DE69815345T2

DE69815345T2 - Rückspülluftfilteranordnung

Info

Publication number: DE69815345T2
Application number: DE69815345T
Authority: DE
Inventors: F. Donald ENGEL; Dolan Bartels; John Hacker; Bruce Crenshaw; Harold
Original assignee: Donaldson Co Inc
Current assignee: Donaldson Co Inc
Priority date: 1997-06-27
Filing date: 1998-06-22
Publication date: 2004-04-29
Anticipated expiration: 2018-06-23
Also published as: JP2001511704A; BR9810303A; ZA985657B; AU741548B2; US5897676A; JP3220172B2; EP0991459A1; ES2201507T3; CN1261291A; CA2294545A1; WO1999000174A1; DE69815345D1; US5938804A; AU7983898A; EP0991459B1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Gegenstrom-Luftreinigeranordnungen. Das heißt, die Erfindung betrifft Luftreinigeranordnungen, bei denen die Filterströmung in einer Richtung stattfindet, wobei die „saubere" Seite des Luftfilters um eine Außenseite desselben herum und die „schmutzige" Seite des Luftfilters an einer Innenseite desselben liegt. Die Erfindung betrifft insbesondere solche Luftreinigeranordnungen, die Ablaufsysteme für Wasser haben, das sich im Inneren zugehöriger Luftfilterelemente sammelt. Die Erfindung betrifft außerdem das Vorsehen bevorzugter Bauteile, wie zum Beispiel Luftfilterelemente, zur Anwendung mit solchen Anordnungen; und Verfahren, die die Anwendung solcher Anordnungen umfassen.
Hintergrund der Erfindung
Im allgemeinen umfassen Luftreinigeranordnungen ein Gehäuse und ein Luftfilterelement. Das Gehäuse ist so gestaltet, dass die Luft zur Filterung durch das Luftfilterelement geführt wird. Um dieses zu bewirken, werden verschiedene geometrische Formen des Luftreinigergehäuses, des Luftfilterelementes und zugehöriger Dichtungsanordnungen verwendet.
Viele Luftreinigeranordnungen umfassen generell zylindrische Luftfilterelemente. Solche Elemente umfassen typischerweise in einer zylindrischen Form angeordnete Filtermedien mit Endkappen. An den Endkappen oder in Verbindung mit den Endkappen werden Dichtungsanordnungen verwendet, um eine geeignete Dichtung mit dem Gehäuse oder anderen Teilen des Luftreinigers vorzusehen und die Luftströmungsrichtung zu steuern.
Gegenstrom-Luftreinigeranordnungen sind allgemein solche, in denen die Luft vor dem Filtern in einen Innenraum des Luftfilterelementes geführt und die Luft gefiltert wird, wenn sie von innen nach außen durch das Luftfilterelement hindurch strömt. Wenn das Filterelement zylindrisch ist, heißt das, dass die ungefilterte Luft in das Innere des Zylinders und dann während des Filterns durch das Filtermedium nach außen geführt wird. Material, das in der in das Luftfilter geführten Luft mitgeführt wird, verbleibt dann an einer Innenseite des zylindrischen Filtermediums.
Betrachtet wird zum Beispiel eine Gegenstrom-Luftreinigeranordnung mit einem zylindrischen Luftfilterelement, die für Fernlaster verwendet wird. In das Innere des zylindrischen Elementes geführte Luft kann Staub, Blätter, große Feststoffteilchen und sogar darin mitgeführte Feuchtigkeit enthalten. Dieses Material wird sich mit der Zeit wahrscheinlich im Inneren des Luftfilterelementes absetzen. Wenn die Wassertiefe innerhalb des Luftfilterelementes erheblich wird, kann das Wasser alleine oder mit feinen Feststoffteilchen oder Salz in Suspension das Filtermedium durchdringen. Dieses kann möglicherweise Motorteile beschädigen. Bevorzugt würden Anordnungen, die das Wasser aus dem Inneren des Filterelementes abführen.
In solchen Anordnungen, in denen das Filterelement funktionell so ausgerichtet ist, dass die Längsachse des zylindrischen Luftfilters im wesentlichen vertikal ist, umfassen Entleerungsanordnungen Entleerungsöffnungen in einer der verwendeten Endkappen. Im allgemeinen umfassen diese (von einer mittigen Stelle) versetzte Öffnungen in einer Endkappe, und sofern das Luftfilterelement nicht nahezu perfekt vertikal ausgerichtet ist, ist die Entleerung ineffizient. In solchen Anordnungen können sich außerdem manchmal Abriebteilchen an den Innenflächen des Gehäuses sammeln, wenn die Anordnung geöffnet und das Element herausgenommen wird; und wenn das Gehäuse nicht gründlich gereinigt wird, bevor das Element wieder in das Gehäuse eingesetzt wird, können die Abriebteilchen die Verwirklichung einer guten Dichtung an entscheidenden Stellen beeinträchtigen.
Zusammenfassung der Offenbarung der US-Anmeldung Nr. 08/742,244
Gemäß der Offenbarung der US-Anmeldung Nr. 08/742,244 (US-A-5,013,992) ist eine Luftfilteranordnung vorgesehen. Die Luftfilteranordnung umfasst ein Gehäuse und ein Luftfilterelement, das erste und zweite gegenüberliegende Endkappen, Filtermedium und einen offenen Filterinnenraum besitzt. Die erste Endkappe hat eine Lufteinlassöffnung zum Hindurchströmen der zu filternden Luft in die Anordnung. Die zweite Endkappe hat eine mittige Entleerungsöffnung und eine Innenfläche, die so konstruiert und angeordnet ist, dass sich an der Innenfläche der zweiten Endkappe sammelnde Feuchtigkeit zur mittigen Entleerungsöffnung und aus dem Filterelement herausgelenkt wird. Die mittige Entleerungsöffnung ist vorzugsweise in der Mitte der zweiten Endkappe angeordnet, wobei eine Längsachse des Luftfilterelementes dort hindurch führt. Die Luftfilteranordnung umfasst auch eine Luftstromleiteinrichtung, die so konstruiert und angeordnet ist, dass die Luftströmung in das Gehäuse, in den offenen Filterinnenraum, zum Filtern durch das Filtermedium und dann als gefilterte Luft aus dem Gehäuse herausgeführt wird. Die Luftstromleiteinrichtung umfasst allgemein verschiedene Merkmale des Gehäuses, der Dichtungen und des Filterelementes.
Vorzugsweise ist die Innenfläche der zweiten Endkappe rund. In bestimmten Ausführungsformen umfasst sie mehrere radial ausgerichtete Rinnen, die in der mittigen Entleerungsöffnung enden. Die Rinnen können benutzt werden, um das Ableiten und Führen der an einer Innenfläche des Luftfilterelementes während der Anwendung (d. h., wenn sie „einsatzfähig" oder „funktionell" zusammengebaut ist) gesammelten Feuchtigkeit zu unterstützen.
In bestimmten bevorzugten Anordnungen gemäß der Offenbarung der US-Anmeldung Nr. 08/742,244 umfasst die zweite Endkappe ein äußeres ringförmiges, kompressibles Teil, und das Gehäuse umfasst eine ringförmige Dichtungsfläche, an der das äußere ringförmige, kompressible Teil der zweiten Endkappe abgedichtet ist, wenn die Luftfilteranordnung zur Anwendung einsatzfähig zusammengebaut ist. Solch eine Dichtung wird hierin als eine periphere oder ringförmige Radialdichtung um die zweite Endkappe herum bezeichnet. Das heißt, in diesem Zusammenhang bezieht sich der Ausdruck „ringförmig" auf ein Dichtungsteil um die Außenseite der Endkappe herum, das unter Radialdruck dichtet.
In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der Offenbarung der US-Anmeldung Nr. 08/742,244 umfasst das Gehäuse einen Boden mit einer mittigen, vorzugsweise vertieften Schale und eine Dichtungswulst, die am Außenumfang um die mittige vertiefte Schale herum angeordnet ist. In der mittigen Schale ist eine Entleerungsöffnung vorgesehen, so dass in der Schale angesammeltes Wasser aus dem Ge häuse entfernt werden kann. Bei solch einer Anordnung ist die zweite Endkappe vorzugsweise so konstruiert und angeordnet, dass sie mit der Dichtungswulst im Boden eine zweite Dichtung bildet, wenn das Luftfilterelement im Gehäuse funktionell angeordnet ist. Der Eingriff mit der Dichtungswulst erfolgt vorzugsweise durch Vorsehen einer passenden „Rinne" in der Außenfläche der zweiten Endkappe.
Gemäß der Offenbarung der US-Anmeldung Nr. 08/742,244 hat die Außenfläche der zweiten Endkappe vorzugsweise einen Außenrand oder eine Außenlippe; und die Außenfläche der zweiten Endkappe ist in Verlängerung zwischen dem Außenrand und der Rinne, die mit der Dichtungswulst und dem Boden ineinander greift, ausgespart (oder vertieft). Auf diese Weise wird zwischen der zweiten Endkappe des Filterelementes und dem Gehäuseboden im Bereich zwischen der Dichtungswulst des Bodens und einem äußeren Randbereich des Bodens ein bevorzugter Spalt oder Zwischenraum vorgesehen. Ein Zwischenraum an dieser Stelle nimmt Abriebteilchen auf, die sich in dem Gehäuse sammeln können, ohne die Dichtung zwischen der zweiten Endkappe und dem Gehäuse zu beeinträchtigen. Dieses wird eher durch solche Anordnungen erleichtert, die das Vorsehen der Dichtung an einem ringförmigen Teil der Endkappe umfassen, wie eine Radialdichtung, als durch eine End- oder Axialdichtung.
Gemäß der Offenbarung der US-Anmeldung Nr. 08/742,244 ist die Außenfläche der zweiten Endkappe vorzugsweise so ausgebildet, dass sie eine Trichterfläche vorsieht, die einen Neigungswinkel von mindestens ungefähr 1°, und vorzugsweise 1° bis 3°, im Bereich der Verlängerung zwischen dem Außenrand der zweiten Endkappe und dem Teil der Endkappe besitzt, der mit der Dichtungswulst im Boden ineinander greift.
In bevorzugten Anordnungen gemäß der Offenbarung der US-Anmeldung Nr. 08/742,244 ist in der Entleerungsöffnung der vertieften Schale im Boden ein Vakuumventil eingebaut. Dieses sorgt für eine bevorzugte geregelte Ableitung der Feuchtigkeit aus dem System.
In bevorzugten Ausführungsformen gemäß der Offenbarung der US-Anmeldung Nr. 08/742,244 wird ein weiches Polymermaterial für die erste und zweite Endkappe verwendet. Vorzugsweise bestehen die polymeren Endkappen jeweils aus Polyurethan. Für die Endkappen wird ein Polyurethanschaummaterial bevorzugt, das eine „Form"-Dichte von ungefähr 14–22 lbs per ft³ (1,1–1,7 g/cm³) (am meisten bevorzugt ungefähr 18,4) besitzt. In einigen Ausführungsformen kann für beide Endkappen das gleiche Material verwendet werden.
In bevorzugten Konstruktionen gemäß der Offenbarung der US-Anmeldung Nr. 08/742,244 ist im Gehäuse ein Lufteinlassrohr vorgesehen, das so ausgebildet ist, dass es mit der ersten Endkappe des Filterelementes eine Radialdichtung erzeugt.
In einer alternativen Ausführungsform, die in der Offenbarung der US-Anmeldung Nr. 08/742,244 beschrieben ist, ist eine Anordnung vorgesehen, die als zweite Endkappe eine Blechendkappe besitzt. Diese Anordnung ist vorzugsweise durch Vorsehen einer Hauptprofildichtung axial gedichtet, die zwischen der zweiten Endkappe und dem Boden axial zusammengedrückt wird, wenn das Luftfilterelement funktionell zusammengebaut ist. In solchen Anordnungen kann außerdem eine zweite Profildichtung zwischen einem ausgewählten Teil der zweiten Endkappe und dem Gehäuseboden vorgesehen sein.
Gemäß der Offenbarung der US-Anmeldung Nr. 08/742,244 ist ein bevorzugtes Filterelement vorgesehen. Das bevorzugte Filterelement umfasst eine allgemein zylindrische Verlängerung des Filtermediums. Das Filtermedium kann zum Beispiel Faltenpapierfiltermedium sein. Vorzugsweise sind ein Innenträger und ein Außenträger für die zylindrische Verlängerung des Filtermediums vorgesehen. Die Anordnung hat vorzugsweise erste und zweite Endkappen, wobei die erste Endkappe eine Lufteinlassöffnung umfasst. Die zweite Endkappe hat vorzugsweise eine mittige Entleerungsöffnung und eine Innenfläche, die so konstruiert und angeordnet ist, dass an der Innenfläche der zweiten Endkappe angesammelte Feuchtigkeit zur mittigen Entleerungsöffnung geführt wird. Die mittige Entleerungsöffnung ist vorzugsweise ungefähr in der Mitte der Endkappe auf einer Längsachse der zylindrischen Verlängerung des Filtermediums angeordnet. Eine bevorzugte Form für die Innenfläche der zweiten Endkappe entspricht dem Inneren eines Trichters. In einigen Ausführungsformen umfasst die Innenfläche der zweiten Endkappe mehrere radial ausgerichtete Rinnen, die an der mittigen Entleerungsöffnung enden.
Andere bevorzugte Merkmale des in der Offenbarung der US-Anmeldung Nr. 08/742,244 beschriebenen bevorzugten Luftfilterelementes umfassen: eine runde Dichtungsrinne auf einer Außenfläche der zweiten Endkappe; und eine Aussparung zwischen einem Außenrand der Außenfläche der Endkappe und der runden Rinne. Außerdem wird ein kompressibler Bereich bevorzugt, der für eine Radialdichtung an einem ringförmigen Teil der zweiten Endkappe entlang sorgt.
Gemäß der Offenbarung der US-Anmeldung Nr. 08/742,244 ist ein Verfahren für den Betrieb einer Gegenstrom-Luftfilteranordnung vorgesehen. Im allgemeinen umfasst das Verfahren das Sammeln von Feuchtigkeit im Filterelement und Ableiten der Feuchtigkeit aus dem Filterelement durch eine mittige Öffnung in der Endkappe durch Führen der Feuchtigkeit zur mittigen Öffnung.
Zusammenfassung der vorliegenden Offenbarung
Gemäß dem Teil der vorliegenden Beschreibung, der eine zusätzliche Offenbarung betreffend die 9–14 umfasst, ist die Endkappe, die die Entleerungsöffnung umfasst, in einer bevorzugten Verbundstoffkonstruktion vorgesehen. Der Verbundstoff entsteht aus einem Außenteil, das aus einem weichen kompressiblen polymeren Material besteht; und einem inneren „Vorformling" oder Einsatz, der während des Formgebungsprozesses zwischen dem polymeren Material und dem Innenträger angeordnet wird. Der Einsatz hat bevorzugte Innenflächeneigenschaften, um die gewünschte Flüssigkeitsströmung zur Entleerungsöffnung und aus einem Innenraum des Filterelementes heraus auszuführen. Außerdem hat es bevorzugte Merkmale, um das Formgeben unter Anwendung einer Free-Rise-Technik zu erleichtern.
Der bevorzugte „Vorformling" oder Einsatz besitzt außerdem herabhängende Beine mit nach außen vorstehenden Füßen. Die Beine und Füße wirken kooperativ als Formabstand für das Medium. Eine Unterseite jedes Fußes hat eine Wulst, um dieses zu erleichtern.
Weitere Merkmale und Vorteile der hierin beschriebenen bevorzugten Einsätze und „Vorformlinge" sowie Anwendungstechniken werden aus der ausführlicheren Beschreibung unten offensichtlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Seitenansicht einer Luftreinigeranordnung.
2 ist eine Draufsicht der in 1 gezeigten Anordnung.
3 ist eine auseinandergezogene Draufsicht der in 1 gezeigten Anordnung.
4 ist eine vergrößerte, fragmentarische seitliche Schnittansicht eines Teiles der in 1 gezeigten Anordnung; 4 ist allgemein entlang der Linie 4- 4, 1, gesehen.
5 ist eine fragmentarische Schnittansicht eines Teiles der in 1 gezeigten Anordnung; 5 ist allgemein entlang der Linie 5-5, 1, gesehen.
6 ist eine fragmentarische auseinandergezogene Ansicht eines Teiles der in 5 gezeigten Anordnung.
7 ist eine fragmentarische Draufsicht eines Teiles der in 6 gezeigten Anordnung.
8 ist eine fragmentarische Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform zu der in den 1–7 gezeigten.
9 ist eine fragmentarische Schnittansicht einer zweiten alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, gesehen von einem Standpunkt analog dem für 5 verwendeten.
10 ist eine Draufsicht eines in der alternativen Ausführungsform der 9 verwendeten Bauteiles.
11 ist eine Schnittansicht des in 10 dargestellten Bauteiles, gesehen entlang der Linie 11-11 derselben.
12 ist eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Zusammenbauen der Ausführungsform der 9.
13 ist eine fragmentarische schematische Darstellung eines Querschnittes eines Formenaufbaus, der zum Erzeugen der Anordnung der 9 anwendbar ist.
14 ist eine Unteransicht eines Filterelementes, das das Bauteil der 10 und 11 umfasst.
15 ist eine schematische Schnittdarstellung, die das Bauteil der 10 in der Form der 13 angeordnet darstellt.
16 ist eine vergrößerte Ansicht eines der Beine des in 11 dargestellten Bauteiles.
Ausführliche Beschreibung
Offenbarung der US-Anmeldung Nr. 08/742,244 und ihrer US-Stammanmeldung Nr. 08/344,371 Das Bezugszeichen 1, 1 bezeichnet allgemein eine Luftreinigeranordnung gemäß der Offenbarung der Anmeldung Nr. 08/742,244. 1 ist eine Seitenansicht der Luftreinigeranordnung 1. In der Figur ist das Gehäuse 2 allgemein dargestellt. Das Gehäuse 2 umfasst eine Einlasskonstruktion 3 und eine Filterelementaufnahme oder -kapsel 4. Die Kapsel 4 umfasst einen Auslass 7. Während der Anwendung strömt zu filternde Luft durch die Einlasskonstruktion 3 und wird in einen Innenraum der Kapsel 4 geführt. Innerhalb der Kapsel 4 wird die Luft durch ein Filterelement geführt, das in 1 nicht sichtbar ist. Nach dem Filtern durch das Filterelement strömt die Luft durch den Auslass 7 nach außen und wird zum Luftansaugstutzen des Motors, nicht gezeigt, geführt. Hierin wird der Ausdruck „Luftstromleiteinrichtung" verwendet, um allgemein jene Merkmale einer Luftfilteranordnung zu bezeichnen, die den Luftstrom in der bevorzugten Art und Weise oder entlang eines bevorzugten Weges führen. Der Ausdruck kann sich auf verschiedene Merkmale beziehen und bezieht sich typischerweise auf interne Gestaltungen des Gehäuses und des Filterelementes als auch auf die verschiedenen Dichtungen.
Immer noch bezugnehmend auf 1 ist die Einlasskonstruktion 3 an der Kapsel 4 angeordnet und daran durch Schrauben 8 und Muttern 9 befestigt. Der Zugang zum Inneren der Kapsel 4 und einem darin angeordneten Filterelement wird durch Lösen der Schrauben 8 und Trennen der Einlasskonstruktion 3 von der Kapsel 4 erreicht.
Für die gezeigte, spezielle Konstruktion umfasst die Einlasskonstruktion 3 eine obere Kappe 12, ein perforiertes Lufteinlasssieb 13 und ein Einlassrohr 14 (das Einlassrohr ist in 1 nicht sichtbar, ist jedoch im Schnitt in 4 gezeigt).
Immer noch bezugnehmend auf 1 umfasst die Kapsel 4 eine Entleerungsöffnung, wobei die Entleerungsöffnung in 1 nicht sichtbar ist, aber mit dem Bezugszeichen 18 in 5 gezeigt ist. Die Entleerungsöffnung ist von einem Vakuumventil 19 abgedeckt. Das Vakuumventil 19 kann zum Beispiel wie im US-Patent 3,429,108 beschrieben sein. Im allgemeinen ist die Entleerungsöffnung 18 in einem Teil der Kapsel 4 angeordnet, der sich am Boden der Anordnung 1 befindet, wenn die Anordnung 1 funktionell zusammengebaut ist. Somit wird sich während der Anwendung das Wasser sehr wahrscheinlich nahe der Öffnung 18 ansammeln und von dort abgeführt werden. Dieses wird aus den weiteren Beschreibungen leichter verständlich, in denen die Einzelheiten im Inneren der Luftreinigeranordnung 1 dargelegt werden.
Bezugnehmend auf 2 umfasst die Luftreinigeranordnung 1 vier Schrauben und Muttern 9 zum Befestigen der Einlasskonstruktion 3 an der Filterkapsel 4. Obwohl die Anzahl der verwendeten Schrauben in Abhängigkeit von der speziellen Anwendung verändert werden kann, ist es ein Vorteil der Konstruktionen gemäß der Of fenbarung der 08/742,244, dass Filteranordnungen mit einer Größe von ungefähr 15 inches (38,1 cm) im Außendurchmesser mit so wenig Schrauben wie ungefähr drei bis fünf Schrauben zuverlässig geschlossen werden können. Merkmale, die dieses erleichtern, werden aus den weiteren Beschreibungen offensichtlich.
In 3 ist eine auseinandergezogene Ansicht der Luftreinigeranordnung 1 dargestellt. In 3 ist die Luftreinigeranordnung 1 mit von der Filterkapsel 4 getrennter Einlasskonstruktion 3 und mit aus der Kapsel 4 ausgebautem Luftreinigerelement 21 gezeigt. Für die gezeigte, spezielle Anordnung ist das Luftreinigerelement 21 generell zylindrisch. Das Element 2.1 umfasst erste und zweite Endkappen 23 und 24; Filtermedium 25; einen Innenträger 26 (4); und einen Außenträger 27. Für die gezeigte, spezielle Ausführungsform umfasst das Filtermedium 25 eine Faltenpapierkonstruktion 30. Im allgemeinen umfasst die Faltenpapierkonstruktion 30 einen Zylinder 31 aus gefaltetem Papier, wobei die Falten in eine Richtung längs entlang und allgemein parallel zu einer Mittelachse 33 des Elementes 21 verlaufen. Es wird verständlich sein, dass alternative Filtermediumkonstruktion verwendet werden könnten. Im allgemeinen erstreckt sich das Filtermedium 25 zwischen den Endkappen 23 und 24. Bei der dargestellten Anordnung 1 bestehen die Endkappen 23 und 24 aus Polymermaterial, wie es unten beschrieben ist, in das gegenüberliegende Enden des Filtermediums 25 eingesetzt oder eingebettet sind.
In 4 ist eine fragmentarische Schnittansicht einer Luftreinigeranordnung 1 dargestellt. In 4 sind die Einlasskonstruktion 3 und Teile der Luftreinigeranordnung 1 in Verbindung mit dieser dargestellt.
Im allgemeinen ist das Filtermedium 25 zwischen dem Innenträger 26 und dem Außenträger 27 angeordnet. Jeder Träger besteht generell aus einer rohrförmigen oder zylindrischen Verlängerung aus perforiertem Metall oder Streckmetall, wobei deren gegenüberliegende Enden ebenfalls in den Endkappen 23 und 24 eingesetzt oder eingebettet sind.
Im allgemeinen ist die Endkappe 23 offen und die Endkappe 24 ist geschlossen. Das heißt, die Endkappe 23 umfasst eine große Einlassöffnung 28 (4) zum Einführen der zu filternden Luft in das Filterelementinnere 35. Die Endkappe 24 ist auf der anderen Seite generell geschlossen, besitzt aber eine Entleerungsöffnung, die sich wie unten beschrieben dort hindurch erstreckt.
Immer noch bezugnehmend auf 4 ist zu sehen, dass die Einlasskonstruktion 3 ein Einlassrohr 14 umfasst. Nach dem Zusammenbau erstreckt sich das Einlassrohr 14 in die Öffnung 28 in der Endkappe 23. Mindestens an dieser Stelle ist die Endkappe 23 vorzugsweise aus einem weichen kompressiblen Material gebildet. Wenn das Einlassrohr 14 nicht in der Öffnung 28 eingesetzt ist, hat mindestens ein Teil der Öffnung 28 in ihrem nicht zusammengedrückten Zustand generell einen Innendurchmesser, der etwas größer als ein Außendurchmesser des Abschnittes 39 des Einlassrohres 14 ist; d. h., der Abschnitt des Rohres 14, der mit der Endkappe 23 ineinander greift, wenn die Anordnung 1 funktionell zusammengebaut ist. Somit wird das Endkappenmaterial im Bereich 40 zusammengedrückt, wenn das Einlassrohr 14 durch die Öffnung 28 eingesetzt wird. Auf diese Weise wird im Bereich 41 eine Dichtung ausgebildet. Solche Dichtungen sind zum Beispiel in Verbindung mit Luftreinigeranordnungen in dem US-Patent B2 4,720,292 beschrieben. Es wird angemerkt, dass die Anordnung des US-Patentes 4,720,292 nicht notwendigerweise eine Gegenstromanordnung ist; die Grundsätze in bezug auf die Bildung der Dichtung sind jedoch grundsätzlich gleich. Solche Dichtungen werden manchmal als „radiale" Dichtungen oder Dichtungen vom „Radialtyp" bezeichnet, da die Kräfte zum Aufrechterhalten der Dichtung, mehr radial um eine mittige Längsachse 33 (3) des Rohres und Elementes herum gerichtet sind als in gleicher Ausrichtung oder koaxial mit dieser. Für die in den 1–7 gezeigte spezielle Anordnung wird das Material im Bereich 40 sowohl zwischen als auch an das Einlassrohr 14 und den Innenträger 26 gedrückt; das heißt, der Innenträger 26 ist ausreichend tief in die Endkappe 23 eingesetzt, so dass ein Teil von ihm hinter dem kompressiblen Bereich 40 angeordnet ist, um einen Träger vorzusehen. Auf diese Weise wird eine gute Dichtung bewirkt. Die Form der Öffnung 28 im Bereich 41 ist vorzugsweise ein gerippter oder abgestufter Trichter (oder Kegel), um den Eingriff zu erleichtern. Solch eine gerippte Anordnung ist in 5,238,474 gezeigt. In US 4,720,292 ist eine ähnlich geneigte Fläche ohne Rippen gezeigt. Vorzugsweise werden drei gleichmäßig große Stufen von einem Durchmesserbereich, der ungefähr gleich dem Einlassrohraußendurchmesser ist, verwendet, wobei die Größe der Gesamtkompression der Rippe mit kleinstem Durchmesser (d. h., der Bereich der größten Kompression) ungefähr 21,4% (20% ± 3%) beträgt. Die Größe jeder Stufe hängt teilweise vom Durchmesser des Einlassrohres ab. Im allgemeinen wird für ein Element, das mit einem Einlassrohr mit einem Außendurchmesser von 175–200 mm verwendet wird, für die kleinste Rippe eine Gesamtkompression darüber von 2,7 mm (oder 1,35 mm für jede Stelle, da jede Stelle um ungefähr die Hälfte der gesamten Kompression zusammengedrückt wird) angewandt.
Damit wird verständlich sein, dass für die in den 1–7 gezeigte Anordnung die Dichtung 41 verhindert, dass durch das Einlassrohr 14 in das Filterinnere 35 geleitete Luft am Filtermedium 25 vorbeiströmt und in die Reinluftkammer 44 gelangt. Im allgemeinen arbeiten die verschiedenen Teile der Anordnung 4 als eine Luftströmungsleiteinrichtung zusammen, um den Luftstrom in das Gehäuse, in das Filterinnere, durch das Filtermedium und aus dem Gehäuse heraus zu führen.
Ein anderer Punkt des potentiellen Austretens von ungefilterter Luft in die Reinluftkammer 44 ist die Stelle, an der die Einlasskonstruktion 3 mit der Filterkapsel 4 ineinander greift. Dieser Bereich liegt im allgemeinen bei 50; d. h., wo die Schrauben 8 die Einlasskonstruktion 3 an der Filterkapsel 4 befestigen. Im Bereich 50 ist die Einlasskonstruktion 3 mit einem sich nach außen erstreckenden Flansch 52 versehen; und die Kapsel 4 ist mit einem sich nach außen erstreckenden Flansch 53 versehen. Zwischen den Flanschen 52 und 53 ist ein sich in Verlängerung um die Kapsel 4 herum erstreckender Dichtungsring 54 vorgesehen. Der Dichtungsring 54 ist an einer Stelle zwischen den Schrauben 8 und dem Filterelement 21 angeordnet. Wenn die Schrauben 8 festgezogen werden, wird der Dichtungsring 54 zwischen den Flanschen 52 und 53 zusammengedrückt, d. h., an einer Stelle zwischen der Einlasskonstruktion 3 und der Filterkapsel 4, wobei er eine Dichtung vorsieht. Auf diese Weise wird der Luftaustritt in die Kammer 44 durch den Durchgang zwischen Teilen der Kapsel 4 und der Einlasskonstruktion 3 verhindert. Der Dichtungsring 54 kann eine konventionelle O-Ringdichtung sein.
Die Aufmerksamkeit wird nun auf 5 gerichtet, die eine Schnittansicht ist, die die "Bodenhälfte" oder das dem Ende, an dem die Einlasskonstruktion 3 angeordnet ist, "gegenüberliegende Ende" der Anordnung 1 zeigt. Die in 5 gezeigte Ausführungsform zeigt keinen Einsatz mit mehreren Füßen. Die vorliegende Erfindung ist auf Filterelemente gerichtet, die mindestens einen Einsatz mit mehreren Füßen umfassen. Bezugnehmend auf 5 bezeichnet das Bezugszeichen 60 allgemein ein Ende der Kapselwand 61. In dem Ende 60 ist eine Abdeckung oder ein Boden 63 der Kapsel 4 angeordnet. Der Boden 63 ist vorteilhaft in einer bevorzugten Art und Weise ausgebildet.
Für die gezeigte, spezielle Ausführungsform ist der Boden 63 rund, so dass er der Querschnittsgestaltung der Kapselwand 61 am Ende 60 entspricht. Für die gezeigte, spezielle Ausführungsform ist der Boden 63 außerdem radial symmetrisch. Das heißt, die Merkmale des Bodens 63 sind um die Mittelachse 33 radial symmetrisch ausgebildet. Der Boden 63 umfasst einen Endflansch 65 zum Eingriff mit dem Ende 60, zum Beispiel mittels Schweißnähten.
Vom Flansch 65 nach innen fortschreitend zu seiner Mitte 66 sind die dargestellten Merkmale des bevorzugten Bodens 63 wie folgt: eine ringförmige Umfangsdichtungsfläche 67 ist vorgesehen; eine Biegung oder Ecke 68; eine Stirnfläche 69; eine zweite Dichtungswulst oder -kante 70; und eine mittige Schale 71. In der Mitte 66 der Schale 71 ist eine Entleerungsöffnung 18 vorgesehen.
Die in den 1–7 gezeigte Anordnung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass, wenn sie zur Anwendung ausgerichtet ist, die Schale 71 an einer untersten oder vertieften Stelle ist, so dass Wasser unter Schwerkrafteinfluss zur Schale 71 ausläuft. Da das Wasser in die Schale 71 ausläuft, wird es aus der Luftreinigeranordnung 1 durch die Entleerungsöffnung 18 abgeführt. Die hierin beschriebenen speziellen Merkmale sind für eine bevorzugte Art und Weise der Abriebteilchensammlung in der Anordnung 1 und Abführung der angesammelten Feuchtigkeit zur Öffnung 18 vorgesehen.
Immer noch bezugnehmend auf 5 umfasst das Filterelement 21 eine Endkappe 24 darauf. Die Endkappe 24 ist aus einem geeigneten Material und von geeigneter Größe, so dass, wenn sie in den und an den Boden 63 gedrückt wird, eine Außenumfangsfläche 75 der Endkappe 24 mit der Fläche 67 des Bodens 63 in einer dichtenden Art und Weise ineinander greift. Das heißt, im Bereich 77, am Umfang um die Endkappe 24 herum wird eine Ringdichtung 76 gebildet. Dieses wird erleichtert, indem vorzugsweise die Fläche 67 in einer zylindrischen Konfiguration vorgesehen wird, die sich im wesentlichen parallel zur Achse 33 erstreckt. Die Dichtung verhindert, dass ungefilterte Luft die Reinluftkammer 44 erreicht. Infolge der Umfangsdichtung ist ein Abdichten gegen Luftströmung zwischen allen anderen Teilen des Filterelementes 21 und des Bodens 63 nicht erforderlich. Eine zweite Dichtung 80, die weiter unten beschrieben wird, ist jedoch zwischen der Endkappe 24 und dem Boden 63 vorgesehen. Die zweite Dichtung 80 ist generell eher vorgesehen, um der Bewegung von Abriebteilchen oder Wasser in den Bereich 81 zwischen dem Element 21 und dem Boden 63 entgegenzuwirken, als unbedingt den Luftstrom dazwischen zu verhindern. Obwohl die Dichtung 76 ausreichend ausgebildet sein sollte, um dort einer Druckdifferenz von bis zu ungefähr 40 Inches (101,6 cm) Wassersäule zu widerstehen, wird somit die zweite Dichtung 80 generell ausreichend sein, wenn sie bei einer Druckdifferenz dort von bis zu ungefähr 2 Inches (5,08 cm) (und normalerweise nur bis zu ungefähr 2–4 Inches (5–10 cm)) Wassersäule halten kann.
Noch immer bezugnehmend auf 5 umfasst die Endkappe 24 eine runde Aussparung oder Rinne 85 darin. Die Rinne 85 ist so dimensioniert und ausgebildet, dass sie eine Wulst 70 aufnehmen und dichtend mit ihr ineinander greifen kann. Die Rinne 85 sollte in Bezug auf die Wulst 70 so dimensioniert sein, dass, wenn das Element 21 an den Boden 63 gepresst wird, die Wulst 70 in die Rinne 85 gedrückt wird, um mit dieser eine Dichtung zu bilden, die einer Druckdifferenz von bis zu ungefähr 2–4 Inches (5–10 cm) Wassersäule standhalten kann. Dieses könnte durch Ausbilden des entsprechenden Bereiches 86 der Endkappe 24 aus einem geeigneten weichen, kompressiblen, polymeren Material ausgeführt werden, in das die starre Wulst 70 zum Eingriff gepresst werden kann.
Bezugnehmend auf die 5 und 6 wird angemerkt, dass für die dargestellte, bevorzugte Ausführungsform die Fläche 94 der Endkappe 24 vom Außenrand 91 zum Bereich 92 ausgekehlt ist, so dass zwischen der Fläche 90 und der Stirnfläche 69 ein Zwischenraum vorgesehen ist, wenn das Filterelement 21 in der Kapsel 4 einsatzfähig angeordnet ist. In Abhängigkeit von der Größe der Anordnung kann die Größe der Auskehlung verändert werden. Im allgemeinen wird ein Neigungswinkel vom Rand 91 zum Bereich 92 in der Größenordnung von ungefähr 1° bis 3° ausreichend sein.
Die sich aus dieser Neigung ergebenden Vorteile werden aus den weiteren, hierin folgenden Beschreibungen offensichtlich. Im allgemeinen gewährleistet der Zwischenraum zwischen der Fläche 90 und der Stirnfläche 69, dass die leichte Bildung der ringförmigen, radialen Dichtung dort nicht beeinträchtigt wird.
Immer noch bezugnehmend auf die 5 und 6 ist die Innenfläche 94 der Endkappe 24 in Verlängerung vom Außenbereich 95 zur mittigen Öffnung 96 nach unten geneigt ausgebildet, wenn die Anordnung 1 wie in den 5 und 6 gezeigt ausgerichtet ist. Vorzugsweise ist die Innenfläche 95 in diesem Bereich konisch oder tunnelförmig. Somit wird alles Wasser, das sich an der Innenfläche 94 sammelt, zur mittigen Öffnung 96 und dort hindurch in die vertiefte Schale 71 strömen. In einigen Ausführungsformen können vertiefte, radiale Rinnen, die sich von der mittigen Öffnung 96 nach außen und oben erstrecken, zum Erleichtern dieser Strömung verwendet werden. Solch eine Anordnung ist zum Beispiel in 7 (eine Draufsicht des Elementes 21) gezeigt, in der vier gleichmäßig (radial) beabstandete, vertiefte Rinnen 99 dargestellt sind. Es wird verständlich sein, dass jede der Rinnen 99 sich im wesentlichen nach unten neigt, wenn sie sich vom Bereich 95 zur mittigen Öffnung 96 erstreckt, um die Sammlung von Wasser im Inneren 35 und das Leiten des gesammelten Wassers zur mittigen Öffnung 96 zu erleichtern. Ein Vorteil der Rinnen 99 besteht darin, dass, wenn ein Blatt oder ein anderer großer Feststoff über der mittigen Öffnung 96 zu liegen kommt, Wasser immer noch mit Hilfe der Rinnen 99 in und durch die Öffnung 96 strömen kann, da die Rinnen 99 im wesentlichen den Wasserstrom unter den auf der Oberseite der Innenfläche 94 angesammelten Abriebteilchen führen kann.
Aus den beschriebenen, bevorzugten Merkmalen ergeben sich verschiedene Vorteile. Wenn die Anordnung 1 für einen Filtervorgang verwendet wird, strömt die Luft generell durch das Einlassrohr 14 in das Innere 35, mit sich Feuchtigkeit und/oder Abriebteilchen führend. Die Feuchtigkeit und Abriebteilchen werden sich wahrscheinlich im Inneren 35 auf der Innenfläche 94 der Endkappe 24 sammeln, da die Anordnung 1 generell mit der Endkappe 24 unter dem Einlassrohr 14 angeordnet ausgebildet sein wird. Sich auf der Innenfläche 95 ansammelndes Wasser wird generell zur mittigen Öffnung 96 zum Ablauf in die vertiefte Schale 71 und schließlich durch die Entleerungsöffnung 18 zum Ablauf nach außen aus der Anordnung 1 geführt. Das Vakuumventil 19 erleichtert dieses, wenn es verwendet wird.
Da die Dichtung zwischen der Endkappe 24 und dem Gehäuse 2 entlang der ringförmigen runden Dichtungsfläche 67, d. h. im Bereich 77, angeordnet ist, liegt die entscheidende Dichtung nicht an einer Fläche, wo es wahrscheinlich ist, dass Abriebteilchen sich ausbreiten oder sammeln, wenn das Element 21 während normaler Wartungsvorgänge aus dem Gehäuse 2 ausgebaut und wieder in dieses eingesetzt wird.
Da die Oberfläche 90 in Verlängerung von der Stirnfläche 69 zwischen dem Rand 91 und dem Bereich 92 ausgekehlt ist, werden alle Abriebteilchen, die sich während des Ausbausund des Einsatzes der Filterelemente in das Gehäuse 2 an der Stirnfläche 69 verteilen können, wahrscheinlich nicht den ausreichenden Einsatz des Elementes 21 in die Kapsel 4 zur Entwicklung einer guten Dichtung im Bereich 77 beeinträchtigen. Das heißt, etwas Abriebteilchenaufbau entlang der Sohle des Boden 63 wird gut toleriert.
Auch die zweite Dichtung 80 wird der Wahrscheinlichkeit entgegenwirken, dass sich Abriebteilchen oder Feuchtigkeit von der Schale 71 auf die Fläche 69 oder in den Bereich 77 bewegen. Dieses wird auch helfen, die Entfernung von Feuchtigkeit aus der Anordnung 1 zu erleichtern, da sich die Feuchtigkeit wahrscheinlich nahe der Entleerungsöffnung 18 konzentrieren wird.
In 6 ist die Anordnung aus 5 auseinandergezogen dargestellt. Daraus wird eine bevorzugte Ausbildung für die Fläche 75 in bezug auf die runde (ringförmige) Dichtungsfläche 67 verständlich. Insbesondere umfasst die Fläche 75 Stufen 101, 102 und 103 mit Verlängerungen 105 und 106 dazwischen. Die Stufe 103 hat ungefähr den gleichen Durchmesser wie die runde Dichtungsfläche 67 und erleichtert die Führung eines Luftreinigerelementes 21 zum Eingriff mit dem Boden 63 während des Zusammenbaus. Die Stufe 102 ist vorzugsweise im Durchmesser etwas größer als die runde Dichtungsfläche 67, und die Stufe 101 ist vorzugsweise im Durchmesser etwas größer als die Stufe 102, um die Kompression des Endkappenmaterials im Bereich 77 zu verbessern, wenn das Element 21 während des Zusammenbaus in den Boden 63 eingesetzt wird. Auf diese Art und Weise wird eine gute Dichtung gebildet. Für bevorzugte Ausführungsformen ist der tatsächliche Betrag der Kompression der Endkappe im Bereich oder an der Stufe 102 im allgemeinen 3 mm ± 1 mm über den Durchmesser (oder 1,5 mm an jeder Stelle). Der Durchmesser der Stufe 102 ist vorzugsweise ungefähr 1,5 mm größer als die Stufe 101, und ungefähr 3 mm größer als die Stufe 103. Der Kompressionsbetrag in Stufe 102 wäre vorzugsweise ungefähr 21,4% (20% ± 3%).
Wie angegeben wurde, wird für die in bezug auf die 1–7 beschriebene Anordnung im allgemeinen ein radialer Dichtungseingriff im Bereich 77 genutzt. Alternative Dichtungsanordnungen können verwendet werden. Ein Beispiel solch einer Anordnung ist in der alternativen Ausführungsform der 8 dargestellt.
In 8 ist eine alternative Anwendung der Prinzipien gemäß der Anmeldung Nr. 08/742,244 vorgesehen. 8 zeigt einen Eingriff zwischen dem Boden einer Luftreinigeranordnung und einem Filterelement, um die Vorteile gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Anordnung zu erreichen, die zwischen dem Filterelement und dem Gehäuse mindestens an dieser Stelle eine "Axialdichtung" verwendet. Die in 8 gezeigte Ausführungsform zeigt keinen Einsatz mit mehreren Füßen, wie er in den Ansprüchen der vorliegenden Erfindung genannt wird.
Im allgemeinen ist eine Axialdichtung eine Dichtung, die durch Kräfte aufrechterhalten wird, die entlang einer Achse des Filterelementes gerichtet sind, im Gegensatz zu Radialdichtungsanordnungen, die in bezug auf die 1–7 beschrieben sind, und Kräfte nutzen, die radial um eine Achse herum gerichtet sind. Axialdichtungsanordnungen werden in Filterelementen in vielfältiger Art umfangreich benutzt. Oft ist eine mittige Gabel oder eine mittige Achse vorgesehen, entlang der die Kräfte zwischen dem Gehäuse in das Element geführt werden. In anderen Systemen wird ein Schraubeneingriff zwischen Teilen des Gehäuses verwendet, um das Element an ein Ende oder beide Enden des Gehäuses zu pressen. Der O-Ring 54 in der Ausfüh rungsform der 1–7 stellt zum Beispiel eine Dichtung durch Axialdruck zur Verfügung.
8 ist eine fragmentarische Schnittansicht einer alternativen Luftreinigeranordnung 115. Die Luftreinigeranordnung 115 ist ebenfalls eine Gegenstromanordnung. Die Anordnung 115 umfasst ein Gehäuse 116 und ein Luftfilterelement 117. Eine Einlassanordnung, nicht dargestellt, würde verwendet werden, um den Luftstrom in das Innere 118 zu führen. Der Luftstrom würde dann durch das Filterelement 117 in eine Reinluftkammer 120 und nach außen durch einen konventionellen Auslass, nicht gezeigt, in einen Luftansaugstutzen eines Motors geführt werden.
In 8 ist die Außenwand des Gehäuses 116 oder der Kapsel allgemein durch 121 dargestellt. Das Gehäuseende oder der Gehäuseboden 123 ist so ausgebildet, dass er Funktionen erfüllt, die im wesentlichen analog jenen für den Boden 63 der 1–7 sind.
Immer noch bezugnehmend auf 8 hat das Filterelement 117 eine Feinblechendkappe, wie die Endkappe 125. Das Filterelement 117 umfasst Filtermedium 126, das in der Endkappe 125 eingebettet ist (die gegenüberliegende Endkappe ist in 8 nicht gezeigt). Das Element 117 umfasst Innen- und Außenträger 127 bzw. 128.
Die Abdichtung zwischen dem Element 117 und dem Boden 123 gegen Luftströmung dazwischen wird durch eine Profildichtung 130 vorgesehen. Das heißt, es sollte ein geeigneter Mechanismus vorgesehen sein, um Axialkräfte in die Richtung des Pfeiles 131 auf das Element 117 aufzubringen, um die Profildichtung 130 zwischen der Endkappe 125 und dem Boden 123 zusammenzudrücken und eine Dichtung zu bilden. Dieses kann mit Schrauben ausgeführt werden, die verwendet werden, um einen Abschlussdeckel oder eine Einlasskonstruktion auf ein entgegengesetztes Ende des Elementes 117 zu führen. Vorzugsweise werden geeignete Größen und Konfigurationen des Elementes 117, des Bodens 123 und der Profildichtung 130 ausgewählt, so dass die Abdichtung der Profildichtung 130 ausreichend sein wird, um dort einer Druckdifferenz von mindestens ungefähr 40 inches (102 cm) Wassersäule standzu halten. Auf diese Art und Weise wird verhindert, dass während der Anwendung ungefilterte Luft im Bereich 132 die Reinluftkammer 120 erreicht.
Im allgemeinen sind die Merkmale des dargestellten, bevorzugten Bodens 123 wie folgt. Der Boden 123 ist radial symmetrisch und umfasst einen Außenflansch 135 zum Befestigen an der Kapselwand 121, wie zum Beispiel durch Schweißen. Der Boden oder vertiefte Bereich 136 ist während des Abdichtens zur Aufnahme der Profildichtung 130 darin vorgesehen. Dieses wird durch den vertieften Bereich 136 erreicht, der eine Rinne 137 bildet. Der Bereich 138 des Bodens 123 ist über der Rinne 137 angehoben und stellt eine erhöhte Fläche 139 zum Vorsehen einer zweiten Dichtung zur Verfügung, wie es unten beschrieben wird. Der Boden 123 umgrenzt dann durch eine sich nach unten zu einer ausgesparten mittigen Öffnung 147 erstreckende oder neigende Wand 146 eine Schale 145.
In bezug auf das Filterelement umfasst die Endkappe 125 eine nach unten zur mittigen Schale 150, die eine Entleerungsöffnung 151 besitzt, geneigte Fläche 149.
Eine zweite Dichtung zwischen der Endkappe 125 und der Fläche 139 wird durch eine zweite Profildichtung 155 vorgesehen. Diese Profildichtung 155 soll der Migration von Feuchtigkeit und Abriebteilchen aus der vertieften Schale 145 in den Bereich 137 entgegenwirken, wo es die Profildichtung 130 beeinträchtigen könnte. Die zweite Profildichtung 155 muss nur eine Dichtung zur Verfügung stellen, die ausreichend ist, um im wesentlichen der Migration von Feuchtigkeit und Abriebteilchen entgegenzuwirken, und muss nicht hauptsächlich eine Luftdichtung sein. Somit muss die Profildichtung 155 nur soweit zusammengedrückt werden, um dort einer Druckdifferenz von bis zu ungefähr 2–4 Inches (5–10 cm) Wassersäule zu widerstehen.
Die Arbeitsweise der Anordnung 115 wird nun offensichtlich sein. Zusammengebaut wird in die Richtung des Pfeils 131 ausreichender Axialdruck aufgebracht, um an der Profildichtung 130 einen luftdichter Abschluss und an der Profildichtung 155 eine zweite Dichtung vorzusehen. In das Innere 118 gelenkte Abriebteilchen und Feuchtigkeit werden sich generell in der Schale 150 sammeln. Feuchtigkeit, die sich an den vertieften Flächen 149 sammelt, wird generell nach unten zur und durch die Öffnung 151 in die Schale 145 des Bodens 123 und schließlich durch die Entleerungsöffnung 147 und nach außen aus der Anordnung 115 geführt. Es wird verständlich sein, dass ein Rinnensystem (analog dem gemäß 1–7 beschriebenen) in der Schale 150 verwendet werden kann, wenn es gewünscht wird, um der Wahrscheinlichkeit entgegenzuwirken, dass die Entleerungsöffnung 151 durch Abriebteilchen verschlossen oder verstopft wird.
In der Anmeldung Nr. 08/742,244 beschriebene Materialien
Obwohl gemäß der Anmeldung Nr. 08/742,244 eine große Vielzahl Materialien für die erfindungsgemäßen Anlagen verwendet werden kann, wurden die hierin beschriebenen Prinzipien insbesondere für die vorteilhafte Anwendung in Systemen entwickelt, die aus bestimmten bevorzugten Materialien aufgebaut sind. Die Konstruktionen wurden generell für die Anwendung mit Gehäusesystemen aus Feinblechen oder rostfreiem Stahl entwickelt; d. h., Anordnungen, bei denen das Gehäuse, insbesondere die Einlassanordnung, die Kapsel und der Boden, aus Feinblech- oder rostfreien Stahlteilen gebildet werden, die zum Beispiel durch Schweißen miteinander verbunden sind. Für solch eine Herstellung nutzbare Materialien umfassen 0,075–0,025 inches (in den früheren Offenbarungen falsch mit 0,75–0,25 angegeben) (ungefähr 0,64–1,9 mm) dicken, rostfreien Stahl oder Feinblech, obwohl andere Dicken verwendbar sind. Auch Kunststoffe können verwendet werden.
Für die Anordnung der 1–7 ist das in der Anmeldung Nr. 08/742,244 beschriebene, bevorzugte Endkappenmaterial zum Bilden der Bereiche in der Endkappe, die zum Bilden einer Abdichtung zusammengedrückt werden müssen, ein weiches, polymeres Material, wie zum Beispiel geschäumtes Polyurethan. Solche Materialien umfassen das folgende Polyurethan, das zu einem Endprodukt verarbeitet ist, das eine formteilähnliche Dichte von 14–22 lbs/ft³ (1,1–1,7 g/cm³) besitzt.
Das in der Anmeldung Nr. 08/742,244 beschriebene, bevorzugte Polyurethan umfasst ein mit Harz I 35453R und Isocyanat I 3050U hergestelltes Material. Die Stoffe sollten in einem Mischungsverhältnis von 100 Teilen Harz I 35453 zu 36,2 Teilen Isocyanat I 3050U (des Gewichtes) vermischt werden. Die relative Dichte des Harzes ist 1,04, und für das Isocyanat ist sie 1,20. Die Stoffe werden normalerweise mit einem hochdynamischen Scherkraftmischer vermischt. Die Temperaturen der Komponenten sollten 70–95°F (21–35°C) betragen. Die Formtemperaturen sollten 115–135°F (46– 57°C) sein.
Das Harzmaterial I 35453R hat die folgende Beschreibung:

(a) Durchschnittsmolekularmasse
1) Grundbestandteil Polyetherpolyol = 500–15.000
2) zweiwertige Alkohole = 60–10.000
3) dreiwertige Alkohole = 500–15.000
(b) Durchschnittliche Funktionalität
1) Gesamtsystem = 1,5–3,2
(c) Hydroxylzahl
1) Gesamtsystem = 100–300
(d) Katalysatoren
1) Amin = Air Products 0,1–3,0 PPH (Teile auf Einhundert)
2) Zinn = Witco 0,01–0,5 PPH
(e) Oberflächenaktive Substanzen
1) Gesamtsystem = 0,1–2,0 PPH
(f) Wasser
1) Gesamtsystem = 0,03–3,0 PPH
(g) Pigmente/Farben
1) Gesamtsystem = 1–5% Rußschwarz
(h) Treibmittel
1) 0,1–6,0% HFC 134A.

Die Beschreibung des Isocyanats I 3050U ist wie folgt:

(a) NCO-Gehalt- 22,4–23,4 Masse-%
(b) Viskosität, cps (Zentipoise) bei 25°C = 600–800
(c) Dichte = 1,21 g/cm³ bei 25°C
(d) Anfangssiedepunkt- 190°C bei 5 mm Hg
(e) Dampfdruck = 0,0002 Hg bei 25°C
(f) Aussehen – farblose Flüssigkeit
(g) Flammpunkt (geschlossener Densky-Martin-Tiegel) = 200°C.

Die Stoffe I 35453R und I 3050U sind von der BASF Corporation, Wyandotte, Michigan 48192 erhältlich.
Für die in 8 gezeigte Anordnung umfasst das Filterelement Endkappen aus Feinblech mit einem darin eingebetteten, gefalteten Papierfiltermediumelement. Es können konventionelle Anordnungen verwendet werden, wie zum Beispiel Einbettung in Plastisol.
Maße einer typischen Ausführungsform, beschrieben in der Anmeldung Nr. 08/742,244
Betrachtet wird eine Luftreinigeranordnung, wie sie in 1 dargestellt ist, die in einem Fernlaster (Schwerlastkraftwagen) verwendet wird. Das Gehäuse würde im Durchmesser ungefähr 13–15 inches (33–38 cm) und ungefähr 32 inches (81 cm) in der Länge sein. Das Element würde im Durchmesser ungefähr 11–13 inches (28– 33 cm) und ungefähr 23–26 Inches (58–66 cm) lang sein. Der Innendurchmesser der kleinsten Rippe an dem Dichtungsteil der Endkappe mit dem Einlassrohr (vor der Kompression) würde ungefähr 6,78–7,44 Inches (17,2–18,9 cm) betragen. Der Innendurchmesser der Ringfläche in dem Gehäuseboden, wo die Radialdichtung mit der zweiten Endkappe stattfindet, würde ungefähr 11,28–12,94 Inches (in der Anmeldung Nr. 08/742,244 falsch angegeben mit 19,94) (28,65–32,87 cm) betragen. Der Außendurchmesser der größten Stufe an der zweiten Endkappe zur Abdichtung mit dem Boden würde ungefähr 11,4–13,06 Inches (29,0–33,2 cm) betragen. Die Wulst am Boden zum Eingriff mit der zweiten Endkappe würde groß genug sein, um sich in die Rinne an der Endkappe um ungefähr 0,35 Inches (0,89 cm) zu erstrecken. Der Neigungswinkel in der zweiten Endkappe von ihrem Außenrand zu der mit der Wulst ineinandergreifenden Vertiefung würde ungefähr 1,75° betragen. Der Neigungswinkel an der Innenseite der zweiten Endkappe würde ungefähr 4° ± 2° betragen.
Zusätzliche Beschreibung zur Offenbarung der Anmeldung Nr. 08/742,244
Es wird zuerst angemerkt, dass seit der Zeit der Einreichung der Anmeldung eine Präferenz für die Anwendung der in der Anmeldung Nr. 08/742,244 beschriebenen Techniken entwickelt wurde. Insbesondere ist es wünschenswert, beim Formgeben der Endkappe 24 eine Beabstandung des Mediums vorzusehen, um zu gewährleisten, dass das Medium 25 über einem verbleibenden Teil einer Bodenfläche der Form gehalten wird, wenn die Formgebung stattfindet. Die Form kann mit einem runden, erhöhten Abstandhalter versehen sein, der während der Formgebung in einem Teil der Form unterhalb des Mediums 25 angeordnet ist, um dieses vorzusehen. Die Endkappe 24 würde in Folge dessen im allgemeinen einen Einschnittring aufweisen, der dem Formabstandhalter an einer Stelle entspricht, die mit dem Medium 25 ausgerichtet ist.
Nachfolgend wird außerdem ein bevorzugtes Material zur Anwendung mit der Ausführungsform der 9–15, wie zum Beispiel das Urethanmaterial, vorgesehen. Solch ein bevorzugtes Material und das Verfahren zu seiner Anwendung können ebenfalls mit der Ausführungsform der 1–7 für beide Endkappen verwendet werden.
Es wird auch angemerkt, dass die hierin enthaltene spezifische Gesamtbeschreibung der 9, 10, 11, 12, 13, 14 und 15, nicht Teil der Offenbarung der Anmeldung Nr. 08/742,244 war. Die diesbezügliche Beschreibung wurde hinzugefügt.
Die 9–15 betreffen eine Abwandlung, bei der die „geschlossene" Endkappe, die die Entleerungsöffnung besitzt, wobei sie aus Polymermaterial besteht, in das die Enden des inneren und äußeren Trägers oder Futters und das Medium eingebettet sind, des weiteren einen Verbundstoff aus polymerem Material und einem vorgeformten Einsatz umfasst. (Mit „vorgeformt" wird in diesem Zusammenhang auf die Tatsache Bezug genommen, dass der Einsatz geformt wurde, bevor der Rest der Endkappe geformt wurde.) Als ein Ergebnis einer in den 9–15 gezeigten, bevorzugten Ausführungsform zum Erreichen desselben ist die Innenfläche dieser Endkappe (die die Entleerungsfläche zur Öffnung umfasst) körperlich eine Innenfläche des Endkappeneinsatzes. Auch dieses wird durch Bezugnahme auf die 9–15 und die nachfolgenden Beschreibungen verständlich.
Ein prinzipieller Unterschied der Ausführungsform der 9–14 im Vergleich mit der Ausführungsform der 1–7 betrifft den erwähnten Einsatz und die speziell genannte Verbundstoffnatur der geschlossenen Endkappe mit der Entleerungsöffnung darin. Es gibt jedoch einige weitere Modifikationen an einer Außenfläche des Einsatzes. Diese werden ebenfalls in Verbindung mit den 9–15 beschrieben.
Zuerst wird die Aufmerksamkeit auf 9 gerichtet. 9 ist eine fragmentarische Schnittansicht einer Anordnung gemäß dieser alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bezugnehmend auf 9 umfasst die Anordnung 201 eine Kombination aus einer Kapsel 204 und einem Element 221. In 9 bezeichnet das Bezugszeichen 260 allgemein ein Ende der Kapselwand 261. In dem Ende 260 ist eine Abdeckung oder ein Boden 263 der Kapsel 204 angeordnet. Die Kapsel 204, die den Boden 263 umfasst, ist analog der Kapsel 4 und dem Boden 63 der 5 ausgebildet und umfasst somit analog: einen Aufbau, der vorzugsweise um eine Mittelachse 233 radial symmetrisch ist; einen Endflansch 265, eine Mitte 266, eine Dichtungsfläche 267; eine Biegung oder Ecke 268; eine Stirnfläche 269; eine zweite Dichtungswulst oder -rand 270; eine Endaussparung 271; und in der Mitte 266 eine Entleerungsöffnung 218. In der Öffnung 218 ist ein Vakuumventil 219 angeordnet.
Immer noch bezugnehmend auf 9 umfasst das Filterelement 221 eine Endkappe 224 daran. Die Endkappe 224 besteht aus einem geeigneten Material und hat eine geeignete Größe, so dass, wenn sie in und an den Boden 263 gedrückt wird, eine Außenumfangsfläche 275 der Endkappe 224 mit der Fläche 267 des Bodens 263 in abdichtender Art und Weise ineinander greift. Das heißt, im Bereich 277 am Umfang der Endkappe 224 herum wird eine Ringdichtung 276 ausgebildet. Wie bei der Ausführungsform der 5 wird dieses erleichtert, indem vorzugsweise die Fläche 276 in zylindrischer Form vorgesehen wird, die sich allgemein parallel zur Achse 233 erstreckt. In Folge der Umfangsdichtung 276 ist eine Dichtung gegen Luftströmung zwischen allen anderen Teilen des Filterelementes 221 und dem Boden 263 nicht erforderlich. Zwischen der Endkappe 224 und dem Boden 263 ist jedoch eine zweite Dichtung 280 analog der Dichtung 80, 5, vorgesehen. Die zweite Dichtung 280 verhindert die Bewegung von Abriebteilchen oder Wasser in den Bereich 281 zwischen dem Element 221 und dem Boden 263.
Es wird angemerkt, dass die spezielle Ausbildung der Außenumfangsdichtungsfläche 275 der Endkappe 224 für die in 9 gezeigte Anordnung von der analogen Fläche 67 in der Ausführungsform der 5 abweicht. Eine bevorzugte Ausbildung der Fläche 267 (und der Fläche 67, wenn sie in der Ausführungsform der 1 angewandt wird) ist nachfolgend in Verbindung mit der Form in 13 beschrieben.
Immer noch bezugnehmend auf 9 umfasst die Endkappe 224 eine runde Aussparung oder Rinne 285 darin. Die Rinne 285 ist analog der Rinne 85, 5, so dimensioniert und ausgebildet, dass sie die Wulst 270 aufnimmt und dichtend mit ihr ineinander greift. Die Rinne 285, die in der dargestellten bevorzugten Ausführungsform im Querschnitt gesehen in etwa die Form eines umgekehrten „V" besitzt (mit einer abgerundeten Spitze), sollte in bezug auf die Wulst 270 so dimensioniert sein, dass, wenn das Element 221 gegen den Boden 263 gedrückt wird, die Wulst in die Rinne 285 gedrückt wird, um mit dieser eine Dichtung zu bilden, die eine Druckdifferenz von mindestens bis zu ungefähr 2–4 inches (ungefähr 5–10 cm) Wassersäule halten kann.
Analog zur Endkappe 24 der in 5 gezeigten Anordnung besteht die Endkappe 224 aus einem weichen polymeren Material. Anders als die speziell in 5 gezeigte Endkappe 24 ist die Endkappe 224 jedoch eine Verbundstoffkonstruktion. Insbesondere besteht die Endkappe 224 aus: einem Abschnitt 399 aus kompressiblem, polymeren Material 400; und einem Einsatz 401. Sich aus dem Vorsehen des Einsatzes 401 als Teil der Endkappe 224 ergebende Vorteile werden aus der weiteren nachfolgenden Beschreibung offensichtlich.
Nachfolgend ist außerdem eine ausführlichere Beschreibung des Aufbaus zum Vorsehen des Einsatzes 401 vorgesehen. Im allgemeinen ist der Einsatz 401 an der „Filterpackung" befestigt, die typischerweise ein Medium 225 (das in der bevorzugten gezeigten Ausführungsform gefaltetes Papier ist), einen Innenträger 226 und einen Außenträger 227 umfassen würde. Die Träger 226 und 227 könnten zum Beispiel konventionelle Mediumträger aus perforiertem Metall oder Streckmetall sein.
Das Innenfutter 226 begrenzt eine Innenkammer 235 (die in der gezeigten bevorzugten Ausführungsform zylindrisch ist). Während des Zusammenbaus, nach dem die Filterpackung mit den Futtern 226, 227 und dem Medium 225 vorbereitet ist, würde der Einsatz 401 an einem Ende jener Filterpackung angeordnet werden, so dass er ein Ende 235a der Kammer 235 verschließt. Die aus einer Filterpackung und einem Einsatz bestehende Anordnung würde dann in dem polymeren Material eingebettet werden, das dann ausgehärtet wird, um das Material 400, 9, zu bilden. In einem typischen Verfahren würde dieses Einbetten durch Anordnung der Filterpackung und des Einsatzes 401 in einer geeigneten Form und Verteilen des ungehärteten polymeren Materiales in der Form erreicht werden, das dann ausgehärtet wird. Als Ergebnis des Verfahrens, das unten nochmals ausführlicher beschrieben wird, wird der Einsatz 401 dauerhaft im Material 400 eingebettet, um als ein Teil der Verbundstoffendkappe 224 innerhalb des Filterelementes 221 (zwischen dem Material 400 und dem Futter 226) befestigt zu werden. Im Endprodukt bedeckt der Bereich 400 eine Unterseite des Einsatzes 401, mit Ausnahme von ausgewählten Teilen in einigen Fällen, wie es unten beschrieben wird.
Die Aufmerksamkeit wird nun auf die 10 und 11 gerichtet, in denen die Einzelheiten des bevorzugten Einsatz 401 detailliert dargestellt sind und aus denen die Vorteile, die aus der Anwendung des Einsatzes 401 resultieren, verständlich werden. Zuerst bezugnehmend auf 10, die eine Draufsicht des Einsatzes 401 ist, hat der Einsatz 401 einen Außenrand 410 (in der gezeigten bevorzugten Ausführungsform rund) mit herabhängenden Beinen 411. Der spezielle, in 10 gezeigte Einsatz 401 umfasst zwölf radial gleichmäßig beabstandete (d. h. radial um 30° beabstandete) Beine 411, die jeweils in einem Fuß 412 enden. Natürlich können eine veränderte Anzahl und andere spezifische Ausbildungen der Beine 411 und Füße 412 verwendet werden.
Im allgemeinen umfasst der Einsatz 401 eine obere Fläche 415, 10, und eine gegenüberliegende Bodenfläche oder untere Fläche 416, 11.
Im allgemeinen wird die obere Fläche 415 des Einsatzes 411, wenn das Element 221 zusammengebaut ist, generell die Innenfläche der Verbundstoffendkappe 224 umfassen. Somit wird die Fläche 415 die innere Ablauffläche zum Führen des Fluides zur mittigen Öffnung 296 im Element 224 umfassen.
Bezugnehmend auf 11 umfasst der Einsatz 401 an der Fläche 415 eine Spitze oder oberen Rand 420. Der Rand 420 ist vorzugsweise ein Umfangsrand und ist rund. Die Fläche 415 umfasst vorzugsweise einen Trichterabschnitt 421, der sich von der Spitze oder dem Rand 420 zur mittigen Entleerungsöffnung 422 nach unten neigt. Eine Abwärtsneigung von 2° bis 6°, typischerweise 4°, wird bevorzugt. Die Öffnung 422 bildet die Entleerungsöffnung 296, 9, im Element 221. Wie die Öffnung 96, 5, ist die Öffnung 422 in ihrem Innenmaß, d. h. Durchmesser, falls sie rund ist, wesentlich kleiner als die Innenmaße (Durchmesser) eines Innenraumes 235. Wie die Öffnung 296 ist die Öffnung 422 vorzugsweise rund und besitzt einen Durchmesser im Bereich von ungefähr 0,12–1 Inch (ungefähr 0,30 bis 2,54 cm), typischerweise ungefähr 0,47 inches (ungefähr 1,2 cm), während ein Innendurchmesser des Innenfutters 226 typischerweise 6–8,5 inches (ungefähr 15–21,6 cm) beträgt, typischerweise 6,02, 7,78 oder 8,43 inches (ungefähr 15,29, 19,76 oder 21,41 cm).
Nochmals bezugnehmend auf 10 umfasst der Einsatz 401 stehende Rippen oder Stege 425. Die Stege 425 sind generell vom Außenumfang 410 zur Öffnung 422 gerichtet. In der gezeigten bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich jedoch kein Steg 425 vollständig zur Öffnung 422.
In der gezeigten bevorzugten Ausführungsform bilden die Stege 425 außerdem Paare, die zwei Sätze Kanäle oder Rinnen umfassen: Die Rinnen 428, von denen vier in der bevorzugten Ausführungsform dargestellt sind; und Rinnen 429, von denen es in der gezeigten bevorzugten Ausführungsform ebenfalls vier gibt. Für die gezeigte bevorzugte Ausführungsform stimmen die Rinnen 428 miteinander überein und sind radial um 90° beabstandet. Die Rinnen 429 stimmen auch miteinander überein und sind radial um 90° beabstandet. Jede der Rinnen 429 ist zwischen zwei benachbarten Rinnen 428 gleichmäßig beabstandet. Jede der Rinnen 429 und 428 umfasst jeweils ein Paar Stege 425.
Die Rinnen 428 unterscheiden sich von den Rinnen 429 dadurch, dass die Rinnen 428 länger sind; das heißt, die Rinnen 428 erstrecken sich über einen größeren Teil der Strecke zur Öffnung 422 vom Umfangsrand 420. Die Rinnen 429 sind kürzer (in Längsausdehnung), hauptsächlich um offene Zwischenräume 431 für die Flüssigkeitsströmung auf der Fläche 415 zur Öffnung 422 zu lassen.
Zwischen den Stegen 425, die eine gegebene Rinne 428, 429 begrenzen, ist ein mit Durchgangslöchern versehener Einsatz 401 vorgesehen. Demzufolge gibt es zwei Öffnungssätze: Die Öffnungen 433 in den Rinnen 428; und Öffnungen 434 in den Rinnen 429. Die Öffnungen 433 und 434 sind generell oval und wirken als Free-Rise-Öffnungen, um den freien Anstieg des Polymermaterials 400 während des Formgebungsprozesses dort hindurch zu erlauben. Dieses hilft, den Einsatz 401 als Teil der Verbundstoffendkappe 424 zu befestigen. Es erleichtert außerdem einen kontrollierten Formgebungsprozess, wie es unten beschrieben wird. Die Stege 425 helfen, das aufsteigende Polymermaterial 400 während des Formgebungsprozesses aufzunehmen, teilweise um wesentliche Teile der Fläche 415 zur freien Fluidströmung darüber frei zu halten.
Beachte, dass in Folge der Erhöhung der Stege 425 über der Fläche 415 eine Verbesserung der Flüssigkeitsströmung über die Fläche 415 vorgesehen wird. Das ist teilweise deshalb so, weil Blattmaterial, Papiermaterial, usw., das sich im Element 221 absetzt, zumindest in einigen Fällen durch die Stege 425 über der Fläche 415 gehalten wird.
Die Aufmerksamkeit wird nun auf 11 gerichtet. Aus 11 wird verständlich, dass die herunterhängenden Beine 411 sich vom Rand 420 von der Fläche 416 herabhängend nach außen biegen. Vorzugsweise ist jedes Bein 411 in Verlängerung zwischen dem Rand 420 zur Bodenspitze der Wülste 440, 11, ungefähr 0,625 Inches (ungefähr 1,59 cm) lang.
Vorzugsweise ist ein durch den Umfang der Beine an den Bereichen 430 definierter Außenradius etwas größer als das Innenmaß (Durchmesser) des Futters 235; und die Beine 411 sind ausreichend dünn, so dass sie sich etwas nach innen biegen, wenn sie während des Zusammenbaus in ein Ende des Innenfutters 235 gepresst werden. Dieser „Feder"-Effekt kann angewandt werden, um den Einsatz 401 während des Formgebungsprozesses zeitweise am Futter 235 in der Filterpackung zu befestigen, wie es unten beschrieben wird. Vorzugsweise beträgt der Außenradius der Beine an den Bereichen 430 ungefähr 0,25 Inches (ungefähr 0,46 cm).
Jedes Bein 411 erstreckt sich von der Vertikalen etwas nach außen. Dieses soll die Herstellung des Einsatzes 401 erleichtern, so dass er einfacher aus seiner Form gezogen werden kann. Vorzugsweise erstreckt sich jedes Bein 411 in einem Winkel von ungefähr 5° von der Vertikalen.
Jedes Bein 411 umfasst eine sich von diesem erstreckende konische Rippe 413. Jede Rippe 413 erstreckt sich von knapp oberhalb einer oberen Fläche 441 jedes Fußes 412 bis knapp unterhalb der abgerundeten Fläche 430. Die Rippen 413 helfen, den Einsatz 401 während des Formgebungsprozesses zeitweise am Futter 235 in der Filterpackung zu befestigen, wie es unten beschrieben wird. Vorzugsweise ist jede Rippe 413 ungefähr 60 tausendstel Inch (1,5 mm) dick und erstreckt sich über eine Länge von ungefähr 0,3 Inches (ungefähr 7,6 mm). Jede Rippe 430 erstreckt sich ungefähr 1° von der Vertikalen.
Immer noch bezugnehmend auf 11 umfasst jeder Fuß 412 eine Bodenwulst 440. Die Bodenwulst 440 dient als ein Formabstandhalter während der Formgebung. Insbesondere hält die Bodenwulst 440 während eines Formgebungsvorganges den restlichen Einsatz 401 über einer unteren Fläche einer Form, um zu gewährleisten, dass der restliche Einsatz 401 während des Formgebungsvorganges im Harz eingebettet wird. Nach der Formgebung werden die Wülste 440 in Abhängigkeit vom Formgebungsvorgang entweder in der geformten Endkappe etwas frei liegen oder sie werden durch eine dünne Schicht des geformten Materiales abgedeckt,. Beide Zustände sind akzeptabel. Vorzugsweise erstreckt sich jede Wulst 440 in einem Radius von ungefähr 0,06 Inches (ungefähr 1,5 mm).
Jeder Fuß umfasst außerdem eine obere Fläche 441. Die obere Fläche ist vorzugsweise mindestens 0,375 Inches (ungefähr 9,5 mm) lang und erstreckt sich während des Zusammenbaus hinter das Filterpackungsinnenfutter 235 in Positionen unterhalb des Filtermediums 225. In Folge der Anordnung unterhalb des Filtermediums 225 während des Zusammenbaus mit einer Filterpackung dienen die oberen Flächen 441 der Füße 412 als Mediumabstandhalter während der Formgebung. Dieses verhindert, dass das Medium 225 insgesamt auf den Boden des Formenhohlraumes sinkt.
Immer noch bezugnehmend auf 11 wird die Aufmerksamkeit auf einen Teil der Fläche 416 gelenkt, die die Öffnung 422 umgibt. Dieser Teil oder Bereich ist allgemein mit dem Bezugszeichen 450 bezeichnet. In diesem Bereich ist eine runde Rinne 451 angeordnet. (Rund in der Draufsicht gesehen.) Die runde Rinne 451 hat vorzugsweise einen halbkreisförmigen Querschnitt, wie es in 11 gezeigt ist, obwohl alternative Formen verwendet werden können. Während des Formgebungsprozesses ist die Rinne 451 mit einer Wulst in der Form ausgerichtet und nimmt diese auf. Dieses verhindert während der Formgebung die Harzströmung in die allgemein durch die Pfeile 452 angegebene Richtung an der Fläche 450 vorbei und in die Öffnung 422. Das Ergebnis ist ein Verhindern von polymerem Austrieb an oder in der Öffnung 422.
In Folge dessen wird erwartet, dass nach einem Formgebungsvorgang bestimmte Teile der Fläche 450, die allgemein mit 455 bezeichnet sind, zwischen der Rinne 451 und der Öffnung 422 generell frei liegend sein werden, vielleicht mit Ausnahme einiger geringfügiger Anteile an Austrieben vom Formgebungsprozess. Die frei liegende Fläche 455 ist in 14 sichtbar, einer Unteransicht des Elementes 221.
Vorteile für eine Verbundstoffendkappe 224, die einen Einsatz umfasst, wie er in den 10 und 11 gezeigt ist, resultieren aus mindestens zwei zusammenhängenden Dingen. Erstens wird erwartet, dass der Einsatz 401 typischerweise aus einem Material hergestellt wird, das formbar ist, zum Beispiel ein geformtes hartes Polystyren oder ähnliches Material. In Folge solch einer Formgebung können für die Oberfläche 415 leicht spezifische Formen vorgesehen werden, um die vorteilhaften Fluidströmungseffekte und ähnliche Effekte zu erreichen, ohne auf die Kontrolle der zum Formen des Materiales 399, 400 angewandten Bedingungen zu vertrauen. Demzufolge werden die Flächeneigenschaften der Fläche 415 nicht während des gleichen Prozesses erreicht, in dem das weiche polymere Material für den Rest der Endkappe 224, das heißt, das Material 400, geformt wird.
Außerdem wird der Formgebungsprozess zur Bereitstellung des polymeren Materials 400 erleichtert. Das ist deshalb so, weil ein Prozess mit „geschlossener Form" nicht erforderlich ist. Statt dessen wird das freie Ansteigen des Polymermaterials 399 ausgeglichen, weil der Einsatz 401, der die Öffnungen 433 und Wülste 425 umfasst, den Anstieg kontrolliert und lenkt. Der freie Anstieg beeinflusst nicht die Abwärtsneigung in den Bereichen 421 zum Erreichen eines gewünschten Entleerungseffektes im Einsatz 401, da die Innenfläche 415 der Endkappe 224 vorgeformt ist.
Im allgemeinen, wenn die Endkappe 424 aus einem Verbund eines Einsatzes 401 und eines polymeren Materials 400 besteht, wie es hierin beschrieben ist, kann das polymere Material aus dem in der Anmeldung Nr. 08/742,244 beschriebenen und zuvor hierin unter ähnlichen Bedingungen geformten bevorzugten Polyurethan bestehen.
Das Urethan besteht jedoch bevorzugt aus einem Material, das mit Elastofoam Harz 136070R und Elastofoam Isocyanat 13050U wie unten beschrieben hergestellt ist. Das Material sollte wie oben beschrieben gemischt werden mit Ausnahme des 136070R, das das Harz 135453R ersetzt. Für dieses Material sollte die Formgebungstemperatur vorzugsweise ungefähr 105° bis 150°F (ungefähr 40°–66°C) betragen.
Das Harzmaterial 136070R hat die folgende Beschreibung:

(a) Durchschnittsmolekularmasse
1) Grundbestandteil Polyetherpolyol = 500–15.000
2) zweiwertige Alkohole = 60–10.000
3) dreiwertige Alkohole = 500–15.000
(b) Durchschnittliche Funktionalität
1) Gesamtsystem = 1,5–3,2
(c) Hydroxylzahl
1) Gesamtsystem = 100–300
(d) Katalysatoren
1) Amin = Air Products 0,1–3,0 PPH (Teile auf Einhundert)
(e) Oberflächenaktive Substanzen
1) Gesamtsystem = 0,1–2,0 PPH
(f) Wasser
1) Gesamtsystem = 0,03–3,0 PPH
(g) Pigmente/Farben
1) Gesamtsystem = 1–5% Rußschwarz

Die Beschreibung des Elastofoam Isocyanats 13050U ist wie folgt:

(a) NCO-Gehalt- 22,4–23,4 Masseß%
(b) Viskosität, cps (Zentipoise) bei 25°C = 600–800
(c) Dichte = 1,21 g/cm³ bei 25°C
(d) Anfangssiedepunkt – 190°C bei 5 mm Hg
(e) Dampfdruck = 0,0002 Hg bei 25°C
(f) Aussehen – farblose Flüssigkeit
(g) Flammpunkt (geschlossener Densky-Martin-Tiegel) = 200°C.

Die Materialien Elastofoam 136070R und Elastofoam 13050U sind von der BASF Corporation, Wyandotte, Michigan 48192 erhältlich.
Vorzugsweise besteht der Einsatz aus einem harten Material, wie zum Beispiel Formpolystyren. Natürlich können verschiedene spezifische Formen und Alternativen zu der in den 10 und 11 gezeigten Anordnung verwendet werden. Die bevorzugten Formen und Maße werden jedoch hierin zur Verfügung gestellt.
In bezug auf das Futtermaterial gibt es keine besondere Präferenz. Im allgemeinen ist vorgesehen, dass das Futter entweder aus perforiertem Metall oder Streckmetall besteht, zum Beispiel feuerverzinktes Stahlblech G60 mit einer Dicke von ungefähr 0,03 inches (0,8 mm). Solche Futter werden gewöhnlich in anderen Arten großer Filterelemente, beispielsweise für Lastkraftwagen verwendet.
Bezüglich des Filtermediums besteht in Bezug auf die Prinzipien der vorliegenden Erfindung keine besondere Präferenz. Die Grundsätze der vorliegenden Erfindung können für viele verschiedene Materialien angewandt werden. Zum Beispiel können gefaltete Papier- oder Zellulosematerialien verwendet werden, wie sie konventionell bei Lastkraftwagenfiltern verwendet werden. Es können auch synthetische Materialien oder Zellulosematerialien verwendet werden, die synthetische (polymere oder Glas-) Fasern besitzen, die darauf aufgebracht werden. Es können geschäumte Polytetrafluorethylenschichten verwendet werden, die auf eine Fläche aufgetragen werden oder in Verbundwerkstoffen. Außerdem können Vliesfaseraufbauten oder Verbundstoffe aus Vliesfasermaterialien und gefalteten Materialien verwendet werden. In der Tat können noch nicht existierende und noch zu entwickelnde Anordnungen durch Verbundstoffendkappen, die gemäß dem hierin beschriebenen Verfahren hergestellt werden, aufgenommen werden. Dieses wird aus einer ausführlicheren Beschreibung des Montageverfahrens offensichtlich.
In 12 wird eine schematische Darstellung eines bevorzugten Verfahrens zum Herstellen eines Filterelementes gemäß der Verbundstoffkonstruktion der 9, 10 und 11 zur Verfügung gestellt.
Bezugnehmend auf 12 wird eine Filterpackung generell mit 500 bezeichnet. Die Filterpackung umfasst ein Außenfutter 227, ein Medium 225 und ein Innenfutter 226. Die Filterpackung 500 ist so ausgerichtet gezeigt, dass sie darin einen Einsatz 401 aufnimmt, wobei unterhalb des Mediums 225 Füße 411 angeordnet sind und der restliche Einsatz 401 innerhalb der Innenkammer 235 angeordnet ist. Die Kombination der Filterpackung 500 und des Einsatzes 401 würde dann in einer Form 501 angeordnet werden. In der Form würde auch eine geeignete Harzmischung eingebracht und ausgehärtet werden. Nochmals, teilweise in Folge der Konstruktion des Einsatzes 401 sind Free-Rise-Bedingungen zum Aushärten möglich.
Die Aufmerksam wird auf 13 gerichtet, die eine schematische Schnittansicht einer anwendbaren Form 501 zeigt. Es ist zu beachten, dass die Form eine Wulst 502 zum Eingriff der Rinne 451 im Einsatz 401, 11, umfasst, wie es oben erläutert wurde. Ein Mittelpfosten 503 passt durch die Öffnung 422 im Einsatz 401 und gewährleistet sowohl ein richtiges Positionieren als auch das Verhindern des Austriebes innerhalb der Öffnung 422. Beachte die Positionierung der Wulst 504, die die Rinne 285, 9, erzeugt. Beachte ebenfalls die Positionierung des Abstandhalters 505, der in der Form 501 als ein Ring ausgebildet ist. Der Abstandhalter 505 nimmt während der Formgebung darauf angeordnete Wülste 440 auf. Dieses ist in 15 schematisch dargestellt, in der der Einsatz 401 innerhalb der Form 501 angeordnet gezeigt ist.
Einige bevorzugte Maße für Anordnungen gemäß den 9–15
Betrachtet wird eine Luftreinigeranordnung, wie sie in 1 dargestellt ist, die in einem Fernlaster (Schwerlastkraftwagen) verwendet wird. Das Gehäuse würde im Durchmesser ungefähr 11–15 inches (ungefähr 28–38 cm) und ungefähr 32 Inches (ungefähr 81 cm) lang sein. Das Element würde im Durchmesser ungefähr 9– 13 Inches (ungefähr 23–33 cm) und ungefähr 22–26 Inches (ungefähr 56–66 cm) lang sein. Der Innendurchmesser der kleinsten Rippe am Dichtungsteil der Endkappe mit dem Einlassrohr (vor der Kompression) würde ungefähr 5,15 Inches (ungefähr 13,1 cm) betragen. Der Innendurchmesser der Ringfläche im Gehäuseboden, wo die Radialdichtung mit der zweiten Endkappe stattfindet, würde ungefähr 9,52 Inches (ungefähr 24,2 cm) betragen. Der Außendurchmesser der größten Stufe an der zweiten Endkappe zur Abdichtung mit dem Boden würde ungefähr 9,64 inches (ungefähr 24,2 cm) betragen. Die Wulst am Boden zum Eingriff mit der zweiten Endkappe würde groß genug sein, um sich in die Rinne an der Endkappe um ungefähr 0,35 Inches (ungefähr 0,89 cm) zu erstrecken. Der Neigungswinkel in der zweiten Endkappe von ihrem Außenrand zu der mit der Wulst ineinander greifenden Vertiefung würde ungefähr 1,75° betragen. Der Neigungswinkel an der Innenseite der zweiten Endkappe würde ungefähr 4° ± 2° betragen.
Die aufrechten Rippen oder Stege 425 am Einsatz würden eine Höhe von ungefähr 0,077 Inches (ungefähr 2 mm) und eine Dicke an einem distalen Ende (freien Ende) von ungefähr 0,042 Inches (ungefähr 1,1 mm) besitzen. Jede der Stege 425 zwischen dem Boden nahe den Bereichen 421 und dem freien Ende würde in einem Radius von ungefähr 0,062 Inches (ungefähr 1,6 mm) gekrümmt sein. Der Abstand zwischen einem Paar freier Enden von zwei der Wülste würde ungefähr 0,4 Inches (ungefähr 1 cm) sein. Die Öffnungen 433 und 434 würden an ihrem entsprechenden Ende Radien von ungefähr 0,125 Inches (ungefähr 3,18 mm) besitzen.
Die runde Rinne 451 würde einen halbkreisförmigen Querschnitt besitzen. Der Radius des Querschnittes würde ungefähr 0,031 Inches (ungefähr 0,79 mm) sein. Der Durchmesser der runden Rinne 451 würde ungefähr 0,736 Inches (ungefähr 1,87 cm) sein.
Der Durchmesser für den Einsatz, der sich von der äußersten Endspitze von einem der Füße zur äußersten Endspitze eines diametral gegenüber liegenden Fußes erstreckt, würde ungefähr 9,265 Inches (ungefähr 23,53 cm) betragen. Der Durchmesser der sich vom äußersten Teil eines der Beine (nicht den Fuß umfassend) zum äußersten Teil eines diametral gegenüber liegendes Beines (nicht den Fuß umfassend) erstreckenden Einsatzes würde ungefähr 8,515 Inches (ungefähr 21,63 cm) betragen. Der Innenradius jedes Beines 411, wenn es von einer oberen Fläche des Einsatzes nach unten zu seinem Fuß hängt, würde ungefähr 0,187 Inches (ungefähr 0,475 cm) betragen. Der Außenradius jedes Beines 411, wenn von einer oberen Fläche des Einsatzes nach unten zu seinem Fuß hängt, würde ungefähr 0,25 Inches (ungefähr 0,64 cm) betragen. Der Radius jedes Beines 411 in der Biegung von seiner im wesentlichen vertikalen Ausdehnung zu seinem Fuß würde ungefähr 0,03 Inches (ungefähr 0,076 cm) betragen. Der Radius jeder Wulst 440 würde ungefähr 0,06 Inches (ungefähr 0,15 cm) betragen. Der Neigungswinkel am Rampenabschnitt 453 würde ungefähr 30° von der Horizontalen und auf einem Radius von ungefähr 0,125 Inches (ungefähr 0,318 cm) sein.
Jede Rippe 413 an den Beinen 411 würde ungefähr 60/1000 Inch (ungefähr 1,5 mm) dick sein und sich über eine Länge von ungefähr 0,3 Inches (ungefähr 0,76 cm) erstrecken. Jede Rippe 413 würde sich ungefähr 1° von der Vertikalen erstrecken. Jedes Bein 411 würde sich in einem Winkel von ungefähr 5° von der Vertikalen erstrecken und in der Ausdehnung zwischen dem Rand 420 zur unteren Spitze der Wülste 440 ungefähr 0,625 Inches (ungefähr 1,59 cm) lang sein. Die obere Fläche jedes Fußes würde ungefähr 0,375 Inches (ungefähr 0,95 cm) lang sein.

Claims

Filterelement (221), das funktionell in einem Gehäuse anordenbar und aus diesem entfernbar ist; wobei das Filterelement umfasst: (a) Filtermedium; (i) wobei das Filtermedium einen zylindrischen Filtermediumbereich (225) umfasst; (A) wobei der zylindrische Filtermediumbereich Fasern besitzt, die aus synthetischen Materialien ausgewählt sind; (B) der zylindrische Filtermediumbereich einen Innenbereich begrenzt und eine mittige Längsachse besitzt; (b) eine erste Endkappe (23) mit einer freiliegenden Einlassöffnung (28) darin: (i) wobei die erste Endkappe aus einem geformten, kompressiblen, geschäumten Polyurethan besteht und ein erstes Ende des zylindrischen Filtermediumbereiches darin eingebettet ist, wobei das erste Ende des zylindrischen Filtermediumbereiches um die Einlassöffnung herum ausgerichtet und die mittige Längsachse des zylindrischen Filtermediumbereiches mit der Einlassöffnung fluchtend ausgerichtet ist; (ii) die erste Endkappe einen kompressiblen Bereich (40) des geformten, geschäumten Polyurethans definiert, der so ausgerichtet ist, dass mit einem durch die Einlassöffnung ragenden Einlassrohr während der Anwendung eine Radialdichtung gebildet wird; (c) eine zweite Endkappe (224), mit einer freiliegenden Öffnung darin; (i) wobei die zweite Endkappe aus einem kompressiblen, geschäumten Polyurethan besteht und ein zweites Ende des zylindrischen Filtermediumbereiches darin eingebettet ist, wobei das zweite Ende des zylindrischen Filtermediumbereiches um die Öffnung in der zweiten Endkappe herum ausgerichtet ist und die mittige Längsachse des zylindrischen Filtermediumbereiches mit der Öffnung der zweiten Endkappe fluchtend ausgerichtet ist; (d) einen Dichtungsbereich, der so angeordnet ist, dass zwischen einem Teil einer Außenfläche der zweiten Endkappe und einem Teil des Gehäuses ei ne Endkappendichtung gebildet wird, wenn das Filterelement zur Anwendung im Gehäuse eingebaut ist, wobei das Filterelement gekennzeichnet ist durch (e) einen starren vorgeformten Kunststoffeinsatz (401): (i) der in dem durch die zylindrische Verlängerung aus Filtermedium definierten Innenbereich befestigt ist; (ii) der eine mittige Öffnung besitzt, die mit der mittigen Öffnung in dem geschäumten Polyurethan der zweiten Endkappe fluchtet; (iii) wobei der Kunststoffeinsatz eine Innenfläche (415) mit einer konischen Form besitzt, die in axialer Richtung zur mittigen Öffnung der zweiten Endkappe hin konisch nach innen zuläuft; und außerdem gekennzeichnet dadurch, dass (f) das kompressible, geschäumte Polyurethan der zweiten Endkappe unter Anwendung einer Free-Rise-Technik geformt wird.
Filterelement gemäß Anspruch 1, bei dem: (a) der zylindrische Filtermediumbereich gefaltet ist.
Filterelement gemäß Anspruch 1 oder 2, umfassend: (a) mehrere von dem Einsatz (401) hervorstehende Füße (412) (i) wobei der Einsatz mit den Füßen am zweiten Ende des zylindrischen Filtermediumbereiches angrenzend angeordnet ist, (ii) der Einsatz außerdem so angeordnet ist, dass ein Außenteil (410) desselben von den mehreren Füßen getragen wird, so dass es in den durch den zylindrischen Filtermediumbereich begrenzten Innenbereich ragt.
Filterelement gemäß Anspruch 2, bei dem: (a) die mittige Öffnung des vorgeformten Einsatzes an einer an die mittige Öffnung im Polyurethanschaum der zweiten Endkappe angrenzenden Stelle einen kleineren Durchmesser als die mittige Öffnung im Polyurethanschaum der zweiten Endkappe besitzt.
Filterelement gemäß Anspruch 4, bei dem: (a) der zum Bilden einer Radialdichtung mit einem Einlassrohr ausgerichtete kompressible Bereich des geformten, geschäumten Polyurethans einen abgestuften Aufbau besitzt.
Filterelement gemäß Anspruch 5, umfassend: (a) einen Bereich aus Faservliesfiltermedium.
Filterelement gemäß Anspruch 6, bei dem: (a) der vorgeformte Kunststoffeinsatz aus Polystyren besteht.
Filterelement gemäß Anspruch 6, umfassend: (a) einen Außenträger (227).
Filterelement gemäß Anspruch 6, bei dem: (a) der zum Bilden einer Endkappendichtung zwischen einem Teil einer Außenfläche der zweiten Endkappe und einem Teil des Gehäuses angeordnete Dichtungsbereich ein ringförmiger Dichtungsbereich (276) ist.
Filterelement gemäß Anspruch 6, bei dem: (a) ein Teil des vorgeformten Einsatzes in geformtes, kompressibles, geschäumtes Polyurethan eingebettet ist.
Filterelement gemäß Anspruch 6, umfassend: (a) einen in dem geformten, kompressiblen, geschäumten Polyurethan der ersten Endkappe eingebetteten Innenträger (235); (i) wobei der Innenträger von dem zylindrischen Filtermediumbereich umgeben wird; und (ii) der Innenträger die Einlassöffnung in der ersten Endkappe umgibt.
Filterelement gemäß Anspruch 1, bei dem die synthetischen Materialien Glasfasern enthalten.