DE112020002225T5

DE112020002225T5 - Energiesparender und umweltfreundlicher Filter und Herstellungsverfahren dafür

Info

Publication number: DE112020002225T5
Application number: DE112020002225.0T
Authority: DE
Inventors: Guohua Yang
Original assignee: Zhejiang Longyou Filter Manufacturing Co Ltd; Zhejiang Longyou Filter Mfg Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Longyou Filter Manufacturing Co Ltd; Zhejiang Longyou Filter Mfg Co Ltd
Priority date: 2019-08-08
Filing date: 2020-05-30
Publication date: 2022-02-03
Also published as: CN212177304U; KR20230002260A; US20220323892A1; JP2022540307A; WO2021212613A1; CN111502874A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen energiesparenden und umweltfreundlichen Filter und ein Herstellungsverfahren dafür. Der Filter umfasst einen Filterkörper, der von einer Anzahl von Biegeteilen gebildet ist, und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Filter Dichtungen, die an den Biegeteilen angeordnet sind und zum Sperren der Biegeteile dienen, umfasst. Die Erfindung weist die folgenden vorteilhaften Aspekte auf: Sie erlaubt eine größere Zulaufmenge, so dass die Verbrennungseffizienz eines Kraftstoffs in einer Verbrennungskraftmaschine erhöht wird und damit eine stärkere Leistung ausgegeben wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet von Filtereinsätzen, insbesondere einen energiesparenden und umweltfreundlichen Filter und ein Herstellungsverfahren dafür.
Stand der Technik
Zurzeit ist weltweit für jede Art Verbrennungskraftmaschine, sei es ein Automobil oder eine Baumaschine, ein Filter (beispielsweise ein Luftfiltereinsatz) erforderlich.
Ein Luftfiltereinsatz ist eine Form von Filter. Bei z. B. einem herkömmlichen „kreiszylindrischen“ Luftfiltereinsatz wird er gegenwärtig zur Gewährleistung seiner Lebensdauer derart hergestellt, dass er nach der Höhe und dem Faltabstand mittels einer Falteinrichtung (z. B. einer Faltmaschine) kontinuierlich mehrfach gefaltet wird, seine beide Enden mittels metallischen Klemmstreifen einer Zusammenfügungseinrichtung (z. B. einer Maschine für Zusammenfügung) unter Ausbildung eines geschlossenen Ring fest zusammengeklemmt werden, dann er zwischen einem ausgeformten Außennetz und Innennetz eingelegt wird, und schließlich die beiden Enden durch Enddeckel und Kleber miteinander abgedichtet und geklebt werden.
Jedoch besteht bei dem oben beschriebenen Luftfiltereinsatz ein gemeinsames Merkmal, dass das Filtermaterial, welches die gesamte Filterfläche des Luftfiltereinsatzes ausbildet, luftdurchlässig ist. Wenn ein Luftfiltereinsatz dieser Art in einer Verbrennungsmaschine angewandt wird, hat er noch die folgenden Nachteile:

Erstens ist der Motor für die Ablagerung von Kohlenstoff über langfristigen Betrieb bei niedriger Geschwindigkeit (Leerlauf) anfällig.
Zweitens werden bei manchen Motoren aufgrund einer unvollständigen Verbrennung die Verdünnung und Emulgierung des Motoröls verursacht.
Drittens tritt bei einigen Turbomotoren das Motoröl in einer großen Menge in den Motor ein und es wird darin verbrannt.

Die drei obigen Nachteile könnten unmittelbar dazu führen, dass die Verbrennungskraftmaschine ungenügende Leistung aufweist und eine „unqualifizierte Emission“ abgibt. Daher ist ein energiesparender und umweltfreundlicher Filter dringend erforderlich, um das obige Problem zu lösen.
Inhalt der Erfindung
Im Hinblick auf die Nachteile im Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen energiesparenden und umweltfreundlichen Filter sowie ein Herstellungsverfahren dafür bereitzustellen, um das oben genannte Problem im Stand der Technik zu lösen.
Die Aufgabe wird durch die technische Lösung der vorliegenden Erfindung gelöst: Ein energiesparender und umweltfreundlicher Filter umfasst einen Filterkörper, der von einer Anzahl von Biegeteilen gebildet ist, und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Filter Dichtungen, die an den Biegeteilen angeordnet sind und zum Sperren der Biegeteile dienen, umfasst.
Vorzugweise ist vorgesehen, dass sich die Dichtungen an den Biegungen der Biegeteile befinden.
Vorzugweise ist vorgesehen, dass es sich bei der Dichtung um einen Kleber handelt.
Vorzugweise ist vorgesehen, dass es sich bei der Dichtung um ein metallisches Material handelt.
Darüber hinaus wird in der vorliegenden Erfindung auch ein Herstellungsverfahren für einen energiesparenden und umweltfreundlichen Filter bereitgestellt, welches für die Herstellung eines oben beschriebenen energiesparenden und umweltfreundlichen Filters geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

S1: Vorbereiten eines Filtermaterials;
S2: Falten des Filtermaterials mittels einer Faltmaschine unter Ausbildung eines Biegeteils;
S3: Auftragen eines Klebers an einer Biegung des Biegeteils;
S4: Fixieren von beiden Enden des Filtermaterials mittels einer Maschine für Zusammenfügung unter Ausbildung eines geschlossenen Rings; und
S5: Einlegen des im Schritt S4 erhaltenen Filtermaterials zwischen einem Innennetz und einem Außennetz, und Fixieren eines Enddeckels mit beiden Enden des Filtermaterials mittels eines Klebers, um die Herstellung fertig zu stellen.

Die Erfindung weist die folgenden vorteilhaften Aspekte auf:
Der Biegeteil wird durch die Dichtung (wie z. B. den Kleber) teilweise gesperrt. Beispielsweise kann der Kleber an der Biegung des Biegeteils entlang einer Innenwand sowie in der Höhenrichtung der Biegung gleichmäßig aufgetragen werden. Wenn der Biegeteil teilweise gesperrt ist, wird der Druckverlust des Luftfiltereinsatzes beim Betrieb verringert, während der meiste, nicht gesperrte Teil mit einem höheren Luftdruck beaufschlagt wird und die Luftgeschwindigkeit damit erhöht wird. In diesem Fall kann der Durchsatz der Luft erhöht werden, so dass die Verbrennung des Kraftstoffs in dem Motor vollständiger erfolgt, um die Leistung des Motors zu verbessern und die Zwecke von Energieeinsparung und Umweltschutz zu erzielen.
Figurenliste
Um die erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele und die technischen Lösungen im Stand der Technik näher zu erläutern, werden nachfolgend die Zeichnungen, die für die Beschreibung der Ausführungsbeispiele oder des Stands der Technik benötigt sind, kurz zusammengefasst. Selbstverständlich stellen die nachfolgenden Zeichnungen lediglich einige erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele dar, und nach diesen Zeichnungen sind andere Zeichnungen dem Fachmann ohne erfinderische Tätigkeit erhältlich.

1 zeigt eine schematische Schnittansicht des konkreten Ausführungsbeispiels 1 der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine schematische Schnittansicht im Stand der Technik.
3 zeigt das Prinzip der Struktur eines teilweise gebogenen Teils im konkreten Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt einen Verlauf für gemessene Öleinsparung des Ausführungsbeispiels.

Ausführliche Ausführungsformen
Nachfolgend werden die erfindungsgemäßen technischen Lösungen anhand der Zeichnung im erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel deutlich und komplett beschrieben. Selbstverständlich stellt das beschriebene Ausführungsbeispiel nicht alle, sondern einen Teil der erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele dar. Aufgrund des Ausführungsbeispiels in der vorliegenden Erfindung sollen die anderen Ausführungsbeispiele, die ein Fachmann ohne erfinderische Tätigkeit erhalten kann, in dem Schutzumfang der Erfindung fallen.
Ausführungsbeispiel 1
Wie in 1 bis 4 gezeigt, offenbart die vorliegende Erfindung einen energiesparenden und umweltfreundlichen Filter, umfassend einen Filterkörper 1, der von einer Anzahl von Biegeteilen 10 gebildet ist. In einem konkreten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass der Filter Dichtungen 11, die an den Biegeteilen 10 angeordnet sind und zum Sperren der Biegeteile 10 dienen, umfasst.
In einem konkreten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass sich die Dichtungen 11 an Biegungen der Biegeteile 10 befinden.
In einem konkreten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass es sich bei der Dichtung 11 um einen Kleber handelt.
Im Ausführungsbeispiel wird auch ein Herstellungsverfahren für einen energiesparenden und umweltfreundlichen Filter bereitgestellt, welches für die Herstellung eines oben beschriebenen energiesparenden und umweltfreundlichen Filters geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

S1: Vorbereiten eines Filtermaterials;
S2: Falten des Filtermaterials mittels einer Faltmaschine unter Ausbildung eines Biegeteils;
S3: Auftragen eines Klebers an einer Biegung des Biegeteils mittels einer Auftragungsmaschine;
S4: Fixieren von beiden Enden des Filtermaterials mittels einer Maschine für Zusammenfügung unter Ausbildung eines geschlossenen Rings; und
S5: Einlegen des im Schritt S4 erhaltenen Filtermaterials zwischen einem Innennetz und einem Außennetz, und Fixieren eines Enddeckels mit beiden Enden des Filtermaterials mittels eines Klebers, um die Herstellung fertig zu stellen.

Prinzip des vorliegenden Ausführungsbeispiels:
Nach der Gleichung Q = V·S wird die Gasdurchflussmenge berechnet, worin V für die Strömungsgeschwindigkeit und S für die Querschnittfläche, durch die die Luft durchfließt, steht. Da die Strömungsgeschwindigkeit V proportionell zu einem Druckunterschied P zwischen den Drücken vor und hinter dem Luftfiltereinsatz ist (der Druckunterschied P ist tatsächlich gleich dem Widerstand P_Widerstand des Filtermaterials) und die Querschnittfläche S proportionell zur Länge L des Biegeteils ist, kann die Gleichung für die Berechnung der Durchflussmenge als Q = P_Widerstand·L vereinfacht werden.
Beispiel:
Es ist bezugnehmend auf 3 angenommen, dass bc (de) 40 mm ist, die Biegung ab (cd) 1 mm ist, und der Widerstand an der Biegung obco' im gesamten, halb gefalteten Filtermaterial P_Widerstand ist. Wenn z. B. obco' halb gefaltet ist, beträgt bei einem vollständig gesperrten gefalteten Teil die Flussverlust Q_Verlust = (ob + co') P_Widerstand = (0.5 + 0.5) P_Widerstand= P_Widerstand. Zudem wird der durch die Durchströmung der Luft durch den gefalteten Teil bedingte Druckverlust verhindert, da der gefaltete Teil vollständig gesperrt ist. Weil sich nach dem Falten in einer bestimmten Proportion ob, bc und co' nicht mehr in derselben Arbeitsebene befinden, wird die auf die Filtermaterialfläche bc ausgeübte Kraft um 2Pwiderstand erhöht, also der Pwiderstand des Segments ab wird jeweils um einen P_Widerstand des Segments bc und des Segments de erhöht. D. h. die Flussmenge wird um Q_Zunahme = 80*P_Widerstand erhöht, welche mindestens 80 mal so viel wie der Flussverlust beträgt. Deswegen wird bei der gesperrten Biegung des Biegeteils der Zulaufdruck im übrigen Teil des Biegeteils (also bc) erhöht. Ebenfalls nimmt die Strömungsgeschwindigkeit damit zu. Da der gesperrte Teil nur einen sehr geringfügigen Teil der Biegung ausmacht, wird die in den Motor eingeführte Luftmenge pro Zeiteinheit erhöht, so dass die Verbrennungseffizienz des Kraftstoffs verbessert wird und damit die Zwecke von Energieeinsparung und Emissionsreduzierung erreicht werden.
Praktisches Ergebnis des vorliegenden Ausführungsbeispiels:
Nach den Tests bei vier Typen Fahrzeugen (Diesel-Saugmotor, Diesel-Turbomotor, Benzin-Saugmotor und Benzin-Turbomotor) wurde zusammengefasst die folgende Schlussfolgerung erhalten:

(1) Die durchschnittliche Öleinsparung ist > 15%, und bei einem neuen Filtereinsatz ist die Öleinsparung nicht optimal. Siehe 4 für die Änderung in Öleinsparung.
(2) Lebensdauerverlängerung auf einer befestigten Fahrbahn ist bei einem kreiszylindrischen Luftfilter ≥ 40.000 Kilometer, und der effektive Nutzwert des Filtermaterials ist erheblich verbessert.
(3) Bei einem Motor, in dem das Motoröl bereits verbrannt ist, wird mit der Verwendung der Erfindung die Last auf dem Turbolader erleichtert und die Verbrennung des Motoröls stark reduziert.
(4) Die durch die unvollständige Verbrennung bedingte Verdünnung und Emulgierung des Motoröls werden komplett eliminiert, da mit der Verwendung der Erfindung die Verbrennung vollständiger wird.
(5) Mit der erhöhten Zulaufmenge und vollständigeren Verbrennung wird bei einer gleichbleibenden Drehzahl wenigerer Kraftstoff verbraucht, was die Emission optimiert.
(6) Mit der erhöhten Zulaufmenge und vollständigeren Verbrennung wird die Ablagerung von Kohlenstoff bei einer niedrigeren Geschwindigkeit (Leerlauf) komplett eliminiert.
(7) Mit der erhöhten Zulaufmenge und vollständigeren Verbrennung wird die Leistung erheblich verbessert und die Reaktion des Gaspedals empfindlicher, so dass das Handling des Fahrzeugs um eine Stufe erhöht wird.

Die oben genannte Öleinsparung, die größer als 15% ist, ergibt sich hauptsächlich aus den folgenden Gründen:

(1) eine erhöhte Zulaufmenge, vollständigere Verbrennung, und angestiegene Leistung;
(2) Unanfälligkeit für Ablagerung von Kohlenstoff am Drosselventil des Motors sowie bessere Dichtigkeit des Zylinders wegen der vollständigeren Verbrennung. Eine Öleinsparung von 15% kann nur dann erzielt wird, wenn die beiden Faktoren miteinander kombiniert werden.

Nachfolgend werden die Gründe für die in 4 gezeigte, sich mit Verwendung besser werdende Kurve für Öleinsparung eines erfindungsgemäß gefalteten Luftfiltereinsatzes erklärt. Es ist bereits vorbekannt, dass ein Luftfiltereinsatz mittels eines Unterdrucks die Luft ansaugt, und dass der maximale Unterdruck 1 Atmosphärendruck beträgt. Wenn ein Luftfiltereinsatz aus einer bestimmten Menge von Filtermaterial hergestellt ist, ist seine grundsätzliche Flussmenge auch festgelegt. Zudem sind der Abstand zwischen dem Luftfiltereinsatz und dem Motorzylinder und die Zeitpunkte, zu denen das Motorventil geöffnet oder geschlossen wird, bei einer bestimmten Geschwindigkeit ebenfalls festgelegt. In einem Zeitraum, in dem die grundsätzliche Flussmenge durch den Filtereinsatz immer größer als das Verdrängungsvolumen ist, nimmt der Widerstand des Luftfilters mit der Ablagerung von Stäuben am Luftfilter zu, so dass wiederum die Strömungsgeschwindigkeit erhöht wird. So wird die in diesem Zeitraum in den Motorzylinder eingeführte Luftmenge mit der Zunahme des Widerstands des Luftfilters erhöht (also es verbessert sich mit der Verwendung), und über Zeit wird die effektive Porengröße des Luftfilters reduziert. Wenn die grundsätzliche Flussmenge bis auf das oder unterhalb des Verdrängungsvolumens des Motors reduziert ist, erscheint dann ein in 4 gezeigter „Wendepunkt“.
Bei einem herkömmlichen Luftfiltereinsatz ist der Filter vollflächig luftdurchlässig und weist er einen großen Druckverlust auf. Daher verschlechtert er sich mit der Verwendung.
Es ist darauf hinzuweisen, dass das vorliegende Ausführungsbeispiel nicht nur für die Filterung eines Gases, sondern auch für die Filterung einer Flüssigkeit, für die Gas/Flüssigkeits-Trennung und für die Flüssigkeit/Flüssigkeits-Trennung geeignet ist.
Ausführungsbeispiel 2 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel 1 dadurch, dass in einem konkreten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Dichtung 11 aus einem metallischen Material gefertigt ist.
Durch die obige technische Lösung unter Verwendung eines metallischen Materials (wie z. B. eines Eisenblechs) wird eine bessere Dichtung im Vergleich zum Kleber erzielt.
Oben wurden nur die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung erläutert, aber die Erfindung soll nicht darauf eingeschränkt werden. Alle Modifizierungen, äquivalenten Substitutionen und Erweiterungen, die in den Umfang der Idee und des Prinzips der Erfindung fallen, sollen im Schutzbereich der Erfindung enthalten sein.

Claims

Energiesparender und umweltfreundlicher Filter, umfassend einen Filterkörper, der von einer Anzahl von Biegeteilen gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter Dichtungen, die an den Biegeteilen angeordnet sind und zum Sperren der Biegeteile dienen, umfasst.
Energiesparender und umweltfreundlicher Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Dichtungen an Biegungen der Biegeteile befinden.
Energiesparender und umweltfreundlicher Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Dichtung um einen Kleber handelt.
Energiesparender und umweltfreundlicher Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Dichtung um ein metallisches Material handelt.
Herstellungsverfahren für einen energiesparenden und umweltfreundlichen Filter, welches für die Herstellung eines energiesparenden und umweltfreundlichen Filters nach Anspruch 1 geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: S1: Vorbereiten eines Filtermaterials; S2: Falten des Filtermaterials mittels einer Faltmaschine unter Ausbildung eines Biegeteils; S3: Auftragen eines Klebers an einer Biegung des Biegeteils; S4: Fixieren von beiden Enden des Filtermaterials mittels einer Maschine für Zusammenfügung unter Ausbildung eines geschlossenen Rings; und S5: Einlegen des im Schritt S4 erhaltenen Filtermaterials zwischen einem Innennetz und einem Außennetz, und Fixieren eines Enddeckels mit den beiden Enden des Filtermaterials mittels eines Klebers, um die Herstellung fertig zu stellen.