DE102015011661A1

DE102015011661A1 - Filterelement für eine Filtereinrichtung zur Gasfiltration

Info

Publication number: DE102015011661A1
Application number: DE102015011661.4A
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
Also published as: CN105413321A; US20160074794A1; US9895640B2

Abstract

Ein Filterelement für eine Filtereinrichtung zur Gasfiltration weist mindestens zwei benachbart angeordnete Einzelfilter auf, die orthogonal zur Filterebene von dem zu reinigenden Gas durchströmbar sind. Die Einzelfilter begrenzen an mindestens zwei Seiten einen randseitig offenen Gassammelraum, der mit der Reinseite der Einzelfilter strömungsverbunden ist und zur Aufnahme des gereinigten Gases dient.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Filterelement für eine Filtereinrichtung zur Gasfiltration, insbesondere für einen Luftfilter, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Stand der Technik
In der EP 1 447 250 A2 wird eine Filteranordnung mit einem Filtereinsatz beschrieben, der in einem Filtergehäuse aufgenommen ist und zwei plattenförmige, voneinander separat ausgebildete Einzelfilter umfasst, die nebeneinander liegend positioniert sind. Die Einzelfilter sind jeweils rechteckförmig ausgebildet, sie weisen jedoch eine unterschiedliche Größe auf und sind mit einem Höhenversatz im Filtergehäuse aufgenommen. Die Filterelemente werden orthogonal zu ihrer jeweiligen Filterebene von dem zu reinigenden Fluid durchströmt.
In der DE 198 16 431 A1 wird ein Filterelement für einen Luftfilter beschrieben, das als Filterbalg mit Zickzackfaltung ausgeführt ist, wobei der Filterbalg verschiedene Faltenbereiche aufweist, in denen sich die Faltenhöhe und/oder die Richtung der Falten voneinander unterscheidet. Der Filterbalg wird orthogonal zu seiner Filterebene von der zu reinigenden Luft durchströmt, wobei aufgrund der unterschiedlichen Höhe der verschiedenen Bereiche die Anströmseite stufenförmig ausgebildet ist, wohingegen die Reinseite aller Filterbereiche in einer gemeinsamen Ebene liegt.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Filterelement für eine Filtereinrichtung zur Gasfiltration mit einfachen konstruktiven Maßnahmen kompakt und effizient arbeitend auszuführen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Das erfindungsgemäße Filterelement kommt in Filtereinrichtungen zur Gasfiltration zum Einsatz, beispielsweise in Luftfiltern für die Filtration der einer Brennkraftmaschine zuzuführenden Verbrennungsluft oder für die Reinigung von Atemluft für einen Fahrgastinnenraum oder eine Kabine. Das Filterelement ist insbesondere eben bzw. plattenförmig ausgebildet und wird orthogonal zu seiner Filterebene von dem zu reinigenden Gas durchströmt.
Das Filterelement umfasst mindestens zwei plattenförmige Einzelfilter, die jeweils orthogonal zur Filterebene durchströmt werden und benachbart zueinander angeordnet sind. Die beiden Einzelfilter begrenzen einen Gassammelraum, der mit der Reinseite der Einzelfilter strömungsverbunden ist und in den das gereinigte Gas einströmt. Der Gassammelraum wird an mindestens zwei seiner Seiten von den Einzelfiltern begrenzt, er ist zugleich an einer Randseite offen ausgebildet, über die das gereinigte Gas aus dem Gassammelraum abströmen kann. Der Gassammelraum hat neben der das gereinigte Gas aufnehmenden Funktion auch eine strömungsberuhigende Funktion, so dass Verwirbelungen und Turbulenzen im Gas reduziert werden und eine laminare Abströmung aus dem Gassammelraum möglich ist. Aufgrund der seitlichen Begrenzung des Gassammelraums durch die Einzelfilter des Filterelementes befindet sich der Gassammelraum in gleicher Höhe der Einzelfilter, so dass in Vertikalrichtung – orthogonal zur Filterebene gesehen – eine kompakte Ausführung gegeben ist. Die Abströmung aus dem Gassammelraum erfolgt vorzugsweise über den randseitig offenen Bereich, so dass in Vertikalrichtung kein zusätzlicher Bauraum für Abströmungsleitungen erforderlich ist.
Die Anström- bzw. Rohseite und die Abström- bzw. Reinseite des Filterelementes werden jeweils von einer Seitenfläche der Einzelfilter gebildet. Von der Reinseite strömt das gereinigte Gas parallel zur Filterebene in Richtung Gassammelraum, in welchem die Strömungsberuhigung und anschließend die Abströmung aus dem Filtergehäuse erfolgt, in welchem das Filterelement aufgenommen ist.
Der Gassammelraum kann verschiedene Geometrieformen aufweisen. Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist der Gassammelraum rechteckig ausgebildet, wobei auch sonstige eckige, gekrümmte bzw. runde oder teilrunde Querschnittsformen in Betracht kommen, beispielsweise dreieckige oder trapezförmige Querschnitte oder halbrunde Geometrien.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist das Filterelement U-förmig ausgebildet und wird der Gassammelraum an drei seiner Seiten von den Einzelfiltern begrenzt. Der Gassammelraum ist in dieser Ausführung bevorzugt rechteckig ausgebildet. Das Filterelement wird vorteilhafterweise bei U-förmiger Ausführung von insgesamt drei Einzelfiltern gebildet, von denen zwei außen liegende Einzelfilter die beiden Schenkel der U-Form bilden, welche von einem mittleren, kürzer ausgeführten Einzelfilter verbunden werden. Die Erstreckung des Gassammelraums in Längsrichtung der Schenkel der U-Form gesehen beträgt bevorzugt zwischen 25% und 75%, beispielsweise 50% der Längserstreckung des Filterelements, bezogen auf die Längsrichtung der seitlichen Schenkel.
Gemäß weiterer zweckmäßiger Ausführung weist das Filterelement genau einen Gassammelraum auf. In einer alternativen Ausführung ist es auch möglich, mehr als einen Gassammelraum im Filterelement vorzusehen, beispielsweise bei einer H-förmigen Ausführung des Filterelementes zwei gegenüberliegende Gassammelräume, die bevorzugt jeweils rechteckförmig ausgebildet sind und jeweils an drei Seiten von den Einzelfiltern des Filterelementes begrenzt werden. Die Einzelfilter können unmittelbar nebeneinander liegend angeordnet sein. Zwischen den unmittelbar benachbarten Einzelfiltern kann ein Verbindungselement angeordnet sein, über das die Einzelfilter miteinander verbunden sind. Das Verbindungselement ist beispielsweise als ein Dichtstreifen angeordnet, welcher bevorzugt an der Reinseite der Einzelfilter angeordnet ist. Der Dichtstreifen ist beispielsweise als ein PUR-Steg ausgeführt. Das Verbindungselement kann gegebenenfalls auch an der Rohseite der Einzelfilter angeordnet sein, um die Einzelfilter miteinander zu verbinden.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist an der Reinseite des Filterelementes entlang der Außenkontur ein umlaufendes Dichtungselement angeordnet, welches im montierten Zustand des Filterelementes die Roh- von der Reinseite separiert. Das umlaufende Dichtungselement im Randbereich des Filterelementes verbindet ebenfalls die aneinander grenzenden Einzelfilter.
Die Einzelfilter sind beispielsweise als Filterbälge mit einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium ausgebildet. Die Zickzackfaltung der Filterbälge verläuft für alle Einzelfilter vorzugsweise in die gleiche Richtung. Die Filterfalten verlaufen zweckmäßigerweise orthogonal zu der Randseite des Filterelements, an der sich der randseitig offene Gassammelraum befindet, oder parallel zu dieser Randseite. Möglich ist auch eine Ausführung, in der die Einzelfilter eine sich unterscheidende Ausrichtung der Filterfalten aufweisen, beispielsweise ein Einzelfilter mit Filterfalten orthogonal zur Randseite des Filterelements mit dem Gassammelraum und ein weiterer Einzelfilter mit Filterfalten parallel zur Randseite des Filterelements mit dem Gassammelraum.
Die Einzelfilter sind eben bzw. plattenförmig ausgebildet, wobei vorzugsweise die Reinseite sämtlicher Einzelfilter in einer gemeinsamen Ebene liegt. An der Rohseite können, bei unterschiedlicher Höhe der Einzelfilter, Stufen ausgeprägt sein. Gemäß einer alternativen Ausführung liegt die Rohseite sämtlicher Einzelfilter in einer gemeinsamen Ebene, wobei gegebenenfalls, bei unterschiedlicher Höhe der Einzelfilter, die Reinseite mit Stufen versehen ist. Des Weiteren ist es aber auch möglich, dass die Einzelfilter alle die gleiche Höhe aufweisen und bevorzugt sowohl die Rohseite als auch die Reinseite jeweils in einer gemeinsamen Ebene liegt. Vorteilhaft ist es, wenn mindestens eine Seite, also entweder die Reinseite oder die Rohseite, sämtlicher Einzelfilter in einer gemeinsamen Ebene liegt.
Das Filterelement setzt sich aus mindestens zwei Einzelfiltern zusammen, die bevorzugt miteinander verbunden sind. Beispielsweise ergibt sich ein L-förmiges Filterelement. Bei U- oder H-förmiger Ausführung des Filterelementes ist es zweckmäßig, insgesamt drei Einzelfilter vorzusehen, von denen der mittlere Einzelfilter in Richtung der Längserstreckung der seitlichen, die Schenkel bildenden Einzelfilter eine geringere Länge aufweist.
In jedem Fall ist es zweckmäßig, dass der Gassammelraum innerhalb der Einhüllenden des Filterelementes angeordnet ist, welche die Außenkontur des Filterelementes umschließt. Bei U- oder H-förmiger Ausführung ist die Einhüllende bzw. Außenkontur rechteckig, wobei sich der Gassammelraum innerhalb dieser rechteckigen Außenkontur befindet und vorzugsweise selbst eine rechteckige Geometrie besitzt.
Die Einzelfilter können orthogonal zur Filterebene eine unterschiedliche oder auch eine gleiche Erstreckung aufweisen. Des Weiteren ist es möglich, dass die Einzelfilter in einer oder in beide Richtungen der Filterebene die gleiche oder eine sich unterscheidende Erstreckung besitzen. So ist es beispielsweise zweckmäßig, dass bei U-förmiger Ausführung des Filterelementes die beiden seitlichen Einzelfilter eine gleiche Länge in Richtung der Längserstreckung der seitlichen Schenkel besitzen, wohingegen die seitlichen Einzelfilter eine unterschiedliche Breite aufweisen können. In Betracht kommt aber auch eine gleiche Breite der seitlichen Einzelfilter. Der mittlere Einzelfilter kann die gleiche Breite wie ein angrenzender Einzelfilter oder auch eine sich unterscheidende Breite aufweisen.
Das aus mehreren Einzelfiltern zusammengesetzte Filterelement wird in ein Filtergehäuse eingesetzt, wobei der Gassammelraum des Filterelementes vorteilhafterweise mit einem Abströmstutzen strömungsverbunden ist, der in das Filtergehäuse eingebracht ist und über den die Ableitung des gereinigten Gases aus der Filtereinrichtung erfolgt. Der Abströmstutzen kann in der Weise in das Filtergehäuse eingebracht sein, dass die Längsachse des Abströmstutzens parallel zur Filterebene des Filterelementes verläuft. Des Weiteren ist es vorteilhaft, dass der lichte Durchmesser des Abströmstutzens, über den die Ableitung des gereinigten Gases aus dem Gassammelraum 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. Dies verringert zum einen die Bauraumhöhe, zum andern kann das Gas unmittelbar aus dem Gassammelraum über den Anströmstutzen abgeleitet werden.
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.
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 weiteres Filterelement mit einem rechteckförmigen Gassammelraum und zwei Einzelfiltern, die jeweils als Filterbalg mit Filterfalten ausgebildet sind,
15 ein Filterelement in einer weiteren Ausführungsvariante mit einem dreieckförmigen Gassammelraum,
16 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 oben liegenden 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 B. 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.
Im Ausführungsbeispiel gemäß 14 weist das Filterelement 3 zwei Filterbälge 16 und 17 auf, die jeweils rechteckförmig ausgebildet sind 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 15 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 gegebenenfalls 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 16 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 1447250 A2 [0002]
DE 19816431 A1 [0003]

Claims

Filterelement für eine Filtereinrichtung zur Gasfiltration, insbesondere für einen Luftfilter, mit mindestens zwei benachbart angeordneten, plattenförmigen Einzelfiltern (16, 17, 18), die orthogonal zur Filterebene von dem zu reinigenden Gas durchströmbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelfilter (16, 17, 18) an mindestens zwei Seiten einen randseitig offenen Gassammelraum (8) begrenzen, der mit der Reinseite der Einzelfilter (16, 17, 18) strömungsverbunden ist und zur Aufnahme des gereinigten Gases dient.
Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (3) U-förmig ausgebildet ist und der Gassammelraum (8) an drei Seiten von den Einzelfiltern (16, 17, 18) begrenzt ist.
Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (3) H-förmig ausgebildet ist und zwei gegenüberliegende Gassammelräume (8) begrenzt.
Filterelement nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gassammelraum (8) eine runde, ovale rechteckförmige oder dreieckförmige Grundform aufweist.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelfilter (16, 17, 18) über ein Verbindungselement (19, 20) miteinander verbunden sind.
Filterelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement ein Dichtstreifen (19, 20) ist, der an der Roh- oder der Reinseite die Einzelfilter (16, 17, 18) miteinander verbindet.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an der Reinseite des Filterelements (3) entlang der Außenkontur ein umlaufendes Dichtungselement (7) angeordnet ist.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelfilter (16, 17, 18) als Filterbälge mit Filterfalten ausgeführt sind.
Filterelement nach Anspruch 8, 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.
Filterelement nach Anspruch 8 oder 9, 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.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundform des Gassammelraums (8) des Filterelements (3) einem Ausschnitt aus den Einzelfiltern (16, 17, 18) entspricht.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundform des Gassammelraums (8) des Filterelements (3) kleiner ist als ein Ausschnitt aus den Einzelfiltern (16, 17, 18), wobei der verbleibende Raum zwischen dem Gassammelraum (8) und der Randseite der Einzelfilter (16, 17, 18) von einer Dichtmasse aufgefüllt ist.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass an den Einzelfiltern (16, 17, 18) ein umlaufender Kunststoffrahmen angeordnet, beispielsweise angespritzt ist.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Roh- und/oder die Reinseite der Einzelfilter (16, 17, 18) in einer gemeinsamen Ebene liegt.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass insgesamt drei aneinandergrenzende Einzelfilter (16, 17, 18) vorgesehen sind.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelfilter (16, 17, 18) orthogonal zur Filterebene eine unterschiedliche Erstreckung aufweisen.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelfilter (16, 17, 18) in mindestens einer in der Filterebene liegenden Richtung eine unterschiedliche Erstreckung aufweisen.
Filtereinrichtung mit einem Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 17 in einem Filtergehäuse (2).
Filtereinrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass in das Filtergehäuse (2) ein Abströmstutzen (9) eingebracht ist, über den das gereinigte Gas aus dem Filtergehäuse (2) ableitbar ist, wobei der Abströmstutzen (9) an den Gassammelraum (8) angrenzt.