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Dokumentenidentifikation DE69427844T2 15.11.2001
EP-Veröffentlichungsnummer 0630672
Titel Filterelement
Anmelder Denso Corp., Kariya, Aichi, JP
Erfinder Yamada, Katsuhisa, Okazaki-city, Aichi-pref., JP;
Ohya, Yoshihiko, Takahama-city, Aichi-pref., JP;
Taki, Yoshihiro, Nagoya-city, Aichi-pref., JP;
Takagaki, Takanari, Nagoya-city, Aichi-pref., JP;
Yamaguchi, Yoshimitsu, Mihama-cho, Aichi-pref., JP
Vertreter Zumstein & Klingseisen, 80331 München
DE-Aktenzeichen 69427844
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 19.05.1994
EP-Aktenzeichen 941077737
EP-Offenlegungsdatum 28.12.1994
EP date of grant 01.08.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.11.2001
IPC-Hauptklasse B01D 27/06
IPC-Nebenklasse B01D 46/10   B01D 46/24   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filterelement, das bei einem Ölfilter, einer Luftreinigungsvorrichtung, einem Kraftstofffilter oder dergleichen verwendet wird.

US-A-4 310 419 offenbart ein solches Filterelement, bei dem Erhebungsbereiche und Seitenbereiche zwischen Erhebungen und Mulden flach und nicht kreisförmig sind. Daher kann der flache Seitenbereich, der auf dem Einlassweg und dem Auslassweg für eine Trennung sorgt, durch den dort wirkenden Druck des Fluids leicht deformiert werden. Weiter sind die flachen Blatt- bzw. Bogenbereiche und der gewellte Blatt- bzw. Bogenbereich durch Biegen eines einzigen Blatts bzw. Bogens hergestellt. Auf diese Weise ist es nicht möglich eine einheitliche Querschnittsfläche von der stromaufwärtigen Seite aus zu der stromabwärtigen Seite hin auf dem Einlassweg zu schaffen.

US-A-2 599 604 offenbart ein Filterelement, bei dem das gewellte Blatt bzw. der gewellte Bogen mit einheitlichen Erhebungs- und Muldenbereichen ausgestattet ist.

EP -A-0 087 067 offenbart einen Abgasfilter mit einer Honigwaben-Struktur, der ein bandförmiges, gewelltes Blatts bzw. einen solchen Bogen zwischen zwei flachen Blättern bzw. Bögen hergestellt aus keramischem Filtermaterial umfasst. Auch in diesem Fall besitzen die Erhebungs- und Muldenbereichen die gleiche Konfiguration. Sperrwände sind durch nach unten gerichtetes und nach oben gerichtetes Drücken des Randes des gewellten Blatts bzw. Bogens geschaffen.

DE-U-75 25 781 offenbart ein Filterelement, das aus ausschließlich Blatt bzw. Bogen aus Filtermaterial besteht, das bzw. der zu einem sternförmigen Querschnitt gefaltet ist.

Wie in Fig. 10 dargestellt ist, kann ein Filterelement flaches Filtermaterial 181 und gewelltes Filtermaterial 182 verwenden. Bei der Herstellung dieses Filterelements wird ein Klebemittel 2a in schmalen Streifen entlang der längeren Richtung (entlang der Wellungsrichtung) an dem gewellten Filtermaterial 182 an der oberen Seite (an der stromaufwärtigen oder Kraftstoff-Einlassseite) 71 und an dem flachen Filtermaterial 181 an der unteren Seite (an der stromabwärtigen oder Kraftstoff-Auslassseite) 79 aufgebracht. Hiernach wird das flache Filtermaterial 181 mit dem gewellten Filtermaterial 182 abgedeckt, und werden dann diese Materialien zu einer spiralförmigen Gestalt gerollt.

Bei dem oben angegebenen Filterelement ist es nicht notwendig, das flache Filtermaterial 181 und das gewellte Filtermaterial 182 bei der Durchführung des Rollens sorgfältig auszurichten. Des Weiteren wird das gewellte Filtermaterial 182 in seiner Konfiguration am leichtesten gebildet, wenn es mit einer gewellten Walze gebildet wird. Daher ist der Wirkungsgrad gut, und ist die Produktivität ebenfalls gut.

Jedoch ist das Verhältnis der offenen Fläche des Kraftstoff-Einlasswegs 14 an der oberen Seite 71 zu der abgedichteten Fläche des Kraftstoff-Auslasswegs 14 1 : 1, und ist die Querschnittskonfiguration beider symmetrisch. Der Einlassweg 16 sollte groß genug sein, weil der Kraftstoff 6 Verunreinigungen enthalten kann. Jedoch ist wegen der obigen Konfiguration die Menge des in den Einlassweg 14 eintretenden Kraftstoffs 6 beschränkt, und ist die Filterleistung ungeeignet.

Der Kraftstofffilter der offengelegten japanischen Patentanmeldung 126 907/1990 (US-Patent 5 002 666) ist in dieser Hinsicht vorgeschlagen worden.

Wie in Fig. 11 und 12 dargestellt ist, ist der oben angegebene Kraftstofffilter in einer Kraftstoffleitung 90 vorgesehen, die den Kraftstoff 6 zuführt. Der Kraftstofffilter 9 umfasst ein Filtergehäuse 91, eine an der Oberseite des Filtergehäuses 91 angebrachte Abdeckung 92 und ein Filterelement 1, das im Inneren des Filtergehäuses 91 enthalten ist.

Der Kraftstoff 6 tritt in den Kraftstofffilter 9 über einen Einlass 920 ein, der in dem Zentrum der Abdeckung 92 ausgebildet ist, wird mittels des Filterelements 1 gefiltert und dem Motor, nicht dargestellt, über einen Auslass 930 zugeführt, der in dem Zentrum des Bodens des Filtergehäuses 91 ausgebildet ist.

Wie in Fig. 13 dargestellt ist, kann das Filterelement 1 ferner ein poröses Filterpapier 10 sein, das in einer gewellten Gestalt mit abwechselnden Erhebungen und Mulden hergestellt wird und das dann zu einer spiralförmigen Gestalt zur Bildung einer rohrförmigen Konfiguration gerollt wird.

Das gewellte Filterpapier 10 wird derart verklebt, dass die jeweiligen Mulden 131 und 151 und die jeweiligen Erhebungen 139 und 159 der gewellten Filtermaterialien 13 und 15 einander zugewandt sind. Einander abwechselnde rohrförmige Einlasswege 14 und Auslasswege 16 sind zwischen den Erhebungen 139 und 159 ausgebildet. Wie in Fig. 12 dargestellt ist, ist die Unterseite 79 der Einlasswege 14 mit Hilfe eines Klebemittels 2b verklebt.

Weiter ist, wie in Fig. 12 und Fig. 14A und 14B dargestellt ist, die obere Seite 71 der Auslasswege 16 mit Hilfe eines Klebemittels 2a verklebt.

Die Einlasswege 14 sind an der oberen Seite 71 offen und an der unteren Seite 79 geschlossen. Dabei sind die Auslasswege 16, die den Einlasswegen 14 benachbart sind, an der oberen Seite 71 geschlossen sind, und ist die untere Seite 79 offen.

Bei diesem Filterelement 1 strömt, wie in Fig. 12 dargestellt ist, Kraftstoff 6 in die Einlasswege 14 von der oberen Seite 71 aus ein, und tritt der Kraftstoff 6 durch das poröse Filterpapier 10 hindurch, wobei er von den Einlasswegen 14 aus zu den Auslasswegen 16 hin durchtritt. Hierbei werden in dem Kraftstoff 6 eingemischte Verunreinigungen an dem Filterpapier 10 an der Seite der Einlasswege 14 eingefangen.

Das oben angegebene Kraftstoffelement 1 kann auch wie irgendwelche anderen Arten von Filtern für Luftreinigungsvorrichtungen und dergleichen zusätzlich zu der Verwendung als Kraftstofffilter für Kraftfahrzeuge verwendet werden.

Als Nächstes wird bei der Herstellung des zuvor angegebenen Filterelements ein überlanges Filtermaterial zuerst zu einer gewellten Konfiguration zur Herstellung gewellten Filtermaterialien 13 und 15, wie in Fig. 13 dargestellt, ausgebildet. Hieran anschließend wird Klebemittel 2a und 2b in schmalen Streifen entlang der längeren Richtung an dem gewellten Filtermaterial 13 an der oberen Seite 71 und an dem gewellten Filtermaterial 15 an der unteren Seite 79 aufgebracht. Als Nächstes werden die gewellten Filtermaterialien 13 und 15 derart aufeinander gelegt, dass die jeweiligen Mulden 131 und 151 und die Erhebungen 139 und 159 der gewellten Filtermaterialien 13 und 15 einander zugewandt sind, wie in Fig. 14B dargestellt ist, und wird das Filterpapier 10 erreicht. Hieran anschließend wird das Filterpapier 10 entlang der Längsrichtung zu einer spiralförmigen Gestalt gerollt.

Jedoch kann bei dem Rollen des zuvor angegebenen gewellten Filterpapier 10 das Klebemittel 2a und 2b vortreten, wie in Fig. 14A dargestellt ist, oder kann die Verklebung des Klebemittels unvollständig sein. Daher besteht die Möglichkeit, dass die untere Seite 79 der Einlasswege 14 und die obere Seite 71 der Auslasswege 16 nicht vollständig geschlossen sind.

Zusätzlich ist es bei dem übereinander Legen des gewellten Filtermaterials 13 und des gewellten Filtermaterials 15 notwendig, das Ausrichten sorgfältig durchzuführen, sodass die jeweiligen Mulden 131 und 151 und die jeweiligen Erhebungen 139 und 159 einander zugewandt sind, was Probleme bei der Massenproduktion mit sich bringt.

Zusätzlich ist, wenn die Röhrchen der Einlasswege 14 und der Auslasswege 16 nicht miteinander verklebt sind, eine unvollständige Abdichtung erreicht, und ist die Leistung der Filterung von Staub herabgesetzt.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung dient dazu, die oben angegebenen Probleme zu lösen, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Filterelement zu schaffen.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Filterelement zu schaffen, das einen großen, offenen Flächenbereich an der oberen Seite des zu filternden Fluids aufweist und das eine Struktur besitzt, die verhältnismäßig leicht hergestellt werden kann.

Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Filterelement zu schaffen, das eine hohe Druckfestigkeit besitzt.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Filterelement zu schaffen, das die Menge des Schließmaterials an der oberen Seite verkleinert, das die Fluidkanäle in der Position nahe an der oberen Seite verschließt.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 15 gelöst.

Gemäß der verbesserten Struktur der vorliegenden Erfindung ist ein zweites Filtermaterial mit einer gewellten Gestalt zwischen einem ersten Filtermaterial mit einer flachen Gestalt und einem dritten Filtermaterialien mit einer flachen Gestalt derart vorgesehen, dass die Scheitel der Erhebungsbereiche des zweiten Filtermaterials das erste Material berühren und die Scheitel der Muldenbereiche des zweiten Materials das dritte Material berühren. Die Bereiche zwischen den Scheiteln der Erhebungsbereiche und den Scheiteln der Muldenbereiche dieses zweiten Materials sind als bogenförmige Wände gestaltet, die Konvexitäten derart aufweisen, dass sie hauptsächlich dem ersten Material zugewandt sind. Der Bereich zwischen dem zweiten Material und dem dritten Material dient als Öffnung der Einlassseite, und der Öffnungsflächenbereich der Einlassseite ist größer als der geschlossene Flächenbereich des geschlossenen Materials an der oberen Seite ausgebildet.

Für die Erhebungsbereiche wird es bevorzugt, diese tatsächlich halbkreisförmig mit einem Krümmungsradius R1 herzustellen, und für die Muldenbereiche wird es bevorzugt, diese mit einem Krümmungsradius R2 herzustellen, der ausreichend kleiner als der Krümmungsradius R1 ist. Des Weiteren wird es für das Verhältnis zwischen dem Krümmungsradius R1 und dem Krümmungsradius R2 bevorzugt, dieses nicht kleiner als 1,5 und nicht größer als 3,0 auszubilden.

Zusätzlich können das erste Material und das dritte Material Teil eines gemeinsamen Materials oder aus einem solchen hergestellt sein, bei dem das flache Material und das gewellte Material derart gerollt sind, dass das flache Material, das den inneren und den äußeren Umfang der gewellten Materials berührt, als das erste Material und das dritte Material dient.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung einfach, weil das Filterelement mit einem flachen Material und einem gewellten Material ausgebildet ist und weil dabei der offene Flächenbereich des Einlasses für das zu filternde Fluids groß gemacht werden kann, die Probleme des Filterelements des Standes der Technik sind gelöst, weil es möglich ist, gleichzeitig eine Vereinfachung der Herstellung und eine größere Größe des offenen Flächenbereichs des Einlasses zu erreichen.

Weil weiter die Bereiche zwischen den Scheiteln der Erhebungsbereiche und den Scheiteln der Muldenbereiche als bogenförmige Wände gestaltet sind, die Konvexitäten derart besitzen, dass sie hauptsächlich dem ersten Material zugewandt sind, oder noch mehr bevorzugt die beiden bogenförmigen Wände kontinuierlich bzw. fortlaufend ausgebildet und tatsächlich halbkreisförmig sind, demonstriert die vorliegende Erfindung einer besonders gute Druckfestigkeit in Hinblick auf den Druck des zu filternden Fluids, der von der einlassseitigen Öffnung aus wirkt. Deshalb kann die Deformation des zweiten Materials infolge einer fortschreitenden Verstopfung des zweiten Materials überwunden werden, und kann eine stabilisierte, sehr gute Filterleistung während langer Perioden aufrechterhalten werden.

Weil weiter die Bereiche zwischen den Scheiteln der Erhebungsbereiche und den Scheiteln der Muldenbereiche als bogenförmige Wände ausgebildet sind, die Konvexitäten derart aufweisen, dass sie hauptsächlich dem ersten Material zugewandt sind, und der offene Flächenbereich der Einlassseite größer als der geschlossene Flächenbereich des geschlossenen Materials an der oberen Seite ist, kann das Schließmaterial an der oberen Seite reduziert werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

In den beigefügten Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Filterelements gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Erläuterungszwecken dienende Ansicht mit der Darstellung der Konfiguration und der Abmessungen eines gewellten Filtermaterials der ersten Ausführungsform;

Fig. 3 eine Draufsicht auf die obere Seite des Filterelements der ersten Ausführungsform;

Fig. 4 eine Erläuterungszwecken dienende Ansicht mit der Darstellung des Zustandes des gekrimpten Verschlusses der unteren Seite der Einlasswege des Filterelements der ersten Ausführungsform;

Fig. 5 eine Erläuterungszwecken dienende Ansicht mit der Darstellung des Zustandes der Herstellung durch Übereinanderlegen eines flachen Filtermaterials und eines gewellten Filtermaterials der ersten Ausführungsform;

Fig. 6 eine Erläuterungszwecken dienende Ansicht mit der Darstellung des Verfahrens des Rollens des Filterpapiers der ersten Ausführungsform;

Fig. 7 eine Erläuterungszwecken dienende Ansicht mit der Darstellung der Arbeitsweise des Filterelements der ersten Ausführungsform;

Fig. 8 ein Diagramm mit der Darstellung der Beziehungen der Kompaktheit und des Druckerverlustes des Filterelements zu dem Verhältnis (R1/R2) der Krümmungsradien der Erhebungsbereiche und der Muldenbereiche des gewellten Filtermaterials bei der ersten Ausführungsform;

Fig. 9A bis 9C Erläuterungszwecken dienende Ansichten mit der Darstellung der Konfiguration und der Abmessungen des gewellten Filtermaterials mit einem linearen Bereich bei einem Filterelement gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 10 eine Erläuterungszwecken dienende Ansicht mit der Darstellung von Problemen eines Filterelements des Standes der Technik;

Fig. 11 eine teilweise aufgeschnittene Schnittansicht eines Kraftstofffilters, bei dem ein weiteres Filterelement des Standes der Technik eingebaut ist;

Fig. 12 eine Erläuterungszwecken dienende Ansicht mit der Darstellung der Arbeitsweise des weiteren Filterelements des Standes der Technik;

Fig. 13 eine Erläuterungszwecken dienende Ansicht mit der Darstellung des Verfahrens zur Herstellung des weiteren Filterelements des Standes der Technik; und

Fig. 14A und 14B Erläuterungszwecken dienende Ansichten mit der Darstellung der Probleme des weiteren Filterelements des Standes der Technik.

Detailbeschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Nachfolgend werden Ausführungsformen eines Filterelements gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Ein Filterelement 3 zum Filtern eines Fluids 6 gemäß einer ersten Ausführungsform, wie dargestellt in Fig. 1, ist aus einem überlangen, flachen Filtermaterial 31 als einem ersten Filtermaterial 31b und als einem dritten Filtermaterial 31a sowie aus einem überlangen, gewellten Filtermaterial 32 als einem zweiten Filtermaterial hergestellt, das auf den anderen angeordnet ist, wobei diese in der Richtung ihrer Längen gerollt sind. Das Filterelement 3 kann beispielsweise in bekannter Weise verwendet werden, wie in Fig. 12 dargestellt ist.

Das Filterelement 3 besitzt Einlasswege 14, die entlang seiner axialen Länge ausgebildet sind und die eine Querschnittsgestalt mit einer im Wesentlichen oder nahezu halbkreisförmigen Konfiguration aufweisen, sowie Auslasswege 16, die Seite an Seite im Hinblick auf die Einlasswege 14 angeordnet sind und sich axial erstrecken.

Die Einlasswege 14 sind an ihrer oberen Seite 71 offen, und ihre untere Seite 79 ist mit einem Klebemittel 4b geschlossen (wie am besten in Fig. 4 dargestellt ist).

Die Auslasswege 6 sind im Gegensatz hierzu mit einem Klebemittel 4a an ihrer oberen Seite geschlossen (wie am besten in Fig. 3 dargestellt ist), und sie sind an ihrer unteren Seite offen.

Das gewellte Filtermaterial 32 besitzt Erhebungsbereiche 329 und Muldenbereiche 321, die abwechselnd angeordnet sind.

Die Einlasswege 14 sind zwischen den Erhebungsbereichen 329 und einem Ende des flachen Filtermaterials 31a ausgebildet, das als das dritte Material an der Innenfläche der Erhebungsbereiche 329 angeordnet ist. Im Gegensatz hierzu sind die Auslasswege 16 zwischen den Muldenbereichen 321 und dem anderen Ende des flachen Filtermaterials 31b ausgebildet, das als das erste oder das dritte Filtermaterial an der Außenfläche der Muldenbereiche 321 angeordnet ist:

Das flache Filtermaterial 31a und die Scheitel der Muldenbereiche 321 des gewellten Filtermaterials 32 sind mit Hilfe eines Klebemittels 4c miteinander verklebt, sodass sie gegenseitig unabhängig sind und die benachbarten Einlasswege 14 bilden, die sich axial erstrecken.

Wie in Fig. 2 und 3 dargestellt ist, ist der Querschnitt der Einlasswege 14 halbkreisförmig ausgebildet.

Zusätzlich wird, wie aus Fig. 1 bis 3 ersichtlich ist, der offene Flächenbereich der Einlasswege 14 an der oberen Seite 71 größer als der geschlossene Flächenbereich der Auslasswege 16 infolge der oben angegebenen Konfiguration.

In der tatsächlichen Praxis ist der Krümmungsradius R1 der Erhebungsbereiche 329 groß gemacht (0,8 mm), während der Krümmungsradius R2 der Muldenbereiche 321 klein gemacht ist (0,4 mm). In diesem Falle ist das Verhältnis (R1/R2) zwischen den Krümmungsradius R1 der Erhebungsbereiche 329 und dem Krümmungsradius R2 der Muldenbereiche 321 2,0. Die Teilung P der benachbarten Muldenbereiche 321 misst 2,5 mm. Der Abstand H zwischen dem Innenflächenscheitel der Erhebungsbereiche 329 und der Bodenfläche des flachen Filtermaterials 31 misst 1,4 mm. Die Dicke des flachen Filtermaterials 31 und des gewellten Filtermaterials 32 misst jeweils 0 2 mm.

Zusätzlich ist, wie in Fig. 1 und 4 dargestellt ist, die untere Seite 79 der Einlasswege 14 in einer nahezu flachen Konfiguration mit Hilfe des Klebemittels 4b geschlossen. Das heißt, die Erhebungsbereiche 329 des gewellten Filtermaterials 32 werden im Hinblick auf das flache Filtermaterial 31 gedrückt, wodurch ein gedrückter Bereich 39 zur Bildung eines großen Öffnungsbereichs der Auslasswege 16 gebildet wird.

Bei der Herstellung des oben beschriebenen Filterelements wird ein Blatt bzw. Bogen Filtermaterial mit Erhebungen 329 und Mulden 321 ausgebildet, um das gewellte Filtermaterial 32 zu schaffen. Wie in Fig. 5 dargestellt ist, wird dieses gewellte Material 32 in einer Plattenform auf das flache Filtermaterial 31 in einer Plattenform mit dem Klebemittel 4b an der unteren Seite 79 zum Verkleben gelegt, und wird die untere Seite des Materials 32 mit einem Gewicht 5 zur Bildung des gedrückten Bereichs 39 gedrückt. Danach werden, wie in Fig. 6 dargestellt ist, die verklebten Materialien 31 und 32 zu einer spiralförmigen Gestalt mit dem Klebemittel 4a an dem Material 32 ausschließlich an der oberen Seite desselben gerollt.

In Hinblick auf die obige Ausführungsform dieser Erfindung, gemäß Darstellung in Fig. 8, sind Messungen in Hinblick auf die Beziehungen zwischen dem Verhältnis (R1/R2) der Krümmungsradien R1 und R2 des gewellten Filtermaterial 32, der Kompaktheit des Filterelements und dem Druckverlust des Filtermaterials durchgeführt worden. Die oben angegebenen Messungen sind durchgeführt worden, indem die Krümmungsradien des gewellten Filtermaterials verändert worden sind.

Die Kompaktheit des Filterelements betrifft das Gesamtvolumen des Filterelements, das notwendig ist, um ein identisches Filtervermögen zu demonstrieren.

Zusätzlich betrifft der Druckverlust den Differentialdruck, der erzeugt wird, wenn das Fluid von dem Einlassweg aus zu dem Auslassweg hin durchtritt.

Aus Fig. 8 ist ersichtlich, dass, je größer das Verhältnis (R1/R2) der Krümmungsradien der Erhebungsbereiche und der Muldenbereiche des gewellten Filtermaterials 32 ist, umso größer oder besser die Kompaktheit oder Größenverkleinerung des Filterelements und umso kleiner der Druckverlust ist. Auch gibt es, wenn das vorstehend angegebene Verhältnis innerhalb des Bereichs von 1,5 bis 3,0 liegt, keinen besonderen Druckverlust, und ist die Kompaktheit gut.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform werden die Außenflächen der Scheitel der Erhebungsbereiche 329 mit dem flachen Filtermaterial 31 (31b) in Berührung gehalten. Zusätzlich werden die Außenflächen der Scheitel der Muldenbereiche 321 mit dem flachen Filtermaterial 31 (31a) in Berührung gehalten. Von dem gewellten Filtermaterial 32 zwischen den Scheiteln der Erhebungsbereiche 329 und den Scheiteln der Muldenbereiche 321 bildet tatsächlich die Gesamtheit des Bereichs in Richtung zu der Außenfläche der Scheitel der Erhebungsbereiche 329 eine bogenförmige Wand, die eine Konvexität besitzt, die hauptsächlich dem flachen Filtermaterial 31b zugewandt ist, und ist der kleine Bereich in der Nähe der Muldenbereiche 321 in einer halbkreisförmigen Konfiguration gestaltet, das heißt mit einer Konvexität, die dem flachen Filtermaterial 31a zugewandt ist. Bei dieser Ausführungsform sind die bogenförmige Wände, die Konvexitäten aufweisen, die dem flachen Filtermaterial 31b zugewandt sind, kontinuierlich in den anderen bogenförmigen Wänden fortgesetzt, die Scheitel der Erhebungsbereiche 329 bilden, und bilden Erhebungsbereiche, die insgesamt halbkreisförmig sind.

Zusätzlich ist der Krümmungsradius R1 der Erhebungsbereiche 329 größer als der Krümmungsradius R2 der Muldenbereiche 321 gemacht, und ist die Fläche des Querschnitts der Einlasswege 14 größer als die Fläche des Querschnitts der Auslasswege 16 gemacht. Dies erlaubt einen größeren Widerstand gegen Verstopfen, eine verbesserte Filterleistung und einen herabgesetzten Druckverlust und kann zu einer viel größeren Kompaktheit des Filterelements 3 führen.

Als Nächstes ist, wie in Fig. 2 und 3 dargestellt ist, an der oberen Seite 71 des Filterelements 3, wo der Kraftstoff einströmt, der offene Flächenbereich der Einlasswege 14 größer als der geschlossene Flächenbereich der Auslasswege 16. An der unteren Seite 79, wo der Kraftstoff 6 ausströmt, ist im Gegensatz hierzu der offene Flächenbereich der Auslasswege 16 größer als der geschlossene Flächenbereich der Einlasswege 14. Deshalb ist der Druckverlust während des Durchtritts des Kraftstoffs 6 durch das Filterelement 3 klein.

Zusätzlich wirkt, weil das gewellte Filtermaterial 32 eine einheitliche Krümmung in halbkreisförmiger Gestalt aufweist, wie in Fig. 7 dargestellt ist, der Druck 60 an der Filterfläche durch den Kraftstoff in der Spannungsrichtung. Deshalb gibt es keine Deformation des gewellten Filtermaterials 32, und kann eine ausreichende Filterleistung demonstriert werden.

Als Nächstes werden das flache Filtermaterial 31 und die Muldenbereiche 321 des gewellten Filtermaterials 32 mit Hilfe des Klebemittels 4c verklebt. Deshalb bewirken der Differentialdruck der Einlasswege 14 und der Auslasswege 16 keine Deformation derart, dass die im Wesentlichen halbkreisförmige Gestalt des flachen Filtermaterials 31 und des gewellten Filtermaterials 32 aufgeweitet wird. Weiter gibt es keine Deformation oder Adhäsion, die die Auslasswege einschränkt. Der Druckverlust von den Einlasswegen 14 zu den Auslasswegen 16 hin kann daher reduziert sein.

Weil die Muldenbereiche 321 mit dem kleinen Krümmungsradius R2 mit dem flachen Filtermaterial 31 verklebt sind, kann zusätzlich die Breite der Verklebungsbereiche klein gemacht werden, gibt es einen kleinen Verlust an Filterflächenbereich infolge des Verklebens, und muss ausschließlich eine kleine Menge Klebemittel aufgebracht werden.

Weil es keine Adhäsion des flachen Filtermaterials 31 und des gewellten Filtermaterials 32 gibt, wird zusätzlich die Filterung über den gesamten Flächen beider Filtermaterialien durchgeführt. Daher kann eine überlegene Filterleistung demonstriert werden.

Ferner sind die Öffnungen der Einlasswege 14 gegenüber einem Verstopfen durch Verunreinigungen in dem Fluid empfänglich, jedoch kann das Verstopfen der Einlasswege durch eine vergrößerte Querschnittsfläche herabgesetzt werden.

Weil die Einlasswege 14 Kanäle für verunreinigten Kraftstoff sind, ist die Strömung von Kraftstoff schwach, und werden weite Kanäle benötigt. Weil jedoch die Auslasswege 16 Kanäle für gefiltertes Fluid sind, ist die Strömung des Fluids gut, und können die Kanäle enger als die Einlasswege 14 sein.

Aus diesem Grund bewirken das Vergrößern der Querschnittsfläche der Einlasswege 14 und das Verkleinern der Querschnittsfläche der Auslasswege 16 die Ausbildung des Filterelements mit einer gut ausgeglichenen Fluidströmung.

Auch bei dieser Ausführungsform wird ein Blatt bzw. Bogen kontinuierlichen, flachen Filtermaterials 31 so gerollt, dass seine übereinander gelegten, inneren und äußeren Umfänge als das erste Material und das dritte Material dienen, jedoch können die separaten und unabhängigen flachen Filtermaterialien laminiert werden, sodass entweder die obere oder die untere Schicht als das erste Material dient, während die andere Schicht als das dritte Material dient.

Aus diesem Grund sind die Einlasswege 14 und die Auslasswege 16 nicht fehlerhaft ausgerichtet, und ist darüber hinaus die Querschnitiskonfiguration der Einlasswege 14 und der Auslasswege 16, die zwischen dem flachen Filtermaterial 31 und dem gewellten Filtermaterial 32 des Filterpapiers 30 gebildet sind, gleichmäßig. Zusätzlich besteht, wie in Fig. 5 und 6 dargestellt ist, weil die Konfiguration eines der Filtermaterialien flach ist, keine Notwendigkeit, die beiden Filtermaterialien sorgfältig auszurichten.

Daher ist es einfach, die Menge des Klebemittels 4a und 4b, das mit einer konstant korrekten Menge aufgebracht werden, aufrechtzuerhalten, und gibt es kein Vordringen von Klebemittel. Zusätzlich tritt keine unvollständige Abdichtung auf, und ist die Verklebung ebenfalls gut.

Zusätzlich ist es möglich, die Aufbringungsvorgänge zu vereinfachen und die Zeiten hierfür zu verkürzen, wodurch auch eine Geeignetheit für eine Massenherstellung erreicht wird.

Zusätzlich wird an der unteren Seite der Einlasswege 14 das gewellte Filtermaterial 32 in Hinblick auf das flache Filtermaterial 31 gedrückt. Deshalb sind die Verklebungsstärke bzw. -festigkeit und die Abdichtungszuverlässigkeit verbessert. Auch kann deshalb der Flächenbereich der Auslasswege vergrößert sein, und kann der Durchtrittswiderstand der Auslassseite herabgesetzt sein.

Zusätzlich kann bei dem Wickeln des Filterpapiers auf eine Biegewalze bzw. - rolle, um dem Filterpapier eine gewellte Gestalt zu verleihen, die Wickelbarkeit des Filterpapiers verbessert sein. Deshalb kann das Filterpapier zuverlässig hergestellt werden.

Die vorstehende Beschreibung hat den Fall beschrieben, bei dem das Rollen durchgeführt wird, während das flache Filtermaterial auf der Außenseite liegt, auch wenn das Rollen durchgeführt wird, während das flache Filtermaterial und das gewellte Filtermaterial aufeinander liegen, es ist jedoch auch möglich, das Rollen durchzuführen, während das gewellte Filtermaterial auf der Außenseite liegt, und die gleichen Wirkungen können in diesem Fall ebenfalls erreicht werden.

Bei einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt, wie in Fig. 9A bis 9C dargestellt ist, ein Teil des Erhebungsbereichs oder des Muldenbereichs des gewellten Filtermaterials einen linearen Bereich. In anderer Hinsicht ist diese Ausführungsform identisch zu der ersten Ausführungsform.

Das heißt, bei dem Filterelement dieser Ausführungsform ist, wie in Fig. 9A dargestellt ist, das gewellte Filtermaterial 32 mit einem linearen Bereich S1 zwischen dem Erhebungsbereich 329 und dem Muldenbereich 321 ausgestattet. Bei dieser Ausführungsform misst der Abstand H zwischen dem obersten Scheitel des Erhebungsbereichs 329 und der Bodenfläche des flachen Filtermaterials 31 2,0 mm, und misst die Länge des zuvor genannten linearen Bereich S1 0,8 mm.

Als Nächstes werden bei dem oben angegebenen gewellten Filtermaterial 32, wenn die Grenze zwischen den Krümmungsradien R1 und R2 eine gekrümmte Fläche wie bei der ersten Ausführungsform ist, Pulsationen in dem Filtermaterial durch die Strömung des Fluids erzeugt, und kann die Haltbarkeit des Filtermaterials herabgesetzt sein. Durch das Vorsehen eines linearen Bereich S1 zwischen dem Erhebungsbereich 329 und dem Muldenbereich 321 wie bei dem in Fig. 9A dargestellten Fall wird die Grenze der Krümmungsradien R1 und R2 eine gerade Linie. Deshalb gibt es keine Pulsation, und kann die Haltbarkeit des Filtermaterials verbessert sein.

Zusätzlich kann, wie in Fig. 9B dargestellt ist, auch ein linearer Bereich S2 an dem Erhebungsbereich 329 des gewellten Filtermaterials 32 vorgesehen sein. Der lineare Bereich S2 besitzt wünschenswerterweise eine Länge nicht größer als 0,8 mm. Die Teilung P des benachbarten Muldenbereichs 321 ist wünschenswerterweise nicht größer als 3,0 mm.

Als Nächstes kann bei dem zuvor genannten gewellten Filtermaterial 32, wie oben beschrieben worden ist, der Scheitel der schmalen bzw. engen Breite an dem Querschnitt der Einlasswege 14 vergrößert sein, und ist die Höhe des Querschnitts des Einlasswegs verkleinert. Deshalb kann die Anzahl der Wicklungen des Filterpapiers größer gemacht werden, und kann der gesamte Querschnitt des Einlasswegs hierdurch vergrößert werden.

Zusätzlich kann, wie in Fig. 9C dargestellt ist, ein linearer Bereich S3 auch an dem Muldenbereich 321 des gewellten Filtermaterials 32 vorgesehen sein.

Hierdurch kann die Verklebungsfläche des gewellten Filtermaterials 32 und des flachen Filtermaterials 31 größer gemacht werden, was die Zuverlässigkeit der Verklebung verbessert.

Zusätzlich können, um eine Einstellung des Verhältnisses (R1/R2) der Krümmungsradien R1 und R2 des gewellten Filtermaterials 32 zu gestatten, R1 und R2 mit einem linearen Bereich kombiniert werden.

Das Filterelement dieser Ausführungsform sieht lineare Bereiche S1 und S2 zwischen dem Erhebungsbereich 329 und dem Muldenbereich 321 des gewellten Filtermaterials 32 oder an dem Erhebungsbereich 329 vor. Deshalb ist die Fluid-Strömungsfläche der Einlasswege 14 größer als diejenige der Auslasswege 16 gemacht, und ist die Leistung der Filterung besonders gut.


Anspruch[de]

1. Filterelement, umfassend

ein erstes Filtermaterial (31b) in der Form eines flachen Blatts bzw. Bogens, ein zweites Filtermaterial (32) in der Form eines gewellten Blatts bzw. Bogens mit bogenförmigen Erhebungsbereichen und Muldenbereichen, welches Blatt bzw. welcher Bogen es gestattet, dass ein zu filterndes Fluid in der Richtung der Dicke durchtritt, und

ein drittes Filtermaterial (31a) in der Form eines flachen Blatts bzw. Bogens, wobei das zweite Filtermaterial (32) sandwichartig zwischen dem ersten Filtermaterial (31b) und dritten Filtermaterial (31a) angeordnet ist, wobei die Scheitel der Erhebungsbereiche (329) mit dem ersten Filtermaterial (31b) in Berührung stehen und die Scheitel der Muldenbereiche (321) des gewellten Blatts bzw. Bogens mit dem dritten Filtermaterial (31a) in Berührung stehen,

ein die obere Seite schließendes Material (4a), das die Räume zwischen dem ersten und dem zweiten Filtermaterial (31b und 32) an der oberen Seite des Fluidwegs schließt,

ein die untere Seite schließendes Material (4b), das die Räume zwischen dem zweiten und dem dritten Filtermaterial (32 und 31a) zu der unteren Seite des Fluidwegs schließt,

wobei bogenförmige Einlasswege (14), die durch die Wellungen des zweiten Filtermaterials (32) gebildet sind, an der oberen Seite zwischen dem zweiten und dem dritten Filtermaterial vorgesehen sind, welche bogenförmigen Einlasswege eine größere Querschnittsfläche als die durch das die obere Seite schließende Material (4a) geschlossenen Räume zwischen dem ersten und dem zweiten Filtermaterial aufweist, und

wobei der Erhebungsbereich (329) eine Fläche aufweist, die im Wesentlichen ausschließlich in Richtung zu dem ersten Filtermaterial (31b) hin konvex ist.

2. Filterelement nach Anspruch 1, das gewellte Blatt bzw. der gewellte Bogen (32) mit einem flachen Blatt bzw. Bogen zur Bildung einer einzigen Einheit verklebt ist, wobei diese Einheit so gerollt ist, dass die Rückseite des flachen Blatts bzw. Bogens mit dem gewellten Blatt bzw. Bogen in Berührung steht (Fig. 5 und 6).

3. Filterelement nach Anspruch 2, wobei die schließende Materialien durch Klebemittel zum Verkleben gebildet sind

4. Filterelement nach Anspruch 3, wobei die einzige Einheit als ein überlanges, bandförmiges Material ausgebildet ist, das in einer spiralförmigen Konfiguration gerollt ist.

5. Filterelement nach Anspruch 1, wobei die Erhebungsbereiche (329) des gewellten Blatts bzw. Bogens in gerolltem Zustand radial einwärts gerichtet sind.

6. Filterelement nach Anspruch 1, wobei der Querschnitt eines bogenförmigen Einlasswegs (14) als ein im Wesentlichen kontinuierlicher Bogen mit einem Krümmungsradius R1 ausgebildet ist, wobei alle Scheitel der Muldenbereiche (321) als ein Bogen mit einem Krümmungsradius R2 ausgebildet sind, wobei der Krümmungsradius R2 größer als der Krümmungsradius R1 ist.

7. Filterelement nach Anspruch 1, wobei das gewellte Blatt bzw. der gewellte Bogen (32) und das dritte Material (31a) derart vorgesehen sind, dass die Erhebungsbereiche in Richtung zu dem dritten Material in einer Position nahe bei der unteren Seite der Fluidströmung gedrückt sind, und das die untere Seite schließende Material an dem gedrückten Bereich vorgesehen ist.

8. Filterelement nach Anspruch 1, wobei die Erhebungen und die Mulden des gewellten Blatts bzw. Bogens zu einer geradlinigen Gestalt deformiert sind, die sich nahe bei der unteren Seite des Fluidwegs befindet (Fig. 4).

9. Filterelement nach Anspruch 1, wobei die Mulden (321) flache Bereiche (S3) aufweisen, die mit einem Material von erstem oder drittem Material in Berührung stehen (Fig. 9c).

10. Filterelement nach Anspruch 1, wobei ein flacher Bereich (S2) mit einer vorbestimmten Breite an jedem der Scheitel der Erhebungsbereiche (329) des gewellten Blatts bzw. Bogens angeordnet ist (Fig. 9B).

11. Filterelement nach Anspruch 6, wobei das Krümmungszentrum für den Radius R1 in einem höheren Level als das Krümmungszentrum für den Radius R2 gesehen in der Richtung der Höhe eines Erhebungsbereichs (329) angeordnet ist.

12. Filterelement nach Anspruch 2, wobei:

die Erhebungsbereiche so ausgebildet sind, dass sie gegenseitig parallel zueinander verlaufen und sich von der oberen Seite der Fluidströmung aus zu der unteren Seite hin erstrecken, wobei ihre Höhe an der unteren Seite kleiner wird;

jeder der Erhebungsbereiche des gewellten Blatts bzw. Bogens einen bogenförmigen Querschnitt aufweist, der kleiner als halbkreisförmig ist und der dem Innenumfang der Rolle des ersten Materials zugewandt ist.

13: Filterelement nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei das Verhältnis R1/R2 der Radien R1 und R2 nicht kleiner als 1, 5 und nicht größer als 3,0 ist.

14. Filterelement nach Anspruch 13, wobei der Krümmungsradius R1 größer als der Krümmungsradius R2 ist, dies sogar dann, wenn das Filterelement ungerollt ist und das Verhältnis R1/R 2 etwa 2,0 ist.

15. Verfahren zur Herstellung eines Filterelements nach Anspruch 1, umfassend:

einen Formungsschritt (Fig. 2), bei dem ein gewelltes Filterblatt bzw. ein gewellter Filterbogen (32) mit einer im Wesentlichen gleichmäßigen Dicke, der einander abwechselnde Erhebungsbereiche (329) und Muldenbereiche (321) aufweist und der einen bogenförmigen Querschnitt aufweist, der nahezu halbkreisförmig ist, derart gebildet wird, dass der Krümmungsradius R1 des bogenförmigen Querschnitts jedes der Erhebungsbereiche größer als der Krümmungsradius R2 jedes der Muldenbereiche ist;

einen Zusammenfügungsschritt (Fig. 2), der auf den Formungsschritt folgt und bei dem das gewellte Blatt bzw. der gewellte Bogen an einem flachen Filterblatt bzw. Filterbogen so angeordnet wird, dass ein Einlassweg (14) für eine Fluidströmung zwischen den beiden Blättern bzw. Bögen gebildet ist und ein Auslassweg (16) für die Fluidströmung an dem gewellten Blatt bzw. Bogen an der gegenüberliegenden Seite des Einlasswegs gebildet ist;

einen ersten Schließschritt (Fig. 5), der die untere Seite (71) des Einlasswegs mit Hilfe eines Klebemittels (4b) schließt; und

einen zweiten Schließschritt (Fig. 6), der die obere Seite (79) des Auslasswegs mit Hilfe eines Klebemittels (4a) derart schließt, der geschlossene Flächenbereich kleiner als der offene Flächenbereich an der oberen Seite des Einlasswegs ist.

16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei eine Zusammenfügung aus dem gewellten Blatt bzw. Bogen und dem flachen Blatt bzw. Bogen in einer spiralförmigen Konfiguration derart gerollt wird (Fig. 6), dass der bogenförmige Querschnitt der Erhebungsbereiche des gewellten Blatts bzw. Bogens dem Zentrum der Rolle zugewandt wird und wobei das flache Blatt bzw. der flache Bogen an der inneren und der äußeren Seite des gewellten Blatts bzw. Bogens angeordnet wird.

17. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der erste Schließschritt das Drücken des gewellten Bogens bzw. Blatts bzw. Bogens derart umfasst, dass der Querschnitt des geschlossenen Flächenbereichs des Einlasswegs verkleinert wird.







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