CN103747846B - 过滤器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种过滤器（1），尤其是一种用于机动车新风系统的气体过滤装置的过滤器，其包括至少一个由过滤材料（5）构成的过滤体（2）、一个用于过滤体（2）定位的支撑结构（3）和一个内部空间（4），所述内部空间（4）在圆周方向（6）上被支撑结构（3）和至少一个过滤体（2）包围，过滤体（2）由支撑结构（3）轴向粘结。如果支撑结构（3）模制在至少一个过滤体（2）上，并形成一个塑料块，就可以获得简单、低成本的结构。

Description

过滤器

技术领域

本发明涉及一种过滤器，尤其是涉及一种用于气体过滤装置（优选机动车的新风系统的空气过滤装置）的过滤器，其具有权利要求1前序部分的特征。

背景技术

EP2292311A1公开了一种过滤器，其具有几个由过滤材料形成的过滤体和一个用于定位所述过滤体的支撑结构。此外，过滤器具有一个内部空间，该内部空间由支撑结构和过滤体沿圆周方向围绕，并轴向分隔。在已知的过滤器中，各过滤体由滤板组成，所述滤板独立于其他过滤器制成。不仅如此，在已知的过滤器中，支撑结构由适当的材料组合以及车架零件组装形成。由此，已知的过滤器的制作相对复杂。

DE102004005904A1公开了一种过滤器，其包括至少三个过滤体，所述过滤体由共用的、连续的、可折叠的过滤材料组成，其沿圆周方向围绕出一个内部空间。端板附在过滤体的轴向正面。此外，在端板的轴向正面上，可以布置一个用于内部空间的轴向闭合的盖板。该过滤器因此也由多个独立部件组装成，所以，其制作比较复杂。

DE102007024287A1公开了一种过滤器，其中，一个横截面为U形的过滤体布置在两个端板之间，其中，过滤体的一个开口面由前板闭合，前板可以与两个端板一起由一块板形成。这里，端板和前板与过滤体分开制作，并按照传统的方法装配在过滤体上，通过塑化、压焊或焊接的方法连接。

发明内容

本发明关注的问题是说明一种能够非常低廉地生产上述提及的过滤器的方法。换句话说，支撑结构由注射模具形成，其为单个的粘结部件。

该问题由本发明的独立权利要求的主题来解决。优选的实施方式构成从属权利要求的主题。

本发明基于这样一种基本构思，将支撑结构以单片塑料的形式模制在至少一个过滤体上，其中，支撑结构直接在至少一个过滤体上制作。因此，过滤器的生产被简化了，因为仅仅是各过滤体必须定位在注射模具中，并最后注射且由支撑结构的塑料环绕。这里，各过滤体注射成型并被支撑结构的塑料环绕，以便于支撑结构随后以环状闭合的方式横向于流通方向环绕过滤体。对于优选构造为矩形板状的过滤体来说，这意味着支撑结构的塑料沿过滤体的四个边的外边缘延伸并形成封闭的环绕。同时，在支撑结构的注射模制成型过程中形成一个内部空间，该内部空间沿圆周方向围绕并在一侧轴向分隔。

制作过滤体所用的过滤材料在此可设计成一层或多层。在过滤材料的多层实施例中，各过滤材料层可以具有不同的性能，例如可以实现不同的过滤效果。在此，不同的材料性能也包括不同过滤材料的使用。

在一个优选的实施例中，过滤体由可折叠的过滤材料组成，因为可折叠的过滤材料提供了相对大的表面，因此具有比较低的流动阻力。

根据一个优选实施例，各过滤体可以设置为板状，例如，其可以是折板过滤体。优选地，板状过滤体可以设置为平面的，以使其在一个板平面内延伸，优选与一个对称的平面镜向对称。

优选地，装置可以制作成使各过滤体在一个平面中具有四边形横截面，其中沿圆周方向延伸或垂直于过滤体的轴向延伸。有利地，横截面的四个边沿直线延伸，由此可以实现矩形、方形、梯形或平行四边形横截面和其他规则的或不规则的四边形横截面。还可以选择为至少一个边优选至少两个相对的边可以弯曲，借此，各圆柱体形成一个圆柱段。

根据另一个实施例，一个沿圆周方向延伸的内部空间的径向边界优选可以通过支撑结构和各过滤体的至少一部分形成。随后，至少一个过滤体和支撑结构在内部空间的径向边界中交替。

一个实施例是非常有利的，支撑结构具有两个轴端部，其中至少一个端部设置为开口端。另一个端部设置也设置为开口端或封闭端。在一个封闭端的实施例中，过滤器的内部空间由支撑结构的封闭端轴向闭合。所述至少一个开口端在圆周方向上环绕连接孔，其中，连接孔与内部空间轴向地流体连接。对于两个开口端的情形，相对的端部可以被壳或其他部件密封，或者类似于第一开口端可以与另一个连接孔连接。根据过滤体的流通方向，这里的连接孔为进口或出口。在过滤体由可折叠过滤材料构造成的情形中，各过滤体具有几个V形横截面的凹坑，这些凹坑在过滤器的圆周方向上彼此相邻，其中向外的开口和向内的开口凹坑在过滤器的圆周方向上交替布置。支撑结构的开口端具有一系列齿，所述齿以与用于过滤体的过滤材料的轮廓相互补充的形式彼此临近布置，并突进连接孔中，其在与支撑结构的开口端相对的纵向端上封闭一个向外开口的凹坑。因此，避免了围绕过滤体的侧流。与此同时，所述一系列的齿在相邻的齿之间沿过滤器的圆周方向限定出一个齿间隙，以便轴向打开过滤体的向内的开口凹坑。由此实现来自向内开口的凹坑的气流轴向上升和使气流没有偏移地轴向进入向内开口的凹坑，并由此减少流通阻力。有利的，所述齿定型为与凹坑的横截面形状互补，由此具有一个V形轮廓，该V形轮廓具有指向内部的顶尖。优选地，齿间隙的形状与凹坑形状互补，因此具有一个顶尖朝外V形轮廓。即使不需要在齿间隙处进行轴向流动或不可能流动，所述齿的应用以及由此构成齿间隙会使得仅仅需要比较小的塑料来以气密的方式封闭各过滤体的轴向正面。

根据另一个实施例，支撑结构同样具有两个轴向端部，其中至少一个端部构造成开口端部。如上所述，另一个端部也可以是开口端部或者封闭端部。所述至少一个开口端在圆周方向上环绕连接孔，其中，连接孔与内部空间轴向地流体连接，根据一个进一步的有利改进，产品可以制作成有一个端板在外部连接到开口端，与支撑结构独立生产，所述端板具有一个轴向对准连接孔的通孔。所述端板，优选由塑料制成的端板可以与支撑结构焊接、粘合或塑化连接。所述端板具有一个轴向突出的装置，该装置在圆周方向上环绕通孔。通过该装置，过滤器可以非常简单地连接到气体通道。例如，装置安装在过滤器的过滤壳中，过滤壳与所述装置的形状相匹配，所述装置可以插入过滤壳中。对于两个开口端的情形，另一端部可以被壳或其他部件密封，或者类似于第一开口端可以与另一个连接孔连接。

根据另一个有利的改进，设置在开口端的齿可以凸入端板的通孔的开口横截面中。这意味着所述的齿横向于轴线方向凸入通孔中。由此，前述的齿间隙可使流入或流出简单化，并扩大通孔的横截面，使其能够流通。还可以设想到另一个实施例，其中，所述的齿仍使他们的内端位于通孔的横截面之外。这意味着，在轴向上，可以在其中流通的通孔的横截面不受齿的干扰。

在另一个实施例中，还是从支撑结构说起，其同样具有两个轴向端部，其中至少一个端部构造成开口端部。如上所述，另一个端部也可以是开口端部或者封闭端部。所述开口端在圆周方向上环绕连接孔，其中，连接孔与内部空间轴向地流体连接。此外，一个密封件可以模制在开口端的外部，其在圆周方向上为一个闭合环，并且环绕连接孔。例如，可以使用双组分技术或2-c技术来进行密封件的模制。优选的，密封件的模制可以在相同的喷射模具中进行，其中已经将支撑结构模制在了各过滤体上。该密封件可以使过滤器紧密地插入到过滤壳中。在此情形下，可以配备具有配件的端板。有利的，密封件可以沿开口端的外边缘延伸。因此，优选密封件沿内凸的齿的外部延伸，并相对于顶尖指向内的齿间隙朝向外部间隔开。对于两个开口端的情形，另一端部类似于第一开口端可以被壳或其他部件密封，或者可以与另一个连接孔连接。

有利地，所述密封件可以是一个轴向密封件。这意味着密封件与一个相对的密封面轴向啮合，优选低于轴向预应力。可选择地，密封件也可以设置为径向密封件。这意味着密封件与相应的密封面径向啮合，优选低于预应力。可选择地，也可以想到这样的实施例，其中，密封件同时在轴向和径向上起作用。在此情形下，在安装状态中，密封件与相应的密封面同时轴向接触和径向接触，优选低与预应力。各密封面由此被置于过滤器的壳中。

在另一个有利的实施例中，可以设置至少两个过滤体，所述过滤体在圆周方向上彼此邻近布置但不接触。这意味着支撑结构的一部分沿过滤器的圆周方向布置在相邻的过滤体之间。由此，支撑结构同时还起到了外罩功能。就此实施例而言，可以使用两个单独的过滤体。

在此，所述的至少两个过滤体可以基本相同，由此可以设置成相同的部件。然而，可以想到这样的实施例，其中设置有两个几何形状不同的过滤体。例如，两个过滤体的轴向长度可以彼此不同。此外，过滤体在支撑结构的封闭端定位于不同的方向。例如，一个过滤体的各纵向端可沿垂直于轴线方向的标准平面延伸。同时，另一个过滤体的纵端位于与标准平面和轴线方向相对倾斜的平面中。

在一个正好设置有两个过滤体的实施例中，过滤器可以具有一个矩形横截面，其中，两个过滤体彼此相对设置，形成矩形的两个长边或两个短边。矩形横截面的其他边彼此相对，并由支撑结构的一部分形成，其再次具有壳的功能。

在仅设置有一个过滤体的实施例中，支撑结构围绕内部空间沿圆周方向延伸至少180°，因此具有壳的功能。值得注意的是，为了确保过滤体尽可能地均匀流通，这里适合使用板状的矩形平面结构。

根据本发明的用于制作上述类型过滤器的方法包括将至少一个可折叠过滤材料的过滤体定位在注射模具上的步骤和将整体的支撑结构模制在至少一个过滤体上的步骤，这样生产的过滤器具有一个内部空间，其在圆周方向上由支撑结构和至少一个过滤体环绕。

支撑结构模制成型后，过滤器的制作也就完成。然而还可以想到，尤其是在相同的注射模具中，将一个密封件模制在支撑结构的开口端。还可以进一步想到，在支撑结构模制完成后，将一个具有通孔的端板安装在支撑结构的开口端。

本发明的其他重要特征和优点体现在附加的权利要求、附图和相应的附图说明中。

应该明白，上述提及的和下面将要解释的特征不仅可用于描述的组合中，还可用于其他组合或单独使用，不脱离本发明的范围。

本发明的优选实施例示出在附图中，并在下面的说明中进行更详细地解释。其中，相同的附图标记表示相同的、相似的或功能相同的部件。

附图说明

下面各附图中：

图1为过滤器的等距视图；

图2是图1所示过滤器的分解图；

图3a-3f是图1所示过滤器在不同生产阶段的等距视图；

图4示出了过滤器的另一个实施例的等距视图；

图5是图4所示过滤器的细节放大图；

图6是另一个实施例的如图5一样的放大图；

图7是另一个实施例的过滤器的等距视图（a）和轴向图（b）；

图8是另一个实施例的过滤器的等距视图（a）和部分的轴向图（b）；

图9-12示出了不同实施中的具有端板的过滤器等距视图（a）和不具有端板的过滤器等距视图（b）；

图13示出了一个不对称过滤器的部分轴向图；

图14-16示出了另一个实施例的过滤器的等距视图；

图17示出了其他实施例的过滤器在不同方向上的等距视图；

图18-19示出了另一个实施例的过滤器的等距视图。

具体实施方式

参照图1-19，过滤器1包括过滤体2、支撑结构3和内部空间4，所述过滤器1优选为气体过滤器，尤其是空气过滤器。因此，过滤器1是一种空腔过滤器。过滤体2由单层或多层的过滤材料5组成，这里所示的实施例中优选可折叠的过滤材料。支撑结构3用于过滤体2的定位，并由此固定过滤体2的空间位置。内部空间4被支撑结构3和过滤器2沿双箭头所示的圆周方向6环绕。此外，内部空间4在端部被支撑结构3沿双箭头所示的轴线方向7分隔，在附图1-16中所述端部位于远离观察者方向的一侧。支撑结构3是一个注塑成型部件，并被模制在过滤体2上，这样，支撑结构3形成为单块塑料。

参照图3a至图3f，下面将详细解释一种用于生产过滤器1的优选方法。

首先，参照图3a，用于成型过滤体2的过滤材料5布置在注射模具9的型心8中，所述过滤材料5已经预先生产并与过滤器1的其他部件互相独立。因为可折叠的过滤材料5是用于过滤体2的制作，型心8适合于具有多个肋10，其形状与过滤体2的向内开口凹坑11的形状互补（参见图8b），以使型心8可稳定地保持住过滤材料5，以用于过滤体2的成型。

参照图3b，模具9的侧面部件12也具有多个肋13，所述肋13的形状与各过滤体2的向外开口的凹坑14（图8b）的形状互补，并且按照图3c所示以形状配合的方式与向外开口的凹坑14啮合，所述肋13还将过滤材料5固定在型心8上用来成型过滤体2。可以看出，在过滤体2的过滤材料5中，一个完整的圆周边15仍位于由型心8和侧面部件12组成的封闭模具之外，其远离圆周边界15，并完全从内部和外部覆盖住过滤体2的过滤材料5。

随后，按照图3d所示将支撑结构3注射模制成型。这里，为了清楚表示，省略了模具9的外模。支撑结构3模制成型，以使过滤材料5的自立式边可以完全包围支撑结构3或者围绕支撑结构3注射成型，由此紧密地封闭支撑结构3。只有通过支撑结构3的模制成型，才能固定过滤材料5或其空间位置，以便成型过滤体2。

随后，参照图3e拆除侧面部件12。之后，可以按照图3f拆除型心8。

现在，形成了由支撑结构3和两个过滤体2组成的过滤器1。其他部件也可以附加在该过滤器1上，例如，下面将要详细说明的端板或密封件。

参照图1-19，支撑结构3具有两个轴端，即，一个封闭端16和一个开口端17。两个端部16、17在轴向上彼此相对布置。开口端17在圆周方向6上环绕一个连接孔18，连接孔18在轴线方向7上与内部空间4流体连接。

如上所述，在此示出的实施例中，过滤体2的过滤材料5是折叠的，这样，在圆周方向6上向内开口的凹坑11（图8b）和向外开口的凹坑14（图8b）交替布置。凹坑11、14具有V形横截面。根据一个有利的实施例，用于过滤体2的支撑结构3的开口端17在圆周方向6上具有一排彼此相邻的齿20。这些齿20横向于纵向7凸入到连接孔18中。此外，齿20在过滤材料5或过滤体2的纵向端部封闭开口朝外的凹坑14，所述的纵向端部面对支撑结构3的开口端17。顶尖朝内的齿20在圆周方向6上、在两个齿间限定出齿间隙21，所述齿间隙21同样具有V形轮廓和朝外的顶尖。这些齿间隙21与向内开口的凹坑11相应。通过齿20或齿间隙21，向内开口的凹坑11在面向支撑结构3的开口端17的过滤体2的端部轴向开口，以使他们的横截面形状对应于连接孔18的横截面。

在附图1、2、7-19中所示的实施例中，在支撑结构3的开口端17上在远离内部空间4的外边上连接有一个端板22，所述端板22与支撑结构3分别制作，并且具有一个通孔23。在安装状态中，通孔23对准连接孔18，以便借助通孔23与内部空间实现流体连接。与端板22安装在支撑结构3上相反，设置在封闭端16上的端壁28是支撑结构3的一个一体成型部分，所述端壁28相对于连接孔轴向封闭内部空间4。

过滤器1的尺寸可作为一个整体来进行选择，由此，根据附图7a和7b所示的实施方式使齿20凸入通孔23的开口横截面。替换的方式，附图8a和8b单纯作为一个示例选择了一个尺寸，使得齿20没有凸入通孔23的开口横截面。在此情形中，位于内部空间中的齿20的端部（没有详细标明）仍位于通孔23的开口横截面的外部。在此情形中，通孔23的横截面限定出了一个能使其与内部空间4的流动连接流通的横截面。在附图7所示的上述情形中，凸入到通孔23的开口横截面中的齿20减小了流通横截面，通过该横截面可进入内部空间。

根据这里所示的优选实施例，端板22可以具有一个装置24，所述装置24在圆周方向6上环绕通孔23，并且在一侧远离内部空间4向外凸出。装置24优选形成为一个连接件，根据过滤器1的流通方向，形成为进口连接件24或出口连接件24。以合适的方式将端板22紧固在支撑件3的开口端17上，以确保充分的密封。例如，端板22可以焊接或粘结在支撑件3上。同样，也可以想到将端板22注塑成型在支撑件3上。

附图4-6示出了替换的实施例，其中，并没有设置端板22。不同的是，在这些实施例中，一个在圆周方向上闭合的环形密封件25设置在支撑件3的开口端17上，位于远离内部空间4的外侧，从而环绕连接孔18。有利的，密封件25模制在支撑结构3上，优选采用双组分技术。在这里所示的实施例中，密封件25沿支撑件3的开口端17的外边缘26（图3f）设置。在图4和图5所示的实施例中，密封件25设置成轴向密封件，在安装状态中，优选在低于预应力的条件下与密封面轴向结合。密封件25从支撑结构3的开口端17轴向凸出。与此相反，在附图6所示的实施例中，密封件25设置为径向密封件，其在安装状态中，优选在低于预应力的条件下与相应的密封面径向结合。密封件25径向凸出在支撑结构3的开口端17的边缘26（图3f）的上方。也可以构思这样一种实施例，其中，密封件25同时起到轴向密封和径向密封的作用。在此情形中，密封件25轴向凸出在开口端17的上方，同时径向凸出在边缘26的上方。

在附图1-13和17-19所示的实施例中，刚好设置两个过滤体2。附图14所示的实施例包括4个过滤体2。附图15所示的实施例包括三个过滤体2。附图16所示的实施例仅有一个过滤体2。

如果设置有至少两个过滤体2，这些过滤体或他们的过滤材料5在圆周方向6上彼此相邻但不接触。之后，支撑结构3的一个段27在相邻的过滤体2之间沿圆周方向6延伸，由此所述段27起到壳体的作用，用来在径向上或横向于纵向7的方向上来定义内部空间4的边界。这里所示的过滤器1的大部分实施例中，设置有至少两个过滤体2，所述的至少两个过滤体2结构相同，即，过滤体2为相同的部件。由此，可以成本低廉地生产过滤器1。与此相反，附图13、17-19示出了纯粹示意性的实施例，其中，使用了不同的过滤体2，这些过滤体2至少几何形状不同。在附图13所示的实施例中，右侧的过滤体2为矩形横截面，而附图13左侧的过滤体2为梯形横截面。在附图17-19中，上部过滤体2的轴向长度比下部过滤体2的轴向长度短。此外，在这些实施例中，下部过滤体2相比于上部过滤体2，在其面向封闭端16或封闭端壁28的端部具有相对于轴向7的不同的倾斜。例如，在附图17a和17b所示的实施例中，过滤体2的轴向正面（面向封闭端16）布置在一个沿垂直于轴向7方向延伸的标准平面中，由此上部过滤体2的面向支撑结构3的封闭端16的一个面位于倾斜于纵向7方向的平面中，例如在0°-90°之间。在图18所示的实施例中，两个过滤体2的纵端（面向封闭端16）布置在一个相对于纵向和横向倾斜程度不相同的平面中。在图19所示的实施例中，两个过滤体2的纵端（面向封闭端16）布置在一个共有的平面中，该平面相对于轴向7的标准平面和轴向7倾斜。

在附图1-10所示的实施例中，过滤器1具有两个过滤体2，并且具有大致的矩形横截面。该矩形横截面通常具有两个长边和两个短边，分别位于直径的两端。图9a和9b所示的实施例中，两个过滤体2形成矩形的两个长边，同时，支撑结构3的两个段27形成矩形的两个短边。与此相反，图10a和10b所示的实施例中，两个过滤体2形成矩形的两个短边，同时，支撑结构3的两个段27形成矩形的两个长边。

图11a和11b所示的实施例中，过滤器1具有一个大致的梯形横截面。图12a和12b所示的实施例中，过滤器1具有一个大致的平行四边形横截面。

在附图14所示的实施例中，四个过滤体2相应地设置在正方形的四条边上。在附图15所示的实施例中，三个过滤体2在圆周方向上对称设置。

附图16所示的实施例中，过滤器1只有一个过滤体2。支撑结构3具有一个段27，其围绕内部空间4沿圆周方向6延伸至少180°，因此形成一个用于径向定义内部空间4的边界的壳体的段。

Claims (13)

1.一种过滤器，

-包括至少一个过滤体(2)，过滤体(2)由过滤材料5构成，

-包括一个用于过滤体(2)定位的支撑结构(3)，

-包括一个内部空间(4)，所述内部空间(4)在圆周方向(6)上被支撑结构(3)和至少一个过滤体(2)包围，过滤体(2)由支撑结构(3)轴向粘结，

其特征在于：支撑结构(3)模制在至少一个过滤体(2)上，并形成一个塑料块；

-支撑结构(3)具有两个轴端，其中，至少一个端部为开口端(17)，

-开口端(17)在圆周方向(6)上环绕一个连接孔(18)，连接孔(18)与内部空间(4)轴向地流体连接，

-过滤体(2)具有一个折叠过滤材料(5)和几个在圆周方向(6)上相邻布置的V形凹坑(11、14)，其中，向外开口的凹坑(14)和向内开口的凹坑(11)在圆周方向(6)上交替布置，

-用于过滤体(2)的开口端(17)具有一排相邻布置的齿(20)，所述齿(20)凸入连接孔(18)中，所述齿(20)在面向支撑结构(3)的开口端(17)的纵向端上封闭向外开口的凹坑(14)。

2.根据权利要求1所述的过滤器，其特征在于，过滤体(2)为板式过滤体。

3.根据权利要求1所述的过滤器，其特征在于，过滤体(2)的横截面为四边形。

4.根据权利要求1所述的过滤器，其特征在于，沿圆周方向(6)延伸的内部空间(4)的径向边界由支撑结构(3)和过滤体(2)形成。

5.根据权利要求1所述的过滤器，其特征在于，

-一个端板(22)连接到开口端(17)的外部，所述端板(22)与支撑结构(3)独立生产，所述端板具有一个轴向对准连接孔(18)的通孔(23)。

6.根据权利要求5所述的过滤器，其特征在于，

-所述齿(20)凸入通孔(23)的开口横截面中，或

-齿(20)的内端位于通孔(23)的开口横截面之外。

7.根据权利要求1所述的过滤器，其特征在于，

-一个沿圆周方向(6)闭合的环形密封件(25)模制在开口端(17)的外部，所述密封件环绕连接孔(18)。

8.根据权利要求7所述的过滤器，其特征在于，

-密封件(25)为轴向密封件，或

-密封件(25)为径向密封件，或

-密封件(25)同时起到轴向密封和径向密封的作用。

9.根据权利要求1-8任一项所述的过滤器，其特征在于，设置有至少两个过滤体(2)，所述的至少两个过滤体(2)在圆周方向(6)上相邻布置，彼此不接触。

10.根据权利要求9所述的过滤器，其特征在于，设置有至少两个几何形状不同的过滤体(2)。

11.根据权利要求1-8任一项所述的过滤器，其特征在于，

-设置有两个过滤体(2)，

-过滤器(1)的横截面为矩形，

-两个过滤体(2)彼此相对设置，并形成矩形的两个长边或短边。

12.根据权利要求1-8任一项所述的过滤器，其特征在于，

-仅设置有一个过滤体(2)，

-支撑结构(3)在圆周方向(6)上围绕内部空间(4)延伸至少180°。

13.一种生产前述任一项权利要求所述的过滤器(1)的方法，包括以下步骤：

-将至少一个由过滤材料(5)构成的过滤体(2)定位在注射模具(9)中，

-将单块支撑结构(3)模制在至少一个过滤体(2)上，从而生产出具有内部空间(4)的过滤器(1)，所述内部空间(4)在圆周方向(6)上被支撑结构(3)和至少一个过滤体(2)包围。