DE2311855C3

DE2311855C3 - Hohlzylindrisches Filterelement

Info

Publication number: DE2311855C3
Application number: DE2311855A
Authority: DE
Inventors: Kenneth Ernest Winsor Woodlands Southampton Buckman; Kenneth Arthur Chandlers Ford Eastleigh Rogers
Original assignee: General Motors Ltd
Current assignee: General Motors Ltd
Priority date: 1972-03-11
Filing date: 1973-03-09
Publication date: 1979-10-11
Also published as: FR2175901A1; US3799354A; DE2311855B2; GB1426173A; DE2311855A1; FR2175901B1; DE7309025U

Description

Die Erfindung betrifft ein hohlzylindrisches Filterelement der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Solche Filterelemente werden insbesondere bei ölfiltern für Kraftfahrzeuge eingesetzt.

In der Beschreibung wird der Begriff »Falte« zur Kennzeichnung einer Struktur verwendet, bei der ein Flächengebilde, bzw. ein Materialstreifen, um eine durch das Flächengebilde verlaufende Linie gebogen wird, so daß zwei Flächen der dadurch gebildeten »Lagen« der Falte aufeinanderliegen. Der Übergangsbereich zwi-

gekennzeichnet durch folgende Merkmale: 2» seilen diesen beiden llälfien der Falte kann entweder

d) die Faltung zwischen den beiden Hälften (a, a;b, b) jeder Falte (3, 4) und die Faltung zwischen den beiden Hälften (a, b) benachbarter Falten (3, 4) haben die Form eines im wesentlichen rechtwinklingen »U« ur.ü werden durch zwei im Abstand voneinander angeordnete, parallele Faltlinien (2) gebildet;

e) jeweils bei den zwischen einer breiten Falte (3) und e'ner schmalen Falte (4) angeordneten Doppel-Faltlinien (2) ist an den Längskanten des Streifens (V, der .· .ostand zwischen den Faltlinien (.2) vergrößert, so daß sich eine breitere Faltung (5) ergibt

f) die beiden Hälften (a, aj jeder breiten Falte (3) weisen jeweils paarweise aneinanderliegende. sickenfömrige Abstandshalter (7) sowie weitere siekenförmige Abstandshalter (6) auf, die an den Hälften (b. b) der schmalen Falten (4) sowie in dem Bereich des Filterelcmentes. in dem sich keine schmalen Falten (4) befinden, an den entsprechenden, sickenförmigen Abstandshaltern (6) benachbarter Hi'.lftcn (a, a) der breiten Falten (3) anliegen;

g) die Tiefe der sickenförmigen Abstandshalter (6, 7) und der Abstand /wischen den Doppel-Falllinicn (2) sind so ausgelegt, daß die breiteleren Faltungen (5) zwischen den breiten und schmalen Falten (?, 4) an den Längskanten des Streifens (lO)ancinandcrlicgcn, und

li) die sickenförmigen Abstandshalter (7) haben die Form von rechtwinkligen Vorsprüngen, die weiteren sickenförmigen Abstandshalter (6) die Form von Stegen und erstrecken sich einander abwechselnd in Längsrichtung des Streifens (1) und die liefe der langgestreckten Vorsprünge (7) nimmt /ur Mitte des Filterelementes (I) hin ab.

Z. Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dal.) die Seite ties Streifens (I). welche die äußere Umgangsoberfläche des Filterelemente* (10) bildet, längs ihrer Randbercichc mit einer Klebstoff Schicht (If)) versehen ist.

3. Filterelement nach einem der Ansprüche I oder 2, gekennzeichnet durch weitere, breitere Fällungen (5) /wischen den breiteren Faltungen (5) an den Lnden tier Doppel-Faltlinien (2).

^Λ. I ilterelemcnt nach einem der Ansprüche 1 bis 3, durch eine Faltlinie oder durch eine Faltung, also einen Übergangsbereich mit zwei Faltlinien, gebildet werden.

Aus der US-PS 35 31 920 ist ein Luftfilter bekannt, bei dem eine Folge von zick-zack-förmigen, durch Falten miteinander verbundenen planaren Phtten vorgesehen sind. Diese zick-zack-förmigen Falten werden durch sich verjügende Vorsprünge auf definiertem Abstand gehalten.

Aus der DE-OS 14 11058 ist ein Filterelement bekannt, bei dem ein Streifen aus mit Kunstharz imprägniertem Filterpapier in Falten mit. gleichmäßiger Breite gelegt und unter Verbindung seiner Enden auf ein perforiertes, zentrales Rohr gepaßt wird, so daß sich ein hohles, rohrförmiges Filterelement ergibt. Dabei haben die am inneren Umfang des Filterelementes liegenden Falten im Querschnitt die Form eines rechtwinkligen »U«, das im Bereich der Längskanten eine breitere Faltung bildet. In das Filter papici rind noppenförmige Abstandshalter eingeprägt. Dieses Filterelement nützt jedoch den von dem Filtermaterial eingenommenen Raum nicht optimal aus, da der Zwischenraum zwischen den Lagen der Falten im Bereich des äußeren Umfangs des Filterelementes zwangsläufig breiter ist als der Zwischenraum zwischen den Lagen der Falten am inneren Umfang des Elementes.

Aus der DE-OS 16 11083 ist ein Filterelement bekannt, dessen Filterband aus einem mehrschichtigen Gewebe besteht, wobei der eigentliche Filter, nämlich Glasfaserpapier, eine sehr geringe Festigkeit hat und deshalb mit einem Stützpapier höherer mechanischer Festigkeit hinterlegt ist; außerdem ist das Filterband von beiden Seiten in grobmaschiges Drehergewebe eingelegt.

Dieses Filierband ist in Haupt- und Nebenfalten gelegt, wobei sich die Hauptfalten vom Innenumfang zum Außenumfang des rohrförmig gebogenen Filterbandes erstrecken, während die Nebenflaten durch Aufspalten der Hauptfalten gebildet werden. Dadurch entstehen neue, wirksame Filterflächen, da die Nebenfalten W-förmige Falten im Bereich des Außenumfangs des Filterelemente* bilden.

Aus der DE-OS 19 55 789 ist ein Filterelement aus streifenförmigem Filterpapier bekannt, das ebenfalls zur Rohrform gebogen ist, und lange, vom Innenumfang des Rohrs bis zu seinem Atißcnumfang reichende sowie kurze /.wischenfalten aufweist. Außerdem sind in die beiden Lagen jeder Falte als Abstandshalter dienende Vertiefungen eingedrückt, die aneinandcrliegen und

dadurch als Abstandshalter dienen. Nachteilig ist hierbei, daß die Abstandshalter durch mehrfach geknickte Abstandsfalten gebildet werden, so daß die Herstellung dieser Abstandshalter sehr sorgfältig durchgeführt werden muß und deshalb relativ viel 5 Aufwand erfordert Und schließlich hat auch dieses Filterelement nicht den angestrebten, hohen Filtrationswirkungsgraii

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Filterelement aus einem Streifen mit Kunstharz imprägnierten Filterpapiers der angegebenen Gattung zu schaffen, bei dem trotz großer, für die Filterung zur Verfugung stehender Oberfläche die exakte Lage der einzelnen Falten und eine ausreichende mechanische Festigkeit gewährleistet sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmaie gelöst.

Vorteilhafte Ausbildungsformen dieses Filterelementes haben die in den unieratisprüdieii angegebenen in Merkmale.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen darauf, daß die Hälften der verschiedenen Falten durch die Abstandshalter abgestützt werden, sich also ein sehr exakt einzuhaltender Abstand zwischen den einzelnen >ί Lagen der Falten ergibt; bei einem solchen Filterelement kann also die gesamte Oberfläche des Filterpapiers sehr effektiv ausgenutzt werden, so daß alle Oberflächenbereiche des Filterpapiers sehr gleichmäßig mit Ablagerungen des ausgefilterten Feststoffes bedeckt werden und schließlich gemeinsam mit einer so dicken Schicht bedeckt sind, daß das ganze Filterelement unbrauchbar wird. Außerdem verleiht diese Abstützung den Lagen der verschiedenen Falten eine so hohe mechanische Festigkeit, daß auch bei relativ j-> hohem Druck der zu filternden Flüssigkeit kaum die Gefahr einer Beschädigung des Filterpapiers besteht. Dazu trägt auch bei, daß dieses Filterpapier mit Kunstharz imprägniert ist, wodurch sich ebenfalls eine Erhöhung der Festigkeit ergibt. Ein solches Filtcrele- ^i ment läßt sich sehr einfach herstellen, Ja nach der Ausbildung der verschiedenen Falten bei der Ausübung eines Drucks in Längsrichtung die Abstandshalter in Berührung miteinander gebracht und damit die verschiedenen Lagen der Falten selbsttätig in die gewünschie Stellung geformt werden, wenn die Enden des so gefalteten Streifens miteinander verbunden werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausfürhungsbeispielen unter Bezugnahme auf die ^n beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf einen Teil eines Streifens aus mit Kunstharz imprägnierten Filterpapier, in Hern Faltlinien und sickenförmige Abstandshalter ausgebil- γ, det sind,

Fig. 2 im vergrößerten Maßstab einen Schnitt längs Linie H-Il von Fig. 1,

Fig.3 im vergrößerten Maßstab einen Schnitt längs Linie HI-III von Fig. I, _bo

F i g. 4 im vergrößerten Maßstab eine teilweise perspektivische Ansicht des Streifens nach Fig. I, der /.ur Bildung von Falten mit W-förmigem Querschnitt teilweise gefaltet rt,

F i g. 5 im vergrößerten Maßstab eine perspektivische (,·-> Ansicht eines Teils eines Filterelcmentcs. das aus dem in F i g. 1 dargestellten .Streifen hergestellt worden ist, wobei die Lagen der Fallen an ihren Enden ni:h abgedichtet sind,

F i g. 6 eine ähnliche Ansicht wie F i g. 5, wobei jedoch die Enden der Lagen der Falten einzeln abgedichtet sind,

Fig. 7 einen geschnittenen Teilaufriß eines mit dem Streifen nach F i g. 1 hergestellten Filters,

F i g. 8 eine zusammengesetzte, teilweise geschnittene Draufsicht auf das Filter nach F i g. 7, wobei die Stirnkappe des Filters teilweise weggeschnitten darge stellt ist, um die Form der Falten sowohl mit dicht aneinanderschließenden als auch mit nicht dicht aneinanderschließenden Enden zu zeigen,

Fig. 9 im vergrößerten Maßstab einen Schnitt längs der Linie IX-IX von F i g. 7,

Fig. 10 im vergrößerten Maßstab einen Schnitt längs der Linie X-X von F i g. 7,

Fig. 11 im vergrößerten Maßstab eine Detailansicht eines Kantenbereichs des Streifens aus mit Kunstharz imprägniertem Filterpapier mit riner .modifizierten ÄÜ^UIIUUllg U1.I 1 Ultllllivii,

Fig. 12 eine Seitenansicht des Streifens nach F i g. 11 und

Fig. 13 eine Detail-Ansicht einer Falte, die init dem Streifen nach den Fi g. 11 und 12 gebildet wurde.

In Fig. 1 ist ein Abschnitt eines Streifens 1 aus mit Kunstharz imprägniertem Filterpapier dargestellt, der so gefaltet werden kann, daß sich eine Art Ziehharmonika-Aufbau ergibt; dabei weist der Streifen 1 zwei Gruppen von Falten 3, 4 mit jeweils unterschiedlicher Breite auf: in Längsrichtung des Streifens I wechseln sich also die beiden Hälften a eint, r breiten Falte 1 mit den beiden Hälften i>einer schmak η Falte 4 ab.

Wie man aus den F i g. 3 und 4 ernennen kann, werden die Übergänge zwischen den beiden Hälften jeder Falte nicht durch eine einzige Faltiinie. sondern durch zwei zueinander parallele Faltlinien gebildet. Die beiden Hälften b einer schmalen Falte 4 haben dso zu'-aminen mit den beiden benachbarten Hälften ;; einer breiten Falte 3 einen W-förmigen Querschnitt, wie man in f i g. 4 erkennen kann. Die beiden parallelen Faltlinien jeder Falte 3, 4 zwischen den beiden Hälften n-.i oder b-b jeder breiten oder schmalen Falte 3, 4 sowie zwischen benachbarten Falten bilden jeweils die Form eines im wesentlichen rechtwinkligen »U«. Darüber hinaus haben die beiden Faltlinien 2 im Bereich zwischen einer breiten Falte 3 und einer schmalen Falte

4 an den Längskanten des Streifens 1 einen größeren Abstand voneinander, so daß sich eine breitere Faltung

5 ergibt, wie in den Fig. 1.5 und 6 dargestellt ist; diese breitere Faltung 5 bildet zwischen den Enden der Falten 3, 4 am äußeren Umfang des Filterelementes einen geⁿii' definierten Zwischenraum, wenn der Streifen 1 zur Bildung der einander abwechselnden schmalen und breiten Falten 3, 4 gebogen wird. Wenn In· Hälften dei Falten 3, 4 im Vergleich zu ihrer Breit; relativ lang smd. können die Doppelfaltlinien 2 bei Bedarf /wischen ihren einander gegenüberliegenden E;nden an verschieden? η Stellen einen größeren Abstand voneinander haben, so daß mehiere zusätzliche, breitere Faltungen 5 entstehen (siehe Fi g. 1 und 7).

In den Streifen 1 sind sickenförmige Abstandshalter 6 in Form von Stegen sowie rechtwinklige, langgestreckte Abstandshalter 7 in Form von Vorsprüngen eingedrückt; diese Abstandshalter 6, 7 befinden sich jeweils in den gegenüberliegenden Hälften der Bereiche des Streifens, welche die beiden Hälften ;i-a jeder breiten Falte 3 bilden. Die Stege 6 und die Vorsprünge 7 erstrecken sich in Längsrichtung des Streifens im

wesentlichen über die volle Breite jeder Hälfte einer breiten Falte; die Stege 6 wechseln sich mit den Vorsprüngen 7 quer zur Breite des Streifens 1 ab und sind im Abstand voneinander parallel zueinander angeordnet; dabei fluchten die rechtwinkligen Vorsprünge 7 und die Stege 6 in einer Hälfte der Falle in Längsrichtung mit den entsprechenden Abstandshaltern der anderen I lälfte.

Wie sich aus I' i g. 3 ergibt, sind die rechtwinkligen Vorsprünge 7 so ausgelegt, daß sich ihre liefe von ι» einem Knde Aim anderen Mnclo hin ändert: dabei befindet sich der tiefere Abschnitt der Vorsprünge im Bereich des Teils jeder Hälfte einer breiten !-'alle, der .in dem äußeren I Imfangsbcreich des gefalteten Streifens I liegt. Wenn also der Vorsprung 7 auf einer Hälfte einer '■'< breiten I alten 3 an dem entsprechenden Vorsprung 7 der anderen Hälfte der Falte 3 anliegt, so haben zwangsläufig die imßcren Abschnitte der breiten lalle 3 einen größeren Abstand voneinander als die inneren Abschnitte. Die Stege β haben eine gleichmäßige Tiefe: :" bei Bedarf kann jedoch auch ihre Tiefe verliert werden.

Nachdem in den Streifen 1 die verschiedenen i alllinien 2 sowie die sickenförmigen Abstandshalter β und 7 eingedrückt worden sind, kann er auf einer /ick -Zack-Hahn um die Faltlinien gelegt und an seinem y· Knde miteinander verbunden werden: dadurch entstellt ein Filterelement 10 (siehe F ig. 7 und 8) in Form eines I lohlzslindei s. das anschließend im Paßsitz auf ein perforiertes Millelrohr Il aufgesetzt wird; an dem Mittelrohr Il sind ringförmige Fndkappen 12 befestigt. ·." die mit einem King 14 aus einer Klebmasse \ersehen sind, mittels dieses Rings 14 werden die Fndkappen 12 .in den luden des Filterelementes 10 befestigt und die ollenen l'.nden der breiten und schmalen Falten 5, 4 geschlossen: dadurch entsteht eine Folge \on breiten r. und schmalen laschen, deren Öffnungen zum äußeren I mfang des Elementes hin gerichtet sind.

(iemäß Fig. 1 können die l.nden jeder breiten bzw. schmalen Falte 3. 4 bei Bedarf einzeln mittels einer streilenförmig aufgebrachten Klebstoffschicht lh abge- >" iticlitel werilen. uie sich an den gegenupci liegenden I angskanten des Streifens 1 auf der Seite des Streifens 1 erstreckt, welche die äußere Umfangsnhei fläche des Fiilerelementes bildet: dadurch werden die Feldbereiche leder Hallte .;-,·; und h-b leder Falte 3. 4 durch diesen ^:"· Klebstofl fest miteinander \ erblinden, w enn der Streik-!] 1 in Falten gelegt und das Filterelement mit dem Klebstoff 16 .m den F.ndkappen 12 befestigt w ird. wie es oben beschrieben wurde. In den t^: ι g. 5 und b sind Abschnitte eines Filterelementes 10 dargestellt, bei dem '·>' die Fnden der Falten 3,4 nicht abgedichtet bzw. einzeln abgedichtet w urden.

Wie aus den F ι g. 4 bis 6. 9 und 10 zu erkennen ist. gewährleisten die breiteren Faltungen 5 an den gegenüberliegenden linden des Filterelementes (und "·"■ auch zwischen ihnen, falls sie dor; \orgesehen werden) /wischen den benachbarten Hälften der breiten und schmalen Falten 3, 4 nach dor Biegung des gefalteten Streifens I zum Filterelement 10, daß am äußeren Umfang lies I ilterelemenles 10 die Fnden der I alten 3,4 in I ^;mfangsnchlung einen gleichmäßigen, genau defl inerten Abstand \oncinandei haben; diesel Abstand w ird durch die B' eile der bi nieren I «llung ~> bestimmt, die wiederum durch die beiden Falllmien gebildet wird

Wie in den F ι g. 9 und 10 zu erkennen ist. w ird durch das Ancinanderliegen der Vorsprünge 7 an den beiden Hälften jeder breiten Falte sichergestellt, daß die beiden Hälften am äußeren Umfang des Filterelementes den größeren Abstand voneinander haben als an seinem inneren Umfang; die Stege β legen den Abstand zwischen den schmalen I alten 4 und den benachbarten Hälften der breiten Falle 5 fest, und zwar insbesondere an den inneren Bereichen der schmalen Falten 4: außerdem halten die Stege b die breiten Falten i im Bereich des inneren I 'mfangs des Fiilerelementes K) im Abstand voneinander.

Die schmalen Falten 4 bieten einen größeren Widerstand gegen eine Durchhiegiing des Materials als die breiten Falten 3; dieser größere Widerstand gewährleistet in Verbindung mit dem durch die breileren Faltungen 5 gebildeten Abstand und mit den Stegen 6 der benachbarten, breiten Fallen 3. daß die beiden Hälften b-h jeder schmalen Falte 4 an den Abschnitten der schmalen Falten 4 zwischen den breiteren Faltungen 5 einen genau definierten Abstand voneinander haben. Die Abmessungen der breiteren Faltungen 5. der Stege 6 und der Vorsprunge 7 sind so ausgelegt, daß bei einem Fike.relement mit gegebenem Innen- und Außendurchmesser der Zwischenraum, der durch das Zusammenwirken der breiteren Faltungen 5. der U-fömiigen Faltungen zwischen den Doppel-Faltli· men 2. der Stege 6 und der Vorsprünge 7 gebildet wird, zu einer Anordnung von (-'alten führt, bei der über this gesamte Filterelement 10 du: breiten Falten 3 einen \orgegebenen. minimalen Abstand voneinander und von den schmalen Falten 4 haben: außerdem sind die I alten und hier wiederum insbesondere die breiten halten i so angeordnet, dai'i die rauen 5, 4 sehr gleichmäßig radial in bezug auf die Achse des hohl/v lindrischen Filters \ erlaufen.

Wie sich aus den (-' i g. 1 I. 12 und 1 i ergibt, können bei einzelner Abdichtung tier Fnden der Falten mit Klebstoff die Doppcl-I alllinien 2. welche die U-formigen Faltungen der breiten und schmalen Falten 3, 4 im Bereich des inneren Umfangs des Filterelementes bilden, in dem durch den Klebstoff 16 bedeckten B -eich der Faltungen zu einer einzigen Faltlinie zusammenlaufen (siehe Fig. 11). Fine solche Anordnung crlcichtcn die Bildung einer dichten Falte und das Frreichen einer guten Haftung zwischen den zwei Teilen jeder Hälfte einer Falte am inneren ! 'n'Kiru: des F'üierelernentes.

Zweckmäßiger« eise ist die Breite der breiten Falten 3 doppelt so groß \\ ic die Breilc der schmalen Falten 4.

Hierzu 3 Blatt Zeichnung

Claims

Patentansprüche:

1. Hohlzylindrisches Filterelement

a) aus einem Streifen mit Kunstharz imprägnierten Filterpapiers,

b) der nach Art einer Ziehharmonika um zwei einander abwechselnde Gruppen von Faltlinien gelegt und an seinen Enden zur Bildung eines geschlossenen Hohlzylinders verbunden ist,

el) wobei breite Falten, die sich vom äußeren zum inneren Umfang des Filterelementes erstrekken, mit schmalen Falten abwechseln, die nur über ein Teil der Strecke vom äußeren zum inneren Umfang des Filterelementes hin verlaufen, und wobei

c2) zwischen den Falten streifenförmige Abstandshalter eingeprägt sind.

dadurch gekennzeichnet, daß die Doppel-Faltlinien (2) durch Eindrückungen gebildet sind, die abwechselnd näherungsweise die Form eines »W« und eines »M« haben (F ig. 3).