DE102008023976A1 - Filter element for use as compact air filter in internal combustion engines, has layer of filter medium, which is arranged on carrier in flow direction - Google Patents
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- F02M35/02—Air cleaners
- F02M35/024—Air cleaners using filters, e.g. moistened
Abstract
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft allgemein ein Filterelement. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Filterelement zur Verwendung in einer Brennkraftmaschine.The The invention relates generally to a filter element. In particular, it concerns the invention a filter element for use in an internal combustion engine.
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Filterelement, insbesondere zum Filtern von Materialpartikeln aus einem Gasstrom, z. B. einem Luftstrom. Filter, die ein Substrat mit einer Feinfaserschicht bzw. einem Feinfaservlies aus Polymermaterialien enthalten, sind bekannt. Solche Materialien können zur Bildung von feinen Fasern, wie z. B. Mikrofaser- und Nanofasermaterialien mit verbesserter Stabilität und Festigkeit verwendet werden.The The invention relates to a filter element, in particular for filtering Material particles from a gas stream, eg. B. a stream of air. Filter, a substrate with a fine fiber layer or a fine fiber fleece from polymer materials are known. Such materials can be used to form fine fibers, such. B. Microfiber and nanofiber materials with improved stability and Strength can be used.
So
offenbart bspw. die
Solche mit Nanofasern belegten Filterelemente zeigen sehr gute Abscheidungsleistungen und hohe Staubspeicherkapazitäten für Feinstpartikel. Diese hohen Staubspeicherkapazitäten werden durch eine große Faser oberfläche der Feinstfaserauflage hervorgerufen. Hierbei wird eine verbesserte Partikelanlagerung erzeugt, die das Verblocken des Filters verzögert.Such Nanofiber-coated filter elements show very good deposition performance and high dust storage capacities for ultrafine particles. These high dust storage capacities are caused by a large Fiber surface of the Feinstfaserauflage caused. in this connection an improved particle accumulation is created which inhibits blocking the filter is delayed.
Das Nanofasermedium kann diese Feinstfaserlage jedoch nur als zweidimensionale Fläche erzeugen und weist eine Dicke kleiner 1 μm auf. Dadurch werden die abgeschiedenen Partikel in Form eines Filterkuchens aufgebaut. Dieser Filterkuchen besitzt mit abnehmender Partikelgröße zunehmende Durchflusswiderstände. Dadurch wird das Medium verblockt.The Nanofiber medium, however, this fine fiber layer can only as two-dimensional Create surface and has a thickness of less than 1 micron on. As a result, the separated particles are in the form of a filter cake built up. This filter cake has decreasing particle size increasing flow resistance. This will lock the media.
Es besteht folglich ein Bedarf, Filterelemente zu schaffen, die die geschilderten Nachteile des Standes der Technik vermeiden.It There is a need, therefore, to provide filter elements incorporating the avoid the disadvantages of the prior art.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Filterelement, insbesondere zur Verwendung in einer Brennkraftmaschine bereitzustellen, das das Verblocken des Filtermediums für feinste Partikel verzögert.It is therefore the object of the present invention, a filter element, especially for use in an internal combustion engine, the blocking of the filter medium for the finest particles delayed.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein solches Filterelement bereitzustellen, bei dem die Abscheideleistung auf hohem Niveau beibehalten werden kann.It is another object of the present invention, such To provide filter element, in which the separation efficiency on high level can be maintained.
Diese und weitere Aufgaben werden durch die Filterelemente nach den unabhängigen Ansprüchen 1, 3 und 6 gelöst.These and further tasks are performed by the filter elements according to the independent Claims 1, 3 and 6 solved.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.advantageous Embodiments of the invention are in the subclaims explained.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:The The invention will be described in more detail below with reference to the drawings explained. Showing:
Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention
Eine erste Lösung besteht darin, die Schicht feiner Fasern nicht auf der Oberfläche des Substrats, sondern im Inneren des Mediums anzuordnen. Bei den Fasern kann es sich dabei um Nanofasern, Mikrofasern, etc. han deln. Diese Filtermedien mit integrierten Feinfasern zeigen sehr gute Abscheidungsleistungen und hohe Staubspeicherkapazitäten für Feinstpartikel. Durch die in das Medium integrierten Feinfasern kann die Verblockung des Mediums verringert bzw. verzögert werden.A the first solution is not the layer of fine fibers on the surface of the substrate, but inside the To arrange medium. The fibers may be nanofibres, Microfibres, etc. These filter media with integrated fine fibers show very good deposition rates and high dust storage capacities for fine particles. Due to the fine fibers integrated into the medium can reduce or delay the blocking of the medium become.
Eine
weitere Lösung besteht darin, sogenannte „nicht
filtrierende Träger” mit einer Nanofaserauflage
zu versehen. Dabei werden Gitter aus Polyamid 6.6 (PA 6.6) mit einer
Beschichtung aus Nanofasern versehen. Die Maschenweite der Gitter
kann dabei variieren.
Noch eine andere erfindungsgemäße Lösung sieht vor, Fasern mit einem mittleren Faserdurchmesser von ~2 μm anstelle von solchen mit einem Durchmesser von 0,01 bis 0,5 μm zu verwenden. Ein Vorteil dieser Anordnung besteht in der großen Rußkapazität.Yet sees another solution according to the invention before, fibers with a mean fiber diameter of ~ 2 microns instead of those with a diameter of 0.01 to 0.5 microns to use. An advantage of this arrangement is the large one Rußkapazität.
Ein weiterer Ansatz für die Realisierung der Aufgabe besteht darin, die sehr dünne Nanofaserlage durch eine volumetrische Feinstfaserlage zu ersetzen und somit eine Tiefenfilterschicht aus feinsten Fasern aufzubauen, die die abgeschiedenen Partikel über die gesamte Dicke der Feinstfaserlage des Mediums (der Feinstfaserlage) verteilt speichert und somit den Aufbau eines vergleichbar dichten Filterkuchens verhindert. Hierzu wird eine Feinstfaserschicht aus Meltblownfasern verwendet. Die Fasern besitzen einen mittleren Faserdurchmesser von –2 pm, wobei der untere Faserdurchmesser d50-2σ bei ungefähr 700 nm liegt.Another approach for the realization of the task is to replace the very thin nanofiber layer by a volumetric Feinstfaserlage and thus build a depth filter layer of fine fibers, which stores the deposited particles over the entire thickness of the finest fiber layer of the medium (the ultrafine fiber layer) and thus prevents the construction of a comparatively dense filter cake. For this purpose, a Feinstfaserschicht of meltblown fibers is used. The fibers have a mean fiber diameter of -2 pm, with the lower fiber diameter d 50-2σ being around 700 nm.
Die Meltblownschicht wird wie folgt charakterisiert: Mittlerer Faserdurchmesser: d50 = 2,0 μm; Gewicht: 5–20 g/m2, vorzugsweise 10 g/m2; Dicke: 0,01–0,3 mm, vorzugsweise 0,08–0,13 mm; Luftdurchlässigkeit: 500 l/m2s–5.000 l/m2s, vorzugsweise 1.000–1.500 l/m2s), Werkstoff: Polycarbonat, Polypropylen, Polyamid, PET, vorzugsweise PBT, u. a.The meltblown layer is characterized as follows: Average fiber diameter: d 50 = 2.0 μm; Weight: 5-20 g / m 2 , preferably 10 g / m 2 ; Thickness: 0.01-0.3 mm, preferably 0.08-0.13 mm; Air permeability: 500 l / m 2 s-5,000 l / m 2 s, preferably 1,000-1,500 l / m 2 s), material: polycarbonate, polypropylene, polyamide, PET, preferably PBT, inter alia
Der Träger besteht aus einem Cellulose-basierten Filtermedium mit einem Flächengewicht zwischen 50 und 200 g/m2 und Luftdurchlässigkeiten zwischen 50 und 1000 l/m2s. Die Dicke des Trägermaterials beträgt 0,2–0,5 mm. Der Träger ist flammhemmend imprägniert. Die Imprägnierung ist als NC Imprägnierung ausgeführt bei der Anwendung als Kompaktluftfilter, in zu härtender Phenolharzimprägnierung bei sterngefalteten Elementen.The carrier consists of a cellulose-based filter medium with a basis weight between 50 and 200 g / m 2 and air permeabilities between 50 and 1000 l / m 2 s. The thickness of the carrier material is 0.2-0.5 mm. The carrier is impregnated flame retardant. The impregnation is carried out as NC impregnation when used as a compact air filter to be cured phenol resin impregnation in star-folded elements.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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