CN107810040B - 具有预分离器的过滤器元件和过滤器系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于过滤流体的过滤器元件（10）。该过滤器元件（10）包括：至少一个过滤器波纹管（12），其具有限定的未处理侧（52）和与其相对的限定的清洁侧（50），该波纹管由过滤器介质（14）制成，该过滤器介质（14）沿折叠线（26）折叠以给出之字形的折叠件（34），折叠件（34）分别在过滤器波纹管（12）的相对端缘（22a、22b）之间延伸，并且过滤器介质（14）在相对的端侧（18、19）上分别具有相互平行的端缘面（20a、20b）；和至少一个预分离器（30），其为平面垫的形式并布置在过滤器波纹管（12）的未处理侧（52）上。在这个背景下，塑料以框架（28）的形式围绕过滤器波纹管（12）注塑成型，以便密封端缘面（20a、20b）。此外，通过布置在框架（28）上的固定元件（32）固定预分离器（30）。本发明还涉及一种具有此可更换的过滤器元件（10）的过滤器系统（100），并且涉及用于空气过滤、特别是用于内燃机的空气过滤或者用作车辆的内部过滤器的过滤器系统（100）的使用。

Description

具有预分离器的过滤器元件和过滤器系统

技术领域

本发明涉及一种具有预分离器的用于过滤流体的过滤器元件，特别是用作内燃机的空气过滤器或者是用作特别是机动车辆的内部的空气过滤器。

背景技术

在现有技术中，已知具有折叠式过滤器介质（即折叠式包装）的矩形过滤器元件（所谓的平面过滤器）。为了稳定的目的，这些过滤器元件例如胶合在端面和/或纵向侧面处。在使用中仍存在过滤器元件弯曲或扭曲的风险。在这种情况下，可能形成间隙和/或裂缝。这可能导致严重的泄漏。

DE 10 2009 041 134 A1公开过滤器元件，该过滤器元件包括具有端面和纵向侧面的折叠式过滤器介质。在这个背景下，过滤器介质包括具有折叠谷和折叠峰的折叠件。具有粘合装置的紧固设备与过滤器介质相关联。该紧固设备设计成插入折叠件中的轮廓构件。可插入的轮廓构件实现末端折叠稳定性，其稳定过滤器元件以对抗扭曲和变形。粘合装置在轮廓构件上的布置具有这样的效果，即当待更换过滤器元件时，过滤器元件可以被夹持在相对坚硬且稳定的轮廓构件的区域中。以这种方式，也避免了过滤器元件的变形和扭曲。因此，轮廓构件提供待被夹持的指定的接合区域，以通过人员执行安装而释放过滤器元件。紧固设备包括两个支腿，其中支腿远离功能表面的一侧突出，功能表面背离粘合装置。功能表面允许在轮廓构件上布置粘合装置。由于这两个支腿，轮廓构件设计成类似托架，以在其间接收一个或多个折叠件。这些支腿是可弹性变形的。

发明内容

本发明的一个目的是提供具有预分离器的用于过滤流体的过滤器元件，该过滤器元件具有模块化设计并且可以以简单且廉价的方式制造。

另一个目的是提供用于过滤流体的过滤器系统，以用于接收具有预分离器的此可更换过滤器元件，该可更换过滤器元件具有模块化设计并且可以以简单且廉价的方式制造。

根据本发明的方面，通过包括至少一个过滤器波纹管和至少一个预分离器的过滤器元件解决上述目的，其中过滤器波纹管由以框架形式的塑料材料注塑成型围绕，并且其中预分离器通过布置在框架上的紧固元件紧固。

本发明的有益配置和优点从附加权利要求书、说明书和附图得到。

提出用于过滤流体的过滤器元件，特别是用作内燃机的空气过滤器或者用作特别是机动车辆的内部的空气过滤器，该过滤器元件包括过滤器介质的至少一个过滤器波纹管，该过滤器波纹管具有规定的未处理侧和与其相对定位的规定的清洁侧，过滤器介质沿折叠缘以之字形折叠到折叠件，折叠件分别在过滤器波纹管的相对定位的端缘之间延伸，并且过滤器介质包括在相对定位的端面上平行延伸的端缘面。此外，过滤器元件包括具体实施为平面垫并布置在过滤器波纹管的未处理侧处的至少一个预分离器。在这个背景下，过滤器波纹管由以框架的形式的塑料材料注塑成型围绕，以便密封端缘面。此外，预分离器利用布置在框架上的紧固元件紧固。过滤器波纹管的未处理侧和清洁侧例如可以具有平面设计，使得过滤器波纹管以平面板的形式具体实施。

根据本发明，一个或多个过滤器波纹管在注塑模具中由塑料材料注塑成型围绕，使得至少一个过滤器波纹管牢固地固定并保持在一种框架中。在这个背景下，框架便利地密封过滤器波纹管的端缘面，因为过滤器波纹管的端缘也通过注塑成型嵌入。过滤器波纹管的端面也可以通过注塑成型嵌入。替代地，然而它们也可以保持打开。框架的周向延伸的端面便利地设置有密封件，该密封件用于当在过滤器壳体中使用时密封过滤器元件。在框架的相对定位的侧面处布置有紧固元件，在紧固元件上可以附接例如以非织造物垫形式的预分离器。在大表面积的过滤器元件的情况下，框架的侧面可以包括用于加强的加强肋。也可以布置横跨框架表面的支撑件，以用于附加的加强。当多个过滤器波纹管彼此相邻布置并通过注塑成型嵌入时，用于密封端缘面的端缘密封件也便利地跨过平行于外部定位的过滤器波纹管的端缘密封件的外表面的框架的长度，布置在框架的内部中，并且以这种方式附加地加强框架和过滤器元件。

由塑料材料注塑成型围绕过滤器波纹管具有几个优点。一方面，以这种方式设置稳定的框架，以便机械地固定过滤器波纹管，以使过滤器波纹管稳定，并将过滤器波纹管设计成可操纵用于组装。另一方面，端缘面由此被密封，使得过滤器波纹管因此适用于在过滤器系统中使用。

在现有技术中，由塑料材料注塑成型围绕的过滤器元件具体实施为没有预分离器。为了改善过滤值并为了保护实际的过滤器介质免受粗颗粒、水和/或雪的影响，通常将预分离器应用于常规的纤维素过滤器元件中。根据本发明的解决方案的这种预分离器也可以应用于由塑料材料注塑成型围绕的过滤器元件的情况。根据本发明的该解决方案导致，在由塑料材料注塑成型围绕的过滤器元件的情况下，对过滤器介质的改进的保护以及对过滤的改进，因为过滤器波纹管的实际过滤器介质未被加载和/或未被粗的灰尘颗粒堵塞。

有利地，因此框架可以实现端缘面的侧向密封作用。框架的侧面便利地用作端缘密封件，因为过滤器波纹管的端缘由塑料材料注塑成型围绕并因此嵌入在框架的侧面中。以这种方式，实现了端缘面的密封作用。在彼此相邻布置的多个过滤器波纹管的情况下，端缘密封件可以布置为平行于框架的外侧面的框架的向内定位的密封表面。

根据有利的实施例，紧固元件可以与框架一起形成为单件。用于预分离器的紧固元件可以单独施加到框架上。然而，这在将紧固元件与框架一起制造为单件时是有利的，因为在注射成型过程期间也提供并制造紧固元件和框架。以这种方式，紧固元件可以在一个工作步骤中并以与框架相同的材料制造，使得可以有益地设计过滤器元件的制造成本。

根据另一个有利的实施例，紧固元件可以具体实施为钩和环紧固件的一部分，特别是作为钩和环紧固件钩。此紧固元件通常也可以在注塑模具中制造，使得它们可以在注塑成型过程中与框架一起制造。根据目前的现有技术，预分离器通过粘合剂珠、热熔珠或类似装置固定在过滤器元件上。在由塑料材料注塑成型围绕的过滤器元件和塑料材料框架的情况下，钩和环紧固件结构可以结合在框架的端面处，并且用于附接预分离器，例如非织造物、活性碳介质或类似的介质。当注塑成型塑料部件时，钩和环紧固件结构可以在一个步骤中直接制造。不需要附加的工作步骤、工艺步骤，并且不需要附加的材料诸如粘合剂。预分离器例如以非织造物的形式可以在制造期间自动地放置到过滤器元件/塑料框架上。由于钩和环紧固件结构，确保了非常良好的固定作用。由紧固元件的此制造得到的优点例如是成本优势、质量优势、处理时间最小化。替代地，钩和环紧固件钩可以胶合到框架。特别地，框架可以设置有粘合带，该粘合带在背向粘合剂层的一侧上包括钩和环紧固件钩。

根据另一个有利的实施例，预分离器可以提供用于和过滤器元件一起共同更换。当预分离器通过紧固元件以其框架的形式连接到过滤器元件时，然后该预分离器也可以与整个过滤器元件一起更换。然后不必单独处理预分离器。替代地，然而也可以在将过滤器元件从预分离器中移除之后移除预分离器，以清洁预分离器并且将预分离器与相同的过滤器元件或不同的过滤器元件一起重新插入。因此，与过滤器元件一起的共同处理是可能的且有利的，但是也可以确实继续单独地使用预分离器，特别是当预分离器通过钩和环紧固件附接到框架时。

根据另一个有利的实施例，可以提供活性碳介质作为预分离器。活性碳介质也作为柔性垫而存在，该柔性垫可有益地附接到钩和环紧固件结构并可操纵，该钩和环紧固件结构附接到过滤器元件的框架。以这种方式，活性碳介质也可以与过滤器元件一起更换，并且在过滤器系统中不需要单独的保持装置。

根据另一个有利的实施例，框架可以由与过滤器介质相同的材料构成。代替纤维素，可以使用完全合成的材料诸如例如聚酯作为过滤器介质。在这种情况下，也可以注塑成型相同材料的框架。以这种方式，因为在这种情况下相同的材料产生固定的材料熔合连接诸如焊接连接，所以导致了更好地连接框架和过滤器波纹管/过滤器介质。

根据另一个有利的实施例，在框架的端面上可以设置周向延伸的密封件。当在过滤器壳体中使用时，过滤器元件的此密封件是有利的，以便确保过滤器系统的未处理侧和清洁侧的可靠分离，因为这在过滤器系统的对应使用寿命期间对于可靠的过滤处理是有利的。

根据另一个有利的实施例，可以将至少一个加强支撑件横向于折叠件设置在框架中。在较大平面的过滤器元件的情况下，因为扭转刚度，加强支撑件的使用是有利的，以便在过滤器元件的使用寿命期间还确保可靠的密封作用。除了框架的侧面之外，此加强支撑件还可以设置在注塑成型工具中。然而，当采用由框架注塑成型围绕的多个相邻布置的过滤器波纹管时，也可以具体实施端缘面的内部密封作用作为加强支撑件，以便以这种方式实现过滤器元件的对应的稳定性。

根据另一方面，本发明涉及用于利用如上所述的过滤器元件过滤流体的过滤器系统。在这个背景下，过滤器元件可更换地布置在过滤器系统的过滤器壳体中，并且提供过滤器波纹管和待一起更换的预分离器。过滤器波纹管由以框架形式的塑料材料注塑成型围绕，以便密封端缘面。预分离器利用布置在框架处的紧固元件紧固到框架。

根据本发明，一个或多个过滤器波纹管在注塑模具中由塑料材料注塑成型围绕，使得至少一个过滤器波纹管牢固地固定并保持在一种框架中。在这个背景下，框架便利地密封过滤器波纹管的端缘面，因为过滤器波纹管的端缘也通过注塑成型嵌入。过滤器波纹管的端面也可以通过注塑成型嵌入。替代地，然而它们也可以是打开的。框架的周向延伸的端面便利地设置有密封件，该密封件用于当在过滤器壳体中使用时密封过滤器元件。在框架的相对侧上，布置有紧固元件，例如以非织造物垫形式的预分离器可以附接到紧固元件。在大表面积的过滤器元件的情况下，框架的侧面可以包括用于加强的加强肋。也可以布置横跨框架表面的支撑件，以用于附加的加强。当多个过滤器波纹管彼此相邻布置并通过注塑成型嵌入时，用于密封端缘面的端缘密封件也便利地跨过平行于外部定位的过滤器波纹管的端缘密封件的外表面的框架的长度，布置在框架的内部中，并且以这种方式附加地加强框架和过滤器元件。

根据另一个有利的实施例，紧固元件可以与框架一起形成为单件。用于预分离器的紧固元件可以单独施加到框架。然而，这在将紧固元件与框架一起制造为单件时是有利的，因为在注射成型过程期间也提供并制造紧固元件和框架。因此，紧固元件可以在一个工作步骤中并利用与框架相同的材料制造，使得可以有益地设计过滤器元件的制造成本。

根据另一个有利的实施例，紧固元件可以具体实施为钩和环紧固件的一部分，特别是作为钩和环紧固件钩。此紧固元件通常也可以在注塑模具中制造，使得它们可以在注塑成型过程中与框架一起制造。根据目前的现有技术，预分离器通过粘合剂珠、热熔珠或类似装置固定在过滤器元件上。在由塑料材料注塑成型围绕的过滤器元件和塑料材料框架中，钩和环紧固件结构可以结合在框架的端面上，用于紧固预分离器诸如非织造物、活性碳介质或类似的介质。在塑料部件的注塑成型期间，钩和环紧固件结构可以在一个步骤中直接制造。不需要附加的工作步骤、工艺步骤，并且不需要附加的材料诸如粘合剂。预分离器例如以非织造物的形式可以在制造期间自动地放置到过滤器元件/塑料框架上。由于钩和环紧固件结构，确保了非常良好的粘合性。由紧固元件的此制造得到的优点例如是成本优势、质量优势、处理时间最小化。

所描述的过滤器系统可以有利地用作空气过滤器，特别是用作内燃机的空气过滤器，或者用作特别是机动车辆的内部的空气过滤器。

附图说明

由以下附图描述得到其他优点。在附图中示出本发明的实施例。附图、说明书和权利要求书包含许多组合的特征。本领域的技术人员还将便利地单独考虑这些特征并将它们组合成其他有意义的组合。附图以示例性方式示出：

图1是根据本发明实施例的不具有预分离器的过滤器元件的等距图，其中过滤器波纹管由框架注塑成型围绕；

图2是根据图1中的实施例的不具有过滤器波纹管的框架的等距图；

图3是以平面垫形式的根据本发明实施例的预分离器的等距图；

图4是根据本发明实施例的具有预分离器的过滤器元件的侧视图；

图5是图4的过滤器元件的放大侧视图，具有带有附接的预分离器的以钩和环紧固件钩形式的紧固元件的细节；

图6是图4的过滤器元件的放大侧视图，具有不带有预分离器的以钩和环紧固件钩形式的紧固元件的细节；

图7是到根据本发明实施例的以钩和环紧固件钩的形式的紧固元件上的平面图；以及

图8是根据本发明实施例的过滤器系统的示意性截面图。

具体实施方式

在附图中，相同的或相同类型的部件由相同的参考数字表示。附图仅作为示例示出并且不理解为是限制性的。

图1示出根据本发明实施例的没有安装预分离器（图4中的30）的过滤器元件10的等距图，其中过滤器波纹管12由框架28注塑成型围绕。用于过滤流体的过滤器元件10在图1中包括过滤器介质14的过滤器波纹管12（替代方案：三个过滤器波纹管），该过滤器波纹管12具有规定的未处理侧52和与其相对定位的规定的清洁侧50，过滤器介质14沿折叠缘26以之字形折叠到折叠件34，折叠件34分别在过滤器波纹管12的相对定位的端缘22a、22b之间延伸，并且过滤器介质14在相对定位的端面18、19上分别包括平行延伸的端缘面20a、20b。过滤器波纹管12由以框架28形式的塑料材料注塑成型围绕，以便密封端缘面20a、20b。预分离器（图4中的30）可以通过布置在框架28处的紧固元件32附接，但未在图1中示出。框架28实现端缘面20a、20b的侧向密封作用。在框架28中，横向于折叠件34设置加强支撑件42，该加强支撑件42同时用作单独的过滤器波纹管12的端缘面20a、20b的密封装置。框架28可以便利地由与过滤器介质14相同的材料构成，以便因此诸如通过焊接实现框架28和过滤器波纹管12之间的材料熔合连接。

紧固元件32与框架28一起形成为单件，即，便利地已在注塑成型过程中与框架28一起制造。紧固元件32也可以仅部分地形成。它们特别地安置在框架28的侧面46和加强支撑件42的底侧处，同时提供过滤器波纹管12的端缘面20a、20b的密封作用。

在框架28的端面38处，设置周向延伸的密封件40，该密封件40用于当在过滤器壳体108中使用时将未处理侧52与清洁侧50分离。密封件40可以以两种成分工艺注塑成型到框架28。也可以将密封件40制造为成型的密封件，并且在制造框架28之后，可以将密封件40压制到框架28上。

在图2中，示出根据图1的实施例的没有过滤器波纹管12的框架28的等距图。框架28示出为用于过滤器波纹管12的骨架。在侧面46和加强支撑件42中，可以看到过滤器波纹管12的端缘22a、22b的负压痕，因为它们嵌入塑料材料中，并且以这种方式实现过滤器波纹管12的侧向密封作用。侧面46包括用于加强整个框架28的加强肋44。在侧面46和加强支撑件42的底侧上布置了用于附接预分离器30的紧固元件32。

图3示出以平面垫形式的根据本发明实施例的预分离器30的等距图。在图1中，根据本发明的过滤器元件10包括此预分离器30，该预分离器30形成为平面垫并布置在过滤器波纹管12的未处理侧52上。预分离器30提供用于和过滤器元件10一起共同更换。在将过滤器元件10从过滤器壳体108中移除之后，可以将预分离器30从框架28中移除，以便清洁或与另一个过滤器元件10一起重新使用。过滤器元件10还可以设置有新的预分离器30，以便因此再次被重新使用。还可以提供活性炭介质作为预分离器30。

在图4中，可以看到根据本发明实施例的具有预分离器30的过滤器元件10的侧视图。预分离器30附接到紧固元件32，紧固元件32布置在对应于过滤器元件10的未处理侧52的侧面46和加强支撑件（图1中的42）的底侧处。过滤器元件10的流动方向54由箭头指示。

密封件40布置在框架28的周向延伸的端面38上，当在过滤器壳体108中使用时密封件40用作在未处理侧52和清洁侧50之间进行密封。

图5示出图4的过滤器元件10的放大侧视图，具有带有附接的预分离器30的以钩和环紧固件钩形式的紧固元件32的细节。紧固元件32具体实施为钩和环紧固件的一部分，特别是作为钩和环紧固件钩。具体实施为例如非织造物的预分离器30可以因此作为钩和环紧固件的相对构件被钩住在这些钩和环紧固件钩中；这为过滤器元件10的操作确保了框架28（图4）和预分离器30之间的可靠且永久的连接。当更换过滤器元件10时，可以再次移除并更换预分离器30。

在图5中也可以清楚地看到加强肋44，该加强肋44用于加强框架28的侧面46。

在图6中，在没有预分离器30的情况下示出图4的过滤器元件10的放大侧视图，具有以钩和环紧固件钩形式的紧固元件32的细节。在详细图示中，可以清楚地看到钩和环紧固件钩的形状，该钩和环紧固件钩可以在注塑成型过程中和框架28一起被制造成单件部件。可以在注塑模具中制造此形状。在注塑过程之后也可以将完成的部件从模具中移除。替代地，紧固元件32也可以具有蘑菇形状。

图7示出根据本发明实施例的以钩和环紧固件钩的形式的紧固元件32的平面图。在图7所示的实施例中，钩和环紧固件钩的两排布置被选择为足以用于预分离器30的永久附接。

图8示出根据本发明实施例的过滤器系统100的示意性截面图。利用过滤器元件10过滤流体的过滤器系统100包括布置在过滤器系统的过滤器壳体108中的可更换的过滤器元件10。过滤器元件10提供过滤器波纹管12和预分离器30以用于共同更换。过滤器波纹管12由以框架28形式的塑料材料注塑成型围绕，以便密封端缘面20a、20b。预分离器30利用布置在框架28处的紧固元件32紧固。紧固元件32和框架28一起形成为单件。在这个背景下，紧固元件32具体实施为钩和环紧固件的一部分，特别是作为钩和环紧固件钩。过滤器系统100例如用作空气过滤，特别用作内燃机的空气过滤或者用作车辆内部的过滤器。

具有壳体底部部分114和壳体顶部部分112的过滤器壳体108纯粹被示意性地示出为具有用于流体的入口102和用于流体的出口104。流体的流动方向54由箭头指示。过滤器壳体108内部中的过滤器元件10以侧视图示出，并且在框架28的端面38处相对于过滤器壳体108在周向上利用密封件40密封，使得未处理侧52和清洁侧50可靠地彼此分离。预分离器布置在过滤器波纹管12的未处理侧52的上游，通过注塑成型嵌入框架28中，以便实现流体的大的灰尘颗粒的预分离。

Claims (11)

1.一种用于过滤流体的过滤器元件（10），包括：

- 过滤器介质（14）的至少一个过滤器波纹管（12），所述过滤器波纹管（12）具有规定的未处理侧（52）和与其相对定位的规定的清洁侧（50），所述过滤器介质（14）沿折叠缘（26）以之字形折叠到折叠件（34），所述折叠件（34）分别在所述过滤器波纹管（12）的相对定位的端缘（22a、22b）之间延伸，并且所述过滤器介质（14）包括在相对定位的端面（18、19）处平行延伸的端缘面（20a、20b），

- 至少一个预分离器（30），其具体实施为平面垫并且布置在所述过滤器波纹管（12）的所述未处理侧（52）处，

其特征在于，所述过滤器波纹管（12）由以框架（28）形式的塑料材料注塑成型围绕，以便密封所述端缘面（20a、20b），并且其中所述预分离器（30）利用布置在所述框架（28）处的紧固元件（32）紧固，其中所述紧固元件（32）具体实施为钩和环紧固件的一部分，与所述框架（28）一起形成为单件。

2.如权利要求1所述的过滤器元件，其中所述框架（28）实现所述端缘面（20a、20b）的侧向密封作用。

3.如权利要求1或2所述的过滤器元件，其中所述紧固元件（32）具体实施为钩和环紧固件钩。

4.如权利要求1或2所述的过滤器元件，其中所述预分离器（30）提供用于和所述过滤器元件一起共同更换。

5.如权利要求1或2所述的过滤器元件，其中提供活性碳介质作为预分离器（30）。

6.如权利要求1或2所述的过滤器元件，其中所述框架（28）由与所述过滤器介质（14）相同的材料构成。

7.如权利要求1或2所述的过滤器元件，其中在所述框架（28）的端面（38）上设置周向密封件（40）。

8.如权利要求1或2所述的过滤器元件，其中在所述框架（28）中，横向于所述折叠件（34）设置至少一个加强支撑件（42）。

9.一种利用根据前述权利要求中任一项所述的过滤器元件（10）过滤流体的过滤器系统（100），其中所述过滤器元件（10）可更换地布置在所述过滤器系统的过滤器壳体（108）中，并且所述过滤器元件（10）提供过滤器波纹管（12）和用于共同更换的预分离器（30），其中所述过滤器波纹管（12）由以框架（28）形式的塑料材料注塑成型围绕，以便密封所述端缘面（20a、20b），并且其中所述预分离器（30）利用布置在所述框架（28）处的紧固元件（32）紧固。

10.如权利要求9所述的过滤器系统，其中所述紧固元件（32）具体实施为钩和环紧固件钩。

11.一种用于内燃机的空气过滤或用作车辆内部的过滤器的如权利要求9或10所述的过滤器系统（100）的使用。

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