DE19654188B4

DE19654188B4 - Filterelement und Verfahren für dessen Herstellung

Info

Publication number: DE19654188B4
Application number: DE19654188A
Authority: DE
Inventors: Kazuo Kariya Kometani; Toshiaki Kariya Nakayama; Satoshi Kariya Inukai; Takanari Kariya Takagaki; Hideo Kariya Kamo; Minoru Kariya Honda
Original assignee: Toyota Boshoku Corp; Denso Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp; Denso Corp
Priority date: 1995-12-26
Filing date: 1996-12-23
Publication date: 2005-08-25
Anticipated expiration: 2016-12-24
Also published as: DE19654188A1; US5720790A; AU694067B2; DE19654188C5; AU7650496A; US5888442A

Abstract

Filterelement, welches in einem Gehäuse installierbar ist, das eine Schmutz-Seite und eine Rein-Seite hat, wobei das Filterelement folgende Bauteile hat:
einen gefalteten oder wellenförmigen Filterabschnitt (100, 100A-100E) bestehend aus einem laminierten Filtermaterial und
ein Flanschabschnitt (200, 200A, 200B) bestehend aus dem laminierten Filtermaterial, der einstückig mit der äußeren Peripherie des Filterabschnitts (100, 100A-100E) für das Lagern bzw. Abstützen des Filterabschnitts (100, 100A-100E) verbunden ist, wobei der Flanschabschnitt (200, 200A, 200B) folgende Bauteile hat:
ein dicker Dichtungsabschnitt (220, 220A-220D),
ein dünner komprimierter Verbindungsabschnitt (210) für das Verbinden des Dichtungsabschnitts (220, 220A-220D) mit dem Filterabschnitt (100, 100A-100E), und
ein dünner komprimierter Schutzabschnitt (230), der um den Dichtungsabschnitt (220, 220A-220D) für das mechanische Abstützen des Dichtungsabschnitts (220, 220A-220D) angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Filterelement (Anspruch 1) sowie ein Verfahren (Anspruch 16) für dessen Herstellung.

Herkömmlicherweise besteht ein Filterelement zur Verwendung in einer Luftreinigungsanlage für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges aus einem Filterabschnitt bestehend aus einem gewellten oder gefalteten Blatt sowie einem Flanschabschnitt, welcher den Filterabschnitt einrahmt. Darüber hinaus hat die Luftfilteranlage zwei Gehäusebauteile (Gehäuse und Kappe), welche durch Zusammenmontieren ein Gehäuse ausbilden. Wenn das Filterelement in eine Luftfilteranlage mit einem oberen und unteren Gehäuse eingebaut wird, dann wird der Flanschabschnitt des Filterelements zwischen peripheren Halterabschnitten des oberen und unteren Gehäuses gehalten.

Bei der herkömmlichen Luftfilteranlage ist eine separate Gummidichtung (Dichtungsbauteil) an dem Flanschabschnitt des Filterelements befestigt, um die Halterabschnitte der Gehäuse und den Flanschabschnitt des Filterelementes abzudichten, was dazu führt, daß die Anzahl der Teile der Luftfilteranlage sowie deren Kosten erhöht werden. Darüber hinaus muß die Dichtung jedesmal dann entfernt werden, wenn das Filterelement gewechselt wird, wodurch die Dichtwirkung mit der Zeit verringert wird.

Falls der Flanschabschnitt des Filterelements direkt bzw. unmittelbar zwischen jedem der Halterabschnitte der Gehäuse eingesetzt wird, so arbeitet die Luftfilteranlage ohne die Dichtung aufgrund der schlechten Dichtwirkung nicht.

Des weiteren schlägt die EP 0 692 294 A1 ein Filterelement mit einem integralen Flanschabschnitt vor. Wenn jedoch der Flanschabschnitt als ein Dichtungsbauteil zwischen dem oberen und dem unteren Gehäuse (oder einer Kappe und einem Gehäuse) eingesetzt wird, dann kann der Flanschabschnitt unter einer hohen Temperatur aufgrund der darin enthaltenen Kleberfaser deformiert werden. Wenn folglich das Filterelement nach Reinigung erneut montiert wird, so wird ein Spalt zwischen dem Flanschabschnitt und dem Gehäuse der Luftfilteranlage erzeugt. Insbesondere dann, wenn die Dicke des Flanschabschnitts sich erhöht, erhöht sich auch die Deformation.

Des weiteren offenbart die DE 2 137 309 A einen Filter mit einem aus einem zickzackförmig gefalteten, mit thermoplastischem Kunstharz imprägnierten Filterpapierstreifen, der abgedichtet in einen Rahmen eingefasst ist, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der Rahmen aus dem zusammengepressten durch das Kunstharz der Imprägnierung verfestigten Rand des Faltblockes besteht. Das Verfahren zur Anformung des Rahmens an einen Faltblock, der aus einem zickzackförmig gefalteten mit thermoplastischem Kunstharz imprägnierten Papierstreifen besteht, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rand des Faltblockes, dessen Falten auf den endgültigen Abstand zusammengeschoben sind, in Richtung senkrecht zur Flächenausdehnung des Faltblockes gepresst und gleichzeitig erwärmt wird, wobei der Pressruck so hoch ist, dass die Poren des Filterpapiers verdichtet werden und die Erwärmung so hoch ist, dass das Kunstharz schweißfähig ist und dass dann unter weitgehender Aufrechterhaltung des Pressdruckes der zusammengepresste Rand abgekühlt wird bis zur Verfestigung des Kunstharzes und dass dann der Pressdruck abgesetzt wird.

Angesichts der vorstehend benannten Schwierigkeiten des Stands der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein preisgünstiges Filterelement zu schaffen, welches einen einfachen Aufbau sowie eine hohe Zuverlässigkeit aufweist und niedrige Kosten verursacht, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Filterelement zu schaffen, welches eine zuverlässige Dichtungswirkung aufweist, wohingegen die Anzahl der Teile verringert wird. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Filterelement zu schaffen, welches eine zuverlässige Dichtungswirkung ohne Verwendung einer Dichtung als ein separates Bauteil erzielt. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Filterelement zu schaffen, welches einen integralen Dichtungsabschnitt von einer hohen Haltbarkeit ausgebildet aus dem gleichen Filtermaterial aufweist.

Gemäß einem wichtigsten Konstruktionsaspekt der vorliegendem Erfindung hat ein Flanschabschnitt einen komprimierten dünnen Verbindungsabschnitt, einen dicken Dichtungsabschnitt sowie einen komprimierten dünnen Schutzabschnitt. Der Flanschabschnitt besteht aus den Filterblättern um den Filterabschitt. Der Dichtungsabschnitt ist an dem Flanschabschnitt ausgeformt und hat eine dicke sowie weiche Wand, die unmittelbar zwischen den Halterabschnitten des oberen und unteren Gehäuses eines Luftreinigers gehalten wird. Aus diesem Grunde ist eine separate Dichtung nicht mehr notwendig. Da der Dichtungsabschnitt zwischen dem komprimierten Verbindungsabschnitt und dem komprimierten Schutzabschnitt ausgebildet ist, wird der Dichtungsabschnitt von den Formationskräften gestützt.

Gemäß einem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird ein Filterelement durch die folgenden Verfahrensschritte hergestellt: Ausbilden eines gefalteten Blatts aus einem ungewebten Textil, Abstützen des Mittelabschnitts des gefalteten Blatts und Pressformen eines Abschnitts unterschiedlich zu dem Mittelabschnitt des gefalteten Blatts. Der Pressformschritt besteht aus den folgenden Schritten: Einsetzen des gefalteten Blatts zwischen einem oberen Stempel und einem unteren Stempel und Pressen von inneren und äußeren Peripherien des gefalteten Blatts durch die Stempel, wodurch ein Dichtungsabschnitt zwischen den inneren und äußeren Peripherien ausgebildet wird.

Zusätzliche Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus den nachfolgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen besser ersichtlich:
1 ist eine Perspektivenansicht, die ein Filterelement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
2 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die das Filterelement, das zwischen Halterabschnitte eines Filtergehäusemantels und einer Filtergehäusekappe gehalten wird, zeigt,
3A und 3B sind Perspektivenansichten, welche jeweils eine sauber-seitige Gehäusekappe und ein schmutzseitiger Gehäusemantel eines Luftreinigers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigen,
4 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die einen unteren Prägestempel und einen oberen Prägestempel eines Pressformstempels für das Filterelement gemäß der 1 zeigt, 5 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die das Filterelement gemäß der 1, welche durch den Pressformstempel gemäß der 4 pressgeformt ist, zeigt,
6 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die das Filterelement gemäß 1, welches erhitzt worden ist, zeigt
7 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die eine Querschnittsvariation bzw. Änderung des Filterelements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt,
8 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die eine weitere Querschnittsänderung des Filterelements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt,
9 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die eine weitere Querschnittsänderung des Filterelements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt,
10 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die eine weitere Querschnittsänderung des Filterelements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt,
11 ist eine Perspektivenansicht, die eine strukturelle Änderung des Filterelements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt,
12 ist eine Perspektivenansicht, die eine weitere strukturelle Änderung des Filterelements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt,
13 ist eine Perspektivenansicht, die eine weitere strukturelle Änderung des Filterelements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt,
14 ist eine Perspektivenansicht, die eine weitere strukturelle Änderung des Filterelements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt,
15 ist eine Perspektivenansicht, die eine weitere strukturelle Änderung des Filterelements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt,
16 ist eine Perspektivenansicht, die eine weitere strukturelle Änderung des Filterelements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt,
17 ist eine Perspektivenansicht, die ein Filterelement gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
18 ist eine Schnittansicht, die einen Flanschabschnitt sowie ein Dichtungsbauteil des Filterelements gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt,
19 ist eine Schnittansicht, die das Filterelement gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt, bevor dieses in einem Gehäuse installiert worden ist,
20 ist eine Schnittansicht, die das Filterelement des zweiten Ausführungsbeispieles zeigt, wenn es in dem Gehäuse installiert worden ist,
21A, 21B und 21C sind Diagrammansichten, die ein Verfahren für einen Belastungstest bezüglich eines Stücks ungewebten Textils erklärt, welches das Dichtungsbauteil des Filterelements gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ausbildet,
22 ist ein Graph, der das Ergebnis des Preßbelastungstests gemäß der 21A, 21B und 21C zeigt,
23 ist eine Schnittansicht, die eine Querschnittsänderung des Flanschabschnitts des Filterelements gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt,
24 ist eine Schnittansicht, die eine weitere Querschnittsänderung des Filterelements gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt,
25 ist eine Schnittansicht, die eine weitere Querschnittsänderung eines Flanschabschnitts eines Filterelements gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt,
26 ist eine Schnittansicht, die einen Flanschabschnitt des Filterelements gemäß der 25 zeigt, wenn der Flanschabschnitt in Gebrauch ist,
27 ist eine Schnittansicht, die eine weitere Querschnittsänderung des Filterelements gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt,
28 ist eine Schnittansicht, die den Flanschabschnitt gemäß der 27 beim Zusammenbau zeigt und
29 ist eine Schnittansicht, die den Flanschabschnitt gemäß der 27 nach der Montage zeigt.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Im folgenden wird ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung näher beschrieben.
Die 1 zeigt ein Filterelement F des ersten Ausführungsbeispiels, welches für einen Luftreiniger bzw. eine Luftreinigungsanlage eines Verbrennungsmotors für ein Kraftfahrzeug verwendet wird. Das Filterelement F ist in einem Gehäuse bestehend aus einem schmutz-seitigen Gehäusebauteil 510 und einem rein-seitigen Gehäusebauteil 520 installiert, um den Luftreiniger aufzubauen, wie er in den 2 und 3 gezeigt wird.
Dieses Filterelement F hat einen Filterabschnitt 100 aus einem gewellten Blatt sowie einen Flanschabschnitt 200, der den Filterabschnitt 100 umschließt bzw. einrahmt. Dieser Filterabschnitt 100 und der Flanschabschnitt bestehen aus dem gleichen ungewebten Textil aus einer chemischen Faser. Darüber hinaus ist das ungewebte Textil gefertigt durch Mischen einer Hauptfaser und einer Klebefaser. Als die Hauptfaser wird eine Polyesterfaser verwendet, wohingegen als die Klebefaser ein modifiziertes Polyester mit einem Schmelzpunkt (beispielsweise 40°C bis 220°C), welche niedriger ist als jene der Polyesterfaser (beispielsweise 240°C) der Hauptfaser auf die Oberfläche der Hauptfaser beschichtet bzw. aufgetragen wird. Das Filtermaterial wird derart geformt, daß sich die Faserdichte in Richtung zur stromaufwärtigen Seite hin verringert und in Richtung zur stromabwärtigen Seite in Flußrichtung der Luft erhöht.
Der Filterabschnitt 100 besteht aus einer Mehrzahl von gefalteten Abschnitten 110, die parallel zueinander ausgerichtet sind. Jeder der gefalteten Abschnitte 110 steht vom Flanschabschnitt 200 zu einer Seite vorwärts vor, um einen ausreichenden Filterbereich des Filterabschnitts 100 zu bilden. Flächen 111 und 112 von gegenüberliegenden Seiten des gefalteten Abschnitts 110 sind geschlossen.
Der Flanschabschnitt 200 umgibt vier Seiten der rechtwinkligen äußeren Peripherie des Filterabschnitts 100. Der Flanschabschnitt 200 hat einen ringförmigen Anschlußabschnitt 210, einen ringförmigen Dichtungsabschnitt 220, der entlang der äußeren Peripherie dieses kreisförmigen bzw. ringförmigen Anschlußabschnitts 210 ausgeformt ist, sowie einen gerippten bzw. gekordelten Schutzabschnitt 230, der entlang der äußeren Peripherie dieses Dichtungsabschnitts 220 ausgeformt ist.
Eine Mehrzahl von Schichten des Filtermaterials ist an den sich gegenüberliegenden Endabschnitten 200a und 200b des Flanschabschnitts 200 gefaltet. Andererseits ist eine Mehrzahl von Schichten des Filtermaterials an zwei Seitenabschnitten 200c und 200d von der Oberseite mit gleicher Neigung wie die Wellen oder Falten des Filterabschnitts 100 gepreßt.
Wenn der Flanschabschnitt 200 durch Pressen des Filtermaterials bei hoher Temperatur ausgeformt wird, dann werden die Hauptfaser des Filtermaterials des Verbindungsabschnitts 210 und des Schutzabschnitts 230 aufgeheizt und in ein dünnes und komprimiertes (oder festes) harzförmiges Blatt deformiert.
Andererseits wird der Dichtungsabschnitt 220 in ein weiches und dickes oder unkomprimiertes filz- oder vliesförmiges Blatt mit niedriger Dichte im Vergleich zu dem Verbindungsabschnitt 210 und dem Schutzabschnitt 230 ausgeformt. Wie in der 2 dargestellt wird, ist ein Querschnitt des Dichtungsabschnitts 220 abfallend von dem Schutzabschnitt 230 in Richtung zum Verbindungsabschnitt 210 ausgeformt, um einen feigenförmigen Querschnitt auszubilden, der dicker ist als die anderen Abschnitte. Die maximale Dicke des Dichtungsabschnitts 220 ist derart festgesetzt, daß sie größer ist als der Abschnitt zwischen einem flachen Halterabschnitt 512 des Gehäusebauteils 510 und einem L-förmigen Halterabschnitt 522 eines Gehäusebauteils 520. Vorzugsweise ist der Abschnitt zwischen den Halterabschnitten 512 und 522 gleich der Dicke eines Flanschabschnitts plus der Dicke einer Dichtung in einem herkömmlichen Filterelement.
Da gemäß vorstehender Beschreibung eine Mehrzahl von Blättern aus einem Filtermaterial zu einem Flanschabschnitt 200 ausgeformt ist, ist die Dichte des Dichtungsabschnitts 220 nicht niedriger als die Dichte des Originalfiltermaterials.
Folglich wird das Filterelement F mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau hermetisch zwischen den zwei Halterabschnitten 512 und 522 gehalten.
Da der Dichtungsabschnitt 220 das weiche filz- oder fliesförmige Blatt hat, welches dicker ist als der Verbindungsabschnitt 210 und der Schutzabschnitt 230, kann eine ausreichende Dichtung zwischen dem Dichtungsabschnitt 220 und den Gehäusebauteilen 510 und 520 ohne Verwendung eines zusätzlichen Bauteils erhalten werden. Darüber hinaus ist das Dichtungsbauteil 220 flexibel, wobei folglich der Flanschabschnitt 200 dichtend und einfach zwischen den Halteabschnitten 512 und 522 gehalten werden kann.
Da gemäß vorstehender Beschreibung der Verbindungsabschnitt 210 sowie der Schutzabschnitt 230 komprimiert werden, um einen harten oder festen Zustand anzunehmen, wird der weiche Dichtungsabschnitt 220 vor Verformungskräften geschützt, wobei eine hohe Festigkeit des Filterelements F gewährleistet wird. Da der Dichtungsabschnitt 220 in die filz- bzw. fliesförmige Wandung mit einer Dichte höher als der Filterabschnitt 100 geformt ist, wird eine ausreichende Dichtwirkung gewährleistet. Die Dichte des Dichtungsabschnitts 220 ist niedriger als jene des Verbindungsabschnitts 210 und des Schutzabschnitts 230.
Da des weiteren gemäß vorstehender Beschreibung der Dichtungsabschnitt 220 derart ausgeformt ist, daß er in seinem Querschnitt eine Feigenform annimmt, wird ein Abschnitt des Dichtungsabschnitts 220, der mit den Haltabschnitten der zwei Gehäusebauteile 510 und 520 in Anlagekontakt ist, an der äußeren Peripherie des Filterelements F angeordnet. Selbst wenn die Position des Filterelements F geringfügig in den Gehäusebauteilen 510 und 520 während der Montage bewegt wird, wird folglich eine ausreichende Dichtungswirkung gewährleistet.
Wie in den 2 und 3 dargestellt ist, strömt Einlaßluft in das Gehäusebauteil 510 durch das Filterelement F und das Gehäusebauteil 520 wie durch die dargestellten Pfeile angezeigt wird.
Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung des Filterelements F näher beschrieben. Zuerst wird gemäß der 4 ein Formstempel S bestehend aus oberen und unteren Stempeln 600a und 600b gebildet. Ein mittleres bzw. zwischenliegendes Filtermaterial Fa, das aus laminierten und gefalteten Blättern aus dem vorstehend beschriebenen Filtermaterial gebildet wird, wird zwischen und die oberen und unteren Formstempel 600a und 600b gelegt. Die gegenüberliegenden Enden des zwischenliegenden Filtermaterials Fa entsprechen den Abschnitten 200a und 200b gemäß der 1. Sie werden gefaltet oder zusammengelegt, um eine geeignete Dicke aufzuweisen.
Der periphere Abschnitt 130 des zwischenliegenden Filtermaterials Fa wird durch die unteren und oberen Stempel 600a und 600b zusammengepreßt, während der Zentralabschnitt 120 so wie er ist verbleibt. Aus diesem Grunde hat der untere Stempel 600a, wie in der 4 dargestellt ist, einen zentralen gabelförmigen Abschnitt und einen T-förmigen Querschnitt, wobei der obere Stempel 600b einen zentralen konkaven und nahezu einen U-förmigen Querschnitt aufweist. Der obere Stempel 600b wird abwärts zu dem unteren Formstempel 600a bewegt, um die äußere Peripherie des dazwischenliegenden Filtermaterials Fa zu pressen, um dies in eine Form umzuformen, wie es in der 5 gezeigt ist. Folglich werden die gegenüberliegenden Endabschnitte 200a und 200b gemäß der 2 und 3 ausgebildet. Gleichzeitig werden die gegenüberliegenden Seitenabschnitte 200c und 200d nach Quetschen des gefalteten Blatts zu den Flanschabschnitten ausgeformt, wie in 1 gezeigt ist.
Gemäß der 4 und 5 werden U-förmige ringförmige Rücksprünge 610 und 620 in dem unteren Stempel 600a und dem oberen Stempel 600b ausgebildet, um einen Hohlraum an einer Stelle entsprechend dem Dichtungsabschnitt 220 während des Preßformschrittes auszubilden. Folglich wird ein nahezu ringförmiger Abschnitt 131 entsprechend dem Dichtungsabschnitt 220 gemäß der 5 ausgeformt.
Als nächstes wird das dazwischenliegende Filtermaterial Fa gemäß der 5 zwischen die oberen und unteren Stempel 600c und 600d gelegt, wie in 6 dargestellt ist. Die Heizstempel 600c und 600d haben ringförmige Rücksprünge 630 und 640, welche ähnlich zu den ringförmigen Rücksprüngen 610 und 620 der unteren und oberen Formstempel 600a und 600b sind.
Wenn das zwischenliegende Filtermaterial Fa zwischen die oberen und unteren Heizstempel 600c und 600d gelegt wird, wobei der ringförmige Abschnitt 131 in die ringförmigen Rücksprünge 610 und 620 eingesetzt wird, wie in der 6 dargestellt ist, dann erhitzen die Heizstempel 600c und 600d das Material Fa bei einer hohen Temperatur, um die Hauptfaser des Verbindungsabschnitts 210 und des Schutzabschnitts 230 aufzuweichen, zu deformieren und zu härten. Der ringförmige Dichtungsabschnitt 220 hat obere und untere Flächen und ist in den Verbindungsabschnitt 210 an einer Seite und in den Schutzabschnitt 230 an der anderen Seite unter stumpfen Winkeln bezüglich der Flächen des Verbindungsabschnitts 210 und des Schutzabschnitts 230 verschmolzen. Aus diesem Grunde wird die Fläche des Dichtungsabschnitts 220 nicht aufgeheizt, während der Verbindungsabschnitt 210 und der Schutzabschnitt 230 aufgeheizt werden, wodurch der Dichtungsabschnitt vor einem Härten bzw. Aushärten geschützt wird.
Als nächstes wird der ringförmige Abschnitt 131 des dazwischenliegenden Filtermaterials Fa in die Feigenform im Querschnitt durch einen Stempel gemäß der 2 ungeformt. Der Dichtungsabschnitt mit dem feigenförmigen Querschnitt kann durch eine rechtwinklige Form 220a gemäß der 7, einen zylindrischen Abschnitt 220b oder 220c gemäß der 8 oder 9 ersetzt werden. Die Dichtungsabschnitte 200a, 200b und 200c gemäß der 7 bis 9 haben Querschnitte, welche symmetrisch mit Bezug auf eine Ebene sind, welche den Verbindungsabschnitt 210 beinhaltet. Jedoch kann der Dichtungsabschnitt 200 asymmetrisch ausgeformt sein. Er kann in einer anderen Form in Kombination von zwei der Formen des Dichtungsabschnitts 200a, 200b und 200c ausgeformt sein. Beispielsweise kann eine Hälfte des ringförmigen Dichtungsabschnitts 200b und eine Hälfte des rechteckigen Abschnitts 200a miteinander kombiniert werden.
Des weiteren kann der Dichungsabschnitt 220 derart ausgeformt sein, daß er einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist. Der halbkreisförmige Abschnitt 220d liegt dem rein-seitigen Gehäusebauteil 520 gegenüber, um zu verhindern, daß Schmutz in die Innenseite des Gehäusebauteils 520 strömt.
Vorliegend wird eine erste Konstruktionsänderung des ersten Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die 11 beschrieben.
Ein Filterabschnitt 100A wird aus einer Mehrzahl von gefalteten Abschnitten 140 ausgebildet, die senkrecht zu jenen des Filterabschnitts 100 in 1 angeordnet sind. Die anderen Strukturen sind ähnlich zu jenen des Filterabschnitts 100 des ersten Ausführungsbeispiels.
Das Filterelement kann gemäß der 12 ausgeformt sein, wonach die Zentralabschnitte in der Längsrichtung jedes gefalteten Abschnitts 140 des Filterabschnitts 100A durch Wärme gepreßt sind, so daß ein Brückenabschnitt 141 ähnlich zum Verbindungsabschitt 110 ausgeformt wird.
Der Brückenabschnitt 141 verhindert, daß die zwei längeren Seitenabschnitte 210c und 200d des Filterelements zur Innenseite hin umgebogen werden. Die anderen Strukturen und Funktionswirkungen sind ähnlich zu jenen gemäß der vorhergehend beschriebenen ersten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels.
Des weiteren wird eine zweite konstruktive Änderung des ersten Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die 13 beschrieben.
Eine Mehrzahl von gefalteten Abschnitten 150 ist in einer Richtung quer zum Flanschabschnitt 200 unter einem Winkel von 45°C angeordnet, so daß der gesamte Flanschabschnitt 200 durch Pressen ausgeformt wird, um die Ober- und die Unterseite jedes gefalteten Abschnitts 150 zu quetschen. Als ein Ergebnis hiervon hat der Flanschabschnitt 200 eine gleichförmige Dichte und Festigkeit. Die anderen Strukturen, die Funktion sowie die Wirkungen sind ähnlich zum ersten Ausführungsbeispiel.
Eine dritte Konstruktionsänderung des ersten Ausführungsbeispiels wird nachfolgend mit Bezug auf die 14 beschrieben.
Eine Mehrzahl von bogenförmigen gefalteten Abschnitten 160 ist ausgeformt, um die Steifigkeit des gesamten Filterabschnitts 100c zu erhöhen. Die andere Konstruktion, Funktion und Wirkungen sind ähnlich zu jenen des vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels.
Des weiteren wird eine vierte Konstruktionsänderung des ersten Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die 15 beschrieben.
Gemäß der 15 werden die Peripherie des Filterabschnitts 100D und der Flanschabschnitt 200A ringförmig ausgebildet. Hierdurch können Funktionen und Wirkungen ähnlich zu jenen des ersten Ausführungsbeispiels erzielt werden.
Der gefaltete Abschnitt 170 kann ringförmig, radial, wellig, dreieckig oder polygonal ausgebildet sein.
Eine fünfte Konstruktionsänderung des ersten Ausführungsbeispiels wird mit Bezug auf die 16 beschrieben.
Ein Filterelement G besteht aus einem Filterabschnitt 100D und einem Flanschabschnitt 200B. Ein gerader Filterabschnitt, wie er beispielsweise in der 1 gezeigt ist, wird in eine zylinderische Form gerollt, wobei die gegenüberliegenden Enden des Filterabschnitts überlappt und erhitzt werden, um miteinander verbunden zu werden. Der Flanschabschnitt 200B hat einen Dichtungsabschnitt 220 sowie einen Schutzabschnitt, die in einer Weise ähnlich zu dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ausgebildet sind.
Wenn außenseitige Luft in den Umfang (d.h. die Schmutzseite) des Filterabschnitts 100E von einem Einlaß des Gehäuses aus einströmt, so durchströmt die Luft den Filterabschnitt 100E und dringt in die Innenseite (d.h. die Rein-Seite) des Filterabschnitts 100E ein. Hierauf strömt die gefilterte Luft aus dem Flanschabschnitt 200B sowie einem Auslaß des Gehäuses aus. Der Einlaß des Gehäuses wird durch einen Dichtungsabschnitt 220 des Flanschabschnitts 200B abgedichtet.
Der Dichtungsabschnitt mit einem feigenförmigen Querschnitt, wie vorstehend anhand des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben worden ist, kann in einfacher Weise ersetzt werden.
Der Flanschabschnitt 200B kann sich von der Längsmitte des gefalteten bzw. gewellten Filterabschnitts 100E aus erstrecken.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachstehend beschrieben.
Ein Filterelement 100F hat einen Filterabschnitt 10, bestehend aus einer Mehrzahl von gefalteten Abschnitten 11, einen Flanschabschnitt 20, der den Filterabschnitt 10 umrahmt und trägt sowie ein Dichtungsbauteil 30, das auf den Flanschabschnitt 20 gebondet ist. Der Flanschabschnitt 20 ist derart ausgebildet, daß er integral mit einem Filterabschnitt 10 ist und besteht aus einem flachen Verbindungsabschnitt 21, einem flachen Vorsprungsabschnitt 22 sowie einem Lippenabschnitt 23 mit einem V-förmigen Querschnitt, der sich rückwärts bezüglich des Dichtungsbauteils 30 erstreckt, wodurch eine geeignete Steifigkeit erhalten wird. Folglich ist der Lippenabschnitt 23 wesentlich härter als der Dichtungsabschnitt 30. Der Flanschabschnitt 20 wird aufgeheizt und gepreßt, wodurch der Flanschabschnitt 20 vollständig gehärtet wird, wie vorstehend beschrieben worden ist. Das Dichtungsbauteil 30 hat einen Dichtungsabschnitt 33 und ist an den Flanschabschnitt 20 durch Heißschmelzen eines inneren flachen Abschnitts 31 und eines äußeren flachen Abschnitts 32 gebondet.
Das Dichtungsbauteil 30 besteht aus dem gleichen ungewebten Textil wie die Hauptfaser des Filterabschnitts 10 und des Flansches 20. Das Dichtungsbauteil 30 wird lediglich aus der Hauptfaser ohne eine zusätzliche Klebefaser gefertigt. Die flachen Verbindungsabschnitte 21 und der flache Schutzabschnitt 22 des Flanschabschnitts 20 sowie die inneren und äußeren flachen Abschnitte 31 und 32 des Dichtungsbauteils 30 werden erhitzt und gepreßt durch heiße Platten von der Außenseite her, um den Flanschabschnitt 20 sowie das Dichtungsbauteil 30 zu bonden. Vorzugsweise werden die Filtermaterialien des ungewebten Textils bestehend aus der Hauptfaser und der Klebefaser aus der gleichen Polyesterfaser gefertigt. Darüber hinaus kann in dem zweiten Ausführungsbeispiel der Lippenabschnitt 23 irgendeine Querschnittsform aufweisen, solange er als ein Dichtungsbauteil funktionieren kann.
In den 19 und 20 wird der Flanschabschnitt 20 zwischen einem Halterabschnitt 512 eines Gehäuses 510 (schmutz-seitiges Gehäuse) und einem Halterabschnitt 522 einer Kappe oder Deckels 520 (sauber-seitiges Gehäuse) gehalten und fixiert, so daß das Filterelement 100F in dem Gehäuse gehalten wird. Die Härte des Lippenabschnitts 23 ist ausreichend, um die periphere Form aufrechtzuerhalten, wobei folglich der Lippenabschnitt 23 vor einer Deformationskraft geschützt wird, wenn das Filterelement 100F in den Luftreiniger 500 eingebaut wird.
Der Dichtungsabschnitt 33 des Dichtungsbauteils 30 wird im folgenden beschrieben.
Wenn gemäß der 21A, 21B und 21C eine ursprüngliche Höhe eines ungewebten Textilstückes Tp, für den Fall, daß auf dieses eine Last W angelegt ist, t^o beträgt, und eine Höhe des ungewebten Textilstücks Tp für den Fall, daß es auf eine spezifische Größe gepreßt ist t beträgt und eine Höhe des Textilstücks Tp, für den Fall, daß auf dieses hierauf eine Last W angelegt ist, t^o beträgt, dann wird die Kompressibilität α des Dichtungsbauteils 30 durch die folgende Gleichung (1) berechnet: α[%] = {(to – t)/to} × 100 (1)
Der Permanent-Kompressions-Verformungsanteil CS wird durch die folgende Gleichung (2) berechnet: CS[%] = {(to– t')/(to – t)} × 100 (2)
Die 22 zeigt eine Beziehung zwischen einem geeigneten Bereich der Kompressibilität α[%], wobei der Permanent-Kompressions-Verformungsanteil CS[%] des ungewebten Textils gemäß der 21A, 21B und 21C betrachtet wird.
Wie in der 22 gezeigt ist, befindet sich der geeignete Bereich der Kompressibilität α des ungewebten Textils in einer Bandbreite von 40 bis 80%, wenn der Permanent-Kompressions-Verformungsanteil CS ungefähr 75% beträgt. Mit dem NBR (Nitrilgummi), welches als Vergleichsmaterial gezeigt wird, befindet sich der geeignete Bereich der Kompressibilität α in einer Bandbreite von 20 bis 30% (enger als die Bandbreite bzw. der Bereich des ungewebten Textils). Falls die Kompressibilität α von dem NBR mehr als 60% beträgt, kann ein Bruch oder Spalt erzeugt werden, wie durch einen Schnittpunkt in 22 dargestellt wird.
Der Lippenabschnitt 23 des Filterelements 100F bildet eine Wand, welche die gesamte Peripherie des Flanschabschnitts 20 umgibt. Wenn aus diesem Grunde das Filterelement 100F in einen Luftreiniger bzw. Luftfilter eingebaut wird, dann wird der Lippenabschitt 23 zwischen dem Halterabschnitt 512 des Gehäuses 510 und dem Halterabschnitt 522 der Kappe oder des Deckels 520 gehalten. Da darüber hinaus der Lippenabschnitt 23 des Filterelements 100F einen V-förmigen Querschnitt hat, so kann die Weite bzw. Breite des Flanschabschnitts 20 kleiner gemacht werden und der effektive Bereich de Filterabschnitts 10 entsprechend breiter gemacht werden.
Eine erste Querschnittsänderung des zweiten Ausführungsbeispiels wird nachstehend mit Bezug auf die 23 und 24 beschrieben. Da gemäß der 23 ein Lippenabschnitt 123 eines Flanschabschnitts 120 mit einem flachen Boden oder Grund ausgebildet ist, der eine Breite A hat, um eine trapezoide Form auszubilden, um zu verhindern, daß Geräusche, die in dem Luftreiniger 500 erzeugt werden, nach außen übertragen werden. Die Geräuschübertragung wird ferner verhindert durch ein Dichtungsbauteil 40, das am den Lippenabschnitt 123 an der Schmutzseite gebondet ist, wie in der 24 dargestellt wird.
Eine zweite Querschnittsänderung des zweiten Ausführungsbeispiels wird nachfolgend mit Bezug auf die 25 und 26 beschrieben.
Gemäß der 25 ist ein Dichtungsbauteil 230, das einen konvex-linsenförmigen Querschnitt hat, an der äußeren Peripherie des Flanschabschnitts 220 ausgebildet. Das Dichtungsbauteil 230 ist abgebogen, um auf der offenen Seite des Lippenabschnitts aufgesetzt zu werden, so daß ein flacher Abschnitt 231 des Dichtungsbauteils 230 zu einem flachen Verbindungsabschnitt 221 des Flanschabschnitts 220 erhitzt und gebondet wird. Ein weicher Dichtungsabschnitt 233 mit einer niedrigen Dichte wird in dem Dichtungsbauteil 230 ausgeformt, das mit dem Flanschabschnitt 220 integriert ist.
Gemäß vorstehender Beschreibung wird bei der zweiten Modifikation des zweiten Ausführungsbeispiels das Dichtungsbauteil 230 einstückig mit dem Flanschabschnitt 220 ausgebildet, wobei das Dichtungsbauteil 230 derart gebogen wird, daß die vorstehend beschriebene Dichtungswirkung erhalten wird. Darüber hinaus ist der Flanschabschnitt 220 einstückig mit dem Filterabschnitt 10. Folglich wird die Teileanzahl des Filterelements verringert, so daß die Struktur des Filterelements vereinfacht werden kann.
Eine dritte Querschnittsänderung des zweiten Ausführungsbeispiels wird nachstehend mit Bezug auf die 27 bis 29 beschrieben.
Ein Flanschabschnitt 320 ist einstückig mit der äußeren Peripherie des Filterabschnitts 10 des Filterelements 300F ausgebildet, wobei ein weicher unkomprimierter Dichtungsabschnitt 321 in der Mitte des Flanschabschnitts 320 auf der Sauber-Seite ausgeformt ist. Andererseits ist ein separates Rahmenbauteil 330 an dem Flanschabschnitt 320 auf der Schmutz-Seite fixiert. Das Rahmenbauteil 330 hat vier Vorsprungsabschnitte 331, 332, 333 und 334, die mit dem Flanschabschnitt 320 in Eingriff sind sowie zwei Vorsprungsabschnitte 335 und 336. Der äußerste Vorsprungsabschnitt 331 ist mit der äußeren Peripherie des Flanschabschnitts 320 in Eingriff. Der Vorsprungsabschnitt 332 ist dichtend in die Rückseite eines Dichtungsabschnitts 321 gepreßt. Der Vorsprungsabschnitt 333 ist in den inneren Verbindungsabschnitt des Flanschabschnitts 320 gepreßt, um mit dem Filterelement 300F in Eingriff zu kommen. Der Vorsprungsabschnitt 334 hat ein scharfe Kante, welche in die Seitenfläche des Filterabschnitts 10 eingezwängt ist.
Der Flanschabschnitt 320 sowie der Rahmen 330 werden zwischen dem Halteabschnitt 512 des Gehäuses 510 sowie dem Halteabschnitt 522 des Deckels 520 des Luftreinigers 500 gehalten, wenn das Filterelement 300F in einen Luftreiniger eingebaut wird. Der Rahmen 330 besteht aus einem Kunstharz, welches hart genug dazu ist, eine Deformation zu verhindern, wenn das Filterelement 300F montiert wird. Zu diesem Zweck wird der Dichtungsabschnitt 321 des Flansches 320 unter einem geeigneten Druck preßgeformt.
Wie mit Bezug auf die 17 bis 29 beschrieben worden ist, besteht zumindest der Dichtungsabschnitt oder der Lippenabschnitt aus dem selben Material wie der Filterabschnitt 10. Als ein Ergebnis hiervon wird die Zahl der Teile und Materialien verringert, und das Herstellungsverfahren vereinfacht.
Obgleich die vorliegende Erfindung vollständig mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben worden ist, sollte darauf hingewiesen werden, daß zahlreiche Änderungen und Modifikationen für einen Durchschnittsfachmann ersichtlich sind. Solche Änderungen und Modifikationen fallen jedoch unter den Umfang der vorliegenden Erfindung, wie er durch die nachfolgenden Ansprüche definiert wird.
Filterelement bestehend aus einem ungewebten Filtermaterial oder Textil, mit folgenden Elementen: einer Mehrzahl von gefalteten Abschnitten sowie einen Flanschabschnitt 200, 200A, 200B, der einstückig mit dem Filterabschnitt 100, 100A-100E ausgeformt ist. Der Flanschabschnitt 200, 200A, 200B ist ausgeformt durch ein Paar Preßformstempel, derart, daß er einen dünnen und komprimierten Verbindungsabschnitt 210, der entlang der äußeren Peripherie des Filterabschnitts 100, 100A-100E) ausgeformt ist, einen dicken und unkomprimierten Dichtungsabschnitt 220, 220a-220d, der entlang der äußeren Peripherie des Verbindungsabschnitts 210 ausgeformt ist und einen dünnen Schutzabschnitt 230 hat, der entlang der äußeren Peripherie des Dichtungsabschnitts 220, 220a-220d ausgeformt ist.

Claims

Filterelement, welches in einem Gehäuse installierbar ist, das eine Schmutz-Seite und eine Rein-Seite hat, wobei das Filterelement folgende Bauteile hat: einen gefalteten oder wellenförmigen Filterabschnitt (100, 100A-100E) bestehend aus einem laminierten Filtermaterial und ein Flanschabschnitt (200, 200A, 200B) bestehend aus dem laminierten Filtermaterial, der einstückig mit der äußeren Peripherie des Filterabschnitts (100, 100A-100E) für das Lagern bzw. Abstützen des Filterabschnitts (100, 100A-100E) verbunden ist, wobei der Flanschabschnitt (200, 200A, 200B) folgende Bauteile hat: ein dicker Dichtungsabschnitt (220, 220A-220D), ein dünner komprimierter Verbindungsabschnitt (210) für das Verbinden des Dichtungsabschnitts (220, 220A-220D) mit dem Filterabschnitt (100, 100A-100E), und ein dünner komprimierter Schutzabschnitt (230), der um den Dichtungsabschnitt (220, 220A-220D) für das mechanische Abstützen des Dichtungsabschnitts (220, 220A-220D) angeordnet ist.
Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsabschnitt (220, 220A-220D) weicher ist als der Verbindungsabschnitt (210) und der Schutzabschnitt (230).
Filterelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial aus einem ungewebten Textil besteht, welches eine Klebe- oder Verbindungsfaser enthält.
Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsabschnitt (220, 220A-220D) eine konvexe Oberfläche hat.
Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsabschnitt (220) einen feigenförmigen Querschnitt hat.
Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement rechtwinklig ist, wobei der gefaltete Filterabschnitt (100, 100A) Falten hat, die parallel mit einer Seite des Filterelements angeordnet sind.
Filterelement mit einem Filterabschnitt (100F), der eine Mehrzahl von gefalteten Abschnitten hat und einem Flanschabschnitt (20), der einstückig mit einer äußeren Peripherie des Filterabschnitts (100F) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Flanschabschitt (20) folgende Elemente hat: einen dicken Dichtungsabschnitt (33, 233, 321) und einen Lippenabschnitt (23, 123, 220, 335, 336), der in eine Richtung entgegengesetzt zu dem Dichtungsabschnitt (33, 233, 321) vorsteht.
Filterelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsabschnitt (33, 233, 321) an den Flanschabschnitt (20) fest verbunden ist.
Filterelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsabschnitt (233) sich von der äußeren Peripherie des Flanschabschnitts (20) erstreckt, der gegen den Flanschabschnitt (20) gebogen ist.
Filterelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsabschnitt (233) an den Flanschabschnitt (20) fest verbunden ist.
Filterelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Lippenabschnitt (23, 123, 220, 335, 336) um die gesamte Peripherie des Flanschabschnitts (20) angeordnet ist.
Filterelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Lippenabschnitt (23) einen V-förmigen Querschnitt hat.
Filterelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Lippenabschnitt (123) einen rechtwinkligen Querschnitt hat.
Filterelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Lippenabschitt (23, 123, 220, 335, 336) eine Kompressibilität von mehr als ungefähr 40% hat.
Filterelement mit einem Filterabschnitt (10), der eine Mehrzahl von gefalteten Abschnitten hat, einem Flanschabschnitt (320), der um den Filterabschnitt (10) für das Abstützen des Filterabschnitts (10) angeordnet ist und einem Lippenabschnitt (335, 336), der an den Flanschabschnitt (320) gebondet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Flanschabschnitt (320) einen Dichtungsabschnitt (321) hat, der einstückig mit dem Filterabschnitt (10) ausgebildet ist und aus dem gleichen Filtermaterial wie der Filterabschnitt (10) besteht.
Verfahren zur Herstellung eines Filterelements mit den folgenden Verfahrensschritten: Ausbilden eines gefalteten Blatts (120) aus ungewebtem Textil, Abstützen eines Mittelabschnitts des gefalteten Blatts und Preßformen eines Abschnitts unterschiedlich zu dem Mittelabschnitt des gefalteten Blatts, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßformschritt folgende Unterschritte hat: Einsetzen des gefalteten Blatts zwischen einem oberen Stempel (600B) und einem unteren Stempel (600A), Pressen von inneren und äußeren Peripherien des gefalteten Blatts durch die Stempel (600A, 600B), wodurch ein Dichtungsabschnitt (131, 220A-220D) zwischen den inneren und äußeren Peripherien ausgebildet wird.