DE2020056A1 - Flaches Gasfilter,insbesondere Ansaugfilter fuer Verbrennungskraftmaschinen - Google Patents

Description

• Flaches Gasfilter, insbesondere Ansaugfilter Sir Verbrennungsraftmaschinen' Me Erfindung betrifft ein flaches Gasfilter, insbesondere Ansaug filter für Verbrennungskraftmaschinen, aufweisendeinen aus einem porösen Folienstreifen zieharmonikaartig mit paralleler Faltenstruktur gefalteten flachen Filtereinsatz, der an seinem gesamten Umfang gasgedichtet in einen Kunststoffrahmen eingesetzt ist Bei bekannten Filtern dieser Art ist der Rahmen und der Filtereinsatz rechteckig und die Faltenstruktur verläuft parallelezu den beiden Rechteckschmalseiten. Entlang dieser beiden Rechteckschmalseiten ist eine Labyri,nthdichtung zwischen Filtereinsatz und Rahmen vorgesehen, während entlang der Rechtecklängsseiten ein beidseitig mit Haftstoff beschichteter Moosgummistreifen zwischen Filtereinsatz und Rahmen gelegt ist, der dort als Gasdichtung dient.
• Ein rechteckiger Durchlaßquerschnitt steht in vielen Gasleitungen nicht von vornherein zur Verfügung, oft sind vielmehr die Durchlaßquerschnitte kreisrund. lan kann in solchen Fällen die runde Leitung auf den rechteckigen Durchlaßquerschnitt eines rechteckigen Filters anpassen das ist aber nicht immer vorteilhaft.
• Für kreisrunde Durchlaßquerschnitte sind auch kreisrunde Filter bekannt, aber Filter der eingangs genannten Art, die sich durch besonders einfachen Aufbau und eine, bedingt durch die Faltenstruktur große beteiligte Filterstreifenfläche auszeichnen, sind, vermutlich weil die parallele Faltenstruktur die Rechteckform auf drängt, nicht bekannt geworden. Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Gasfilter der eingangs genannten Art unter möglichst weitgehender Beibehaltung der genannten Vorzdge zur einen kreisrunden Durchlaßquerschnitt auszugestalten.
• Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen eine kreisrunde Aufnahme für den Filtereinsatz aufweist und daß die Enden der Einsatzfalten der Kreiskontur der Aufnahme folgend gegenüber der Faltenrichtung abgeschrägt sind und in eine mit der Innenwandung des Rahmens verhaftete ausgehärtete Klebschicht eintauchend gasdicht befestigt ist.
• Für eine kreisrunde Faltestruktur würde sich zunächst eine sternförmige Faltung anbieten, bei der keine Probleme in Verbindung mit der Faltenspreizung zu erzarten sind. Die Erfindung beschreitet dagegen einen anderen Weg und geht von der parallelen Faltenstruktur aus. Das führt zwar zu verschieden langen Falten, wodurch eine unterschiedliche Sprungelastizität zwischen Bereichen kurzer und langer Falten bedingt ist. Durch die Klebung am Rand wird jedoch die Faltenstruktur unabhängig von der Rückstellkraft der einzelnen Falten so fixiert, wie sie beim Einsetzen und Aushärten des Kleb-Stoffes gespreizt ware Die Klebschicht dient gleichzeitig dazu, die notwendige Randdichtung zu erzielen, darum ist also zusätzlicher Aufwand für die Fixierung der Faltenstruktur nicht erforderlich. Bemerkenswert ist in diesem Zusammenhang auch, daß die Fixierung durch Eintauchen der Enden in die ausgehärtete Klebschicht wie die Praxis gezeigt hat, auch die Faltenenden der ganz kurzen Falten, die besonders schräg angeschnitten sind und fast tangential zum Kreisumfang laufen, ebenfalls hinreichend fixiert, was mit einer haftstoffbeschichteten Moosgummidichtung, wie sie aus dem genannten Filter bekannt ist, nicht möglich wäre.
• Die kreisrunden gefalteten Filtereinsätze nach der Erfindung, kann man herstellen, indem man einen Folienstreifen entsprechend oval schneidet und quer zur Längsachse des Ovals faltet. :Bei richtiger Bemessung des Ovals ergibt sich, senn die Faltenstruktur auf die endgültige Form gespreizt oder zusammengeschoben ist, die angestrebte kreisrunde Außenkontur. Dieses Verfahren hat sich aber fir die großtechnische Mengenherstellung als unpraktisch erwiesen.
• Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines aus einem porösen Folienstreifen zieharmonikaartig mit paralleler Faltenstruktur gefalteten flachen Filtereinsatzes für Gasfilter so auszugestalten, daß es der großtechnischen Mengenproduktion vorteilhaft zugänglich ist.
• Das erfinderische Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß ein fUr mehrere Filtereinsätze ausreichender Folienstreifen, der mindestens so breit ist wie der Durchmesser eines Filtereinßatzes in Längsrichtung fortschreitend, mit Faltenverlauf in Querrichtung gefaltet wird und daß aus gefalteten Bereichen des Streifens die kreisrunden Filtereinsätze ausgestanzt werden. Eei diesem Verfahren kann die Faltung am langen Streifen, also im Durchlaufverfahren vorgenommen werden, wie auch bei dem eingangs beschriebenen Rechteckfilter und der Ausschneidvorgang schließt sich dann als einfacher Stanzvorgang an. Zweckmäßig ist es zum Ausstanzen die gefalteten Bereiche ganz zusammen zu schieben, damit das Papier beim Stanzen möglichst wenig zerknautscht wird.
• Eine bevorzugte Ausgestaltung eines Gas filters nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen aus zwei Ringen mit Winkelprofil zu einem nach innen offenen, den Rand des Einsatzfilters aufnehmendem U-Profil , zusammen gesetzt ist.
• Diese Ausgestaltung erleichtert den Zusammenbau, der erfindungsgemäß dann erfolgt, indem die Innenflächen der Rahmenringe mit thixotropem Klebstoff beschichtet werden und daß dann der Filter einsatz auf die endgültige Faltenstruktur gespreizt in den einen Rahmenring eingesetzt und dann der andere Rahmenring darauf gesetzt wird.
• Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 ein Gasfilter nach der Erfindung im Querschnitt, Fig. 2 die Draufsicht auf das Gasfilter aus Fig. 1, Fig. 3-6 e den Teilquerschnitt entsprechend den Schnittpfeilen III-III eines abgeänderten Ausführungsbeispiels und Fig. 7 ausschnittsweise und teilweise aufgebrochen eine Draufsicht gemäß dem Pfeil VII zu Fig. 6.
• Gemäß Fig. 7 und 2 ist allgemein mit 1 der Filtereinsatz bezeichnet, der aus einem porösen zieharmonikaartig in paralleler Faltenstruktur gefalteten Filterstreifen besteht. Die Falten 2 erstrecken sich gemäß Fig. 2 sämtlichst aufrecht. Die Folge ist, daß aufgrund der kreisrunden Außenkontur des Filtereinsatzes 1 die in der Mitte gelegenen Falten 3 die Länge des Durchmessers haben, während die an beiden Seiten gelegenen Falten 4 sehr kurz sind und fast parallel zur Tangente des Kreisumfange verlaufen. Die Enden 5 der Falten sind der Kreiskontur folgend schräg geschnitten. Der Filtereinsatz 1 ist in einen allgemein mit 6 bezeichneten Kunststoffrahmen ein gesetzt, der aus zwei Ringen 7 und 8 besteht, die, wie besondere gut aus Fig. 1 ersichtlioh, Winkelprofil haben und so zusammen gen setst sind, daß ein nach innen offenes U-Profil entsteht, in das der Einsatz 2 paßt. Mit anderen Worten, die vorspringenden ringförmigen Schenkel 9 und 10 des Rahmens fassen den äußeren Rand des Filtereinsatzes zwischen sich ein. Der Rahmen 6 ist in der Mitte geteilt und die beiden Rahmenringe 7 und 8 sind zueinander gleich ausgestaltet,-was die Mengenfertigung begtinstig;t,-aber spiegelbildlich gegeneinander gesetzt. Sie weisen einen nach aussen ragenden Ring 11,12 beziehungsweise Profilschenkel auf. Sie sind durch Verhaften dieser beiden Ringe 11 und 12 durch Ultraschallschteißung miteinander verbunden. Über den so durch die beiden Ringe 11 und 12 entstandenen Flansch ist ein strammer Gummistreifen 15 gelegt, der sich, infolge seiner Spannung u-förmig um den Flansch 11,12 legt. Der Filter wird durch Einspannen an diesem Flansch an seiner Einsatzstelle gehaltert, wobei der Gummiring 13 als Abdichtung dient.
• Zur Abdichtung zwischen Filtereinsatz 1 und Rahmen 6 ist auf, die Innenwandung 14 des Rahmens 6 auf dem ganzen Umfang eine Klebschicht 15 aufgetragen, in die die Faltenenden eintauchen, so daß sie durch die ausgehärtete Klebschicht gehalten werden Die Klebschicht dient dabei nicht nur als Dichtung sondern gleichzeitig dazu, den Einsatz in der gewünschten Faltenstruktur zu fixieren. Im Ruhezustand sind die spreizenden Kräfte, bedingt durch die unterschiedliche Faltenlänge im Mittelberetch und in den Bereichen links und rechts in der Fig. 2, unterschiedlich, Auch die auf Verändern der Faltenstruktur gerichteten treibenden Kräfte des durchziehenden Gasstroms sind von der Länge der Falten abhängig. Diesem Umstand trägt die Fixierung sämtlicher Faltenenden durch Eintauchen in die ausgehärtete Klebschicht Rechnung, indem sie ee gestattet, die einzelnen Falten in einer bestimmten Ausgangslage und Ausgangsrichtung, die der gewünschten Faltenstruktur entspricht, zu fixieren.
• Die beiden Rahmenringe 7 und 8 werden durch die Klebsohicht 15 am Filtereinsatz befestigt und damit mittelbar auch gegeneinander, so daß man unter Umständen auf eine unmittelbare Verbindung zwischen den beiden Rahmenringen verzichten kann. Wenn eine solche Verbindung jedoch gewünscht ist, dann kann sie auch anders erfolgen, als durch Ultraschallschweißung, zum Beispiel durch Hitzeschweißung des Kunststoffes, durch Vernieten oder durch Verkleben.
• Die unmittelbare Verbindung zwischen den beiden Rahmenringen kann insbesondere, wenn sie durch Klebstoff erfolgt,, gemeinsam mit der Verklebung des Filtereinsatzes erfolgen. In diesem Fall beschichtet man die beiden Rahmenringe an der Innenwandung 14 mit thixotropem das heißt also nicht fließendem beziehungsweise nicht tropfendem Klebstoff und ein oder beide gegeneinander gerichtete Flächen der Ringe 11 und 12 mit einem für diese Kunststoffverbindung geeigneten Klebstoff. Dann setzt man den vorgeschnittenen Filtereinsatz ein und spreizt ihn auf die endgültige Form - das kann dadurch geschehen, daß die Faltenstruktur auseinander gezogen wird oder zusammen gedruckt,, Je nach dem, welche Form der entspannte, vorgefaltete Filtereinsatz hat. Der Filtereinsatz ist dabei an seinem Umfang so geschnitten,daß er gespreizt auf die gewünschte Faltenstruktur kreisförmigen Umfang hat, der in die Aufnahme 16 des Rahmens paßt, so daß alle, Faltenenden in die klebschicht eintauchen. Dann wird der zweite Rahmenring aufgesetzt, wobei die bislang noch freie Höhe der Faltenenden fn die Klebschicht dieses Rahmenringes eintaucht.
• Die zur Klebung vorbereiteten Ringe 11 und 12 geraten dann in Kontakt miteinander und alle Klebstoffe können aushärten, wobei es sich zweckmäßigerweise Um kalthärtenden Klebstoffe handelt, so daß der Aushärtvorgang bei normaler Zimmertemperatur' stattfinden kann.
• In Abänderung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 und 2 ist gemäß Fig. 3 der Rahmen 20 nicht in der Mitte geteilt, sondern besteht aus zwei verachieden hohen Rahmenringen 21, 22. Der dem Flansch 11 und 12 entsprechende Flansch fehlt, die Einspannung erfolgt unter Zwischenschaltung von Moosgummiringen 23,24, die auf beiden Seiten auf den Rahmen 20 gelegt sind.
• Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist der Rahmen 30 in der Mitte geteilt, an dem einen Rahmenring 31 sind verteilt auf den Umfang Stifte angeordnet, von denen der Stift 32 in Fig. 4 sichtbar ist. Für die Stifte sind in dem anderen Rahmenring 33 Aufnahmen vorgesehen, von denen die eine Aufnahme 34 in Fig. 4 sichtbar ist.
• Die Stifte mit den Aufnahmen dienen zur Zentrierung der beiden Rahmenringe 31 und 33 beim Zusammensetzen. Ein dem Flaflsch 11 12 entsprechender Flansch Eehlt. Die Halterung erfolgt silber Ansatzstifte, die auf dem Umfang verteilt auf der einen Seite des Rahmenringes angeordnet sind und von denen der Ansatzstift 36 sichtbar ist. Die Ansatzstifte 36 machen es im Verein mit entsprechenden Aufnahmen an der nicht dargestellten, das Filter aufnehmenden Halterung unmöglich, das Filter mit falscher Polaritt, bezogen auf die Richtung vor der ReinluBtseite zur Rohlu£tseite, einzubauen. Diese Ansatzstifte 36 verhindern weiterhin, daß der eingesetzte Filtereinsatz sich infolge Vibration verdreht, wodurch vorgesehene Dichtleisten und Dichtringe vorzeitig abgescheuert werden könnten; Die AnsatzstiEte 36 sind vorzugsweise an der Rohluftseite angeordnet und da dies in der Regel diejenige Seite ist, auf der der Filtereinsatz beim Ein- und Ausbau zugänglich ist, erleichtern die Ansatzstifte das Herausnehmen und Einsetzen des Filtereinsatzes, indem sie als Griffe dienen. Zur Abdichtung können Dichtringe vorgesehen sein, die aber in der Zeichaungnicht dargestellt sind.
• Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Rahmen 40 aus zwei gleichen Rahmenringen 41, 42 und je einem äußeren Ring 43, 44. Die äußeren Ringe 43, 44 bilden einen Flansch und an beiden Seiten dieses Flansches 45 ist je ein Dichtring 46, 47 aus Gummi oder gummielastischem Material um den ganzen Rahmen 40 herum gelegt. Die beiden Dichtringe 469 47 ragen mit einem Teil ihres Querschnittes in je eine Nut 48, 49, die jeweils zum Teil in den Rahmen, zum Teil in den Flansch eingelassen ist. Der Filter wird an der Einsatzstelle gehalten, indem er mit seinem Flansch 45 eingespannt wird und zur Gasabdichtung dienen, dabei die beiden Dichtringe 46 und 47.
• Bei dem AusfUhrungsbeispiel nach Fig. 6 und 7 kann der Rahmen 50 in beliebiger Weise-nach einem der bereits beschriebenen AusfUhrungsbeispiele ausgestal,tet sein, er ist nach der Zeichnung zweiteilig ausgefUhrt. Auf der Reingasseite 60 - das ist die in Fig. 6 oben gezeichnete und in Fig. 7 dem Beschauer zugekehrte Seite - auf der bei Verbrennungskraftmaschinen die Flammbildung stattfindet, ist eine Flammabschirmung 52 vorgesehen, die aus einem Metalldrahtnetz besteht, das mit Abstand 53 planparallel vor dem Filtereinsatz 51 angeordnet ist. Das kreisrunde Metalldrahtnetz ist in seinen Randbereichen zweimal gegenläufig geknickt. Die beiden Knickkanten, die ebenfalls kreisrund und koaxial zum Rahmen 50 verlaufen, sind mit 54 und 55 bezeichnet. Das Metalldrahtstück 56 zwischen der inneren Knickkante 54 und der äußeren Knickkante 55 UberbrEckt den Abstand 53, während der außerhalb der äußeren Knickkante 55 gelegene Randbereich 58 zwischen dem einen Schenkel des Rahmens 50 und dem Filtereinsatz 51 in den Rahmen 50 eingesteckt ist. In vielen Fällen besteht bei den dargestellten Ausführungsbeispielen der Folienstreifen des'Filtereinsatzes aus Papier und kann mithin durch direkte Flammeinwirkung beschädigt oder zerstört werden. Davor schützt die Flammabschirmung 56.
• Bei allen Aus£t1hrungsbeispielen besteht der Rahmen vorzugsweise aus Kunststoff. Die Ausführungsbeispiele, die anhand der Figuren 3 bis 7 beschrieben wurden und in diesen Figuren nur ausschnittsweise dargestellt sind, sind so weit nicht besonders beschrieben und aus den betreffenden Zeichnungen nicht ersichtlich entsprechend beziehungsweise gleichartig ausgebildet wie das Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 und 2.

Claims (9)

A N S P R Ü C H E

1. Flaches Gasfilter, insbesondere Ansaugfilter für Verbrennungskraftmaschinen, aufweisend einen aus einem Porösen Folienstreifen zieharmonikaartig mit paralleler Faltenstruktur gefalteten flachen Filtereinsatz, der an seinem gesamten Umfang gasgedichtet in einen Kunststoffrahmen eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen ( 6 ) eine kreisrunde Aufnahme ( 16 ) für den Filtereinsatz aufweist und daß die Enden der Einsatzfalten der Kreiskontur der Aufnahme ( 16 ) folgend gegenüber der Faltenrichtung abgeschrägt sind und in eine mit der Innenwandung des Rahmens verhaftete ausgehärtete Klebschicht (15) eintauchend gespreizt gasdicht befestigt sind.

2. Gasfilter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zur Aufnahme ( 16 ) koaxiale kreisrunde Außenkontur des Rahmens ( 6 ).

3. Gasfilter nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen ( 16 ) aus zwei Ringen (7,8 ) mit Winkelprofil zu einem nach innen offenen, den Rand des Filter einsatzes ( 1 > aufnehmendem U-Profil, zusammengesetzt iat,

4. Gasfilter nach einem oder mehrereri der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein sich Uber den gesamten Rahmenumfang erstreckender nach außen ragender Flansch ( 45 ) am Rahmen vorgesehen ist und' daß mindestens an einer Seite des Flansches ein Dichtring ( 47 ) aus elastischem Material um den Rahmen ( 40 > gelegt ist.

5. Gasfilter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring ( 45 ) in eine den ganzen Rahmen ( 4Q ) umgebende in den Flansch und/oder den Rahmen ragende nach außen offene Nut ( 49 ),in die er mit einem Teil seines Quexschnitts paßt, eingelegt ist.

6. Gasfilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der'Reingasseite ( 60 ) eine den ganzen Filtereinsatz ( 51 ) abdeckende Flammabschirmung ( 56 ) vorgesehen ist, die zusammen mit dem Filtereinsatz in den Rahmen ( 50 ) eingepaßt ist.

7. Gasfilter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Flammabschirmung ein Metalldrahtnetz mit Abstand ( 53 ) planparallel vor dem Filtereinsatz ( 5t ) angeordnet ist, dessen Randbereiche zweimal gegenläufig geknickt sind und daß die inneren zwischen zwei Knickkanten (54,55 ) gelegenen Randbereiche den Abstand ( 53 ) uberbräcken und die äußeren außerhalb der äußeren Knickkante gelegenen Randbereiche in den Rahmen ( 50 eingesteckt sind.

8* Verfahren zur Herstellung eines aus einem porösen Folienstreifen zieharmonikaartig mit paralleler Faltenstruktur gefalteten flachen Filtereinsatzes für Gaefilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein für mehrere Filtereinsätze ausreichender Folienstreifen, der mindestens so breit ist wie der Durchmesser eine Filtereinsatzes in Längsrichtung fortschreitend, mit Faltenverlauf in Querrichtung gefaltet wird und daß aus gefalteten Bereichen des Streifens die kreisrunden Filtereinsätze ausgestanzt werden.

9. Verfahren zum Zusammenbau eines flachen Gasfilters aufweisend einen aus einem porösen Folienstreifen zieharmonikaartig in paralleler Faltenstruktur gefalteten kreisrunden flachen Filtereinsatz, der an seinem gesamten Umfang gasdicht in einen kreisrunden Kunststoffrahmen eingesetzt ist, welcher Rahmen aus zwei Ringen mit Winkelprofil zu einem nach innen offenen U-Profil zusammengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenflächen der Rahmenringe mit thixotropem Klebstoff beschichtet werden und daß dann der Filtereinsatz auf die endgültige Faltenstruktur gespreizt in den einen Rahmenring eingesetzt und dann der andere Rahmenring darauf gesetzt wirdO