CN102015062A - 具有安全元件的空气滤清器 - Google Patents

Abstract

空气滤清器装置具有过滤元件(1)和后接的安全过滤元件(200)，所述过滤元件具有第一过滤波纹管(10)，其中所述过滤元件具有与所述安全过滤元件的流入几何形状对应的流出几何形状。

Description

具有安全元件的空气滤清器

技术领域

本发明涉及一种具有安全元件的空气滤清器，并且尤其是涉及一种效率提高的、具有安全元件的空气滤清器。

背景技术

内燃机所需的燃烧用空气一般在输入燃烧室之前都要进行净化，以便提高内燃机的功能能力和工作寿命。在此，为了净化燃烧用空气常常使用空气滤清器装置。这尤其是对于这样的内燃机来说具有重要意义，这内燃机在一种环境里工作，这环境的环境空气受到特别的污染负荷，例如像在建筑业或农业领域就是这样。尤其是在建筑业领域或农业领域里，出现有时非常高的粉尘负荷，这就使燃烧用空气的净化成为必要。由于粉尘颗粒大小的分布谱事先一般不知道，因此必须这样来设计空气滤清器装置，使得能够可靠地过滤出以任何方式影响内燃机运行的所有的颗粒大小，以便能够使足够干净的燃烧用空气输送给内燃机。

尤其是在使用于汽车上或汽车里的内燃机范围里，设计一种效率和尺寸优化的空气滤清系统是绝对必要的，这样使外形尺寸小，而且在另一个方面尽管如此还可以使空气滤清装置有高的效率。

由例如EP1 364 695 A1已知一种空气滤清器，它集成在内燃机的进气管里，以便使输送给内燃机气缸的燃烧用空气进行过滤。空气滤清器的结构基本上有三个部分，而且在滤清器外壳里包括过滤元件，它设计成可更换的滤芯，这滤芯轴向由燃烧用空气流过，而径向通过可关闭的顶盖插入在滤清器外壳里。滤芯的前面是旋风粗分离器，它用于分离粗的脏物颗粒。在滤芯的下游是次级或精过滤元件，这元件同样也在顶盖打开时可以径向插入滤清器外壳里。一种这样的次级或精过滤元件也还用作为安全元件，以便阻止粉尘颗粒或脏物颗粒进入内燃机的抽吸部位里，即使没有使用真正的主过滤元件或滤芯的话，或者说正在更换的话。旋风粗分离器、滤芯和精过滤元件或安全元件轴向前后布置，并且没有转向地，使所要净化的燃烧用空气在轴向方向上流过。

旋风粗分离器、主过滤元件和安全元件是分开的过滤或粉尘分离装置，它们可以分开地置换并具有不同长度的使用寿命。例如在空气滤清器或内燃机的整个寿命期间都不更换粗分离器，而主过滤元件则定期地要更换。安全元件或后接于主过滤器的安全过滤器例如可以按一种规则的周期、例如在主过滤元件每第5次更换时就一起进行更换。

主过滤元件的一种可能的设计方案是波纹管过滤器形式的设计方案。在此例如波纹管可以由星形折叠的过滤元件组成，其过滤折叠部在径向方向上延伸，其中过滤折叠部的正面边棱基本上在轴向方向上延伸。一种这样的过滤波纹管例如由WO 2008/067030得知，其中过滤元件由折叠的过滤波纹管组成，其中过滤折叠部的正面边棱在轴向方向上延伸，这个方向与通流方向对应，而过滤折叠部在横向于此延伸的方向上延伸。这个波纹管由一种多重波纹管组成，该多重波纹管在有限的轴向部段上或者说在沿流动方向的部段上具有个加高的过滤面，以便按此方式提高过滤容量。

这样的波纹管过滤元件具有一种流出几何形状，它与例如长笛状或紧凑元件不同，基本上没有均匀的流出，而是具有离散特征的流出通道，过滤的流体经过这流出通道从主过滤元件流出。

根据这技术背景，本发明的任务是提出一种具有安全元件的空气滤清器，它具有改善的效率，或者说允许有优化的通流。

发明内容

本发明的任务通过独立权利要求的主题来解决，其中改进设计的实施方式体现在从属权利要求中。

按照本发明的一种举例的实施方式提供了一种空气滤清器装置，它具有过滤元件和安全过滤元件，这过滤元件具有第一过滤波纹管，其中过滤元件具有一种流出几何形状，其中所述安全元件在轴向伸展方向上在流出侧接在所述过滤元件之后，而且其中所述过滤元件具有一种与所述过滤元件的流出几何形状对应的流入几何形状。

按此方式可以使过滤元件的流出侧和安全过滤元件的流入侧的流动阻力保持较小。在此，例如过滤元件的流出通道的开口和对于安全过滤元件的流入来说至关重要的部位可以对置，因此可以基本上避免在过滤元件的流出和安全过滤元件的流入之间不必要的流动转向。此外按此方式可以在过滤元件和安全过滤元件之间避免较大的中间腔，这种中间腔在流入和流出几何形状不对应时可能是必要的，从而可以对过滤元件的流出和安全过滤元件的流入进行相应的再分配。尤其是在过滤元件的流出几何形状和安全过滤元件的流入几何形状对应的构成的情况下，基本可以避免横向流动，因此一方面提高了在过滤元件和安全过滤元件之间相互配合的效率，但另一方面也减小了空气滤清器装置的总长度，这是因为不必提供中间腔，而这中间腔对于可能的横向流动来说也许是必要的。

按照本发明的一种实施方式，安全过滤元件具有波纹管，它有横向于轴向伸展方向延伸的长的伸展和横向于伸展方向并且正交于长的伸展的方向的短的伸展，其中过滤波纹管具有多个在长的伸展的方向上延伸的过滤折叠部。

按此方式也可以在过滤元件的长轴对面布置安全过滤元件的过滤波纹管的对应凹处，并按此方式使得从过滤元件的流出通道过渡至安全过滤元件的流入面的流动阻力可以保持较小。此外可以按此方式在长的伸展的部位里，狭窄地设计安全过滤元件的外框架，该外框架容纳过滤波纹管并使其相对于空气滤清器外壳的相应密封面实现密封，从而升高了流入面积。通过将过滤折叠部定向在安全过滤元件的长的伸展方向的方向上，可以减少过滤折叠部的数量，但加大过滤折叠部的长度。由此得出的制造过程由此用较少数量的折叠过程就足够了，从而使一种这样的安全过滤元件可以显著更加有效地制成。

按照本发明的一种实施方式，过滤元件在面向流出侧的一侧在外边棱上具有保持形状的壳罩。

这样的保持形状的壳罩一方面可以用作为冲击保护，但另一方面也用于接纳密封配置，以便使过滤元件相对于空气滤清器外壳密封。除此之外，一种这样的保持形状的壳罩也可以具有导流装置，用此导流装置使流出的流体相应地转向，以便最佳地流入安全过滤元件。除此之外，保持形状的壳罩可以用作为支座或作为接触面，以便将密封材料这样设置在过滤器波纹管上，从而可以使过滤元件的原气侧和净化气侧气密地相互分开。尤其是过滤波纹管可以通过密封材料例如通过聚氨酯泡沫附着在或者说粘贴在保持形状的壳罩里或上面。

按照本发明的一种实施方式，保持形状的壳罩只是部分地在径向的伸展方向上向里在过滤波纹管的折叠深度上延伸。

按此方式端面至少局部地未被遮盖，因此过滤折叠部之间的敞开间隙朝端面的方向作为流出开口保持敞开，并因此使得在过滤元件的流出通道或者说流出几何形状里的流动阻力减小。过滤波纹管的折叠在此只是在一侧相互粘接，并且例如与保持形状的壳罩连接，以便实现原气侧和净化气侧气密地密封，而过滤折叠部的另一边则不粘接，以提供流出开口。

按照本发明的一种实施方式，安全过滤元件在面向流入侧的一侧有保持形状的壳罩，它只是部分地在在径向的伸展方向上也就是说在短的和长的延伸轴线的平面里向里在安全过滤元件的流入侧的端面上延伸。

一种这样的保持形状的壳罩也可以在安全过滤元件中用于边棱或冲击保护。这种保持形状的壳罩此外也可以用作为用于密封几何形状的支座，所述密封几何形状用于使安全过滤元件相对于空气滤清器外壳或相对于过滤元件进行密封。通过只是部分地在径向的伸展方向上向里在流入侧端面上延伸的壳罩，可以保持安全过滤元件相应的流入面积。对于安全过滤元件来说，保持形状的壳罩也可以用作为密封材料的支座，借助于这种密封材料可以使安全过滤元件的过滤波纹管气密地设置在保持形状的壳罩上。应该说明，安全过滤元件的密封要么可以相对于空气滤清器外壳进行，要么相对于前面接入的过滤元件进行，或者也可以既相对于前面接入的过滤元件又相对于空气滤清器外壳进行。

按照本发明的一种实施方式，过滤元件的保持形状的壳罩的在径向的伸展方向上内置的开口和安全过滤元件的保持形状的壳罩的在径向的伸展方向上内置的开口在流体流动方面相互对应。

这例如可以通过如下途径来达到：安全过滤元件的保持形状的壳罩的内置的开口和过滤元件的保持形状的壳罩的内置的开口具有一种基本全等的开口几何形状。然而所谓对应，这里也是指不一定非要全等的几何形状，但在流体技术方面基本上相互协调。如果流出并不是纯轴向进行，而是具有相对于轴向延伸方向倾斜的流出方向，那么这尤其是这样，这种流出方向例如说明了流动横截面的加宽或者变窄，从而使相应对应的开口相应地与流动横截面的这种变化的几何形状相协调。在此，只要相应的流动几何形状彼此协调，可能的稳定接片不被理解为不影响保持形状的壳罩的对应性。

按照本发明的一种实施方式，过滤元件具有密封装置，该密封装置有接触面，而安全过滤元件具有密封装置，该密封装置具有与过滤元件的密封装置的接触面共同作用的接触面。

按此方式过滤元件相对于安全过滤元件的密封不必一定通过空气滤清器外壳进行，而是也可以直接地在过滤元件和安全过滤元件之间进行。一种这样的密封装置例如可以是弹性的面，但同样也可以是一种弹性可变形的密封或者也可以是塑性可变形的密封。塑性可变形密封尤其适合用在这样的部件里，这些部件在空气滤清器装置每次检查时都被更换，例如在最经常可能更换的主过滤元件上。

按照本发明的一种实施方式，密封装置设计在保持形状的壳罩上。

按此方式保持形状的壳罩可以用作为密封几何形状的支座，以便这样使密封几何形状基本保持恒定。此外通过保持形状的壳罩可以使力均匀地分布，这种力对于可靠的密封来说可能是重要的。密封几何形状既可以设计在过滤元件的保持形状的壳罩上又可以设计在安全过滤元件的保持形状的壳罩上。设计的密封可以在过滤元件上具有第一密封配置，而在安全过滤元件上具有第二密封配置，其中第一密封配置和第二密封配置相互配合地啮合，以便按此方式确保：只是相互配合的过滤元件和安全过滤元件组合起来使用。尤其是可以按此方式通过在过滤元件上的密封配置和在安全过滤元件上的密封配置进行编码，这种编码给运行者或使用者直接发出信号指出：正装入的过滤部件是否相互配合，并且是否允许按规定地运行。尤其是用这样的密封配置也可以实现防转动，如果相应的密封配置沿着圆周不对称地设计的话。当然一种相应的弹性密封配置也可以要么设计在过滤元件上，要么设计在安全过滤元件上，因此一种相应的弹性或塑性的密封配置只能或只需设计在两个对应的元件中的一个元件上。

按照本发明的一种实施方式，安全过滤元件的密封配置具有第二接触面，它设计用于与空气滤清器外壳的密封装置的接触面共同作用。

按此方式不仅可以实现过滤元件相对于安全过滤元件的密封。而且也实现流动路径相对于空气滤清器外壳的相应密封。按此方式，在安全过滤元件相对于过滤元件相应密封时，过滤元件相对于空气滤清器外壳的另一种密封可能是多余的，因此在经常更换的过滤元件的部位里不一定非要有一种在一定情况下相对于空气滤清器外壳敏感的密封配置。

按照发明的一种实施方式，过滤元件的密封装置的接触面、安全过滤元件的密封装置的第一接触面和安全过滤元件的密封装置的第二接触面这样指向，从而相应地在过滤元件上施加力时，既使过滤元件的密封装置的接触面与安全过滤元件的密封装置的第一接触面气密地共同作用，也使安全过滤元件的密封装置的第二接触面与空气滤清器外壳的接触面气密地共同作用。

按此方式在一个位置上加力就可以对一系列的密封加上相应的力，从而既进行过滤元件相对于安全过滤元件的相应密封，也进行安全过滤元件相对于空气滤清器外壳的密封。在此，密封既可以是在轴向方向上的密封，也可以是在径向方向上的密封，尤其是如果密封面相应地设置成锥形的话，那么这种密封面也在轴向加力时实现径向密封。

按照本发明的一种实施方式，安全过滤元件具有第一过滤波纹管，它具有基本上在一个平面里扇状散开的折叠结构

在一种这样的布置中，过滤折叠部不再在横向于轴向延伸方向的方向上延伸，而是在径向方向上延伸，而折叠深度则在轴向延伸方向上延伸。这样的布置尤其是可以这样来实现：将横向折叠的材料扇状散开成圆形的或者椭圆形的折叠结构，这种折叠结构在相应的边棱上密封，从而使原气侧和净化气侧相互气密地分开。

按照本发明的一种实施方式，折叠结构圆形地扇状散开，因此在径向伸展方向上折叠边棱径向向外延伸。

一种这样的布置例如对于使用接入在圆形的主过滤元件后面的过滤元件来说是至关重要的，或者对于安全过滤元件来说，在这些安全过滤元件中例如使用了两个或者更多个这样的圆形的波纹管布置，如果这些例如布置在椭圆形的主过滤元件后的话。

按照本发明的一种实施方式，折叠结构椭圆形地扇状散开。

一种这样的椭圆形地扇状散开的折叠结构例如可以使用在一种后接于主过滤元件的安全过滤元件里，这主过滤元件具有对应的椭圆形的横截面几何形状或者至少流出几何形状。

按照本发明的一种实施方式，安全过滤元件具有第二过滤波纹管，它具有基本上在一个平面里扇状散开的并且径向向外延伸的折叠结构，其中第一过滤波纹管和第二过滤波纹管基本上相互并排地在同一个平面里扇状散开。

一种这样的布置例如可以使用于后接于主过滤元件的安全过滤元件，这主过滤元件具有椭圆形的结构，或者例如也具有两个离散的流出通道，这些流出通道对准于第二过滤波纹管和第一过滤波纹管的相应的流出通道。

按照本发明的一种实施方式，安全过滤元件具有过滤波纹管，它具有基本上在安全过滤元件的轴向伸展方向上延伸的过滤折叠部，这种过滤折叠部嵌入通过具有基本上在过滤元件的轴向伸展方向上延伸的过滤折叠部的过滤波纹管装置构成的过滤元件流出通道里。

按此方式可以提高安全过滤元件的流入面积，其方法是：类似于主过滤元件它有波纹管装置，其折叠结构在基本轴向的方向上延伸。通过安全过滤元件的波纹管相互嵌入在主过滤元件的波纹管的流出通道里，可以实现一种节省位置的布置。在此，例如可以使安全过滤元件的波纹管装置这样嵌入主过滤元件的流出通道里，从而使主过滤元件和安全过滤元件的总结构长度小于过滤元件和安全过滤元件的两个单个结构高度之和。因而用这样的布置可以提供一种有效的安全过滤器，但不必加大空气滤清器外壳的结构长度。

按照本发明的一种实施方式，安全过滤元件具有一种过滤介质，它具有在流出方向上延伸的突起。

一种这样的突起提高了安全过滤元件的总流入面积。一种这样的突起例如可以一直延伸到空气滤清器外壳的流出通道里。在一定条件下一种这样的过滤介质可以具有突起，它遵循流出几何形状的其它管路形状，即使它例如布设成曲线。

按照本发明的一种实施方式，安全过滤元件作为过滤介质具有一种柔性的毛网长筒。

一种这样的毛网长筒例如可以这样来设计，使得它灵活地匹配于空气滤清器外壳流出开口的几何形状，而且有可能也继续进入这几何形状里。毛网可以设计成使得它具有一定的粗过滤功能和精过滤功能，尤其是如果一种这样的毛网构造是多层的话。

一种这样的柔性毛网长筒装置允许安全过滤元件的一种位置优化的几何形状，尤其是如果这种毛网长筒可以遵循空气滤清器外壳的流出开口的几何图形的话。

按照本发明的一种实施方式，安全过滤元件作为过滤介质具有开气孔的泡沫体。一种这样的开气孔的泡沫体同样也可以用作为过滤介质，而且同样也遵循空气滤清器外壳的流出开口的几何形状。一种这样的泡沫体同样也可以构造成多层的，从而实现一定的粗过滤和精过滤功能。一种这样的构造不必具有离散的层，而是可以在通流方向上具有连续变化的构造，以便满足这样的粗过滤和精过滤功能。尤其应该说明：既可以使开气孔的泡沫体与柔性毛网长筒组合，也可以使开气孔的泡沫体和柔性毛网长筒分别或者组合地与安全过滤元件的前面接入的波纹管进行组合，如果这要是必须的话。

按照本发明的一种实施方式，提供了一种空气滤清器，具有按照本发明的空气滤清器装置，正如上面所述那样，其中空气滤清器装置的原气侧相对于空气滤清器装置的净化气侧关于空气滤清器外壳气密地密封。

按照本发明的一种实施方式，安全过滤元件具有与空气滤清器外壳的流出通道对应的流出几何形状。

应该理解到：前面所说的特征也可以进行组合，因此可能部分地产生一种协同的相互作用，这种相互作用超出了所述特征的单个作用之和。

以下根据附图对发明的举例实施方式进行说明和解释。

附图说明

以下参照下面的附图对举例的实施方式进行说明

图1表示了按照本发明的一种实施方式的空气滤清器外壳的简图，空气滤清器外壳具有要装在里面的过滤元件以及空气室。

图2表示了按照本发明的一种实施方式的空气滤清器外壳的简图，空气滤清器外壳具有装在里面的过滤元件和安全过滤元件。

图3表示了按照本发明的一种实施方式的用于安全过滤元件的波纹管的透视图。

图4表示了按照本发明的一种实施方式的过滤元件的剖视图。

图5表示了按照本发明的一种实施方式的一种具有波纹管和保持形状(formwahrend)的壳罩的安全元件简图。

图6表示了按照本发明的一种实施方式的过滤元件和安全元件以及具有对应的密封配置的空气滤清器外壳的剖视简图。

图7表示了按照本发明的一种实施方式的安全元件的波纹管的一种折叠。

图8表示了按照本发明的一种实施方式的安全元件的波纹管的另一种折叠。

图9表示了一种按照本发明的一种实施方式的过滤元件以及按照本发明的一种实施方式与之对应的安全过滤元件。

图10表示了安全过滤元件的另一种实施方式，它与按照本发明的一种实施方式的过滤元件相互配合。

图11表示了按照本发明的一种实施方式的空气滤清器外壳的剖视图图，空气滤清器外壳具有装在里面的过滤元件以及安全过滤元件。

具体实施方式

图1表示了一种空气滤清器外壳100的简图，该空气滤清器外壳具有要装在里面的过滤元件1以及空气滤清器外壳盖199。过滤元件在这里所示的实施方式中具有把手凹处94，用它可以使过滤元件1装入空气滤清器外壳100里。在空气滤清器外壳100里此外还装入有安全元件或者说安全过滤元件200，安全元件或者说安全过滤元件在图1中还不能详细看到。图1所示的箭头表示了流体经过空气滤清器外壳并因此经过过滤元件1以及安全过滤元件200的通流方向。

图2表示了空气滤清器外壳100的一种举例实施方式，它具有装入其中的粗分离器120。在空气滤清器外壳100里装入过滤元件1，这过滤元件从粗分离器120起被流入。在过滤元件100的下游有安全元件200，它例如应该阻止粉尘或脏物颗粒侵入内燃机的位于流出方向的燃烧室里。尤其是如果空气滤清器外壳的盖199开着，而且过滤元件1例如为了更换而被取走了，那么例如当内燃机运行时而且继续朝内燃机的燃烧室方向有抽吸流时，就可能吸入脏物和粉尘颗粒，这些颗粒例如也可能经过打开的空气滤清器外壳流入。这样的粉尘颗粒一般不应该进入内燃机的燃烧室里，因此可以在下游设有安全过滤元件200，它尤其是在除去过滤元件1时实现保护功能。按此方式尤其是可以在内燃机运转并且产生另外的抽吸流时，也可以更换过滤元件1。对于这种比较短的时间段来说，在这期间内燃机经常也处于空转运行，一般情况下安全过滤元件足够将抽吸的空气去除掉粉尘和脏物颗粒。然而这种安全过滤元件200在一般情况下在装入过滤元件1之后并不除去，因此应该进行不仅是主过滤元件1的，也进行安全过滤元件200的小流动阻力的通流。由于这种原因，过滤元件1的流出几何形状以及安全过滤元件200的流入几何形状在几何上相互协调，从而可以进行不仅是过滤元件1的，也进行安全过滤元件200的小流动阻力的通流。过滤元件1例如具有过滤波纹管10，它在轴向方向A上延伸。除此之外，过滤元件也可以具有另外的波纹管，它们例如也还可以是倾斜地设置，这样部分地形成锥形的流入通道或流出通道。安全过滤元件200也具有波纹管210，然而它的折叠215在图2所示的实施方式中并不是在轴向方向A上延伸，而是基本上正交于此延伸。这还参见图3和5进行详细叙述。

图3表示了安全过滤元件200的波纹管210的一种举例实施方式。安全过滤元件200在轴向方向A上被通流。波纹管210的折叠215在此在横向于轴向通流方向A的方向上延伸。在这里所示的实施方式中，波纹管210的折叠215基本上正交于轴向通流方向A延伸，其中轴向通流方向A基本上垂直于安全过滤元件200的波纹管装置210的伸展平面。折叠215的边棱215c在此交替地指向流入方向(这里例如上)和流出方向(例如下)的方向。因为，正如按照图2所示的那样，过滤元件1有一种椭圆形的结构，这在这里所示的实施方式中也引起了一种具有椭圆形横截面的流出通道，因此在这种实施方式中，过滤折叠部的位置在较长的伸展轴线的方向上，从流体技术的流动阻力方面更有利。尤其是可以使折叠的在加工技术方面费钱的正面边棱设计得较小，这是因为它们与一种具有一种横向于图3所示的实施方式的折叠伸展的安全过滤元件相比只是在较小伸展轴线的宽度上延伸。应该理解到：过滤折叠部215的延伸的平面基本上也可以倾斜于轴向通流方向A的方向。

图4表示了过滤元件1的一种举例实施方式的剖视图，这过滤元件具有第一波纹管10和第二波纹管20。在第一波纹管10和第二波纹管20之间有流出通道的开口，这流出通道由于过滤元件1的椭圆形的结构同样也设计成椭圆形的。第二波纹管20例如在流出侧与密封元件51这样钉住，从而使在这里位于下面的原气侧与这里位于上面的净化气侧气密地相互分离开。在图4所示的过滤元件布置中，从下面经过中间的缝隙形流入通道经过第二波纹管元件20进行流入，也从外面经过第一波纹管元件10流入。无论是中间流入的流体，还是从外面流入的流体都经过第一波纹管元件10流入锥形的、位于第一波纹管10和第二波纹管20之间的流出通道，这流出通道这里向上变宽，而且它的出口同样也指向上面。在图4所示的实施方式中波纹管10和20的折叠没有分开表示，而且因此也没有表示出用来气密地分离开原气侧与净化气侧的折叠的粘接。向着原气侧的流入侧，第一波纹管10和第二波纹管20通过第二密封元件52连接并气密地密封。第二密封元件在这里所示的实施方式中在第一波纹管10以及第二波纹管20的整个折叠深度上延伸，而且例如用作为冲击保护。然而同样也可以使密封元件52只是在第一波纹管10和第二波纹管20的相连的边棱上延伸，从而形成一种与参照第一密封元件51已经说明过的类似的密封。在这种情况下，相应的折叠中间腔也必须这样来粘接，从而在原气侧与净化气侧之间实现气密的分离。应该懂得：在此只需使中间腔在正面粘接起来，这些正面向着原气侧的流入方向开启着，而折叠的与原气侧的流入侧背离的正面可以保持敞开着，因为它们不与原气侧连接。按此方式折叠的正面在流出方向上保持打开着，因此形成了一种较大的有效流出面积。在流出侧的正面上此外装有保持形状的壳罩60，在这壳罩上例如可以布置密封配置，然而这里对此没有进一步的详细说明。除此之外，保持形状的壳罩60同样也可以用作为一种冲击保护，而且除此之外可以具有这里没有示出的导流板或者导流装置。在图4所示的实施方式中，保持形状的壳罩60只是部分径向向里伸展，而且留出第一波纹管10的折叠的正面边棱的一部分，其中向着原气侧、这就是说这里指向外的折叠中间腔又粘贴在正面上，用于在原气侧与净化气侧之间形成一种气密的分离。对置的在正面边棱上的敞开折叠中间腔又可以保持空着，从而在保持形状的壳罩60和密封元件51之间形成较大的有效流出面积。

图5表示了安全元件200的一种举例实施方式，它具有波纹管210.波纹管由许多过滤折叠部215组成，所述过滤折叠部交替地具有指向下和指向上的过滤折叠边棱215c。在图5所示的实施方式中，安全过滤元件200同样也设有保持形状的壳罩260，这壳罩径向只是部分地在过滤折叠部215的折叠边棱215c上延伸。剖视图示出了局部剖视图I-I。在这里所示的实施方式中，保持形状的壳罩260是在安全过滤元件200的流入侧的外边棱上延伸。在图5所示的实施方式中，从上面流入安全过滤元件200。安全过滤元件200的保持形状的壳罩260和过滤元件1的保持形状的壳罩60的内部的开口这里相互对应，因此可以提供一种优化的流入和流出几何形状。这里应该指出：对应并不一定是形状相同，而且也可以如下来达到：对应的流动横截面相互协调，尤其是如果从过滤元件里的流出具有一种扩散的流出锥体或者一种聚焦的流出锥体。可能必须的结构元件例如像密封装置51或者说可能存在的但在图5中没有表示的稳定横杆应该在这里被视为不影响对应的流出和流入几何形状。

图6表示了发明的另一种举例实施方式，其中表示了过滤元件1和安金过滤元件200，与滤清器外壳100相配合。在这里图6所示的实施方式中，用简化图表示了保持形状的壳罩60，它只是表示了一种密封装置的原理性的作用方式。在此，过滤元件1的保持形状的壳罩60具有密封装置70，它具有接触面72.。安全过滤元件200的保持形状的壳罩260同样也具有密封装置70，这密封装置同样也具有第一接触面272。安全过滤元件200的第一接触面272这样来设计，使得它与过滤元件1的过滤元件的接触面72共同作用。这里应该指出：此外还可以设有塑性的或弹性的密封元件，但是它们在图6所示的实施方式中没有表示出。塑性的或弹性的密封元件尤其是可以要么布置在过滤元件的接触面72上，要么布置在安全过滤元件200的接触面272上，然而也可以布置在两个接触面72和272上。此外也可以在接触面72或272上设置密封轮廓，它们形状配合地相互啮合，因此在过滤元件1和安全过滤元件200之间可以实现一定的编码，从而可以排除过滤元件1和安全过滤元件200的错误组合。这尤其是有意义的，如果过滤元件1的流出几何形状与不合适的安全过滤元件200的流入几何形状不对应的话。

在图6所示的实施方式中，安全过滤元件200的保持形状的壳罩260此外具有另一个带有第二接触面273的凸缘。这样的接触面例如可以设计用于，与空气滤清器外壳100的对应接触面173共同作用。按此方式原气部位与净化气部位的密封并不在主过滤元件1和空气滤清器外壳之间进行，而是在安全过滤元件200和空气滤清器外壳100之间进行，而过滤元件1通过接触面72和272的接触相对于安全过滤元件200气密地密封。当然也可以在过滤元件1的保持形状的壳罩60上有另一个密封配置，以便使过滤元件1相对于空气滤清器外壳100的这里没有表示的壁板实现密封。尤其是在保持形状的壳罩60上设有距离保持器或者定心凸轮，它们用于使过滤元件100按照本发明规定定位于空气滤清器外壳100里。由此，通过相对于空气滤清器外壳在轴向方向上对过滤元件100加力，可以使安全过滤元件200夹紧在过滤元件1和空气滤清器外壳100之间，而且在一种相应的密封配置时，在一方面过滤元件100和安全过滤元件200与另一方面安全过滤元件200和空气滤清器外壳100之间进行一种在原气侧与净化气侧之间的气密分离。

图7表示了一种安全过滤元件200的折叠过滤器210的一种举例的实施方式。折叠215在图7所示的实施方式中如一个扇子那样延伸，因此折叠边棱215c径向指向外。中间可以借助于密封元件251使过滤折叠部以及折叠边棱215c连接，从而在原气侧与净化气侧之间既可以进行机械的稳定，又可以进行气密的分离。这尤其包括了面向密封元件251的折叠中间腔的密封。

图8表示了本发明的另一种实施方式，其中过滤折叠部215同样也成扇子形布置，然而这里是一种椭圆形。折叠边棱215c这里同样也径向指向外。根据椭圆形的构造，折叠边棱215c在中间部位里可以相互平行，然而也可以相互倾斜地延伸。这里也设有密封元件251用于密封和稳定。此外应该懂得：在图7和图8中所示的实施方式当然也可以具有外部的密封，例如以在保持形状的壳罩里的粘接的形式，但为了清楚起见在图7和8中没有表示出。

图7所示的实施方式例如可以用在安全过滤元件中，这些安全过滤元件应该接在圆形的过滤元件后面，或者例如相互并排地布置，以便接入在椭圆形布置的过滤元件后面。一种这样的布置对照图9加以说明。

图8所示的布置例如可以应用于安全元件，它后接于椭圆形的过滤元件。

图9表示了过滤元件1的一种举例实施方式，这过滤元件具有外置的第一波纹管10以及内置的第二波纹管20和与第二波纹管平行的第三波纹管30。在此，过滤元件1一方面通过波纹管10的外侧面实现流入，但也通过第二波纹管20和第三波纹管30的里面的这里没有表示出的流入通道。第二波纹管20和第三波纹管30在此又可以用相应的密封元件51相对于净化气侧实现密封，因此不可能出现从原气侧至净化气侧的漏气流动。第一波纹管10的正面在图9所示的实施方式中又用保持形状的壳罩60遮盖住。在这保持形状的壳罩上例如可以设有把手连扳94，它例如也可以用于阻止一种扭转的误装配。在对置侧例如可以设有第二密封元件52，它是在一方面第一波纹管10和另一方面第二波纹管20以及第三波纹管30之间的气密连接。在这第二密封元件52上例如可以设有定心凸轮52a，它可以用于使过滤元件1定心地定位于空气滤清器外壳100里。在第二密封元件52里的开口例如可以是两个圆形的开口，与第二波纹管20和第三波纹管30对应。图9所示的过滤元件既可以从上向下，也可以从下向上被流过。尤其是在从上向下流过时，在底侧形成一种流出几何形状，其特征是两个相互分开的出口，因此存在有两个离散的流出开口。在从下向上流过时，也形成一种流出几何形状，它基本上聚焦于两个圆形波纹管20和30的成型。

与此相对应地设计安全过滤元件200，使得两个波纹管210，230能够相互并排布置，如同它们对应于波纹管210那样，所述波纹管已经按照附图7作了说明。保持形状的壳罩260在此可以是支架，里面气密地粘入或者密封有波纹管210和230。这两个波纹管210和230在此可以通过中间密封部位253相互分开。

图10表示了发明的另一种举例的实施方式，其中安全过滤元件200没有设置具有横向于轴向通流方向A延伸的过滤边棱的波纹管，而是设有波纹管210或220，它们的过滤折叠结构在一个基本上轴向的方向A上延伸。在此，轴向延伸也可以理解为一种倾斜于轴向方向的布置。图10所示的安全过滤元件200的布置可以这样来设计，使得在轴向方向上延伸的波纹管210，220伸展进入相应的流出通道里，流出通道通过过滤元件1的波纹管10和20的中间腔而形成。按此方式产生一种布置，在这布置中安全过滤元件200可以节省位置地嵌入在过滤元件1的流出通道里，因此过滤元件1和安全过滤元件200的总结构长度小于过滤元件和安全过滤元件的单个结构长度之和。在安全过滤元件200的一种这样的设计结构中，这种过滤元件具有基本在轴向方向上延伸的波纹管210和220过滤折叠部，可以为安全过滤元件提供更大的过滤面积，从而使通过安全过滤元件的流动阻力在这个位置上减小。过滤元件和安全过滤元件的保持形状的壳罩60或者说260这里只是简略地表示。当然这里也可以又设计相应的密封配置，它们可以用于原气腔部位和净化气腔部位的气密分离。

图11表示了发明的另一种举例实施方式，其中在空气滤清器外壳100里装入过滤元件1，这过滤元件在这里所述的实施方式中具有第一波纹管10和第二波纹管20。安全过滤元件200可以具有突起的过滤介质部位210，该过滤介质部位可以匹配于空气滤清器外壳100的流出管的几何形状。这例如可以通过过滤毛网或者例如开气孔的泡沫材料来实现。如果流出几何形状或流出开口有足够的位置用于接纳一种这样的长统状的突起部位的话，那么一种这样的布置尤其是有意义的。按此方式可以使安全过滤元件200的流入面积加大，而安全过滤元件在其容纳和密封方面的结构深度不必加大很多。更确切地说，也可以将空气滤清器外壳100的真正的流出部位计算在内，而不顾流出侧管子的其它弯曲，因此一种这样的安全过滤元件装置可以灵活地应用于不同的流出管几何形状。例如如果只是要阻止在主过滤元件1的短的更换周期期间，粉尘或脏物颗粒进入内燃机的抽吸部位里，那么一种这样的泡沫或毛网长统可能是有意义的。

然而毛网过滤器可以替代安全过滤元件也用作为粗过滤器。布置在外波纹管周围的粗毛网或者相应的多孔泡沫外壳可以满足多种功能。第一种功能是提高粉尘容量。通过附加的、可以用来沉积粉尘的毛网材料的体积来提高粉尘容量。在此粗毛网用作为典型的深度过滤器，而且在此既可以按很粗的或很细的粉尘的粗分离来进行优化。外波纹管的粗过滤面积与整个介质面积之比与一种紧凑空气滤请器相比明显更高，这与紧凑空气过滤器相比导致在粗过滤器里较低的过滤速度，这对于分离来说更好。粗过滤材料的过滤器单位面积负载在此例如最大应该相当于外波纹管的过滤器单位面积负载的35倍，并且例如最小相当于外波纹管的过滤器单位面积负载的4倍。

所谓过滤器单位面积负载在此是指流入的过滤面积与流入相应过滤面积的体积流量之比。对于很细的粉尘的过滤来说，例如碳黑微粒，正如它们在内燃机的废气中出现的那样，在粗过滤器中必须对所要过滤的体积流量提供尽可能长的停留时间，以及尽可能大的表面。这例如可以通过在介质里使用特别细的、例如纤维直径小于5μm的纤维来达到，或者如果是泡沫的话，则通过特别细的气孔实现。使用一种这样的极细的粗分离材料具有相应的优点，这是因为通过粗过滤器明显推迟了主过滤元件的堵塞，这又提高了整个过滤器的耐用时间。

与细粉尘的过滤相类似，可以使粗过滤材料也按照粗粉尘的分离来进行优化。为此需要粗过滤器的包装密度较低，而气孔体积较大，从而使粗粉尘更好地存储在介质的深部。否则的话使粗过滤材料过快地堵塞，这对耐用时间来说有负面影响。

只存在于外波纹管上但不在内波纹管上的粗过滤器的优点如下：如果粗毛网过快地堵塞(例如通过不同的粉尘的相互作用)，那么内波纹管总是还可以保证流过元件。

在外波纹管上的粗毛网的第二种功能是防止磨损(取决于与外壳的相互作用)，它阻止了在折叠尖上产生折叠的磨损，并因此引起不密封，如果有相应的部位的话，在这些部位里，元件至外壳的距离受结构上的限制而很小。

第三种功能是把手保护，它在装配或拆卸时防止元件或外波纹管受到损伤。

当然可以考虑代替毛网或者开气孔的泡沫，用另外的材料，它们可以按照外部条件来选择。

许多既用于主过滤元件1又用于安全过滤元件200的过滤介质可以这样进行处理，从而由它们可以构成一种双波纹管系统。

例如可以将浸渍过的纤维素材料应用于装备过滤介质。过滤纸本身常常不提供足够的稳定性，因此可以用人造树脂进行浸渍，以便达到必要的抵抗环境影响(温度，湿度，碳氢化合物，...)的稳定性以及足够的刚性，尤其是对湿气。通过添加抑制火焰的化学物品可以使浸渍如此地装备，使过滤介质难于着火。这是一种功能，它根据使用领域对于双波纹管可能是有利的，尤其是当必须考虑进入到空气滤清器抽吸部位里的炽热的材料时(例如香烟)。在应用一种相应的介质时，可以成本有利地设计一种附加的粗分离器或者一种相应设计的空气抽吸管。

纤维素介质也可以装备有纳米纤维。通过在介质的流入侧应用一种极薄的纳米纤维网，正常的纤维素介质可以看作为纯粹的表面过滤器，因为不再有粉尘能够侵入纤维素载体的气孔里去。所谓纳米纤维就是指直径在10nm和500nm之间的纤维。通常这样的纳米纤维层的层厚仅仅为几个纤维直径。

前面已经说明过的火焰遏制可以在一种这样的介质中纯粹通过纤维素载体来进行，因为纳米纤维层的量对于着火特性没有重要的影响。用纳米纤维涂层的材料的分离程度明显高于传统的纤维素介质。在耐用度或粉尘容量方面，在流入侧使用纳米纤维层时人们首先对于很细的粉尘、例如来自内燃机的炭黑来说可以看到有明显更高的容量。对于粗粉尘来说(ISO细的，ISO粗的)一直被证实有明显更高的分离程度。

通过纳米纤维层得出以下尤其是对双波纹管元件有利的可能性。纤维素载体可以做得很薄，因为内部的气孔容积对于粉尘沉积来说并不需要。因此可以应用具有更窄的折叠分度的过滤波纹管，从而实现更大的过滤总面积，并且因此使功率得到提高。此外可以根据流入分布和要求的分离程度也只是设计两个具有纳米纤维的波纹管中的一个，并这样来选择流动分布，使得用纳米纤维涂层的波纹管包含阻挡住粗颗粒的粗分离器。在这种组合中应该考虑到耐用度的提高。除此之外，如果由于结构空间的原因不是这样设置要求的过滤面积，从而在内波纹管和外波纹管上出现类似的流入速度，那么以高速流入的波纹管设有纳米纤维层，以便达到要求的分离程度。背景是：分离程度随着速度的增加而降低(在小颗粒时，受到在介质中过少的、用于通过扩散机理进行分离的停留时间的限制，在大颗粒时，受到高的动能的限制，这动能导致反弹)。

此外还可能，应用具有玻璃纤维或人造纤维成分的浸渍纤维素介质。为了提高分离程度可以给纤维素介质添加玻璃纤维或人造纤维的成分。因此比纯粹的纤维素来说提高了介质的分离程度。

此外浸渍纤维素介质可以设置膜片层。也可以在流入侧设置膜片(例如拉伸的PTFE(聚四氟乙烯))代替纳米纤维层。功能和优点与纳米纤维层的优点相类似(参见上文)。

此外浸渍纤维素介质可以设置极细纤维层。与以前所述的具有纳米纤维的介质相类似，也可以将极细纤维层设在纤维素载体的流入侧。所谓极细纤维通常是指直径在200nm和5μm之间的聚合物纤维，它们例如可以用熔喷工艺制成。与纳米纤维层相比，层厚可能明显更大，其中层厚相当于平均纤维直径的200倍。如果可以认为纤维的分布是单模的，那么可以设定一个下极限，它相当于平均纤维直径的20倍，以及一个上极限，它相当于平均纤维直径的300倍。层的单位面积质量在5g/m²和70g/m²之间。与纳米纤维层相比，对于极细纤维层来说是指一种深度过滤层，它限制了相应的内部粉尘储存容量，而且因此与纯表面过滤器(介质与纳米纤维一起)区分开。

极细纤维层可以按不同的样式和方式与载体介质连接。在此分为层压层、热压延复合体以及焊接层，其中在层压层中，载体和层借助于粘接剂相互连接起来，在热压延复合体中，载体和层通过压力和温度相互连接起来，而在焊接层中，层与载体介质焊接起来，例如通过超声波。

纤维素载体这里也可以主要用作为稳定层，而粉尘沉积绝大部分发生在极细纤维层里。如果这个极细纤维层堵塞了，那么如同在纳米纤维层中那样，进行纯表面过滤或者说所谓滤饼过滤。类似于在纳米纤维介质中那样，这里也可以又应用很薄的载体，这载体在折叠距离和可实现的过滤面积方面提供类似的优点。

此外浸渍纤维素介质可以设置混合纤维层。从原理上极细纤维层也可以这样构造，使得它含有粗纤维作为支承组织并且含有第二级分的明显更细的纤维，这种纤维主要用于保证过滤功率。所述极细纤维可以在50nm和1μm之间。功率和优点与具有极细纤维层的纤维素介质相类似。

也可以使过滤介质设置有人造纤维或者由人造纤维组成。与具有纸纤维的过滤介质的制造相类似，也可以使介质由纯人造纤维构成。由于这种在人造纤维中能够实现的与纤维素相比更加细的纤维直径，因此可以实现更高的分离程度。

也可以使介质有一种梯度结构。所谓梯度结构是指介质由不同密度的多个层构成，其中在流入侧具有一种气孔很多的结构，而在流出侧有一种很窄的气孔结构。通过梯度结构提高了一种这样的介质的粉尘储存容量，这介质作为所谓深度过滤器工作。这种介质的优点在于比纤维素介质有着明显更高的流入速度。

由人造纤维组成的过滤介质也可以设有集成的纳米纤维。适合于双波纹管结构形式的另一种介质是一种具有集成的纳米纤维的人造纤维介质(毛网)。与传统的毛网材料相比的优点是通过纳米纤维达到的更高的分离程度。作为因此得出的结论，介质的气孔容积可以通过减少较粗纤维的份额来提高，而与没有纳米纤维的介质相比并不降低分离程度。通过较大的存储容积可以使介质在发生堵塞(clogging)之前接纳更多的粉尘。双波纹管元件的优点这里也可能在于以下事实：介质厚度可以被减小，而且因此可以通过较窄的折叠分度来实现更大的总过滤面积。

应该指出，“包括”的概念并不排除另外的元件，同样如“一”的概念也并不排除多个元件和步骤。

所用的附图标记只用于提高可理解性，而且绝不应该看作限制性的，其中发明的保护范围通过权利要求来反映。

Claims (20)

1.空气滤清器装置，具有

过滤元件(1)，该过滤元件具有第一过滤波纹管(10)；和

安全过滤元件(200)，

其中，所述过滤元件具有流出几何形状，

其中，所述安全过滤元件在轴向伸展方向上在流出侧后接于所述过滤元件，

其中，所述安全过滤元件具有与所述过滤元件的流出几何形状对应的流入几何形状。

2.按权利要求1所述的空气滤清器装置，其中，所述安全过滤元件(200)具有过滤波纹管(210)，所述过滤波纹管具有横向于轴向伸展方向(A)延伸的长的伸展和横向于伸展方向并且正交于长的伸展的方向延伸的短的伸展，其中，所述过滤波纹管(210)具有多个在长的伸展方向上延伸的过滤折叠部(215)。

3.按权利要求1和2中之一所述的空气滤清器装置，其中，所述过滤元件(1)在面对流出侧的一侧在外边棱上具有保持形状的壳罩(60)。

4.按权利要求3所述的空气滤清器装置，其中，所述保持形状的壳罩(60)只是部分地在径向的伸展方向上向里在过滤波纹管(10)的折叠深度上延伸。

5.按权利要求1至4中之一所述的空气滤清器装置，其中，所述安全过滤元件(200)在面对流入侧的一侧有保持形状的壳罩(260)，这个壳罩只是部分地在径向的伸展方向上向里在安全过滤元件(200)的流入侧的端面上延伸。

6.按权利要求5所述的空气滤清器装置，其中，所述过滤元件(1)的保持形状的壳罩(60)的在径向伸展方向上内置的开口和所述安全过滤元件(200)的保持形状的壳罩(260)的在径向伸展方向上内置的开口在流体流动方面相互对应。

7.按权利要求1至6中之一所述的空气滤清器装置，其中，所述过滤元件(1)具有密封装置(70)，该密封装置具有接触面(72)，而所述安全过滤元件(200)具有密封装置(270)，该密封装置具有与所述过滤元件的密封装置的接触面共同作用的接触面(272)。

8.按权利要求7所述的空气滤清器装置，其中，所述密封装置(70，270)设置在所述保持形状的壳罩(60，260)上。

9.按权利要求7和8中之一所述的空气滤清器装置，其中，所述安全过滤元件(200)的密封装置(270)具有第二接触面(273)，该第二接触面设计用于与空气滤清器外壳的密封装置的接触面共同作用。

10.按权利要求9所述的空气滤清器装置，其中，所述过滤元件(1)的密封装置(70)的接触面(72)、所述安全过滤元件(200)的密封装置(270)的第一接触面(272)和所述安全过滤元件(200)的密封装置(270)的第二接触面(273)这样指向，从而相应地在所述过滤元件(1)上施加力时，不仅所述过滤元件(1)的密封装置(70)的接触面(72)与所述安全过滤元件(200)的密封装置(270)的第一接触面(272)气密地共同作用，而且所述安全过滤元件(200)的密封装置(270)的第二接触面(273)与所述空气滤清器外壳的接触面气密地共同作用。

11.按权利要求1至10中之一所述的空气滤清器装置，其中，所述安全过滤元件(200)具有第一过滤器波纹管(210)，该第一过滤波纹管具有基本上在一个平面里扇状散开的折叠结构。

12.按权利要求11所述的空气滤清器装置，其中，所述折叠结构圆形地扇状散开，因此在径向伸展方向上折叠边棱(215c)径向向外延伸。

13.按权利要求11和12中之一所述的空气滤清器装置，其中，所述折叠结构椭圆形地扇状散开。

14.按权利要求11至13中之一所述的空气滤清器装置，其中，所述安全过滤元件(200)具有第二过滤波纹管(230)，该第二过滤波纹管具有基本上在一个平面里扇状散开的并且径向向外延伸的折叠结构，其中所述第一过滤波纹管(210)和所述第二过滤波纹管基本上相互并排地在同一个平面里扇状散开。

15.按权利要求1至14中之一所述的空气滤清器装置，其中，所述安全过滤元件(200)具有过滤波纹管(210)，该过滤波纹管具有基本上在所述安全过滤元件(200)的轴向伸展方向上延伸的过滤折叠部(215)，这种过滤折叠部嵌入在通过具有基本上在所述过滤元件(1)的轴向伸展方向上延伸的过滤折叠部(15)的过滤波纹管装置(10，20)构成的过滤元件流出通道里。

16.按权利要求1至15中之一所述的空气滤清器装置，其中，所述安全过滤元件(200)具有过滤介质，所述过滤介质具有在流出方向上延伸的突起。

17.按权利要求1至16中之一所述的空气滤清器装置，其中，所述安全过滤元件(200)作为过滤介质具有一种柔性的毛网长筒。

18.按权利要求1至17中之一所述的空气滤清器装置，其中，所述安全过滤元件(200)作为过滤介质具有开气孔的泡沫体。

19.空气滤清器，具有

空气滤清器外壳和

按权利要求1至18中之一所述的空气滤清器装置，

其中在空气滤清器外壳(100)方面，所述空气滤清器装置的原气侧(102)气密地相对于所述空气滤清器装置的净化气侧(203)密封。

20.按权利要求19所述的空气滤清器，其中，所述安全过滤元件具有与所述空气滤清器外壳(100)的流出通道(190)对应的流出几何形状。

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