DE60311972T2

DE60311972T2 - Luftreiniger und methode zum installieren

Info

Publication number: DE60311972T2
Application number: DE60311972T
Authority: DE
Inventors: J. William J. Bloomington KRISKO; J. Wayne R. St. Louis Park BISHOP; J. Steven Scott Richfield GIESEKE; J. Carolyn J. Bloomington FINNERTY; J. David W. Coon Rapids NELSON
Original assignee: Donaldson Co Inc
Current assignee: Donaldson Co Inc
Priority date: 2002-04-04
Filing date: 2003-04-03
Publication date: 2007-11-15
Anticipated expiration: 2023-04-04
Also published as: DE60311972D1; JP2005521554A; CN1652859A; US8652228B2; US11161072B2; US20050022484A1; JP2010253475A; US20140325947A1; CN103252126B; US20110296806A1; JP5676936B2; JP2013176763A; US10500533B2; JP2015164725A; AU2003226234A8; JP6349363B2; US9295936B2; JP2010253476A; CN100540113C; CN101698133A

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft Filterkonstruktionen zum Filtern von Fluiden, wie z. B. Flüssigkeiten oder Gasen. Insbesondere betrifft die Erfindung Durchgangsfilter-Elemente; Sicherheitsfilter-Elemente; Anordnungen, die solche Elemente enthalten; Vorfilter bzw. Vorreiniger; und Verfahren für den Zusammenbau und die Anwendung solcher Filterelemente.
Stand der Technik
Durchgangsfilter-Elemente wurden in verschiedenen Systemen zur Filterung von Fluiden verwendet, z. B. von Gasen oder Flüssigkeiten. Durchgangsfilter-Elemente haben üblicherweise eine Eintrittsfläche (bzw. ein Eintrittsende) und gegenüberliegend angeordnet eine Austrittsfläche (bzw. ein Austrittsende). Während der Filterung fließt das zu filternde Fluid in einer Richtung, nachdem es an der Eintrittsfläche in das Filterelement eingetreten ist, und hat die gleiche Strömungsrichtung, wenn es aus der Austrittsfläche austritt. Üblicherweise wird ein Durchgangsfilter-Element für den Betrieb in einem Gehäuse installiert. Nach einer gewissen Betriebsperiode muss das Filterelement gewartet werden, entweder durch eine Reinigung oder eine vollständige Ersetzung des Filterelementes. Zwischen dem Filterelement und einem Teil des Gehäuses, in dem das Filterelement für den Betrieb eingesetzt ist, ist eine Dichtung erforderlich, um eine korrekte Filterung des durch die Filteranordnung strömenden Fluids zu gewährleisten.
Bei Luftfiltern mit Durchgangsfilter-Elementen sind Verbesserungen wünschenswert.
Beschreibung der Erfindung
Gemäss der Ansprüche der Erfindung wird ein Luftfilter vorgeschlagen. Das Filterelement dieses Luftfilters besitzt im allgemeinen eine Durchgangsströmungs- Konstruktion und enthält ein Z-Filtermedium. Das Filterelement besitzt eine Dichtungsanordnung.
Im allgemeinen besitzt der Luftfilter ein Gehäuse mit einem Deckel und einem Primär-Luftfilterteil. Ein Primär-Filterelement ist derart in dem Gehäuse angeordnet, dass eine Axialdichtung bzw. eine Quetschdichtung des Filterelementes zwischen dem Deckel und dem Primär-Luftfilterabschnitt positioniert ist. Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen enthält der Deckel einen Vorfilter bzw. Vorreiniger, der vorzugsweise mehrere Zentrifugal-Abscheider und einen Staubaustritt besitzt.
Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen besitzt der in dem Gehäuse angeordnete Primär-Luftfilter eine „Rennbahnform".
Die Erfindung betrifft auch Sicherheitselemente.
Ferner schlägt die Erfindung Installationsverfahren vor.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen.
Es zeigt:
1 eine perspektivische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Luftfilteranordnung;
2 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Luftfilteranordnung gemäss 1, in der der Vorfilter bzw. der Vorreiniger, das Primär-Filterelement und das Sicherheitsfilterelement sichtbar sind;
3 eine Ansicht des Eintrittsendes der Luftfilteranordnung gemäss 1;
4 einen Querschnitt 4-4 gemäss 3 der Luftfilteranordnung gemäss 1;
5 eine schematische perspektivische Ansicht des Z-Filtermediums, einem Filtermediumtyp, der erfindungsgemäß in Primär-Filterelementen eingesetzt wird;
6 eine Ansicht des Eintrittsendes des Primär-Filterelementes gemäss 2;
7 einen Querschnitt 7-7 gemäss 6 des Primär-Filterelementes gemäß 6;
8 eine vergrößerte fragmentarische Ansicht, die das Zusammenwirken des an dem primären Filterelement befestigten Dichtungselementes und der Bauteile einiger Gehäusekomponenten zeigt;
9 einen fragmentarischen Querschnitt einer alternativen Ausführungsform eines erfindungsgemäß verwendeten Dichtungselementes;
10 eine vergrößerte fragmentarische Ansicht analog der in 8 dargestellten Ansicht, die jedoch die in 9 dargestellte alternative Dichtungsanordnung zeigt;
11 eine perspektivische Ansicht eines Sicherheits-Filterelementes, das in der in 2 dargestellten Luftfilteranordnung einsetzbar ist;
12 einen Längsschnitt des Sicherheitsfilterelementes gemäss 11;
13 eine Seitenansicht des Sicherheits-Filterelementes gemäss 11;
14 eine Seitenansicht des Sicherheits-Filterelementes gemäss 11;
15 eine perspektivische Ansicht des primären Filterelementes und des Sicherheits-Filterelementes im zusammengebauten Zustand;
16 eine perspektivische Ansicht des primären Filterelementes und des Sicherheits-Filterelementes im zusammengebauten Zustand, aus einer der Perspektive gemäss 15 gegenüberliegenden Perspektive;
17 eine Seitenansicht des primären Filterelementes und des Sicherheits-Filterelementes im zusammengebauten Zustand gemäss 15 und 16;
18 eine Draufsicht des Filterelementes gemäss 17;
19 eine Bodenansicht der Filterelementanordnung gemäss 17;
20 einen Querschnitt 20-20 gemäss 18 des primären Filterelementes und des Sicherheits-Filterelementes im zusammen gebauten Zustand;
21 eine Seitenansicht des primären Filterelementes und des Sicherheits-Filterelementes im zusammengebauten Zustand; und
22 einen Querschnitt 22-22 gemäss 21 der Filteranordnung gemäss 21.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Übersicht
Im allgemeinen sind die hier beschriebenen Techniken für Fluidfilter anwendbar. Dies sind im allgemeinen zwei Arten von Fluidfiltern bei denen die Techniken angewendet werden können: nämlich Flüssigkeitsfilter und Gasfilter. Die dargestellte Ausführungsform ist spezifisch für einen Luftfilter (d. h., einer Art der Gasfilter), d. h. seine Eigenschaften werden in diesem Zusammenhang beschrieben. Die Anwendung der Prinzipien und der Techniken die für Flüssigkeitsfilter oder andere Filter, z. B. andere Gasfilter beschrieben werden, sind aus der allgemeinen Beschreibung ersichtlich.
In 1 kennzeichnet die Bezugszahl 1 eine erfindungsgemäße Luftfilteranordnung. Die Luftfilteranordnung 1 besitzt im allgemeinen: ein Gehäuse 2, einen Austrittskanal 3 und einen Staubaustritt 4. Im allgemeinen besitzt die Luftfilteranordnung 1, wie unten beschrieben, innerhalb des Gehäuses 2 auch ein wartbares (primäres) Filterelement und optional ein wartbares (sekundäres) Sicherheits-Filterelement. Wenn hier der Begriff „primär" in Bezug auf ein Filterelement verwendet wird, ist damit gemeint, dass er sich auf ein Filterelement bezieht, das die Hauptfilterung innerhalb der Filteranordnung durchführt. In diesem Zusammenhang ist mit dem Begriff „Filterung" die Abscheidung von Materialpartikeln aus dem Fluidstrom während der Strömung des Fluids durch das Filtermedium gemeint. Der Begriff „wartbar" bezieht sich in diesem Zusammenhang auf ein Filterelement, dass so konfiguriert ist, dass es periodisch ausgebaut und ersetzt wer den kann. (D. h., der Luftfilter kann dadurch gewartet werden, dass ein Filterelement ausgebaut wird und ein anderes Filterelement eingebaut wird.) Das Sicherheits-Filterelement bzw. das sekundäre Filterelement schützt im Falle eines Versagens des primären Filterelementes stromabwärts angeordnete Komponenten der Geräte bzw. Maschinen für die die Filteranordnung 1 installiert ist.
In 1 ist der allgemein dargestellte Luftfilter 1 ein bevorzugter zweistufiger Luftfilter mit einem Deckel 7, in diesem Fall mit einem Vorfilter bzw. einem Vorreiniger 8 und einem Primär-Luftfilter 9. Das dargestellte spezifische Gehäuse 2 ist an einer Verbindungsstelle 11 mit dem Deckel 7 und dem Primär-Luftfilter 9 verbunden. An der Gehäuseverbindungsstelle 11 können der Deckel 7 und der Primär-Luftfilter 9 von einander getrennt werden, bzw. geöffnet werden, um den Zugang zu einer intern angeordneten Filterelement-Komponente für die Wartung zu ermöglichen. Dieser Vorgang wird nachstehend detaillierter beschrieben. In dieser Beschreibung wird ein Schritt des Schwenkens oder in einigen Fällen sogar des Entfernens eines Gehäusedeckels 7 relativ zu dem Primär-Luftfilterelement 9 als Schritt zum Ermöglichen eines Wartungszuganges zu einer intern angeordneten Filterelement-Komponente oder alternativ als „Öffnen" des Luftfilters 1, z. B. für die Wartung, beschrieben.
Im allgemeinen tritt zu filternde Luft am Eintrittsende 12 in den Luftfilter 1 ein, um einzelne Zyklon- bzw. Zentrifugal-Abscheider 13 des Vorreinigers 8 zu durchströmen. Die als Abscheider 13 einsetzbaren Abscheiderarten entsprechen dem Stand der Technik; es können die verschiedensten Abscheiderarten verwendet werden, z. B. die in den U.S. Patenten 4,242,115 und 4,746,340 beschriebenen. Jedoch kann der dargestellte spezielle Vorfilter bzw. Vorreiniger 8 Vorteile bringen. In den Abscheidern 13 findet eine erste Staubabscheidestufe bzw. eine Vorreinigung statt; der an dieser Stelle abgeschiedene Staub wird durch den Staubaustritt 4 aus dem Vorfilter bzw. Vorreiniger 8 ausgestoßen, insbesondere durch das Staubabscheiderohr 14 und das Staubabscheideventil 15. Allerdings ist der in dem Vorfilter bzw. Vorreiniger 8 ausgeführte Prozess keine „Filterung", wie der Begriff oben definiert wurde, da die Staubabscheidung in dem Vorreiniger 8 durch Zentrifugalkräfte bewirkt wird, im Gegensatz zu einem Prozess in dem das Fluid durch ein Filtermedium geführt wird. Der dargestellte spezielle Vorreiniger 8 ist nachstehend in Kapitel 5.D beschrieben.
Luft, die aus dem Vorreiniger 8 austritt und in den Primär-Luftfilter 9 eintritt, wird dann durch ein intern angeordnetes Primär-Filterelement (nachstehend in Kapitel 5.B beschrieben), durch ein optionales Sicherheits-Filterelement (nachstehend in Kapitel 5.C beschrieben) und dann in einen Reinluftbereich geführt, um schließlich durch einen Reinluft-Austrittskanal 3 auszutreten. Von dem Kanal 3 kann die Reinluft zu einem jeweiligen stromabwärts angeordneten Gerät geführt werden, z. B. dem Lufteintritt einer Verbrennungs-Kraftmaschine.
Gemäss 1 und 2 ist der Deckel 7 im allgemeinen mit Hilfe von Haltern 16 und Schnappbügeln 17 an dem Primär-Luftfilter 9 befestigt. Wenn die Schnappbügel 17 gelöst werden, kann der Deckel 7 relativ zum Primär-Luftfilter 9 des Gehäuses 2 geöffnet werden, dadurch, dass der Deckel 7 (bzw. der Vorreiniger 8) relativ zu den Haltern 16 geschwenkt wird. Alternativ kann das System so konfiguriert sein, dass der Deckel 7 während des Öffnens vollständig entfernt wird.
Gemäss 1 kann die Luftfilteranordnung 1 mit Hilfe von Befestigungs-Konsolen 19, z. B. unter der Verwendung von Bolzen, an verschiedenen Geräte- bzw. Maschinen-Teilen befestigt werden. Im allgemeinen wird der Luftfilter 1 so befestigt, dass das Staubabscheiderohr 14 und das Staubabscheideventil 15 weitgehend abwärts gerichtet sind, so dass der Staubabfluss unterstützt wird.
Es wird nun auf 4 aufmerksam gemacht, die einen Querschnitt 4-4 gemäss 3 zeigt. In 4 ist der Vorreiniger 8 an dem Primär-Luftfilter 9 befestigt dargestellt, wobei auch das innen angeordnete Primär-Filterelement 22 und das innen angeordnete Sicherheitsfilterelement 20 dargestellt. sind.
Verwendbare Primär-Filterelemente
Das Filterelement 22 ist für Durchgangsströmung konfiguriert; d. h., es besitzt eine Durchgangsströmungs-Konstruktion. Mit dem Begriff „Durchgangsströmung" ist in diesem Zusammenhang gemeint, dass das Fluid, das zum Filtern zu dem Filterelement 22 strömt, in das Filterelement 22 in einem Eintrittsende bzw. einer Eintrittsfläche 23 in einer ersten Richtung eintritt und am gegenüberliegenden Austrittsende bzw. Austrittsfläche 24 in weitgehend der gleichen Richtung aus dem Filterelement 22 austritt. Der oben definierte Begriff „Durchgangsströmung" wird verwendet, um die Strömung in dem erfindungsgemäßen System spezifisch von der Strömung in einem System zu unterscheiden, das in WO 89101818 published 9 March 1989 beschrieben ist, indem Luft in ein zylindrisches Faltenfilterelement in Richtung einer zylindrischen Fläche eintritt, und dann das Filterelement (z. B. durch eine Öffnung) verlässt, nachdem es eine Änderung der Strömungsrichtung von ungefähr 90° durchgeführt hat.
Das Filterelement 22 besitzt eine Filterkonstruktion mit einer äußeren Seitenwand oder Oberfläche 25 und einem Filtermedium 26, das so konfiguriert ist, dass es Materialpartikel aus einem Gasstrom herausfiltert, der an dem Eintrittsende bzw. der Eintrittsfläche 23 eintritt, so dass der Gasstrom, der an dem Austrittsende bzw. der Austrittsfläche 24 austritt mindestens teilweise sauber ist (d. h. frei von Materialpartikeln). Wie ebenfalls aus 2 ersichtlich ist, besitzt das Filterelement 22 auch eine Dichtung oder ein Dichtungselement 28, das Leckagen zwischen dem Filterelement 22 und Teilen des Gehäuses 2, in dem das Filterelement 22 installiert ist, verhindert. Das bevorzugte Dichtungselement 28 erstreckt sich vollständig peripher um die äußere Seitenwand 25 der Durchgangsströmungs-Konstruktion bzw. des Filterelementes 22.
Bevorzugte Filtermedia 26, die in dem Primär-Filterelement 22 der Luftfilteranordnung 1 einsetzbar sind, sind Media des nachstehend beschriebenen Typs, die üblicherweise als „Z-Media" oder „Z-Filter-Media" bezeichnet werden. Z-Filter-Media besitzen üblicherweise ein gewelltes oder gefaltetes Mediablatt, das an einem nicht gefalteten Deckblatt befestigt ist. Die Media sind so angeordnet, dass sie einen Satz in Längsrichtung angeordneter Flöten bzw. Faltenkanäle oder Luftströmungskanäle auf einer Seite des gewellten oder gefalteten Filtermediums und einen anderen Satz von Strömungskanälen auf einer gegenüberliegenden Seite des Filtermediums bilden. Im Betrieb wird der eine Satz der Faltenkanäle als Eintritts-Faltenkanäle bezeichnet, die an einem Eintrittsende bzw. einer Eintrittsseite des Filtermediums offen sind und an einem Austrittsende bzw. einer Austrittsseite des Filtermediums verschlossen oder auf andere Weise zugefaltet sind. Analog werden die Faltenkanäle eines zweiten Satzes von Faltenkanälen üblicherweise als Austrittsfaltenkanäle bezeichnet, die an dem Eintrittsende, bzw. der Eintrittsseite des Filters verschlossen und an dem Austrittsende bzw. der Austrittsseite des Filters offen sind. Im Betrieb strömt Luft in eine Strömungsfläche der Luftfilterkonstruktion, in dem sie in die offenen Eintritts-Faltenkanäle am stromaufwärtigen Ende des Filterelementes eintritt. Da die Luft nicht aus den verschlossenen Enden dieser Eintrittsfaltenkanäle austreten kann, muss sie durch das Filtermedium in die Austrittsfaltenkanäle strömen. Die gefilterte Luft tritt dann durch die offenen Ende der Austrittsfaltenkanäle aus dem Austrittsende des Filterelementes aus.
Für die Form des Primär-Filterelementes 22, d. h. für die Konfiguration des äußeren Umfanges, können die verschiedensten Formen verwendet werden. Die in den Zeichnungen dargestellte spezielle verwendete Konfiguration ist eine „unrunde" bzw. „Rennbahn-" Form. Ihre Form ist in 6, die das Filterelement zeigt, ersichtlich. Gemäss 6 besitzt die Form ein erstes gerades Seitenteil 38 und ein dazu gegenüberliegend weitgehend parallel angeordnetes zweites Seitenteil 39, und einander gegenüberliegende runde (üblicherweise halbkreisförmige) Endteile 40 und 41. Alternative Konfigurationen schließen z.B. Oval- und Kreis-Formen ein.
Gemäss 5 ist das Filtermedium 26 üblicherweise eine gewickelte zweischichtige Konstruktion 45 aus einem flachen (nicht gewellten) Blatt 46, das mit einem gewellten Blatt 47 verbunden ist. Üblicherweise wird von einer Seite 48 des gewellten Blattes 47 ein erster Satz von Faltenkanälen 49 gebildet; und von einer gegenüberliegenden zweiten Seite 50 des gewellten Blattes 47 ein zweiter Satz von Faltenkanälen 51 gebildet. In 5 entspricht die Kante 53 der Eintrittsfläche 23 gemäss 2; und die Kante 54 entspricht der Austritts-Fläche 24 gemäss 2. In 5 kennzeichnen die gestrichelten Linien wo und wie die zweischichtige Konstruktion 45 durch das Wickeln wieder auf sich selbst gelegt wird; die ausgezogenen Linien kennzeichnen eine äußere Schicht der dargestellten zwei Schichten. Bei alternativen Ausführungsformen kann das Filtermedium eine Stapelkonstruktion anstelle einer gewickelten Konstruktion sein. Eine Stapelkonstruktion besitzt mehrere Schichten von einem an einem gewellten Blatt 47 befestigten flachen Blatt 46, die aufeinander gestapelt sind.
Der erste Satz der Faltenkanäle 49 kann benachbart der Kante 54 durch einen Dichtungssaum oder eine ähnliche Konstruktion (nicht dargestellt) verschlossen sein. Der zweite Satz der Faltenkanäle 51 ist benachbart zu der ersten Kante 53 durch einen Dichtungssaum 55 verschlossen, wie dargestellt.
Aus 2 und 5 ist ersichtlich, wie das Filtermedium 26 funktioniert. Generell ist der erste Satz von Faltenkanälen 49 an der Eintrittsfläche 23 offen und enthält damit Eintrittsfalten-Kanäle. Sie sind an ihren Austrittsenden 54 durch einen Dichtungsfalz oder einen ähnlichen Verschluss an dieser Stelle verschlossen. D. h., Luft, die an der Eintrittskante 53 in die Faltenkanäle 49 eintritt, muss durch das Filtermedium 26 strömen, um aus den Austritts-Strömungskanälen 49 auszutreten. Bei der Strömung durch das Filtermedium 26 erfolgt die Filterung; anschließend tritt das Fluid in einen zweiten Satz von (Austritts-)Faltenkanälen 51 in einem Bereich stromabwärts von der Dichtung 53 ein. Die Austrittsfaltenkanäle 51 sind entlang der Kante 54 offen, d. h., der gefilterte Fluidstrom kann aus dem Filtermedium 26 austreten. Diese Art der Konstruktion wird hierin allgemein als Z-Filtermedium bezeichnet. Das Z-Filtermedium kann eine Vielzahl von Faltenkanälen besitzen, von denen jeder an einer Eintrittsströmungsfläche einen stromaufwärtigen Teil und an einer Austrittsströmungsfläche einen stromabwärtigen Teil besitzt; Ausgewählte Faltenkanäle sind an dem stromaufwärtigen Teil offen und an dem stromabwärtigen Teil verschlossen; und andere ausgewählte Faltenkanäle sind an dem stromaufwärtigen Teil verschlossen und an dem stromabwärtigen Teil offen.
Für das Filtermedium 26 können die verschiedensten Wellen- bzw. Falten-Formen und -Größen verwendet werden. Beispiele sind Wellen bzw. Falten, die Faltenkanäle folgender Formen erzeugen:
gerade Faltenkanäle, wobei die Faltenkanäle parallel zueinander angeordnet sind und ihre Querschnittsform von einem zum anderen Ende nicht ändern;

– gerade Faltenkanäle mit zusammengedrückten oder gequetschten Enden; und
– konische Faltenkanäle, bei denen die Eintrittsfalten-Kanäle sich stetig von einem weiten Ende zu einem engen Ende verengen, kombiniert mit benachbarten Austrittsfalten-Kanälen, die sich in der gleichen Richtung von einem engen Ende zu einem weiten Ende erweitern.

Verschiedene Z-Filtermediumkonfigurationen sind in den folgenden Referenzen beschrieben:
Standardfalten-Kanäle sind in U.S. 5,820,646 und U.S. 5,895,574 dargestellt.
Konische Faltenkanäle, Faltenkanäle mit zusammengedrückten Enden und andere von Varianten Faltenkanalform sind in WO 97/40918, published November 6, 1997 beschrieben.
Das in 2 dargestellte (Primär-)Filterelement 22 ist wartbar. Mit dem Begriff „wartbar" ist in diesem Zusammenhang gemeint, dass das Filterelement 22 aus der Luftfilteranordnung 1 ausgebaut und entweder wieder instand gesetzt oder ersetzt wird. In typischen Systemen wird das Filterelement 22 periodisch durch die Installation eines neuen Filterelementes ersetzt.
Gemäss 7 besitzt das Filterelement 22 im allgemeinen drei Komponenten: den Hauptkörper bzw. die Durchgangsströmungs-Konstruktion 52, die im wesentlichen das Filtermedium 26 enthält, ein Mittelstück bzw. Kern 57 oder andere mit dem Filtermedium 26 verbundene Fachwerkskonstruktion und eine Dichtung oder ein Dichtungselement 28. Das Dichtungselement 28 ist üblicherweise so positioniert, dass es den Hauptkörper bzw. die Durchgangsströmungs-Konstruktion 52 vollständig umgibt, vorzugsweise benachbart zu der Eintritts-Strömungsfläche 23, d. h., in einem Abstand von 10 mm und vorzugsweise in einem Abstand von 5 mm von der Eintritts-Strömungsfläche 23.
Es ist zu beachten, dass die Querschnitte des Hauptkörpers bzw. der Durchgangsströmungs-Konstruktion 52 des Filterelementes 22 in den Zeichnungen schematisch dargestellt sind. D. h., Details der Faltenkanäle sind nicht dargestellt. Details der Faltenkanäle sind in keiner Zeichnung dargestellt außer, zum leichteren Verständnis, in dem Beispiel in 5 und einem Teil der 15. Wie bereits erwähnt, können die verschiedensten Faltenkanalformen verwendet werden. Beispiele, die die Enden eines Z-Filter-Elementes und die Dichtung an diesen Enden zeigen, sind in den Zeichnungen von U.S. Des. 396,098; U.S. 6,190,432; U. S. Des. D450,827; U.S. 6,235,195; U.S. D437,402 und U.S. D450,828 dargestellt.
Gemäss 7 besitzt der Hauptkörper (bzw. die Durchgangsströmungs-Konstruktion) 52 des Filterelementes 22 eine äußere Oberfläche 56, die im allgemeinen aus einem Teil des flachen (d. h., nicht gewellten) Blattes 46, das zur Bildung der Wickelkonstruktion 45 verwendet wird oder einem anderen äußeren Blatt oder Abdeckung, die um das Filtermedium 26 angeordnet ist, besteht.
Das in 7 im Querschnitt dargestellte Dichtungselement bzw. die Quetschdichtung bzw. die Axialdichtungspackung 28 besitzt folgende Konstruktionsmerkmale: Befestigungsöffnung 60 (8) und axialer Dichtungs-Bereich 61 (7). Die Befestigungsöffnung besitzt eine innere Tasche 63, mit der das Dichtungselement 28 an dem Rahmen 58 befestigt wird.
Der Axial-Dichtungsbereich 61 ist so angeordnet, dass er axial zwischen zwei Gehäuseteilen zusammengedrückt wird. Bei der dargestellten speziellen Luftfilteranordnung 1 sind diese beide Gehäuseteile: der Deckel 7 und der Primär-Luftfilterteil 9. Wie speziell in 8 dargestellt, erfolgt diese Zusammendrückung zwischen dem Flansch 70 des Vorreinigers bzw. Vorfilters 8 und dem Flansch 71 des Primär-Luftfilterteiles 9. Die Zusammendrückung des Dichtungselementes 28 an dieser Stelle wird, da die Zusammendrückung in axialer Richtung erfolgt als „axial" bezeichnet. Mit den Begriffen „axial", „axial gerichtete Zusammendrückung" und Varianten davon ist in diesem Zusammenhang eine Zusammendrückung gemeint, die durch Druckkräfte erfolgt, die direkt in der Richtung von der Eintrittsströmungsfläche 23 zur Austrittsströmungsfläche 24 wirken.
Gemäss 7 besitzt das Axial-Dichtungselement 28 im allgemeinen eine erste Seite 75, eine gegenüberliegende zweite Seite 76 und eine äußere Ringfläche 77. Gemäss 8 besitzt das Dichtungselement 28 ferner vorzugsweise die Befestigungsöffnung 60. Die Befestigungsöffnung 60 besitzt eine Tasche 63. Die Tasche 63 nimmt einen Teil des Rahmenelementes 58 auf, um das Dichtungselement 28 an dem Hauptkörper 52 zu befestigen. Bei der in 8 dargestellten Ausführungsform besitzt die Tasche 63 einen Kanal 88. Der Kanal 88 wird in der dargestellten Ausführungsform durch die Mittellinie 94 des Dichtungselementes 28 zweigeteilt. D. h. bei der bevorzugten Ausführungsform ist das Dichtungselement 28 symmetrisch zur Mittellinie 94, also auch symmetrisch zur Mittellinie des Kanals 88. Die Tasche 63 ermöglicht es, das Dichtungselement 28 an dem Rahmenelement 58 zu befestigen und „zu sichern".
In 6–8 ist eine Ausführungsform des Rahmenelementes 58 dargestellt. Bei der dargestellten Ausführungsform besitzt die Rahmenkonstruktion 58 ein Rahmenelement 96, das dazu dient, das Dichtungselement 28 an dem Hauptkörper 52 zu befestigen. Das Rahmenelement 96 besitzt ein Band 98 (8), das einen Ring 100 (6) bildet, der sich vollständig um den Umfang des Hauptkörpers 52 erstreckt. Das Rahmenelement 96 besitzt einen Vorsprung 102 (8). Der Vorsprung 102 erstreckt sich vorzugsweise vollständig um den Umfang der Durchgangs-Strömungskonstruktion 52. Der Vorsprung 102 nimmt das Dichtungselement 28 auf. Insbesondere erstreckt sich der Vorsprung 102 in die Tasche 63 und wird von der Tasche 63 in einer Art „Saugpassung" aufgenommen.
Gemäss 8 besitzt das Rahmenelement 96 eine Lippe 108, die sich von dem Band 98 radial nach innen erstreckt. Die Lippe 108 greift über die äußere Umfangskante 109 des Hauptkörpers 52. D. h., die Lippe 108 erstreckt sich mindestens einen Teil über das Eintrittsende 23 des Filterelementes 22. Die Lippe 108 unterstützt die Befestigung des Rahmenelementes 96 an dem Hauptkörper 52. Die Lippe 108 ist an einem Ende 110 des Bandes 98 angeordnet.
An einem gegenüberliegenden Ende 112 des Bandes 98 besitzt das Band 98 einen konischen Teil 114. Der konische Teil 114 unterstützt die einfache Montage der Befestigung des Rahmenelementes 96 an dem Hauptkörper 52. Insbesondere wird bei bevorzugten Ausführungsformen bei der Montage das Dichtungselement 28 an dem Rahmenelement 96 dadurch befestigt, dass das Dichtungselement 28 auf das Rahmenelement 96 gedrückt wird. Dies wird dadurch erreicht, dass die Tasche 63 des Dichtungselementes 28 über den Vorsprung 102 gedrückt wird, bis das Dichtungselement 28 korrekt an dem Rahmenelement 96 befestigt ist. Üblicherweise dehnt sich der Dichtungsring 116 etwas, um über das Rahmenelement 96 zu passen und wenn er dann korrekt auf dem Vorsprung 102 sitzt, ist er gespannt, so dass er dicht an dem Rahmenelement 96 befestigt ist.
Die Kombination Dichtungsring 28 und Rahmenelement 96 wird dann an dem Hauptkörper 52 befestigt. Dies erfolgt dadurch, dass das Rahmenelement 96 über das Eintrittsende 23 platziert wird. Das konische Ende 114 unterstützt die Montage der Kombination Dichtungselement 28/Rahmenelement 96 auf den Hauptkörper 52 ohne das Eintrittsende 23 zu beschädigen. Das konische Ende 114 unterstützt die Platzierung des Rahmenelementes 96 auf das Eintrittsende 23.
Vorzugsweise ist das Rahmenelement 96 mittels eines Klebers zwischen dem Band 98 und der äußeren Oberfläche 56 des Hauptkörpers 52 an dem Hauptkör per 52 befestigt. Der konische Teil 114 unterstützt den Auffang überschüssigen Klebers während der Montage des Bandes 98 an dem Hauptkörper 52. Dies unterstützt die Minimierung jedes unvorhersehbaren Kleberüberschusses, der zwischen dem Band 98 und dem Hauptkörper 52 herausgequetscht werden kann.
Gemäss 6 und 7 besitzt das bevorzugte Rahmenelement 96 eine Querstrebenkonstruktion 122. Die Querstrebenkonstruktion 122 unterstützt die Strukturintegrität und die Gesamtfestigkeit des Filterelementes 22 im Bereich des Dichtungselementes 28. Sie kann auch helfen, ein „Teleskopieren" des Filtermediums 26 zu verhindern. Ein „Teleskopieren" kann nur auftreten, wenn bei dem Wickeln des Filtermediums benachbarte Schichten sich weiter nach außen als andere Schichten erstrecken. Die Querstrebenkonstruktion 122 kann helfen ein solches „Teleskopieren" zu verhindern. In der speziellen dargestellten Ausführungsform besitzt die Querstrebenkonstruktion 122 drei Querriegel 124, 125 und 126, die von der Lippe 108 weg ragen und sich über das Eintrittsende 23 erstrecken. Die Querstrebenkonstruktion 122 trägt in Verbindung mit anderen Eigenschaften auch zu einer attraktiven, dekorativen Erscheinung des Produktes bei.
Es wird erwartet, dass eine solche Konfiguration des Dichtungselementes 28 für Filterelemente 22 der verschiedensten Größen verwendet werden kann. Typische Anordnungen sind Filterelemente in der Größenordnung von 10 cm bis 60 cm Länge (gemessen zwischen der inneren Oberfläche 23 und der äußeren Oberfläche 24) und 10 cm bis 50 cm breit (im Durchmesser, falls sie kreisförmig sind; in der längsten Abmessung, wenn sie „rennbahnförmig", unrund oder oval sind).
Alternative Dichtungs- und Rahmen-Ausführungsformen
In 9 und 10 ist ein alternatives axiales Dichtungselement 28' dargestellt. Das Dichtungselement 28' besitzt üblicherweise eine erste Seite 75', eine gegenüberliegende zweite Seite 76' und eine äußere ringförmige Oberfläche 77'. Vorzugsweise ist das Dichtungselement 28' so konfiguriert, dass jede Seite 75' und 76' mit einer Erhebung, einem Knopf oder einer Rippe 85' und 86' ausgerüstet ist. Vorzugsweise ist jede Rippe 85' und 86' durchgängig, d. h. sie erstreckt sich kontinuierlich um die Durchgangs-Strömungskonstruktion 52.
Bei bevorzugten Ausführungsformen besitzt der Vorsprung 102' des Rahmens 58' eine Form die der Form der Tasche 63' entspricht. D. h., der Vorsprung 102' besitzt einen Schaft 104' und einen Kopf 106'.
Das Dichtungselement 28' wird dadurch an dem Rahmenelement 96' befestigt, dass das Dichtungselement 28' auf das Rahmenelement 96' gedrückt wird. Dies wird dadurch erreicht, dass die Tasche 63' des Dichtungselementes 28' über den Vorsprung 102' gedrückt wird, bis das Dichtungselement 28' operativ an dem Rahmenelement 96' befestigt ist. Üblicherweise dehnt sich das Dichtungselement 28' etwas, damit es über das Rahmenelement 96' passt; wenn das Dichtungselement 28' korrekt auf dem Vorsprung 102' sitzt, ist es so gespannt, dass es dicht auf dem Rahmenelement 96' sitzt.
Aus der oben beschriebenen Anwendung der Dichtungsanordnungen 28 und 28' ergeben sich zahlreiche Vorteile. Z. B.:
Da das Dichtungselement benachbart zum Eintrittsende 23, Bereich 118, (4) angeordnet ist, ist der Raum zwischen dem Filterelement 22 und dem Gehäuse 9 ein Reinluftraum. D. h., vorteilhafterweise sammelt sich in diesem Bereich kein Staub an. Dies hat z. B. zur Folge, dass es während der Reinigung unwahrscheinlich ist, dass in dem Reinluftbereich 32 eine nennenswerte Staubverunreinigung vorhanden ist.
Da die Dichtung 28 eine Axialdichtung ist, besteht keine Notwendigkeit eine nennenswerte Verlängerung der Dichtung zwischen dem Filterelement-Körper 52 und der inneren Oberfläche des Gehäuses 9 (4) vorzusehen. D. h., dass die Abstandsdimensionen im Bereich 118 zwischen der Wand 10 und dem Körper 52 relativ klein sein können, im Bereich von 10 mm oder weniger, üblicherweise 6 mm oder weniger, vorzugsweise 2 mm oder weniger.
Für das Filtermedium 26 können die verschiedensten Materialien verwendet werden. Ein verwendbares Filtermedium 26 enthält Zellulose-Media mit folgenden Eigenschaften:

– Flächengewicht ungefähr 84,7 g/m² (45–55 lbs/3000 sqft), z. B. 78,1–87,8 g/m² (48–54 lbs/3000 sqft);
– Dicke ungefähr 0,13–0,38 mm (0,005–0,015 inch) z. B. ungefähr 0,25 mm (0.010 inch);
– Frazier Durchlässigkeit ungefähr 6,1–7,6 m/min (20–25 ft/min), z. B ungefähr 6,7 m/min (22 ft/min);
– Porengröße ungefähr 55–65 μm, z. B. ungefähr 62 μm;
– Reißfestigkeit im nassen Zustand ungefähr 126 kg/m (7 lbs/inch), z. B 153 kg/m (8,5 lbs/inch); und
– Berstfestigkeit nass aus der Maschine ungefähr 1,03–1,72 bar (15–25 psi), z.B. ungefähr 1,59 bar (23 psi).

Das Zellulosemedium kann mit Feinfasern verstärkt sein, z. B., Fasern einer Größe (Durchmesser) von 5 μm oder weniger und in einigen Fällen im Unter-μm-Bereich. Verschiedene Verfahren können zum Aufbringen der Feinfasern auf das Medium verwendet werden. Einige solcher Lösungen sind z. B. in U.S. Patent 5,423,892, column 32 at lines 48–60 charakterisiert. Genauer, solche Lösungen sind in den U.S. Patenten No. 3,878,014; 3,676,242; 3,841,953; und 3,849,241 beschrieben. Wenn Feinfasern verwendet werden, kann eine Lösung sein, ausreichend Feinfasern aufzubringen, bis die resultierende Filtermedia-Konstruktion die folgenden Eigenschaften besitzt:

– Anfangswirkungsgrad 99,5 % als Durchschnittswert, mit keinem Einzeltest unterhalb 90 %, getestet gemäss SAE J726C, unter der Verwendung von SAE Feinstaub; und
– Gesamtwirkungsgrad 99,98 % als Durchschnittswert, gemäss SAE J726C.

Kernkonstruktion
In 6, 7, 20 und 22 ist eine verwendbare Kernkonstruktion 57 dargestellt. Die Kernkonstruktion 57 wird verwendet, um das Filtermedium 26 zu tragen; sie unterstützt ferner die Bildung der gewünschten endgültigen äußeren Form des Primärfilterelementes 22. Wie nachstehend erläutert wird, kann das Filtermedium 26 so konfiguriert werden, dass es einen Einstecksockel 130 bildet, der die Zentrierung des Filterelementes 22 unterstützt, wenn das Filterelement 22 in dem Pri märluftfilter 9 positioniert wird. Der von dem Filtermedium 26 in dem Primärfilterelement 22 gebildete Einstecksockel 130 kann benutzt werden, um das Primärfilterelement 22 mit einer Erhebung im Innenraum des Luftfiltergehäuses 2 auszurichten. Bei speziellen bevorzugten Ausführungsformen kann die Erhebung Teil des Sicherheitselementes sein. Dies wird nachstehend in Kapitel 5.C.2 beschrieben.
Eine Vielfalt von Kernkonstruktionen 57 ist einsetzbar. Die dargestellte spezielle Kernkonstruktion 57 kann vorteilhaft eingesetzt werden. Die dargestellte Kernkonstruktion 57 unterstützt die Aufnahme des Einstecksockels 130. Die dargestellte Kernkonstruktion 57 besitzt insbesondere ein nicht-zylindrisches Element 132. Gemäss 22 besitzt das nicht-zylindrische Element 132 mindestens einen Bereich einander gegenüberliegender Wände 134 und 135, die einen zwischen ihnen liegenden offenen Raum 136 umgeben. Der offene Raum 136 dient als offene Aufnahmetasche 138. Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform nimmt die Aufnahmetasche 138 den von dem Filtermedium 26 gebildeten Einstecksockel 130 auf. Bei der dargestellten Ausführungsform sind sowohl der Einstecksockel 130 und die Aufnahmetasche 138 nicht-zylindrisch. Mit dem Ausdruck „nicht-zylindrisch" ist gemeint, dass der Querschnitt keinen Kreis bildet. Vielmehr ist der Querschnitt nicht-kreisförmig. Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist der Querschnitt des Einstecksockels 130 und der Aufnahmetasche 138 lang gestreckt; er besitzt einander gegenüberliegende Seitenwände 134 und 135, die einen Spalt von nicht mehr als 20 mm, mindestens größer als 2 mm und typischerweise 3–12 mm, zwischen sich bilden. Die einander gegenüberliegenden Seitenwände 134 und 135 sind durch gebogene Enden 140 und 141 mit einander verbunden, wie in 6 ersichtlich ist.
Die dargestellte Kernkonstruktion 57 besitzt zur Versteifung eine Formstruktur 144 (7). Die bevorzugte Ausführungsform der Kernkonstruktion 57 beinhaltet ferner einen geformten Stopfen 148, der verhindert, dass zu filterndes Fluid zwischen den Wänden 134 und 135 der Kernkonstruktion 57 hindurch leckt. Die Formstruktur 144 besitzt ferner bei der dargestellten speziellen bevorzugten Ausführungsform eine Zentrierungskonstruktion 150. Bei der in 7 dargestellten Ausführungsform besitzt die Zentrierungskonstruktion 150 einen Scheitel 152, der ungefähr mittig zwischen den Enden 140 und 141 der Kernkonstruktion 57 angeordnet ist. Die Zentrierungskonstruktion 150 wirkt mit Erhebungen bzw. No cken des Gehäuses 2 zusammen, um das Filterelement 22 auszurichten und zu zentrieren, wenn das Filterelement 22 in den Luftfilter 1 eingesetzt wird.
Bei der bevorzugten Ausführungsform teilt die Zentrierungskonstruktion 150 die Aufnahmetasche 138 in eine erste Aufnahmetasche 164 und eine zweite Aufnahmetasche 166. Die Aufnahmetaschen 164 und 166 nehmen bei der bevorzugten Ausführungsform je eine Erhebung bzw. einen Nocken auf, um die Zentrierung und die korrekte Ausrichtung des Primärfilterelementes 22 für den Betrieb in dem Luftfilter zu unterstützen.
Bei vielen brauchbaren Ausführungsformen ist der Abstand zwischen den Enden 140 und 141 der Kernkonstruktion 57 nicht größer als 24 cm, mindestens 5 cm und üblicherweise 7 cm–15 cm.
Bevorzugte Kernkonstruktionen 57 können ferner mindestens einen gewählten Bereich 154 (20) besitzen, der als Teil der Wand 134 geformt ist. Der gewellte Bereich 154 besitzt mindestens eine und vorzugsweise 2–10 Wellen 156, die mit den Wellen des gewellten Blattes 47 des Filtermediums 26 (5) zusammen passen. Bevorzugte Kernkonstruktionen 57 besitzen zwei gewellte Bereiche 154 und 158. Der zweite gewellte Bereich 158 besitzt ferner zwei Wellen 259. Die gewellten Bereiche 154 und 158 unterstützen die Fertigung der gewickelten Konstruktion, die das Primärfilterelement 22 ergibt. Zur Herstellung der gewickelten Konstruktion wird die gewellte Seite des Filtermediums 26 mit den gewellten Bereichen 154 und 158 ausgerichtet. Das Filtermedium 26 wird dann um die Kernkonstruktion 57 herumgewickelt. Das Filtermedium 26 wird an der Kernkonstruktion 57 z. B. mittels eines Kleberbandes in den Bereichen 160 und 161 zwischen der Kernkonstruktion 57 und dem Filtermedium 26 befestigt.
Bei einigen Ausführungsformen besitzt das Primärfilterelement 22 eine äußere schützende Umwicklung, die die äußere Seitenwand 25 des Primärfilterelementes 22 überdeckt.
Ein augenfälliges, auffallendes Filterelement 22, das erfindungsgemäß einsetzbar ist, ist in der gemeinsam eingereichten U.S. design patent application filed on April 2, 2003, carrying attorney docket 758.1520US01; entitled FILTER ELEMENT; Express Mail No. EV 143555756 US dargestellt.
Verwendbare Sicherheitselemente
Beispiel einer Ausführungsform, 11–14
11–14 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäß einsetzbaren Sicherheitsfilterelementes 20. In bevorzugten Systemen ist das Sicherheitselement 20 in dem Luftfilter 1 stromabwärts von dem primären Filterelement 22 angeordnet, um stromabwärts angeordnete Komponenten vor Verunreinigungen zu schützen, die hinter das Primärfilterelement 22 gelangen könnten, wenn das Primärfilterelement 22 nicht korrekt funktioniert. Zusätzlich hilft das Sicherheitselement 20 während der Wartung des Luftfilters 1 die Maschine zu schützen, dadurch, dass es verhindert, dass Verunreinigungen in den Reinluftbereich 32 fallen.
Das Sicherheitselement 20 besitzt einen äußeren Umfang 170, der vorzugsweise zu dem äußeren Umfang des Primärfilterelementes 22 passt. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Sicherheitselement 20 unrund bzw. es hat ein „Rennbahn"-Form; es kann aber auch andere Formen haben, z. B. eine Kreisform. Die „Rennbahn"-Form des Sicherheitselementes 20 besitzt ein Paar gerader Seiten 172 und 173 die durch ein Paar gebogener Enden 174 und 175 miteinander verbunden sind.
Bei der dargestellten Ausführungsform besitzt das Sicherheitselement 20 einen steifen strukturellen Rahmen 178. Ein Teil des Rahmens 178 wird von einer Schürze 180 geformt. Das Band 180 umgibt einen internen Bereich des Filtermediums 184. Es können die verschiedensten Arten von Filtermedia 184 verwendet werden. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Filtermedium 184 gefaltet, wobei sich die Falten 185 zwischen den geraden Seiten 172 und 173 erstrecken. Brauchbare Ausführungsformen besitzen mindestens 10 Falten, nicht mehr als 50 Falten und üblicherweise 15 bis 30 Falten. Dies kann einer Faltendichte von mindestens 2 Falten pro 2,54 cm (in inch) und üblicherweise 3 bis 4 Falten pro 2,54 cm (1 inch) entsprechen. In 11 ist ersichtlich, dass es zwei Faltenbereiche 186 und 187 gibt. Der erste Faltenbereich 186 ist von dem zweiten Faltenbereich 187 durch eine Trennwand 188 des Rahmens 178 getrennt, die das Sicherheitselement 20 generell zweiteilt. Die Trennwand 188 erstreckt sich längs durch das Sicherheitselement 20 zwischen dem gebogenen Ende 174 und dem gebogenen Ende 175.
Bei der bevorzugten Ausführungsform besitzt das Sicherheitsfilterelement 20 einen Handgriff 190, der bemessen ist, um mindestens einen Teil einer menschlichen Hand aufnehmen zu können. Mit „bemessen ist, um mindestens einen Teil einer menschlichen Hand aufnehmen zu können" ist gemeint, dass zwischen dem Handgriff 190 und dem restlichen Teil des Sicherheitselementes 20 so viel Freiraum besteht, dass mindestens ein Teil einer Hand (ein Finger oder einige Finger) zwischen den Handgriff 190 und den restlichen Teil des Sicherheitselementes 20 passen, um die Handhabung des Sicherheits-Filterelementes 20 zu ermöglichen.
Bei der dargestellten Ausführungsform des Sicherheitsfilterelementes 20 ragt der Handgriff 190 von dem Rahmen 178 weg. Bei bevorzugten Ausführungsformen ist der Handgriff eine integrale Verlängerung der Trennwand 188. Es können eine Vielfalt von Handgriffkonstruktionen 190 verwendet werden. Bei einer dargestellten Handgriffvariante, besitzt der Handgriff 190 mindestens einen Eingriff 192, der sich von dem Rahmenelement 189 weg erstreckt. Der Eingriff 192 kann verschiedene Konfigurationen besitzen, einschließlich Konfigurationen von Knöpfen, Ringen, Verlängerungen usw. Bei der dargestellten Ausführungsform besitzt der Eingriff 192 die Form eines Steges 194, der einen Leerraum 196 bildet. Bei bevorzugten Ausführungsformen erstreckt sich der Leerraum 196 vollständig durch den Steg 194.
Bei speziell bevorzugten Ausführungsformen besitzt der Handgriff 190 einen zweiten Eingriff 198. Der zweite Eingriff 198 kann ebenfalls verschiedene Formen bzw. Konfigurationen besitzen. In der dargestellten Ausführungsform besitzt der Eingriff 198 die gleiche Form wie der Eingriff 192 in Form eines Steges 202 mit einem Leerraum 204.
Bei bevorzugten Ausführungsformen sind die Größen der Leerräume 196 und 204 gross genug, um einen behandschuhten Finger einer menschlichen Hand aufzunehmen, um die Handhabung des Sicherheitselementes 20 relativ zu dem Luftfilter 1 zu unterstützen. Z. B. besitzen die Leerräume 196 und 204 eine Querschnittsfläche von mindestens 2 cm², üblicherweise 4 cm²–100 cm². Die Eingrif fe 192 und 198 sind durch eine Bucht 206 in der zentralen Trennwand 188 von einander getrennt.
Bei bevorzugten Anwendung nimmt der von der Einbuchtung 206 und den inneren Seiten 207 und 208 jedes Eingriffes 192 und 198 gebildete Raum 205 den Scheitel 195 (7) der Zentrierungskonstruktion 150 der Kernkonstruktion 57 auf. Bei diesen bevorzugten Anwendungen dienen die Eingriffe 192 und 198 als Führungen 212 und 214, die operativ die Positionierung des Primärfilter-Elementes 22 beim Einsetzen in den Luftfilter 1 unterstützen. Die Führungselemente 212 und 214 unterstützen zusammen mit der Zentrierungs-Konstruktion 150 die Zentrierung und Positionierung des Filterelementes 22 in dem Luftfilter 1. Dieser Vorgang ist ausführlicher in Kapitel 5.C.2 beschrieben.
Gemäss 11 bis 14 besitzt das bevorzugte Sicherheitselement 20 ein Sicherheitselement 218 für die Bildung einer Dichtung 220 (4) zwischen dem Sicherheitselement 20 und dem Primärluftfilterabschnitt 9 des Gehäuses 2. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Dichtungselement 218 entlang des gesamten Umfanges der Schürze 180 an der Schürze 180 befestigt. In der dargestellten Ausführungsform bildet das Dichtungselement 218 eine Radialdichtung 221 (4) zwischen der Schürze 180 und der Innenfläche 120 des Primärluftfilterteiles 9 des Gehäuses 2. Das Dichtungselement 218 besitzt mindestens eine Schulter 224, die den Einbau und den Ausbau des Sicherheitselementes 20 in dem Bereich 32 (4) unterstützt.
Das Sicherheitsfilterelement 20 kann auch nützlich sein, um ein Teleskopieren des Filtermediums 26 von dem Primärfilterelement 22 zu verhindern. Der stromabwärts gerichtete Luftströmungsdruck kann auf das Primärfilterelement 22 eine Kraft ausüben, die das Primärfilterelement 22 zum Teleskopieren bringt. Das Sicherheitsfilterelement 20 kann, wenn es an dem stromabwärtigen Ende 24 installiert ist, helfen ein Teleskopieren des Filterelementes 22 zu verhindern.
Brauchbare Filtermedia 184 schließen viele verschiedene Arten konventioneller Filtermedia ein. Diese Filtermedia schließen Zellulose, Synthetiks und verschiedene Mischungen ein. Eine brauchbare übliche Filtermediummischung ist eine Synthetik/Glasfaser Mischung mit folgenden Daten:

– Gewicht 114 ± 6,5 g/m² (70 ± 4,0 lb/3000 ft²);
– Dicke 0,81 ± 0,08 mm (0,032 ± 0,003 inch);
– Frazier Durchlässigkeit 50,3 ± 6,1 m/min (165 ± 20 ft/min);
– Porengröße 100 ± 8 μm;
– trockene Reißfestigkeit 356 ± 119 kg/m (19,8 ± 6,6 lb/inch); und
– Berstfestigkeit 138 ± 34 kPa (20 ± 5 psi).

Ein augenfälliges auffallendes Sicherheitsfilterelement 20, das erfindungsgemäß einsetzbar ist, ist in der gemeinsam eingereichten U.S. design patent application filed on April 2, 2003, carrying attorney docket 758.1521US01; entitled SAFETY FILTER ELEMENT; Express Mail No. EV 143555760 US beschrieben.
Ausrichtungs-/Zentrierungs-Eigenschaften des Primärfilters
In 15 bis 22 ist die Zusammenwirkung des Primärfilterelementes 22 mit dem Sicherheitsfilterelement 20 dargestellt. Wie oben beschrieben, besitzt das Primärfilterelement 22 einen Einstecksockel 130, der durch einen Leerraum in dem Filtermedium 26 gebildet wird, wenn das Filtermedium 26 zu dem Filterelement 22 geformt wird. Der Einstecksockel 130 dient zur Aufnahme der Führungskonstruktion bzw. der Zentrierungskonstruktion, um die exakte Montage des Filterelementes 22 in dem Luftfilter 1 zu unterstützen. Die Führungs- bzw. Zentrierungs-Konstruktion kann viele unterschiedliche Arten von Erhebungen bzw. Nocken besitzen, die sich in dem Luftfilter 1 nach innen erstrecken. Bei der dargestellten speziellen bevorzugten Konfiguration ist die Führungs- bzw. Zentrierungs-Konstruktion ein Teil des Sicherheitsfilter-Elementes 20. Insbesondere ist die Führungs- bzw. Zentrierungs-Konstruktion hier durch Führungselemente 212 und 214 ausgebildet, die vorzugsweise auch Teil des Handgriffes 190 des Sicherheits-Filterelemente 20 sind. Es ist zu beachten, dass, obwohl die Führungselemente 212 und 214 als Teil des Sicherheitselementes 20 dargestellt sind, bei anderen Ausführungsformen andere Arten von Erhebungen oder Führungselementen in dem Luftfilter 1 vorgesehen sein können. Ferner ist, wie oben beschrieben, bei der bevorzugten Ausführungsform der Einstecksockel 130 fluchtend mit der Kernkonstruktion 57 angeordnet, um die Aufnahmetasche 138 zu bilden.
In 20 und 22 ist dargestellt, wie die Führungselement 212 und 214 in den Einstecksockel 130 ragen und von dem Einstecksockel 130 und von der Aufnahmetasche 138 der Kernkonstruktion 57 aufgenommen werden. Der Scheitel 152 der Zentrierungskonstruktion 150 ragt, wie dargestellt, zwischen die Führungselemente 212 und 214 in Richtung auf die Einbuchtung 206 des Raumes 205 (12 und 14), der durch die Seiten 207 und 208 und die Einbuchtung 206 gebildet wird.
Für den Gebrauch wird das Primär-Filterelement 22 in den Primärluftfilterteil 9 des Gehäuses 2 eingesetzt, nachdem das Sicherheitselement 20 korrekt in den Luftfilter 1 installiert worden ist. Die Öffnung der Aufnahmetasche 138 wird zu den Führungen 212 und 214 ausgerichtet. Die Führungen 212 und 214 dringen in die Aufnahmetaschen 164 und 166 (7) ein. Das Filterelement 22 wird bei der korrekten Positionierung durch die Zusammenwirkung des Scheitels 152 der Zentrierungskonstruktion 150 mit den Führungen 212 und 214 unterstützt. Bei bevorzugten Ausführungsformen ist das Filterelement 22 so angeordnet, dass das Dichtungselement 28 an dem Flansch 71 des Primärluftfilterteils 9 des Gehäuses 2 anliegt. Der Deckel 7, der den Vorfilter bzw. Vorreiniger 8 enthält, wird dann über dem Ende des Primärluftfilterteils 9 des Gehäuses 2 angeordnet und dann im Geschlossen-Zustand zugeklemmt. Die Zuklemmaktion bewirkt ein Zusammendrücken des Dichtungselementes 28 zwischen dem Flansch 70 und dem Flansch 71, so dass dadurch eine Dichtung erzeugt wird.
Jedes der Filterelemente sowohl das Primärfilterelement 22 als auch das Sicherheitselement 20 sind ausbaubar und austauschbar. Bevorzugte Wartungsverfahren sind nachstehend beschrieben.
Verwendbare Vorfilter-/Vorreiniger-Konstruktionen
In 2 bis 4 ist ein bevorzugter Vorreinigungsabschnitt 8 dargestellt. Obwohl zahlreiche unterschiedliche dem Stand der Technik entsprechende Vorfilter/Vorreiniger stromaufwärts von dem Primärfilterelement 22 eingesetzt werden können, kann der dargestellte spezielle Vorreiniger 8 vorteilhaft eingesetzt werden.
Wie oben erwähnt, besitzt der Vorreiniger 8 mehrere Zentrifugalabscheider 13. Jeder der Zentrifugalabscheider 13 besitzt eine äußere weitgehend zylindrische Wand 228, die zwischen dem Ende 229 und dem Ende 230 konisch angeordnet ist. Das Ende 229 hat einen kleineren Durchmesser als das Ende 230. Das Ende 229 ist stromaufwärts von dem Ende 230 angeordnet. In der Wand 228 ist ein Wirbelgenerator 232 angeordnet, der Leitschaufeln bzw. gekrümmte Schaufeln 234 besitzt. Die Wand 228 besitzt ferner an ihrem stromabwärtigen Ende 230 eine Austrittsöffnung 236.
Jedes der Rohre bzw. der Zentrifugalabscheider 13 ist in einer stromaufwärtigen Rohrplatte 238 befestigt. Die Rohrplatte 238 besitzt mehrere Öffnungen 240 zur Aufnahme der stromaufwärtigen Enden 229 der Rohre bzw. der Zentrifugalabscheider 13. Das stromaufwärtige Ende 229 jedes Rohres bzw. Zentrifugalabscheiders 13 besitzt einen Vorsprung 242 (3), der von einer Nut 244 aufgenommen wird, die ein Teil der Öffnung 240 ist. Diese Vorsprungs-/Öffnungs-Konfiguration 242/240 bildet eine Positionierungs-Anordnung 246 (3), die sicher stellt, dass jede der Austrittsöffnungen 236 jedes Rohres bzw. Zentrifugalabscheiders 13 in Richtung auf das Staubaustritts-Rohr 4 gerichtet ist.
Der dargestellte bevorzugte Vorfilter bzw. Vorreiniger 8 besitzt ferner mehrere Austrittsrohre 250, die in den Rohren 228 positioniert sind. Bei bevorzugten Ausführungsformen ist jedes der Austrittsrohre 250 als ein integrales Teil des Deckels 7 geformt. D. h. bei bevorzugten Ausführungsformen ist der Deckel 7 ein integral geformtes Stück einschließlich der Seitenwände 252 des Staubabscheiderohres 14, eines stromabwärtigen Rohrbodens 254, und aller Austrittsrohre 250.
Zum Zusammenbau des Vorfilters bzw. Vorreinigers 8 wird jedes der Rohre 228 in eine zugeordnete Öffnung 240 des Rohrbodens 238 eingeführt. Die Positionierungsanordnung 246 wird durch die Ausrichtung jedes Vorsprunges 242 jedes der Rohre 228 in eine zugeordnete Nut 244 verwendet um sicherzustellen, dass die Austrittsöffnung 236 in Richtung auf das Staubaustrittsrohr 4 gerichtet ist. Der stromaufwärtige Rohrboden 238 mit allen darin eingebauten Rohren 228 wird dann über dem restlichen Teil des Vorfilters bzw. Vorreinigers 8 positioniert. Jedes der Enden 230 der Rohre 228 ist über einem zugeordneten Austrittsrohr 250 angeordnet; und der Rohrboden 238 ist an der Seitenwand 252 befestigt, z. B. durch einen Schnappsitz.
Der Vorreiniger 8 arbeitet wie folgt: ein Materialpartikel enthaltender Gasstrom strömt durch das stromaufwärtige Ende 229 jedes der Zentrifugalabscheider 13. Der Gasstrom wird durch den Wirbelgenerator 232 in eine Rotationsbewegung versetzt. Die Rotationsbewegung des Gasstromes erzeugt Zentrifugalkräfte, die auf die Materialpartikel in dem Gasstrom wirken. Die Materialpartikel sind schwerer als das Gas in dem Gasstrom und wandern daher in Richtung auf die Wand 228.
Die Materialpartikel werden durch die Austrittsöffnungen 236 ausgestossen, während der verbleibende Gasstrom durch die Austrittsrohre 250 strömt. Von den Austrittsrohren 250 strömt die Luft stromabwärts in die stromaufwärtige Strömungsfläche 23 des Primärfilterelementes 22. Die Materialpartikel, die aus den Austrittsöffnungen 236 ausgestoßen werden, fallen unter Wirkung der Schwerkraft abwärts durch das Austrittsrohr 4 und nach außen durch das Austrittsventil 15.
Verfahren
Generell wird ein Verfahren zur Abdichtung eines Filterelementes mit einer Durchgangsströmungskonstruktion, wie beschrieben, vorgeschlagen. Das bevorzugte Verfahren beinhaltet im allgemeinen das Positionieren einander gegenüberliegender Flansche eines Deckels und eines Primärfiltergehäuse-Teiles, wie beschrieben, in Eingriff mit der von dem Primärfilterelement wegragenden Axialdichtung und ein axiales Zusammendrücken des Dichtungselementes, wie dargestellt.
Ferner wird ein Verfahren zur Montage eines Dichtungselementes an einem Filterelement mit einer Durchgangs-Strömungskonstruktion, wie beschrieben, vorgeschlagen. Ein Beispiel des Verfahrens beinhaltet im allgemeinen das Bereitstellen eines Filterelementes mit einer Durchgangsströmungskonstruktion.
Bei einem Verfahrensbeispiel wird eine Dichtung durch Strangpressen geformt, abgelängt und dann zusammen geklebt, um einen Dichtungsring zu bilden. Bei anderen brauchbaren Verfahren wird eine Dichtung aus einem formbaren Material, z. B. Urethan Schaum, hergestellt und in eine gewünschte Form geformt. Der Dichtungsring wird dann über ein Rahmenelement geschnappt und auf ein Rahmenelement gepresst. Genauer gesagt, der Vorsprung 102 wird in die Tasche 63 gedrückt. Die äußere Oberfläche 56 des Hauptkörpers 52 wird benachbart zu dem Eintrittsende 23 mit Klebstoff beschichtet. Die „Dichtung 28/Rahmenelement 96 Anordnung" wird dann über das Eintrittsende 23 auf den Hauptkörper 52 aufgesetzt, bis die Lippe 108 mit dem Eintrittsende 23 in Eingriff kommt. Der konische Teil 114 unterstützt die Führung des Rahmenelementes 96 in seine Position, ohne den Hauptkörper 52 zu beschädigen.
Um Gas zu reinigen, sollten zuerst die Filterelemente 20 und 22 in den Luftfilter 1 eingebaut werden. Der den Vorreiniger 8 enthaltende Deckel 7 ist von dem Luftfilterteil 9 des Gehäuses 2 entfernt. Das Sicherheitsfilterelement 20 wird bereit gestellt. Das Sicherheitsfilterelement 20 wird gehandhabt, indem der Handgriff 190 ergriffen wird, z. B. durch das Einführen von Fingern in die Leerräume 196 und 204. Das Sicherheitsfilterelement 20 wird durch das offene Ende des Luftfilterteils 9 eingesetzt und im Bereich 32 installiert. Die Dichtung 220 wird dabei gegen die Wand des Primärluftfilters 9 gedrückt, um eine Radialdichtung 221 zwischen dem Sicherheitsfilterelement 20 und dem Luftfilterteil 9 zu bilden.
Als nächstes wird das Primärluftfilterelement 22 bereitgestellt. Das Primär-Filterelement 22 wird so gehandhabt, dass das stromabwärtige Ende 24 als erstes durch das offene Ende des Luftfilterteils 9 eingeführt wird. Der Einstecksockel 130 wird zu den Führungen 212 und 214 ausgerichtet, so dass diese darin aufgenommen werden können. Insbesondere besitzt der Kern 57 Aufnahmetaschen 164 und 166 in der Aufnahmetasche 138, die die Führungen 212 und 214 in sich aufnehmen. Die Zentrierungskonstruktion 150 des Kernes 57 wirkt mit den Führungen 212 und 214 zusammen, um die Ausrichtung und Zentrierung des Primärfilterelementes 22 in dem Primärluftfilterteil 9 zu unterstützen.
Das Primärfilterelement 22 wird, wie oben beschrieben, so zentriert und so orientiert, dass die Dichtung 28 auf dem Flansch 71 des Luftfilterteils 9 aufliegt. Als nächstes wird der Vorfilterteil 7 so über dem Luftfilterteil 9 positioniert, dass der Flansch 70 auf der Dichtung 28 aufliegt. Die Schnappklammern 17 werden dann verwendet, um eine axiale Kraft auf die Verbindungsstelle 11 auszuüben und mittels des Dichtungselementes 28 eine Axialdichtung zwischen dem Vorreinigerteil 7 des Gehäuses und dem Luftfilterteil 9 des Gehäuses zu bilden.
Um Gas zu reinigen, tritt das Gas durch die Zentrifugal-Abscheiderrohre 13 in den Vorreiniger 7 ein. Der Wirbelgenerator 232 versetzt den Gasstrom in Rotation, wodurch die Materialpartikel in Richtung auf die Wände 28 wandern. Die Materialpartikel werden dann durch die Austrittsöffnungen 236 ausgestoßen und fallen unter Wirkung der Schwerkraft durch das Staubabscheiderohr 14. Das vorgereinigte Gas strömt dann durch die Austrittsrohre 250 und danach durch die Eintrittsströmungsfläche 23 des Primärfilterelementes 22. Das Filtermedium 26 entfernt weitere Materialpartikel aus dem Gas. Das gereinigte Gas strömt dann durch die Austrittsströmungs-Fläche 24. Als nächstes strömt das gereinigte Gas durch das Faltenfilter-Medium 184 des Sicherheitsfilterelementes 20 und dann durch den Austrittskanal 3. Von dort strömt das gereinigte Gas zu den stromabwärts angeschlossenen Geräten, z. B. einem Motor.
Nach einer gewissen Betriebsperiode ist es erforderlich den Luftfilter 1 zu warten. Zur Wartung des Luftfilters 1 wird der Deckel 7 mit dem Vorreiniger 8 von dem Luftfilterteil 9 des Gehäuses 2 entfernt. Dies erfolgt durch Lösen der Klammern. Wenn die Klammern gelöst sind, ist die von dem Dichtungselement 28 gebildete Dichtung entlastet. Das stromaufwärtige Ende des Filterelementes 22 liegt dann offen. Das Filterelement 22 wird ergriffen und aus dem Luftfilterteil 9 entfernt. Das Primärluftfilterelement 22 kann dann auf geeignete Weise entsorgt oder wieder aufbereitet werden. Wenn das Sicherheitsfilterelement 20 ebenfalls gewartet werden muss, wird der Handgriff 190 ergriffen und das Sicherheitsfilterelement 20 aus dem Luftfilterteil 9 entfernt und entsorgt oder wieder aufbereitet. Es ist zu beachten, dass bei vielen Anwendungsarten das Primärfilterelement 22 ersetzt werden muss, während das Sicherheitsfilter-Element 20 noch nicht ersetzt werden muss.
Wenn das Sicherheitsfilterelement ersetzt werden muss, wird ein zweites neues Sicherheitsfilterelement 20 in das Gehäuse 2 eingesetzt, wie bei der Erstinstallation oben beschrieben. Als nächstes wird ein neues Primärfilter-Element 22 bereit gestellt und wie oben beschrieben in dem Luftfilterteil 9 installiert. Der Vorreinigerteil 8 wird dann auf den Luftfilterteil 9 gesetzt, wobei das Dichtungselement 28 die axiale Dichtung bildet.
Im allgemeinen besitzt eine Luftfilterpatrone eine Z-Filtermediumkonstruktion mit einer Eintrittsströmungsfläche und einer Austrittsströmungsfläche; und einem an der Z-Filtermediumkonstruktion befestigten Dichtungselement; die Z-Filtermediumkonstruktion bildet einen nicht-zylindrischen Aufnahmesockel an mindestens einer der Strömungsflächen, entweder an der Eintrittsströmungsfläche oder an der Austrittsströmungsfläche.
Die Filterpatrone kann eine nicht zylindrische Kernanordnung innerhalb der Z-Filtermediumkonstruktion besitzen; die Kernanordnung besitzt einander gegenüberliegende Wände, die den Aufnahmesockel begrenzen; die einander gegenüberliegenden Wände bilden mindestens eine Aufnahmetasche. Die Kernkonstruktion kann eine Zentrierungskonstruktion besitzen, die sich zwischen den einander gegenüberliegenden Wänden erstreckt und mit den einander gegenüberliegenden Wänden verbunden ist; die Zentrierungskonstruktion besitzt einen Scheitel; die Zentrierungskonstruktion teilt die mindestens eine Aufnahmetasche in eine erste und eine zweite Aufnahmetasche. Die Kernanordnung kann sich vollständig zwischen der Eintrittsströmungsfläche und der Austrittsströmungsfläche erstrecken. Eine der einander gegenüberliegenden Wände der Kernanordnung kann mindestens einen Bereich von Wellen besitzen.
Die Z-Filter-Mediumkonstruktion kann mehrere Faltenkanäle besitzen; jeder der Faltenkanäle besitzt benachbart der Eintrittsströmungsfläche einen stromaufwärtigen Teil und benachbart der Austrittsströmungsfläche einen stromabwärtigen Teil; wobei:

(a) ausgewählte Faltenkanäle an dem stromaufwärtigen Teil offen sind und an dem stromabwärtigen Teil geschlossen sind; und andere ausgewählte Kanäle an dem stromaufwärtigen Teil geschlossen sind; und an dem stromabwärtigen Teil offen sind; und
(b) die Filtermediumkonstruktion eine gewickelte Konfiguration ist und den Aufnahmesockel in ihrem Zentrum bildet.

Die Filterpatrone kann eine „Rennbahn"-Form haben.
Die Filterpatrone kann ein Rahmenelement besitzen, das an der Z-Filtermedium-Konstruktion befestigt ist; das Rahmenelement besitzt einen Vorsprung, der radial von einer äußeren Seitenwand der Z-Filtermedium-Konstruktion weg ragt; der Vorsprung erstreckt sich vollständig peripher um die Z-Filtermedium- Konstruktion; und das Dichtungselement ist auf dem Vorsprung des Rahmenelementes angeordnet; das Dichtungselement erstreckt sich vollständig peripher um die Z-Filtermedium-Konstruktion. Das Rahmenelement kann eine Schürze besitzen, die an der Seitenwand befestigt ist; und eine Lippe, die sich radial nach innen von der Schürze erstreckt; der Vorsprung erstreckt sich radial von der Schürze; die Lippe erstreckt sich über mindestens einen Teil der Eintrittsströmungsfläche oder der Austrittsströmungsfläche.
Im allgemeinen besitzt eine Luftfilteranordnung eine erste Stufe mit einem Vorreiniger mit mehreren Zentrifugal-Abscheidern; und eine zweite Stufe mit einer Luftfilterpatrone, die stromabwärts von dem Vorreiniger angeordnet ist; die Luftfilterpatrone enthält ein Z-Filtermedium, ein Dichtungselement, eine Eintritts-Strömungsfläche und eine Austritts-Strömungsfläche; das Dichtungselement ist benachbart zu der Eintritts-Strömungsfläche angeordnet und es bildet eine Dichtung zwischen der ersten Stufe und der zweiten Stufe.
Der Vorreiniger kann einen ersten Rohrboden, der über einer Deckelkonstruktion angeordnet ist, und mehrere konische Rohre, die an dem ersten Rohrboden befestigt sind, besitzen; wobei jedes der konischen Rohre eine Seitenwand, einen Innenraum, einen Wirbelgenerator innerhalb des Innenraums und eine Austrittsöffnung, die von der Seitenwand gebildet wird, besitzt; die Deckelkonstruktion besitzt einen zweiten Rohrboden mit mehreren Austrittsrohren, die integraler Bestandteil des Rohrbodens sind; jedes der Austrittsrohre wird von dem Innenraum eines der zugeordneten konischen Rohre aufgenommen; und die Deckelkonstruktion besitzt ein Austrittsrohr, das von ihr weg ragt. Jedes der konischen Rohre kann einen Vorsprung besitzen, der von einem zugeordneten Schlitz in dem ersten Rohrboden aufgenommen wird, um die Austrittsöffnung jedes konischen Rohres in Richtung auf das Austrittsrohr auszurichten.
Das Z-Filtermedium kann mehrere Faltenkanäle besitzen; jeder der Faltenkanäle besitzt benachbart der Eintrittsströmungsfläche einen stromaufwärtigen Teil und benachbart der Austrittsströmungsfläche einen stromabwärtigen Teil; ausgewählte Faltenkanäle sind an dem stromaufwärtigen Teil offen und an dem stromabwärtigen Teil geschlossen; andere ausgewählte Faltenkanäle sind an dem stromaufwärtigen Teil geschlossen und an dem stromabwärtigen Teil offen; die erste Stufe besitzt eine Deckelkonstruktion, die den Vorreiniger enthält; die zweite Stu fe besitzt ein Gehäuse, das die Luftfilterpatrone enthält; die Dichtung zwischen der Deckelkonstruktion und dem Gehäuse wird dadurch gebildet, dass ein Dichtungselement zwischen der Deckelkonstruktion und dem Gehäuse eingeklemmt wird.
Die Luftfilterpatrone kann ein Rahmenelement besitzen, das an dem Z-Filtermedium befestigt ist; das Rahmenelement besitzt einen Vorsprung, der radial von einer äußeren Seitenwand des Z-Filtermediums weg ragt; der Vorsprung erstreckt sich vollständig um den Umfang des Z-Filtermediums; das Dichtungselement wird auf den Vorsprung des Rahmenelementes montiert, benachbart zur Eintrittsströmungsfläche; das Dichtungselement erstreckt sich vollständig um den Umfang des Z-Filtermediums; und das Dichtungselement wird zwischen einem Flansch der Deckelkonstruktion und einem Flansch des Gehäuses eingeklemmt.
Das Rahmenelement kann eine Schürze, die an der Seitenwand befestigt ist und eine Lippe, die sich von der Schürze radial nach innen erstreckt, besitzen; der Vorsprung ragt radial von der Schürze weg; die Lippe erstreckt sich mindestens über einen Teil der Eintrittsströmungsfläche; und das Rahmenelement besitzt ferner als Verlängerung von der Lippe eine Querstrebenkonstruktion, die sich über die Eintrittsströmungsfläche erstreckt.
In der zweiten Stufe kann ein Sicherheitsfilterelement betriebsmäßig eingesetzt sein; das Sicherheitsfilterelement wirkt mit der Luftfilterpatrone zusammen.
Im allgemeinen besitzt ein Sicherheitsfilterelement einen Rahmen mit einer äußeren umlaufenden Schürze, ein Dichtungselement, das an die umlaufende Schürze montiert ist; und einen Filtermediumbereich, der an dem Rahmen befestigt ist; der Rahmen besitzt eine zentrale Trennwand, die die Schürze zwei teilt; der Filtermediumbereich besitzt einen ersten und einen zweiten Filtermediumbereich, die von dem Rahmen gehalten und durch die Trennwand getrennt werden; und das Sicherheitsfilterelement besitzt ferner einen Handgriff, als Verlängerung der zentralen Trennwand; der Handgriff ist so bemessen, dass er mindestens einen Teil einer menschlichen Hand zwischen dem Handgriff und einem restlichen Teil des Filterelementes aufnehmen kann.
Das Dichtungselement kann radial von der umlaufenden Schürze weg ragen; der erste und der zweite Bereich des Filtermediums sind gefaltet; der Handgriff ist integraler Bestandteil der zentralen Trennwand; der Handgriff besitzt eine erste und eine zweite Erhebung, die durch eine Einbuchtung von einander getrennt sind.
Im allgemeinen besitzt ein Luftfilter ein Gehäuse; ein Primärfilterelement, das operativ in dem Gehäuse installiert ist; das Primärfilterelement besitzt eine Z-Filtermediumkonstruktion mit einer Eintrittsströmungsfläche und einer Austrittsströmungsfläche; die Z-Filtermediumkonstruktion bildet mindestens entweder an der Eintrittsströmungsfläche oder der Austrittsströmungsfläche einen Einstecksockel; und der Luftfilter besitzt ein vorspringendes Führungselement, das in den Aufnahmesockel ragt.
Ein Sicherheitsfilterelement kann operativ in das Gehäuse eingebaut werden; das Sicherheitsfilterelement besitzt ein Filtermedium, das von einem Rahmen gehalten wird; und das vorspringende Führungselement ragt von dem Sicherheitsfilterelement weg.
Eine nicht zylindrische Kernanordnung kann in der Z-Filtermediumkonstruktion eingesetzt sein; die Kernanordnung besitzt einander gegenüberliegende Wände, die den Aufnahmesockel umgeben, um eine Aufnahmetasche zu bilden; das Sicherheitsfilterelement besitzt einen Rahmen mit einer äußeren umlaufenden Schürze; ein Dichtungselement ist an die umlaufende Schürze montiert; und ein Filtermediumbereich ist an dem Rahmen befestigt; und das Führungselement erstreckt sich von dem Rahmen des Sicherheitsfilter-Elementes in die Aufnahmetasche.
Die Kernanordnung kann eine Zentrierungskonstruktion besitzen, die sich zwischen den einander gegenüberliegenden erstreckt und mit den einander gegenüberliegenden Wänden verbunden ist; die Zentrierungskonstruktion besitzt einen Scheitel; die Zentrierungskonstruktion teilt die mindestens eine Aufnahmetasche in eine erste und eine zweite Aufnahmetasche; und der Rahmen des Sicherheitsfilterelementes besitzt eine zentrale Trennwand, die die Schürze zweiteilt; der Filtermediumbereich besitzt einen ersten und einen zweiten Filtermediumbereich, die von dem Rahmen gehalten und von der zentralen Trennwand von einander getrennt werden; das Führungselement ist integraler Bestandteil der zentralen Trennwand und besitzt einen ersten und einen zweiten vorspringenden Arm, die durch eine Einbuchtung von einander getrennt sind; der erste vorspringende Arm ragt in die erste Aufnahmetasche; und der zweite vorspringende Arm ragt in die zweite Aufnahmetasche.
Der erste und der zweite vorspringende Arm können je einen Leerraum bilden, der so bemessen ist, dass er einen Teil einer menschlichen Hand aufnehmen kann.
Das Gehäuse kann eine Deckelkonstruktion und einen Luftfilterkörper besitzen; Die Z-Filtermediumkonstruktion besitzt mehre Faltenkanäle; jede der Faltenkanäle besitzt benachbart zu der Eintrittsströmungsfläche einen strom-aufwärtigen Teil und benachbart zu der Austrittsströmungsfläche einen stromabwärtigen Teil; ausgewählte Faltenkanäle sind an dem stromaufwärtigen Teil offen und an dem stromabwärtigen Teil geschlossen; und andere ausgewählte Faltenkanäle sind an dem stromaufwärtigen Teil geschlossen und an dem stromabwärtigen Teil offen; die Luftfilterpatrone kann ferner ein Rahmenelement besitzen, das an der Z-Filtermediumkonstruktion befestigt ist; das Rahmenelement besitzt einen Vorsprung, der radial von einer äußeren Wand der Z-Filtermediumkonstruktion weg ragt; der Vorsprung erstreckt sich vollständig um den Umfang der Z-Filtermediumkonstruktion; das Dichtungselement ist benachbart zu der Eintrittsströmungsfläche auf dem Vorsprung des Rahmenelementes montiert; das Dichtungselement erstreckt sich vollständig um den Umfang der Z-Filtermediumkonstruktion; und das Dichtungselement ist zwischen der Deckelkonstruktion und dem Luftfiltergehäuse eingeklemmt.
Ein Vorreiniger kann stromaufwärts von der Luftfilterpatrone angeordnet sein; der Vorreiniger besitzt mehrere Zentrifugalabscheider.
Im allgemeinen beinhaltet ein Verfahren zur Installierung eines Primärfilterelementes in einem Luftreiniger eine Bereitstellung eines Luftfilter-Gehäuses mit einem Innenraum; eine Bereitstellung eines Primärfilterelementes; wobei das Primärfilterelement ein Z-Filtermedium enthält; wobei das Primärfilterelement einen integralen Einstecksockel bildet; und wobei das Primärfilterelement in dem Innenraum des Gehäuses dadurch positioniert wird, dass ein Vorsprung, der von dem Innenraum des Gehäuses weg ragt, in die Aufnahmetasche eingeführt wird.
Der Verfahrensschritt der Positionierung kann einen Schritt zur Ausrichtung eines Vorsprunges, der integraler Bestandteil eines Sicherheitsfilterelementes ist, das operativ in das Gehäuse installiert werden soll, mit dem Aufnahmesockel beinhalten.
Die oben beschriebenen erfindungsgemäßen Prinzipien können auf eine Vielfalt von Ausführungsformen und spezifischen Anwendungen angewendet werden. Aus der obigen allgemeinen Beschreibung sind alternative Ausführungsformen zu den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen verständlich. Die Erfindung ist daher nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr ist der Erfindungsumfang durch die Ansprüche definiert.

Claims

Luftfilter (1) mit einer ersten Stufe mit einem Vorfilter (8) mit Mehrfach-Zentrifugal-Abscheidern (13) mit einem Staubabscheiderohr (14); und einer zweiten Stufe mit einer Luftfilterpatrone (22), die stromabwärts von dem Vorfilter (8) angeordnet ist; wobei die Luftfilterpatrone (22) ein Z-Filtermedium (26), ein Dichtungselement (28), das sich vollständig um den Umfang der Z-Filter-Medium-Konstruktion (26) erstreckt, eine Eintritts-Strömungsfläche (23) und eine Austritts-Strömungsfläche (24) besitzt; das Z-Filtermedium (26) mehrere Eintritts-Faltenkanäle (49), die an der Eintritts-Strömungsfläche (23) offen sind und an der Austritts-Strömungsfläche (24) für die Durchströmung von Luft verschlossen sind; und mehrere Austritts-Faltenkanäle (51), die an der Eintritts-Strömungsfläche (23) verschlossen sind und die an der Austritts-Strömungsfläche (24) für die Auslass-Strömung offen sind, dadurch gekennzeichnet, dass: a) ein Gehäuse (2) mindestens einen ersten Teil und einen zweiten Teil besitzt; b) das Dichtungselement (28) eine erste Seite (75) und eine gegenüberliegende zweite Seite (76) und eine äußere ringförmige Oberfläche (77) besitzt, wobei (i) das Dichtungselement (28) zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil des Gehäuses (2) angeordnet ist, um eine Axialdichtung zu bilden; c) jeder der Zentrifugal-Abscheider (13) eine Seitenwand (228) einen Innenraum und Leitbleche (234) in dem Innenraum besitzt; und d) ein Sicherheitselement (20) operativ in dem Gehäuse (2) stromabwärts von dem primären Filterelement (22) installiert ist, wobei: (ii) das Sicherheitselement (20) einen Rahmen (178) mit einer äußeren umgebenden Schürze (180), eine an der umgebenden Schürze (180) angeordnete Dichtungspackung (174); einen innerhalb des Rahmens (178) angeordneten Faltenfilter-Medium-Bereich (184) und einen Handgriff (190) besitzt, wobei: (A) die Dichtungspackung (174) eine Dichtung innerhalb des Gehäuses (2) bildet.
Luftfilter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass: (a) das primäre Filterelement (22) eine Querschnitts-Konfiguration mit einem Paar einander gegenüber liegender halbkreisförmiger Enden Besitzt, die durch Seiten miteinander verbunden sind.
Luftfilter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass: (a) das primäre Filterelement (22) eine unrunde (obround) Querschnitts-Konfiguration besitzt.
Luftfilter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass: (a) das primäre Filterelement (22) eine ovale Querschnitts-Konfiguration besitzt.
Luftfilter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass: (a) das primäre Filterelement (22) eine nicht zylindrische Kernanordnung innerhalb der Z-Filtermedium-Konstruktion (26) besitzt; d. h., dass die Kernanordnung einander gegenüber liegende Seitenwände besitzt.
Luftfilter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass: (a) die einander gegenüber liegenden Wände der Kernanordnung einen Einstecksockel bilden.
Luftfilter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass: (a) die Kernanordnung sich vollständig zwischen der Eintritts-Strömungsfläche und der Austritts-Strömungsfläche erstreckt.
Luftfilter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass: (a) der Vorfilter (8): (i) einen ersten Rohrboden (238) besitzt; (ii) wobei jeder der Zentrifugalabscheider (13) an dem ersten Rohrboden (238) befestigt ist; (iii) einen zweiten Rohrboden (254) besitzt, (iv) wobei jeder der Zentrifugal-Abscheider (13) ein zugeordnetes Austrittsrohr besitzt, das integraler Bestandteil des zweiten Rohrbodens (254) ist.
Luftfilter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass: (a) die Mehrfach-Zentrifugal-Abscheider (13) des Vorfilters (8) so ausgeführt sind, dass sie das Gas in eine rotierende Bewegung versetzen, so dass Materialpartikel in ein Staubabscheiderohr (14) geführt werden.
Luftfilter nach einem der Ansprüche 1–8 mit einer Luftfilterpatrone (22), wobei die Luftfilterpatrone (22) eine Z-Filtermedium-Konstruktion (55) mit einer Eintritts-Strömungsfläche (23) und einer Austritts-Strömungsfläche (24) besitzt; und eine Dichtungsanordnung (28) an der Z-Filtermedium-Konstruktion (55) angeordnet ist; die Z-Filtermedium-Konstruktion (55) mehrere Eintritts-Faltenkanäle (49), besitzt, die an der Eintritts-Strömungsfläche (23) offen sind und an der Austritts-Strömungsfläche (24) für die Durchströmung von Luft verschlossen sind; und mehrere Austritts-Faltenkanäle (51) besitzt, die an der Eintritts-Strömungsfläche (23) verschlossen und an der Austritts-Strömungsfläche (24) für die Austrittsströmung von Luft offen sind, wobei die Filterpatrone (22) dadurch gekennzeichnet ist, dass: (a) die Z-Filtermedium-Konstruktion (55) einen nicht zylindrischen Aufnahmesockel (130) in mindestens entweder der Eintritts-Strömungsfläche (23) oder der Austritts-Strömungsfläche (24) bildet; (b) die Z-Filtermedium-Konstruktion (55) eine Konfiguration mit einander gegenüber liegenden runden Endteilen (40 und 41) besitzt, die durch einen ersten Abschnitt (38) und einen zweiten Abschnitt (39) miteinander verbunden sind; und (c) die Dichtungsanordnung (28) eine Konfiguration mit einander gegenüber liegenden runden Endteilen (40 und 41) besitzt, die durch einen ersten Teil (38) und einen zweiten Teil (39) miteinander verbunden sind.
Luftfilter nach Anspruch 10 gekennzeichnet durch: (a) eine nicht zylindrische Kernanordnung (57) innerhalb der Z-Filtermedium-Konstruktion (55); wobei die Kernanordnung (57) einander gegenüber liegende Seitenwände (134 und 135) besitzt, die an dem Einstecksockel (130) anliegen, wobei: (i) die einander gegenüber liegenden Wände (134 und 135) mindestens eine Aufnahmetasche (138) bilden.
Luftfilter nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass: (a) die Kernanordnung (57) eine Zentrierungskonstruktion (150) besitzt, die sich zwischen den einander gegenüber liegenden Wänden (134 und 135) erstreckt und mit den miteinander gegenüber liegenden Wänden (134 und 135) verbunden ist, und die Zentrierungs-Konstruktion (150) einen Scheitel (152) besitzt, wobei: (i) die Zentrierungskonstruktion (150) die mindestens eine Aufnahmetasche (138) in eine erste und eine zweite Aufnahmetasche (164 und 166) unterteilt.
Luftfilter nach einem der Ansprüche 11 oder 12 dadurch gekennzeichnet, dass: (a) sich die Kernanordnung (57) vollständig zwischen der Eintritts-Strömungsfläche (23) und der Austritts-Strömungsfläche ((24) erstreckt.
Luftfilter nach einem der Ansprüche 11–13 dadurch gekennzeichnet, dass: (a) eine der einander gegenüber liegenden Wände (134 und 135) der Kernanordnung (57) mindestens einen Bereich von Wellen (154) besitzt.
Luftfilter nach einem der Ansprüche 11–14 dadurch gekennzeichnet, dass: (a) die Z-Filtermedium-Konstruktion (55) eine gewickelte Konstruktion ist und in ihrem Zentrum den Aufnahmesockel (130) bildet.
Luftfilter nach einem der Ansprüche 11–15 dadurch gekennzeichnet, dass (a) die Filterpatrone (22) eine „rennbahnförmige" Konstruktion besitzt.
Luftfilter nach einem der Ansprüche 11–16 dadurch gekennzeichnet, dass: (a) ein Rahmenelement (58, 58') an der Z-Filtermedium-Konstruktion (55) befestigt ist; das Rahmenelement (58, 58') einen Vorsprung (102, 102') besitzt, der sich radial von einer äußeren Seitenwand (25) der Z-Filtermedium-Konstruktion (55) weg erstreckt, wobei: (i) der Vorsprung (102, 102') sich vollständig um den Umfang der Z-Filtermedium-Konstruktion (55) erstreckt; und (ii) die Dichtungsanordnung (28) ein Dichtungselement (28, 28') besitzt, das auf dem Vorsprung (102, 102') des Rahmenelementes (58, 58') befestigt ist.
Luftfilter nach einem der Ansprüche 11–17 dadurch gekennzeichnet, dass: (a) sich eine Querstrebenkonstruktion (122) über einen Teil der Filtermedium-Konstruktion (55) erstreckt.
Luftfilter nach einem der Ansprüche 1–8 mit einem Sicherheitsfilter-Element (20), wobei das Sicherheitsfilter-Element (20) einen Rahmen (178) mit einer äußeren Schürze (180), eine Dichtungspackung (218), die auf der äußeren Schürze (180) angeordnet ist und einen Bereich eines Filtermediums (184), der an dem Rahmen (178) befestigt ist, besitzt; wobei das Sicherheitsfilter-Element (20) dadurch gekennzeichnet ist, dass: (a) der Rahmen (178) eine zentrale Trennwand (188), die die Schürze (180) in zwei Teile teilt; besitzt; (b) der Filtermedium-Bereich (184) einen ersten Bereich (186) des Filtermediums und einen zweiten Bereich (187) des Filtermediumsbereich besitzt, die von dem Rahmen (178) gehalten und durch die zentrale Trennwand (188) von einander getrennt werden; und (c) das Sicherheitsfilter-Element (20) ferner einen Handgriff (190) besitzt, der sich von der zentralen Trennwand (188) weg erstreckt; und der Handgriff (190) so bemessen ist, dass er mindestens einen Teil einer menschlichen Hand zwischen dem Handgriff (190) und dem Rest des Filterelementes (22) aufnehmen kann.
Luftfilter nach Anspruch 19 dadurch gekennzeichnet, dass: (a) die Dichtungspackung (218) sich radial von der umgebenden Schürze (180) erstreckt; (b) der erste und der zweite Bereich (186 und 187) des Filtermediums gefaltet sind; (c) der Handgriff (190) integraler Bestandteil der zentralen Trennwand (188) ist, wobei: (i) der Handgriff (190) einen ersten und einen zweiten Eingriff (192 und 198) besitzt, die durch eine Einbuchtung (206) von einander getrennt sind.
Verfahren zum Einbau eines primär Filterelementes (22) nach mindestens Anspruch 1 gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: (a) Bereitstellen eines primären Filterelementes (22) mit einer Z-Filter-Medium-Konstruktion (55) mit einer Eintritts-Strömungsfläche (23) und einer Austritts-Strömungsfläche (24), einer Dichtungsanordnung (28), die an der Z-Filtermedium-Konstruktion (55) angeordnet ist, wobei: die Z-Filtermedium-Konstruktion (55) mehrere Eintritts-Faltenkanäle (49) besitzt, die an der Eintritts-Strömungsfläche (23) offen sind und an der Austritts-Strömungsfläche (24) für den Luftaustritt verschlossen sind; und mehrere Austritts-Faltenkanäle (51) besitzt, die an der Eintritts-Strömungsfläche (23) verschlossen und an der Austritts-Strömungsfläche (24) für den Strömungsaustritt offen sind; die Z-Filtermedium-Konstruktion (55) einen Aufnahmesockel (130) an mindestens entweder der Eintritts-Strömungsfläche (23) oder der Austritts-Strömungsfläche (24) bildet; die Z-Filtermedium-Konstruktion (55) eine Konfiguration mit einander gegenüber liegenden runden Endteilen (40 und 41), die durch erste und zweite Seitenteile (38 und 39) mit einander verbunden sind, besitzt; die Dichtungs-Anordnung (28) die gleiche Konfiguration besitzt wie die Z-Filter-Medium-Konstruktion (55); und (b) Anordnen des primären Filterelementes (22) in einem Innenraum des Gehäuses (2) durch Einsetzen eines Führungselementes (192), das von einem Innenraum des Gehäuses (2) weg, in den Aufnahmesockel (130) ragt.
Verfahren nach Anspruch 21 dadurch gekennzeichnet, dass: (a) der Verfahrensschritt des Anordnens des primären Filterelementes (22) in den Innenraum des Gehäuses (2) eine Ausrichtung eines Vorsprungs, der integraler Bestandteil eines Sicherheits-Filterelementes (20) ist, das operativ in das Gehäuse (2) in den Aufnahmesockel (130) eingesetzt wird, beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 21 dadurch gekennzeichnet, dass: (a) der Verfahrensschritt des Ausrichtens des Vorsprungs, der integraler Bestandteil eines Sicherheitsfilter-Elementes (20) ist, einschließt: (i) dass das Filtermedium (184) von einem Rahmen (178) gehalten wird; und (ii) der Vorsprung ein Führungselement (212) besitzt, das sich von dem Rahmen (178) weg erstreckt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21–23 dadurch gekennzeichnet, dass: (a) der Verfahrensschritt des Ausrichtens eines Führungs-Elementes (212), das sich von einem Innenraum des Gehäuses (2) in den Einstecksockel (130) erstreckt, ein Ausrichten eines Führungs-Elementes (212) in einen nicht-zylindrischen Einstecksockel (130) beinhaltet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21–23 dadurch gekennzeichnet, dass: (a) der Verfahrensschritt des Bereitstellens eines primären Filterelementes (22) das Bereitstellen eines Filterelementes mit einer nicht-zylindrischen Kernanordnung (57) innerhalb der Z-Filtermedium-Konstruktion (55) beinhaltet; die Kernanordnung (57) einander gegenüber liegende Wände (134 und 135) besitzt, die an dem Einstecksockel (130) anliegen, um eine Aufnahmetasche (164 und 166) zu bilden.