CN102166461B - 过滤器元件和过滤器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种过滤器元件(3)，特别是用于内燃机和/或车辆的新鲜空气系统的空气过滤器，包括：由过滤材料制成的环状过滤体(15)；内部支撑框架(16)，所述过滤体(15)在内部径向支撑在内部支撑框架上；以及至少一个端圆盘(17)，其被沿轴向设置在过滤体(15)和内部支撑框架(16)处，其中，所述端圆盘(17)具有中心圆盘开口(19)并且径向密封件(20)与圆盘开口(19)共轴设置，该内部支撑框架(16)具有多个径向中心定位元件(22)，该多个径向中心定位元件(22)被设置为沿着圆周方向分布并且向内突出，该多个径向中心定位元件(22)在内部沿径向终止在端圆盘(17)的内壁(23)处，该内壁围绕所述圆盘开口(19)。

Description

过滤器元件和过滤器装置
技术领域
本发明涉及一种过滤器元件，特别是用于内燃机或车辆的新鲜空气系统的空气过滤器。此外，本发明涉及过滤器装置，特别是用于安装有至少一个这种过滤器元件的机动车或内燃机的新鲜空气系统的空气过滤器。
背景技术
通过DE10159097，公开一种过滤器装置，其在过滤器壳体中具有过滤器元件。过滤器元件具有由过滤材料制成的环形过滤体以及内部支撑框架，在内部支撑框架处内部对过滤体进行径向支撑。此外，过滤元件具有在轴向上的相反侧面上设置在过滤体上和内部支撑框架上的两个端圆盘。两个端圆盘都具有一个中心圆盘开口。主要出口的喷嘴可以插入一个端圆盘的圆盘开口中。在另一个端圆盘的圆盘开口中，固定地结合凸缘，该凸缘具有一个可以与次级出口流体连接的喷嘴。
通过DE102007017091A1，公开一种过滤器元件，其具有由过滤材料制成的环状过滤体并且具有内部支撑框架。由密封材料制成的端圆盘以使得内部支撑框架在径向内侧没有由端圆盘的密封材料覆盖的方式沿轴向注射成型在过滤体和内部支撑框架上。实际上，端圆盘和内部支撑框架在内侧沿径向彼此齐平。
通过DE8129527U1，公开另一种过滤器元件，其具有环状过滤体、内部支撑框架和至少一个端圆盘，其中至少一个端圆盘轴向连接到过滤器和内部支撑框架。可以以内部支撑框架限定过滤器元件的轴向限制停止点的方式进行内部支撑框架和端圆盘的结合。由于这个原因，内部支撑框架在前侧延伸通过端圆盘，直到端圆盘的、与内部支撑框架齐平的前表面为止。
这种过滤器元件或过滤器装置的问题在于由过滤体围绕的内部空间与在壳体那一侧上的穿过或通过各个端圆盘的端口之间的气密连接。如果喷嘴被插入各个端圆盘的圆盘开口，那么围绕圆盘开口的开口边缘可能以径向密封的方式倚靠各个喷嘴。由此，同时实现将过滤器元件定位在过滤器壳体处。然而，发现在操作过程中，特别是在车辆工作期间，发生引起过滤器元件与过滤器壳体之间的相对运动的冲击或振动，由此使得过滤器元件与过滤器壳体之间的连接受到很大负荷。这可能导致在端圆盘的区域中的过滤器元件的磨损增加。特别地，端圆盘与喷嘴之间的密封效果可能减弱。
发明内容
本发明涉及提供一种用于过滤器元件或安装有该过滤器元件的过滤器装置的改善的实施例的问题，该实施例的特征特别是改善过滤器元件在过滤器壳体中的定位和/或减小过滤器元件磨损的风险和/或改善过滤器元件的各个端圆盘与过滤器的各个喷嘴之间的密封效果。
根据本发明，通过独立权利要求的主题解决了这些问题。优选的实施例是从属权利要求的主题。
本发明是基于这样的基本想法，一方面，装备具有与圆盘开口同轴设置的径向密封的端圆盘，另一方面，提供具有多个径向中心定位元件的内部支撑框架，其中多个径向中心定位元件向内突出并且设置为沿着圆周方向分布。所述中心定位元件在内部沿径向终止在端圆盘的内壁处，所述内壁围绕圆盘开口。因此，径向中心定位元件被在内部径向齐平地嵌入到端圆盘的内壁中。这里提出的设计导致利用径向密封件获得的密封效果与通过径向中心定位元件产生的中心定位效果之间的功能分离。由此，这些功能彼此分离，由此可以改善各个功能的效果。通过径向中心定位元件(因此通过内部支撑框架)实现将过滤器元件定位在端圆盘的区域中，内部支撑框架通常由刚性高于圆盘材料或过滤器材料的框架材料构成。这通过径向中心定位元件导致了稳定、中心定位地对内部支撑框架进行地支撑，并且因此导致在壳体侧上的各个喷嘴上的相关端圆盘的区域中对过滤器元件进行支撑。相反，如果径向密封件整体地形成在端圆盘上，径向密封件优选地由密封材料或圆盘材料构成。密封材料是相当有弹性或挠曲柔软的，总之比框架材料更软，并且因此可以实现期望的密封功能。特别地，径向密封件可以在插入各个喷嘴的期间弹性伸长，因此径向密封件最终在径向预负载之下以径向密封的方式依靠各个喷嘴。
所提出的设计导致组件负荷的显著减小，这减小了损坏的风险。与此同时，改善了密封效果。
根据优选的实施例，内部支撑框架具有与圆盘开口共轴地设置的支撑框架开口，其中，径向中心定位元件可以在所述支撑框架开口的区域中延伸。其中内部支撑框架具有围绕上述支撑框架开口的内边缘并且径向中心定位元件从内边缘延伸的实施例是特别有利的。因此，简化了径向中心定位元件的星形排列。
其中内部支撑框架具有在中心包括支撑框架开口的盘状轴向端部的实施例是特别有利的。由于盘状轴向端部，内部支撑框架在端圆盘区域中具有显著增加的稳定性，由此特别有可能使得支撑功能从端圆盘移动到内部支撑框架。因此，简化了由密封材料(特别是由泡沫材料)的制造端圆盘的过程，这改善了端圆盘的密封功能。端圆盘的密封功能一方面涉及过滤体的过滤材料的轴向密封。另一方面，它也可选地涉及径向密封件的实施。
在特别有利的实施例中，用于轴向插入喷嘴的喷嘴插座可以形成在端圆盘上。所述喷嘴插座可以形成圆盘开口，并且可以包括内壁以及径向密封件。优选地，所述喷嘴插座可以一体地形成在端圆盘上。
为了能够进一步在过滤器壳体中改善或稳定过滤器元件的定位，内部支撑框架可以选择性的包括多个轴向向外突出的中心定位元件，其在外部沿轴向终止于端圆盘的外侧。
径向中心定位元件和/或轴向中心定位元件可以优选地较大程度地嵌入到端圆盘中。优选地，它们可以基本完全被嵌入端圆盘中。这样的实施例是特别有利的：其中各个中心定位元件仅仅是通过各个中心定位元件相对于其与内部支撑框架定位在远端的前端而可见的，或者不由圆盘材料覆盖并且前进到或终止于特别与端圆盘齐平的位置。
径向中心定位元件具有相对于过滤器元件的纵向中轴线的径向尺寸。其中优选径向中心定位元件相对于过滤器元件的纵向中心轴线径向向内延伸的实施例。相同的特征也用于具有与过滤器元件的纵轴平行的轴向方向的轴向中心定位元件。然而，其中轴向中心定位元件轴向延伸以使得它们平行于过滤器元件的纵轴的实施例是优选的。
通过用于封闭接收室的盖部(所述盖部也具有与过滤器元件的端圆盘相互影响的喷嘴)，可以为过滤器元件提供组装援助和中心定位援助。
通过权利要求、通过附图以及通过基于附图的相关说明，得到本发明的其他重要特征和优点。
应该理解，在不超出本发明的上下文的情况下，上文中提到的特征以及将要在下文中解释的特征不仅可以按照分别提到的组合而使用，而且可以按照其他组合或者单独使用。
附图说明
本发明的优选实施例在附图中示出并且在以下说明中更详细的解释，其中，相同的附图标记表示相同、相似或功能相同的组件。
图1示出了在过滤器元件的区域中穿过过滤器装置的纵向截面，
图2示出了将图1的过滤器元件的端圆盘区域的放大图，
图3示出了过滤器元件的内部支撑框架的轴向图。
具体实施方式
根据图1，过滤器装置1包括过滤器壳体2和设置在其中的过滤器元件3。过滤器装置1优选地被构造为新鲜空气系统的空气过滤器，通过该新鲜空气系统，可以将新鲜空气供应到机动车辆或车辆内部，或者优选地供应到内燃机。在这种情况下，过滤器元件3包括空气过滤器元件。
过滤器壳体2具有入口4、主要出口5和次要出口6。此外，过滤器壳体2围绕其中设置有过滤器元件3的接收室7。在过滤器壳体2或接收室7中，过滤器元件3将与入口4相连通的原料室8和与两个出口5、6联通的提纯室9相分离。在该示例中，气流从外部向内通过过滤器元件3流动，使得过滤器元件3围绕提纯室9，并且过滤器元件3被原料室8围绕。
次级出口6具有设置在接收室7或过滤器壳体2的底部11处的喷嘴10。接收室7可以由过滤器壳体2的盖部12封闭。主要出口5形成在所述盖部12上。在这种情况下，主要出口5也包括喷嘴13，在这里喷嘴13一体地形成在盖部12上。两个出口5、6彼此轴向相对。特别地，它们被布置为彼此同轴。在这里，通过过滤器元件3的纵向中轴线14而形成基准轴线。优选地，过滤器元件3与盖部12是可分离地连接的，例如，夹住或锁住的。在任何情况下，优选地以使得在将盖部12从壳体2移除时，过滤器元件3被移动到接收室7之外的方式构造这种连接。换言之，过滤器元件3可以与盖部12一同被拉出过滤器壳体2之外。这使得拆卸更加简单。类似地，如果过滤器元件3连接到盖部12并且可以被以此方式插入到过滤器壳体2，也可以使得拆卸简化。由于过滤器元件3安装到盖部12上，所以发生过滤器壳体2中的定位，由此在组装过程中防止过滤器元件的轴向倾斜或翘起。
过滤器元件3具有包括过滤材料并且相对于纵向中轴线14同轴地延伸的环状过滤体15。可以特别将过滤材料折叠或打褶。
此外，过滤器元件3具有内部支撑框架16，过滤器15在内部沿径向支撑在内部支撑框架16上。径向方向这里涉及纵向中轴线14。内部支撑框架16包括相比于过滤材料具有高得多的稳定性的支撑框架材料。
此外，过滤器元件3具有至少一个端圆盘17、18。在该示例中，提供两个端圆盘17、18，它们被设置在过滤器元件3的、轴向地彼此面向相反方向的两个前侧上。因此，一个端圆盘17与次级出口6相关联，而另一个端圆盘18与主要出口5相关联。
在下文中通过图2和图3将更详细地说明与次级出口6相关联的端圆盘17。所述端圆盘17具有中心圆盘开口19，次级出口6的喷嘴10可以被插入该中心圆盘开口19中。与所述圆盘开口19同轴地，各个端圆盘17具有径向密封件20，该径向密封件20在安装状态下以径向密封的方式倚靠在喷嘴10的外侧上。
内部支撑框架16具有与圆盘开口19同轴设置的支撑框架开口21。此外，内部支撑框架16具有向内突出并且设置为沿着圆周方向分布的多个中心定位元件22。在这里，圆周方向也相对于纵向中心平面14。所述径向中心定位元件22在内部沿径向终止在端圆盘17的内壁23处，其中所述内壁23围绕圆盘开口19。
支撑框架开口21由内部支撑框架16的内边缘24围绕。径向中心定位元件22从内边缘24延伸出来。在所示示例中，径向中心定位元件22完全地沿着径向延伸，因此相对于纵向中轴线14成为星形。然而，在另一个实施例中，它们也能倾斜或者设置为与该完全径向排列斜交。此外，在它们的排列中，它们也可以具有轴向部分。
优选地，内部支撑框架16具有盘状轴向端部25，在下文中也将其称作为盘状部件25。盘状部件25具有中心支撑框架开口21。因此，其内侧形成内边缘21。在外侧沿径向，盘状部件25终止于过滤体15处。因此，盘状部件25在外侧沿径向终止于过滤体15处。内部支撑框架16的轴向肋部26在盘状部件25的外侧的区域中延伸，其中，根据图1，轴向肋部经由环或环片段27来彼此连接。
此外，在与次级出口6相关联的端圆盘17处，形成用于轴向插入喷嘴10的喷嘴插座28。优选地，所述喷嘴插座28一体地形成在端圆盘17上。这里，喷嘴插座28形成圆盘开口19，并且因此也包括内壁23以及径向密封件20。该径向密封件20优选地具有例如以环状闭合的形式的至少一个径向作用密封周线29(径向向内突出的连续圆周边缘)。最后，在该密封周线29处，产生与所插入的喷嘴10径向接触和密封效果。所述密封周线29被设置为与径向中心定位元件22轴向分离。特别地，密封周线29被设置为相对于中心定位元件22沿径向向内偏移，因此偏移到由过滤体15围绕的过滤器元件3的内部中。此外，因此实现利用径向密封件20获得的密封功能与通过径向中心定位元件22产生的中心定位功能之间的空间分离。
根据图2，内部支撑框架也可以包括多个轴向中心定位元件30、31。所述轴向中心定位元件30、31也被设置为沿着圆周方向分布，并且分别在外部沿轴向终止于端圆盘17的外侧32和33处。在与端圆盘17相关联的次级出口6的区域中，也在内部支撑框架16上形成(特别是一体地形成)轴向中心定位元件30、31。在该示例中，内部轴向中心定位元件30和外部轴向中心定位元件31被设置为使得内部轴向中心定位元件30相比于外部轴向中心定位元件31被设置为沿着径向方向更加向内。特别地，以它们在内边缘21的区域中向外突出的方式，在内部支撑框架16处设置内部轴向中心定位元件30，其中，径向中心定位元件22也从内边缘21的这个区域向内突出。此外，在该示例中，以它们在过滤体15的区域中(因此大致在轴向肋部26的区域中)向外突出的方式，在内部支撑框架16处设置外部轴向中心定位元件31。
对于轴向中心定位元件30、31，轴向排列也是优选的，使得它们从内部支撑框架16突出并且平行于纵向中轴线14。然而，相对于轴向方向倾斜的排列对于轴向中心定位元件30、31也是可能的。
在这里示出的实施例中，中心定位元件22、30、31被很大程度地嵌入各个端圆盘17中。换言之，它们完全或几乎完全地由圆盘材料围绕。优选地，由圆盘材料将中心定位元件22、30、31围绕到它们各自的径向或轴向前侧(其背离其余内部支撑框架16)仅由圆盘材料覆盖的程度。因此，中心定位元件22、30、31在相对于内部支撑框架16的远侧终止，并且在各个情况下都与端圆盘17齐平。
内部轴向中心定位元件30可以限定轴向限制停止点，该轴向限制停止点可以在向喷嘴10的过渡部处与形成在底部11处的环状阶梯部34相结合，以在将其连接到喷嘴10时对过滤器元件3进行定位。与此同时，可以防止在底部11处不期望地挤压圆盘材料。外部轴向中心定位元件31也可以关于过滤器壳体2的合适的内部周线作为限制停止点。
根据图3，径向中心定位元件22可以在内部沿径向终止于公共中心定位圆35。中心定位圆35被设置为与纵向中心轴线14共轴，并且因此与支撑框架开口21共轴。因此，关于具有圆柱形外周线的喷嘴10，可以通过径向中心定位元件22来实施过滤器元件3相对于喷嘴10的理想中心定位。
因此，在松弛的状态下，当喷嘴10没有被插入径向密封件中时，径向密封件22特别利用其密封周线29限定了内圆(这里不会对其详细描述并且其小于中心定位圆35)。由此实现了在插入喷嘴10的过程中使得径向密封件20加宽。这种情况有弹性地发生并且产生向内作用的预加负荷，通过该预加负荷，径向密封件20特别地在密封件的密封周线29的区域中径向地倚靠喷嘴10的外周线。
在特别有利的实施例中，端圆盘17被注射成型或泡沫成型(foam)在过滤体15上和内部支撑框架16上。以此方式，可以除去额外的紧固装置。对于泡沫成型，例如PU泡沫可以被用作盘状圆盘材料。对于泡沫成型和注射成型，密封材料是特别合适的，由此改善了在过滤体15的区域中和径向密封件20的区域中的端圆盘17的密封效果。
根据图1，与主要出口5相关联的端圆盘18也具有中心圆盘开口36，然而，中心圆盘开口36的尺寸被确定为比相对的端圆盘17的圆盘开口19大得多。主要侧上的喷嘴13穿入所述圆盘开口36中。由于这样，端圆盘18也可以安装有喷嘴插座37，此外，在喷嘴插座37上可以形成用于产生径向密封件的密封周线。所述端圆盘18也被优选地在过滤体15和内部支撑框架16上注射成型或泡沫成型。通过使得端圆盘17、18位于两个喷嘴10、13处的状态下定位过滤器元件3，过滤器元件3沿径向居中定位在过滤器壳体2中的底部11和盖部12处。

Claims (12)

1.一种过滤器元件，是用于车辆的新鲜空气系统和/或内燃机的空气过滤器，
具有由过滤材料制成的环状过滤体(15)，
具有内部支撑框架(16)，所述过滤体(15)在内部径向支撑在所述内部支撑框架上，
具有至少一个端圆盘(17)，其被设置在所述过滤体(15)和所述内部支撑框架(16)处，
其中，所述端圆盘(17)具有中心圆盘开口(19)，
其中，所述端圆盘(17)具有与所述圆盘开口(19)共轴设置的径向密封件(20)，
其中，所述内部支撑框架(16)具有多个径向中心定位元件(22)，所述多个径向中心定位元件(22)被设置为沿着圆周方向分布并且向内突出，所述多个径向中心定位元件(22)在内部沿径向终止在所述端圆盘(17)的内壁(23)处，所述内壁围绕所述圆盘开口(19)，在径向中心定位元件(22)完全地在沿着径向延伸，相对于纵向中轴线(14)成为星形；
所述径向中心定位元件(22)在内部沿径向终止在公共中心定位圆(35)处，所述公共中心定位圆(35)与所述支撑框架开口(21)共轴地设置，其中，在松弛状态下，所述径向密封件(20)限定了小于所述中心定位圆(35)的内圆；
所述内部支撑框架(16)具有多个轴向中心定位元件(30、31)；
所述中心定位元件(22、30、31)较大程度地嵌入到所述端圆盘(17)中，和/或
各个所述中心定位元件(22、30、31)在相对于所述内部支撑框架(16)的远端终止，并且与所述端圆盘(17)齐平；
所述内部支撑框架(16)具有盘状轴向端部(25)，所述盘状轴向端部(25)在中心具有所述支撑框架开口(21)。
2.根据权利要求1所述的过滤器元件，其特征在于
所述内部支撑框架(16)的轴向肋部(26)在盘状轴向端部(25)的外侧的区域中延伸，所述轴向肋部(26)经由环或环片段(27)来彼此连接。
3.根据权利要求2所述的过滤器元件，其特征在于
所述内部支撑框架(16)具有与所述圆盘开口(19)共轴地设置的支撑框架开口(21)，
其中，所述径向中心定位元件(22)从所述内部支撑框架(16)的内边缘(24)延伸，其中，所述内边缘围绕所述支撑框架开口(21)。
4.根据权利要求3所述的过滤器元件，其特征在于，
其中，所述盘状轴向端部(25)在外部径向终止在所述过滤体(15)处。
5.根据权利要求1到3中任意一项所述的过滤器元件，其特征在于
用于沿径向插入喷嘴(10)中的喷嘴插座(28)形成在所述端圆盘(17)上，其中，所述喷嘴插座(28)形成所述圆盘开口(19)并且包括所述内壁(23)以及所述径向密封件(20)。
6.根据权利要求1所述的过滤器元件，其特征在于
所述多个轴向中心定位元件(30、31)向外突出并且在外部沿径向终止在所述端圆盘(17)的外侧(32、33)上。
7.根据权利要求6所述的过滤器元件，其特征在于
所述内部支撑框架(16)具有内部轴向中心定位元件(30)，所述内部轴向中心定位元件(30)在所述内部支撑框架(16)的内边缘(24)的区域中向外突出，所述径向中心元件(22)也从所述内部支撑框架(16)的内边缘(24)的区域中向内突出，和/或
所述内部支撑框架(16)具有在所述过滤体(15)的区域中向外突出的外部轴向中心定位元件(31)。
8.根据权利要求7所述的过滤器元件，其特征在于
所述径向中心定位元件(22)从所述内部支撑框架(16)径向向内延伸，和/或
所述轴向中心定位元件(30、31)从所述内部支撑框架(16)向外径向延伸，和/或
所述端圆盘(17)被注射成型或泡沫成型到所述过滤体(15)和所述内部支撑框架(16)上。
9.根据权利要求8所述的过滤器元件，其特征在于
所述径向密封件(20)至少具有一个径向作用密封周线(29)，所述径向作用密封周线(29)相对于所述径向中心定位元件(22)轴向偏移地设置，是设置为轴向向内偏移。
10.一种过滤器装置，具有过滤器壳体(2)，所述过滤器壳体(2)具有入口(4)、主要出口(5)和次要出口(6)，
具有根据权利要求1到9中任意一项所述的过滤器元件(3)，在所述过滤器壳体(2)的接收室(7)中将所述过滤器元件分离为原料室(8)和提纯室(9)，其中，原料室(8)围绕所述过滤器元件(3)并与所述入口(4)相连通，所述提纯室(9)与所述出口(5、6)相连通并由过滤器元件(3)围绕。
11.根据权利要求10所述的过滤器装置，其特征在于
所述次要出口(6)具有喷嘴(10)，其设置在所述接收室(7)的底部(11)并且被插入所述一个端圆盘(17)的所述圆盘开口(19)中，和/或
所述主要出口(5)具有喷嘴(13)，所述喷嘴(13)形成在所述过滤器壳体(2)的盖部(12)上，其中，所述盖部封闭所述接收室(7)，并且所述喷嘴被插入另一个所述端圆盘(18)的圆盘开口(36)中，和/或
以在移除所述盖部(12)时所述过滤器元件(3)移动到所述接收室(7)之外的方式，将所述过滤器元件(3)可拆卸地连接到所述盖部(12)。
12.根据权利要求11所述的过滤器装置，其特征在于
所述过滤器元件(3)夹在所述盖部(12)上。
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