DE102015011660A1

DE102015011660A1 - Filtereinrichtung zur Gasfiltration

Info

Publication number: DE102015011660A1
Application number: DE102015011660.6A
Authority: DE
Inventors: Arthur Sudermann; Marcel Hofmeister; Daniel Schmid; Stefan Walz; Matthias Krohlow; Thomas Sieber; Michael Kolmeder
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2014-09-12
Filing date: 2015-09-11
Publication date: 2016-03-17

Abstract

Eine Filtereinrichtung zur Gasfiltration weist ein plattenförmiges Filterelement in einem Filtergehäuse auf, das orthogonal zu seiner Filterebene von dem zu reinigenden Gas durchströmbar ist, welches auf der Reinseite über einen Abströmstutzen im Filtergehäuse abgeleitet wird. Die Längsachse des Abströmstutzens liegt parallel zur Filterebene des Filterelementes.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Filtereinrichtung zur Gasfiltration, insbesondere einen Luftfilter, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Stand der Technik
In der EP 2 223 727 A1 wird eine Filtereinrichtung zur Filtration gasförmiger Fluide beschrieben, die in einem Filtergehäuse ein plattenförmiges Filterelement aufweist, welches quer zur Filterelementebene von dem gasförmigen Fluid durchströmt wird. Die Ableitung des gereinigten Fluids erfolgt über einen Abströmstutzen, der das Fluid von der Reinseite des Filterelementes abführt. Der Abströmstutzen ist in der Weise im Filtergehäuse angeordnet, dass die Längsachse des Abströmstutzens orthogonal zur Filterelementebene steht.
In der DE 10 2004 002 293 A1 wird ein Luftfilter für eine Brennkraftmaschine beschrieben, der ein ebenes, plattenförmiges Filterelement mit einer mittigen, zentralen Durchtrittsöffnung aufweist, wobei das Filterelement in einem Filtergehäuse auf einen Leitungsstutzen aufsetzbar ist, der durch die Durchtrittsöffnung im Filterelement hindurchragt. Die Austrittsöffnung der Reinluftleitung weist eine Längsachse auf, die parallel zur Filterelementebene verläuft. Die zu reinigende Luft wird seitlich über eine Eintrittsöffnung in das Filtergehäuse geleitet und durchströmt das plattenförmige Filterelement. Auf der Reinseite wird die gereinigte Luft über die Durchtrittsöffnung im Filterelement in den Stutzen der Reinluftleitung geführt und über die Reinluftleitung nach außen geleitet. Die Reinluftleitung verläuft entlang der Rohseite des Filterelementes und muss entsprechend luftdicht von der Rohseite separiert sein.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen eine Filtereinrichtung zur Gasfiltration kompakt und mit hohem Wirkungsgrad auszubilden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Die erfindungsgemäße Filtereinrichtung wird zur Gasfiltration eingesetzt, beispielsweise als Luftfilter, über den die der Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs zuzuführende Verbrennungsluft gereinigt wird. In Betracht kommt auch eine Filtration von Atemluft, die dem Fahrzeuginnenraum oder einer Kabine zuzuführen ist.
Die Filtereinrichtung weist ein ebenes, plattenförmiges Filterelement auf, das in einem Filtergehäuse aufgenommen ist. Das Filterelement wird orthogonal zu seiner Filterebene von dem zu reinigenden Gas durchströmt; dementsprechend bildet eine Seitenfläche des Filterelements die Rohseite und die gegenüberliegende Seite die Reinseite. In dem Filtergehäuse befindet sich ein Abströmstutzen, welcher mit der Reinseite des Filterelementes strömungsverbunden ist und das gereinigte Gas aus dem Filtergehäuse ableitet.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Abströmstutzen in der Weise in das Filtergehäuse bzw. in Bezug auf das Filterelement eingebracht ist, dass die Längsachse des Abströmstutzens parallel zur Filterebene des Filterelementes verläuft. Des Weiteren ist vorgesehen, dass der lichte Durchmesser des Abströmstutzens, über den die Ableitung des gereinigten Gases erfolgt, mindestens in teilweiser Überdeckung mit dem Filterelement steht, so dass zumindest ein Teil des Filterelementes und der Abströmstutzen in gleicher Höhe im Filtergehäuse angeordnet sind.
Diese Ausführung hat den Vorteil, dass die Filtereinrichtung eine verhältnismäßig geringe Höhe – orthogonal zur Filterebene gesehen – aufweist. Der Abströmstutzen ist seitlich vom Filterelement am Filtergehäuse angeordnet, so dass in Vertikalrichtung kein zusätzlicher Bauraum für den Abströmstutzen erforderlich ist.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass das gereinigte Gas von der Reinseite aus unmittelbar über den Abströmstutzen abgeleitet werden kann. Nach dem Durchströmen des plattenförmigen Filterelementes muss prinzipiell das Gas lediglich einmal in einem Winkel umgeleitet werden, um zum Abströmstutzen zu gelangen. Aufwändige Strömungsführungen für die Ableitung entfallen dadurch.
Es kommen sowohl Ausführungen in Betracht, bei denen der Abströmstutzen dem Filterelement direkt bzw. unmittelbar zugewandt ist, als auch Ausführungen mit einem Versatz des Abströmstutzens gegenüber dem Filterelement, so dass die Längsachse des Abströmstutzens zwar parallel zur Filterebene verläuft, jedoch seitlich am Filterelement vorbeigerichtet ist. Im letztgenannten Fall befindet sich zwar der Abströmstutzen in Höhe des Filterelements, er ist jedoch gegenüber dem Filterelement versetzt am Filtergehäuse angeordnet.
Der Abströmstutzen ist, gemäß weiterer zweckmäßiger Ausführung, so ausgerichtet, dass die Längsachse des Abströmstutzens in der Filterebene oder zumindest annähernd in der Filterebene des Filterelements liegt. Bei der Filterebene handelt es sich insbesondere um eine Mittelebene durch das Filterelement mit gleichem Abstand zur Rohseite und zur Reinseite in einem Bereich des Filterelements. Indem die Längsachse des Abströmstutzens zumindest annähernd in der Filterebene des Filterelementes liegt, ist in Vertikalrichtung eine symmetrische Ausrichtung von Abströmstutzen und Filterelement gegeben. Bei dieser Ausrichtung ist eine maximale Überdeckung des Filterelementes in Bezug auf den lichten Durchmesser des Abströmstutzens realisiert.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung weist der Abströmstutzen auf der dem Filterelement zugewandten, das gereinigte Gas aufnehmenden Reinseite eine tulpen- oder trompetenförmige Erweiterung auf. Die Erweiterung hat eine sammelnde und kanalisierende Funktion und unterstützt die Strömung von der Reinseite des Filterelementes in den Abströmstutzen.
Gemäß noch einer weiteren, zweckmäßigen Ausführung ist dem Abströmstutzen ein Gassammelraum vorgelagert, in den das gereinigte Gas von der Reinseite des Filterelementes einströmt. Der Gassammelraum grenzt insbesondere unmittelbar an den Abströmstutzen, so dass eine direkte Abströmung von Gas aus dem Sammelraum in den Abströmstutzen möglich ist. Der Gassammelraum hat außerdem eine strömungsberuhigende Funktion, so dass Verwirbelungen und Turbulenzen im Gas reduziert bzw. beruhigt werden und eine laminare Abströmung über den Stutzen möglich ist.
Gemäß eines weiteren Aspektes der Erfindung, der sich ebenfalls auf eine Filtereinrichtung zur Gasfiltration mit einem plattenförmigen Filterelement in einem Filtergehäuse bezieht, wobei das gereinigte Gas von der Reinseite des Filterelementes über einen Abströmstutzen im Filtergehäuse abzuleiten ist, ist der dem Abströmstutzen vorgelagerte Gassammelraum als eine Ausnehmung im Filterelement ausgebildet. Es kommen sowohl Ausführungen in Betracht, bei denen der Gassammelraum als randseitig offene Ausnehmung bzw. Aussparung in das Filterelement eingebracht ist, als auch Ausführungen, bei denen die Ausnehmung bzw. Aussparung vollständig von dem Filterelement umschlossen ist. In jedem Fall ist es zweckmäßig, dass sich die Ausnehmung innerhalb einer Einhüllenden des Filterelementes befindet, welche die Außenkontur des Filterelementes umschließt.
Das Filterelement kann beispielsweise eine rechteckige Einhüllende bzw. Außenkontur aufweisen, wobei der Gassammelraum als eine Ausnehmung bzw. Aussparung innerhalb der rechteckigen Einhüllenden ausgeführt ist.
Bei randseitig offenen Ausnehmungen bzw. Aussparungen im Filterelement erfolgt die Abströmung in Richtung des Abströmstutzens zweckmäßigerweise über die offene Seite der Ausnehmung und parallel zur Filterebene. Sofern die Ausnehmung randseitig vollständig von dem Filterelement umschlossen ist, erfolgt die Abströmung zunächst orthogonal zur Filterebene und anschließend mit einem parallel zur Filterebene gerichteten Strömungsvektor in Richtung des Abströmstutzens.
Es kommen grundsätzlich verschiedene Geometrie- bzw. Grundformen für den Gassammelraum in Betracht. Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist der Gassammelraum rechteckförmig ausgebildet. In Betracht kommen aber auch sonstige eckige oder gekrümmte bzw. runde oder teilrunde Querschnitts- bzw. Grundformen, beispielsweise dreieckige oder trapezförmige Querschnitte oder halbrunde Geometrien.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung entspricht die Grundform des Gassammelraums einem Ausschnitt aus dem Filterelement. Das Filterelement ist insbesondere randseitig ausgeschnitten, wobei der Ausschnitt den Gassammelraum bildet. Beispielsweise kann bei einem blockförmigen Filtermediumkörper des Filterelements, an dem die Filtration stattfindet, ein an den Rand angrenzender Bereich ausgeschnitten sein, zum Beispiel in Rechteckform, Dreieckform oder halbrund, welcher den Gassammelraum bildet. Der Gassammelraum schließt sich somit unmittelbar an den Randbereich des ausgeschnittenen Filtermediumkörpers an.
In einer alternativen Ausführung ist dagegen vorgesehen, dass die Grundform des Gassammelraums kleiner ist als der Ausschnitt aus dem Filtermediumkörper des Filterelementes. In dieser Ausführung wird vorzugsweise im Randbereich des Filtermediumkörpers ein größerer Ausschnitt durchgeführt, beispielsweise in Rechteckform, Dreieckform oder halbrund oder dergleichen, wobei der verbleibende Raum zwischen dem Gassammelraum und der Randseite des Filterelementes von einer Dichtmasse aufgefüllt wird, beispielsweise von PUR. Es kann zweckmäßig sein, dass der Randbereich des Gassammelraums von dem Dichtungselement eingefasst ist, das insbesondere einteilig mit dem im Randbereich des Filtermediumkörpers des Filterelements umlaufenden Dichtungselement ausgebildet ist.
Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist an das Filterelement, insbesondere an dem Filtermediumkörper des Filterelementes, ein umlaufender Kunststoffrahmen angeordnet, beispielsweise angespritzt. Der Kunststoffrahmen ist fest mit dem Filtermediumkörper verbunden und kann Träger des umlaufenden Dichtungselementes sein. Der Kunststoffrahmen befindet sich an der Rand- bzw. Außenseite des Filtermediumkörpers und folgt somit der Außenkontur des Filtermediumkörpers.
Bei randseitig offen ausgeführten Gassammelräumen, welche über die offene Randseite mit dem Abströmstutzen kommunizieren, beträgt vorteilhafterweise die Erstreckung des Gassammelraums in Abströmrichtung zwischen 25% und 75% der Erstreckung des Filterelements in diese Richtung. Beispielsweise beträgt die Erstreckung die Hälfte der Gesamterstreckung des Filterelements, so dass sich der Gassammelraum über die halbe Filterelementlänge in dieses hinein erstreckt.
Der Gassammelraum ist, bei randseitig offener Ausführung, beispielsweise in ein U-förmiges Filterelement eingebracht. In dieser Ausführung wird der Gassammelraum an drei Seiten von dem Filterelement begrenzt.
In das Filterelement kann genau ein Gassammelraum eingebracht sein. Gemäß einer alternativen Ausführung ist es auch möglich, mehr als einen Gassammelraum in Filterelement vorzusehen, beispielsweise bei H-förmiger Ausführung des Filterelementes zwei gegenüberliegende Gassammelräume, die jeweils mit einem Abströmstutzen kommunizieren und jeweils viereckig, vorzugsweise rechteckförmig ausgebildet sowie an drei Seiten von dem Filterelement begrenzt sind.
Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist der Gassammelraum zusätzlich zum Abströmstutzen an einen Sekundärgasanschluss angeschlossen. Dies ermöglicht es beispielsweise, gereinigte Luft in einem Teilstrom zur Abgasseite einer Brennkraftmaschine zu führen.
Das Filterelement besteht vorteilhafterweise aus einem oder mehreren Filterbälgen, welche ein gefaltetes Filtermedium aufweisen. In bevorzugter Ausführung weist das Filterelement mindestens zwei derartige Filterbälge auf, welche unmittelbar aneinandergrenzen können und beispielsweise über ein Dichtungselement verbunden sind. Bei U- oder H-förmiger Ausführung des Filterelementes weist dieses beispielhaft drei nebeneinander liegende Filterbälge auf, von denen die zwei seitlich außen liegenden Filterbälge die Schenkel der U-Form bilden und eine größere Längserstreckung aufweisen als der zwischenliegende, mittlere Filterbalg.
Der oder die Filterbälge können eine Ausrichtung der Filterfalten orthogonal zu der Randseite des Filterelements aufweisen, an der sich der randseitig offene Gassammelraum befindet. Es kommt aber auch eine Ausführung in Betracht, bei der die Filterfalten des Filterbalgs parallel zu der Randseite des Filterelements mit dem randseitig offenen Gassammelraum verlaufen. Des Weiteren ist es möglich, bei mehreren Filterbälgen, die jeweils einen Einzelfilter bilden, entweder eine gleiche Ausrichtung der Faltenfilter sämtlicher Filterbälge oder eine unterschiedliche Ausrichtung der Filterfalten vorzusehen.
Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung liegt auf dem abströmenden Stutzen ein Dichtungshenkel auf, der vorzugsweise einteilig mit einem Dichtungselement ausgebildet ist, das sich entlang der Außenkontur an dem Filterelement, insbesondere dem Filtermediumkörper befindet.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung sind in das Filtergehäuse Stützrippen eingebracht, denen eine stützenden Funktion zukommt, ggf. auch eine strömungsleitende Funktion. Die Stützrippen befinden sich beispielsweise im Bereich einer Anströmöffnung des Filtergehäuses und können ggf. ein Dichtungselement, welches zur Separierung der Roh- von der Reinseite am Filterelement angeordnet ist, abstützen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
1 eine als Luftfilter ausgeführte Filtereinrichtung, mit einem plattenförmigen Filterelement in U-Form, das einen reinseitigen Gassammelraum begrenzt, über den das gereinigte Gas einem Abströmstutzen zur Ableitung aus dem Filtergehäuse zuführbar ist,
2 die Filtereinrichtung gemäß 1 mit aufgesetztem Deckelelement auf dem Filterelement,
3 das Deckelelement in einer Ansicht von unten,
4 einen Schnitt durch den Randbereich des Filterelementes,
5 das Filterelement in perspektivischer Darstellung,
6 einen Schnitt gemäß Schnittlinie VI-VI aus 5 durch das Filterelement,
7 in perspektivischer Darstellung das in das Filtergehäuse eingesetzte Filterelement,
8 das Filterelement in einer Ausführungsvariante mit Dichtaugen im Gassammelraum, wobei die Dichtaugen mit einem umlaufenden Dichtelement am Filterelement verbunden sind,
9 einen Schnitt durch das Filterelement im Bereich eines Dichtauges, durch das ein Zuganker zur Verbindung des Filtergehäuses mit dem Deckelelement geführt ist,
10, 11 in einer Ausführungsvariante die Darstellung eines Dichtungshenkels an einem Rahmen, der auf einen Filterbalg aufsetzbar ist, wobei der Dichtungshenkel ein separates Kunststoffbauteil umfasst, an das ein Dichtschaum angespritzt wird,
12 in einer Ausführungsvariante zwei Dichtungshenkel an gegenüberliegenden Seiten eines Filterbalgs, wobei die Dichtungshenkel einteilig mit einem Rahmenelement am Filterbalg ausgebildet und mit Dichtungsmaterial versehen sind,
13 eine Ausführung ähnlich wie in 12, jedoch mit einer abweichenden Geometrie des Dichtungshenkels,
14 ein Filterelement in einer Ausführungsvariante mit einem teilkreisförmigen Gassammelraum im Randbereich des Filterelementes, mit einem ringförmigen Dichtungselement am Gassammelraum, an dem ein Dichtauge angeformt ist,
15 ein weiteres Filterelement mit einem rechteckförmigen Gassammelraum und zwei Einzelfiltern, die jeweils als Filterbalg mit Filterfalten ausgebildet sind,
16 ein Filterelement in einer weiteren Ausführungsvariante mit einem dreieckförmigen Gassammelraum,
17 ein Filterelement in noch einer weiteren Ausführungsvariante, mit einem rechteckförmigen Ausschnitt im Randbereich des Filterelementes und einem teilkreisförmigen Gassammelraum, wobei der verbleibende Raum zwischen Gassammelraum und der Randseite des Filterelementes von einer Dichtmasse ausgefüllt ist.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Ausführungsformen der Erfindung
In 1 ist eine Filtereinrichtung 1 zur Gasfiltration dargestellt, die als Luftfilter zur Filtration der der Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs zuzuführenden Verbrennungsluft einsetzbar ist. Die Filtereinrichtung 1 weist in einem Filtergehäuse 2 ein U-förmiges Filterelement 3 auf, das eben bzw. plattenförmig ausgebildet ist, wobei in 1 die unten liegende Seite des Filterelementes 3 die Rohseite und die oben liegende Seite die Reinseite darstellt. Die Anströmung erfolgt gemäß den Pfeilen 4 über Einlässe 5 im Filtergehäuse 2, wobei die Rohseite des Filterelementes 3 über Stützrippen 6 des Filtergehäuses 2 von den Einlässen 5 separiert ist. Die Stützrippen 6 haben eine stützende Funktion für ein umlaufendes Dichtungselement 7 an der Ober- bzw. Reinseite des Filterelementes 3. Das Dichtungselement 7 erstreckt sich entlang der U-förmigen Außenkontur an der Oberseite des Filterelementes 3. Die Stützrippen 6 erlauben eine Einströmung der Rohluft zur unten liegenden Rohseite des Filterelementes 3, sie können ggf. zusätzlich zur Stützfunktion auch eine strömungsleitende Funktion haben.
Im U-förmigen Bereich des Filterelementes 3 ist ein Gassammelraum 8 für das gereinigte Gas gebildet, welches von der oben liegenden Reinseite des Filterelementes 3 in den Gassammelraum 8 einströmt. Der Gassammelraum 8 liegt innerhalb der rechteckförmigen Außenkontur bzw. Einhüllenden des Filterelementes 3 und wird an drei Seiten von dem Filterelement 3 begrenzt. Der Gassammelraum 8 ist randseitig offen ausgebildet, im Bereich seiner offenen Seite befindet sich ein gehäuseseitiger Abströmstutzen 9, über den das im Gassammelraum gesammelte, gereinigte Gas gemäß Pfeil 10 aus dem Filtergehäuse abgeleitet wird. Der Pfeil 10 markiert zugleich die Längsachse des Abströmstutzens 9. Der Abströmstutzen 9 weist auf seiner dem Gassammelraum 8 zugewandten Seite eine tulpen- bzw. trompetenförmige Erweiterung auf, die eine verbesserte Ableitung des Gases aus dem Gassammelraum 8 gewährleistet.
Neben dem Sammeln des an der Oberseite ausströmenden, gereinigten Gases am Filterelement 3 kommt dem Gassammelraum auch eine strömungsberuhigende Funktion zu. Hierdurch wird eine laminare Abströmung des gereinigten Gases gemäß Pfeil 10 über den Abströmstutzen 9 unterstützt.
Einteilig mit dem Dichtungselement 7 auf der Ober- bzw. Reinseite des Filterelementes 3, das entlang der Außenkontur am Filterelement 3 umläuft, ist ein Dichtungshenkel 11 ausgebildet, der den Gassammelraum 8 überbrückt und auf der Mantelfläche des Abströmstutzens 9 aufliegt.
In 2 ist die Filtereinrichtung 1 mit einem Kunststoff-Deckelelement 12 dargestellt, der auf das Filterelement 3 aufgesetzt ist. In 3 ist das Deckelelement 12 in einer Ansicht von unten dargestellt, woraus zu entnehmen ist, dass am Deckelelement 12 ein umlaufender Dichtrahmen 13 angeformt ist, der in montierter Position auf dem umlaufenden Dichtungselement 7 (1) aufliegt und einen Reinraum an der oben liegenden Reinseite des Filterelements 3 nach außen begrenzt. Auf der Innenseite des Deckelelementes 12 ist außerdem, wie 3 des Weiteren zu entnehmen, ein Stützrahmen 14 angeformt, welcher der rechteckförmigen Kontur des Gassammelraumes 8 entspricht und in den Durchbrüche 15 eingebracht sind, über die das gereinigte Gas von der Reinseite des Filterelements nach innen in Richtung Gassammelraum 8 strömt.
4 zeigt eine Schnittdarstellung durch den Randbereich des Filterelementes 3 mit umlaufendem Dichtungselement 7, das radial dichtend wirkt und an dem aus Kunststoff bestehenden Filtergehäuse 2 über die Stützrippen 6 bzw. einem von den Stützrippen 6 getragenen Querbalken abgestützt wird. Zwischen den Stützrippen 6 bzw. dem Querbalken und dem Filterelement 3 befindet sich eine Dichtlippe 7a. Auf der Außenseite der Stützrippe 6 bzw. dem Querbalken liegt eine weitere, umgebogene Dichtlippe 7b. Die Dichtlippe 7b sowie die obenliegenden Abschnitte des Dichtungselementes 7 werden von dem Deckelelement 12 übergriffen.
In den 5 und 6 ist das Filterelement 3 in Einzeldarstellung gezeigt. Das U-förmige Filterelement 3 setzt sich aus drei einzelnen, separat ausgebildeten Einzelfiltern zusammen, die als Filterbälge 16, 17 und 18 ausgeführt sind, welche jeweils ein gefaltetes Filtermittel aufweisen und eben bzw. plattenförmig ausgebildet sind. Die oben liegende Reinseite aller Filterbälge 16, 17 und 18 liegt in einer gemeinsamen Ebene, wohingegen die unten liegende Rohseite auf Grund unterschiedlicher Höhe der Filterbälge in verschiedenen Ebenen liegt. Die beiden außen liegenden Filterbälge 16 und 18 bilden die Schenkel der U-Form, der mittlere, zwischenliegende Filterbalg 17 verbindet die beiden außen liegenden Filterbälge 16 und 18. Die Filterbälge 16, 17 und 18 begrenzen den rechteckförmigen Gassammelraum an drei verschiedenen Seiten. Auch das Filterelement 3 weist insgesamt Rechteckform auf, wobei sich der Gassammelraum 8 innerhalb der Einhüllenden bzw. Außenkontur der Rechteckform des Filterelementes 3 befindet und randseitig offen ausgebildet ist. Der erste, außen liegende Filterbalg 16 weist eine geringere Höhe auf als die beiden weiteren Filterbälge 17 und 18, die gleich hoch ausgebildet sind. Die Länge des Gassammelraums 8 – entlang der Längserstreckung der seitlichen Schenkel 16 und 18 gesehen – entspricht etwa der Hälfte der Gesamtlänge des Filterelementes 3.
An seiner offenen Seite wird der Gassammelraum 8 Im Bereich der Außenkontur des Filterelements von dem Dichtungshenkel 11 überspannt, welcher im montierten Zustand (7) auf der äußeren Mantelfläche des Abströmstutzens 9 aufliegt. Im Ausführungsbeispiel gemäß den 5 bis 7 ist der Dichtungshenkel 11 einteilig mit dem Dichtungselement 7 auf der Reinseite des Filterelementes 3 ausgebildet. Das Dichtungselement 7 und der Dichtungshenkel 11 werden an das Filterelement 3 angegossen.
Der Dichtungshenkel 11 liegt im unverformten Zustand (5, 6) in der gleichen Ebene wie das umlaufende Dichtungselement 7 und ist konvex nach außen gekrümmt, so dass die tatsächliche Länge des Dichtungshenkels 11 größer ist als die zu überbrückende Breite des Gassammelraums 8. Dies ermöglicht es, den Dichtungshenkel 11, wie in 7 dargestellt, um 90° hochzuklappen und hierdurch dreidimensional zu verformen, so dass sich der Dichtungshenkel an den Außenmantel des Abströmstutzens 9 im Filtergehäuse 2 anlegt.
Jeweils zwei aneinandergrenzende Filterbälge 16, 17 bzw. 17, 18 sind von einem Dichtstreifen 19 bzw. 20 zusammengehalten. Im Übrigen liegen die Filterbälge 16, 17, 18 unmittelbar aneinander. Auch das umlaufende Dichtungselement 7 hält die Filterbälge 16 bis 18 zusammen.
Die Erstreckung in Querrichtung, also quer zur Längserstreckung entlang der die Schenkel bildenden, außen liegenden Filterbälge 16 und 18, kann für die Filterbälge unterschiedlich groß ausfallen. Im Ausführungsbeispiel weist der erste, außen liegende Filterbalg 16 eine kleinere Quererstreckung auf als die beiden weiteren Filterbälge 17 und 18, die annähernd in Querrichtung gleich groß sind.
In den 8 und 9 ist eine Ausführungsvariante dargestellt, bei der das Filterelement 3 grundsätzlich den gleichen Aufbau wie in 5 aufweist. Zusätzlich sind jedoch Dichtaugen 21 an dem umlaufenden Dichtungselement 7 angeformt, die zur Aufnahme eines Zugankers dienen, über den im Bereich der Dichtaugen 21 das Deckelelement 12 mit dem Filtergehäuse 2 durch Verschrauben zu verbinden ist. Die Dichtaugen 21 befinden sich im Gassammelraum 8 auf der dem mittleren Filterbalg 7 zugewandten Seite und sind vorzugsweise einteilig mit dem Dichtungselement 7 ausgeführt. Der Zuganker 22 wird von oben in eine Vertiefung im Deckelelement 12 eingesetzt und in einen Dom 23 des Filtergehäuses 2 eingeschraubt, der von dem unten liegenden Filtergehäuse 2 nach oben ragt und sich im Eckbereich des Gassammelraums 8 befindet. Das Dichtauge 21 umgreift den Dom 23 und stützt sich auf einer Ringschulter 24 des Doms 23 ab. Die oben liegende Stirnseite des Dichtauges 21 wird axial von der Vertiefung im Deckelelement beaufschlagt, an der auch der Kopf des Zugankers 22 anliegt. Mit dem Einschrauben des Zugankers 22 in den Dom 23 wird axial ein Druck auf das Dichtauge 21 ausgeübt, so dass der oben liegende Reinraum strömungsdicht von der unten liegenden Rohseite separiert ist.
In den 10 und 11 ist eine Ausführungsvariante zur Herstellung eines umlaufenden Dichtungselementes 7 dargestellt. Im Unterschied zu den vorherigen Ausführungsbeispielen wird das Dichtungselement 7 nicht an das Filterelement angegossen, vielmehr wird gemäß den 10 und 11 ein Träger 25 aus Kunststoff, der einen Rahmen bildet, mit dem Filterelement bzw. dem Filterbalg verbunden, insbesondere verklebt. Der Rahmen 25 kann anschließend mit einem Dichtungsmaterial versehen werden, beispielsweise mit einem andosierten PUR-Schaum.
Der Dichtungshenkel 11, welcher auf dem Abströmstutzen aufliegt, ist als ein separates Bauteil ausgeführt und besteht analog zum Dichtungselement 7 aus einem Träger aus Kunststoff, der U-förmig ausgebildet ist und an seinen beiden Stirnseiten jeweils eine Verbindungslasche 26 zur Verbindung mit dem Rahmen 25 aufweist. Nach dem Verbinden des Dichtungshenkels 11 mit dem Rahmen 25 (11) können in einem gemeinsamen Schritt der Rahmen 25 und der Kunststoffträger des Dichtungshenkels 11 mit Dichtungsmaterial versehen werden.
Der Dichtungshenkel 11 weist eine dreidimensional verformte Gestalt auf und ist insbesondere an die Außenkontur des Abströmstutzens angepasst.
Im Ausführungsbeispiel gemäß 12 ist der Dichtungshenkel 11 einteilig mit dem Dichtungselement 7 ausgebildet. Das Dichtungselement 7 besteht wie im Ausführungsbeispiel gemäß 10 und 11 aus einem Rahmen 25 aus Kunststoff, der mit dem Filterelement 3 verbunden wird, beispielsweise mittels Verkleben. Einteilig mit dem Rahmen 25 ist der Kunststoffträger des Dichtungshenkels 11 ausgebildet, der dreidimensional verformt ist und gemäß linker Bildhälfte in 12 gegenüber der Ebene des Rahmens 25 nach oben abgekröpft und gemäß rechter Bildhälfte in 12 nach unten abgekröpft ist. Der Rahmen 25 und der Kunststoffträger des Dichtungshenkels 11 werden in einem gemeinsamen Schritt mit Dichtungsmaterial versehen, das beispielsweise angespritzt werden kann.
Im Ausführungsbeispiel gemäß 13 ist wie bei 11 das Dichtungselement 7 mit einem Rahmen 25 versehen, mit dem einteilig der Kunststoffträger des Dichtungshenkels 11 ausgebildet ist. Rahmen 25 und Kunststoffträger des Dichtungshenkels können gemeinsam mit Dichtungsmaterial versehen werden. Im Dichtungshenkel 11 kann, im Unterschied zu 12, ein zusätzlicher Steg 11a angeformt sein, der sich mittig zwischen dem U-förmigen Dichtungshenkel 11 erstreckt und die Stabilität verbessert. der zusätzliche Steg 11a kann zudem Träger weiterer Kunststoff-Funktionsteile sein. Auch der Steg 11a kann mit Dichtungsmaterial versehen werden.
In 14 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Filterelementes 3 mit einem Filterbalg 16 dargestellt, der als Faltenfilter ausgebildet ist. Der Filterbalg 16 ist im randseitigen Bereich ausgeschnitten, wobei der Ausschnitt den Gassammelraum 8 bildet, der in 14 eine teilkreisförmige Grundform aufweist.
An der Außenkontur des Filterbalgs 16 läuft das Dichtungselement 7 um, das auch der Kontur im Bereich des den Gassammelraum 8 bildenden Ausschnittes folgt. Im Bereich des Gassammelraums 8 nimmt das Dichtungselement Ringform ein, wobei der über die Randseite des Filterelementes überstehende Ringbereich den Dichtungshenkel 11 bildet, der im eingebauten Zustand des Filterelementes auf der Mantelfläche des Abströmstutzens aufliegt. ggf. ist am Filterbalg 16 ein Kunststoffrahmen angespritzt, der Träger des Dichtungselements 7 ist und auch Bestandteil des Dichtungshenkels 11 sein kann.
Im innen liegenden Bereich des ringförmigen Dichtungselementes ist ein Dichtauge 21 angeformt, das entsprechend zur Ausführung gemäß den 8 und 9 zur Aufnahme eines Zugankers dient, über den im Bereich des Dichtauges ein Deckelelement mit dem Filtergehäuse durch Verschrauben zu verbinden ist.
Im Ausführungsbeispiel gemäß 15 weist das Filterelement 3 zwei Filterbälge 16 und 17 auf, die jeweils rechteckförmig ausgebildet und gleich groß sind. Die Filterfalten der beiden Filterbälge 16 und 17 verlaufen parallel; sie liegen außerdem parallel zu der Randseite, in die durch Ausschneiden der Gassammelraum 8 eingebracht ist. Die beiden Filterbälge 16 und 17 sind über den Dichtstreifen 19 verbunden.
Der Gassammelraum 8 besitzt eine rechteckförmige Grundform, er ist asymmetrisch in der Weise in das Filterelement 3 eingebracht, dass der den Gassammelraum bildende Ausschnitt zu einem größeren Teil den Filterbalg 17 und zu einem kleineren Teil den Filterbalg 16 betrifft. Hierdurch ist der Gassammelraum 8 gegenüber einer Längsmittelebene, in der auch der Dichtstreifen 19 liegt, seitlich versetzt angeordnet.
Am Filterelement 3 ist ein umlaufender Kunststoffrahmen 30 angespritzt, der der Außenkontur des Filterelementes 3 mit beiden Filterbälgen 16 und 17 folgt und Träger des Dichtungselementes 7 ist. Der Kunststoffrahmen 30 folgt auch dem Ausschnitt, der den Gassammelraum 8 bildet. Außerdem wird der Gassammelraum 8 im Bereich des Ausschnittes entlang der Außenkontur henkelförmig überbrückt; das Dichtungselement, das ebenfalls in diesem Bereich auf dem Kunststoffrahmen 30 aufliegt, bildet gemeinsam mit dem Kunststoffrahmen 30 den Dichtungshenkel 11. Der Kunststoffrahmen 30 ist in dem überbrückenden Abschnitt henkelförmig verformt, wobei der Henkel oberhalb der Ebene der plattenförmigen Dichtungsbälge 16 und 17 liegt.
Im Ausführungsbeispiel gemäß 16 umfasst das Filterelement 3 zwei plattenförmige Filterbälge 16 und 17 mit parallel verlaufenden Filterfalten. Zwischen den beiden Filterbälgen 16 und 17 befindet sich ein verbindender Dichtstreifen 19. Der Gassammelraum 8 ist von einem dreieckförmigen Ausschnitt in den Filterbälgen 16 und 17 gebildet, der Ausschnitt ist symmetrisch eingebracht, wobei die offene Dreiecksseite dem Randbereich des Filterelementes zugewandt ist. An der Außenkontur der Filterbälge 16 und 17 läuft ein Dichtungselement 7 um, das ggf. auf einem Kunststoffrahmen aufsitzen kann, der unmittelbar an die Filterbälge 16 und 17 angespritzt ist. Der dreieckförmige Gassammelraum 8 ist symmetrisch in das Filterelement 3 eingebracht.
Die Filterfalten der Filterbälge 16 und 17, die parallel zueinander verlaufen, erstrecken sich orthogonal zu derjenigen Randseite des Filterelementes 3, in die der Ausschnitt eingebracht ist, welcher den Gassammelraum 8 bildet. Der Gassammelraum 8 ist auch im Bereich der Außenkontur des Filterelementes 3 von dem Dichtungselement 7 überbrückt, das in diesem Abschnitt einen Dichtungshenkel 11 bildet. Es kann ein umlaufender Kunststoffrahmen vorgesehen sein, der der Kontur des Gassammelraums 8 folgt und außerdem den Gassammelraum im Bereich der Einhüllenden des Filterelementes überbrückt.
Im Ausführungsbeispiel gemäß 17 sind die beiden Filterbälge 16 und 17 ebenfalls mit parallel verlaufenden Filterfalten ausgebildet, die sich jedoch parallel zu derjenigen Randseite des Filterelementes 3 erstrecken, in die der Ausschnitt mit dem Gassammelraum 8 eingebracht ist. Das umlaufende Dichtungselement 7 ist entweder unmittelbar auf die Filterbälge 16, 17 aufgebracht oder befindet sich auf einem angespritzten Kunststoffrahmen, der an die Filterbälge angespritzt ist.
Der den Gassammelraum 8 bildende Ausschnitt ist symmetrisch in die beiden Filterbälge 16 und 17 eingebracht und weist Rechteckform auf. Jedoch ist der Gassammelraum 8 mit einer teilkreisförmigen Grundfläche versehen; der verbleibende Raum zwischen dem teilkreisförmigen Gassammelraum und der Randseite der Filterbälge 16, 17 mit dem rechteckförmigen Ausschnitt ist von einer Dichtungsmasse 31 ausgefüllt, bei der es sich beispielsweise um PUR handelt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2223727 A1 [0002]
DE 102004002293 A1 [0003]

Claims

Filtereinrichtung zur Gasfiltration, insbesondere Luftfilter, mit einem plattenförmigen Filterelement (3) in einem Filtergehäuse (2), wobei das Filterelement (3) orthogonal zu seiner Filterebene von dem zu reinigenden Gas durchströmbar und auf der Reinseite des Filterelements (3) ein Abströmstutzen (9) in das Filtergehäuse (2) eingebracht ist, über den das gereinigte Gas aus dem Filtergehäuse (2) ableitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse des Abströmstutzens (9) parallel zur Filterebene des Filterelements (3) liegt und der lichte Durchmesser des Abströmstutzens (9) mindestens in teilweiser Überdeckung mit dem Filterelement (3) steht.
Filtereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abströmstutzen (9) dem Filterelement (3) direkt zugewandt ist.
Filtereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse des Abströmstutzens (9) zumindest annähernd in der Filterebene des Filterelements (3) liegt.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abströmstutzen (9) auf der dem Filterelement (3) zugewandten Seite eine tulpenförmige Erweiterung aufweist.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Abströmstutzen (9) ein Gassammelraum (8) vorgelagert ist, in den das gereinigte Gas von der Reinseite des Filterelements (3) einströmt.
Filtereinrichtung zur Gasfiltration, insbesondere Luftfilter, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einem plattenförmigen Filterelement (3) in einem Filtergehäuse (2), wobei das Filterelement (3) orthogonal zu seiner Filterebene von dem zu reinigenden Gas durchströmbar und auf der Reinseite des Filterelements (3) ein Abströmstutzen (9) in das Filtergehäuse (2) eingebracht ist, über den das gereinigte Gas aus dem Filtergehäuse (2) ableitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Abströmstutzen (9) ein Gassammelraum (8) vorgelagert ist, in den das gereinigte Gas von der Reinseite des Filterelements (3) einströmt, wobei der Gassammelraum (8) als eine Ausnehmung im Filterelement (3) ausgebildet ist.
Filtereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (3) eine rechteckige Einhüllende aufweist und der Gassammelraum (8) als Ausnehmung innerhalb der rechteckigen Einhüllenden ausgeführt ist.
Filtereinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Erstreckung des Gassammelraums (8) in Abströmrichtung zwischen 25% und 75% der Erstreckung des Filterelements (3) beträgt.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (3) U-förmig ausgebildet ist.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (3) H-förmig ausgebildet ist und zwei gegenüberliegende Gassammelräume (8) begrenzt, die jeweils mit einem Abströmstutzen (9) kommunizieren.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gassammelraum (8) als randseitig offene Ausnehmung im Filterelement (3) ausgebildet ist.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass an den Gassammelraum (8) zusätzlich zum Abströmstutzen (9) ein Sekundärgasanschluss angeschlossen ist.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundform des Gassammelraums (8) einem Ausschnitt aus dem Filterelement (3) entspricht.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundform des Gassammelraums (8) des Filterelements (3) kleiner ist als ein Ausschnitt aus dem Filterelement (3), wobei der verbleibende Raum zwischen dem Gassammelraum (8) und der Randseite des Filterelements (3) von einer Dichtmasse aufgefüllt ist.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Gassammelraum (8) eine rechteckige, eine dreieckförmige oder eine runde oder ovale Grundform aufweist.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Filterelement (3) ein umlaufender Kunststoffrahmen angeordnet, beispielsweise angespritzt ist.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (3) aus mindestens zwei Filterbälgen (16, 17, 18) zusammengesetzt ist.
Filtereinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterfalten mindestens eines Filterbalgs (16, 17, 18) orthogonal zu der Randseite des Filterelements, an der sich der randseitig offene Gassammelraum (8) befindet, verlaufen.
Filtereinrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterfalten mindestens eines Filterbalgs (16, 17, 18) parallel zu der Randseite des Filterelements, an der sich der randseitig offene Gassammelraum (8) befindet, verlaufen.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass im Filtergehäuse (2) Stützrippen (6) angeordnet sind, die ein Dichtungselement (7) am Filterelement (3) abstützen.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Abströmstutzen (9) ein Dichtungshenkel (11) aufliegt, der einteilig mit einem Dichtungselement (7) entlang der Außenkontur am Filterelement (3) ausgebildet ist.