DE1576541A1 - Replaceable air filter cartridge - Google Patents
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Description
PATENTANWALT DIPL.-ING. EIDENEIER, 7 STUTTGART, NECKARSTR. 50PATENT Attorney DIPL.-ING. EIDENEEGG, 7 STUTTGART, NECKARSTR. 50
15. März 1967/VaMarch 15, 1967 / Va
Anmelderin: Filtervrerk Mann & Hummel GmbH, Ludwigsburg,Applicant: Filtervrerk Mann & Hummel GmbH, Ludwigsburg,
Hindenburgstr.37-43Hindenburgstrasse 37-43
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Auswechselbare LuftfilterpatroneReplaceable air filter cartridge
Die Erfindung bezieht sich auf eine radial durchströmte, auswechselbare Luftfilterpatrone mit einem ringförmigen, stirnseitig in Endscheiben, aus weichelastischem Kunststoffschaum eingebetteten FaI Bistern aus blattförmigem, insbesondere aus Filterpapier bestehendem Filtermaterial.The invention relates to a radially flowed through, exchangeable air filter cartridge with an annular, FaI bistern made of leaf-shaped, in particular filter material made of filter paper.
Bei einer bekannten Ausführung einer solchen Luftfilterpatrone sind die Endscheiben aus geschlossenzelligem Polyurethanschaum gebildet. Die Verarbeitung dieses Schaumstoffs ist relativ aufwendig. Das Aufschäumen erfolgt als chemische Reaktion nach dem Addieren der Bestandteile, so daß hier kurze Topfzeiten zu beachten sind. Auch hat Polyurethanschaum eine starke Haftfestigkeit gegenüber Metallen und läßt sich deshalb von den für die Fertigung der Endscheiben üblichen Metallformen schlecht trennen. Hinzu kommt die physiologische Bedenk-r lichkeit bei der Herstellung von Polyurethanschaum wegen der für solche Massen verwendeten Polyisocyanate.In a known embodiment of such an air filter cartridge, the end disks are made of closed-cell polyurethane foam educated. The processing of this foam is relatively complex. The foaming takes place as a chemical Reaction after adding the components, so that short pot lives must be observed here. Polyurethane foam also has one strong adhesion to metals and can therefore It is difficult to separate them from the metal molds customary for the production of the end plates. There is also the physiological concern possibility in the production of polyurethane foam because of the polyisocyanates used for such masses.
Ein wesentlicher Nachteil von geschlossenzelligem Polyurethanschaum besteht außerdem darin, daß der SchaumstoffA major disadvantage of closed-cell polyurethane foam is that the foam
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bei Dauerbelastung zusammensitzt. Das ist darauf zurückzuführen, daß die in den Zellen eingeschlossenen Gase bei lang andauernder Druckbelastung durch die Zellenwände diffundieren und bei Druckentlastung in den Zellen ein das Zurückfedern verhinderndes Vakuum verbleibt. Filterpatronen der der Erfindung zugrunde liegenden Art sind gewöhnlich axial eingespannt, wobei die Endscheiben selbst die Abdichtung an starren, meist aus Blech bestehenden Gehäuseteilen übernehmen und die Maßtoleranzen in Achsrichtung sowie Unebenheiten der anliegenden Gehäuseteile ausgleichen sollen. Ist nun der für die Endscheiben verwendete Schaumstoff unelastisch geworden, so ist die wichtige Abdichtung der Filterpatrone gegenüber dem Gehäuse vor allem dann gefährdet, wenn die Filterpatrone, beispielsweise zum Überprüfen der Verschmutzung, aus dem Gehäuse herausgenommen und anschließend in nicht genau der gleichen Lage wieder eingebaut wird. Durch Unebenheiten des Gehäuses besonders stark zusammengedrückte Teile der Endscheiben kommen dann an andere Stellen des Gehäuses zu liegen und dichten dort u. U. gar nicht mehr ab.sits together under constant load. This is due to that the gases trapped in the cells diffuse through the cell walls under prolonged pressure load and when the pressure is released in the cells, a vacuum that prevents springback remains. Filter cartridges of the invention underlying type are usually axially clamped, with the end plates themselves providing the seal on rigid, Usually made of sheet metal housing parts take over and the dimensional tolerances in the axial direction as well as unevenness of the adjacent Housing parts should compensate. If the foam used for the end plates has now become inelastic, then so the important sealing of the filter cartridge against the housing is particularly at risk if the filter cartridge, for example, to check the contamination, removed from the housing and then in not exactly the is installed again in the same location. Parts of the end plates that are particularly strongly compressed due to unevenness in the housing then come to rest in other parts of the housing and may no longer seal there at all.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorerwähnten Nachteile zu beseitigen und die Herstellung der Filterpatrone zu vereinfachen. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Endscheiben aus an sich bekannter., offenzelligem PVC-Schaum gebildet und in Abhängigkeit von der Porengröße derart dick bemessen sind, daß sie mindestens die Filterfeinheit des Filtermaterials aufweisen.The invention is based on the above-mentioned object Eliminate disadvantages and simplify the manufacture of the filter cartridge. According to the invention this object is achieved solved by the fact that the end disks are formed from known., open-cell PVC foam and as a function on the pore size are dimensioned so thick that they have at least the filter fineness of the filter material.
Die offenen Zellen des PVC-Schaumes sichern vorzügliche elastische Eigenschaften. Der offenzellige PVC-Schaum federt auch nach langer Druckbelastung schnell nahezu vollständig zurück, weil die Luft durch die offenen Zellwände unbehindert in die Zellen zurücktritt. Die Entformbarkeit des PVC-SchaumsThe open cells of the PVC foam ensure excellent elastic properties. The open-cell PVC foam is springy almost completely back even after long periods of pressure, because the air is unhindered through the open cell walls recedes into the cells. The demoldability of the PVC foam
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aus Metallformen ist gut. Es ist sogar möglich, bei einteiligen Formen kleine Hinterschnitte vorzusehen. Dadurch kann der Faltenbalg einwandfrei in einer einteiligen Form geführt werden. Die Herstellung von offenzelligem PVC-Schaura erfolgt unter Anwendung einer physikalischen Reaktion, wodurch jegliche Topfzeiten entfallen. Die für Polyvinylchlorid allgemein üblichen Weichmacher sind physiologisch unbedenklich.making metal molds is good. It is even possible to provide small undercuts in one-piece molds. Through this the bellows can be properly guided in a one-piece form. The production of open-cell PVC show takes place using a physical reaction, which eliminates any pot life. The one for polyvinyl chloride Plasticizers commonly used are physiologically harmless.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert
.
Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to two exemplary embodiments shown in the drawing.
Show it:
Fig. 1 einen Achsschnitt durch eine Filterpatrone nach der Erfindung,1 shows an axial section through a filter cartridge according to the invention,
Fig. 2 einen Achsschnitt durch eine andere Filterpatrone ausschnittweise, wobei die fertig geschäumte Endscheibe sich noch in der Form befindet.Fig. 2 shows an axial section through another filter cartridge in detail, with the finished foamed End plate is still in the mold.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist ein ringförmiger Faltenstern 1 aus Filterpapier stirnseitig in ringförmigen Endscheiben 2,3 aus o£fenzelligem PVC-Schaum eingebettet. Die Endscheiben weisen nahe bei ihrem Innenrand k bzw. 5 je eine axial nach außen vorstehende Ringwulst 6 bzw. 7 zur abgedichteten Anlage an starren Gehäuseteilen auf. Die Ringwulst ist von einer Ringsicke 8 bzw. 9 umgeben, die durch eine entsprechende Ringwulst in den Gießformen entstanden ist. Durch die Ringwulst der Gießformen wird die Stirnseite 10 bzw. des Papierfaltensterns 1 in einem gewissen Abstand von der äußeren Stirnfläche 12 bzw. 13 der Endscheibe gehalten. Radial nach innen xind außen stehen die Endscheiben ein wenig vor.In the embodiment of FIG. 1, an annular star folds 1 made of filter paper is embedded at the end in annular end disks 2, 3 made of open-cell PVC foam. Close to their inner edge k and 5, the end disks each have an axially outwardly protruding annular bead 6 and 7 for sealing contact with rigid housing parts. The ring bead is surrounded by a ring bead 8 or 9, which is created by a corresponding ring bead in the casting molds. The end face 10 or the paper fold star 1 is held at a certain distance from the outer end face 12 or 13 of the end disk by the annular bead of the casting molds. The end disks protrude a little radially inwards and outwards.
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Für das Zentrieren des Papiersterns in. den für die Herstellung der Endscheiben benötigten Gießformen sind nicht dargestellte, seitlich wegschwenkbare Einrichtungen vorgesehen.For centering the paper star in the casting molds required for the production of the end disks are not shown, laterally pivotable devices provided.
Am Innen- und/oder Außenumfang des Faltensterns können übliche Schutzmantel, beispielsweise aus gelochtem Blech oder aus Drahtgeflecht angeordnet und stirnseitig gleichfalls in den Schaumstoffendscheiben eingebettet sein. Dann kann der Faltenstern mit den Schutzmänteln, sofern diese ausreichend formstabil sind, mit üblichen, in der Gießform angeordneten Nocken zentriert werden.Conventional protective sheaths, for example made of perforated sheet metal or arranged from wire mesh and also in be embedded in the foam end caps. Then the fold star with the protective coats, provided these are sufficient are dimensionally stable, are centered with conventional cams arranged in the casting mold.
Beim Ausführungsbeispiel Fig. 2 ragt ebenfalls die Stirnseite 22 des Papierfaltensterns 21 in die aus offenzelligem PVC-Schaum bestehende, ringförmige Endscheibe 23 hinein. Desgleichen ist nahe beim Innenrand 24 außen an der Endscheibe zur Anlage an starren Gehäuseteilen des Filters eine Ringwulst 25 vorgesehen. Diese ist ebenfalls von einer Ringsicke 26 umgeben, die durch eine entsprechende Ringwulst 27 der Gießform 28 entsteht, welche die untere Stirnseite 22 des Papierfaltensterns 21 in Abstand von der äußeren Stirnfläche 29 der Endscheibe 23 hält. Am Innenrand 24 und am Außenrand 30 erweitert sich die Gießform schlank kegelig nach unten. Hierdurch ist die Möglichkeit gegeben, den Faltenstern 21 in der Gießform 28 zu zentrieren und trotzdem seine äußeren und inneren Kanten 3I und 32 vollständig in den Werkstoff der Endscheibe einzubetten. Infolge der ausgezeichneten Elastizität des PVC-Schaums und seiner geringen Haftung an Metallflächen läßt sich die Endscheibe aus dem hinterschnittenen Formhohlraum gut entfernen.In the embodiment of FIG. 2, the end face 22 of the paper fold star 21 also protrudes into the open-celled structure PVC foam existing, annular end plate 23 into it. The same is close to the inner edge 24 on the outside of the end disk An annular bead 25 is provided for contact with rigid housing parts of the filter. This is also surrounded by a ring bead 26, by a corresponding annular bead 27 of the casting mold 28 arises, which the lower end face 22 of the paper fold star 21 at a distance from the outer end face 29 of the End plate 23 holds. Expanded on the inner edge 24 and on the outer edge 30 the casting mold is slender and conical downwards. This gives the possibility of the star folds 21 in the To center the casting mold 28 and still its outer and inner edges 3I and 32 completely in the material of the end disk to embed. As a result of the excellent elasticity of the PVC foam and its poor adhesion to metal surfaces the end disk can be easily removed from the undercut mold cavity.
Bei der Fertigung wird zunächst in die die Form einer Ringrinne aufweisende Gießform ein für die Herstellung vonDuring production, a casting mold, which is in the form of an annular groove, is first used for the production of
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PVC-Schaum rait offenen Poren geeignetes PVC-Plastisol eingefüllt. Man verwendet eine Aufschlemmung von PVC-Pulver in einem Weichmacher, wie z.B. Dibuthylphthalat, Nonylbutylphthalat, orUio-armes Tricresylphosphat, Benzylbutylphthalat oder dgl.. Das Plastisol ist mit einem Treibmittel versetzt, mit dessen Hilfe die Schaumbildung erfolgt. Als Treibmittel sind z.B. Wasser, Azodicarbonamid, Azoisobuttersäuredinitril und dgl. mehr bekannt und verwendbar.PVC foam filled with PVC plastisol suitable for open pores. Use a slurry of PVC powder in a plasticizer, such as dibutyl phthalate, nonyl butyl phthalate, orUio-poor tricresyl phosphate, benzyl butyl phthalate or the like. The plastisol is mixed with a propellant, which helps to create foam. As propellants e.g. Water, azodicarbonamide, azoisobutyric acid dinitrile and the like. More known and usable.
Nach Einfüllen der mit einem Treibmittel versetzten PVC-Paste in den Formhohlraum wird der Papierfaltenstern 21 in die Form hineingestellt, so daß seine Stirnseite 22 an der Ringwulst 27 der Gießform anliegt. Anschließend erhitzt man die eingefüllte Paste auf etwa I60 Grad für eine Zeit von etwa 15 Minuten. Durch die Wärme wird das Treibmittel in Dampf- oder Gasform übergeführt, wobei die Paste auf das Mehrfache des Ausgangsvolu^iins aufschäumt und unter Platzen der Zellwände ausgeliert. Durch die Volumenvergrößerung ergibt sich eine unebene innere Oberfläche 33 der Endscheibe 11, weil das eingefüllte Material über die Scheibenfläche ungleich verteilt ist.Dementsprechend entsteht im Bereich der Materialanhäufung durch die Ringwulst 25 eine nach innen gerichtete Wulst 3k. Diese Wulst wirkt sich nicht störend aus. Im Gegenteil ist die Materialanhäufung gerade dort, wo die Endscheibe durch axiales Einspannen des Filterkörpers zwischen starren Gehäuseteilen besonders stark gedrückt wird, erwünscht. Nach dem Ausgelieren können die Formlinge durch mäßigen Zug in Achsrichtung der Filterpatrone aus dem Formhohlraum entfernt werden.After the PVC paste mixed with a propellant has been filled into the mold cavity, the paper fold star 21 is placed in the mold so that its end face 22 rests against the annular bead 27 of the casting mold. The paste is then heated to around 160 degrees for a period of around 15 minutes. The heat converts the propellant into vapor or gas form, the paste foaming to a multiple of the initial volume and gelling as the cell walls burst. The increase in volume results in an uneven inner surface 33 of the end disk 11 because the material filled in is unevenly distributed over the disk surface. Accordingly, an inwardly directed bead 3k is created in the area of the material accumulation by the annular bead 25. This bead does not have a disruptive effect. On the contrary, the accumulation of material is desirable precisely where the end disk is pressed particularly strongly by axially clamping the filter body between rigid housing parts. After gelling, the moldings can be removed from the mold cavity by pulling gently in the axial direction of the filter cartridge.
Die aus einem offenzelligen PVC-Schaum gebildeten Endscheiben nehmen in gewissem Umfang an der Filterung teil. DasThe end caps formed from an open-cell PVC foam take part in the filtering to a certain extent. That
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ist an sich kein Nachteil, aber es dürfen nicht die Endscheiben eine schlechtere Filterfeinheit besitzen als das Filtermaterial selbst, d.h. die Endscheiben dürfen keinesfalls gröbere Schmutztexlchen durchlassen als das Filtermaterial. Nun ist es aber nicht möglich, die Porengröße des offenzelligen PVC-Schaums dermaßen genau und gleichmäßig zu bestimmen, daß allein hierdurch die Filterfeinheit der Endscheiben eingestellt werden könnte. Man kann aber die Filterfeinheit durch die Bemessung der Dicke der Endscheibe in Abhängigkeit von der Porengröße beeinflussen und, ohne eine störende Scheibendicke in Kauf nehmen zu müssen, erreichen, daß nur solche Durchgangskanäle entstehen, die mindestens an einer Stelle eng genug sind, um unerwünschte große Staubteilchen zurückzuhalten. Die optimale Dicke der Endscheiben kann leicht durch Versuche bestimmt werden.is not a disadvantage in itself, but the end caps must not have a worse filter fineness than that The filter material itself, i.e. the end caps, must never allow coarser dirt particles to pass through than the filter material. However, it is not possible to measure the pore size of the open-cell PVC foam so precisely and evenly to determine that this alone could adjust the filter fineness of the end plates. But you can Filter fineness by measuring the thickness of the end plate depending on the pore size and without having to accept a disruptive pane thickness, achieve that only those through channels arise that are narrow enough at least at one point to avoid unwanted to hold back large dust particles. The optimum thickness of the end plates can easily be determined by experiment.
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