DE1576496A1 - Filter,insbesondere Luftfilter fuer Verbrennungsmotore - Google Patents

Description

• Filter, insbesondere Luftfilter für Verbrennungsmotore Die Erfindung betrifft einen Filter, insbesondere einen Luftfilter für Verbrennungsmotore, mit einem vom zu filternden Medium, das gasförmig aber auch flüssig sein kann, durchströmten Filtereinsatz aus einem in Falten gelegten Filterpapier, Filtergewebe oder dergleichen.
• Bei bekannten Filtern dieser Art, die als Luftfilter eingesetzt werden, ist der Filtereinsatz in Form einer Filterwalze ausgeführt, die aus zwei koaxial ineinanderge-`setzten perforierten Blechmänteln besteht, zwischen

  welchen das inFalten gelegte Filterpapier lose derart

  angeordnet ist, daß die Falten axial über die gesamte

  Walzenlänge verlaufen und die Faltentiefe praktisch dem

  radialen r,ostand derBlechmäntel entspricht. Die Luftströ-

  mung erfolgt im wesentlichen radial von außen nach innen

  durch die Filterwalze hindurch, wozu die Filterwalze in

  einem Gehäuse angeordnet ist, das eine die Walze außen um-

  gebende Einströmkammer und eine an den zentralen Innenraum

  der Filterwalze angeschlossene Ausströmkammer bildet.

  Beim Durchströmen des Filterpapiers tritt infolge der

  Strömungswiderstände eine Druckdifferenz auf, die auf den

  Papierfalten lastet unddiese zusammendrücken oder sogar quer

  zur Strömungsrichtung umzulegen versuht, was in neiden Fällen

  zu einer Erhöhung des Strömungswiderstandes führt. Um aerar-

  tige Erscheinungen in erträglichen Grenzen zu halten und den

  Falten eine hinreichende Formsteifigkeit zu erteilen, dürfen

  die Falten eine gewisse, von der Papierfestigkeit und der-

  gleichen abhängende Faltentiefe nicht überschreiten.

  Die insgesamt zur Verfügung stehende Filterfläche wird durch

  das Produkt aus doppelter Faltentiefe, Anzahl der Falter, längs

  des Walzenumfanges, und Walzenlänge bestimmt. Da je cm Um-

  fangslänge nur eine begrenzte Faltenanzahl möglich ist, die

  Faltentiefe nach obigem ebenfalls begrenzt ist, bestimmt

  im Ergebnis die gewünschte oder erforderliche Filterfläche

  den Durchmesser und die Länge der Filterwalze und damit die

  Bauabmessungen des Luftfilters.

  Die Filterfläche soll möglichst groß sein, um einmal den

  Strömungswiderstand des Filters gering zu halten, und um

  zum anderen die flächenspezifische Schmutzbelastung des

  Filters genügend niedrig zu halten, so daß annehmbare Zeit-

  abstände für die Filterreinigung oder den Filteraustausch

  entstehen. Wollteman diese Forderungen mit den bekannten

  Filtern optimal erfüllen, so würden untragbare Abeessungen

  entstehen. Schon jetzt besitzen die beKannten Filter Bau-

  größen und Gewichte, die den Fahrzeugkonstrukteur-wr schwer-

  wiegende Probleme. stellen, ohne entfernt die vor allem für

  3eistungstarke Motore mit hohem Luftbedarf an sich erforder-

  liche Filterfläche aufnehmen zu können.

  Schwierigkeiten gleicher Art und gleichen Umfangs gelten

  auch für andere bekannte Luftfilter, wie die sogenannten

  Naßfilter, bei welchen die schnellströmende Luft üoer einem

  Ölbad umgelenkt und anschließend durch ein Filter aus

  Pflanzenfasern geleitet wird. Da derartige Filter aber der

  Erfindung ferner stehen, erübrigt sich hier ihre Behandlung

  im einzelnen.

  Der Erfindung liegt die Aufgaoe zugrunde, einen Filter

  der einga0.gs genannten Art so auszubilden, daß bei gleichem

  Raumaufwand dieFilterfläche gegenüber den bekannten Ausfüh-

  rungsformen wesentlich vergrößert bzw, bei gleicher Filter-

  fläche der Raumaufwand wesentlich verringert werden kann.

  Diese Aufgabe wird nach der Erf-ndung dadurch gelöst, daß die Falten von einem Mittelpunkt oder einem freien Innenraum nach außen verlaufen und mit ihrer Faltentiefe die Dicke des Filtereinsatzes bestimmen.
• Im einzelnen kann die Erfindung auf' verschiedene Weise verwirklicht werden. So besteht grundsätzlich die Möglichkeit, den Filtereinsatz zwischen zwei ihn beidseits abstützenden perforierten Platten anzuordnen, die randseitig dicht mit dem Rand des Filtereinsatzes verbunden sind. Jedoch besteht vor allem die Möglichkeit, den Filtereinsatz gleichsam freitragend auszuführen. Eine insoweit bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß der Filtereinsatz ringartig ausgeführt und an der äußeren und/oder inneren Umfangsfläche mit einer Einfassung versehen ist, an der die Falten stirnseitig fixiert sind. Die Einfassung verleiht dem Filtereinsatz nicht nur eine beachtliche Versteifung, sondern verhindert gleichzeitig ein Zusammendrükken gier Umlegen der einzelnen Falten unter der Wirkung des a m Filtereinsatz abfallenden Druckes. In der Regel wird man die Anordnung so treffen, daß der Filtereinsatz als Kreisring ausgebildet ist und die Falten vom freien Ringinnenraum radial oder gegen den Radius geneigt in gerader oder gekrümmter Bahn verlaufen. Be.:. gegen den Radius geneigtem Verlauf' wild dem strömenden Medium, insbesondere im Falle eines schnellströmenden gasförmigen Mediums eine Geschwinaigkeitskomponente in Umfangsrichtung des Filtereinsatzes erteilt, was eine zusätzliche Reinigungswirkung im Sinne einer zyKlonartigen Abscheidung von im Medium mitgeführten gröberen Verunreinigungen zur Folge hat.
• Bei kleineren Durchsatzleistungen genügt in der Regel bereits einer der beschriebenen Filtereinsätze. Für größere Leistungen können, um die Abmessungen handlich zu halten, mehrere Filtereinsätze vorgesehen werden. Dazu schlägt die Erfindung als bevorzugte Ausführungsform eines Filters mit einer Einström# und einer Ausströmkammer für das Medium ,or, daß zwischen der Einsübmkammer und der Ausströmkammer mehrere Filtereinsätze vorgesehen und diese koaxial hintereinander oder bei genügend unterschiedlichen Durchmessern koaxial ineinander angeordnet sind, und daß zwischen den Filtereinsätzen Trennwände zur Trennung der Einström-wn der Ausströmkammer vorgesehen sind. Bei koaxialer Anordnung der Filtereinsätze hintereinander ergibt sich eine geringe Bauhöhe der erfindungsgemäßen Filter. In jedem Fall sind dabei die einzelnen Filtereinsätze strömungsmäßig parallel geschaltet, so daß sich ihre einzelnen Filterflächen addieren. Zweckmäßig wird man die Anordnung so wählen, daß die Einströmkammer die Filtereinsätze an der Ringaußenseite konzentrisch umgibt und daß sich die Ausströmkammer im Inneren r lefindet. Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung der beschriebenen Filtereinsätze, das dadurch gekkennzeichnet ist, daß ein im wesentlichen Querfalten gelegter Streifen aus Filterpapier oder dergleichen mit einem Rand unter gleichmäßiger Distanzierung der Falten an einem Band befestigt wird und hierbei die Falten stirnseitig an einem Band fixiert werden, dann der Streifen mit dem Band in die dem äußeren Ringumfang entsprechende Länge gewhnitten und mit dem anderen noch freien Rand umeinen Dorn geschlagen, sowie durh Verbinden der beiden endseitigen Falten geschlossen wird. Die Distanzierung derFalten auf' dem Band kann beispielsweise mit Hilfe einer kammerartigen Lehre erfolgen, die Befestigung der Falten am Band beispielsweise durch Kleben. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Falten in der genannten Lehre vorübergehend zu fixieren und m die stirnseitigen Kanten der Falten als Einfassung des Filtereinsatzes ein Kunststoffband anzuspritzen. Wird mit vorgefertigten Bändern gearbe-tet, so kann zur Herstellung der inneren Einfassung zweckmäßig so vorgegangen werden, daß auf' den Forn ein die innere Einfassung bildendes Band ringförmig aufgebracht ist, mit dem der dornseitige Streifenrand verbunden wird, während der Streifen um den Dorn geschlagen wird. Sollen Filtereinsätze mit schräg zum Radius verlaufenden Falten hergestellt werden, so werden die Falten schräg zur Streifenlängsrichtung angelegt.
• Die durch die Erfindung erreichten Vorteilebestehen im wesentlichen darin, daß die erfindungsgemäßen Filter bei gleJ:her Filterfläche einen wesentlich geringeren Raümbedarf bzw. bei gleichem Raumbedarf erheblich größere Filterflächen

  aufweisen. Da nämlich die Falten bei den erfindungsgemäßen

  Filtereinsätzen von innen nach außen verlaufen, ihre Länge

  in dieser Richtung aber weitgehend frei gewählt werden kann,

  ist der Innendurchmesser des Filtereinsatzes vom Außendurch-

  rnesser praktisch unabhängig, so daß der zentrale Innenraum,

  s o weit er verwirklicht wird, etwa als Ausströrnkammer, nur

  nach der für eine einwandfreie Luftführung erforderlichen

  Größe bemessen werden kann. Demgegenüber wird bei den be-

  kannten Filterwalzen der Innendurchmesser durch den für die

  Größe der Filterfläche, maßgebenden Außendurchmesser festge-

  legt,, da Außen- und Innendurchmesser sich nur, um die maximal

  .;ulässige Faltentiefe unterscheiden. Die Filterwalzen be-

  szt,Len daher'einen sehr großen zentralen Innenraam, der im

  Durchmesser weit größere als f'ür die Luftführung benötigt

  ist und in ,jedem Fall verschwendeten Raum darstellt. Darüber

  1iiiaus ist bei dem erfindungsgemäUen Filtereinsatz aie Fal-

  tenlänge verhältnismäßig kurz im Vergleich zu den Walzen-

  i'ilterri, be£ welchen die Faltenlänge gleich der Walzenlänge

  ist. Werden daher beim erfindungsgemäßen Filtereinsatz, wie

  in der aevoi#zugten Ausführungsform vorgesehen, die Falten

  stirnseitig fixiert, so kann die Faltentiefe größer als

  bisher gewählt werden, ohne daß die Gefahr eines Zusammen-

  drückens oder Urlilegens der Falten unter der Wirkung des

  über dem Fil.ereinsatz abfallenden Druckes besteht. Im Er-

  gebnis wird durch die Erfindung ein Lui'ti'ilter mit raum-

  spezifisch sher großer Filterfläche geschaffen, so daß auch

  hohe DurchsatLleistungen mit verhältnismäßig klein baueriaen

  Luftfiltern erreicht werden können, die nicht nur einen geringen Strömungswiderstand besitzen, sondern auch wegen ihrer flächenspezifisch geringeren Schmutzbelastung nur in größeren Zeitabständen gereinigt oder ausgetauscht zu werden brauchen.
• Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert, in der Ausführungsbeispiele dargestellt sind; es zeigen: Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen erfindungsgemäßen Filter, Fig. 2 einen Axialschnitt durch eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Filters, Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der in den Filtern nach den Figuren 1 und 2 verwendeben Filtereinsätze" Fig. 4 die Herstellung eines Filtereinsatzes nach Figur 3 in schematischer Darstellung.
• Die in den Figuren 1 und 2 dargestellten Luftfester für Verbrennungsmotore bestehen ihrem grundsätzlichen Aufbau nach aus einem Filtergehäuse 1 mit einer Lufteinströmkammer 2 und einer Luftausströmkammer 3 und zwischen diesen angeordneten, von der Luft durchströmten Filtereinsätzen . Wie insbesondere Figur 3 zeigt, bestehen die Filtereinsätze aus einem in Falten 5 gelegten Filterpapier 6 und sind mit von einem Mittelpunkt oder wie in den Figuren von einem freien Innenraum 7 nach außen verlaufenden Falten 5 und durch die Faltentiefe gegebener Dicke des Filtereinsatzes ausgeführt. An der äußeren und der inneren Umfangsfläche sind die Filtereinsätze mit einer Einfassung Ö,9 in Form eines im Ausführungsbeispiel aus Kunststoff bestehenden Bandes versehen, an dem die Falten 5 stirnseitig fixiert sind. In den Ausführungsbeispielen sind die Filtereinsätze 4 als Kreisringscheiben ausgebildet, wobei die Falten radial verlaufen. Jedoch besteht grundsätzlich auch die Möglichkeit, von der Kreisform abzuweichen und/oder die Falten gegen den Radius geneigt in gerader oder gekrümmter Bahn verlaufen zu lassen, wie es bei 10 in Fig. 3 angedeutet ist, um auf diese Weise eine zusätzliche Absheidung von Luftverunreinigungen durch eine Art Zyklonwirkung zu erreichen. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind die Filtereinsätze 4 koaxial hintereinander angeordnet, während sieim Ausführungsbeispiel nach Figur 2 koaxial ineinander angeordnet sind und in diesem Fall entsprechend unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Zwischen den Filtereinsätzen ,4 sind Trennwände 11 zur Trennung der Einströmkammer 2 von der Ausströmkammer 3 vorgesehen, die zugleich als Leitbleche für die LUtführung wirken können, wie es in Figur 1 der Fall ist. ImAusfühi-ungsbeispiel nach Figur 1 ist die Anordnung so getroffen, daßdie Lufteinströmkammer 2 die Filtereinsätze 4 an der Ringaußenseite konzentrsch umgibt und die Luftausströmkammer 3 sich im Ringinneren befindet.
• Die Figur 4 veranschaulicht die Herstellung eines Filtereinsatzes nach Figur 3. Ein in Falten gelegter Streifen 12 aus Filterpapier wirdmit einer nicht dargestelten kammartigen Lehre gleichmäßig ausgerichtet, so daß die Falter, 5 alle gleiche Distanz aufweisen, und dann am einen Fand mit einem, Einfassungsband b versehen. DieserStreifen wird anschließend, wie im linken Teil der Figur 4 dargestellt, um einen Dorn 13 in Richtung des Pfeiles 14 geschlagen und durch Verbinden der beiden endseitigen Falten anschließend geschlossen. Die innenseitige Einfassung 9 kann dabei bereits auf den Dorn 13 aufgebracht sein. Sollen Filtereinsätze mit schräg zum Radius verlaufenden Falten 5 hergestellt werden, so wird der Streifen in schräg az seiner Längsrichtung verlaufende Falten gelegt, wie es in Figur 4 lEi 15 angedeutet ist.

Claims (1)

1. A n a p r ü c h e 1. Filter, insbesondere Luftfilter für Verbrennungsmotore, mit einem vom zu filternden Medium durchströmten Filterein- satz aus einem in Falten gelegten Filterpapier oder derglei- chen,'dadurch gekennzeichnet, daß die Falten (5) von einem Mittelpunkt oder einem freien Innenraum (7) nach außen ver- laufen und mit ihrer Faltentiefe die Dicke des Filterein- satzes bestimmen. 2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Filtereinsatz (4) ringartig ausgeführt und an der äußeren und/oder inneren Umfangsfläche mit einer Einfassung (t5, 9) versehen ist, an der die Falten (5) stirnseitig fixiert sind. 3# Filter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, d aß der Filtereinsatz (4) als Kreisring ausgebildet ist und die Falten (5) vom freien Ringinnenraum radial oder gegen den Radius geneigt in gerader oder gekrümmter Hahn verlaufen. 4. Filter mach den Ansprüchen 1 bis 3 mit einer Einström- kammer und ein e r Ausströmkammer für das Medium, dadurch ge,.ennzeichnet, daß zwischen der Einströmkammer (2) und der Ausströmkammer (3) meh_ere Filtereinsätze (4) vorgesehen sind und diese koaxial hirnereinander oder bei genügend unter- schiedlichem Durchmesser koaxial ineinander angeordnet sind und zwischen den Filtereinsätzen (4) Trennwände (11) zur Tren- nung der Einström- und der Kusströmkammer vorgesehen sind. 5. Filter nach Anspruch 4, daduxh gdennzeichne t, daß die Einströmkammer (2) die Filtereinsätze (4) an der Ringaußen- seite konzentrisch umgibt und die Ausströmkammer (3) sich im Ringinneren (7) befindet, b. Verfahren zur Herstellung von Filtereinsätzen nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein im we- sentlichen in Querfalten gelegter Streifen aus Filterpapier oder dergleichen mit einem Rand unter gleichmäßiger Distan- zierung der Falten an einem Hand befestigt wird und hierbei die Falten stirnseitig am Band fixiert werden, dann der Streifen mit dem Band in die dem äußeren Streifenumfang entsprechende Länge geschnitten und mit dem anderen noch freien Rand um einen Dorn geschlagen, sowie duzh Verbinden der beiden endseitigen Falten geschlossen wird. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeidznet, daß auf dem Dorn ein die innere Einfassung bildendes Band ring- förmig aufgebracht wird, mit dem der dornseitige Streifen- rand verbunden wird, ö. Verfahren nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekenn- zeichnet, daß zur Herstellung von Filtereinsätzen mit schräg zum Radius verlaufenden Falten diese schräg zur Streifenlängs- richtung angelegt werden.