CN1721038A - 过滤元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种过滤元件(1)，它包括一个基本上为曲折形折叠的特别是由无纺织物制成的过滤带(2)，该过滤元件装入一具有至少一个设置在端侧的并设计成基本上平的壁部(8a)的接纳装置(8)一例如过滤器框和/或过滤器壳体一中，其中所述过滤元件(1)沿折纹方向观察具有至少一个端侧端部(5)，并且按本发明，为了实现较好的密封效果，其中所述端侧的端部(5)确定地凸起地向外隆起，并且这样来选择过滤带材料(2)和/或在端侧的端部(5)这样来对过滤带材料进行调整，以使所述过滤带(2)的端侧的端部(5)在装入所述接纳装置(8)时在弹性预紧力作用下密封地贴合在所述接纳装置(8)的相配的壁部(8a)上，而不会形成波纹。

Description

过滤元件
技术领域
本发明涉及一种过滤元件，包括一个基本上为曲折形折叠的特别是由无纺织物制成的过滤带，所述过滤元件用于装入一具有至少一个设置在端侧的并设计成基本上平坦的壁部的接纳装置—例如过滤器框和/或过滤器壳体一中，其中所述过滤元件沿折纹方向观察具有至少一个端侧的端部，所述端部与所述接纳装置的基本上设计成平坦的端侧的壁部相配。此外本发明还涉及一种具有一过滤元件和一过滤器壳体的过滤器装置。
背景技术
制造具有曲折形折叠的特别是由无纺织物制成的过滤带的过滤元件用于各种非常不同的应用目的。所述过滤元件例如可以用于过滤用于机动车辆内室的新鲜空气，但也可以用在用于房间的空气调节的装置中。在机动车辆中这种过滤元件安装在相应的接纳装置中，例如过滤器框和/或过滤器壳体。这种过滤元件或者说这种过滤器装置的缺点是，特别是在过滤元件的端侧的端部会出现泄漏。这种泄漏在长期运行时可导致相邻接的折纹弯曲或变形，由此旁通效果会附加地增强并最终造成过滤面利用不足。因此存在不再能满足允许的泄漏技术要求的危险。因此在对密封性有特殊要求的情况下，越来越多地转向在过滤元件的端部区域内设置附加的用于密封的密封元件和/或加强元件，例如迷宫密封件、泡沫材料、型材或特别是附加的结构形式非常不同的无纺织物或纺织品棱边等。
发明内容
本发明的目的是，这样改进开头所述的过滤元件或过滤器装置，以在安装状态下实现较高的密封性。
利用一具有权利要求1的全部特征的过滤元件和一具有权利要求7的全部特征的过滤器装置来实现所述目的。本发明的有利的实施形式在从属权利要求中说明。
根据本发明，一过滤元件包括一个基本上为曲折形地折叠的特别是由无纺织物制成的过滤带，所述过滤元件用于装入一具有至少一个设置在端侧的并设计成基本上平坦的壁部的接纳装置—例如过滤器框和/或过滤器壳体—中，其中所述过滤元件沿折纹方向观察具有至少一个端侧的端部，所述端部与所述接纳装置的基本上设计成平坦的端侧的壁部相配，在所述过滤元件中设想，所述过滤元件的端侧的端部确定地凸起地向外隆起，并且这样来选择过滤带材料和/或在端侧的端部这样来对过滤带材料进行调整/处理(Konditionierung)，以使所述过滤元件的端侧的端部在装入所述接纳装置时在弹性预紧力的作用下密封地贴合在所述接纳装置的相配的壁部上，而不会形成波纹。
出人意料的是，已经证明，这种本发明人起初认为是不希望并且是有缺陷的过滤元件的端侧的端部的结构形式—例如可能是在制造工艺中由于过滤材料的未完全压制出来的折纹顶部几何形状造成的—却可明显地改善过滤元件相对于接纳装置的密封性。这种改善的先决条件只是，这样来选择过滤材料或者在过滤元件的端侧的端部区域内对过滤材料这样来进行调整，从而当贴合到所述相配的基本上设计成平坦的壁部上时所述端部不会形成波纹。
如果已经获知，所述过滤元件的端侧的端部凸出地向外隆起会使得相对所述接纳装置的密封性得到改善，则为了避免在将所述过滤元件凸起地向外隆起的端部压靠在所述相配的基本上设计成平坦的壳体壁部上时所述过滤带材料形成波纹所采取的措施是很常见的。例如很明显的是，过滤带材料的刚度越大，就能越好地实现根据本发明的效果。已经可以确定，特别是当采用非常薄的柔性的过滤材料时，会出现不希望的波纹形成。在所述过滤元件的端侧的端部处给过滤带材料设置涂层，例如设置一橡胶涂层，也可使根据本发明的效果得到改善。在本发明的意义上，所述调整应理解为所有适于这样地影响过滤带材料的措施，以例如将过滤带材料强化至基本上可避免形成上述波纹的程度。
与根据本发明设计的过滤元件的端侧相配的端侧的壳体壁部基本上设计成平坦的。很明显，即使所述相配的壳体壁部向一个方向或向另一个方向略微(凸起或凹入地)隆起，根据本发明的效果也会出现。
本领域的技术人员可以用简单的方式—例如借助几次简单的常规试验—即可容易地获得正确的向外隆起程度，其中还要考虑到壳体和过滤元件的公差。
在本发明的一个特别优选的实施形式中，所述过滤带在端侧的端部具有一个折纹终止部(Faltenauslauf)，其中所述凸起的隆起部形成在所述折纹终止部内。这种实施形式可特别简单地和节省成本地制造。如果过滤带材料具有这样的特性，即所述过滤带材料在将折纹终止部压靠在所述接纳装置的壁部上时易于形成波纹，则例如如上所述，可以在所述区域对材料进行强化或浸渍或涂覆橡胶或以类似的方式进行处理。但优选所述过滤带材料具有这样的特性，即例如具有大的刚度，从而可以放弃使用任何用于密封的助剂/辅助措施。
如果采用本身已知的组合式过滤器作为过滤元件，则情况就特别简单了。所述组合式过滤器理解为这样的过滤元件，所述过滤元件通常由无纺织物制成，并且其中所述过滤带包括至少一个由过滤颗粒的材料制成的层和至少一个过滤有害化学物质的材料制成的层，所述材料特别包括一种吸收性的材料，如活性炭。由于所述过滤带由多个由过滤材料制成的层拼合而成，所述过滤带具有比简单的过滤器高的刚性，由此在将隆起的折纹终止部压靠在接纳装置的壁部上时不会出现形成波纹的情况。组合式过滤器通常还在所述过滤带边缘上设有一附加地对密封有所贡献的橡胶涂层以将活性炭固定在一载体材料中。但即使没有所述橡胶层在所述类型的组合式过滤器中也可实现非常好的密封效果。密封效果特别好，以致于不需要任何附加的密封结构。只通过所述折纹过滤元件的凸起的向外隆起部即可实现所述好的密封效果，而不必使用附加的密封和/或加强元件(迷宫密封件、泡沫材料、型材或者特别是附加的具有不同的设计形式的无纺织物或纺织物棱边等)，所述附加的密封和/或加强元件必须在一附加的加工步骤中设置。当放弃使用所述附加的密封和/或加强元件时，不仅在所述与根据本发明设计的过滤元件端侧的端部相配的端侧的接纳装置壁部设计成基本上是平坦的情况下，而且在所述壁部具有略微凸起或凹入地形成的隆起部的情况下，都能实现所述非常好的密封效果。
根据本发明的过滤元件可以简单地例如在一全自动棱边上胶装置中非常经济地制造，在棱边上胶装置中通过横向切割理论上无端的曲折形折叠过滤带来制造过滤器。如上所述，这里特别是对于具有一定刚度的过滤带材料，会出现折纹顶端几何形状未完全压制出来的情况，这最终导致折纹终止部形成起初认为是不希望的根据本发明的向外隆起部。
但在对过滤器装置的密封性要求特别高的情况下也可以设有附加的密封结构。例如除根据本发明的向外隆起部以外还可以设置一个迷宫式的密封件，所述迷宫式密封件例如是一种本身已知的设置在接纳装置的端侧的端部处并接合作用在过滤元件的端部折纹中的中插板(Schwert)的形式。
本发明可应用于带有由任意的过滤材料制成的过滤器组件的过滤器装置。但所述过滤带优选由无纺织物制成。如上所述，过滤带可设计成单层或多层的，例如包括一个颗粒过滤层和一个化学物过滤层—特别是一个活性炭过滤层。
对于应该对流体流进行清洁以除去有害内容物的情况，无论是气体流还是液体流，都可以应用根据本发明的过滤元件或根据本发明的过滤器装置。
一个优选的应用场合是用于对房间进行空气调节的装置中，这里可设想移动的和静止的应用场合。特别优选的是根据本发明的过滤器装置用于机动车辆的空调装置中。
附图说明
下面借助附图对本发明进行详细说明。
其中：
图1以示意性的局部视图示出一根据本发明的过滤元件的附视图；
图2以示意性的剖视图示出图1中的根据本发明的过滤元件的端侧的端部；
图3以示意性的侧向剖视图示出根据现有技术的过滤元件的端侧的端部；
图4以示意性的侧向剖视图示出根据现有技术的具有一作为密封元件的无纺织物片(Lasche)的过滤元件的端侧的端部；
图5以示意性的侧向剖视图示出根据现有技术的具有一作为密封元件的密封唇口型材的过滤元件的端侧的端部；
图6以示意性的局部视图示出一处于安装状态的根据本发明的过滤元件的附视图；
图7以示意性的局部视图示出一处于安装状态的根据现有技术的过滤元件的附视图；
图8示出一在根据本发明的过滤元件上测量的力-行程曲线图。
具体实施方式
如图1和2所示，一过滤元件1包括一个曲折形地折叠的过滤带2。在不限制一般性的情况下，所述过滤元件1基本上是板形的，分别具有两个彼此相对的纵向侧3、4。在图中可以看到所述过滤元件的两个端侧的端部中的一个。根据本发明的一个优选的实施形式，所述过滤元件1在端侧5上具有一个凸起地向外隆起的折纹终止部6。但下面的说明也适用于根据本发明的过滤元件的端侧端部的任何可能的其它结构形式。
为了进行比较，图3示出一个按现有技术的具有常见的折纹终止部60的过滤元件10。对于这样形成的过滤元件10端侧的端部50，要求在安装状态设置特别的附加的密封元件，以相对于相配的接纳装置的壁部密封所述端侧的端部。图4和5示例性地示出常用的密封元件，所述密封元件用于相对于相配的接纳装置密封一如图3所示按现有技术的过滤元件的端侧的端部。为了清楚起见，在这些附图中都没有示出接纳装置。图4示出一个具有无纺织物片70的过滤器，而在图5中示出一个带有密封唇口型材80的过滤器。
在附图中分别用相同的附图标记表示相同的部件。
图6示出一处于安装状态的根据本发明的过滤元件1。可以看出，凸起地向外隆起的折纹终止部6几乎在其整个宽度上在弹性预紧力的作用下密封地贴靠在接纳装置8的相配的壁部8a上。
为了进行对比，在图7中示出了一在过滤元件100的端侧的端部500处带有一凸起地向外隆起的折纹终止部600的过滤元件100的安装状态，在该过滤元件中可以看出过滤带材料不足以满足对本发明的要求。例如通常由较薄的和柔性的过滤带材料制成的常规颗粒过滤器就具有这种特性。可以看出，尽管贴合在接纳装置800的相配的壁部800a上，所述折纹终止部600仍会形成波纹。(这样)密封效果在任何情况下都是不足的。
图8示出作为行程函数的施加到一板上的力的测量结果，在一根据本发明形成的带有凸起地向外隆起的折纹终止部的组合式过滤元件中，所述板从所述过滤元件的端侧出发铺装在所述凸起地向外隆起的折纹终止部上，从而与在接纳装置中的安装状态相类似平行于过滤元件侧向的限定面地沿朝向有效过滤面的方向对所述折纹终止部施加压力。所采用的组合式过滤元件包括一个设计成颗粒过滤器的由无纺织物制成的载体材料、一个其中活性炭颗粒嵌入无纺织物材料中的活性炭层和一个由无纺织物制成的覆盖层，并具有约为190mm的端侧宽度和约为25mm的过滤高度，折纹终止部的顶点距离相邻折纹的折纹顶沿(Faltenrücken)约为19mm。
从图线上可以看出，在开始时所述力只是非常缓慢地随着折纹终止部的移动升高。在约为8mm的行程处可以看到力-行程-曲线的一个明显的变化。在继续压靠时所述力的升高要强烈得多。这个变化大约出现在这样的位置处，在这个位置所述折纹终止部被移至一个基本上平行于其余的折纹顶沿的位置。所述折纹终止部材料从这个位置起不再能进行退让，侧向地来自过滤器边缘的力与进一步的压靠反作用，所述力在曲线的较强烈的升高斜率中示出。在约为11mm处的曲线的另一个特别陡的升高斜率是由于侧向的过滤元件限定壁部坐靠在所述板上引起的。
由所述图线中可以看出根据本发明的过滤元件的另一个优点。在曲线中部区域—即大约从8mm处起—内的力变化是由于所述折纹终止部贴合在所述相配的壳体壁部上引起的。可以看出，作用在限定壁部上的所述力较高。另外还可以看出，所述具有高的力升高斜率(几乎是垂直的升高)的区域从侧向的过滤元件限定壁部的端侧的端部出发沿朝向有效过滤面的方向延伸约2-3mm。因为侧向限定壁部的长度大约相当于侧向接纳装置壁部的长度，并且因为例如在汽车内室空气过滤器的应用场合对于过滤元件和相配的接纳装置的尺寸通常允许有约为2mm数量级的公差，所述公差可通过根据本发明的过滤元件的端侧的端部的结构来补偿。所述弹性预紧力在所述公差范围内总是保持不变地较高。
原则上所有根据本发明设计的过滤元件都具有所述性能。
实施例：在具有不同的端侧端部区域的结构的组合式过滤器的端侧上进行泄漏测量。选择一组合式过滤器(由在汽车工业中批量使用的材料制成)的端侧作为几何形状(因素)。在所述泄漏测量中总是对有效过滤面进行覆盖，以测量通过过滤元件和接纳装置之间的边缘区域的通过流量。对一个端侧进行泄漏测量；而对两个纵向侧以及第二端侧进行理想的密封。
在加载100Pa的压力差的情况下测量所述过滤器。边缘区域的结构对应于在图1和2(“本发明”)、图3(“无端侧的密封件”)、图4(“无纺织物片”)和图5(“密封唇口型材”)中示出的实施形式。
利用测量技术获得以下关于端侧上的泄漏的值：
实施形式 泄漏率
“本发明”(图1和2) 46l/min
“无端侧的密封件”(图3) 410l/min
“无纺布横板”(图4) 48l/min
“密封唇口型材”(图5) 36l/min
上面的结果显示，根据本发明设计的过滤器装置的泄漏率达到了其它已经存在的具有附加的密封元件的密封系统的较低的泄漏率。由此根据本发明的过滤器装置不仅满足了技术上要求的泄漏率，此外还可以简单而经济地制造。

Claims (9)

1.一种过滤元件(1)，包括一个基本上为曲折形地折叠的特别是由无纺织物制成的过滤带(2)，所述过滤元件用于装入一具有至少一个设置在端侧的并设计成基本上平坦的壁部(8a)的接纳装置(8)—例如过滤器框和/或过滤器壳体—中，其中所述过滤元件(1)沿折纹方向观察具有至少一个端侧的端部(5)，所述端部与所述接纳装置(8)的基本上设计成平的端侧壁部(8a)相配，其特征在于，所述过滤元件(1)的端侧的端部(5)确定地凸起地向外隆起，并且这样来选择过滤带材料(2)和/或在端侧的端部(5)这样来对过滤带材料进行调整，以使所述过滤带(2)的端侧的端部(5)在装入所述接纳装置(8)时在弹性预紧力的作用下密封地贴合在所述接纳装置(8)的相配的壁部(8a)上，而不会形成波纹。
2.根据权利要求1所述的过滤元件，其特征在于，所述过滤带(2)在端侧的端部(5)具有一个折纹终止部(6)，并且所述凸起的隆起形成在所述折纹终止部(6)内。
3.根据权利要求1或2所述的过滤元件，其特征在于，在所述折纹终止部(6)的区域内对所述过滤元件(1)进行强化。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的过滤元件，其特征在于，所述过滤元件(1)是一个本身已知的组合式过滤器，其中所述过滤带(2)包括至少一个由过滤颗粒的材料制成的层和至少一个过滤有害化学物质的材料制成的层。
5.根据权利要求4所述的过滤元件，其特征在于，所述用于过滤有害化学物质的材料包括一种吸收性材料。
6.根据权利要求5所述的过滤元件，其特征在于，所述吸收性材料包括活性炭。
7.一种过滤器装置，包括一个过滤元件(1)和一个例如为过滤器框和/或过滤器壳体的接纳装置(8)，所述过滤元件(1)可装入所述接纳装置(8)中，其特征在于，设有一根据权利要求1至6中任一项所述的过滤元件。
8.根据权利要求7所述的过滤器装置，其特征在于，在所述过滤元件(1)的至少一个端侧的端部(5)和所述接纳装置(8)的相配的壁部(8a)之间附加地还设有一个迷宫式密封件。
9.根据权利要求8所述的过滤器装置，其特征在于，所述迷宫式密封件由接纳装置(8)中的一个本身已知的中插板形成。
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