CN104981281A - 过滤装置,特别是空气过滤器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种空气过滤器，其具有可以被插入到彼此中的内过滤元件和外过滤元件。外过滤元件具有支撑框架，其是过滤元件的过滤介质的支撑件，且内过滤元件支撑在外过滤元件的支撑框架上。

Description

过滤装置,特别是空气过滤器
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的具有外过滤元件和内过滤元件的过滤装置，所述外过滤元件和所述内过滤元件可被安装在彼此内部。
背景技术
US 3,853,510描述了一种包括内过滤元件和外过滤元件的空气过滤器,所述内过滤元件和所述外过滤元件可以被插入到彼此以实行两级过滤。内过滤元件和外过滤元件两者均装配有相应的朝端面逐渐变细的楔形过滤介质，其中，外部过滤介质比内过滤元件大，使得在内过滤介质和外过滤介质之间的中间空间被封闭。内和外过滤介质的楔角是相同的。
US 3,204,391还描述了一种具有内过滤元件和外过滤元件的空气过滤器，该内过滤元件和外过滤元件可以被插入到彼此且各自具有穿过其轴向长度的锥形结构。过滤元件的锥角是不同的使得具有可变截面几何形状的中间空间形成在内和外过滤元件之间。
发明内容
本发明的目的在于以简单的设计实施具有内和外过滤元件的过滤装置，以这样的方式使得不仅确保了高过滤性能，而且确保了在过滤装置的流出侧上防止灰尘积累的足够的可靠性。
根据本发明，这个目的是通过过滤装置、特别是用于内燃机的进气的过滤装置来实现的，所述过滤装置具有外过滤元件和内过滤元件，其中，所述外和内过滤元件被单独地设计且可被安装在彼此内部，且该内过滤元件具有穿过其长度上的可变截面形状，其中，该外过滤元件包括支撑框架，其是过滤器元件的过滤介质的承载件，其中，内过滤元件被支撑在该外过滤元件的支撑框架上。内过滤元件优选地可具有线性端面。
从属权利要求提供有利的改进。目的还通过根据权利要求12所述的过滤元件和通过根据权利要求13所述的方法来实现。
根据本发明的过滤装置优选地是气体过滤器，特别是空气过滤器，其被用于机动车辆中，优选地过滤待被供给到内燃机的空气或待被供给到车辆舱室的新鲜空气。然而，在原则上，液体介质的过滤也是可能的，例如用作燃料过滤器或滤油器。
过滤装置包括两个单独设计的过滤元件，其可被插入到彼此且基于纵向过滤元件轴线其截面形状彼此不同。在已装配状态下，两个过滤元件的纵向轴线优选地同轴延伸，而至少平行，其中，中间空间形成在内过滤元件和外过滤元件之间，基于第一和第二过滤元件的纵向轴线，所述中间空间的截面面积在穿过轴向长度上可选地改变。
内过滤元件和外过滤元件确保增加过滤装置的流出侧上防止灰尘积累的可靠性。当作为用于内燃机的空气过滤器时，其可以确保即使在移除外过滤元件时，没有灰尘或污物颗粒可进入内燃机的进气系统；灰尘或污物颗粒在内过滤元件出被滤出。这允许例如用于清洁目的而移除外过滤元件，即使在困难的外部条件下，且在清洗后重新连接，而没有灰尘进入过滤装置的清洁侧的风险。
当安装且直接或间接地支撑在外过滤元件的内支撑框架上时，具有穿过其长度的可变的截面形状的内过滤元件采取在该外过滤元件的内部中的位置。外过滤元件的支撑框架是通常位于支撑框架的外侧上（也就是说在背离该内过滤元件的侧上）的过滤介质的承载件。支撑设计经由支撑框架允许力从过滤装置的容纳过滤壳体经由外过滤元件传送到内过滤元件，该内部元件因此在长期操作期间和困难的条件下牢固地保持在其位置中。
当安装过滤装置时，有利的是，首先内过滤元件被插入到容纳壳体，然后该外过滤元件被安装，其借助于支撑框架支撑该内过滤元件和同样地将其固定在目标位置中。内和外过滤元件被插入到由壳体盖封闭的过滤壳体中的容纳空间中。当壳体盖关闭时，支撑力作用在轴向方向上，也就是说在平行于内或外过滤元件的纵向延伸。支撑力经由内和外过滤元件在容纳壳体的底部和壳体盖之间被传递。过滤元件相互支撑，由此内和外过滤元件的组合具有更高的稳定性。
通过外和内过滤元件的流动优选地在相对于所述过滤元件的纵向轴线的横向方向上出现。待纯化的流体通常首先流动经过外过滤元件，再流动经过内过滤元件，使得内过滤元件的清洁侧同时形成过滤装置的流出侧。
根据优选的实施例，内过滤元件被支撑在支撑部分（例如设置在支撑框架上的突起部）上，且尤其是与支撑框架一体地设计。例如突起部被设计成V形或U形且当过滤器安装时包围内过滤元件的端面。内过滤元件被容纳且以形锁合的方式保持在突起部的U形或V形座中。
进一步有利的是，以选择内和外过滤元件的几何形状的方式使得在内过滤元件和外过滤元件之间的中间空间中的流动和浓度条件可确保到内过滤元件的入射流动得到改善，例如，由于中间空间的非恒定的截面面积，由此在常规的操作期间，也就是说当内和外过滤元件被插入到彼此时，可以实现到内过滤元件的均匀入射流且从而减少流动阻力。
根据优选的实施例，外过滤元件具有恒定的截面形状，且内过滤元件具有可变的截面形状。然而，也有可能提供具有可变的截面形状的外过滤元件。内和外过滤元件之间的中间空间优选地具有非恒定的截面面积；如果内和外过滤元件一致地设置，中间空间也可以具有恒定的截面面积。
两个过滤元件有利地设计为中空的过滤器，流体径向地尤其是从外侧到内侧径向地流经该过滤器。如果外过滤元件设计成具有恒定的截面形状，该元件优选地设计为具有中空圆筒形状或具有细长或椭圆形的截面的环形过滤器。
此外，有利的是，内过滤元件还包括支撑框架，该支撑框架是过滤元件的过滤介质的承载件。内过滤元件例如通过首先放置过滤介质，（特别是通过粘合、缝合或焊接）到所述支撑框架中产生，过滤介质可选地适当地在内过滤元件的过滤介质形状中预制。接着，端面密封可以通过由支撑框架和过滤介质构成的组合浸没进入例如PUR（聚氨酯）的液体密封剂而形成，使得周向密封环形成在端面上。
具有可变的截面形状的内过滤元件有利地具有连续地逐渐变细的截面且被设计为例如楔形。在锥形的端面的区域中，过滤元件可以具有线性形状；过滤器机构被有利地设计成在该位置中封闭。封闭机械地或通过例如超声波焊接的焊接，或通过胶合而发生。过滤元件可以更容易地在过滤元件的端面中的一个上的最小截面区域中引入到外过滤元件。支撑有利地出现在锥形的、可选地线性的端面上。
在入射流动从外侧到内侧地流动到过滤装置的情况下，外过滤元件有利地形成初级过滤元件，且内过滤元件形成次级过滤元件，其特别提供用于保护的原因以便增加在过滤装置的流出侧上防止灰尘积累的可靠性。
本发明还涉及一种过滤元件，其用作如上面已经描述的过滤装置中的内过滤元件，其中，所述元件在穿过其长度上具有可变的截面形状且优选地被设计成使得其可安装在外过滤元件的内部，该外过滤元件在其内部中包括支撑框架，该支撑框架是外过滤元件的过滤介质的承载件，其中，该内过滤元件设计成使得其可支撑在外过滤元件的支撑框架上。
本发明还涉及一种方法，其用于更换如上面已经描述的过滤装置中的外过滤元件和/或内过滤元件，该过滤装置包括壳体、外过滤元件和内过滤元件，其中，外过滤元件和内过滤元件单独地设计且可安装在彼此内部，并且该内过滤元件在穿过其长度上具有可变截面形状，其中，外过滤元件包括支撑框架，其是外过滤元件的过滤介质的承载件，其包括以下的步骤：
从之前已被打开的壳体移除外过滤元件；然后可选地从所述壳体移除内过滤元件；
然后可选地安装新的内过滤元件；以及
然后安装之前移除的或者新的外过滤元件，其中，内过滤元件支撑在外过滤元件的支撑框架上。
附图说明
进一步的优点和有利的实施例从剩下的权利要求书、附图的描述和附图中是明显的。在附图中：
图1示出了用于内燃机的空气过滤器的分解图，其包括内过滤元件和外过滤元件，其中，内过滤元件具有楔形形状，且外过滤元件穿过其轴向长度上具有恒定的截面，具有细长的截面形状；
图2示出了安装时内和外过滤元件的局部剖视图；
图3示出了内过滤元件的单独的透视图；
图4示出了内过滤元件的纵向剖面图；
图5示出了在另一剖开平面中的内过滤元件的纵向剖面图；
图6示出了具有周向密封的内过滤元件的端面区域的放大图。
在图中，相同的部件由相同的附图标记表示。
具体实施方式
图1示出了被设计成用于内燃机的空气过滤器的过滤装置1。过滤装置1包括作为过滤元件的第一、外过滤元件2，其形成初级过滤元件，和第二、内过滤元件3，其被设计成次级过滤元件。外部和内过滤元件2、3彼此单独设计且在组装期间被插入到彼此。过滤元件2、3被容纳在包括待机械联接的两个壳体部分4和5的壳体中，其中，用于待净化的流体的流入连接器6设置在壳体部分4上，并且用于排出经净化的流体的流出连接器7一体形成在壳体部分5上。待净化的流体从外侧至内侧径向地流动通过两个过滤元件2、3。外过滤元件2在纵向轴线8的方向上穿过其轴向长度上具有恒定的截面形状，而楔形的内过滤元件3沿纵向轴线9穿过其轴向长度上具有非恒定的截面形状。内过滤元件3的狭长的端面面对包括流入连接器6的壳体部分4。外过滤元件2的轴向长度大于内过滤元件3的轴向长度。
图2示出了在插入到彼此时的外过滤元件2和内过滤元件3。外过滤元件2包括有利地由塑料材料制成的支撑框架10和由支撑框架10承载的过滤介质11。以相应的方式，内过滤元件3也设置有支撑框架12和过滤介质13。内过滤元件3被完全引入到外过滤元件2的内部，其中，内过滤元件3的较大端面与外过滤元件2的打开的端面在一个平面内定位在一起。在打开的端面的区域中，密封元件14一体形成在外过滤元件2的过滤介质11上，且密封元件15一体形成在内过滤元件3的过滤介质13上。
内过滤元件3的封闭的、线性端面16支撑在外过滤元件2的支撑框10上。为了这个目的，外过滤元件2的支撑框架10具有突起部17，其在内过滤元件3的端面16上延伸。
通流方向从外侧到内侧径向延伸。最初，流动通过外过滤元件2从外侧到内侧径向地产生，其中，在过滤介质11中经净化的流体找到其进入在外过滤元件2的内侧和内过滤元件3的外侧之间的中间空间的路线。因此流体可从中间空间通过内过滤元件3径向地流动到内侧，其中，内过滤元件3的内侧形成与过滤器壳体中的流出连接器7（图1）连通的清洁侧。来自内过滤元件3的内部的经净化流体的流出经由打开的端面在轴向上发生。
下面的图3至6涉及内过滤元件3。过滤元件3在狭长的端面16的区域中具有封闭的设计，且过滤元件3仅在相对的、扩大的端面18的区域中具有打开的设计。由于楔形邢状，打开的端面18沿纵向轴线9具有最大的截面，并且封闭端面16具有最小截面。在打开的端面18的区域中的截面形状适于外过滤元件2的截面形状，其中，在端面18的区域中的截面面积被设计为小于外过滤元件2的内部，从而允许内过滤元件3被引入到外过滤元件2的内部。过滤元件3沿着纵向轴线9加宽到狭长端面16，其具有与纵向轴线9横向地最大延伸部。该延伸部适于外过滤元件2的内部，以便确保将内过滤元件3无障碍的引入过滤元件2中 。
内过滤元件3首先通过预制造过滤介质13，例如通过胶合、缝合或焊接预成形其到袋中，然后将其放置在支撑框架12上而产生。在随后的步骤中，打开的端面18可被浸入到例如聚氨酯的液体密封剂中，由此周向密封元件15形成在端面18上。从根据图6的放大图中明显的是，密封元件16包围支撑框架12和过滤介质13两者的端面且由此连接支撑结构和过滤介质。
在上狭长端面16的区域中，过滤介质13具有封闭的设计。封闭可选地通过缝合或通过焊接（例如，超声波焊接）机械地发生。

Claims (13)

1.一种过滤装置，特别是用于内燃机的空气过滤器，其具有外过滤元件（2）和内过滤元件（3），所述外和内过滤元件（2、3）单独地设计且能够安装在彼此内部，并且所述内过滤元件（3）穿过其长度上具有可变的截面形状，其特征在于，所述外过滤元件（2）包括支撑框架（10），其是所述外过滤元件（2）的过滤介质（11）的承载件，所述内过滤元件（3）被支撑在外过滤元件（2）的所述支撑框架（10）上且具有线性的端面（16）。
2.根据权利要求1所述的过滤装置，其特征在于，所述内过滤元件（3）的端面（16）支撑在所述外过滤元件（2）的所述支撑框架（10）上。
3.根据权利要求1或2所述的过滤装置，其特征在于，所述内过滤元件（3）在端面（16）的区域中具有封闭的设计。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的过滤装置，其特征在于，内过滤元件（3）具有连续地逐渐变细的截面。
5.根据权利要求4所述的过滤装置，其特征在于，内过滤元件（3）是楔形的。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的过滤装置，其特征在于，突起部（17）被设置在所述外过滤元件（2）的所述支撑框架（10）上，所述内过滤元件（3）被支撑在所述突出部上。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的过滤装置，其特征在于，所述外过滤元件（2）穿过其长度上、至少在面向所述内过滤元件（3）的侧上具有恒定的截面形状。
8.根据权利要求7所述的过滤装置，其特征在于，具有恒定的截面形状的所述外过滤元件（2）被设计成环形过滤器。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的过滤装置，其特征在于，所述外过滤元件（2）穿过其长度上、至少在面向所述内过滤元件（3）的侧上具有可变截面形状。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的过滤装置，其特征在于，所述内过滤元件（3）包括支撑框架（12），其是所述内过滤元件（3）的过滤介质（13）的承载件 。
11.一种供根据权利要求1至10中任一项所述的过滤装置使用的过滤元件（2），其包括支撑框架（10），其作为过滤元件（2）的过滤介质（1）的承载件，其特征在于，支撑元件（17）设置在所述支撑框架（10）上，所述支撑元件被构造为支撑被引入到所述过滤器元件（2）中的内过滤元件（3）。
12. 一种用作在根据权利要求1至10中任一项所述的过滤装置中的内过滤元件（3）的过滤元件（3），其中，过滤元件具有穿过其长度上可变的截面形状和线性的端面（16），且优选地设计成使得其能够安装在外过滤元件（2）的内部，所述外过滤元件在其内部包括支撑框架（10），其作为所述外过滤元件（2）的过滤介质（11）的承载件，所述内过滤元件（3）被设计成使得其能够支撑在所述外过滤元件（2）的所述支撑框架（10）上。
13.一种用于在过滤装置中，特别是根据权利要求1至10中任一项所述的过滤装置中更换外过滤元件（2）和/或内过滤元件（3）的方法，所述过滤装置包括壳体（4、 5）、外过滤元件（2）和具有线性的端面（16）的内过滤元件（3），其中，所述外和内过滤元件（2、3）单独地设计且能够安装在彼此内部，并且内过滤元件（3）穿过其长度上具有可变的截面形状，所述外过滤元件（2）包括支撑框架（10），其是所述外过滤元件（2）的过滤介质（11）的承载件，该方法包括以下步骤：
a.从之前已被打开的所述壳体（4、5）移除所述外过滤元件（2）；
b.然后，可选地从所述壳体移除所述内过滤元件（2）；
c.然后，可选地安装新的所述内过滤元件（2）；和
d.然后，安装先前已被移除的或新的所述外过滤元件，其中，所述内过滤元件（3）被支撑在所述外过滤元件（2）的所述支撑框架（10）上。
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