KR20190082935A - 종방향으로 확장되는 횡단면 형상을 갖는 라운드 필터 엘리먼트 - Google Patents

종방향으로 확장되는 횡단면 형상을 갖는 라운드 필터 엘리먼트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 종방향으로 확장되는 횡단면 형상을 갖는 필터 매체 바디를 포함하는 라운드 필터 엘리먼트로서, 그 종축을 중심으로 한 비틀림에 의해, 필터 매체 바디는 축방향으로 서로 반대편에 놓이는 단부면들이 서로에 대해 각도 오프셋되는 방식으로 회전된다.

Description

종방향으로 확장되는 횡단면 형상을 갖는 라운드 필터 엘리먼트
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따르는, 특히 가스 여과를 위한, 라운드 필터 엘리먼트(round filter element)에 관한 것이다.
DE 10 2011 011 595 A1은 공기 여과를 위한 필터 엘리먼트를 개시하며 그 환형으로 순환하는 필터 매체 바디는 반원형 협소측들 및 오목하게 내향으로 지향되는 종방향측들을 갖는 종방향으로 확장되는 횡단면 형상을 포함한다. 필터 매체 바디는 내향으로 배치된 흐름 공간을 둘러싸며 그 안으로 정화될 미여과 유체가 축방향으로 도입되며; 이어서, 필터 매체 바디는 유체에 의해 반경방향으로 내부에서 외부로 관류된다. 필터 매체 바디는 그 축방향 높이에 걸쳐 일정하고 변하지 않는 횡단면 형상을 포함한다.
본 발명은 높은 여과 성능을 제공하면서, 상이한 설치 상황들에 대한 적응이 최소의 변경 지출로 달성될 수 있도록 간단한 구성 수단을 구비한 종방향으로 확장되는 횡단면 형상을 갖는 라운드 필터 엘리먼트를 구성하는 목적을 갖는다.
상기 목적은 청구항 제1항의 특징들을 갖는 본 발명에 따라 해결된다. 종속 청구항들은 유리한 추가 실시형태들을 제공한다.
본 발명에 따르는 라운드 필터 엘리먼트는 바람직하게는, 특히 자동차의 내연기관의 흡기 매니폴드에서, 가스 여과를 위해, 예를 들면 에어 필터를 위해 사용된다. 필터 엘리먼트는 환형으로 폐쇄된 필터 매체 바디를 포함하며 그 벽은 필터 엘리먼트의 종축에 대해, 반경방향으로 정화될 유체에 의해 관류된다. 필터 매체 바디는 내향으로 배치된 흐름 공간을 둘러싸며 상기 흐름 공간은 필터 매체 바디의 내벽에 의해 경계가 정해진다. 필터 매체 바디는 바람직하게는 정화될 유체에 의해 반경방향으로 외부에서 내부로 관류되며 따라서 필터 매체 바디의 내벽은 여과측을 형성한다. 그러나, 반대방향, 즉, 반경방향으로 내부에서 외부로의 필터 매체 바디를 통한 흐름을 또한 생각할 수 있다.
필터 매체 바디는 종방향으로 확장되는 횡단면 형상을 포함하며, 이것은 예를 들면, 타원형으로 구현되거나 또는 타원형화되며 또는 반원형 협소측들 및 평행한 종방향측들을 갖거나 또는 반원형 협소측들 및 볼록하게 또는 오목하게 만곡된 종방향측들을 갖는다. 필터 매체 바디의 축방향으로 대향 배치된 단부면들에는 필터 매체 바디를 축방향으로 흐름 밀폐 방식으로 밀폐하는 단부 디스크가, 각각, 배치된다. 유리하게는, 필터 매체 바디 내에서 내부와 주위 사이의 축방향 흐름 경로를 가능하게 하기 위하여 하나의 단부 디스크는 폐쇄되는 구성을 가지며 대향 배치된 제2 단부 디스크는 환형의 개방된 구성을 갖는다.
필터 매체 바디는 그 종축을 중심으로 한 비틀림을 포함한다. 따라서, 그에 배치된 단부 디스크들을 갖는 필터 매체 바디의 대향 배치된 단부면들은 서로에 대해 회전되며 따라서 상이한 설치 공간 환경들에 대한 적응이 가능하다. 필터 매체 바디의 그리고 필터 매체 바디의 단부면들의 비회전 대칭을 갖는 구성으로 인해, 단부면들은 서로 동일하지 않으며, 예를 들면, 대응하게 형성된 필터 하우징으로의 삽입을 가능하게 한다.
종축을 중심으로 한 필터 매체 바디의 트위스팅(비틀림)은 유리하게는 필터 매체 바디의 축방향 높이를 가로질러(축방향 높이에 걸쳐) 균일하게 구현된다. 따라서, 높이 섹션당 비틀림은 필터 매체 바디의 전체 높이에 걸쳐 동일하다.
대안적인 실시형태에서는, 필터 매체 바디의 상이한 높이 섹션들은 상이한 정도의 비틀림을 가지며 선택적으로 하나 또는 수개의 높이 섹션들은 비틀림 없이 또한 구현될 수도 있다.
종축을 중심으로 한 필터 매체 바디의 전체 비틀림은, 예를 들면, 적어도 1° 또는 적어도 2° 그리고 최대 20°또는 최대 10°에 이른다. 비틀림은, 예를 들면, 3°, 4°, 또는 5°의 크기의 범위에 있다.
또 다른 유리한 실시형태에 따르면, 대향 배치된 단부 디스크들은 서로 평행하게 배치된다. 필터 매체 바디의 비틀림은 축방향으로 대향 배치된 단부면들과 이에 배치된 단부 디스크들이 서로에 대해 종축을 중심으로 상대 회전만을 경험하며, 그러나 그것을 넘는 추가의 틸팅 또는 피벗 운동을 경험하지 않는 방식으로 수행된다.
또 다른 유리한 실시형태에 따르면, 지지체 그리드가 필터 엘리먼트에 통합되며 바람직하게는 플라스틱 재료로 제조된다. 지지체 그리드는 바람직하게는 필터 매체 바디의 내벽에 배치되며 필터 매체 바디에 의해 둘러싸이는 내부의 라이닝을 형성한다. 지지체 그리드는 필터 매체 바디의 안정화에 기여한다. 유리하게는, 지지체 그리드에는 또한 필터 매체 바디와 동일한 비틀림이 제공된다. 지지체 그리드는 또한 필터 매체 바디의 비틀림이 영구적으로 유지되는 것을 보장한다. 필터 매체 바디의 비틀림의 형성은, 예를 들면, 사출성형법에 의해 직접, 특히 열가소성 재료로 구현되거나, 또는, 예를 들면, 지지체 그리드는 가열에 의해 플라스틱 상태로 전환되며, 이어서 필터 매체 바디 및 지지체 그리드의 비틀림이 수행되며, 필터 매체 바디가, 비틀린 상태에서, 지지체 그리드 재료가 냉각되며 경화될 때까지 안정화된다.
어떤 경우에도, 필터 매체 바디가 영구적으로 비틀림을 유지하는 것이 유리하다. 이것은, 위에서 기술된 바와 같이, 바람직하게는 또한 비틀려진 지지체 그리드에 의해 구현되지만, 선택적으로 또한 다른 방법들로, 예를 들면, 개별 지지체 스테이들에 의해 또는 필터 매체 바디의 내측 또는 외측에서의 글루 비드들에 의해, 또는 그밖에 유사한 것에 의해 제공될 수도 있다.
또 다른 유리한 실시형태에 따르면, 필터 매체 바디는 축방향으로 테이퍼링 횡단면 형상을 가지며 따라서 그에 배치된 단부 디스크를 갖는 단부면의 영역에서의 필터 매체 바디의 외주는 그에 배치된 단부 디스크를 갖는 대향 배치된 단부면의 영역에서의 외주와 비교하여 상이한 크기를 갖는다. 테이퍼링은 바람직하게는 필터 매체 바디의 축방향 높이에 걸쳐 균일하게 구현되며 따라서 필터 매체 바디는 원추형으로 구현된다.
유리한 실시형태에 따르면, 필터 매체 바디는, 더 작은 단부 디스크의 외측 컨투어가 더 큰 단부 디스크의 엔벨로프 내에 배치될 정도로 그 종축을 중심으로 최대로 비틀려진다. 상응하여, 더 작은 단부 디스크는, 더 큰 단부 디스크 상으로 투영하여, 더 큰 단부 디스크의 외측 컨투어 내에 놓인다. 강하게 원추형으로 연장되는 필터 매체 바디의 경우, 이러한 실시형태는 덜 강하게 원추형으로 구현된 필터 매체 바디들과 비교하여 단부 디스크들 사이의 더 큰 비틀림각을 가능하게 한다.
대안적인 실시형태에서, 단부면들 또는 단부 디스크들 사이의 더 큰 비틀림각이 또한 가능하여 더 작은 단부 디스크들의 외측 컨투어가 섹션들에서 더 큰 단부 디스크의 엔벨로프의 외부에 놓인다.
또 다른 유리한 실시형태에 따르면, 더 작은 단부 디스크는 폐쇄되게 구현되며 더 큰 단부 디스크는 개방되게 구현된다. 개방된 더 큰 단부 디스크를 통해, 필터 매체 바디 내에서 내부와 주위 사이의 유체 흐름이 구현된다.
또 다른 유리한 실시형태에 따르면, 더 큰 단부면의 영역에서의 필터 매체 바디의 횡단면 형상의 폭은 더 작은 단부면의 영역에서의 횡단면 형상의 폭보다 적어도 25%만큼 더 크다. 또한 필터 매체 바디의 축방향 높이는 더 작은 단부면의 영역에서의 또는 선택적으로 또한 더 큰 단부면의 영역에서의 필터 매체 바디의 횡단면 형상의 폭보다 적어도 2배 더 크면 유리할 수 있다. 또 다른 유리한 실시형태에 따르면, 필터 매체 바디의 횡단면 형상의 길이는 필터 매체 바디의 횡단면 형상의 폭의 적어도 3배에 이른다.
또 다른 유리한 실시형태에 따르면, 대향 배치된 단부면들 및 단부면들에 있는 단부 디스크들은 동일한 횡단면 형상을 가지며, 축방향 높이에 걸쳐 테이퍼진 횡단면의 경우, 표면적이 상이하지만 횡단면 형상들은 동일한 형태를 나타낸다.
본 발명은 또한 전술한 필터 엘리먼트 및 필터 엘리먼트를 수용하기 위한 필터 하우징을 갖는 필터 장치에 관한 것이다.
본 발명은 높은 여과 성능을 제공하면서, 상이한 설치 상황들에 대한 적응이 최소의 변경 지출로 달성될 수 있도록 간단한 구성 수단을 구비한 종방향으로 확장되는 횡단면 형상을 갖는 라운드 필터 엘리먼트를 구성하는 효과를 갖는다.
추가적인 이점들 및 유리한 실시형태들은 추가적인 청구항들, 도면 설명, 및 도면들로부터 취해질 수 있다. 도면에서:
도 1은 축방향으로 테이퍼진 필터 매체 바디를 갖는 필터 엘리먼트의 더 작은 단부면의 도시로서 대향 배치된 단부면들이 서로에 대해 비틀려져 구현되는 도시이며,
도 2는 도 1에 따르는 필터 엘리먼트의 대향 배치된 단부면의 도시이며;
도 3은 필터 엘리먼트의 측면도이다.
도면들에서, 동일한 구성요소들에는 동일한 참조부호들이 제공된다.
도 1 내지 도 3은 내연기관에 공급될 연소 공기의 여과를 위해 사용될 수 있는 에어 필터의 라운드 필터 엘리먼트(1)를 각각 도시한다. 라운드 필터 엘리먼트(1)는 필터 재료, 예를 들면, 접혀진(주름형) 필터 페이퍼로 이루어진 둘레방향으로 폐쇄된 필터 매체 바디(2)를 포함하며, 그를 통해 정화된 깨끗한 공기가 축방향으로 배출될 수 있는 내부를 반경방향으로 둘러싼다. 종축(3)(도 3)에 관하여, 필터 매체 바디(2)의 벽을 통한 흐름은 반경방향으로 외부에서 내부로 구현된다.
필터 엘리먼트(1)와 필터 매체 바디(2)는 종방향으로 확장되는 횡단면 형상을 포함한다. 협소측들은 적어도 대략적으로 반원형으로 구현되며; 종방향측들은 약간 볼록하게 외향으로 만곡된다. 횡단면 형상의 길이 - 협소측의 외부에서 대향 배치된 협소측의 외부까지의 모든 것에 걸친 길이 - 는 이에 수직으로 연장되는 폭보다 상당히 더 크며, 예를 들면, 폭의 적어도 3배에 이른다.
축방향 높이에 걸쳐, 필터 매체 바디(2)의 횡단면은 테이퍼진다. 따라서, 필터 매체 바디(2)의 상부 단부면은 동일한 횡단면 형상을 갖는 하부 단부면보다 더 큰 횡단면을 갖는다. 각 단부면에는, 단부 디스크(4 또는 5)가 제공되며 이것은 특히 밀봉 재료로 구성되며 각 단부면에서 축방향으로 필터 매체 바디를 밀봉한다. 단부 디스크들(4 및 5)은, 예를 들면, 필터 매체 바디의 필터 재료에 접착되거나 또는 필터 매체 바디의 필터 재료 상으로 주조되며 그리고 이러한 방식으로 필터 매체 바디(2)와의 고정 결합을 형성한다.
상부의 더 큰 단부 디스크(4)는 환형으로 구현되며 필터 매체 바디(2)의 단부면만을 커버링하지만 내향으로 배치된 자유 개구가 유지되며 그를 통해 필터 매체 바디(2)에 의해 둘러싸인 내부가 접근 가능하다. 이것은 정화되지 않은 미여과 공기를 상부 단부 디스크(4)를 통해 축방향으로 필터 매체 바디(2)의 내부로 도입하는 것을 가능하게 한다.
다른 한편으로는, 하부의 단부 디스크(5)는 폐쇄되게 구현되며 필터 매체 바디(2)의 내부를 축방향으로 밀봉한다. 그에 의해 필터 엘리먼트(1)가 필터 장치의 수용 필터 하우징 내에서 필터 하우징의 내벽에서 그리고 바닥부에서 지지되는 다양한 지지 노브들(6)이 하부의 더 작은 단부 디스크(5)에서 외측 림에 그리고 중앙으로 일체로 형성된다.
축방향 높이에 걸쳐, 필터 매체 바디(2)의 횡단면은 균일하게 테이퍼지며 따라서 필터 매체 바디(2)는 원추형 형상을 갖는다. 상부의 더 큰 단부면의 영역에서의 필터 매체 바디(2)의 횡단면 형상의 폭은 하부의 더 작은 단부면의 영역에서의 횡단면 형상의 폭보다 적어도 25% 더 크다. 필터 매체 바디(2)의 축방향 높이는 더 작은 단부면의 영역에서의 필터 매체 바디(2)의 횡단면 형상의 폭보다 적어도 2배 크다.
내부의 경계를 정하는 필터 매체 바디(2)의 내벽은 지지체 그리드(7)에 의해 라이닝이 형성되며 이것은 필터 매체 바디(2)에 증가된 안정성을 준다. 지지체 그리드(7)는 유리하게는 전체 축방향 높이에 걸쳐 그리고 필터 매체 바디(2)의 내측에서 전체 둘레에 걸쳐 연장된다.
도 2와 관련되어 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 필터 매체 바디(2)의 축방향으로 대향 배치된 단부면들 및 단부 디스크들(4, 5)이 서로에 대해 각도 오프셋되도록(각지게 이동되도록) 필터 매체 바디(2)는 그 종축(3)을 중심으로 한 비틀림에 의해 비틀려진다. 단부 디스크들(4 및 5)은 원칙적으로 동일한 횡단면 형상을 포함하지만, 필터 매체 바디(2)의 원추형 테이퍼링으로 인해, 이들은 상이한 크기를 갖는 횡단면을 갖는다. 비틀림각은 도 1에
Figure pct00001
에 의해 표시되며 적어도 1˚ 그리고 최대 20˚의 각도 범위에 놓인다.
유리하게는, 비틀림각
Figure pct00002
는 더 작은 단부 디스크(4)의 외측 컨투어가, 도 1에 도시된 바와 같이, 더 큰 단부 디스크(4) 상으로 투영하여, 더 큰 단부 디스크(4)의 외측 컨투어 내에 놓일 정도로 크게 최대로 선택된다. 그러나, 대안적인 실시형태에서, 비틀림각
Figure pct00003
가 더 작은 단부 디스크(5)의 외측 컨투어가 섹션들에서, 투영으로, 더 큰 단부 디스크(4)의 외측 컨투어의 외부에 놓일 정도로 큰 것이 또한 가능하다.
필터 매체 바디(2)의 비틀림은 그 축방향 높이에 걸쳐 균일하게 구현된다. 이에 대한 대안예로서, 필터 매체 바디(2)의 축방향 높이에 걸쳐 비균일한 비틀림을 제공하여, 예를 들면, 필터 매체 바디(2)의 상이한 축방향 섹션들이 최소의 비틀림을 갖는 또는 갖지 않으며 더 큰 비틀림을 갖는 추가의 섹션으로 구현되는 것이 또한 가능하다.
필터 매체 바디(2)의 내측에 배치된 지지체 그리드(7)는 필터 매체 바디(2)와 동일한 비틀림을 포함한다. 지지체 그리드(7)는 특히 필터 매체 바디(2)의 비틀림 힘들을 흡수하며 필터 매체 바디(2)를 비틀린 상태에서 유지시키며 안정화시킨다.
비틀린 필터 매체 바디(2)의 제조는, 예를 들면, 소프트한 소성 변형 가능한 상태에 있는 지지체 그리드(7)를 갖는 필터 매체 바디가 종축(3)을 중심으로 한 비틀림에 의해 요구되는 방식으로 비틀린 상태로 가져오게 되며 지지체 그리드(7)가 경화되며 비틀린 상태로 영구적으로 유지되는 동안은 그 안에 고정된다.

Claims (12)

  1. 그 벽이 필터 매체 바디(2)의 종축(3)에 대해 반경방향으로 정화될 유체에 의해 관류될 수 있는 필터 매체 바디(2)를 갖는, 특히 가스 여과를 위한, 예를 들면, 에어 필터를 위한 라운드 필터 엘리먼트로서, 필터 매체 바디(2)는 종방향으로 확장되는 횡단면 형상을 포함하며, 필터 매체 바디(2)의 축방향으로 대향 배치된 단부면들에는 각각 단부 디스크(4, 5)가 배치되며, 2개의 단부 디스크들(4, 5)은 동일한 횡단면 형상을 포함하는, 라운드 필터 엘리먼트에 있어서,
    필터 매체 바디(2)는, 그 종축(3)을 중심으로 한 비틀림에 의해, 비틀려져서 필터 매체 바디(2)의 축방향으로 대향 배치된 단부면들은 서로에 대해 각도 오프셋되는 것을 특징으로 하는 라운드 필터 엘리먼트.
  2. 제1항에 있어서,
    그 종축(3)을 중심으로 한 필터 매체 바디(2)의 비틀림은 적어도 1° 및 최대 20°, 특히 최대 10°에 이르는 것을 특징으로 하는 필터 엘리먼트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    대향 배치된 단부 디스크들(4, 5)은 서로 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 필터 엘리먼트.
  4. 제1항 내지 제3항들 중 어느 한 항에 있어서,
    필터 매체 바디(2)의 횡단면은 일 단부면으로부터 대향 배치된 단부면을 향해 테이퍼지는 것을 특징으로 하는 필터 엘리먼트.
  5. 제4항에 있어서,
    필터 매체 바디(2)는, 더 작은 단부 디스크(5)의 외측 컨투어가 더 큰 단부 디스크(4)의 엔벨로프 내에 배치될 정도로 그 종축(3)을 중심으로 최대로 비틀려지는 것을 특징으로 하는 필터 엘리먼트.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    더 작은 단부 디스크(5)는 폐쇄되게 구현되며 더 큰 단부 디스크(4)는 개방되게 구현되는 것을 특징으로 하는 필터 엘리먼트.
  7. 제4항 내지 제6항들 중 어느 한 항에 있어서,
    더 큰 단부면의 영역에서의 필터 매체 바디(2)의 횡단면 형상의 폭은 더 작은 단부면의 영역에서의 필터 매체 바디(2)의 횡단면 형상의 폭보다 적어도 25%만큼 더 큰 것을 특징으로 하는 필터 엘리먼트.
  8. 제4항 내지 제7항들 중 어느 한 항에 있어서,
    필터 매체 바디(2)의 축방향 높이는 더 작은 단부면의 영역에서의 필터 매체 바디(2)의 횡단면 형상의 폭보다 적어도 2배 더 큰 것을 특징으로 하는 필터 엘리먼트.
  9. 제1항 내지 제7항들 중 어느 한 항에 있어서,
    지지체 그리드(7)는 필터 엘리먼트(1)에 통합되며 특히 필터 매체 바디(2)의 내벽에 배치되는 것을 특징으로 하는 필터 엘리먼트.
  10. 제8항에 있어서,
    지지체 그리드(7)는 필터 매체 바디(2)와 동일한 비틀림을 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 엘리먼트.
  11. 제1항 내지 제9항들 중 어느 한 항에 있어서,
    필터 매체 바디(2)의 횡단면 형상의 길이는 필터 매체 바디(2)의 횡단면 형상의 폭의 적어도 3배에 이르는 것을 특징으로 하는 필터 엘리먼트.
  12. 제1항 내지 제11항들 중 어느 한 항에 따르는 필터 엘리먼트(1) 및 상기 필터 엘리먼트(1)를 수용하기 위한 필터 하우징을 구비한 필터 장치.
KR1020197017554A 2016-11-22 2017-10-23 종방향으로 확장되는 횡단면 형상을 갖는 라운드 필터 엘리먼트 KR102449298B1 (ko)

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