DE102014224764A1

DE102014224764A1 - Filterelement

Info

Publication number: DE102014224764A1
Application number: DE102014224764.0A
Authority: DE
Inventors: Alexander Jerger
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2014-12-03
Filing date: 2014-12-03
Publication date: 2016-06-09
Also published as: WO2016087385A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Filterelement (10), insbesondere Luftfilterelement, mit zwei Endscheiben (12, 14) und einem zwischen den Endscheiben (12, 14) angeordneten Filtermaterial (16), das einen Reinluftbereich (18) von einem Rohluftbereich (20) trennt. Erfindungswesentlich ist dabei, dass die Endscheiben (12, 14) über das Filtermaterial (16) überstehen, dass das Filterelement (10) eine Außenwand (22) aufweist, die in einem Randbereich der Endscheiben (12, 14) angeordnet ist, die die Endscheiben (12, 14) miteinander verbindet und die in einem Abstand zu dem Filtermaterial (16) verläuft, und dass das Filterelement (10) mindestens eine Rohluftöffnung (30) und mindestens eine Reinluftöffnung (26) aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Sandwichfilterelement (89) aus zwei solchen Filterelementen (10) und ein Verfahren zur Herstellung solcher Filterelemente (10).

Description

Die Erfindung betrifft ein Luftfilterelement, mit zwei Endscheiben und einem zwischen den Endscheiben angeordneten Filtermaterial, das einen Reinluftbereich von einem Rohluftbereich trennt. Ferner betrifft die Erfindung ein Sandwichfilterelement eine Filtereinrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines Filterelements.
Solche Filterelemente werden im Frischluftansaugtrakt von Verbrennungsmotoren verwendet. Üblicherweise werden solche Filterelemente in ein Filtergehäuse eingesetzt, welches einen Rohluftbereich und einen Reinluftbereich umschließt. Nach Erreichen der Standzeit des Filterelements kann dieses aus dem Filtergehäuse entnommen werden und durch ein neues ausgetauscht werden. Bei solchen Filtereinrichtungen ist es wichtig, dass die Dichtung zwischen dem Filterelement und dem Filtergehäuse ordnungsgemäß funktioniert. Dies kann insbesondere nach häufigen Wechseln des Filterelements problematisch sein. Des Weiteren muss das Filtergehäuse geöffnet werden und später wieder ordnungsgemäß verschlossen werden. Dazu werden häufig Spezialwerkzeuge benötigt, so dass der Austausch des Filterelements umständlich ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Filterelement bereitzustellen, durch welches der Wartungsaufwand reduziert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der unabhängigen Ansprüche.
Der Erfindung liegt der allgemeine Gedanken zugrunde, das Filterelement derart auszubilden, dass kein Filtergehäuse benötigt wird. Auf diese Weise kann zum Einen der Reinluftbereich von dem Rohluftbereich sehr zuverlässig abgedichtet werden. Zum Anderen kann dadurch das Gesamtvolumen des Filterelements reduziert werden, da kein zusätzliches Gehäuse benötigt wird. Darüber hinaus vereinfacht sich der Wartungsaufwand, da das Filterelement nicht umständlich aus einem Gehäuse entnommen und wieder eingesetzt werden muss. Erreicht wird dies dadurch, dass die Endscheiben über das Filtermaterial überstehen, dass das Filterelement eine Außenwand aufweist, die in einem Randbereich der Endscheiben angeordnet ist, die die Endscheiben miteinander verbindet und die in einem Abstand zu dem Filtermaterial verläuft und dass das Filterelement mindestens eine Rohluftöffnung und mindestens eine Reinluftöffnung aufweist. Somit ist das Filtermaterial des Filterelements umschlossen und vor Beschädigungen geschützt. Des Weiteren ist das Filtermaterial mit den Endscheiben dicht verbunden, so dass ein ordnungsgemäßer Betrieb des Filterelements möglich ist. Auf diese Weise ergibt sich auch ein äußerst kompakter Aufbau des Filterelements und damit der Filtereinrichtung, so dass die Filtereinrichtung weniger Bauraum, beispielsweise innerhalb des Motorraums eines Kraftfahrzeuges, benötigt.
Günstig ist es, dass das Filtermaterial und die Endscheiben stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Beispielsweise können das Filtermaterial und die Endscheiben durch Kleben oder Plastifizieren miteinander verbunden sein. Die stoffschlüssige Verbindung von Filtermaterial und den Endscheiben bietet eine dichte Verbindung zwischen dem Filtermaterial und den Endscheiben, so dass Luft die das Filterelement durchströmt durch das Filtermaterial strömen muss und so gefiltert wird. Ein Vorbeiströmen von ungefilterter Luft an dem Filtermaterial kann somit vermieden werden.
Ferner ist es günstig, wenn eine Durchströmungsrichtung des Filtermaterials im Wesentlichen parallel zu den Endscheiben verläuft. Auf diese Weise kann eine besonders kompakte Bauweise des Filterelements erzielt werden.
Eine besonders günstige Möglichkeit sieht vor, dass die Endscheiben an gegenüberliegenden Seiten des Filtermaterials an dem Filtermaterial anliegen. Auf diese Weise können der Reinluftbereich und der Rohluftbereich besonders günstig durch das Filtermaterial getrennt werden.
Eine weitere für eine kompakte Bauweise günstige Möglichkeit sieht vor, dass die Außenwand zumindest abschnittsweise quer, insbesondere im Wesentlichen senkrecht, zu zumindest einer der Endscheiben verläuft.
In der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen wird unter im Wesentlichen senkrecht ein Winkel zwischen 70 und 110, vorzugsweise zwischen 80 und 100, besonders bevorzugt zwischen 88 und 92° verstanden.
Besonders günstig ist es, dass die Außenwand ein I-Profil aufweist. Das heißt die Außenwand läuft gradlinig von der einen Endscheibe zu der anderen Endscheibe. Auf diese Weise werden die beiden Endscheiben direkt miteinander verbunden, so dass eine kompakte und stabile Außenhülle des Filterelements gebildet werden kann.
Ferner sieht eine weitere besonders günstige Möglichkeit vor, dass die Außenwand ein C-Profil aufweist. Das heißt die Außenwand verläuft nicht geradlinig von Endscheibe zu Endscheibe, sondern in einem Bogen. Auf diese Weise kann ein größerer Abstand zwischen der Außenwand und dem Filtermaterial erreicht werden.
Eine vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass die Endscheiben im Wesentlichen eben sind. Auf diese Weise wird kein unnötiger Platz verbraucht, so dass das Filterelement platzeffizient ist. Des Weiteren können die Endscheiben somit beispielsweise aus größeren Platten gestanzt oder geschnitten werden. Dadurch könnte aus einer Sorte Platten Endscheiben für verschiedene, insbesondere für unterschiedlich große, Filterelemente hergestellt werden, so dass die Lagerhaltungskosten reduziert werden können.
Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass die Außenwand aus einem Funktionsband gebildet ist. Aus einem Funktionsband können flexibel unterschiedliche Elemente gefertigt werden, so dass die Vielfalt an Ausgangsmaterialien reduziert werden kann, was Lagerhaltungskosten reduziert.
In der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen wird unter einem Funktionsband ein Endlosband, insbesondere aus Kunststoff oder Metall, verstanden, welches beispielsweise aufgerollt transportiert werden kann. Das Funktionsband weist eine konstante Breite und Dicke auf und kann beispielsweise auf die richtige Länge zugeschnitten werden, um daraus die Außenwand des Filterelements zu bilden.
Eine besonders vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass der Rohluftbereich von den Endscheiben, der Außenwand und dem Filtermaterial begrenzt ist. Dadurch, dass der Rohluftbereich von den Endscheiben, der Außenwand und dem Filtermaterial begrenzt ist, wird kein zusätzliches Element benötigt, um den Rohluftbereich abzuschließen. Folglich kann das Filterelement ohne zusätzliches Gehäuse verwendet werden. Insbesondere ist bei einer solchen Ausgestaltung auch das Filtermaterial vor Beschädigungen geschützt.
Eine günstige Variante sieht vor, dass der Rohluftbereich kanalförmig ausgebildet ist, insbesondere mit rechteckigem Querschnitt und vorzugsweise mit gebogenem Verlauf. Dadurch, dass der Rohluftbereich kanalförmig ausgebildet ist, können die Abmessungen des Filterelements gezielt angepasst werden, insbesondere an zur Verfügung stehenden Bauraum angepasst werden. Die rechteckige Ausgestaltung des Querschnitts des Rohluftbereichs bietet eine einfache und leicht herzustellende Variante. Durch den gebogenen Verlauf des Rohluftbereichs kann das Filterelement noch besser an zur Verfügung stehenden Bauraum angepasst werden, beispielsweise kann ein hufeisenförmiger Rohluftbereich und damit auch ein hufeisenförmiges Filtermaterial gebildet werden, das eine kompakte Bauweise des Filterelements ermöglicht.
Eine besonders günstige Variante sieht vor, dass weitere Elemente in dem Rohluftbereich angeordnet sind, beispielsweise Leitschaufeln, Drosselklappen, Stützdome. Staubaustragsklappen und/oder rotierende Bauteile. So kann beispielsweise die Luftströmung optimiert, die Stabilität erhöht oder die Lebensdauer vergrößert werden.
Eine besonders günstige Variante sieht vor, dass die Auswand Ausnehmungen aufweist, welche mit einem Vlies abgedeckt sind. Dadurch kann aus dem Rohluftbereich Kondenswasser aus dem Filterelement ablaufen. Der Strömungswiderstand durch die mit Vlies abgedeckten Ausnehmungen ist dabei größer als der Strömungswiderstand durch die Rohluftöffnung. Aus diesem Grund können auch mit Vlies abgedeckte Ausnehmungen in einem unteren Bereich des Filterelements angeordnet sein, so dass das Wasser besonders günstig ablaufen kann, ohne dabei ungünstig große Mengen warmer Luft aus dem Motorraum anzusaugen. Darüber hinaus ist es möglich gezielt Mischluft anzusaugen, nämlich eine Mischung von Außenluft, welche kühl ist und Luft aus dem Motorraum, welche erwärmt ist.
Eine vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Außenwand zumindest abschnittsweise Versteifungsrippen aufweist, die quer zu den Endscheiben verlaufen. Dadurch wird die Stabilität der Außenwand verbessert.
Eine weitere für die Stabilität vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Außenwand zumindest abschnittsweise eine Riffelung aufweist. Darüber hinaus bietet die Riffelung die Möglichkeit der Montage von Elementen an, durch eine Art Rastverbindung, wie sie beispielsweise auch bei Kabelbindern zu finden ist.
In günstiger Weise weist die Außenwand mindestens eine Unterbrechung auf, in welcher funktionale Elemente angeordnet sind. Solche funktionalen Elemente können beispielsweise ein Rohluftanschluss der mindestens einen Rohluftöffnung oder ein Halteelement sein, mit welchem das Filterelement an dem Fahrzeug zusätzlich befestigt werden kann.
In vorteilhafter Weise ist die mindestens eine Rohluftöffnung in der Außenwand angeordnet, insbesondere in einer Unterbrechung der Außenwand. Dadurch kann die Rohluftöffnung variabel an dem Filterelement positioniert werden, so dass das Filterelement besonders günstig anpassbar ist.
Besonders bevorzugt ist es, dass an der mindestens einen Rohluftöffnung ein Rohluftanschluss angeordnet ist. Durch den Rohluftanschluss kann beispielsweise ein Rohr an das Filterelement angeschlossen werden, durch welches Rohluft von einem anderen Ort zugeleitet wird. Beispielsweise kann Luft von einem höher gelegenen Ort angesaugt werden, um, insbesondere bei Geländewagen, ein Ansaugen von Wasser zu verhindern.
Günstig ist es, wenn der Rohluftanschluss lösbar an der Rohluftöffnung gehalten ist. Beispielsweise kann der Rohluftanschluss an dem Filterelement geschraubt, gesteckt, geklemmt, mit Bügeln befestigt und/oder mit einer Clips-Verbindung befestigt sein. Dadurch kann bei einem Wechsel des Filterelements der Rohluftanschluss an in dem Fahrzeug verbleiben, so dass die Kosten für einen neuen Rohluftanschluss eingespart werden können.
Besonders günstig ist es, dass der Rohluftanschluss eine Leitrippe aufweist, die eine direkte Anströmung des Filtermaterials verhindert. Durch die Leitrippe wird eine übermäßige Beladung des Filtermaterials an der Rohluftöffnung verhindert, so dass das Filtermaterial gleichmäßig mit Schmutz beladen wird, so dass die Lebensdauer des Filtermaterials insgesamt verlängert wird.
Die Leitrippe kann starr ausgebildet sein. Dies ist beispielsweise günstig, wenn aufgrund der Luftströmung hohe Kräfte auf die Leitrippe wirken. Ferner kann die Leitrippe luftdurchlässig und flexibel ausgebildet sein, dadurch kann sich die Leitrippe beispielsweise an das Filtermaterial anlegen und das Filtermaterial lokal vor einer zu hohen Beladung mit Staub oder ähnlichem zu schützen.
Ferner ist es günstig, wenn die Leitrippe durch Teleskopzylinder verstellbar an dem Rohluftanschluss gehalten ist. Dadurch können einheitliche Elemente, also einheitliche Leitrippen und Rohluftanschlüsse für unterschiedliche Filterelemente, insbesondere mit unterschiedlichem Abstand zwischen Außenwand und Filtermaterial eingesetzt werden. Dadurch reduzieren sich die Lagerhaltungskosten.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass das Filterelement eine Leitrippe aufweist, die zwischen der Rohluftöffnung und dem Filtermaterial angeordnet ist und an zumindest einer der Endscheiben gehalten ist. Beispielsweise ist die Leitrippe mit zumindest einer der Endscheiben durch Plastifizieren gehalten. Im Vergleich mit einer Halterung durch Teleskopzylinder können Verwirbelungen an den Teleskopzylindern verhindert werden.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Leitrippe Ausnehmungen aufweist, durch welche die Rohluft von dem Rohlufteinlass kommend direkt zu dem Filtermaterial strömen kann. Dadurch kann vermieden werden, dass der Bereich des Filtermaterials direkt hinter der Leitrippe zu wenig angeströmt wird.
Eine vorteilhafte Variante sieht vor, dass eine Durchgangsfläche der mindestens einen Rohluftöffnung kleiner ist als eine Filterfläche des Filtermaterials. Auf diese Weise ist zum Einen das Filtermaterial vor mechanischen Einflüssen von außen geschützt, so dass Beschädigungen vermieden werden können. Zum Anderen kann dadurch, dass die Filterfläche des Filtermaterials größer ist als die Durchgangsfläche der mindestens einen Rohluftöffnung, ein geringer Strömungswiderstand durch das Filterelement erzielt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, dass mindestens eine Rohluftöffnung sich in der Außenwand und einer der Endscheiben erstreckt. Das heißt die Rohluftöffnung erstreckt sich über Eck. Dadurch kann das Filterelement besonders flexibel angepasst werden.
Eine besonders günstige Lösung sieht vor, dass das Filterelement eine Stirnscheibe aufweist, an welcher mindestens eine Reinluftöffnung gebildet ist. Die Stirnscheibe verschließt zusammen mit den beiden Endscheiben und dem Filtermaterial den Reinluftbereich des Filterelements, so dass die Reinluftöffnung, welche in der Stirnscheibe angeordnet ist, direkten Zugang zu dem Reinluftbereich ermöglicht und somit die Reinluft aus dem Reinluftbereich durch die Reinluftöffnung aus dem Filterelement ausströmen kann.
Ferner ist es besonders günstig, dass die Stirnscheibe quer, insbesondere im Wesentlichen senkrecht, zu den Endscheiben angeordnet ist. Dadurch kann eine besonders kompakte Bauweise des Filterelements erzielt werden.
Ferner sieht eine besonders vorteilhafte Lösung vor, dass das Filterelement mindestens eine Reinluftöffnung aufweist, die in einer der Endscheiben angeordnet ist. Zum Einen kann dadurch weiter die Flexibilität des Filterelements erhöht werden. Zum Anderen kann eine weitere Reinluftöffnung, welche in einer der Endscheiben angeordnet ist, vorgesehen sein. Somit kann beispielsweise ein weiteres Aggregat eines Kraftfahrzeugs mit reiner Luft versorgt werden.
Günstig ist es, dass das Filterelement eine Zwischenwand aufweist, welche zwischen der Außenwand und dem Filtermaterial in dem Rohluftbereich verläuft und welche mehrere Ausnehmungen aufweist. Dadurch wird ein Bereich des Rohluftbereichs durch die Zwischenwand abgetrennt, welcher zwischen der Zwischenwand und der Außenwand liegt. Durch die Ausnehmungen besteht allerdings weiterhin eine fluidische Verbindung zwischen diesem Bereich und dem restlichen Rohluftbereich. Der Bereich zwischen der Außenwand und der Zwischenwand kann dadurch als Resonator arbeiten und dadurch die Geräuschentwicklung des Verbrennungsmotors dämpfen.
Des Weiteren ist es günstig, das Filterelement eine Zwischenwand aufweist, welche zwischen der Außenwand und dem Filtermaterial in dem Reinluftbereich verläuft und welche mehrere Ausnehmungen aufweist. Dadurch wird ein Bereich des Reinluftbereichs durch die Zwischenwand abgetrennt, welcher zwischen der Zwischenwand und der Außenwand liegt. Durch die Ausnehmungen besteht allerdings weiterhin eine fluidische Verbindung zwischen diesem Bereich und dem restlichen Reinluftbereich. Der Bereich zwischen der Außenwand und der Zwischenwand kann dadurch als Resonator arbeiten und dadurch die Geräuschentwicklung des Verbrennungsmotors dämpfen.
Günstig ist es, dass ein Resonator zwischen der Zwischenwand und der Außenwand gebildet ist. Ferner ist es für die Herstellung des Filterelements günstig, wenn die Zwischenwand aus einem Funktionsband gebildet ist. Darüber hinaus kann eine kompakte Bauweise günstig erreicht werden, wenn die Zwischenwand quer, insbesondere im Wesentlichen senkrecht, zu den Endscheiben verläuft.
Vorteilhaft ist es, dass das Filterelement einen Vorfilter aufweist, der in dem Rohluftbereich vor dem Filtermaterial angeordnet ist, der wandförmig ausgebildet ist und mit Vlies abgedeckte Ausnehmungen aufweist. Das Vlies kann beispielsweise größere Poren aufweisen als das Filtermaterial, so dass das Vlies des Vorfilters eine grobe Vorfilterung, insbesondere von größeren Partikeln oder Feuchtigkeitstropfen, aus der zu filternden Luft bewirkt. Folglich wird das Filtermaterial weniger stark belastet wird. In vorteilhafter Weise ist der Vorfilter aus einem Funktionsband gebildet.
In der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen wird unter wandförmig verstanden, dass eine Ausdehnung in einer ersten Raumrichtungen deutlich kleiner ist als in den zwei übrigen Raumrichtungen. Insbesondere ist die Ausdehnung in den zwei übrigen Raumrichtungen mindestens fünfmal, vorzugsweise mindestens zehnmal besonders bevorzugt mindestens zwanzigmal so groß wie in der ersten Raumrichtung.
Eine vorteilhafte Variante sieht vor, dass das Filterelement eine Innenzarge aufweist, welche in dem Reinluftbereich angeordnet ist, das Filterelement abstützt, wandförmig ausgebildet ist und Ausnehmungen aufweist. Dadurch kann die Innenzarge das Filterelement, insbesondere gegen den Staudruck der zu filternden Luft, welche durch das Filterelement strömt, abstützen. Dabei ist es für die Herstellung des Filterelements günstig, wenn die Innenzarge aus einem Funktionsband gebildet ist.
In günstiger Weise verläuft das Filtermaterial U-förmig oder C-förmig und umschließt den Reinluftbereich zumindest teilweise. Auf diese Weise können Materialkosten eingespart werden, da das Filtermaterial bereits einen Großteil des Reinluftbereichs abschließt. Darüber hinaus wird auf diese Weise eine besonders kompakte Bauweise des Filterelements möglich.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass das Filtermaterial gerade verläuft. Auf diese Weise wird auch ein schmales und langes Filterelement erzielt, wodurch sich die Vielfalt der möglichen Formen des Filterelements erhöht. Folglich kann eine hohe Anpassbarkeit des Filterelements in günstiger Weise erreicht werden.
Vorteilhafter Weise ist das Filtermaterial gefaltet. Gefaltete Filtermaterialien weisen bezogen auf das Volumen eine große Filterfläche auf, so dass eine gute Filterleistung bei geringem Strömungswiderstand erzielt werden kann.
Günstig ist es, dass das Filtermaterial des Filterelements zweiteilig ausgebildet ist, dass die beiden Teile des Filtermaterials nebeneinander verlaufen und den Reinluftbereich zwischen sich einschließen und dass der Rohluftbereich zweigeteilt ist und jedem Teil des Filtermaterials ein außenliegender Teil des Rohluftbereichs zugeordnet ist. Dadurch wird der Reinluftbereich des Filterelements von zumindest zwei Seiten durch das Filtermaterial begrenzt, so dass bezogen auf die Größe des Filterelements eine große wirksame Filterfläche erzielt werden kann.
Besonders günstig ist es, dass das Filtermaterial des Filterelements zweiteilig ausgebildet ist, dass die beiden Teile des Filtermaterials nebeneinander verlaufen und den Rohluftbereich zwischen sich einschließen und dass der Reinluftbereich zweigeteilt ist und jedem Teil des Filtermaterials ein außenliegender Teil des Reinluftbereichs zugeordnet ist. Dadurch wird der Rohluftbereich des Filterelements von zumindest zwei Seiten durch das Filtermaterial begrenzt, so dass bezogen auf die Größe des Filterelements eine große wirksame Filterfläche erzielt werden kann. Ferner können die beiden Teile des Filtermaterials unterschiedlich sein, so dass zwei separate Reinluftkreise mit unterschiedlicher Reinheit gebildet werden.
Vorteilhaft ist es, dass der Abstand zwischen der Außenwand und dem Filtermaterial über die Länge des Filtermaterials variiert. Auf diese Weise kann die Strömung angepasst werden, so dass weniger Luftwirbel entstehen und unnötige Strömungen vermieden werden.
Besonders vorteilhaft ist es, dass der Abstand zwischen der Außenwand und dem Filtermaterial sich von der Rohluftöffnung ausgehend verringert. Auf diese Weise kann die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Rohluftbereichs zumindest annähernd konstant gehalten werden. Zumindest ist die Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit schwächer als bei einem konstanten Querschnitt des Rohluftbereichs. Bei einem konstanten Querschnitt des Rohluftbereichs ist im Bereich der Rohluftöffnung die Strömungsgeschwindigkeit der zu filternden Luft größer, da in diesem Bereich mehr Luft durch den Rohluftbereich strömen muss als weiter weg von der Rohluftöffnung, da die Luft die bereits durch das Filterelement geströmt ist nicht mehr durch den Rohluftbereich strömen muss.
Eine strömungstechnisch besonders günstige Lösung sieht vor, dass das Filterelement und/oder der Rohluftbereich V-förmig ausgebildet sind.
Die oben genannte Aufgabe wird ferner durch ein Sandwichfilterelement mit einem ersten Filterelement und wenigstens einem zweiten Filterelement gemäß der vorstehenden Beschreibung gelöst, wobei die beiden Filterelemente an jeweils einer Endscheibe aneinander anliegen, wobei die aneinander liegenden Endscheiben Ausnehmungen aufweisen, durch welche der Rohluftbereich des ersten Filterelements mit dem Reinluftbereich des zweiten Filterelements verbunden ist, oder die Reinluftbereiche und die Rohluftbereiche der beiden Filterelemente jeweils miteinander verbunden sind. Auf diese Weise kann eine Reihen- bzw. Parallelschaltung der beiden Filterelemente erzielt werden, wodurch entweder eine besonders gründliche Filterung oder ein besonders geringer Strömungswiderstand erzielt werden kann. Ferner ist es auch möglich, dass die beiden Filterelemente jeweils eine eigene Endscheibe und eine gemeinsame Endscheibe aufweisen, wobei die gemeinsame Endscheibe Ausnehmungen aufweist, durch welche der Rohluftbereich des einen Filterelements mit dem Reinluftbereich des anderen Filterelements verbunden ist oder die Reinluftbereich und die Rohluftbereiche der beiden Filterelemente jeweils miteinander verbunden sind. Auch durch eine derartige Gestaltung kann sowohl eine Reihen- als auch eine Parallelschaltung der beiden Filterelement erzielt werden.
Ferner wird die obengenannte Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Filterelements gemäß der vorstehenden Beschreibung gelöst, wobei die Außenwand des Filterelements aus einem Funktionsband gebildet wird und wobei das Funktionsband durch Plastifizieren an die Endscheiben angefügt wird. Dadurch, dass die Außenwand des Filterelements aus einem Funktionsband gebildet wird, kann die Lagerhaltung reduziert werden. Aus dem Funktionsband können universell verschiedene Außenwände für verschiedene Filterelemente, insbesondere mit unterschiedlichen Größen hergestellt werden. Folglich kann die Lagerhaltung auf ein einziges oder zumindest wenige verschiedene Funktionsbänder reduziert werden. Das Plastifizieren des Funktionsbands an die Endscheiben ermöglicht eine fluiddichte Verbindung zwischen dem Funktionsband, also der Außenwand und den Endscheiben.
Eine günstige Möglichkeit sieht vor, dass die Zwischenwand des Filterelements aus einem Funktionsband gebildet wird und/oder dass der Vorfilter aus einem Funktionsband gebildet wird und/oder dass die Innenzarge aus einem Funktionsband gebildet wird. Somit können die Außenwand, die Zwischenwand, der Vorfilter und die Innenzarge aus dem gleichen Funktionsband gebildet werden, da insbesondere die jeweilige Höhe dem Abstand der Endscheiben entspricht, welche für diese Teile gleich ist. So kann mit einer Sorte Funktionsband also eine Vielzahl an Elementen des Filterelements gebildet werden. Dadurch können die Lagerkosten weiter verringert werden.
Vorzugsweise werden die Zwischenwand und/oder die Innenzarge und/oder der Vorfilter durch Plastifizieren mit den Endscheiben verbunden. Die Vorteile des Plastifizierens, wie beispielsweise fluiddichte stabile Verbindung wirken sich auch positiv auf die Verbindung der Zwischenwand und/oder der Innenzarge und/oder des Vorfilters mit den Endscheiben aus.
Eine besonders günstige Variante sieht vor, dass beim Plastifizieren eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil das erste Bauteil lokal an einer Verbindungsstelle, an der das zweite Bauteil mit dem ersten Bauteil verbunden werden soll, erwärmt wird, bis es plastisch ist, und daraufhin das zweite Bauteil auf die Verbindungsstelle gedrückt wird. Dadurch dringt das zweite Bauteil in das erste Bauteil zumindest teilweise ein, wodurch zumindest eine formschlüssige Verbindung entsteht. Darüber hinaus wird das zweite Bauteil durch das erwärmte erste Bauteil ebenfalls erwärmt und im Randbereich plastisch, so dass auch eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil entsteht.
Eine weitere für das Fügen besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, dass das Funktionsband vor dem Plastifizieren mit den Endscheiben an Verbindungskanten angespitzt wird, auf diese Weise kann das Eintauchen in das andere Bauteil verbessert werden oder die angespitzte Kante kann besonders leicht erwärmt werden und somit eine gute stoffschlüssige Verbindung ermöglichen.
Ferner ist es günstig, wenn das Funktionsband durch Formrollen strukturiert wird, beispielsweise kann dem Funktionsband eine Wellen- und/oder Keilform aufgeprägt werden. Die Wellen und/oder Keile verlaufen insbesondere quer zu einer Ausrollrichtung des Funktionsbandes. Dadurch erhöhen die Wellen und/oder Keile die Steifigkeit des Funktionsbandes und damit der Außenwand.
Besonders vorteilhaft ist es, dass Ausnehmungen in das Funktionsband mittels einer Stanzrolle, insbesondere mittels einer variablen Stanzrolle eingebracht werden. Dadurch kann das Funktionsband individuell an die jeweiligen Anforderungen, insbesondere an die Anforderung der Außenwand, der Zwischenwand, des Vorfilters oder der Innenzarge angepasst werden.
Eine weitere für die Lagerhaltung besonders günstige Variante sieht vor, dass die Breite des Funktionsbandes gekürzt wird. Dadurch können auch breitere Funktionsbänder zur Herstellung des Filterelements verwendet werden. Das bedeutet, dass aus einem Typ Funktionsband Filterelemente mit unterschiedlichen Höhen hergestellt werden können, so dass die Vielzahl der herstellbaren Filterelemente erhöht wird, ohne dass dabei die Zahl der zu lagernden Funktionsbänder erhöht werden muss.
Ferner sieht eine besonders vorteilhafte Variante vor, dass das Vlies durch Plastifizieren auf das Funktionsband aufgebracht wird, insbesondere über die Ausnehmungen des Funktionsbandes, welche die Außenwand oder den Vorfilter des Filterelements bildet. Dadurch kann das Vlies flächig mit dem Funktionsband verbunden werden, ohne dass zusätzliche Materialien wie Klebstoffe verwendet werden müssten. Somit ergibt sich eine kostengünstige Herstellung der Außenwand und des Vorfilters.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch:
1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Filterelements,
2 eine Schnittdarstellung entlang der Schnittebene A aus der 1,
3 eine Schnittdarstellung entlang der Ebene B durch das Filterelement aus 1,
4 eine perspektivische Darstellung einer ersten Variante des Filterelements,
5 eine Schnittdarstellung entlang der Schnittebene A aus 1, wobei zusätzliche optionale Elemente dargestellt sind,
6 eine Prinzipskizze einer Filtereinrichtung umfassend eine separate Aufnahme und das Filterelement,
7 eine Schnittdarstellung entlang der Ebene A aus 1 einer zweiten Variante des Filterelements,
8 eine Schnittdarstellung entlang der Ebene A aus 1 einer dritten Variante des Filterelements,
9 eine perspektivische Ansicht einer vierten Variante des Filterelements, mit zwei Rohluftöffnungen,
10 eine perspektivische Darstellung eines Rohluftanschlusses mit einem Vlies,
11 eine perspektivische Ansicht eines Rohluftanschlusses mit einer Leitrippe,
12 eine Schnittdarstellung entlang einer horizontalen Ebene durch den Rohluftanschluss aus 11,
13 eine perspektive Ansicht einer Außenwand mit einem in der Außenwand eingesetzten Rohluftanschluss,
14 eine Aufsicht auf die Außenwand aus 13, zur Darstellung der Verbindung zwischen dem Rohluftanschluss und der Außenwand,
15 eine perspektivische Schnittdarstellung entlang einer der Ebene A aus 1 entsprechenden Schnittebene einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Filterelements,
16 eine Prinzipskizze eines Ausschnitts einer Schnittdarstellung entlang einer der Ebene B aus 1 entsprechenden Schnittebene durch das Filterelement aus 15,
17 eine der 16 entsprechende Darstellung, wobei eine gebogene Außenwand mit einer Staubaustragsklappe dargestellt ist,
18a–e perspektivische prinzipielle Darstellungen eines Funktionsbandes, aus welchem eine Außenwand, eine Zwischenwand, ein Vorfilter oder eine Innenzarge gebildet wird,
19 eine Querschnittdarstellung durch ein Funktionsband,
20 eine Prinzipdarstellung der Einbringung von Ausnehmungen in das Funktionsband,
21 eine Prinzipdarstellung des Aufbringens eines Vlieses auf das Funktionsband,
22 eine Schnittdarstellung entlang einer der Ebene B entsprechenden Schnittebene durch einen Sandwichfilter,
23 eine der 22 entsprechende Darstellung einer zweiten Variante eines Sandwichfilters,
24 eine der 22 entsprechende Darstellung einer dritten Variante eines Sandwichfilters,
25 eine Schnittdarstellung entlang einer der Ebene A entsprechenden Schnittebene einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Filterelements,
26 eine perspektivische Schnittdarstellung des Filterelements aus 25,
27 eine perspektivische Schnittdarstellung entlang einer der Schnittebene aus 1 entsprechenden Schnittebene einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Filterelements,
28 eine perspektivische Schnittdarstellung entlang einer der Ebene A aus 1 entsprechenden Schnittebene einer fünften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Filterelements,
29 eine perspektivische Schnittdarstellung entlang einer der Ebene A aus 1 entsprechenden Schnittebene einer sechsten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Filterelements,
30 eine Schnittdarstellung entlang einer der Ebene A aus 1 entsprechenden Schnittebene einer siebten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Filterelements,
31 eine Darstellung entsprechend 30 mit einem in einem Reinluftbereich eingesetzten Sicherheitseinsatz,
32a–c perspektivische Darstellungen des Sicherheitseinsatzes aus 31.
Ein in 1 dargestelltes Filterelement 10 ist dazu ausgebildet, ohne ein zusätzliches Filtergehäuse verwendet zu werden. Dazu weist das Filterelement 10 eine erste Endscheibe 12 und eine zweite Endscheibe 14 auf, welche im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, ein Filtermaterial 16, welches einen Reinluftbereich 18 von einem Rohluftbereich 20 trennt und eine Außenwand 22, welche den Rohluftbereich 20 zumindest teilweise umgibt und die erste Endscheibe 12 mit der zweiten Endscheibe 14 verbindet. Ferner weist das Filterelement 10 eine Stirnscheibe 24 auf, in welcher eine Reinluftöffnung 26 des Filterelements angeordnet ist und welche den Reinluftanschluss 28 trägt. Ferner weist das Filterelement 10 eine Rohluftöffnung 30 auf, welche durch eine Unterbrechung 48 in der Außenwand 22 gebildet ist.
Die Außenwand 22 verläuft quer, insbesondere senkrecht, zu den Endscheiben 12, 14. Die Außenwand 22 kann als separates Bauteil ausgebildet sein und mit den Endschieben 12, 14 verbunden sein. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Außenwand 22 integral mit einer der Endscheiben 12, 14 ausgebildet ist.
Im Betrieb wird Rohluft durch die Rohluftöffnung 30 in das Filterelement 10 geleitet. Innerhalb des Filterelements 10 muss die Rohluft das Filtermaterial 16 durchströmen und wird dadurch gefiltert. Aus dem Filtermaterial 16 tritt demnach Reinluft in den Reinluftbereich 18 und kann durch die Reinluftöffnung 26 ausströmen und beispielsweise in einen an dem Reinluftanschluss 28 angeordnete Reinlufteinlass 32 einer Filtereinrichtung 34 einströmen.
Die erste Endscheibe 12 und die zweite Endscheibe 14 sind im Wesentlichen eben ausgebildet und verlaufen im Wesentlichen parallel zueinander. Zwischen den beiden Endscheiben ist das Filtermaterial 16 angeordnet und verläuft U-förmig zwischen den beiden Endscheiben 12, 14. Auf diese Weise umschließt das Filtermaterial 16 zumindest teilweise den Reinluftbereich 18. An der offene Seite des U ist die Stirnscheibe 24 angeordnet, welche quer, im Wesentlichen senkrecht, zu den Endscheiben 12 und 14 verläuft und die beiden Endscheiben 12 und 14 in diesem Bereich miteinander verbindet, so dass der Reinluftbereich 18 im Bereich des offenen U des Filtermaterials durch die Stirnscheibe 24 abgeschlossen wird.
Die Stirnscheibe 24 weist die Reinluftöffnung 26 auf, durch welche die vom Filtermaterial 16 gefilterte Luft aus dem Filterelement 10 ausströmen kann. Um die gefilterte Luft zu den Verbrauchern leiten zu können, weist die Stirnscheibe 24 an der Reinluftöffnung 26 einen Reinluftanschluss 28 auf, an welchem die Verbraucher direkt oder über ein Rohr angeschlossen werden können.
Das Filterelement 10 kann außer in der Stirnscheibe 24 noch weitere Reinluftöffnungen 26 aufweisen, beispielsweise in einer der Endscheiben 12 oder 14. Die Anordnung der zweiten Reinluftöffnung 26 kann alternativ oder ergänzend erfolgen, das heißt, es ist beispielsweise möglich nur eine Reinluftöffnung 26 entweder in einer der Endscheiben 12, 14 oder in der Stirnscheibe 24 zu haben, oder sowohl in der Stirnscheibe 24 als auch in einer der Endscheiben 12 oder 14 oder sogar in beiden Endscheiben 12 oder 14. Dies kann beispielsweise sinnvoll sein, wenn mehr als ein Verbraucher für reine Luft vorhanden ist. Ansonsten bietet die flexible Anordnung der Reinluftöffnung 26 großes Anpassungspotential des Filterelements 10 an gegebene Anforderungen.
Dem Reinluftbereich 18, bezogen auf das Filtermaterial 16, gegenüberliegend ist der Rohluftbereich 20 angeordnet, also außerhalb des Filtermaterials 16. Der Rohluftbereich 20 wird durch die Endscheiben 12 und 14, welche über das Filtermaterial 16 überstehen begrenzt. Nach innen wird der Rohluftbereich 20 durch das Filtermaterial 16 begrenzt und nach außen wird der Rohluftbereich 20 durch die Außenwand 22 begrenzt. Die Außenwand 22 verläuft ebenfalls im Wesentlichen U-förmig, also an den Verlauf des Filtermaterials 16 angepasst.
Dabei weist die Außenwand 22 einen Abstand zu dem Filtermaterial 16 auf, um den Rohluftbereich 20 zu bilden. Im Bereich der Rohluftöffnung 30 ist der Abstand der Außenwand 22 zu dem Filtermaterial 16 größer als in Bereichen, die entfernt von der Rohluftöffnung 30 liegen. Da der Rohluftbereich 20 sich entlang des Filtermaterials 16 erstreckt, muss durch den Rohluftbereich 20 von der Rohluftöffnung 30 ausgehend am Anfang mehr Rohluft durch den Rohluftbereich 20 strömen als am Ende des Rohluftbereichs 20. Durch den sich verringernden Abstand zwischen der Außenwand 22 und dem Filtermaterial 16 verringert sich auch der Querschnitt des Rohluftbereichs 20 entsprechend der Rohluftmenge, welche durch den Rohluftbereich 20 strömt, so dass die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Rohluftbereichs 20 weniger stark variiert als sie bei einem konstanten Querschnitt des Rohluftbereichs 20 variieren würde.
Ferner können in dem Rohluftbereich 20 oder Reinluftbereich 18 zwischen den beiden Endscheiben 12, 14 weitere Elemente angeordnet sein, beispielsweise eine Leitschaufel 36 mit welcher die Strömung innerhalb des Rohluftbereichs 20 beeinflusst wird um die Beladung des Filtermaterials 16 zu beeinflussen und/oder diese anzugleichen. Des Weiteren kann ein oder mehrere Stützdome 38 zwischen den Endscheiben 12 und 14 angeordnet sein, um die Stabilität des Filterelements zu erhöhen. Darüber hinaus ist es möglich einen oder mehrere Sensoren 40, beispielsweise Luftmassen-, oder Luftqualitätssensoren in dem Reinluftbereich 18 oder Rohluftbereich 20 anzuordnen. Ferner besteht die Möglichkeit beispielsweise einen Zuganker 42, kurz Anker 42, vorzusehen, welcher die beiden Endscheiben 12 und 14 zueinander zieht und somit Schwingungen der beiden Endscheiben 12 und 14 vermindert. Zusätzlich kann der Anker 42 genutzt werden, um das Filterelement 10 in einer Aufnahme 44 der Filtereinrichtung 34 zuhalten.
Bei einer zweiten Variante weist das Filterelement 10 an der Rohluftöffnung 30 einen Rohluftanschluss 46 auf, welcher beispielsweise in einer Ausnehmung, oder Unterbrechung 48 der Außenwand 22 angeordnet ist. Der Rohluftanschluss 46 bietet die Möglichkeit des Anschlusses weiterer strömungstechnischer Elemente, beispielsweise eines Rohres. Der Rohluftanschluss 46 weist einen zylinderförmigen Anschlussabschnitt 50 auf, an welchem beispielsweise ein Rohr angeschlossen werden kann. Der Anschlussabschnitt 50 ist einem Wandabschnitt 51 angeordnet, welcher die Außenwand 22 innerhalb der Unterbrechung 48 der Außenwand 22 ersetzt.
Ferner ist an dem Rohluftanschluss 46 eine Leitrippe 52 angeordnet, welche an einer dem Anschlussabschnitt 50 gegenüberliegenden Seite des Wandabschnitts 51 angeordnet ist und im montierten Zustand innerhalb des Rohluftbereichs 20 liegt.
Rohluft, die durch die Rohluftöffnung 30 in dem Rohluftanschluss 46 in das Filterelement 10 einströmt trifft dadurch auf die Leitrippe 52, wodurch das Filtermaterial 16, welches direkt an der Rohluftöffnung 30 angeordnet ist, vor einer zu starken Beladung geschützt werden kann.
Die Leitrippe 52 kann beispielsweise mit Teleskopzylindern 54 an dem Wandabschnitt 51 des Rohluftanschlusses 46 gehalten sein. Durch die Teleskopzylinder 54 kann der Winkel und der Abstand der Leitrippen 52 zu dem Filtermaterial 16 angepasst werden, so dass der Rohluftanschluss 46 variabel an unterschiedlichen Stellen in der Außenwand 22 des Filterelements 10 angeordnet werden kann. Insbesondere an Stellen mit unterschiedlichem Abstand zwischen Außenwand 22 und Filtermaterial 16.
Der Teleskopzylinder kann feine Rippen aufweisen, welche eine Plastifizierungsverbindung zwischen den beiden Teilen des Teleskopzylinders 54 vereinfachen.
Als Plastifizieren wird eine Verbindungstechnik bezeichnet, bei der einer der zu verbindenden Gegenstände an der Verbindungsstelle erwärmt wird, bis das Material plastisch wird, daraufhin wird der andere Gegenstand auf diese Verbindungsstelle aufgedrückt, so dass dieser zum Teil eintaucht und zum Teil ebenfalls leicht plastisch wird, so dass eine formschlüssige und teilweise stoffschlüssige Verbindung zwischen den beiden Gegenständen entsteht.
Die Verbindung von dem Rohluftanschluss 46, insbesondere des Wandabschnitts 51 mit der Außenwand 22, ist beispielsweise eine Rastverbindung. So weist beispielsweise der in 10 und 11 dargestellte Rohluftanschluss 46 zwei Rastnasen 53 auf, welche die Außenwand 22 hintergreifen, wenn der Rohluftanschluss 46 von außen in die Unterbrechung 48 der Außenwand 22 geschoben wird.
Alternativ hierzu kann beispielsweise wie in den 13 und 14 dargestellt der Rohluftanschluss 46 C-förmig ausgebildete Verbindungselemente 56 aufweisen, welche an der Innenseite eine Riffelung 85 aufweisen. Entsprechend ist die Außenwand 22 ebenfalls geriffelt. Die Riffelungen 85 des Verbindungselements 56 und der Außenwand 22 sind schräg, so dass sich die Außenwand 22 zwar in das Verbindungselement 56 einschieben lässt, aber ein Herausziehen der Außenwand 22 aus dem Verbindungselement 56 nicht oder nur erschwert möglich ist.
Die Leitrippe 52 kann starr ausgebildet sein oder als Vlies ausgebildet sein, wobei sich dann die Leitrippe 52 an das Filtermaterial 16 anlegen kann.
Bei einer nicht gezeigten Alternative kann der Rohluftanschluss 46 auch lösbar an der Außenwand 22 des Filterelements 10 gehalten sein. Beispielsweise kann der Rohluftanschluss 46 durch eine Schraubverbindung, eine Steckverbindung, Klemmverbindung, einen Bügel oder eine Clips-Verbindung an de, Filterelement 10, insbesondere an der Außenwand 22, lösbar gehalten sein. Bei dieser Alternative kann auch vorgesehen sein, dass die Leitrippe 52 statt an dem Rohluftanschluss 46 an zumindest einer der Endscheiben 12, 14 gehalten ist.
Eine in den 15 bis 21 dargestellte zweite Ausführungsform des Filterelements 10 unterscheidet sich von der in der 1 bis 14 dargestellten ersten Ausführungsform des Filterelements 10 dadurch, dass Filterelement 10 weitere Elemente zur Verbesserung oder Erweiterung der Funktion des Filterelements 10 aufweist, wie beispielsweise in den 16 und 17 dargestellt.
So kann beispielsweise das Filterelement 10 eine Zwischenwand 58 aufweisen, welche sich zwischen der ersten Endscheibe 12 und der zweiten Endscheibe 14 innerhalb des Rohluftbereichs 20 erstreckt und dadurch den Rohluftbereich 20 unterteilt. Die Zwischenwand 58 weist Ausnehmungen 60 auf, durch welche eine Verbindung zwischen den beiden Teilen des Rohluftbereichs 20 ermöglicht ist. Zwischen der Zwischenwand 58 und der Außenwand 22 ist dadurch ein Resonator 62 gebildet, welcher mit dem inneren Teil des Rohluftbereichs 20 wechselwirken und dadurch die Geräuschentwicklung reduzieren kann.
Des Weiteren kann vor dem Filtermaterial 16 ein Vorfilter 64 angeordnet sein, welcher mehrere Ausnehmungen 66 aufweist, welche wiederum mit einem luftdurchlässigen Medium, beispielsweise Vlies 68 abgedeckt sind. Das Vlies 68 weist dabei gröbere und/oder größere Poren auf als das Filtermaterial 16, so dass das Vlies 68 des Vorfilters 64 gröbere Partikel/Schmutzpartikel aus der Rohluft entfernt, bevor diese durch das Filtermaterial 16 strömt. Dadurch kann sich die Lebensdauer des Filterelements 10 erhöhen. Des Weiteren hält das Vlies 68 Feuchtigkeitstropfen zurück.
Um die Stabilität des Filtermaterials 16 zu verbessern kann eine Innenzarge 70 vorgesehen sein, welche an der dem Reinluftbereich 18 zugewandten Seite des Filtermaterials 16 an dem Filtermaterial 16 anliegt, um das Filtermaterial 16 zu stützen. Die Innenzarge 70 verläuft dafür von der ersten Endscheibe 12 bis zur zweiten Endscheibe 14 und ist mit diesen beiden Endscheiben 12, 14 verbunden, so dass die Innenzarge 70 das Filtermaterial 16 stützen kann. Um den Betrieb des Filterelements 10 nicht zu beeinträchtigen weist die Innenzarge 70 Ausnehmungen 72 auf, durch welche die gefilterte Luft durch die Innenzarge 70 in den Reinluftbereich 18 strömen kann.
Bei der in 17 dargestellten Variante weist die Außenwand 22 keinen geraden Verlauf zwischen der ersten Endscheibe 12 und der zweiten Endscheibe 14 auf, sondern ist nach außen gewölbt. Die Verbindung zwischen der Außenwand und den beiden Endscheiben bzw. zu der Zwischenwand 58 erfolgt dabei über Klammern 74, welche einen flanschartigen Vorsprung der Außenwand 22 und der Zwischenwand 58 zusammenhalten.
In der Außenwand 22 kann eine Staubaustragsklappe 76 vorgesehen sein, durch welche Staub, der beispielsweise von dem Vorfilter 64 abgefangen wurde und sich vom Vorfilter 64 gelöst hat, aus dem Filterelement 10 entfernt werden kann.
Des Weiteren kann beispielsweise in der zweiten Endscheibe 14 ein Stopfen 78 vorgesehen sein, durch welchen ebenfalls Staub oder auch Wasser aus dem Filterelement 10 ausgetragen werden kann. Der Stopfen 78 ist vorzugsweise als Lippenventil ausgebildet, das Lippen aufweist, die von außen an der Filterelement 10 anliegen, so dass das Lippenventil bei einem Überdruck im Filterelement 10 öffnen kann. Beispielsweise öffnet der Stopfen 78 bei einer Druckpulsation an den Druckspitzen, so dass dadurch automatisch Staub und Wasser aus dem Filterelement 10 ausgetragen werden kann.
Die Außenwand 22, die Zwischenwand 58, der Vorfilter 64 und die Innenzarge 70 sind vorzugsweise aus einen Funktionsband 80 gebildet. Das Funktionsband 80 ist ein Kunststoffband, welches als Endlosband ausgebildet ist. Endlos bedeutet in dem Fall nur sehr lange, insbesondere wird das Funktionsband 80 auf Rollen gelagert. Das Funktionsband 80 weist also eine konstante Wandstärke und konstante Breite auf. Dadurch ist es sowohl für die Außenwand 22, für die Zwischenwand 58, für den Vorfilter 64 und die Innenzarge 70 geeignet, da diese Elemente in etwa die gleiche Höhe aufweisen, da sie jeweils von der ersten Endscheibe 12 bis zur zweiten Endscheibe 14 verlaufen, welche im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen.
Das Funktionsband 80 kann zur Ausbildung der einzelnen Elemente jeweils modifiziert werden. Beispielsweise kann das Funktionsband 80 mit Versteifungsrippen 82 versehen werden, welche beispielsweise der Außenwand 22 eine höhere Stabilität und damit dem Filterelement 10 eine höhere Stabilität verleihen.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dem Funktionsband 80 eine Wellen- und/oder Keilform aufzuprägen. Auch dadurch kann die Stabilität der aus dem Funktionsband 80 gebildeten Außenwand 22 erhöht werden.
Des Weiteren können in das Funktionsband 80 Ausnehmungen 60, 66, 72, 83 eingebracht werden, um die Funktion der einzelnen Elemente zu erweitern oder zu ermöglichen. So können beispielsweise Ausnehmungen 83 in der Außenwand 22 eingebracht werden, die wiederum mit einem Vlies abgedeckt werden, damit Kondenswasser aus dem Filterelement durch diese Ausnehmungen 83 in der Außenwand 22 ablaufen kann. Des Weiteren kann auf das Funktionsband Vlies aufgebracht werden um beispielsweise die Ausnehmungen 66 des Vorfilters 64 abzudecken. Dies kann beispielsweise durch Plastifizieren oder Kleben erfolgen. Letztlich kann das Funktionsband 80 mit einer Riffelung 85 versehen werden, die sowohl die Steifigkeit des Funktionsbandes erhöht als auch eine Rastverbindung, beispielsweise zu dem Rohluftanschluss 46 ermöglicht.
Die Elemente, die aus dem Funktionsband 80 gebildet werden, also die Außenwand 22, die Zwischenwand 58 der Vorfilter 64 und die Innenzarge 70 werden beispielsweise durch Plastifizieren an der mit der ersten Endscheibe 12 und der zweiten Endscheibe 14 verbunden. Um das Plastifizieren zu vereinfachen oder zu verbessern, kann das Funktionsband 80 an einer Verbindungskante 84, mit welcher die Elemente, die aus dem Funktionsband 80 gebildet werden, an den Endscheiben 12, 14 angebracht werden, angespitzt werden (siehe 19).
Die Ausnehmungen 60, 66, 72, 83 können durch eine Stanzrolle 86, vorzugsweise durch eine variable Stanzrolle 86 in das Funktionsband 80 eingebracht werden. Das Vlies 68 kann beispielsweise durch eine Pressrolle 88 auf das Funktionsband 80 aufgepresst werden, nach dem das Funktionsband 80 erwärmt wurde, ist das Funktionsband 80 zumindest an der Oberfläche plastisch ist, so dass das Vlies 68 sich mit dem Funktionsband 80 verbindet.
Im Übrigen stimmt die in den 15 bis 21 dargestellte zweite Ausführungsform des Filterelements 10 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 1 bis 14 dargestellten ersten Ausführungsform des Filterelements 10 überein, auf deren Vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in den 22 bis 24 dargestellte dritte Ausführungsform des Filterelements 10 unterscheidet sich von der in den 15 bis 21 dargestellten zweiten Ausführungsform des Filterelements 10 dadurch, dass aus zwei Filterelementen 10 ein Sandwichfilterelement 89 gebildet ist, wobei in einer ersten Variante ein erstes Filterelement 90 mit seiner zweiten Endscheibe 14 an einem zweiten Filterelement 92 an dessen ersten Endscheibe 12 anliegt. Die zweite Endscheibe 14 des ersten Filterelements 90 und die erste Endscheibe 12 des zweiten Filterelements 92 sind durchbrochen, so dass die Rohluftbereiche 20 der beiden Filterelemente 90, 92 und die Reinluftbereiche 18 der beiden Filterelemente 90, 92 jeweils miteinander verbunden sind, so dass die beiden Filterelemente 90, 92 fluidtechnisch parallel geschaltet sind.
Zwischen der zweiten Endscheibe 14 des ersten Filterelements 90 und der ersten Endscheibe 12 des zweiten Filterelements 92 sind Abstandshalter 94 vorgesehen, durch welche zusätzliches Resonatorvolumen 96 zwischen den beiden Filterelementen 90, 92 innerhalb des Rohluftbereichs 20 gebildet wird, so dass sich die Geräuschentwicklung noch besser reduzieren lässt.
Bei einer zweiten Variante, wie sie beispielsweise in 23 dargestellt ist, weisen das erste Filterelement 90 und das zweite Filterelement 92 eine gemeinsame Endscheibe 98 auf, welche zwischen den beiden Filterelementen 90, 92 verläuft und im Vergleich zur ersten Variante der dritten Ausführungsform des Filterelements die Funktion der zweiten Endscheibe 14 des ersten Filterelements 90 und der ersten Endscheibe 12 des zweiten Filterelements 92 übernimmt.
In einer der dritten Variante, wie sie beispielsweise in 24 dargestellt ist, sind die beiden Filterelemente in Reihe geschaltet. Dazu weist die gemeinsame Endscheibe 98 einen Durchbruch, auf, der einen Rohluftbereich 20 des ersten Filterelements 90 mit einem Reinluftbereich 18 des zweiten Filterelements 92 verbindet, so dass die beiden Filterelemente 90, 92 in Reihe geschaltet sind. Um die Verbindung einfach als Durchbruch in der gemeinsamen Endscheibe 98 ausbilden zu können, sind bei dem ersten Filterelement 90 der Vorfilter 64 und die Innenzarge 70 in ihren Anordnung getauscht, so dass auch der Reinluftbereich 18 und der Rohluftbereich 20 im ersten Filterelement 90 vertauscht sind. Folglich kann in einfacher Weise durch einen Durchbruch in der gemeinsamen Endscheibe 98 eine Reihenschaltung zwischen den beiden Filterelementen 90, 92 erzielt werden. Es versteht sich, dass auch ein Sandwichfilterelement 89 mit mehr als zwei Filterelementen 10, 90, 92, beispielsweis drei oder vier, gebildet werden kann.
Im Übrigen stimmt die in den 22 bis 24 dargestellte dritte Ausführungsform des Filterelements 10 mit der in den 15 bis 21 dargestellten zweiten Ausführungsform des Filterelements 10 hinsichtlich Aufbau und Funktion überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in den 25 und 26 dargestellte vierte Ausführungsform des Filterelements 10 unterscheidet sich von der in den 15 bis 21 dargestellten zweiten Ausführungsform des Filterelements 10 dadurch, dass das Filtermaterial 16 zweigeteilt ist und gerade verläuft, wobei der Reinluftbereich 18 zwischen den beiden Teilen des Filtermaterials 16, den beiden Endscheiben 12, 14 der Stirnscheibe 24 und einer Rückplatte 100 liegt, welche quer zu den beiden Endscheiben 12, 14 verläuft und die erste Endscheiben 12 mit der zweiten Endscheibe 14 verbindet.
Dadurch weist das Filterelement 10 zwei voneinander getrennte Rohluftbereich 20 auf, welche zu beiden Seiten des Filtermaterials 16 außen angeordnet sind. Die Stirnscheibe 24 weist weiterhin die Reinluftöffnung 26 auf, durch welche gefilterte Luft aus dem Reinluftbereich 18 aus dem Filterelement 10 ausströmen kann. Des Weiteren weist die Stirnscheibe 24 zwei Rohluftöffnungen 30 auf, die jeweils zu einem der beiden Rohluftbereiche 20 gehören und durch welche Rohluft in das Filterelement 10 einströmen kann.
Es versteht sich, dass die Rohluftöffnungen 30 auch in der Rückplatte 100, in den Außenwänden 22, und/oder über Eck in der Außenwand 22 und den Endscheiben 12, 14 angeordnet sein können. Ferner versteht sich, dass die Anordnung der Reinluftöffnung 26 nicht auf die Stirnscheibe 24 beschränkt ist.
Alternativ hierzu kann auch vorgesehen sein, dass Rohluftbereich 20 und Reinluftbereich 18 getauscht sind. Das Filterelement 10 hätte dann zwei voneinander getrennt Reinluftbereiche 18, die auch eine unterschiedliche Güte aufweisen können, wenn die beiden Teile des Filtermaterials 16 entsprechend ausgewählt werden.
Im Übrigen stimmt die in den 25 und 26 dargestellte vierte Ausführungsform des Filterelements 10 mit der in den 15 bis 21 dargestellten zweiten Ausführungsform des Filterelements 10 hinsichtlich Aufbau und Funktion überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in 27 dargestellte fünfte Ausführungsform des Filterelements 10 unterscheidet sich von der in den 25 und 26 dargestellten vierten Ausführungsform des Filterelements 10 dadurch, dass auch die Rückplatte 100 eine Reinluftöffnung 26 und einen Reinluftanschluss 28 und zwei Rohluftöffnungen 30 mit zugehörigen Rohluftanschlüssen 46 aufweist.
Im Übrigen stimmt die in den 27 dargestellte fünfte Ausführungsform des Filterelements 10 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 25 und 26 dargestellten vierten Ausführungsform des Filterelements 10 überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in 28 dargestellte sechste Ausführungsform des Filterelements 10 unterscheidet sich von der in 27 dargestellten fünften Ausführungsform des Filterelements 10 dadurch, dass das Filterelement 10 nur einen Rohluftbereich 20 und ein Filtermaterial 16 aufweist.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass in dem Reinluftbereich 18 eine Zwischenwand 58 angeordnet sein, die zwischen der Zwischenwand und der Außenwand 22 einen Resonator 62 bildet.
Im Übrigen stimmt die in 28 dargestellte sechste Ausführungsform des Filterelements 10 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in 27 dargestellten fünften Ausführungsform des Filterelements 10 hinsichtlich Aufbau und Funktion überein, auf deren vorstehenden Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in 29 dargestellte siebte Ausführungsform des Filterelements 10 unterscheidet sich von der in 28 dargestellten sechsten Ausführungsform des Filterelements dadurch, dass nur in der Stirnscheibe 24 eine Reinluftöffnung 26 und eine Rohluftöffnung 30 angeordnet sind und dadurch, dass sich der Rohluftbereich 20 und der Reinluftbereich 18 keilförmig verjüngen.
Dies wird dadurch erreicht, dass die Außenwand 22 an dem Rohluftbereich 20 von der Rohluftöffnung 30 ausgehend bis zur Rückplatte 100 den Abstand zu dem Filtermaterial 16 verringert und dass die Zwischenwand 58 ebenfalls derart verläuft, dass ein Abstand von der Zwischenwand 58 zu dem Filtermaterial 16 von der Rohluftöffnung 30 ausgehend bis zu der Rückplatte 100 sich verringert.
Entsprechend verläuft die Außenwand 22 an der Reinluftseite derart, dass ein Abstand der Außenwand 22 zu dem Filtermaterial 16 von der Reinluftöffnung 26 ausgehend bis zur Rückscheibe sich verringert.
Dadurch wird eine schräge Anströmung des Filtermaterials erzielt was für die Belastungen des Filtermaterials 16 besonders günstig ist.
Im Übrigen stimmt die in 29 dargestellte siebte Ausführungsform des Filterelements 10 mit der in 28 dargestellten sechsten Ausführungsform des Filterelements 10 hinsichtlich Aufbau und Funktion überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in den 30 bis 32c dargestellte achte Ausführungsform des Filterelements 10 unterscheidet sich von der in 1 bis 14 dargestellten ersten Ausführungsform des Filterelements 10 dadurch, dass sowohl der Rohluftbereich als auch der Reinluftbereich spiralförmig verlaufen. Entsprechend ist das Filtermaterial 16 ebenfalls doppelt spiralförmig verlaufenden zwischen den beiden Endscheiben 12, 14 ausgebildet.
Darüber hinaus weist das Filterelement 10 einen Sicherheitseinsatz 104 auf, welcher in den Reinluftbereich 18 des Filterelements 10 eingesetzt wird und dem Verlauf des Reinluftbereichs 18 entspricht.
Der Sicherheitseinsatz 104 weist eine innere Stützstruktur 106 auf, welche die Form des Sicherheitseinsatzes 104 stabilisiert. Die Stützstruktur 106 ist mit einem luftdurchlässigen Material 108, beispielsweise Vlies bespannt.
Wenn der Sicherheitseinsatz 104 in dem Reinluftbereich 18 des Filterelements 10 eingesetzt ist, stützt dieser zum Einen das Filtermaterial 16 ab und zum Anderen bewirkt die Bespannung mit dem luftdurchlässigen Material 108, dass im Falle einer Beschädigung des Filtermaterials 16 dennoch eine gewisse Filterwirkung durch das luftdurchlässige Material 108 erzielt werden kann.
Es versteht sich, dass der Sicherheitseinsatz 104 entsprechend bei den anderen Ausführungsformen und Varianten ebenfalls eingesetzt werden kann.
Im Übrigen stimmt die in den 30 bis 32c dargestellte achte Ausführungsform des Filterelements 10 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 1 bis 20 dargestellten ersten Ausführungsform des Filterelements 10 überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.

Claims

Filterelement, insbesondere Luftfilterelement, mit zwei Endscheiben (12, 14) und einem zwischen den Endscheiben (12, 14) angeordneten Filtermaterial (16), das einen Reinluftbereich (18) von einem Rohluftbereich (20) trennt, dadurch gekennzeichnet, – dass die Endscheiben (12, 14) über das Filtermaterial (16) überstehen, – dass das Filterelement (10) eine Außenwand (22) aufweist, die in einem Randbereich der Endscheiben (12, 14) angeordnet ist, die die Endscheiben (12, 14) miteinander verbindet und die in einem Abstand zu dem Filtermaterial (16) verläuft, – dass das Filterelement (10) mindestens eine Rohluftöffnung (30) und mindestens eine Reinluftöffnung (26) aufweist.
Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwand (22) zumindest abschnittsweise quer, insbesondere im Wesentlichen senkrecht, zu zumindest einer der Endscheiben (12, 14) verläuft.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohluftbereich (20) von den Endscheiben (12, 14), der Außenwand (22) und dem Filtermaterial (16) begrenz ist.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwand (22) Ausnehmungen (83) aufweist, welche mit einem Vlies (68) abgedeckt sind.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwand (22) mindestens eine Unterbrechung (48) aufweist, in welcher funktionale Elemente angeordnet sind.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Rohluftöffnung (30) in der Außenwand (22), insbesondere in einer Unterbrechung (48) der Außenwand (22), angeordnet ist.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Durchgangsfläche der mindestens einen Rohluftöffnung (30) kleiner ist als eine Filterfläche des Filtermaterials (16).
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, – dass das Filterelement (10) eine Stirnscheibe (24) aufweist, an welcher mindestens eine Reinluftöffnung (26) gebildet ist und/oder – dass das Filterelement (10) mindestens eine Reinluftöffnung (26) aufweist, die in einer der Endscheiben (12, 14) angeordnet ist.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, – dass das Filterelement (10) eine Zwischenwand (58) aufweist, welche zwischen der Außenwand (22) und dem Filtermaterial (16) in dem Rohluftbereich (20) und/oder in dem Reinluftbereich (18) verläuft und welche mehrere Ausnehmungen (60) aufweist, und/oder – dass das Filterelement (10) einen Vorfilter (64) aufweist, der in dem Rohluftbereich (20) vor dem Filtermaterial (16) angeordnet ist, der wandförmig ausgebildet ist und mit Vlies (68) abgedeckte Ausnehmungen (66) aufweist, und/oder – dass das Filterelement (10) eine Innenzarge (70) aufweist, welche in dem Reinluftbereich (18) angeordnet ist, das Filtermaterial (16) abstützt, wandförmig ausgebildet ist und Ausnehmungen (72) aufweist.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, – dass das Filtermaterial (16) U-förmig oder C-förmig verläuft und den Reinluftbereich (18) zumindest teilweise umschließt oder – dass das Filtermaterial (16) gerade verläuft.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, – dass das Filtermaterial (16) des Filterelements (10) zweiteilig ausgebildet ist, – dass die beiden Teile des Filtermaterials (16) nebeneinander verlaufen und den Reinluftbereich (18) zwischen sich einschließen und – dass der Rohluftbereich (20) zweigeteilt ist und jedem Teil des Filtermaterials (16) ein außenliegender Teil des Rohluftbereichs (20) zugeordnet ist.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der Außenwand (22) und dem Filtermaterial (16) über die Länge des Filtermaterials (16) variiert.
Sandwichfilterelement aus einem ersten Filterelementen (90) und wenigstens einem zweiten Filterelement (92) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, – dass die beiden Filterelemente (90, 92) an jeweils einer Endscheibe (14, 12) aneinander liegen, wobei die aneinander liegenden Endscheiben (12, 14) Ausnehmungen aufweisen, durch welche der Rohluftbereich (20) des ersten Filterelements (90) mit dem Reinluftbereich (18) des zweiten Filterelements (92) verbunden ist oder die Reinluftbereiche (18) und die Rohluftbereiche (20) der beiden Filterelemente (90, 92) jeweils miteinander verbunden sind, oder – dass die beiden Filterelemente (90, 92) jeweils eine eigene Endscheibe (12, 14) und eine gemeinsame Endscheibe (98) aufweisen, wobei die gemeinsame Endscheibe (98) Ausnehmungen aufweist, durch welche der Rohluftbereich (20) des ersten Filterelements (90) mit dem Reinluftbereich (18) des zweiten Filterelements (92) verbunden ist oder die Reinluftbereiche (18) und die Rohluftbereiche (20) der beiden Filterelemente (90, 92) jeweils miteinander verbunden sind.
Filtereinrichtung mit einer separaten Aufnahme (44) für ein Filterelement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Filtereinrichtung (34) einen Reinlufteinlass (32) aufweist, an welchen die Reinluftöffnung (26) des Filterelements (10) angeschlossen wird.
Verfahren zur Herstellung eines Filterelements (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 oder eines Sandwichfilterelements (89) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, – dass die Außenwand (22) des Filterelements (10, 90, 92) aus einem Funktionsband (80) gebildet wird und – dass das Funktionsband (80) durch Plastifizieren an die Endscheiben (12, 14, 98) angefügt wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, – dass die Zwischenwand (58) des Filterelements (10) aus einem Funktionsband (80) gebildet wird und/oder – dass der Vorfilter (64) aus einem Funktionsband (80) gebildet wird und/oder – dass die Innenzarge (70) aus einem Funktionsband (80) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass beim Plastifizieren eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil, das erste Bauteil lokal an einer Verbindungsstelle, an der das zweite Bauteil mit der ersten Bauteil verbunden werden soll, erwärmt wird, bis es plastisch ist, und daraufhin das zweite Bauteil auf die Verbindungsstelle gedrückt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionsband (80) vor dem Plastifizieren mit den Endscheiben (12, 14, 98) an Verbindungskanten (84) angespitzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass Ausnehmungen (60, 66, 72, 83) in das Funktionsband (80) mittels einer Stanzrolle (86), insbesondere mittels einer variablen Stanzrolle (86) eingebracht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Funktionsbandes (80) gekürzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Vlies (68) durch Plastifizieren auf das Funktionsband (80) aufgebracht wird, insbesondere über die Ausnehmungen (66, 83) des Funktionsbandes (80), welches die Außenwand (22) oder den Vorfilter (64) des Filterelements (10) bildet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionsband durch Formrollen strukturiert wird, insbesondere, dass dem Funktionsband eine Wellen- und/oder Keilform aufgeprägt wird.