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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Filtereinrichtung insbesondere einen Luftfilter für Brennkraftmaschinen.
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Stand der Technik
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DE 10 2008 011 186 A1 zeigt eine Filtereinrichtung mit einem Filterelement mit zwei radial ineinandergesetzten Filterbälgen,
DE 102 22 800 A1 zeigt ein Filtergehäuse mit einem Aufnahmeraum für ein Filterelement und
US 2007 / 0 289 265 A1 zeigt einen Luftfilter und Komponenten für einen Luftfilter. Die
EP 1 509 311 B1 bezieht sich auf einen Luftfilter mit gewickeltem Filtermedium. Der Luftfilter gemäß
EP 1 509 311 B1 umfasst ein Gehäuse mit einem Eintrittsende und einem diesem gegenüberliegenden Austrittsende und einer sich zwischen dem Eintrittsende und Austrittsende erstreckenden Seitenwand. Die Seitenwand umfasst eine Zugangsöffnung als Zugang zu einem Innenraum des Gehäuses. Die Zugangsöffnung wiederum ist zwischen dem Eintrittsende und dem Austrittsende angeordnet. Der Luftfilter umfasst ferner ein Filterelement mit einem Dichtungselement, das operativ in das Gehäuse eingebaut ist. Das Dichtungselement trennt die Reinluft von der Rohluftseite. Das Gehäuse ist so konstruiert und angeordnet, dass es das Filterelement durch die Zugangsöffnung in der Seitenwand aufnehmen kann. Es ist ein Wartungsdeckel vorgesehen, der lösbar zwischen dem Eintrittsende und dem Austrittsende auf der Zugangsöffnung befestigt ist.
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Das Filterelement besitzt eine erste Strömungsfläche und eine gegenüberliegende zweite Strömungsfläche. Das Filterelement umfasst mehrere Faltenkammern, wobei jede der Faltenkammern benachbart zu der ersten Strömungsfläche einen stromaufwärts liegenden Teil und benachbart zu der zweiten Strömungsfläche einen stromabwärts liegenden Strömungsteil aufweist.
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Das Filterelement ist so angeordnet, dass Luft durch das Eintrittsende des Gehäuses durch die erste Strömungsfläche und die zweite Strömungsfläche strömt und durch das Austrittsende des Gehäuses austritt. Das Filterelement umfasst eine Endscheibe um eine Peripherie der ersten Strömungsfläche. Ein Teil des Rahmens ragt in die Peripherie der ersten Strömungsfläche. Der Wartungsdeckel umfasst eine Schulter, die sich in Richtung auf den Innenraum des Gehäuses erstreckt und das Filterelement trägt, wenn das Filterelement in dem Gehäuse installiert ist. Die Schulter des Wartungsdeckels ist mit dem Rahmen in Eingriff und liegt an der ersten Strömungsfläche an, um das Filterelement zu halten.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Handhabung eines Filterelementes zu verwirklichen und dieses möglichst einfach in seine Betriebsstellung innerhalb des Filtergehäuses einer Filtereinrichtung zu überführen, insbesondere sehr einfach eine Abdichtung des Filterelementes zu schaffen.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
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Die Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte Weiterbildungen des der Erfindung zugrunde liegenden Gedankens.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, einen Wartungsdeckel zum Verschließen eines Gehäuseschachtes eines Filtergehäuses einer Filtereinrichtung so auszubilden, dass beim Schließen des Wartungsdeckels das zuvor in den Gehäuseschacht des Filtergehäuses eingeführte Filterelement lagerichtig positioniert wird und durch das Schließen des Wartungsdeckels eine Dichtkraft erzeugt wird, mit welcher das im Gehäuseschacht lagerichtig vormontierte Filterelement an eine Seitenfläche des Gehäuseschachtes im Filtergehäuse angestellt wird.
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Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Filtereinrichtung handelt es sich in vorteilhafter Weise um eine solche, die mehrere Komponenten umfasst, so zum Beispiel eine Vorfilterstufe in Gestalt eines Zyklonvorabscheiders, das bereits erwähnte Hauptfilterelement sowie ein diesem in axialer Richtung, d.h. in der Strömungsrichtung des zu filtrierenden Fluides, nachgeschaltetes Sekundär- oder Sicherheitsfilterelement. Der dem Hauptfilterelement bzw. dem Gehäuseschacht des Filtergehäuses vorgeschaltete Zyklonvorabscheider umfasst eine Austragsöffnung, über welche grobe Partikel aus dem zu filtrierenden Fluid ausgeschieden werden. Der Zyklonvorabscheider kann in vorteilhafter Weise über eine Schraubverbindung, die sich von der Stirnseite des Zyklonvorabscheiders entlang der Seitenwände des Gehäuseschachtes erstreckt, mit dem Filtergehäuse verbunden werden. Dadurch ist eine dichtende Verbindung entlang einer Stoßfuge zwischen dem Zyklonvorabscheider und dem Gehäuseschacht des Filtergehäuses gegeben, so dass keine Fremdluft angesaugt werden kann, die nicht den Zyklonvorabscheider passiert. Weiterhin stellt die Schraubverbindung eine Möglichkeit zur Wartung des Zyklonvorabscheiders dar.
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Das dem auswechselbar im Gehäuseschacht angeordneten Filterelement nachgeschaltete Sekundärfilterelement, kann an rippenförmigen bzw. domförmig ausgebildeten Vorsprüngen innerhalb eines trichterförmigen verlaufenden Schachtes an der Abströmseite des Filtergehäuses fixiert werden, ohne dass es weiterer Fixierelemente bedarf. In vorteilhafter Weise kann das dem Hauptfilterelement nachgeschaltete Sekundärfilterelement werkzeuglos ausgewechselt werden, insbesondere durch eine einfache, einhändige Bedienung.
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Bei dem im Gehäuseschacht des Filtergehäuses auswechselbar aufgenommenen Hauptfilterelement handelt es sich bevorzugt um einen Mehrfachbalgfilter, insbesondere um einen Doppelbalgfilter. Dieser umfasst einen ersten radial innen liegenden zylindrisch oder konisch in Bezug auf seinen Außendurchmesser ausgestalteten Filterbalg, der unter Ausbildung eines ggf. konisch oder zylindrisch verlaufenden Strömungsraumes von einem weiteren zweiten radial außen liegenden Filterbalg umschlossen ist. Beide Filterbälge des Mehrfachfilterbalges werden in vorteilhafter Weise stirnkantenverleimt ausgeführt. Die einzelnen Filterfalten erstrecken sich bevorzugt in axialer Richtung, d. h. parallel zum Strömungspfad des das Filtergehäuse durchströmenden, zu reinigenden Fluides.
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Wie bereits erwähnt, befindet sich in vorteilhafter Weise am Gehäuseschacht, der im Filtergehäuse ausgebildet ist, der Wartungsdeckel. Dieser ist an Scharnieren derart gelagert, dass der Wartungsdeckel an einem Griff ergriffen werden kann und um die, dem Griff gegenüberliegenden Scharniere geschwenkt werden kann. Aufgrund der Dimensionierung der Durchmesser der Scharniere kann der Wartungsdeckel in seiner geöffneten Position arretiert werden, einfach zum Schließen aus dieser ausgelenkt werden und durch eine Verrastung, insbesondere einer am Zyklonvorabscheider ausgebildeten Verrastung, fixiert werden. Dazu taucht das Griffstück des Wartungsdeckels in eine Griffmulde an der Oberseite des bevorzugt im Kunststoffspritzguss gefertigten Zyklonvorabscheider ein und verrastet dort. Durch ein einfaches Andrücken des Griffstückes, welches im Wesentlichen senkrecht zum Wartungsdeckel orientiert ist, kann die Verrastung innerhalb einer Vertiefung an der Stirnseite des Zyklonvorabscheiders aufgehoben werden und der Wartungsdeckel insbesondere im Einhandbetrieb geöffnet werden.
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Nach Öffnen des Wartungsdeckels lässt sich das im Gehäuseschacht des Filtergehäuses montierte Hauptfilterelement einfach entnehmen. Dazu ist das Hauptfilterelement mit einer Grifflasche ausgebildet, so dass eine Einhandbedienung möglich ist. Die Dichtung des Hauptfilterelementes wird in axialer Richtung gelöst, so dass das Hauptfilterelement nach oben entnommen werden kann. Aufgrund der Ausgestaltung der Scharniere bleibt der Wartungsdeckel nach dessen Öffnen in seiner geöffneten Position, so dass der evtl. nur eine Hand zur Verfügung habende Bediener das Hauptfilterelement an der Grifflasche oder am Griffstück ergreifen kann, während er sich mit der anderen Hand an einem Griff z. Bsp. oberhalb des Motorraumes eines Ackerschleppers oder einer Baumaschinen festhält.
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Mit der Entnahme eines benutzten Hauptfilterelementes kann ein neues Hauptfilterelement einfach in den Gehäuseschacht eingeschoben werden. Das Hauptfilterelement kann auch abgereinigt werden und nach dem Reinigen erneut eingebaut und somit mehrfach verwendet werden. Dazu können die beiden einander gegenüberliegenden Seitenflächen des das Hauptfilterelement aufnehmenden Gehäuseschachtes jeweils rampenförmige Vorsprünge umfassen. Die rampenförmigen Vorsprünge, die bevorzugt mit einer Verstärkungsrippenstruktur an den Seitenflächen des Gehäuseschachtes angespritzt sind, stellen ein lagerichtiges Einführen des Hauptfilterelementes in den Gehäuseschacht des Filtergehäuses sicher. Darüber hinaus wird ein falsches Einschieben des Filterelementes dadurch verhindert, dass durch den Gehäuseschacht die Schraubführungen verlaufen, die ein weiteres Sicherungsdetail hinsichtlich einer lagerichtigen Montage des Hauptfilterelementes im Gehäuseschacht des Filtergehäuses darstellen.
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Sobald das Hauptfilterelement mit seinem oberen umlaufend ausgebildeten Rand entlang der Rampen in den Gehäuseschacht eingeschoben ist, kann der Wartungsdeckel verschlossen werden. Dazu wird der offen stehende Wartungsdeckel am Griffstück ergriffen und um die Scharniere geschwenkt.
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An der Innenseite umfasst der Wartungsdeckel in vorteilhafter Weise mindestens ein, bevorzugt zwei voneinander beabstandete Schultern. Beim Schlie-ßen des Wartungsdeckels ergreifen diese Schultern den umlaufenden Bund an der Oberseite des Hauptfilterelementes, welches durch die in Seitenflächen des Gehäuseschachtes angespritzten rampenförmigen Stege bereits vorpositioniert ist. Beim Schließen des Wartungsdeckels wird bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Filtereinrichtung die Dichtkraft erzeugt, da durch die an der Innenseite des Wartungsdeckels angespritzten, bevorzugt zwei Schultern ein umlaufender Bund am Hauptfilterelement untergriffen wird und gegen eine komplementäre Dichtfläche an der Innenseite des Filtergehäuses auf der Seite, die zum Sekundärfilterelement weist, abgedichtet wird. Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Filtereinrichtung wird die Dichtkraft beim Schließen des Wartungsdeckels erzeugt. Die Dichtkraft, die bevorzugt in axialer Richtung wirkt, wird im geschlossenen Zustand des Wartungsdeckels aufrechterhalten und nur beim Öffnen des Wartungsdeckels aufgehoben. Die Dichtkraft wird in vorteilhafter Weise in der bereits erwähnten Verrastung zwischen dem Griffstück des Wartungsdeckels und einer Vertiefungsmulde, die z. Bsp. am Zyklonvorabscheider ausgebildet sein kann, während des geschlossenen Zustandes des Wartungsdeckels aufrechterhalten.
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In vorteilhafter Ausbildung des der Erfindung zugrunde liegenden Gedankens ist der Wartungsdeckel im Kunststoffspritzguss gefertigt, wobei das Griffstück vorstehend an einer Vorderseite des Wartungsdeckels, mindestens einem Scharnier gegenüber liegend, angespritzt ist. Das Griffstück ist vorteilhafter Weise so ausgestaltet, dass eine Einhandbedienung möglich ist. Dazu kann das Griffstück eine Öffnung umfassen; es kann jedoch auch ohne Öffnung ausgestaltet sein. Im Griffstück ist in vorteilhafter Weise eine eine muldenförmige Vertiefung bildende Kontur eingebracht, die mit einem Gegenstück der Verrastung - ausgebildet in der Vertiefungsmulde -zusammenwirkt und die Verrastung des Wartungsdeckels im geschlossenen Zustand und damit die Aufrechterhaltung der Dichtkraft in Bezug auf das Hauptfilterelement im Gehäuseschacht des Filtergehäuses durch Anliegen der Schultern an einem umlaufenden Bund des Hauptfilterelementes im geschlossen Zustand des Wartungsdeckels sicherstellt. Das Griffstück kann alternativ auch mehrteilig ausgeführt sein.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung des der Erfindung zugrunde liegenden Gedankens wird das Sekundärfilterelement, welches dem bevorzugt als Mehrfachbalgfilterelement ausgestalteten Hauptfilterelement nachgeschaltet ist, in einer trichterförmigen Vertiefung des Filtergehäuses auswechselbar aufgenommen. Dazu können in der trichterförmig verlaufenden Vertiefung im Filtergehäuse mehrere domförmige Erhebungen ausgebildet sein. Zwischen diese z. Bsp. an der Unterseite und der Oberseite der trichterförmig konfigurierten Öffnungen ausgebildeten domförmigen Erhebungen wird das Sekundärfilterelement eingeschoben, was auch einhändig geschehen kann. Es bedarf keiner weiteren Fixierungen des dem Hauptfilterelement nachgeschalteten im trichterförmigen Bereich des Filtergehäuses auf der Abströmseite zu positionierenden Sekundärfilterelementes.
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In vorteilhafter Weise ist das Hauptfilterelement als Mehrfachbalgfilter insbesondere als Doppelbalgfilter beschaffen, bei dem die axialen Stirnseiten an der Anströmseite jeweils durch eine Abdeckung verschlossen sind. Während z. Bsp. der radial außen liegende Filterbalg zylindrisch oder konisch ausgebildet sein kann, kann der innen liegende Filterbalg eine Konizität aufweisen, so dass zwischen dem Innendurchmesser des radial außen liegenden Filterbalges und dem konisch verlaufenden Außendurchmesser des radial innen liegenden Filterbalges ein konisch verlaufender Strömungsraum entsteht. Dieser Strömungsraum, der die besagte Konizität aufweist, ist von einem Stützgerüst ausgefüllt, welches eine rippenförmige Struktur umfasst, die sich sowohl in axialer Richtung als auch in Umfangsrichtung erstreckt. Durch das Stützgerüst ist insbesondere bei anderen Baugrößen der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Filtereinrichtung sichergestellt, dass die Konfiguration der Geometrie des Strömungsraumes des Hauptfilterelementes auch nach längerem Betrieb aufrecht erhalten bleibt und die Abströmung gewährleistet ist. Der radial innen liegende Filterbalg begrenzt einen Innenraum, der seinerseits durch eine Abdeckscheibe verschlossen ist. Aufgrund der gewählten Positionierung der Abdeckscheiben bzw. der Abdeckscheibe auf der Abströmseite bzw. des Abdeckringes auf der Anströmseite ist gewährleistet, dass das den Zyklonvorabscheider passiert habende, zu filtrierende Fluid in den Innenraum des Hauptfilterelements einströmt, der an der Abströmseite durch die Abdeckscheibe verschlossen ist. Dadurch wird dem zu filtrierenden Fluid eine radiale Umlenkung aufgeprägt, so dass der erste radial innen liegende Filterbalg in radialer Richtung durchströmt wird. Gereinigtes Fluid tritt demnach in den konisch verlaufenden Strömungsraum ein. Da auch die axiale Stirnseite des radial außen liegenden Filterbalges durch den Abdeckring verschlossen ist, erfolgt eine Durchströmung des radial außen liegenden Filterbalges von der Außenseite her. Das zu reinigende Fluid tritt von der Außenmantelfläche des radial außen liegenden Filterbalges in radialer Richtung, diesen durchströmend, in den Strömungsraum ein. Der Strömungsraum, der eine konische Konfiguration aufweist, umfasst eine Abströmöffnung von der aus das gereinigte Fluid dem Sekundärfilterelement zuströmt. Bei dem Hauptfilterelement handelt es sich insbesondere um den bereits erwähnten Mehrfachbalgfilter, bevorzugt einen Doppelbalgfilter. Dessen anströmseitig liegende Abdeckung kann aus einem Kunststoffmaterial gefertigt sein, z. Bsp. als PUR-Ring und kreisrund oder oval ausgeführt sein. In diesem können die axialen Stirnseiten des innen liegenden, Konizität aufweisenden Filterbalges und die des außen liegenden zylindrisch ausgebildeten Filterbalges eingeschäumt sein. Abströmseitig befindet sich am Hauptfilterelement, ausgebildet am umlaufenden Rand, einerseits das Griffstück und andererseits eine schwertförmige Struktur zur Stabilisierung einer Dichtung. Der umlaufende Rand sowie die schwertförmige Kontur, die bevorzugt mit Durchbrüchen versehen ist, werden aus einem härteren Kunststoffmaterial gespritzt und dienen der Stabilisierung der Dichtung, die ebenfalls aus PUR geschäumt sein kann. In vorteilhafter Weise ist die schwertförmige Struktur der Umrandung mit Durchbrüchen versehen, so dass das Kunststoffmaterial wie z. Bsp. PUR, aus dem die Dichtung bevorzugt aufgeschäumt wird, zuverlässig am Schwert fixiert und stabilisiert ist. Dies erhöht die Lebensdauer und die Dichtwirkung der umlaufend an der Umrandung aufgeschäumten Dichtung. Anstelle des erwähnten Kunststoffmaterials PUR können auch andere leicht verarbeitbare, eine hohe Dichtkraft erzeugende und elastische Eigenschaften aufweisende Kunststoffe an die schwertförmige Struktur angespritzt werden. In einer alternativ möglichen Ausführungsvariante können an den an den Seitenflächen des Gehäuseschachtes des Filtergehäuses angespritzten Rampen, die von Verstärkungsrippen unterbrochen sind, auch Schultern vorgesehen sein, in welche Blattfedern einrasten. Die Blattfedern werden wiederum an der Unterseite der umlaufenden Umspritzung des Hauptfilterelementes angebracht. Wird das Hauptfilterelement im Gehäuseschacht in Einhandbedienung eingeführt, so erfährt der Bediener haptisch, dass bei Erreichen der ersten Rastposition ein korrekter Einführvorgang erfolgt ist und bei Ausübung einer größeren Einschubkraft und Überwindung einer zweiten Federkraft bei Erreichen des zweiten Schulterns auf haptischem Wege eine korrekte Positionierung des Hauptfilterelementes.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung für Mannkraftmaschine werden anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Filtereinrichtung mit Zyklonvorabscheider, Filtergehäuse und geschlossen dargestelltem Wartungsdeckel mit Griffstück,
- 2 den Wartungsdeckel, mit dem die in 1 dargestellte Filtereinrichtung verschlossen wird, mit angespritztem Griffstück und Vertiefung sowie Scharnieren auf der dem Griffstück abgewandten Seite,
- 3 einen Schnitt durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Filtereinrichtung gemäß 1 mit Zyklonvorabscheider, einem als Doppelbalgfilter ausgebildeten Mehrfachbalgfilter und einem diesem nachgeschalteten Sekundärfilterelement bei geschlossenem Wartungsdeckel,
- 4 eine Detaildarstellung des Wartungsdeckel in geschlossenem Zustand bei Verschließen des Gehäuseschachtes des Filtergehäuses,
- 5 das Filtergehäuse der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Filtereinrichtung in offenem Zustand ohne Wartungsdeckel mit in Einbaurichtung zu verbauendem Hauptfilterelement, mit in einer Kunststoffscheibe integriertem Griffstück,
- 6 die Erzeugung der Dichtkraft zwischen dem Filtergehäuse und dem Hauptfilterelement beim Schließen des Wartungsdeckels,
- 7,8,9 Einzelheiten des umlaufenden Bundes an der Oberseite des Hauptfilterelementes mit daran angespritztem Griffstück,
- 10 ein an einem Filterelement vorgesehenes Abreißsiegel,
- 11 eine an einer Stirnseite eines Filterbalges umlaufende PUR-Dichtung,
- 12 eine vereinfachte Darstellung der Faltengeometrie und
- 13 blattfederartige Filterelementverrastung in Filtergehäuse: a) Gehäuse- und Elementseitige Struktur; b) zweistufige Verrastungsmöglichkeit; c) und d) mögliche Lage der Verrastung am Gehäuse und Filterelement.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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Gleiche Teile sind in den nachstehenden Figuren mit identischen Bezugszeichen bezeichnet
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Der Darstellung gemäß 1 ist eine erfindungsgemäß vorgeschlagene Filtereinrichtung in perspektivischer Ansicht zu entnehmen.
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Eine Filtereinrichtung 10 gemäß der perspektivischen Darstellung in 1 wird insbesondere als Luftfilterelement für off-highway-Anwendungen, wie Ackerschleppern, Mähdreschern, landwirtschaftlichen Maschinen, Baumaschinen eingesetzt. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Filtereinrichtung 10 wird in verschiedenen Baugrößen gefertigt, je nach zu filtrierenden Fluidvolumenstrom.
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Eine in 1 dargestellte erfindungsgemäß vorgeschlagene Filtereinrichtung 10 umfasst ein Filtergehäuse 12. Die Filtereinrichtung 10 wird von einer Anströmseite 14 von zu reinigendem Fluid angeströmt, welches die Filtereinrichtung an der Abströmseite 16 wieder verlässt. Das Filtergehäuse 12 umfasst einen Wartungsdeckel 18, der einen Gehäuseschacht des Filtergehäuses 12 verschließt. Der Wartungsdeckel 18 ist verschwenkbar an zwei nebeneinander liegenden Scharnieren 20 aufgenommen, die bevorzugt als Kunststoffscharniere ausgebildet sind und einen variablen Durchmesser aufweisen, so dass der Wartungsdeckel in geöffnetem Zustand arretiert werden kann und eine einhändige Auswechslung eines Hauptfilterelementes der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Filtereinrichtung 10 auch unter erschwerten Bedingungen gewährleistet ist.
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Der Wartungsdeckel 18 umfasst an der dem mindestens einen Scharnier 20 gegenüberliegenden Seite ein Griffstück 22. Das Griffstück 22 ist in der Darstellung gemäß 1 mit einer Öffnung 30 versehen, könnte jedoch auch durchgehend ausgestaltet sein, d. h. eine durchgängig verlaufende Grifffläche ohne Ausbildung einer Öffnung 30 aufweisen.
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Aus der Darstellung gemäß 1 geht hervor, dass der Wartungsdeckel 18 in seiner geschlossenen Position dargestellt ist und mit seinem Griffstück 22 in einer Verrastung 24 verrastet ist. Die Verrastung 24 erfolgt zwischen dem Griffstück 22 und einem dem Filtergehäuse vorgeschalteten Zyklonvorabscheider 26.
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Wie aus der perspektivischen Darstellung gemäß 1 überdies hervorgeht, ist der Zyklonvorabscheider 26 mit dem Filtergehäuse 12 über eine Schraubenführung 86, d. h. über eine Verschraubung verbunden. Dadurch ist eine Stoßfuge 28 zwischen dem Zyklonvorabscheider 26 und dem Filtergehäuse 12 dichtend verschlossen, so dass keine Fremdluftansaugung, die den Zyklonvorabscheider 26 umgangen hat, angesaugt werden kann.
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Der Wartungsdeckel 18 verfügt über einen Überstand 32, der, wie in 1 dargestellt, das Filtergehäuse 12 bzw. den in diesem ausgebildeten Gehäuseschacht dichtend überdeckt.
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Sowohl der in 1 dargestellte, auf der Anströmseite 14 liegende Zyklonvorabscheider 26, als auch das Filtergehäuse 12 sowie der Wartungsdeckel 18 werden als Kunststoffspritzgussbauteile gefertigt. Dies erlaubt einerseits eine kostengünstige Fertigung in Serie und andererseits auch die Ausbildung von Verstärkungsverrippungen an den Scharnieren bzw. dem Griffstück 22 und der darin ausgebildeten Öffnung 30 in einem Arbeitsgang. Zur Montage wird der Zyklonvorabscheider 26 lediglich an dem seitlich am Filtergehäuse 12 verlaufenden Schraubführungen 86 verschraubt, so dass sich eine dichtende Verbindung zwischen dem Filtergehäuse 12 und den diesen an der Anströmseite 14 vorgeschalteten Zyklonvorabscheider ergibt. Sind die Komponenten Filtergehäuse 12 und Zyklonvorabscheider 26 durch die Schraubführungen 86 gefügt, so kann der Wartungsdeckel 18 in einfacher Weise in die Scharniere 20 eingeschoben werden und bei einer leichten Auslenkbewegung des Griffstücks 22 geöffnet werden.
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Der Darstellung gemäß 2 ist eine perspektivische Wiedergabe des Wartungsdeckels gemäß Darstellung in 1 zu entnehmen.
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Der Wartungsdeckel 18 umfasst neben dem Überstand 32 einen umlaufenden Bund 34 und an der dem mindestens einem Scharnier 20 gegenüberliegenden Seite das Griffstück 22. Das Griffstück 22 umfasst gemäß der Ausführungsform des Wartungsdeckels 18 in 2 eine Öffnung 30. Es ist selbstverständlich auch möglich, das Griffstück 22 ohne die besagte in 2 dargestellte Öffnung 30 zu fertigen. An der Oberseite des Wartungsdeckels 18 verlaufen zwischen den Längskanten des Wartungsdeckels 18 Verstärkungsrippen vom Griffstück 22 zu den hier zwei nebeneinander liegend, voneinander beabstandeten Scharnieren 20. Da der Wartungsdeckel 18 ebenfalls ein Kunststoffspritzgussbauteil ist, lassen sich die Verstärkungsrippen, das Griffstück 22, der Überstanddom 30, der umlaufende Bund 34 sowie die Scharniere 20 in einem Arbeitsgang problemlos herstellen, ohne dass Feinarbeiten erforderlich wären.
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3 zeigt einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Filtereinrichtung gemäß der perspektivischen Darstellung in 1.
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Aus der Darstellung gemäß 1 geht hervor, dass die Filtereinrichtung 10 auf der Anströmseite 14 den Zyklonvorabscheider 26 umfasst und dass im Filtergehäuse 12 der Filtereinrichtung 10 an der Abströmseite 16 ein Sekundärfilterelement 38 aufgenommen ist. Stromab des Zyklonvorabscheiders 26 befindet sich innerhalb des Filtergehäuses 12 das bevorzugt als Doppelbalg ausgebildete Hauptfilterelement 36 in seiner im Filtergehäuse 12 arretierten Position. Eine Öffnung im Filtergehäuse 12 ist durch den geschlossenen Wartungsdeckel 18 verschlossen. Der geschlossene Wartungsdeckel 18 umfasst eine Verrippung 52, die sich im Wesentlichen in Längsrichtung vom Griffstück 22 zu dem mindestens einen Scharnier 20 erstreckt. Durch die Verrippung 52 wird der Wartungsdeckel 18 mechanisch versteift.
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Das Griffstück 22 ist in der Darstellung gemäß 3 in einer Verrastung 24 aufgenommen, die im Zyklonvorabscheider 26 ausgebildet ist. Im Zyklonvorabscheider 26 ist gemäß der Schnittdarstellung in 3 eine Vertiefung 54 ausgebildet. In diese Vertiefung taucht im geschlossenen Zustand des Wartungsdeckels 18 dessen Griffstück 22 ein. Die Verrastung 24 wird durch die Vertiefung 54 in Zusammenwirkung mit einer Rastmulde 56 am Griffstück 22 hergestellt.
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Wie 3 zeigt, ist das Hauptfilterelement 36 bevorzugt als Doppelbalgfilterelement ausgebildet mit einem innen liegenden ersten Filterbalg 40, der eine Konizität aufweist sowie einem außen liegenden zweiten Filterbalg 42, der im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist. Zwischen dem zweiten Filterbalg 42 und dem ersten Filterbalg 40 ist ein Stützgerüst 50 vorgesehen. Das Stützgerüst 50 hält die Geometrie eines Strömungsraumes aufrecht, der abströmseitig dem Sekundärfilterelement 38 zuweist. Das Stützgerüst 50 ist bevorzugt durch eine Kunststoffkonstruktion ausgebildet, die in axiale und Umfangrichtung aufweisende Rippen umfasst.
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Anströmseitig sind der erste Filterbalg 40 und der zweite Filterbalg 42 durch den Abdeckring 46 verschlossen, während der Innenraum 44 durch die Abdeckscheibe 48 in axialer Richtung abgeschlossen ist, so dass die Filterbälge 40 bzw. 42 des Hauptfilterelementes 36 im Wesentlichen in radialer Richtung geströmt werden und das gereinigte Fluid durch den konisch sich abströmseitig öffnenden Raum abströmt, in dem das ebenfalls eine Konzität aufweisende Stützgerüst 50 aufgenommen ist.
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Bevorzugt sind der Abdeckring 46 bzw. die Abdeckscheibe 48 des Hauptfilterelementes 36 in die axialen Stirnseiten der Filterbälge 40 bzw. 42 eingeschäumt. Dies bietet fertigungstechnische Vorteile.
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4 ist die Verrastung des Wartungsdeckels 18 am Zyklonvorabscheider 26 der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Filtereinrichtung in vergrößerter perspektivischer Darstellung zu entnehmen.
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4 zeigt, dass der Wartungsdeckel 18 mit seiner in Längsrichtung verlaufenden Verrippung 52 am Zyklonvorabscheider 26 verrastet ist. Die Stoßfuge 28 zwischen dem Filtergehäuse 12 und dem Zyklonvorabscheider 26 ist dadurch abgedichtet, dass der Zyklonvorabscheider 26 über die in 1 dargestellten, mit Bezugzeichen 86 bezeichneten Schraubenführungen mit dem Filtergehäuse verschraubt ist und demzufolge die Stoßfuge 28 aufgrund der durch die Schraubverbindung erzeugten Vorspannkraft abgedichtet ist.
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Dies vermeidet, dass über die Stoßfuge 28 ungereinigtes, d.h. den Zyklonvorabscheider 26 nicht passiert habendes, partikelbeladenes Fluid zum Hauptfilterelement 36 gelangt.
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Wie der Darstellung gemäß 4 weiter zu entnehmen ist, ist die Rastmulde 56, die am Griffstück 22 mit Öffnungen 30 ausgebildet ist, an einem Gegenstück 58 innerhalb der Vertiefung 54 des Zyklonvorabscheiders 26 verrastet, so dass sich die durch Bezugszeichen 24 angedeutete Verrastung ergibt. In diesem Zustand wird der Wartungsdeckel 18 dauerhaft in seiner geschlossenen Position gehalten. Das Griffstück 22, an dem die Öffnung 30 ausgebildet ist, ragt in die Vertiefung 54 des Zyklonvorabscheider 26 soweit hinein, dass das Gegenstück 58 des Zyklonvorabscheiders 26 in die Rastmulde 56 des Griffstücks 22 eingreifen kann. Zur Aufhebung der durch Bezugzeichen 24 kenntlich gemachten Verrastung wird das Griffstück 22 innerhalb der Vertiefung 54 des Zyklonvorabscheiders 26 seitlich ausgelenkt. So wird die Verrastung 24 zwischen dem Gegenstück 58 des Zyklonvorabscheiders 26 und der Griffmulde 56 des Griffstücks 22 aufgehoben und ein Öffnen des Wartungsdeckels 18, der am Filtergehäuse in dem mindestens einen Scharnier 20 drehbar gelagert ist, einhändig problemlos möglich.
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5 zeigt eine Vormontage des bevorzugt als Doppelbalgfilter ausgebildeten Hauptelementes im Gehäuseschacht des Filtergehäuses der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Filtereinrichtung.
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Wie sich der perspektivischen Darstellung gemäß 5 entnehmen lässt, wird das Hauptfilterelement 36 in Verbauungsrichtung 60 in den Gehäuseschacht 68 des Filtergehäuses 12 eingeführt. Der Darstellung gemäß 5 ist zu entnehmen, dass das Hauptfilterelement 36 einerseits anströmseitig den Abdeckring 46 aufweist, der die axialen Stirnseiten der beiden im Hauptfilterelement 36 verbauten Filterbälge 40, 42 überdeckt. Abströmseitig weist das Hauptfilterelement 36 den Umlaufrand 72 auf, an dem eine Grifflasche 62 angespritzt ist. Der Abdeckring 46 umschließt eine Öffnung, über welche das den Zyklonvorabscheider 26 passiert habende Fluid in den Innenraum 44 des Hauptfilterelementes 36 einströmt.
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Der perspektivischen Darstellung gemäß 5 ist zu entnehmen, dass an den am Gehäuseschacht 68 angrenzenden Seitenwänden des Filtergehäuses 12 die Einführstege 64 ausgebildet sind, die ggf. durch Verstärkungsrippen 70 steifer ausgelegt werden können.
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Das einhändig an der Grifflasche 62 ergriffene Hauptfilterelement 36 wird entlang der Einführstege 64 in den Gehäuseschacht 68 des Filtergehäuses 12 der Filtereinrichtung 10 eingeführt. Je weiter der Umlaufrand 72 an der Oberseite des Hauptfilterelementes 36 entlang der Einführstege 64 in Einführrichtung verschoben wird, desto weiter wird der Umlaufrand 72, an dem die Dichtung 76 ausgebildet ist, an die dem Sekundärfilterelement 68 zuweisende Anstellfläche 66 des Filtergehäuses 12 angestellt. Die Geometrie der Einführstege 64 verhindert eine Fehlmontage des Hauptfilterelementes 36, da bei einer Verdrehung des Hauptfilterelementes 36 um 180°, im Vergleich zur Darstellung gemäß 5, dessen Einschieben in den Gehäuseschacht 68 durch die über die Seitenwände des Gehäuseschachtes 68 seitlich hervorstehenden Einführstege 64 nicht möglich ist.
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5 zeigt, dass an den seitlichen Begrenzungsflächen des Gehäuseschachtes 68 des Filtergehäuses 12 unterhalb der Einführstege 64 die im Wesentlichen in horizontaler Richtung verlaufenden Schraubenführungen 86 ausgeführt sind.
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Aus der Darstellung gemäß 5 geht des weiteren hervor, dass das Sekundärfilterelement 38, welches in einer trichterförmigen Verengung des Filtergehäuses 12 aufgenommen ist, ebenfalls in Einhandbedienung ausgewechselt werden kann, solange in den Gehäuseschacht 68 des Filtergehäuses 12 noch kein Hauptfilterelement 36 eingeschoben ist.
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Das Sekundärfilterelement 38 kann einfach in angespritzte Dome im trichterförmigen Bereich des Filtergehäuses 12 auf der Abströmseite 16 eingeschoben werden und ohne weitere Maßnahmen dort befestigt werden. Die Dome dienen als definierter Endanschlag für das Sekundärfilterelement 38. Aufgrund des Übermaßes der stromförmigen Einspritzungen in den trichterförmigen Bereich des Filtergehäuses 12 auf dessen Abströmseite 16 wird das Sekundärfilterelement 38 dort fixiert.
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6 zeigt die Anstellung des in den Gehäuseschacht des Filtergehäuses 12 vormontierten Hauptfilterelementes 36 beim Schließen des Wartungsdeckels 18.
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Aus der Darstellung gemäß 6 lässt sich entnehmen, dass das Hauptfilterelement 36 entlang der Einführstege 64 an den Seitenflächen des Gehäuseschachtes 68 vollständig in diesen eingeführt ist. Dabei kann der Wartungsdeckel 18 entweder in eine offen stehende Position verschwenkt sein oder er kann aus den an diesem angespritzten Scharnieren 20, deren Pendant am Filtergehäuse 12 angespritzt ist, auch entfernt sein. Das Hauptfilterelement 36 wird an der Grifflasche 62 ergriffen, die am Umlaufrand 72 angespritzt ist, und im Gehäuseschacht 68 des Filtergehäuses 12 der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Filtereinrichtung 10 eingeschoben.
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Nach dem in 6 dargestellten vollständigen Einschieben des Hauptfilterelementes 36 in den Gehäuseschacht 68 des Filtergehäuses 12 ist das Hauptfilterelement 36 im Gehäuseschacht 68 vorpositioniert. Nun wird der offen stehende Wartungsdeckel 18 um seine Scharniere 20 in Schließrichtung nach unten gedrückt, so dass eine Verrastung 24 zwischen der Rastmulde 56 des Griffstücks 22 und dessen Gegenstück 58 und dem Zyklonvorabscheider 26 der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Filtereinrichtung 10 entsteht. Während des Schließens des Wartungsdeckels 18, d. h. während der einhändig erfolgenden Schließbewegung des Wartungsdeckels 18, ergreifen an diesem im Bereich des umlaufenden Bundes 34 angespritzte Schultern 74 den Umlaufrand 72 des Hauptfilterelementes 36. Aufgrund der rampenförmigen Struktur der Einführstege 64 ist das Hauptfilterelement 36 bei dessen Einführung in den Gehäuseschacht 68 bereits sehr nah an die Anstellfläche 66 des Gehäuseschachtes 68 des Filtergehäuses 12 angestellt. Beim Schließen des Wartungsdeckels 18 erfolgt eine Anstellung des Umlaufrandes 72 durch die diesen untergreifende Schultern 74 des Wartungsdeckels 18, so dass die auf der Oberseite des Umlaufrandes 72 angeordnete Dichtung 76, vergleiche Darstellung gemäß der 7 - 9, an die korrespondierende Anstellfläche 66 des Gehäuseschachtes 68 des Filtergehäuses 12 dichtend angestellt wird. Dadurch wird die Dichtkraft, welche die Dichtung 76 an die Anstellfläche 66 des Filtergehäuses 12 anstellt, beim Schließen des Wartungsdeckels 18 durch dessen Schultern 74 erzeugt. Die Abdichtung erfolgt in radialer Richtung, wobei zum Aufrechterhalten der Dichtposition eine in axialer Richtung wirkende Kraft erforderlich ist.
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Eine fehlerhafte Vormontage des Hauptfilterelementes 36 wird einerseits durch die Konfiguration der Einführstege 64 an den Seitenflächen des Gehäuseschachtes 68 erreicht und andererseits dadurch, dass horizontal in den Seitenflächen des Gehäuseschachtes 68 unterhalb der Einführstege 64 die Schraubenführungen 86 verlaufen. Die Schraubenführungen 86 dienen der Aufnahme von Schrauben, mit denen der Zyklonvorabscheider 26 unter Ausbildung einer dichten Stoßfuge 28 mit dem Filtergehäuse 12 der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Filtereinrichtung 10 bevorzugt verschraubt wird.
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Durch die bei der Verschraubung entstehende axiale Vorspannkraft wird die Stoßfuge 28 zwischen dem Zyklonvorabscheider 26 und dem Filtergehäuse 12 erreicht.
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Die 7, 8 und 9 zeigen Ausführungsvarianten des Umlaufrandes des auswechselbar gestalteten Hauptfilterelementes 36.
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Aus Darstellung gemäß 7 geht hervor, dass der Umlaufrand 72 des Hauptfilterelementes 36 gemäß der Darstellungen in den 5 und 6 aus einem Kunststoffmaterial 84 gespritzt ist. Beim Spritzgießen des Umlaufrandes 72 wird dieser so gestaltet, dass mit dem Spritzen des Umlaufrandes 72 aus einem Kunststoffmaterial 84, dem die Grifflasche 62 direkt mitangespritzt ist und bei Herstellung des Umlaufrandes 72 gleichzeitig ein Kunststoffstabilisierungsschwert 78 angespritzt wird. Dieses kann durch Stege voneinander getrennte Durchbrüche 80 aufweisen. Diese Durchbrüche 80 dienen dazu, vergleiche auch Darstellung gemäß 9, dass die Dichtung 76, die aus einem elastische Eigenschaften aufweisendem Material wie z. Bsp. PUR angespritzt wird, in die Durchbrüche 80 eines Stabilisierungsschwertes 78 des Umlaufrandes 72 verfließt, demzufolge eine formschlüssige und stoffflüssige Verbindung der Dichtung 76 mit dem Stabilisierungsschwert 78 aufgrund des Verfließens des PUR-Materials in die Durchbrüche 80 erreicht wird. Dies bedeutet, dass eine auf diesem Wege hergestellte Dichtung 76 eine große Anzahl von Lastspielen schadenfrei übersteht, da eine mechanisch stabile Verbindung zwischen der Dichtung 76 beim Schließen des Wartungsdeckels 18 an die Anstellfläche 66 des Gehäuseschachtes 68 und dem Umlaufrand 72 erreicht werden kann.
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Aus der Darstellung gemäß 8 geht hervor, dass das Hauptfilterelement 36 der Abdeckring 46, vergleiche Darstellung gemäß 5, angespritzt ist, in welchem die beiden in 8 nicht dargestellten Filterbälge 40 bzw. 42 mit ihren axialen Stirnseiten eingeschäumt sind. Der Darstellung gemäß 8 ist überdies entnehmbar, dass im Bereich des Umlaufrandes 72 der Innenraum 44 durch die Abdeckscheibe 48 verschlossen ist. An der Unterseite oder der Oberseite des Umlaufrandes 72 ist - wie in perspektivischen Darstellung gemäß 8 dargestellt - die Grifflasche 62 angespritzt, welche eine Einhandbedienung, d. h. eine einhändig erfolgende Auswechslung des Hauptfilterelementes 36 bei geöffnetem Wartungsdeckel 18 aus dem Gehäuseschacht 68 des Filtergehäuses 12 der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Filtereinrichtung 10, ermöglicht.
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Der Darstellung gemäß 9 ist eine perspektivische Draufsicht auf den Umlaufrand 72 zu entnehmen. Der Umlaufrand 72, der sich an der Oberseite des Hauptfilterelementes 36 befindet, wird aus einem Schwertmaterial 84 gefertigt, welches wesentlich stabiler ist als das Material, aus welchem die Dichtung 76 anschließend gespritzt wird. Das Material, aus dem die Dichtung 76 gespritzt ist, ist ein Kunststoffmaterial, welches wesentlich bessere Elastizitätseigenschaften aufweist und demzufolge auch bei Herstellung der Dichtung 76 die Durchbrüche 80 im Stabilisierungsschwert 78 am Umlaufrand 72 durchfließt und demzufolge eine stoff- und formflüssige Verbindung zwischen dem Dichtungsmaterial 76 und dem Material, aus dem das Stabilisierungsschwert 78 bzw. der Umlaufrand 72 spritzgegossen werden, erzeugt.
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In der Darstellung gemäß 8 ist die Dichtung 76 dargestellt, die sich um das Stabilisierungsschwert 78 erstreckt und die aus einem Material wie z. Bsp. PUR-Material 82, einem leicht aufschäumenden Kunststoff gefertigt werden kann.
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10 zeigt ein an einem Filterelement vorgesehenes Abreißsiegel, welches sich in der perspektivischen Darstellung gemäß 10 an einer Innenseite 92 eines Filterbalges 40 bzw. 42 befindet. Das Abreißsiegel 90 ist von einem Kunststoffrahmen 88 umschlossen; eine Außenseite des Filterbalges 40 bzw. 42 ist durch Bezugszeichen 94 bezeichnet.
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11 zeigt eine Dichtung 76 an einem Filterbalg 40 bzw. 42, welche wiederum eine Abdeckung umschließt. Die Dichtung 76, die bevorzugt als umlaufende Dichtung ausgebildet ist, wird aus einem Material wie z. Bsp. PUR geschäumt.
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Der Darstellung gemäß 12 ist eine vereinfachte Wiedergabe einer Faltengeometrie eines Filterbalges zu entnehmen. Die Faltengeometrie 96, hier ausgebildet als eine Sternfaltung 104, wird in Durchströmrichtung 102 von Rohluft 98, die ungefiltert ist, durchströmt. Mit Bezugszeichen 100 ist die gefilterte Reinluft bezeichnet, welche aus dem Filtermaterial wieder austritt, in dem die ausgefilterten Partikel verbleiben. Die in 12 schematisch wiedergegebene Faltengeometrie 96, bei der es sich um eine Sternfaltung 104 handelt, ist durch eine ausgeprägte Zickzackkontur aus Bergen und Tälern gekennzeichnet, die oval oder kreisrund an einem Filterbalg 40 bzw. 42 ausgebildet ist.
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13 zeigt ein Filterelement, das über eine Blattfeder im Gehäuse axial auf einen Dichtsitz gepresst wird. Um die Wartung des Elementes zu erleichtern, kann die Pressung in zwei Stufen (I und II) erzeugt werden. Diese zwei Stufen sind durch unterschiedlich hohe „Höcker“ in der Feder realisiert. Bis zur ersten Stufe liegt das Filterelement frei in seiner Führung. Schiebt man das Element über die erste Stufe wird der untere Teil der Dichtung auf den Dichtsitz gepresst. Drückt man das Element weiter in den Dichtsitz hinein, wird durch eine entsprechend ausgeführte Rampe auf der Filterelementendscheibe die zweite Stufe erreicht und auch der obere Teil der Dichtung auf den Dichtsitz gepresst. Die Endposition wird durch einen in der Endscheibe befindlichen Hinterschnitt definiert. Dieser Hinterschnitt hält das Element in seiner Endposition in vertikaler Richtung und liefert demjenigen, der das Element wartet, eine haptische Rückmeldung.
