WO2009047205A1 - Filterelement mit zackendichtung - Google Patents

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WO2009047205A1
WO2009047205A1 PCT/EP2008/063223 EP2008063223W WO2009047205A1 WO 2009047205 A1 WO2009047205 A1 WO 2009047205A1 EP 2008063223 W EP2008063223 W EP 2008063223W WO 2009047205 A1 WO2009047205 A1 WO 2009047205A1
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sealing
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Oliver Steins
Eric Gillenberg
Klaus-Dieter Ruhland
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Mann+Hummel Gmbh
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2411—Filter cartridges
    • B01D46/2414—End caps including additional functions or special forms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0039—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with flow guiding by feed or discharge devices
    • B01D46/0041—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with flow guiding by feed or discharge devices for feeding
    • B01D46/0046—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with flow guiding by feed or discharge devices for feeding provoking a tangential stream
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2271/00—Sealings for filters specially adapted for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D2271/02—Gaskets, sealings

Definitions

  • the invention relates to a filter element and a filter system, in particular
  • an air inlet opening is arranged at the periphery of the housing.
  • the housing has a substantially cylindrical filter element
  • End disk which is a substantially cylindrical, radially inwardly gerich ⁇
  • the known from the above-mentioned US-type filter cartridge and other commonly used filter cartridges consist of a combination of materials, in particular steel sheet is used for the support tubes.
  • the filter medium is paper or a plastic fleece.
  • the end plates are made of plastic, for example a soft elastomer.
  • the reliable and process-reliable sealing of the filter element in a housing is important.
  • the seal should be made temperature resistant and vibration resistant. Even in systems or facilities that are exposed to strong vibrations or vibrations, the sealing of the filter element must be ensured. At the same time, however, the filter element itself should as far as possible have no metallic elements so that it can be easily disposed of thermally.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a filter element and a filter system with a high filtration property and a reliable seal between the region of the unfiltered and the region of the filtered medium. This object is solved by the features of the main claim.
  • the main advantage of the invention is that it is ensured by the design of the seal of the filter element with a V-shaped arrangement and a sealing groove located between the legs is that on the one hand a high sealing effect and on the other hand a good support of the filter element is achieved in a housing. Especially with the use of plastic and the sealing of vibration-loaded elements a design is required, which works reliably even with extreme temperature fluctuations.
  • the end plate which carries the seal, made of a two-component plastic.
  • a hard component is provided as a carrier.
  • an elastomer or a foamed plastic material in the form of a V-shaped seal.
  • connection between the hard components and the filter medium with an elastomer or a foamed plastic material, wherein this compound component can also be produced by the two-component injection molding process.
  • the end plate can also be attached to the filter element via a mirror welding process. It is also possible to heat the end plate with infrared rays and to embed the filter element in the heated thermoplastic.
  • V-shaped seal extends over the end faces of the double web and thus create the defined contact of the filter element to a housing.
  • the invention also relates to a filter system with a filter element.
  • This filter system is used in particular for filtering the intake air of an internal combustion engine and consists of a housing and a lid for receiving the filter element.
  • the end plates can also be produced in the thixotropic application process. This means a metering of the thixotropic material in which at the same time the sealing structure is formed without additional shell molds.
  • the filter system is equipped with two annular grooves which communicate in the region of the seal with the sealing contours of the filter element.
  • a cyclone or rotary flow is arranged on the housing in the region of the inlet.
  • This consists of guide ribs, which set the medium to be filtered in a rotation or rotation. This movement causes the dirt to escape directed and especially ⁇ at a suitable location via a dirt outlet
  • FIG. 1 shows the detailed representation in the sealing region of the filter housing.
  • the filter system according to Figure 1 consists of a housing 26, which
  • the filter system is used for filtering the intake air of Brennkraft ⁇
  • Arranged 38 flows through a Zyklonvorabscheider 34 and is
  • a suitable valve can be closed, carried to the outside.
  • a middle piece 37 is arranged on the housing 26, a middle piece 37 is arranged. This is also
  • Lid, centerpiece and housing thus constitute a closed system, which has an outlet 29 for discharging the purified air.
  • a filter element 39 This consists of a zigzag folded filter medium 10 and is constructed in a concentric shape. At the end faces, the filter element 39 has end disks 11, 12. While the end disk 12 has a concentric opening 13, the further end disk 11 is closed by a closure piece 24. The air to be cleaned flows according to the arrow 41 through the filter element and according to arrow 42 cleaned via the outlet 29 to an internal combustion engine, not shown here.
  • the filter element has on the left side arranged end plate 12 a double web 14. Between the two webs of the double web, a V-shaped seal 16 is arranged. This V-shaped seal extends with its two legs over the end faces of the double bridge. It also has in the inner region of the two legs circumferential sealing webs 21 a to 21 d. As a result, the V-shaped seal surrounds a sealing web 20 of the housing 26 and thus produces a seal. seal between the raw air area (area 20) and the clean air area 43.
  • the end plate 12 is provided on the opposite side of the V-shaped seal with polyurethane foam 45.
  • the filter medium 10 is embedded.
  • the polyurethane foam itself extends up to the wall 46 of the housing 26 and forms together with this wall a seal for coarse dirt, so that no coarse dirt can penetrate the seal-relevant area 20, which may affect the sealing function.
  • the filter element itself is supported in the region of the end plate 11 via support tabs 43a, 43b on the cover 27 and thus ensures sufficient axial force in the direction end plate 12 and thus for a reliable seal.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Filterelement bestehend aus einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium (10) in konzentrischer Form sowie einer ersten Endscheibe (11) und einer zweiten an einer gegenüberliegenden Stirnseite angeordneten Endscheibe (12), wobei die Endscheibe (12) eine konzentrische Öffnung (13) aufweist und sich im Wesentlichen kreisringförmig über die Falten des Filtermediums erstreckt. Die Endscheibe (11) weist einen sich radial nach außen erstreckenden Ringkragen (14) auf. Dieser Ringkragen (14) besitzt eine den Ringkragen zumindest teilweise umgebende Dichtung (15), wobei die Dichtung einen axial verlaufenden Bereich aufweist, der radial umlaufende Dichtlippen (17) trägt und diese radial umlaufenden Dichtlippen sich in einer Nut (18) oder einer Gehäusewandung (19) eines das Filterelement aufnehmenden Gehäusesabstützen.

Description

Beschreibung
FILTERELEMENT MIT ZACKENDICHTUNG
Technisches Gebiet
[0001] Die Erfindung betrifft ein Filterelement und ein Filtersystem, insbesondere
für die Ansaugluft einer Brennkraftmaschine.
Stand der Technik
[0002] Aus der US 4,720,292 ist ein Luftfilter mit folgenden Merkmalen bekannt:
ein Gehäuse mit einer axialen Auslauföffnung und einem Wesentlichen
offenen, zweiten Ende, das durch eine entfernbare Abdeckung verschlie߬
bar ist. Am Umfang des Gehäuses ist eine Lufteinlassöffnung angeordnet.
Im Gehäuse befindet sich ein im Wesentlichen zylindrisches Filterelement
mit einem inneren Stützrohr, einem Filter mit einem äußeren Stützrohr,
wobei das Filterelement in dem Gehäuse koaxial angeordnet ist. Die Ab¬
dichtung des Filterelements an dem Gehäuse erfolgt über eine ringförmige
Endscheibe, die eine im Wesentlichen zylindrische, radial einwärts gerich¬
tete Oberfläche aufweist und über einen inneren Abschnitt des Auslass¬
teils geschoben wird.
[0003] Bekannterweise werden die Filtereinsätze von Luftfiltern nach einer
bestimmten Betriebszeit ausgetauscht. Je nach Staubanfall kann die
Standzeit eines Luftfilters wenige Tage (Baumaschinen) bis zu mehreren
Monaten betragen. [0004] Der aus der oben genannten US-Schrift bekannte Filtereinsatz sowie andere üblicherweise verwendete Filtereinsätze bestehen aus einer Kombination von Werkstoffen, wobei insbesondere für die Stützrohre Stahlblech verwendet wird. Das Filtermedium ist Papier oder ein Kunst- stoffvlies. Die Endscheiben bestehen aus Kunststoff, beispielsweise aus einem Weichelastomer.
[0005] Gerade bei einem häufigen Austausch von Filterelementen ist die zuverlässige und prozesssichere Abdichtung des Filterelements in einem Gehäuse wichtig. Die Abdichtung soll temperaturbeständig und rüttelfest ausgeführt sein. Auch an Anlagen oder Einrichtungen, die starken Schwingungen oder Erschütterungen ausgesetzt sind, muss die Abdichtung des Filterelements gewährleistet sein. Gleichzeitig soll aber das Filterelement selbst möglichst keine metallischen Elemente aufweisen, damit es problemlos thermisch entsorgt werden kann.
[0006] Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Filterelement und ein Filtersystem mit einer hohen Filtrationseigenschaft und einer zuverlässigen Abdichtung zwischen dem Bereich des unfiltrierten und dem Bereich des filtrierten Mediums zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.
[0007] Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt darin, dass durch die Ausgestaltung der Dichtung des Filterelements mit einer V-förmigen Anordnung und einer zwischen den Schenkeln liegenden Dichtungsnut gewährleistet ist, dass einerseits eine hohe Abdichtwirkung und andererseits eine gute Abstützung des Filterelements in einem Gehäuse erzielt wird. Gerade bei der Verwendung von Kunststoff und der Abdichtung an schwingungs- belasteten Elementen ist eine Gestaltung erforderlich, die auch bei extremen Temperaturschwankungen zuverlässig arbeitet.
[0008] Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung besteht die Endscheibe, welche die Dichtung trägt, aus einem Zweikomponentenkunststoff. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit die Endscheibe aus einzelnen Elementen herzustellen. Im Wesentlichen ist eine Hartkomponente als Träger vorgesehen. An dieser befindet sich ein Elastomer oder ein aufgeschäumtes Kunststoffmaterial in Form einer V-förmigen Dichtung. Es besteht auch die Möglichkeit, die Verbindung zwischen der Hartkomponenten und dem Filtermedium mit einem Elastomer oder einem aufgeschäumten Kunststoffmaterial herzustellen, wobei diese Verbindungskomponente ebenfalls im Zweikomponentenspritzgießverfahren produziert werden kann.
[0009] Die Endscheibe kann auch an das Filterelement über ein Spiegelschweißverfahren befestigt werden. Es besteht auch die Möglichkeit die Endscheibe mit Infrarotstrahlen zu erwärmen und das Filterelement in den erwärmten thermoplastischen Kunststoff einzubetten.
[0010] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, die V-förmige Dichtung mit Stegen auszustatten. Diese Stege liegen an einem Dichtungssteg des Gehäuses an und verbessern die Dichtwirkung. Selbstverständlich können auch anstelle von Stegen Dichtlippen gewählt werden.
[0011] Weiterbildungsgemäß erstreckt sich die V-förmige Dichtung über die Stirnseiten des Doppelstegs und schaffen so die definierte Anlage des Filterelements an einem Gehäuse.
[0012] Die Erfindung betrifft auch ein Filtersystem mit einem Filterelement. Dieses Filtersystem dient insbesondere der Filtrierung der Ansaugluft einer Brennkraftmaschine und besteht aus einem Gehäuse und einem Deckel zur Aufnahme des Filterelements.
[0013] Die Endscheiben können auch im thixotropen Auftragsverfahren hergestellt werden. Dies bedeutet ein aufdosieren des thixotropen Materials bei dem gleichzeitig die Dichtungsstruktur ohne zusätzliche Formschalen gebildet wird.
[0014] In vorteilhafter Weise ist das Filtersystem mit zwei Ringnuten ausgestattet, die im Bereich der Abdichtung mit den Dichtkonturen des Filterelements kommunizieren.
[0015] Weiterbildungsgemäß ist an dem Gehäuse im Bereich des Einlasses ein Zyklon- oder ein Drehströmungsabscheider angeordnet. Dieser besteht aus Leitrippen, die das zu filtrierende Medium in eine Drehung oder Rotation versetzen. Durch diese Bewegung wird der Schmutz nach außen geleitet und an einer geeigneten Stelle über einen Schmutzauslass ausge¬
tragen.
[0016] Diese und weitere Merkmale gehen nicht nur aus den Ansprüchen,
sondern auch aus der Figurenbeschreibung und den Figuren hervor.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0017] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher
erläutert.
Es zeigt:
Figur 1 einen Schnitt durch ein Filtersystem und
Figur 2 die Detaildarstellung im Dichtungsbereich des Filtergehäuses.
Ausführungsform(en) der Erfindung
[0018] Das Filtersystem gemäß Figur 1 besteht aus einem Gehäuse 26, welches
im Wesentlichen konzentrisch aufgebaut ist und einen Einlass 28 aufweist.
Das Filtersystem dient zur Filtrierung der Ansaugluft einer Brennkraft¬
maschine. Über den Einlass 28 wird die zu reinigende Luft gemäß dem
Pfeil 38 zugeführt, strömt durch einen Zyklonvorabscheider 34 und wird
dort in eine Drehströmung versetzt. Aufgrund dieser Drehströmung
gelangen Partikel, die sich in der Luft befinden, an die Gehäuse¬
außenwand und werden von dort über einen Schmutzauslass 35, der über
ein geeignetes Ventil verschlossen werden kann, nach außen getragen.
[0019] Am Gehäuse 26 ist ein Mittelstück 37 angeordnet. Dieses ist ebenfalls
konzentrisch gestaltet und mit dem Gehäuse im Bereich 40, beispiels- weise über eine Schweißverbindung, gekoppelt. Am Mittelstück 37 befindet sich ein Deckel 27. Dieser ist mit dem Mittelstück über Spannverschlüsse oder ein anderes geeignetes Verschlusssystem lösbar verbunden. Deckel, Mittelstück und Gehäuse stellen somit ein geschlossenes System dar, welches einen Auslass 29 zum Ableiten der gereinigten Luft aufweist.
[0020] Innerhalb des Gesamtsystems befindet sich ein Filterelement 39. Dieses besteht aus einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium 10 und ist in konzentrischer Form aufgebaut. An den Stirnseiten besitzt das Filterelement 39 Endscheiben 11 , 12. Während die Endscheibe 12 eine konzentrische Öffnung 13 aufweist, ist die weitere Endscheibe 11 mit einem Verschlussstück 24 verschlossen. Die zu reinigende Luft strömt gemäß dem Pfeil 41 durch das Filterelement hindurch und gemäß Pfeil 42 gereinigt über den Auslass 29 zu einer hier nicht dargestellten Brennkraftmaschine.
[0021] Das Filterelement besitzt an der linksseitig angeordneten Endscheibe 12 einen Doppelsteg 14. Zwischen den beiden Stegen des Doppelstegs ist eine V-förmige Dichtung 16 angeordnet. Diese V-förmige Dichtung erstreckt sich mit ihren beiden Schenkeln bis über die Stirnflächen des Doppelstegs. Sie besitzt ferner im inneren Bereich der beiden Schenkel umlaufende Dichtstege 21a bis 21 d. Damit umgreift die V-förmige Dichtung einen Dichtungssteg 20 des Gehäuses 26 und erzeugt so eine Ab- dichtung zwischen dem Rohluftbereich (Bereich 20) und dem Reinluftbereich 43.
[0022] Die Endscheibe 12 ist auf der der V-förmigen Dichtung gegenüberliegenden Seite mit Polyurethanschaum 45 ausgestattet. In diesem Polyurethanschaum 45 ist das Filtermedium 10 eingebettet. Der Polyurethanschaum selbst erstreckt sich bis an die Wandung 46 des Gehäuses 26 und bildet zusammen mit dieser Wandung eine Abdichtung für Grobschmutz, so dass im dichtungsrelevanten Bereich 20 kein Grobschmutz eindringen kann, der die Dichtfunktion eventuell beeinträchtigt.
[0023] Das Filterelement selbst stützt sich im Bereich der Endscheibe 11 über Stütznasen 43a, 43b am Deckel 27 ab und sorgt damit für eine ausreichende axiale Kraft in Richtung Endscheibe 12 und somit für eine zuverlässige Abdichtung.

Claims

Ansprüche
1. Filterelement, bestehend aus einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium
(10) in konzentrischer Form, einer ersten an einer Stirnseite angeordneten Endscheibe (11) und einer zweiten an der gegenüberliegenden Stirnseite angeordneten Endscheibe (12), wobei die Endscheibe (12) eine konzentrische Öffnung (13) aufweist und sich im Wesentlichen kreisförmig über die Falten des Filtermediums erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Endscheibe (12) einen sich axial nach außen erstreckenden Doppelsteg (14) aufweist sowie eine zwischen den Stegen (14a, 14b) angeordnete V-förmige Dichtung, welche den umlaufenden Dichtungssteg (20) eines das Filterelement aufnehmenden Gehäuses (26) umfasst.
2. Filterelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Endscheibe (12) aus einem Zweikomponentenkunststoffteil besteht und die erste Komponente eine Hartkomponente ist und die zweite Komponente eine Elastomermaterial ist, welches die V-förmige Dichtung bildet.
3. Filterelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomermaterial die Verbindung zwischen der Hartkomponente und dem Filtermedium bildet.
4. Filterelement nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die V-förmige Dichtung im inneren Dichtungsbereichsstege (21a, 21b, 21c, 21 d) aufweist, die dem Dichtungssteg (20) des Gehäuses (26) zugewandt sind.
5. Filterelement nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die V-förmige Dichtung über die Stirnflächen des Doppelstegs erstreckt.
6. Filterelement nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die V-förmige Dichtung aus einem oder mehreren der folgenden Komponenten besteht: EPDM, TPE, Silikon, PUR-Schaum.
7. Filtersystem mit einem Filterelement nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend ein Gehäuse (26), welches im Wesentlichen konzentrisch aufgebaut ist, einen das Gehäuse (26) verschließenden Deckel (27), der ebenfalls konzentrisch aufgebaut ist, einen am Gehäuse und/oder Deckel angeordneten Einlass (28) zum Zuführen des zu filternden Mediums, insbesondere Luft, wobei am Gehäuse (26) ein konzentrischer Auslass (29) zur Ableitung des gefilterten Mediums vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse im Bereich des Auslasses (29) eine Dichtungskontur in Form eines Dichtungsstegs (20) und einer Anlagefläche (44) vorgesehen ist, welche mit einer V-förmigen Dichtung (16) korrespondiert.
8. Filtersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungssteg (20) zwei parallel verlaufende Dichtungsflächen (20a, 20b) besitzt und diese Flächen durch eine abgeschrägte oder gerundete Stirnfläche (20c) verbunden sind.
9. Filtersystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Einlasses (28) ein Zyklonabscheider (34) vorgesehen ist und am Gehäuse (26) oder am Deckel (27) ein Schmutzauslass (35) angeordnet ist.
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