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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Gasfiltereinsatz nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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Ein Gasfiltereinsatz, der in einem Luftfilter für Brennkraftmaschinen eingesetzt wird, wird in der
EP 2 152 385 B1 beschrieben. Der Filtereinsatz weist einen U-förmigen Filterkörper auf, der als Faltenfilter ausgebildet ist und in einem zweiteiligen Filtergrundkörper aus Kunststoff aufgenommen ist. Der Filterkörper wird radial von außen nach innen von der herangeführten Umgebungsluft durchströmt, die Ableitung der gereinigten Luft erfolgt axial aus dem zwischen den Schenkeln des Filterkörpers liegenden Reinraum.
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Der Filtergrundkörper, an welchem der Faltenfilter gehalten ist, besteht aus einer unteren und einer oberen Gehäuseschale, zwischen denen der U-förmige Faltenfilter aufgenommen ist. Zur Herstellung wird der Faltenfilter zwischen den Gehäuseschalen eingeklemmt und anschließend ein Schweißvorgang durchgeführt, so dass die Stirnkanten des Faltenfilters, die an der oberen und unteren Schale anliegen, mit diesen fest verbunden werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen konstruktiv einfach aufgebauten, in einfacher Weise herzustellenden Gasfiltereinsatz anzugeben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Gasfiltereinsatz zur Filtration gasförmiger Medien, beispielsweise einen Luftfiltereinsatz für eine Brennkraftmaschine, um die den Zylindern der Brennkraftmaschine zuzuführende Verbrennungsluft einer Filtration zu unterziehen.
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Der Gasfiltereinsatz kommt in Filtereinrichtungen zur Anwendung, insbesondere in Luftfiltern für Brennkraftmaschinen.
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Der Gasfiltereinsatz weist als Filterkörper einen U-förmigen Faltenfilter auf, der aus einem gefalteten Filtermedium besteht, insbesondere aus einem gefalteten Filterpapier. Der Faltenfilter wird üblicherweise radial von außen nach innen von dem zu reinigenden Gas durchströmt, so dass der Zwischenraum zwischen den beiden Schenkeln des Faltenfilters den Reinraum bildet, aus dem das gereinigte Gas üblicherweise axial, also parallel zu den Schenkeln abgeleitet wird.
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Der U-förmige Faltenfilter ist in einem Filtergrund- bzw. Filterträgerkörper aufgenommen, welcher zweckmäßigerweise als Kunststoff-Bauteil ausgebildet ist. Der Filtergrundkörper besitzt einen Aufnahmeraum zur Aufnahme des Faltenfilters, wobei der Aufnahmeraum auf der radialen Außenseite zweckmäßigerweise offen ausgebildet ist, um die Anströmung radial von außen hinderungsfrei zu ermöglichen. Außerdem kann bei dieser Ausführung der Faltenfilter bei der Montage von außen nach innen in den Aufnahmeraum entlang der Längsachse des Filtereinsatzes eingeschoben werden.
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Der Faltenfilter ist zickzackförmig gefaltet, wobei sich die Falten, die sich an den Schenkeln des Faltenfilters befinden, annähernd in Radialrichtung, also quer zur Längsachse des Filtereinsatzes erstrecken bzw. zur Querrichtung einen kleinen Winkel einnehmen. Jede Falte weist eine obere und untere Stirnkante auf, die eine entsprechende Ausrichtung quer zur Längsachse aufweist. Im Bereich des verbindenden Bogens zwischen den beiden Schenkeln des U-förmigen Faltenfilters weisen die einzelnen Falten bzw. die Stirnkanten der Falten eine hiervon abweichende Winkelposition zur Längsachse auf, wobei in Achsrichtung liegende Falten, die im Bereich des Grundes der U-Form angeordnet sind, zumindest annähernd parallel zur Längsachse ausgerichtet sind.
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Beim erfindungsgemäßen Gasfiltereinsatz ist an zumindest einer Stirnkante der Falten ein Dichtelement angeordnet, dessen Dichtmasse mit den Stirnkanten verbunden ist. Das Dichtelement ist außerdem mit dem Filtergrundkörper verbunden. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass mit dem Dichtelement zwei verschiedene Funktionen erreicht werden können: Zum einen erfolgt eine strömungsdichte Abdichtung an den Stirnkanten, so dass Fehlluftströme zwischen Roh- und Reinseite des Filterkörpers vermieden werden. Zum anderen ist der Faltenfilter über das Dichtelement sicher und fest am Filtergrundkörper gehalten. Dadurch erübrigen sich sonstige Maßnahmen zur Verbindung, insbesondere zur dichten Verbindung, des Faltenfilters mit dem Filtergrundkörper. Es ist insbesondere nicht erforderlich, den Faltenfilter mit dem Filtergrundkörper zu verschweißen, zu verkleben oder in sonstiger Weise unmittelbar zu verbinden. Die Anbindung des Faltenfilters an den Filtergrundkörper erfolgt vielmehr durch das Einsetzen in den Aufnahmeraum am Filtergrundkörper und mittelbar über das Dichtelement, das sowohl mit dem Faltenfilter als auch mit dem Filtergrundkörper verbunden ist.
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Die Dichtmasse des Dichtelementes erstreckt sich vorzugsweise über die gesamte Länge der Stirnkante, wobei grundsätzlich auch Ausführungen in Betracht kommen, bei denen sich die Dichtmasse nur über eine Teillänge der Stirnkante erstreckt. Des Weiteren ist es zweckmäßig, an beiden gegenüberliegenden Stirnkanten des Faltenfilters jeweils eine Dichtmasse in Form eines Dichtelementes vorzusehen. Auf diese Weise wird an beiden gegenüberliegenden Stirnkanten eine Abdichtung zwischen Roh- und Reinseite erreicht und außerdem der Faltenfilter an beiden gegenüberliegenden Stirnkanten mit dem Filtergrundkörper verbunden.
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Der Aufnahmeraum am Filtergrundkörper, in dem der Faltenfilter aufgenommen ist, weist vorteilhafterweise mindestens ein Stützelement in Bereich der Stirnkanten des Faltenfilters auf, über das der Faltenfilter zusätzlich im Aufnahmeraum am Filtergrundkörper gehalten wird. Das Dichtelement ist mit diesem Stützelement verbunden, so dass die Verbindung zwischen dem Faltenfilter und dem Filtergrundkörper über das Dichtelement und weiter über das Stützelement erfolgt, das am Filtergrundkörper angeordnet ist. Bei dem Stützelement handelt es sich insbesondere um ein einteilig bzw. einstückig mit dem Filtergrundkörper ausgebildetes Bauteil, beispielsweise in Form einer bogenförmigen Stützschlaufe. In der Ausführung des Filtergrundkörpers als Kunststoffbauteil kann das Stützelement an den Filtergrundkörper angegossen bzw. angespritzt sein.
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Zweckmäßigerweise sind über die Länge der U-Form gesehen mehrere Stützelemente angeordnet, insbesondere im Bereich beider gegenüberliegender Stirnkanten des Faltenfilters, so dass der Faltenfilter oben und unten von den Stützelementen begrenzt ist und radial nach innen am Filtergrundkörper, beispielsweise an einem Absatz, anliegt.
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Das Dichtelement erstreckt sich vorzugsweise ebenfalls entlang der U-Form an den Stirnkanten des Faltenfilters, wobei die Dichtmasse des Dichtelementes den Faltenfilter im Bereich der Stirnkanten abdichtet, so dass nur eine radiale Strömung durch den Faltenfilter möglich ist, nicht jedoch eine Leckageströmung über die Stirnkanten.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist vorgesehen, dass das Dichtelement an das Stützelement angegossen ist. Bei der Dichtmasse des Dichtelementes handelt es sich insbesondere um ein gießfähiges Material, beispielsweise um einen PUR-Schaum (Polyurethan). Über das Angießen des Dichtelementes an das Stützelement wird eine feste Verbindung zum Filtergrundkörper geschaffen. Auch die Verbindung zu den Stirnkanten des Faltenfilters ist ausreichend fest und dauerhaft und lässt sich mittels des gießfähigen Dichtmaterials leicht herstellen.
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Das Stützelement bzw. die Stützelemente besitzen zweckmäßigerweise eine Aus nehmung, die von der Dichtmasse ausgefüllt ist, wodurch die Anbindung des Dichtelementes an das Stützelement und an den Filtergrundkörper verbessert ist. In der Ausbildung der Stützelemente in Form ohrenförmiger Stützschlaufen weisen die Stützelemente sichelförmige Ausnehmungen auf, die von der Dichtmasse ausgefüllt sind.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist vorgesehen, dass die dem freien Ende der Schenkel der U-Form benachbarte Stirnfalte des Faltenfilters mit dem Filtergrundkörper oder einem mit dem Filtergrundkörper verbundenen Bauteil strömungsdicht verbünden ist. Hierdurch soll sichergestellt werden, dass im Bereich der freien Schenkel der U-Form keine Fehlluftströme zwischen Roh- und Reinseite entstehen. Die Anbindung der ersten Falte des Faltenfilters an den Filtergrundkörper bzw. dem damit verbundenen Bauteil erfolgt beispielsweise über eine Klebe- oder Dichtraupe.
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Der Filtergrundkörper ist zweckmäßigerweise als ein einteiliges Bauteil, insbesondere aus Kunststoff ausgeführt. In Betracht kommt aber auch eine mehrteilige Ausführung, beispielsweise aus zwei Körperschalen bestehend, die zum Filtergrundkörper zusammengefügt werden und gemeinsam den Aufnahmeraum zur Aufnahme des U-förmigen Faltenfilters begrenzen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 in perspektivischer Ansicht einen Gasfiltereinsatz mit einem U-förmigen Faltenfilter, der in einem Filtergrundkörper aufgenommen ist, wobei an den oberen und unteren Stirnkanten des Faltenfilters jeweils ein U-förmig verlaufendes, streifenförmiges Dichtelement angeordnet ist,
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2 eine 1 entsprechende Darstellung, jedoch mit teilweise entferntem oberen Dichtelement,
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3 der Filtereinsatz ohne oberes Dichtelement, mit einer Mehrzahl entlang der U-Form sich erstreckender Stützschlaufen, an denen das Dichtelement angegossen wird,
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4 eine stirnseitige Ansicht auf den Filtereinsatz.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In den Figuren ist ein Gasfiltereinsatz 1 dargestellt, der als Luftfilter für Brennkraftmaschinen zur Filtration der den Zylindern der Brennkraftmaschine zuzuführenden Verbrennungsluft eingesetzt wird. Der Gasfiltereinsatz 1 ist Bestandteil einer in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine integrierten Filtereinrichtung.
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Der Gasfiltereinsatz 1 umfasst als Filterkörper einen U-förmigen Faltenfilter 2 mit einer Vielzahl einzelner Falten 3 und einen Filtergrundkörper 4, welcher Träger des Faltenfilters 2 ist. Der Filtereinsatz 1 kann in ein Filtergehäuse der Filtereinrichtung eingesetzt werden.
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Der Filtergrundkörper 4 als Träger des Faltenfilters 2 ist als einteilig ausgebildetes Kunststoff-Bauteil ausgeführt, das einen U-förmigen Aufnahmeraum zur Aufnahme des ebenfalls U-förmigen Faltenfilters 2 aufweist. Der U-förmige Aufnahmeraum am Filtergrundkörper 4 erstreckt sich, bezogen auf die Längsachse des Filtereinsatzes, in seitlich außen liegenden Bereichen, welche die beiden Schenkel des Faltenfilters 2 aufnehmen, und weist einen bogenförmigen Verbindungsabschnitt zur Aufnahme des ebenfalls bogenförmigen Abschnittes des Faltenfilters. Der Filtergrundkörper 4 weist zwei beabstandete, parallele Schalen 5 und 6 auf, zwischen denen sich ein Hohlfuß 7 erstreckt, welcher zur Aufnahme und Befestigung des Filtereinsatzes 1 im Filtergehäuse dient. Die Schalen 5 und 6 begrenzen den innen liegenden Zwischenraum zwischen den seitlichen Schenkeln des Faltenfilters 2, wobei der innen liegende Zwischenraum den Reinraum bildet, über den das gereinigte Gas axial über eine Abströmöffnung 8 ausgeleitet wird. Seitens des Faltenfilters 2 ist der innenliegende Zwischenraum durch die Innenseite 9 begrenzt. Der Faltenfilter 2 wird im Bereich seiner beiden Schenkel, bezogen auf die Längsachse des Filtereinsatzes 1, radial bzw. in Querrichtung von außen nach innen durchströmt, so dass die Außenseite die Rohseite und der Innenraum zwischen den Schenkeln die Reinseite bildet. Im verbindenden Übergangsabschnitt zwischen den beiden Schenkeln des Faltenfilters 2 erfolgt die Durchströmung je nach Winkelposition in einem kleineren Winkel zur Längsachse bzw. parallel zur Längsachse von außen nach innen.
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Am Filtergrundkörper 4 sind Stützelemente 10 in Form von Stützschlaufen angeformt, die sich benachbart zu den Stirnkanten 11 (2) der Falten des Faltenfilters 2 befinden. Die schlaufenförmigen Stützelemente 10 erstrecken sich über die gesamte U-Form des Aufnahmeraums am Filtergrundkörper 4 und befinden sich sowohl an der Oberseite als auch der Unterseite an den gegenüberliegenden Stirnkanten 11, des Faltenfilters 2, so dass der Faltenfilter nach oben und unten von den Stützelementen 10 begrenzt ist. Die Stützschlaufen 10 sind bogen- bzw. teilkreisförmig ausgebildet, wobei die Bogenseite nach außen weist, und umschließen eine sichelförmige Ausnehmung.
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Sowohl entlang der oberen Stirnkanten 11 als auch der gegenüberliegenden, unten liegenden Stirnkanten verläuft jeweils ein streifenförmiges Dichtelement 12, das U-Form aufweist und den Faltenfilter 2 an seinen Stirnkanten vollständig überdeckt. Das Dichtelement 12 besteht aus einer Dichtmasse, welche den Faltenfilter im Bereich seiner Stirnkanten verschließt, wobei zugleich eine feste Verbindung zwischen dem Dichtelement 12 und dem Material des Faltenfilters 2 gegeben ist. Zusätzlich ist das Dichtelement 12 in den schlaufenförmigen Stützelementen 10 aufgenommen, wodurch eine Verbindung zwischen dem Dichtelement 12 und dem Filtergrundkörper 4 hergestellt wird. Damit ist zugleich auch eine Verbindung zwischen dem Faltenfilter 2 und dem Filtergrundkörper 4 gegeben.
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Das Dichtelement 12 besteht aus einer gieß- oder spritzfähigen Dichtmasse bzw. einem entsprechenden Material, beispielsweise einem PUR-Schaum, und wird an die Stützelemente 10 bzw. die Stirnkanten 11 des Faltenfilters 2 angegossen bzw. angespritzt. Somit wird über das Dichtelement 12 eine doppelte Funktion erreicht: Zum einen wird der Faltenfilter im Bereich beider gegenüberliegender Stirnkanten strömungsdicht verschlossen, zum anderen wird der Faltenfilter mit dem Filtergrundkörper 4 verbunden.
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Die Stützelemente 10 erstrecken sich quer zur Längsachse des Filtereinsatzes 1 nur über einen Teilbereich der Breite des Faltenfilters 2, beispielsweise über die halbe Breite. Dies genügt jedoch, um eine sichere Verbindung mit dem angegossenen bzw. angespritzten Dichtelement 12 zu schaffen, dessen Dichtmasse auch die sichelförmigen Ausnehmungen in den schlaufenförmigen Stützelementen 10 ausfüllt. Eventuell können die Stützelemente auch dazu dienen, den Faltenfilter 2 zwischen sich festzuklemmen.
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Die beiden Stirnfalten 13 des Faltenfilters 2, welche sich im freien Stirnbereich der beiden Schenkel der U-Form des Faltenfilters befinden, sind jeweils über eine Klebstoffraupe 14 mit einem stirnseitigen Flansch am Filtergrundkörper 4 verklebt. Dadurch ist sichergestellt, dass sich keine Leckageströme zwischen Roh- und Reinseite des Faltenfilters ausbilden können. Der stirnseitige Flansch ist vorteilhafterweise einteilig mit dem Filtergrundkörper 4 ausgeführt. Gegebenenfalls kann der stirnseitige Flansch ein separates Bauteil bilden, das mit dem Filtergrundkörper 4 verbunden ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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