich, dass der Anwender die geeignete Wartung verschiebt, was Schäden verursachen kann, welches System auch immer durchlaufen wird.
Verbesserungen an Filterelementen mit gerader Durchströmung sind wünschenswert.
Das Dokument US-B1-6 179 890 beschreibt ein Rillenfilter, das ein radiales Dichtungselement zwischen dem Filtermedium und einem Gehäuse umfasst.
Zusammenfassung
Eine Filteranordnung gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, die eine Mediumkonstruktion umfasst, die eine Wellenschicht umfasst, die an einer flachen, zu einer Wickelkonstruktion gerollten Schicht befestigt ist. Ein Rahmen und ein erstes Dichtungselement sind vorgesehen. Der Rahmen befestigt das erste Dichtungselement an der Wickelkonstruktion. Das erste Dichtungselement ist vorzugsweise so ausgerichtet, dass eine Radialdichtung mit einem Gehäuse gebildet wird. Ein zweites Dichtungselement ist an der äußeren Ringfläche der Wickelkonstruktion befestigt. Das zweite Dichtungselement umfasst eine Dichtungsverlängerung, die erste und zweite gegenüberliegende Enden; einen Befestigungsabschnitt; und einen sich von dem Befestigungsabschnitt erstreckenden Vorsprung besitzt. Das zweite Dichtungselement ist vorzugsweise so ausgerichtet, dass es eine Axialdichtung mit einem Gehäuse bildet.
Funktionell in Gehäusen eingebaute Filteranordnungen, wie sie hierin beschrieben sind, werden vorzugsweise für Luftreiniger verwendet.
Verfahren zum Einbau, Filtern, Zusammenbau und Warten umfassen vorzugsweise Anordnungen, wie sie hierin beschrieben sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Seitenansicht mit einem weggebrochenen Teil, die einen Querschnitt einer gemäß den Prinzipien dieser Offenbarung konstruierten Ausführungsform eines Luftreinigers einschließlich eines Gehäuses mit einem Filterelement zeigt, wobei der Querschnitt entlang der Linie 1-1 der 2 verläuft.
2 ist eine schematische Stirnseitenansicht des in 1 dargestellten Luftreinigers;
3 ist eine vergrößerte, schematische, fragmentarische Schnittansicht eines Teiles der 1, die eine der Dichtungen zeigt;
4 ist eine vergrößerte schematische Schnittansicht von einem der Dichtungselemente des in 1 dargestellten Filterelementes;
5 ist eine schematische vergrößerte fragmentarische Schnittansicht von einem der Dichtungselemente des in 1 dargestellten Filterelementes;
6 ist eine schematische auseinandergezogene Schnittansicht des in dem Luftreiniger der 1 verwendeten Filterelementes;
7 ist eine Stirnseitenansicht einer Ausführungsform eines von dem Filterelement der 6 genutzten Rahmens;
8 ist eine schematische, vergrößerte, fragmentarische Schnittansicht, die eine Verbindung zwischen dem Rahmen der 7 und einem Kern des in 6 dargestellten Filterelementes zeigt;
9 ist eine schematische, vergrößerte, fragmentarische Schnittansicht, die eine Verbindung zwischen einem Knopf und einem Kern des in 6 dargestellten Filterelementes darstellt;
10 ist eine schematische auseinander gezogene perspektivische Ansicht des in dem Luftreiniger der 1 verwendeten Filterelementes.
Ausführliche Beschreibung
1 stellt einen Luftreiniger 1 dar, umfassend ein Gehäuse 2 mit einem Filterelement 10, das funktionell darin eingebaut ist. Das Gehäuse 2 umfasst vorzugsweise ein Körperelement 3 und einen abnehmbaren Deckel 4. Das Filterelement 10 ist wahlweise aus dem Gehäuse 2 herausnehmbar und austauschbar, indem der Deckel 4 vom Körperelement 3 abgenommen und ein Zugang zum Element 10 vorgesehen wird.
Der Luftreiniger 1 ist zum Reinigen eines Fluides anwendbar, wie zum Beispiel einem Gas, insbesondere Luft. Das Filterelement 10 ist so konfiguriert, dass es eine gerade Durchströmung erlaubt. Mit dem Ausdruck „gerade Durchströmung" ist gemeint, dass das Fluid direkt durch das Filterelement 10 strömt, wobei es an einer Einlassfläche 11 eintritt und ohne um eine Ecke zu biegen in gleicher Richtung an einer gegenüberliegenden Auslassfläche 12 austritt. Das Filterelement 10 umfasst Filtermedium 14, das so konfiguriert ist, dass Feststoffteilchen aus dem an der Einlassfläche 11 eintretenden Gasstrom gefiltert werden, so dass der an der Auslassfläche 12 austretende Gasstrom mindestens teilweise gereinigt (d. h. frei von Feststoffteilchen) ist. Wie außerdem in 1 zu sehen ist, umfasst das Filterelement 10 ein erstes Dichtungselement 16, das hilft, Undichtigkeit zwischen dem Filterelement 10 und dem Gehäuse 2, in das das Filterelement 10 eingebaut ist, zu verhindern. Das Filterelement umfasst außerdem ein zweites Dichtungselement 18, das stromaufwärts von dem ersten Dichtungselement 16 ausgerichtet ist, und ebenfalls hilft, Undichtigkeit zwischen dem Element 10 und dem Gehäuse 2 zu verhindern. Das zweite Dichtungselement 18 hilft auch, eine An sammlung von Staub zwischen dem Element 10 und dem Gehäuse 2 stromaufwärts vom ersten Dichtungselement 16 zu verhindern. Das Filterelement 10 kann eine optionale Mittelstückkonstruktion 20 umfassen, die in 6 dargestellt ist.
Der Luftreiniger 1 kann außerdem ein optionales Sicherheitselement 5 umfassen. In 1 ist das Sicherheitselement 5 schematisch dargestellt und stromabwärts vom Filterelement 10 ausgerichtet. Das Sicherheitselement 5 hilft, stromabwärts liegende Komponenten im Filtrationssystem im Fall des Ausfalls des Filterelementes 10 zu schützen. Das Sicherheitselement 5 schützt außerdem stromabwärts liegende Komponenten während der Wartung des Luftfilters 1. Mit „Wartung" ist gemeint, wenn der Deckel 4 vom Körperelement 3 abgenommen und das Filterelement 10 aus dem Körperelement 3 ausgebaut und durch ein neues Filterelement ersetzt wird. Der Luftreini- ger 1 kann auch ein optionales Sekundärelement umfassen (in den Zeichnungen nicht gezeigt). Das Sekundärelement würde ebenfalls stromabwärts liegende Komponenten während der Wartung des Luftreinigers 1 schützen. Ein anwendbares Sekundärelement umfasst die in dem am 24. April 2001 erteilten US-Patent Nr. 6,221,122 beschriebenen Sekundärelemente.
Andere, in den 1 und 2 sichtbare Merkmale umfassen ein Auslassrohr 6 am Körperelement 3 und ein Einlassgitter 7 am Deckel 4. Insbesondere definiert der Deckel 4 mehrere längliche Schlitze 8 zum Aufnehmen von ankommendem Gas, das durch das Filterelement 10 zu führen ist. Das Gitter 7 hilft, große Partikel aus dem in das Filterelement 10 gerichteten Gasstrom zu entfernen, wie zum Beispiel Laub und Insekten.
In dieser Konstruktion anwendbares Filtermedium 14 ist ausführlich in dem US-Patent Nr. 6,190,432 und der internationalen Veröffentlichung WO 97/40918, veröffentlicht am 6. November 1997, beschrieben. Im Allgemeinen ist das Filtermedium 14 eine Wickelkonstruktion 24 (10), die eine an einer flachen Schicht befestigte gerillte Schicht besitzt. Die gerillte Schicht ist generell eine Wellenschicht und ist mit einem Kleber an der flachen Schicht befestigt, der hilft, geeignete Dichtungen auszubilden. Die für das Filtermedium 14 verwendete Wellung kann viele verschiedene Konfigurationen aufweisen. Mögliche Beispiele umfassen Wellungen, die zu geraden Rillen führen, wobei die Rillen parallel zueinander sind; gerade Rillen, die zusammengedrückte oder zusammengepresste Enden besitzen; und verjüngte Rillen, bei denen abwechselnde Rillen allmählich von einem weiten Abschnitt zu einem engen Abschnitt zusammenlaufen, wobei die nächste benachbarte Rille von einem engen Abschnitt zu einem weiten Abschnitt auseinander läuft. In dem dargestellten Element 10 sind die aneinander befestigte Wellenschicht und flache Schicht um einen Teil der Mittelstückkonstruktion 20 (6) gerollt oder gewickelt, mit einem Kleber, um einen Luftaustritt zwischen dem Medium 14 und der Mittelstückkonstruktion 20 zu verhindern. In anderen Ausführungsformen kann das Element 10 kernlos sein, so dass die aneinander befestigte Wellenschicht und flache Schicht nicht um einen Mittelkern herum gerollt sind.
Die Wellenkammern bilden sich abwechselnde Wellenberge und Wellentäler. Die Wellentäler und Wellenberge teilen die Wellen in eine erste Reihe und eine zweite Reihe. Die Wellenkammern sind dann geschlossen (zum Beispiel durch eine Dichtungsraupe), um einen Teil des stromaufwärts liegenden Endes der Welle zwischen der Wellenschicht und der flachen Schicht auszufüllen. An dem gegenüberliegenden Ende schließt (zum Beispiel) eine andere Endraupe das stromabwärts liegende Ende von sich abwechselnden Rillen. Dieses führt zu einem Filtermedium 14, das ein Medium besitzt, das mehrere Wellenkammern umfasst, wobei jede der Wellenkammern ein erstes Ende anschließend an die Filterelementeinlassfläche 11 und ein zweites Ende anschließend an die Filterelementauslassfläche 12 besitzt. Ausgewählte Wellenkammern sind an dem ersten Ende offen und an dem zweiten Ende geschlossen („Einlasswellen"), während ausgewählte Wellenkammern an dem ersten Ende geschlossen und an dem zweiten Ende offen sind („Auslasswellen").
Bei Anwendung von in dieser Art und Weise konstruiertem Filtermedium 14 tritt während der Anwendung ungefiltertes Fluid, wie zum Beispiel Luft, durch das offene stromaufwärts liegende Ende in die Einlasswellen an der Einlassfläche 11 ein. Das ungefilterte Fluid kann die stromabwärts liegenden Enden jener Wellenkammern, in die es eingetreten ist, nicht passieren, weil diese speziellen Wellenkammern durch eine Dichtungsraupe verschlossen sind. Somit wird das Fluid gezwungen, durch die gewellte Schicht oder die flache Schicht weiterzuströmen. Wenn das ungefilterte Fluid die Wellenschicht oder die flache Schicht passiert, wird das Fluid gereinigt oder gefiltert. Das Fluid passiert dann die Auslasswellen, deren stromaufwärts liegende Enden geschlossen und deren stromabwärts liegende Enden offen sind.
Unter nochmaliger Bezugnahme auf 1 ist zu sehen, wie das Filterelement 10 in dem Gehäuse 2 abgedichtet ist. Das Dichtungselement 16 dient zum Erzeugen einer Dichtung mit dem Gehäuse, in dem das Filterelement 10 eingebaut ist. Solch eine Dichtung verhindert den Austritt von Fluid zwischen dem Filterelement 10 und dem Gehäuse, um zu gewährleisten, dass das ungefilterte Fluid zur Reinigung durch das Filtermedium 14 strömen muss. Das Dichtungselement 16 kann verschiedene Arten von Dichtungsanordnungen umfassen, wie axial ausgerichtete Dichtungen, radial ausgerichtete Dichtungen oder eine Kombination von diesen. Das speziell in 1 dargestellte Dichtungselement 16 ist ein Radialdichtungselement 26, das so aufgebaut ist, dass sich eine radial ausgerichtete Dichtung 27 mit dem Gehäuse ergibt. In dieser speziellen Ausführungsform wird das Radialdichtungselement 26 von einer Rahmenkonstruktion 28 (6 und 7) getragen. Die Rahmenkonstruktion 28 umfasst eine Verlängerung 30 (6), die von der Auslassfläche 12 axial hervorsteht oder sich von dieser erstreckt. Die Rahmenkonstruktion 28 umfasst auch einen Rand oder ein Band 32, der/das verwendet wird, um das Filtermedium 14 an den verbleibenden Teilen der Rahmenkonstruktion 28 zu befestigen.
Das bevorzugte spezielle Radialdichtungselement 26 ist vergrößert in 4 gezeigt. Das dargestellte, bevorzugte Dichtungselement 26 hat einen abgestuften Querschnittsaufbau mit zunehmenden Außenmaßen und definiert mehrere sich von einer Endspitze 40 und in Richtung zum Rest des Filterelementes 10 hin allmählich vergrößernde Stufen, in diesem Fall drei Stufen 37, 38, 39. Die schmalste Stufe 37 erlaubt das leichte Einsetzen des Filterelementes 10 in das Gehäuse. Die größte Stufe 39 gewährleistet, dass eine dichte Radialdichtung ausgebildet wird. In bevorzugten Fällen ist das Radialdichtungselement 26 aus einem Polyurethanschaummaterial hergestellt, das eine Formgebungsdichte („as-molded") von nicht mehr als 25 Ibs per cubic foot (0,4 g/cm³), typischerweise ungefähr 11–22 Ibs per cubic foot (0,18–0,35 g/cm³) besitzt. Dieses Material lässt es zu, dass das Dichtungselement 26 weich und kompressibel ist, so dass das Dichtungselement 26 zwischen der Verlängerung 30 und einer Dichtungsfläche des Gehäuses, in das es eingebaut ist, zusammengedrückt werden kann. In bevorzugten Anwendungen wird das Dichtungselement 26 zwischen ungefähr 15% und 40% seiner Dicke zusammengedrückt. Das Radialdichtungselement 26 und die Art und Weise, in der es zum Abdichten an einem Gehäuse verwendet wird, ist ausführlich im US-Patent Nr. 6,190,432 beschrieben.
Vorzugsweise wird das Radialdichtungselement 26 von der Rahmenkonstruktion 28 getragen, um den richtigen Halt des Dichtungselementes 26 an der Dichtungsfläche des Gehäuses zu unterstützen. Die Rahmenkonstruktion 28 umfasst vorzugsweise ein Verstrebungssystem 42 (7), um das Halten des Dichtungselementes 26 zu unter stützen. Im Allgemeinen umfasst das Verstrebungssystem 42 mehrere Streben oder Stützglieder 44, die so angeordnet und konfiguriert sind, dass eine konstruktive Auflage zur Verfügung gestellt und die durch das Zusammendrücken des Dichtungselementes 26 gegen die Verlängerung 30 ausgeübten Kräfte aufgenommen werden. Die Streben oder Stützglieder 44 können in einer Vielzahl von Konfigurationen angeordnet sein. In der speziellen, in 7 gezeigten Anordnung umfasst das Strebensystem 42 mehrere Speichen 46, die über der Auslassfläche 12 symmetrisch angeordnet sind, wobei sie sich radial von einer Nabe 47 erstrecken, die über der Mittelstückkonstruktion 20 zentriert ist, und an der Verlängerung 30 und dem Band 32 endet. Das Verstrebungssystem 42 umfasst außerdem gebogene Elemente 48, die sich zwischen jeder der Speichen 46 erstrecken und diese verbinden.
Wendet man sich nun dem zweiten Dichtungselement 18 zu, ist in 1 ersichtlich, wie das zweite Dichtungselement 18 in Bezug auf das Filterelement 10 und das Gehäuse 2 angeordnet ist, um dazwischen eine Dichtung 100 vorzusehen. Eine vergrößerte schematische Ansicht dieser Dichtung ist in 3 gezeigt. Das zweite Dichtungselement 18 kann in einer Vielzahl von Konfigurationen ausgerichtet und dimensioniert sein, um zu einer Axialdichtung, einer Radialdichtung oder einer Kombination von diesen Typen zu führen. In der in 3 dargestellten Anordnung sind das Dichtungselement 18, das Gehäuse 2 und das Filterelement 10 so konstruiert, dimensioniert und angeordnet, dass sie zu einer Axialdichtung 101 führen. Insbesondere wird das Dichtungselement 18 durch Axialkräfte zwischen dem Deckel 4 und dem Körperelement 3 durch die Wirkung einer Klemmenanordnung 104 (2) zusammengedrückt oder zusammengepresst. Das Festziehen der Klemmenanordnung 104 führt dazu, dass der Deckel 4 axial an das Körperelement 3 bewegt wird. Dieses drückt das Dichtungselement 18 zwischen dem Deckel 4 und dem Körperelement 3 zusammen, und führt zur Axialdichtung 101.
5 stellt eine vergrößerte, fragmentarische, schematische Schnittansicht des Dichtungselementes 18 dar. Das dargestellte, spezielle Dichtungselement 18 umfasst eine Dichtungsverlängerung 106, die einen Befestigungsabschnitt 108 und einen Vorsprung 110 zum Ausbilden der Axialdichtung 101 besitzt, der sich von dem Befestigungsabschnitt 108 erstreckt. Insbesondere umfasst der Befestigungsabschnitt 108 eine Befestigungsfläche 112, die generell eine glatte, flache Ebene 114 ist, die für eine sichere Befestigung an einer äußeren Ringfläche 113 der Wickelkonstruktion 24 sorgt. Gegenüber von der Befestigungsfläche 112 befindet sich eine Schräge oder Abschrägung 116, die sich von einem Ende 118 (angrenzend an das Einlassende 11 des Elementes 10) bis zu dem Vorsprung 110 erstreckt. Der Vorsprung 110 umfasst erste und zweite Schrägen 120, 121 mit einem Bereich 122, der sich dazwischen erstreckt. In der gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist der Bereich 122 generell parallel zur Befestigungsfläche 112. In den bevorzugten Ausführungsformen sind die Schrägen 120, 121 außerdem symmetrisch. In 5 ist zu sehen, dass der Vorsprung 110 (der Vorsprung 110 umfasst: die Schrägen 120, 121; den Bereich 122; und eine imaginäre gerade Linie, die die Teile 120a, 121a verbindet, wo die Schrägen den Befestigungsabschnitt 108 schneiden) generell einem abgestumpften Dreieck ähnelt. In bevorzugten Ausführungsformen hat der Vorsprung 110 die Querschnittsform eines Trapezes. Angrenzend an die Schräge 121, sich von dem Vorsprung 110 erstreckend, befindet sich eine zweite Abschrägung 124. Die Abschrägung 124 erstreckt sich von der Schräge 121 zu ei- nem Ende 126. Die Enden 118 und 126 bilden gegenüberliegende Enden der Dichtungsverlängerung 106. Das Ende 126 befindet sich dichter am Auslassende 12 des Elementes 10 als sich das Ende 118 zum Auslassende 12 befindet.
In bevorzugten Ausführungsformen ist das Ende 118 der Dichtungsverlängerung 106 gleich mit der Einlassfläche 11. Diese Anordnung hilft, das Element während des Einbaus des Elementes 10 in das Gehäuse 2 zu schützen. Außerdem ist der Deckel 4 durch die Verlängerung der Abschrägung 116 dichter anliegend am Körperelement 3 befestigt.
Eine spezifische, anwendbare Dichtungsverlängerung 106 umfasst die folgenden Maße: eine Gesamtlänge zwischen dem Ende 118 und dem Ende 126 von mindestens 5,08 cm (2 inches), vorzugsweise 6,35–8,64 cm (2,5–3,4 inches); eine Höhe des Vorsprunges 110 von der Befestigungsfläche 112 zum Bereich 122 von mindestens 1,27 cm (0,5 inch), vorzugsweise 1,91–2,54 cm (0,75–1 inch); der Bereich 122 erstreckt sich vom Ende 118 mindestens 3,31 cm (1,5 inches), vorzugsweise 4,45–5,72 cm (1,75–2,25 inches); eine Länge des Bereiches 122 erstreckt sich mindestens 0,254 cm (0,1 inch), vorzugsweise 0,5–0,76 cm (0,2–0,3 inch); jede der Schrägen 120, 121 ist in Bezug auf die zum Bereich 122 parallele Ebene um mindestens 45 Grad, vorzugsweise 55–65 Grad geneigt; die erste Abschrägung 116 ist von der Horizontalen (eine Ebene parallel zum Bereich 122) um mindestens 2 Grad, vorzugsweise 3–7 Grad geneigt; und die Abschrägung 124 ist in Bezug auf die zum Bereich 122 parallele Ebene um mindestens 15 Grad, vorzugsweise 22–27 Grad geneigt.
3 zeigt die Dichtungsverlängerung 106, wie sie an einem Außenteil 130 der Wickelkonstruktion 24 befestigt ist. Insbesondere ist die Befestigungsfläche 112 mittels eines Klebers oder anderer geeigneter Befestigungsanordnungen an dem Außenteil 130 befestigt.
Wie oben erwähnt wurde, kann das Filterelement 10 eine optionale Mittelstückkonstruktion umfassen. Die spezielle Ausführungsform des Filterelementes 10, die dargestellt ist, umfasst die Mittelstückkonstruktion 20. Die Mittelstückkonstruktion 20 stellt eine Montagekonstruktion zum Halten zur Verfügung und das Filtermedium 14 ist daran befestigt. Die Mittelstückkonstruktion 20 stellt in bevorzugten Ausführungsformen außerdem eine Konstruktion zur Verfügung, die so konstruiert und angeordnet ist, dass sie an anderen Teilen in einem Fluidreinigungssystem angeschlossen oder an diesen befestigt werden kann. Zum Beispiel kann die Mittelstückkonstruktion 20 so konstruiert sein, dass die Rahmenkonstruktion vom Filtergehäuse 2 daran befestigt werden kann. Sie kann außerdem eine Konstruktion zur Verfügung stellen, um andere konstruktive Trägerelemente des Filterelementes 10, des Gehäuses 2 oder anderer Teile des Filtrationssystems zu erlauben. Alternativ kann die Mittelstückkonstruktion 20 lediglich die Funktion des Haltens des Filtermediums 14 erfüllen und frei von anderen Verbindungen sein. In Situationen, in denen die Mittelstückkonstruktion 20 frei von Verbindungen ist, entweder an einem oder beiden Enden, kann die Mittelstückkonstruktion 20 mit einem geeigneten Stopfen an einem oder beiden Enden verschlossen sein.
In der dargestellten speziellen Ausführungsform ist die Mittelstückkonstruktion 20 so konstruiert und angeordnet, dass sie lösbar wahlweise an der Rahmenkonstruktion 28 befestigt oder mit dieser verbunden ist. In dieser speziellen Ausführungsform ist die Mittelstückkonstruktion 20 außerdem so dargestellt, dass sie an einen optionalen Handgriff 22 angeschlossen ist.
6 zeigt die Mittelstückkonstruktion 20 in schematischer Schnittansicht. In dieser speziellen Ausführungsform umfasst die Mittelstückkonstruktion 20 einen mittigen Kern 51 am Filterelement 10. Der Kern 51 ist als Rohr 52 ausgebildet, vorzugsweise ein Hohlzylinder 54. Der Zylinder 54 umfasst die ersten und zweiten gegenüberliegenden Enden 56, 57. Das erste Ende 56 ist zur selektiven Befestigung an der Rahmenkonstruktion 28 ausgebildet, die normalerweise an der Auslassfläche 12 liegt. Das zweite Ende 57 ist zur optionalen Befestigung am Handgriff 22 ausgebildet und liegt norma lerweise an der Einlassfläche 11. Ungefähr in der Mitte des Zylinders 54 ist eine Wand 58 zum Schließen des Innenraumes 59 gezeigt. Die Wand 58 gibt dem Zylinder 54 in diesem Abschnitt konstruktiven Halt.
Wie oben erwähnt wurde, ist das erste Ende 56 des Zylinders 54 in dem dargestellten Zylinder zum Anschluss an die Rahmenkonstruktion 28 konstruiert und angeordnet. Vorzugsweise umfasst das erste Ende 56 des Zylinders 54 eine Hakenanordnung 76. Die Hakenanordnung 76 umfasst mindestens einen Flansch, vorzugsweise ein Paar biegsamer Flansche 62, 63, die Haken 66, 67 besitzen, die mit der mittigen Nabe 47 der Rahmenkonstruktion 28 ineinander greifen. Insbesondere hat der Zylinder 54 ein Paar Aussparungen 69, 70, so dass sich die Flansche 62, 63 zueinander (radial nach innen) durchbiegen können. Typischerweise wird die Durchbiegung durch eine von der Nabe 47 gegen die Haken 66, 67 ausgeübte kämmende Kraft auftreten. Siehe 8. Wenn die Rahmenkonstruktion 28 und der Zylinder 54 axial zueinander bewegt werden und sich die Flansche 62, 63 nach innen durchbiegen, erreicht die Nabe 47 schließlich die Erhöhungen 72, 73 an den Haken 66, 67. Wenn dieses geschieht, biegen sich die Flansche 62, 63 zurück in ihre natürliche Position und der Zylinder 54 ist an der Rahmenkonstruktion 28 befestigt, weil die Nabe 47 unter den Haken 66, 67 eingeschlossen ist. Eine Rippe 74, die sich radial von der Zylinderwand 75 und benachbart zu den Flanschen 62, 63 erstreckt, verhindert das axiale Herausgleiten des Rahmens 28 am Zylinder 75 entlang zum zweiten Ende 57 hin. Es sollte verständlich sein, dass sich die Hakenanordnung 76 an der Rahmenkonstruktion 28 befinden und mit dem Zylinder 54 ineinander greifen könnte.
Unter Bezugnahme auf 9 ist nun das zweite Ende 57 optional mit dem Handgriff 22 verbunden gezeigt. In dieser speziellen Ausführungsform hat der Handgriff 22 die Form eines Griffes oder Knopfes 76. Der Knopf 76 ist so angeordnet, dass er, wenn er am Filterelement 10 befestigt ist, eine Griffkonstruktion 78 umfasst, die in einem ausreichenden Abstand von der Einlassfläche 11 weg beabstandet ist, so dass sich mindestens ein Teil der Hand oder die Finger eines Anwenders zwischen der Griffkonstruktion 78 und der Einlassfläche 11 befinden können. In einem Beispiel ist die Griffkonstruktion 78 mindestens 1,27 cm (0,5 inch) von der Einlassfläche 11 beabstandet. Der dargestellte spezielle Knopf 76 umfasst angrenzend an die Griffkonstruktion 78 einen Schaft 80. Der Schaft 80 ist so konstruiert und angeordnet, dass er einen geeigneten Eingriff mit dem Zylinder 54 erlaubt. Insbesondere umfasst der Schaft 80 ein Paar biegsamer Flansche 82, 83, die Haken 85, 86 besitzen. Benachbart zu jedem der Flansche 82, 83 befinden sich Ausschnitte (nicht gezeigt), die erlauben, dass sich die Flansche 82, 83 radial nach innen und zueinander durchbiegen können.
Der bevorzugte Zylinder 54 definiert an dem zweiten Ende 57 mindestens eine, und vorzugsweise ein Paar Öffnungen oder Hohlräume 90, 91. Die Hohlräume 90, 91 nehmen die biegsamen Flansche 82, 83 auf und greifen mit den Haken 85, 86 ineinander, um zwischen dem Knopf 76 und dem Zylinder 54 einen Schnappeingriff vorzusehen. Nochmals, es sollte verständlich sein, dass die Teile umgekehrt werden könnten – das heißt, das zweite Ende 57 könnte die Widerhaken oder biegsamen Flansche haben und mit den Öffnungen an dem Handgriff 22 ineinander greifen.
Es ist zu beachten, dass in dem dargestellten Zylinder 54 die Hohlräume 90, 91 um 90 Grad in Bezug auf die Ausschnitte 69, 70 des ersten Endes 56 versetzt sind. Die Hohlräume 90, 91 befinden sich generell in einer Linie mit den Flanschen 62, 63. Diese sind wegen der Formgebungstechniken auf diese Weise angeordnet.
Im Allgemeinen wird das Filtermedium 14, um das Filterelement 10 zusammenzubauen, um den Kern 51 gewickelt oder gewunden. Nachdem sich das Filtermedium 14 an seinem Platz um den Kern 51 herum befindet, wird die Rahmenkonstruktion 28, die das Radialdichtungselement 26 hält, auf dem Filtermedium 14 montiert. Dieses wird durch Schnappeingriff zwischen den biegsamen Flanschen 62, 63 und der Nabe 47 ausgeführt. Das Band 32 wird außerdem am Außenumfang 113 der Wickelkonstruktion 24 befestigt. Als Nächstes wird der Knopf 76 in das zweite Ende 57 des Kerns 51 durch Eingriff zwischen den Flanschen 82, 83 und den Hohlräumen 90, 91 eingeschnappt. Es sollte natürlich klar sein, dass der Knopf 76 an der Wickelkonstruktion 54 befestigt werden kann, bevor die Rahmenkonstruktion 28 an der Wickelkonstruktion 54 befestigt wird.
Das Filterelement 10 wird dann funktionell in dem Gehäuse 2 eingebaut. Der Deckel 4 wird vom Körperelement 3 entfernt, um Zugang zum Inneren des Körperelementes 3 vorzusehen. Das Filterelement 10 wird in das Körperelement 3 eingesetzt, wobei die Auslassfläche 12 in Einsatzrichtung führt. Das Filterelement 10 wird axial in das Körperelement 3 gedrückt, um den Kontakt zwischen dem ersten Dichtungselement 16 und dem Gehäuse 2 vorzusehen, um die Radialdichtung 27 zu erzeugen.
Als Nächstes wird der Deckel 4 über der Einlassfläche 11 des Filterelementes 10 ausgerichtet, das aus dem Körperelement 3 hervorsteht. Der Deckel 4 wird funktionell ausgerichtet, so dass er auf dem Ende des Körperelementes 3 sitzt, und die Klemmenanordnung 104 wird betätigt. Die Klemmenanordnung 104 sorgt für einen Axialdruck zwischen dem Deckel 4 und dem Körperelement 3. Das zweite Dichtungselement 18 befindet sich auch an dieser Grenzfläche zwischen Körperelement 3/Deckel 4. Die Klemmenanordnung 104 wird weiter betätigt, um die Axialkraft vorzusehen, bis die Axialdichtung 101 zwischen dem Deckel 4, dem zweiten Dichtungselement 18 des Filterelementes 10 und dem Körperelement 3 ausgebildet ist.
Im Betrieb tritt zu reinigendes Gas durch die Schlitze 8 im Einlassgitter 7 in den Luftreiniger 1 ein. Dieses filtert das Gas teilweise durch Entfernen großer Abriebteilchen. Das Gas strömt dann weiter zur Einlassfläche 11, durch das Filtermedium 14 und tritt durch die Auslassfläche 12 aus. Nach dem Austritt aus der Auslassfläche 12 kann die Luft ein optionales Sicherheitselement 5 oder Sekundärelement passieren, bevor sie durch das Auslassrohr 6 aus dem Gehäuse 3 austritt.
Nach einer Betriebsdauer wird das Medium 14 mit Staub beladen sein und Wartung erfordern. Um den Luftreiniger 1 zu warten, wird der Deckel 4 durch Lösen der Klemmenanordnung 104 vom Körperelement entfernt. Dieses löst die Axialdichtung 101. Der Deckel 4 wird vom Körperelement abgenommen und das Filterelement 10 wird durch Ziehen des Filterelementes 10 aus dem Körperelement 3 herausgenommen. Dieses löst die Radialdichtung 27. Das Filterelement 10 kann dann entsorgt werden, zum Beispiel durch Müllverbrennung. Das Filterelement 10 ist vorzugsweise aus mindestens 95%, noch bevorzugter 100% metallfreien Materialien konstruiert. Der Luftreiniger 1 kann dann mit einem zweiten, neuen, unbenutzten Filterelement versorgt werden.

Claims

Filteranordnung, umfassend: (a) eine Mediumkonstruktion, die gegenüberliegende erste (11) und zweite (12) Enden, eine erste axiale Länge zwischen den ersten und zweiten Enden und mehrere Rillen besitzt; (i) wobei jede der Rillen einen ersten Endabschnitt anschließend an das erste Ende der Mediumkonstruktion und einen zweiten Endabschnitt anschließend an das zweite Ende der Medienkonstruktion besitzt; (A) wobei ausgewählte Rillen an dem ersten Endabschnitt offen und an dem zweiten Endabschnitt geschlossen sind; und ausgewählte Rillen an dem ersten Endabschnitt geschlossen und an dem zweiten Endabschnitt offen sind; (b) ein an der Mediumkonstruktion befestigtes erstes Dichtungselement; (i) wobei das erste Dichtungselement (16) von der Mediumkonstruktion radial ausgerichtet ist; (c) ein zweites Dichtungselement (18), das an der äußeren Ringfläche der Mediumkonstruktion befestigt ist; (i) wobei das zweite Dichtungselement (18) eine Dichtungsverlängerung, die erste (118) und zweite (126) gegenüberliegende Enden besitzt; einen Befestigungsabschnitt (112); und einen Vorsprung (110) umfasst, der sich von dem Befestigungsabschnitt erstreckt; (A) wobei der Befestigungsabschnitt eine Befestigungsfläche umfasst, die die Dichtungsverlängerung an der äußeren Ringfläche der Mediumkonstruktion befestigt; und (B) der Vorsprung (110) erste und zweite Schrägen (120, 121) und einen Bereich (122) dazwischen umfasst.
Filteranordnung gemäß Anspruch 1, bei der: (a) die Dichtungsverlängerung außerdem eine erste Abschrägung gegenüber der Befestigungsfläche umfasst; wobei sich die erste Abschrägung von dem ersten Ende zu dem Vorsprung erstreckt.
Filteranordnung gemäß Anspruch 2, bei der: (a) die ersten und zweiten Schrägen des Vorsprunges symmetrisch sind.
Filteranordnung gemäß Anspruch 3, bei der: (a) der Bereich parallel zur Befestigungsfläche ist.
Filteranordnung gemäß Anspruch 4, bei der: (a) der Vorsprung einen trapezförmigen Querschnitt besitzt.
Filteranordnung gemäß einem der Ansprüche 2–5, bei der: (a) die Dichtungsverlängerung außerdem eine zweite Abschrägung umfasst, die sich von der zweiten Schräge zum zweiten Ende erstreckt.
Filteranordnung gemäß einem der Ansprüche 1–6, bei der: (a) die Mediumkonstruktion eine gewellte Schicht umfasst, die an einer flachen Schicht befestigt ist, die zu einer Wickelkonstruktion gerollt ist; wobei die Wickelkonstruktion mehrere Rillen besitzt.
Filteranordnung gemäß Anspruch 7, außerdem umfassend: (a) eine Kernkonstruktion, die ein erstes Ende besitzt; (i) wobei das erste Ende der Kernkonstruktion ein Paar biegsamer Flansche umfasst; (ii) die Wickelkonstruktion durch Wickeln der Mediumkonstruktion um die Kernkonstruktion ausgebildet wird; (iii) die Kernkonstruktion lösbar am Rahmen befestigt ist; (A) wobei der Rahmen eine mittige Narbe umfasst; (B) das Paar biegsamer Flansche mit der mittigen Narbe ineinander greift.
Filteranordnung gemäß Anspruch 8, bei der: (a) die Kernkonstruktion gegenüber dem ersten Ende der Kernkonstruktion ein zweites Ende umfasst; (i) wobei das zweite Ende der Kernkonstruktion mindestens einen Hohlraum definiert.
Filteranordnung gemäß Anspruch 9, außerdem umfassend: (a) einen Handgriff, der von dem ersten Ende der Wickelkonstruktion hervorsteht; wobei der Handgriff durch den einen Hohlraum in Schnappeingriff mit der Kernkonstruktion ist.
Filteranordnung gemäß einem der Ansprüche 7–10, außerdem umfassend: (a) einen Rahmen, der das erste Dichtungselement an der Wickelkonstruktion befestigt; wobei der Rahmen einen Rand und eine axiale Verlängerung besitzt; (i) wobei der Rand die Wickelkonstruktion umgibt und den Rahmen an dieser befestigt; (ii) die axiale Verlängerung axial von dem zweiten Ende der Wickelkonstruktion hervorsteht; wobei die axiale Verlängerung einen Ringabschnitt besitzt; (A) wobei der Ringabschnitt der axialen Verlängerung das erste Dichtungselement hält, um das erste Dichtungselement in einer Radialrichtung auszurichten.
Luftreiniger, umfassend eine Filteranordnung gemäß einem der Ansprüche 1–11; wobei der Luftreiniger umfasst: (a) ein Gehäuse, umfassend ein Körperelement und einen Deckel; wobei das Körperelement einen Innenraum begrenzt; (b) wobei die Filteranordnung funktionell in dem Körperelementinnenraum eingebaut ist; (i) wobei das erste Dichtungselement mit dem Gehäuse eine Radialdichtung bildet; und (ii) der Vorsprung des zweiten Dichtungselementes zwischen dem Deckel und dem Körperelement zusammengedrückt wird, um dazwischen eine Axialdichtung zu bilden.
Luftreiniger gemäß Anspruch 12, bei dem: (a) der Deckel ein Einlassgitter umfasst, das über dem ersten Ende der Wickelkonstruktion angeordnet ist, um das Entfernen von Abriebteilchen aus einem in den Luftreiniger geführten Gasstrom zu unterstützen.
Luftreiniger gemäß einem der Ansprüche 12 und 13, bei dem: (a) die Filteranordnung umfasst: (i) einen Rahmen, der das erste Dichtungselement an der Mediumkonstruktion befestigt; wobei der Rahmen einen Rand und eine axiale Verlängerung besitzt; (A) wobei der Rand die Mediumkonstruktion umgibt und den Rahmen an dieser befestigt; (B) die axiale Verlängerung axial von dem zweiten Ende der Mediumkonstruktion hervorsteht; wobei die axiale Länge einen Ringabschnitt besitzt; (C) der Ringabschnitt der axialen Verlängerung das erste Dichtungselement hält, um die Radialdichtung durch Zusammenpressen des ersten Dichtungselementes zwischen und an dem Ringabschnitt und dem Gehäuse auszubilden.
Verfahren zum Einbau eines Filterelementes, das erste (16) und zweite (18) Dichtungselemente besitzt, in einen Luftreiniger; wobei das Verfahren umfasst: (a) Vorsehen eines Filterelementes, das eine Mediumkonstruktion umfasst, die gegenüberliegende erste (11) und zweite (12) Enden, eine erste axiale Länge zwischen den ersten und zweiten Enden und mehrere Rillen besitzt; (i) wobei jede der Rillen einen ersten Endabschnitt anschließend an das erste Ende der Mediumkonstruktion und einen zweiten Endabschnitt anschließend an das zweite Ende der Mediumkonstruktion besitzt; (A) wobei ausgewählte Rillen an dem ersten Endabschnitt offen und an dem zweiten Endabschnitt geschlossen sind; und ausgewählte Rillen an dem ersten Endabschnitt geschlossen und an dem zweiten Endabschnitt offen sind; (b) Einsetzen des Filterelementes in einen Gehäusekörper bis eine Radialdichtung zwischen dem ersten Dichtungselement (16) des Filterelementes und dem Gehäusekörper gebildet wird; (c) Ausrichten eines Deckels über dem Filterelement und Ausbilden. einer Axialdichtung durch Zusammendrücken des zweiten Dichtungselementes (18) zwischen dem Deckel und dem Körperelement nach dem Schritt des Einsetzens.
Verfahren gemäß Anspruch 15, bei dem: (a) der Schritt des Vorsehens eines Filterelementes das Vorsehen eines Filterelementes umfasst, bei dem das Dichtungselement eine Dichtungsverlängerung umfasst, die erste und zweite gegenüberliegende Enden; einem Befestigungsabschnitt; und einen sich von dem Befestigungsabschnitt erstreckenden Vorsprung besitzt; (i) wobei der Befestigungsabschnitt eine Befestigungsfläche umfasst, die die Dichtungsverlängerung an der äußeren Ringfläche der Mediumkonstruktion befestigt; und (ii) der Vorsprung erste und zweite Schrägen und einen Bereich dazwischen umfasst; und (b) der Schritt des Ausbildens einer Axialdichtung das Zusammendrücken des Vorsprunges zwischen dem Deckel und dem Körperelement umfasst.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 und 16, bei dem: (a) der Schritt des Vorsehens eines Filterelementes das Vorsehen eines Filterelementes umfasst, das einen Rahmen und ein Radialdichtungselement umfasst; wobei der Rahmen das Radialdichtungselement an der Mediumkonstruktion befestigt; der Rahmen einen Rand und eine axiale Verlängerung besitzt; (i) wobei der Rand die Mediumkonstruktion umgibt und den Rahmen an dieser befestigt; (ii) die axiale Verlängerung axial von dem zweiten Ende der Mediumkonstruktion hervorsteht; wobei die axiale Verlängerung einen Ringabschnitt besitzt; (iii) wobei der Ringsabschnitt der axialen Verlängerung das Radialdichtungselement hält; und (b) der Schritt des Einsetzens des Filterelementes in einen Gehäusekörper bis zur Ausbildung einer Radialdichtung das Ausbilden einer Radialdichtung durch Zusammendrücken des Radialdichtungselementes zwischen und an dem Ringabschnitt der axialen Verlängerung und dem Gehäusekörper umfasst.