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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Filterelement mit einem Dichtelement und ein Filtersystem mit einem solchen Filterelement.
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Stand der Technik
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Aus der
US2008250766A ist ein Filterelement bekannt, an dessen Außenseite ein Dichtelement angeordnet ist. Das Dichtelement besteht aus Polyurethan, das unmittelbar an der Außenseite angegossen und dort vor Ort ausgehärtet ist.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Filterelement mit einem Dichtelement zu schaffen, das günstig entformbar ist.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Filtersystem mit einem solchen Filterelement zu schaffen.
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Die vorgenannten Aufgaben werden nach einem Aspekt der Erfindung gelöst durch ein Filterelement mit einem Filterkörper und einem im Wesentlichen axial dichtenden Dichtelement, das an einer Umfangsfläche des Filterkörpers angeordnet ist, insbesondere an die Umfangsfläche angeschäumt ist, wobei das Dichtelement eine erste Dichtfläche und eine zweite Dichtfläche aufweist, die sich in axialer Richtung mit einem axialen Abstand gegenüberliegen, wobei das Dichtelement zwischen den Dichtflächen an seinem Umfang eine Kontur aufweist, bei der sich jeweils an der Dichtfläche ein Kontursegment in stumpfem Winkel anschließt und die beiden Kontursegmente an einer Stoßstelle aneinanderstoßen.
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Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
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Offenbarung der Erfindung
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Es wird ein Filterelement vorgeschlagen mit einem Filterkörper und einem im Wesentlichen axial dichtenden Dichtelement, das an einer Umfangsfläche des Filterkörpers angeordnet ist, insbesondere an die Umfangsfläche angeschäumt ist, wobei das Dichtelement eine erste Dichtfläche und eine zweite Dichtfläche aufweist, die sich in axialer Richtung mit einem axialen Abstand gegenüberliegen, wobei das Dichtelement zwischen den Dichtflächen an seinem Umfang eine Kontur aufweist, bei der sich jeweils an der Dichtfläche ein Kontursegment in stumpfem Winkel anschließt und die beiden Kontursegmente an einer Stoßstelle aneinanderstoßen.
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Zweckmäßigerweise kann der Fachmann einen geeigneten Winkel für ein eingesetztes Gehäuse auswählen, um die Dichtflächen ausreichend groß auszugestalten und an eine gewünschte Auslegung des Filtersystems anzupassen.
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Vorteilhaft ist das Dichtelement aus Polyurethan gebildet. Das Dichtelement lässt sich mit seiner winkligen Kontur leicht aus einer Gießform, die beim Anbringen des Dichtelements an den Filterkörper eingesetzt wird, entformen. An der Stoßstelle, die beispielsweise einen am Außenumfang des Dichtelements umlaufenden Knick bildet, kann durch eine geeignete Dichtung in der Gießform vermieden werden, dass sich beim Schäumen an der Stoßstelle ein Austrieb bildet, der aufwändig von Hand weggeschnitten werden muss. Ein solcher Austrieb bildet sich beispielsweise leicht an der Kante der Dichtfläche beim Schäumen von Polyurethan, wenn zwischen Dichtfläche und Kontur ein rechter Winkel gebildet ist. Durch Vermeiden eines solchen Austriebs kann vorteilhaft die Taktzeit bei der Herstellung des Filterelements verkürzt und das Beschädigen bei einer Nachbearbeitung des Dichtelements vermieden werden, da diese Nachbearbeitung entfallen kann.
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Gemäß einer günstigen Ausgestaltung kann die Stoßstelle bezogen auf den axialen Abstand zwischen den Dichtflächen außermittig angeordnet sein. Hierdurch kann das Herstellen und das Entformen des Dichtelements weiter vereinfacht werden, verglichen mit einer symmetrisch zu den Dichtflächen angeordneten Stoßstelle. Die Gießform, welche die Form und Größe des Dichtelements vorgibt, wird üblicherweise in der Höhe bis über die Mitte gefüllt, wobei die Polyurethanmasse bereits beim Füllen der Gießform mit dem Aufschäumen beginnt.
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Gemäß einer günstigen Ausgestaltung kann die eine Dichtfläche in radialer Richtung kürzer sein als die andere Dichtfläche. Vorteilhaft kann hierdurch eine gewünschte asymmetrische Anordnung der Stoßstelle leichter realisiert werden und ein Winkel zwischen Dichtfläche und Kontursegment geeignet ausgewählt werden.
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Gemäß einer günstigen Ausgestaltung kann die Stoßstelle in axialer Richtung von der in radialer Richtung kürzeren Dichtfläche weiter entfernt sein als von der in radialer Richtung längeren Dichtfläche. Hiermit lässt sich das Dichtelement leichter aus der Gießform entformen. Insbesondere kann die Stoßstelle von der in radialer Richtung kürzeren Dichtfläche mindestens 50% des axialen Abstands von der anderen Dichtfläche entfernt sein.
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Gemäß einer günstigen Ausgestaltung kann der stumpfe Winkel zwischen 100° und 140°, vorzugsweise zwischen 110° bis 112°, liegen. Dies ergibt eine günstige Innenkontur der Gießform.
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Gemäß einer günstigen Ausgestaltung kann zumindest die in radialer Richtung längere Dichtfläche im Wesentlichen ausläuferfrei an die Umfangsfläche stoßen. Dies spart Material und eine Nachbearbeitung des Dichtelements. Erreicht werden kann dies auf einfache Weise beispielsweise durch ein geeignetes Einlegeteil in der Gießform.
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Gemäß einer günstigen Ausgestaltung kann von der in radialer Richtung kürzeren Dichtfläche ein Ausläufer in axialer Richtung abgehen und an der Umfangsfläche anliegen. Vorteilhaft ist dieser Ausläufer kurz.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Filterelement entlang seiner Längsachse durchströmbar. Dazu ist es bevorzugt aus einem aufgewickelten, aus einer auf einer Glattlage und einer daraufliegenden Welllage aus einem Filtermedium wie Papier gebildeten Halbzeug gebildet, wobei die zwischen Glatt- und Welllage gebildeten Kanäle wechselseitig beispielsweise durch Schmelzklebstoffspuren verschlossen sind, so dass die zu filternde Luft, die in einen Kanal einströmt, aus diesem endseitig verschlossenen Kanal durch eine Lage des Filtermediums in einen benachbarten, anfangsseitig geschlossenen Kanal übertreten muss, so dass die Luft gefiltert wird. Der so gebildete Wickelkörper bildet zwei parallele, gegenüberliegende Anström- und Abströmflächen. Bevorzugt liegen die Dichtflächen radial außerhalb der Anström- und Abströmfläche und/oder parallel zu diesen. Im Falle einer an den Filterkörper angeschäumten Dichtung kann diese direkt an die äußerste Lage einer Glattlage angeschäumt sein. Weiter bevorzugt fluchtet eine der Dichtflächen mit einer der Anströmflächen.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Filtersystem mit einem Gehäuse und einem erfindungsgemäßen Filterelement vorgeschlagen, wobei das Filterelement auswechselbar im Gehäuse angeordnet ist. Das Filtersystem ist durch das auswechselbare Filterelement preiswert.
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Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines solchen Filtersystems als Luftfilter. Es kann ein preiswerter Luftfilter geschaffen werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen beispielhaft:
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1 als Ausschnitt aus einem Filtersystem einen Schnitt durch ein Filterelement mit einem Filterkörper und einem daran angeschäumten Dichtelement nach einer Ausgestaltung der Erfindung;
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2 als Schnittansicht ein Detail eines angeschäumten Dichtelements nach einer Ausgestaltung der Erfindung; und
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3 ein Detail einer Gießform mit Dichtelement.
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Ausführungsform der Erfindung
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In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
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1 zeigt in einer Schnittdarstellung einen Ausschnitt aus einem Filtersystem 200 mit einem zweigeteilten Gehäuse 130 und einem darin angeordneten Filterelement 10 mit einem Dichtelement 100. 2 zeigt das Dichtelement 100 im Detail. Das Filterelement 10 ist beispielsweise ein Luftfilter mit einem Filterkörper 20, der beispielsweise aus Papier als Filtermedium gebildet sein kann. Am Filterkörper 20 ist an dessen Umfangsfläche 22 in radialer Richtung 40 ein Dichtelement 100 angeordnet.
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Das Dichtelement 100 ist ein im Wesentlichen axial dichtendes Dichtelement 100, beispielsweise aus Polyurethan, das an die Umfangsfläche 22 angeschäumt ist. Das Dichtelement 100 weist eine erste Dichtfläche 102 und davon eine in axialer Richtung 50 beabstandete zweite Dichtfläche 104 auf, die sich mit einem axialen Abstand 30 gegenüberliegen.
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Das Filterelement 10 wird in das Gehäuse 130 eingesetzt, beispielsweise in ein unteres Gehäuseteil mit einer radial abstehenden Dichtfläche 134. Das obere Gehäuseteil mit einer radial abstehenden Dichtfläche 132 wird aufgesetzt, so dass das Dichtelement 100 mit seinen Dichtflächen 102, 104 zwischen den Dichtflächen 132, 134 des Gehäuses 130 positioniert ist. Verschlossen und abgedichtet wird das Gehäuse 130, indem ein nicht dargestellter Klemmring um die nach außen ragenden Dichtflächen 132, 134 angelegt und festgezogen wird, der die Dichtflächenpaare 132, 102 und 134, 104 aneinander presst.
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Zwischen den beiden Dichtflächen 102, 104 weist das Dichtelement 100 an seinem Umfang eine Kontur 110 auf, bei der sich jeweils an der Dichtfläche 102 ein Kontursegment 112 und an der gegenüberliegenden Dichtfläche 104 ein Kontursegment 114 in stumpfem Winkel α bzw. β anschließt. Die beiden Winkel α bzw. β können gleich groß sein oder verschieden sein. Vorteilhaft ist ein stumpfer Winkel α bzw. β im Bereich von mehr als 90° bis 150°, insbesondere von 100° bis 140°, besonders bevorzugt im Bereich von 110° bis 112°. Beim Einbau des Filterelements 10 ist dieses, insbesondere bei vergleichsweise großen Filterelementen von einem Durchmesser über 50 cm schwer im Gehäuse zu positionieren. Die erfindungsgemäße Kontur verringert dabei die Gefahr, dass das Dichtelement 100 mit einer der Dichtflächen auf eine der umlaufenden Kanten der Gehäuseteile zum Aufliegen kommt und dabei die Dichtfläche beschädigt wird. Die Kontur ermöglicht ein Abgleiten der schrägen Flächen an der Gehäusekontur und dient dabei ferner als Zentrierhilfe, so dass umlaufend eine gleichmäßige Dichtwirkung erzielt werden kann.
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Die eine Dichtfläche 104 ist in radialer Richtung 40 kürzer ist als die andere Dichtfläche 102.
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Die beiden unter stumpfem Winkel α bzw. β von den Dichtflächen 102, 104 abgehenden Kontursegmente 112, 114 stoßen an einer Stoßstelle 116 aneinander. Die Stoßstelle 116 ist bezogen auf den axialen Abstand 30 zwischen den Dichtflächen 102, 104 außermittig angeordnet und ist beispielsweise in axialer Richtung 50 von der in radialer Richtung 40 kürzeren Dichtfläche 104 weiter entfernt ist als von der in radialer Richtung 40 längeren Dichtfläche 102, beispielsweise mindestens 50% des axialen Abstands 30 von der anderen Dichtfläche 102.
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Die in radialer Richtung 40 längere Dichtfläche 102 stößt im Wesentlichen ausläuferfrei an die Umfangsfläche 22, während von der in radialer Richtung 40 kürzeren Dichtfläche 104 ein Ausläufer 106 in axialer Richtung 50 abgeht und an der Umfangsfläche 22 anliegt. Der Ausläufer 106 bildet sich beim Gießen bzw. Anschäumen des Dichtelements 100 an den Filterkörper 20.
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3 zeigt ein Detail einer Gießform 300 mit Dichtelement 100 bei der Herstellung des Dichtelements 100. Die Gießform 300 weist eine untere Schale 304 und eine obere Schale 302 auf, die dicht um den Filterkörper 20 gelegt werden. An einer Stoßstelle 306 zwischen den Schalen 302, 304 ist ein Einlegeteil 310 in Form einer Dichtung eingelegt. Die untere Schale 304 ist am Filterkörper 20 mit einem Einlegeteil 314 in Form eines elastischen Rundschnurrings abgedichtet. Dieses Einlegeteil 314 begrenzt vorteilhaft den Austrieb des Polyurethans beim Aufschäumen, der den Ausläufer 106 des Dichtelements 100 bildet.
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In der oberen Schale 302 ist am Übergang zum Filterkörper 20 ein ringförmiges Einlegeteil 312 eingelegt, welches das in die Gießform eingebrachte, aufschäumende Polyurethan davon abhält, einen Austrieb nach oben zu bilden und dafür sorgt, dass die entsprechende Dichtfläche des Dichtelements 100 ohne Austrieb, beispielsweise praktisch senkrecht, an den Filterkörper 20 stößt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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