WO1998005410A1 - Filter mit einem offenporigen element aus sintermaterial - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a filter with an open-pore element made of filter material.
  • Plastic sintered material is already used for various applications, such as dust separation in vacuum conveyor systems. A separation of the conveyed material from the carrier medium air is required there. This is done using a sintered material, which is cleaned of any dust accumulation at the same time as an automatic cleaning by means of a counter-blowing pulse.
  • Filters that have previously been used, for example, for the intake air of an internal combustion engine are mostly paper or non-woven filters, which, however, require certain predefined installation conditions due to the manufacturing process.
  • DE 34 09 921 A1 discloses a method and a device for producing filters. This method consists in floating a filter material onto a support body. So there is the possibility to make the filter structure variable. However, this method is very time-consuming and has the disadvantage that the carrier liquid has to be removed from the filter element during the manufacturing process.
  • the invention has for its object to avoid the disadvantages mentioned and to create a filter that is simple to manufacture and can be optimally adapted to any given three-dimensional structures.
  • the main advantage of the invention is that any shape can be generated by means of the sintered material and thus the filter to the can adapt to different structures.
  • the sintered material also has a depth filter effect, ie when used as a dust filter, the particles are not only deposited on the surface of the filter element, but also within the sintered structure. This allows a longer service life or a higher absorption capacity to be achieved. If the carrier element is also made of sintered material, it is possible to create the complete filter in a single operation.
  • the filter can be produced, for example, in a single tool using the two-component method, the first component being introduced into the cavities of the tool first, and after the manufacturing process has ended, further cavities in the tool are opened and these are filled with the second component.
  • Such a filter is used, for example, in the intake area of an internal combustion engine. There is a desire here to reduce the noise emission of the intake noise and to separate the intake air from particles.
  • a sintered filter element is very suitable for this.
  • the open-pore element is constructed in the form of a meandering element. This has the advantage of a high active filter area with a compact design.
  • the filter consists of individual tubes arranged side by side and closed on one side. These tubes can have both a square and a round cross section and also enable a compact arrangement with a large effective filter area.
  • An advantageous embodiment of the invention provides for the height of the meandering element or the height of the tubes to be adapted to the external shape. This is particularly advantageous where certain components are already arranged in the filter area, which take up space and prevent a uniform shape.
  • the method for producing such a filter is characterized by simple tools, the sintering of the material being carried out by means of pressure and / or heat and the sintering process being controlled in such a way that a specific filter characteristic can be formed.
  • Figure 1 is a flat filter element
  • Figure 2 shows a flat filter element with a tubular filter
  • Figure 3 shows a flat filter element in plan view
  • Figure 4 is a small filter
  • the flat filter element according to FIG. 1 consists of an open-pore element 10 and a carrier element 11.
  • the open-pore element is constructed in a meandering manner and consists of a plastic sintered material.
  • the pockets 12, which are open towards the top, are closed on the end faces 13, 14.
  • the carrier element 11 has a circumferential seal.
  • the filter element is inserted into a housing, not shown here.
  • the air to be cleaned flows from below according to arrow 15 to the unfiltered air side of the filter element.
  • a variant of a flat filter element is shown in FIG. 2.
  • a carrier element 11 is also provided here.
  • Individual tubes 17 are arranged in this carrier element 11. These tubes are open at the top and closed on their lower end.
  • the tubes are fully connected at the top. Only a few tubes are shown for clarity. The tubes are also slightly conical. The raw air flowing in from below penetrates the tubes, the particles are deposited on the outer circumference, and the cleaned air flows out through the interior of the tubes.
  • FIG 3 a flat filter element is shown in plan view. These are circumferential pockets 18, 19, 20, 21, 22, these pockets being designed according to a predetermined shape. The figure is intended to illustrate that it is possible to realize any shape with the sintered filter element.
  • FIG. 4 shows a small filter, for example a liquid filter, in which the liquid to be cleaned flows in through the opening 23 and leaves the filter at the left-hand end.
  • the dirt particles are deposited in or on the open-pore element 24.
  • the end disk 25 provided with the opening 23 is welded or glued to the element 24 in the fastening area 26.

Abstract

Es wird ein Filter beschrieben, welches aus einem offenporigen Element und einem Trägerelement besteht. Das offenporige Element (10) ist ein Sintermaterial, welches aus Kunststoff hergestellt ist. Das Trägerelement (11) kann ebenfalls aus Sintermaterial oder aus einem thermoplastischen Material bestehen.

Description

Beschreibung
Filter mit einem offenporigen Element aus Sintermaterial
Die Erfindung betrifft ein Filter mit einem offenporigen Element aus Filtermaterial. Kunststoff-Sintermaterial wird bereits für verschiedene Anwendungsfälle benutzt, so unter anderem bei der Staubabscheidung in Vakuum-Fördersystemen. Dort ist eine Trennung des geförderten Materials von dem Trägermedium Luft erforderlich. Dies erfolgt über ein Sintermaterial, das gleichzeitig mit einer automatischen Reinigung durch Gegenblasimpuls von eventuellen Staubansammlungen befreit wird.
Es ist weiterhin bekannt, Sintermaterial zur Schallreduzierung in der industriellen Fertigung einzusetzen. Pneumatikzylinder erzeugen beispielsweise aufgrund ihrer Arbeitsweise enorm hohe Schalldrücke, die ohne Schalldämpfung eine unerträgliche und gesundheitsgefährdende Lärmbelastung darstellen. In solchen Anlagen sind hochwertige Schalldämpfer eine wesentliche Voraussetzung für den Betrieb. Mit entsprechenden gesinterten Elementen läßt sich der Schalldruckpegel solcher Pneumatikzylinder senken.
Bei Filtern, die beispielsweise für die Ansaugluft einer Verbrennungskraftmaschine bislang eingesetzt wurden, handelt es sich meistens um Papier- oder Vliesfilter, die jedoch aufgrund des Fertigungsverfahrens bestimmte vordefinierte Einbaubedingungen erfordern.
Aus der DE 34 09 921 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Filtern bekannt. Dieses Verfahren besteht in dem Aufschwemmen eines Filtermaterials auf einen Stützkörper. Damit besteht zwar die Möglichkeit, die Filterstruktur variabel zu gestalten. Dieses Verfahren ist jedoch sehr zeitaufwendig und hat den Nachteil, daß während des Herstellungsprozesses die Trägerflüssigkeit aus dem Filterelement entfernt werden muß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu vermeiden sowie ein Filter zu schaffen, das in der Herstellung einfach ist und sich an vorgegebene, beliebige dreidimensionale Strukturen optimal anpassen läßt.
Diese Aufgabe wird durch den Hauptanspruch gelöst.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß mittels des Sintermateriats beliebige Formen erzeugt werden können und sich damit der Filter an die unterschiedlichsten Strukturen anpassen kann. Das Sintermaterial hat außerdem Tiefenfilterwirkung, d. h. bei der Anwendung als Staubfilter lagern sich die Partikel nicht nur an der Oberfläche des Filterelementes, sondern auch innerhalb der Sinterstruktur ab. Dadurch läßt sich eine höhere Standzeit bzw. eine höhere Aufnahmekapazität erreichen. Sofern das Trägerelement ebenfalls aus Sintermaterial hergestellt ist, besteht die Möglichkeit, in einem einzigen Arbeitsgang das komplette Filter zu schaffen.
Das Filter läßt sich beispielsweise im Zweikomponentenverfahren in einem einzigen Werkzeug herstellen, wobei zunächst die erste Komponente in die Kavitäten des Werkzeugs eingeführt wird und nach Beendigung des Herstellprozesses weitere Kavitäten im Werkzeug geöffnet und diese mit der zweiten Komponente gefüllt werden.
Eine Anwendung eines solchen Filters ist beispielsweise im Ansaugbereich einer Brennkraftmaschine gegeben. Hier besteht der Wunsch, eine Reduzierung der Geräuschemission des Ansauggeräusches und eine Partikelabscheidung der Ansaugluft durchzuführen. Hierzu ist ein gesintertes Filterelement sehr gut geeignet.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist das offenporige Element in Form eines mäanderförmigen Elementes aufgebaut. Dies hat den Vorteil einer hohen aktiven Filterfläche bei kompakter Bauweise.
In einer alternativen Ausgestaltung besteht das Filter aus einzelnen, nebeneinander angeordneten, einseitig verschlossenen Röhren. Diese Röhren können sowohl quadratischen als auch runden Querschnitt aufweisen und ermöglichen ebenfalls eine kompakte Anordnung bei hoher wirksamer Filterfläche.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, die Höhe des mäanderförmigen Elementes oder die Höhe der Röhren an die äußere Formgebung anzupassen. Dies ist besonders dort vorteilhaft, wo im Filterbereich bereits bestimmte Bauteile angeordnet sind, die Bauraum beanspruchen und eine gleichmäßige Form verhindern.
Gerade bei der Verwendung eines Filters für die Ansaugluft einer Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug ist es oft erforderlich, das Filter an die Karosseriestruktur des Fahrzeugs anzupassen, um damit dem Filter eine bestimmte äußere Form zu geben. Dies läßt sich bei einem gesinterten Element mit einfachen Mitteln bewerkstelligen. Das Verfahren zur Herstellung eines solchen Filters zeichnet sich durch einfache Werkzeuge aus, wobei das Sintern des Materials mittels Druck und/oder Wärme erfolgt und der Sintervorgang derart gesteuert wird, daß eine bestimmte Filtercharakteristik gebildet werden kann.
Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert.
Die Zeichnungen zeigen:
Figur 1 ein Flachfilterelement
Figur 2 ein Flachfilterelement mit Röhrenfilter
Figur 3 ein Flachfilterelement in der Draufsicht
Figur 4 ein Kleinfilter
Das Flachfilterelement gemäß Figur 1 besteht aus einem offenporigen Element 10 und einem Trägerelement 11. Das offenporige Element ist mäanderförmig aufgebaut und besteht aus einem Kunststoff-Sintermaterial. Die nach obenhin offenen Taschen 12 sind an den Stirnseiten 13, 14 verschlossen. Außerdem weist das Trägerelement 11 eine umlaufende Dichtung auf. Das Filterelement wird in ein hier nicht dargestelltes Gehäuse eingesetzt. Die zu reinigende Luft strömt von unten gemäß dem Pfeil 15 an die Rohluftseite des Filterelementes. Die Partikel lagern sich an oder in dem Filterelement ab, die gereinigte Luft verläßt nach oben gemäß dem Pfeil 16 das Filter. Eine Variante eines Flachfilterelementes zeigt Figur 2. Auch hier ist ein Trägerelement 11 vorgesehen. In diesem Trägerelement 11 sind einzelne Röhren 17 angeordnet. Diese Röhren sind nach oben offen und an ihrer unteren Stirnseite verschlossen. Außerdem sind die Röhren oben vollflächig verbunden. Zur übersichtlicheren Darstellung sind nur einige Röhren gezeigt. Die Röhren sind ferner leicht konisch gestaltet. Die von unten einströmende Rohluft durchdringt die Röhren, die Partikel lagern sich am Außenumfang ab, die gereinigte Luft strömt durch das Innere der Röhren nach oben aus.
In Figur 3 ist ein Flachfilterelement in der Draufsicht dargestellt. Es handelt sich hier um umlaufende Taschen 18, 19, 20, 21 , 22, wobei diese Taschen entsprechend einer vorgegebenen Form gestaltet sind. Die Figur soll verdeutlichen, daß es möglich ist, mit dem gesinterten Filterelement beliebige Formen zu realisieren.
Figur 4 zeigt ein Kleinfilter, beispielsweise ein Flüssigkeitsfilter, bei dem die zu reinigende Flüssigkeit durch die Öffnung 23 einströmt und am linksseitigen Ende das Filter verläßt. Die Schmutzpartikel lagern sich in oder an dem offenporigen Element 24 ab.
Die mit der Öffnung 23 versehene Endscheibe 25 ist mit dem Element 24 im Befestigungsbereich 26 verschweißt oder geklebt.

Claims

Patentansprüche
1. Filter aus einem offenporigen Element und einem Trägerelement, wobei das offenporige Element (10) ein Sintermaterial ist, welches aus Kunststoff besteht und das Trägerelement (11 ) ebenfalls aus Sintermaterial oder einem thermoplastischen Material besteht.
2. Filter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das offenporige Element (10) zur Reduzierung einer Geräuschemission anwendbar ist und/oder zur Reduzierung einer Partikelemission bei der Filtrierung von Gasen oder Luft anwendbar ist.
3. Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das offenporige Element (10) in Form eines mäanderförmigen Elementes aufgebaut ist und im wesentlichen ein quaderförmiges Teil bildet, welches durch einen umlaufenden Rand als Trägerelement (11) versehen ist.
4. Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das offenporige Element aus einzelnen, nebeneinander angeordneten, einseitig verschlossenen Röhren (17) besteht, welche miteinander verbunden sind und mit einem umlaufenden Rahmen als Trägerelement (11 ) versehen sind.
5. Filter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des mäanderförmigen Elementes oder die Höhe der Röhren (17) an die äußere Formgebung angepaßt ist.
6. Verfahren zur Herstellung eines Filters, insbesondere nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß eine aus einem oder mehreren Teilen bestehende Form vorgesehen ist, welche mit Sintermaterial gefüllt wird, anschließend das Sintermaterial verdichtet und gesintert wird und ein Trägerelement gleichzeitig oder nachfolgend mit dem offenporigen Sintermaterialelement hergestellt oder verbunden wird.
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