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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Filterelement, insbesondere ein Gasfilterelement, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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In der
DE 10 2011 083 657 A1 wird ein Filterelement beschrieben, das in der Frischluftanlage eines Fahrzeuges eingesetzt wird. Das Filterelement umfasst zwei separat ausgebildete Filtermediumkörper, an denen die Filtration der Frischluft stattfindet und die an gegenüberliegenden Seiten eines gemeinsamen Trägerkörpers gehalten sind. Die beiden Filtermediumkörper sind jeweils als balgförmige Faltenfilter ausgeführt und begrenzen zwischen sich einen Reinraum, aus dem die gereinigte Luft axial abgeleitet wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kompakt ausgeführtes Filterelement mit hoher Filtrationsleistung zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Das erfindungsgemäße Filterelement wird bevorzugt zur Gasfiltration eingesetzt, zum Beispiel zur Filtration der Verbrennungsluft einer Brennkraftmaschine. Gegebenenfalls kann das Filterelement auch zur Filtration von Flüssigkeiten eingesetzt werden.
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Das Filterelement weist mindestens zwei separat ausgebildete Filtermediumkörper auf, an denen die Filtration des Fluids stattfindet. Die Filtermediumkörper sind an einem gemeinsamen Trägerkörper angeordnet und schließen zwischen sich einen Strömungsraum für das Fluid ein. Der Strömungsraum befindet sich vorzugsweise an der Reinseite der Filtermediumkörper, die in dieser Ausführung von außen nach innen in Richtung Strömungsraum durchströmt werden, wobei das gereinigte Fluid sämtlicher Filtermediumkörper im Strömungsraum gesammelt und aus diesem abgeleitet wird. Gegebenenfalls kommt auch eine Durchströmung in Gegenrichtung in Betracht, so dass der zwischenliegende Strömungsraum die Rohseite bildet und ungereinigtes Fluid aus dem Strömungsraum durch die Filtermediumkörper von innen nach außen geleitet wird.
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Mindestens zwei Filtermediumkörper, gegebenenfalls sämtliche Filtermediumkörper sind zumindest abschnittsweise gekrümmt ausgebildet. Die Krümmung der Filtermediumkörper erfolgt gleichsinnig und somit in die gleiche Richtung, so dass die gekrümmte Außenseite der Filtermediumkörper in eine gemeinsame Richtung weist und die gekrümmte Innenseite ebenfalls in eine gemeinsame, entgegengesetzte Richtung weist. Der Trägerkörper kann gegebenenfalls die gleiche Krümmung wie die Filtermediumkörper aufweisen.
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Diese Ausführung hat den Vorteil, dass eine verbesserte Anpassung an entsprechend geformte Einbauräume möglich ist, in die das Filterelement bzw. die Filtereinrichtung, welche das Filterelement aufweist, eingesetzt werden kann. Es können beispielsweise gekrümmte Einbauräume bei Verwendung der gleichsinnig gekrümmten Filtermediumkörper besser ausgenutzt werden, wodurch sich ein verbesserter Befüllungsgrad und eine entsprechend erhöhte Filtrationsleistung ergeben.
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Ein weiterer Vorteil der gleichsinnig gekrümmt ausgebildeten Filtermediumkörper liegt in der Möglichkeit einer gezielten Einflussnahme auf die Strömung des Fluids durch die Filtermediumkörper. Es können bei gekrümmten Filtermediumkörpern beschleunigte oder verzögerte Strömungen eingestellt werden.
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Des Weiteren können aufgrund der Krümmung unterschiedlich große Flächen an der Anström- und Abströmseite für die Filtration des Fluids in vorteilhafter Weise ausgenutzt werden. Weist die Anströmseite einen größeren Flächeninhalt auf, so verteilt sich die Anströmung mit dem Rohfluid auf die entsprechend vergrößerte Rohseite des Filtermediumkörpers, die sich langsamer mit Schmutzpartikeln zusetzt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist mindestens ein Filtermediumkörper, vorteilhafterweise zwei bzw. sämtliche Filtermediumkörper ausschließlich gekrümmt ausgebildet und weist somit keine geradlinigen Abschnitte auf. In einer alternativen Ausführung ist es auch möglich, dass mindestens ein Filtermediumkörper, vorzugsweise zwei bzw. sämtliche Filtermediumkörper mindestens einen gekrümmten und mindestens einen geradlinig ausgebildeten Abschnitt aufweisen. In jedem Fall ist die Krümmung von zumindest zwei Filtermediumkörpern gleichsinnig ausgeführt und weist somit in die gleiche Richtung.
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Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung sind mindestens zwei Filtermediumkörper winklig zueinander angeordnet, derart, dass die Krümmungsebenen der beiden Filtermediumkörper, in der die Krümmungen liegen, einen Winkel einschließen. Aufgrund der winkligen Anordnung der Filtermediumkörper zueinander ist auch der zwischenliegende Strömungsraum zwischen den Filtermediumkörpern winklig ausgebildet, er kann sich beispielsweise zu einer Abströmöffnung hin erweitern.
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In einer alternativen Ausführung stehen die mindestens zwei Filtermediumkörper auf Abstand zueinander und sind parallel ausgerichtet, so dass die Krümmungsebenen durch die Krümmungen der Filtermediumkörper parallel verlaufen. In dieser Ausführung weist auch der zwischenliegende Strömungsraum Wandungen zu den Filtermediumkörpern auf, die parallel verlaufen.
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In einer weiteren Ausführung besitzen mindestens zwei Filtermediumkörper eine identische, zusammenfallende Krümmungsebene. Diese Ausführung ist beispielsweise bei einer konzentrischen Anordnung der Filtermediumkörper gegeben, bei der der Trägerkörper zwischen der gekrümmten Außenseite eines ersten Filtermediumkörpers und der gekrümmten Innenseite eines zweiten, gegenüberliegenden Filtermediumkörpers angeordnet ist.
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Die Filtermediumkörper sind, gemäß weiterer zweckmäßiger Ausführung, zueinander identisch oder zumindest annähernd identisch ausgebildet, jedoch versetzt zueinander angeordnet, wobei wie vorbeschrieben, eine winklige oder parallel versetzte Anordnung in Betracht kommt. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass die Filtermediumkörper eine identische Krümmung aufweisen.
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Fallen dagegen die Krümmungsebenen von mindestens zwei Filtermediumkörpern zusammen, so dass die Filtermediumkörper mit ihrer gekrümmten Außen- bzw. Innenseite den zwischenliegenden Trägerkörper einschließen, so weisen die Filtermediumkörper ein unterschiedliches Krümmungsmaß auf, sie sind jedoch konzentrisch zueinander angeordnet.
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Allgemein kommen Filtermediumkörper mit gleich großer Krümmung und Filtermediumkörper mit unterschiedlich großer Krümmung in Betracht.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist mindestens ein Filtermediumkörper, vorzugsweise zwei bzw. sämtliche Filtermediumkörper als gefalteter Filterbalg ausgebildet. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass der gefaltete Filterbalg in der Weise gekrümmt werden kann, dass die Faltenspitzen an den gekrümmten Seiten des Filtermediumkörpers liegen. Die in dieser Weise erzeugte Krümmung lässt sich ohne Eigenspannungen im Filtermediumkörper realisieren.
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Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung, die sich auf Filtermediumkörper in Form eines gefalteten Filterbalgs bezieht, ist zumindest ein Filtermediumkörper mit einer sich ändernden Höhe der Filterfalten ausgebildet.
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Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist ein Zusatzfiltermediumkörper angeordnet, der sich beispielsweise in einer separaten Gehäusetasche befindet, welche an dem Trägerkörper angeordnet ist, in welchem sich der erste Filtermediumkörper befindet. Der Zusatzfiltermediumkörper kann sich beispielsweise mittig zwischen zwei Filtermediumkörper, jedoch auf einer anderen Seite des Trägerkörpers befinden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 ein Filterelement mit zwei gekrümmt ausgeführten Filtermediumkörpern an gegenüberliegenden Seiten eines Trägerkörpers, mit gleichsinniger Krümmung der beiden Filtermediumkörper,
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2 das Filterelement gemäß 1 in Draufsicht, aus der die winklige Relativanordnung der Filtermediumkörper zueinander erkennbar ist,
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3 das Filterelement in perspektivischer Ansicht,
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4 in einer Ausführungsvariante ein Filterelement mit Filtermediumkörpern an gegenüberliegenden Seiten eines zwischenliegenden Trägerkörpers und mit einem Zusatzfiltermediumkörper, der sich an der gekrümmten Innenseite eines Filtermediumkörpers befindet,
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5 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsvariante, in der ein Filtermediumkörper zusätzlich eine sich ändernde Höhe der Filterfalten aufweist,
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6 ein Filterelement in einer weiteren Ausführungsvariante, bei der die beiden Filtermediumkörper an ihrer gekrümmten Außenseite bzw. Innenseite am zwischenliegenden Trägerkörper anliegen und eine gemeinsame Krümmungsebene aufweisen,
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7 eine Draufsicht auf das Filterelement gemäß 6.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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In den 1 bis 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Filterelementes 1 dargestellt, bei dem es sich um ein Luftfilterelement handelt, über das die einer Brennkraftmaschine zuzuführende Verbrennungsluft einer Filtration unterzogen werden kann. Das Filterelement 1 umfasst zwei separat ausgebildete Filtermediumkörper 2 und 3, die an gegenüberliegenden Seiten eines Trägerkörpers 4 angeordnet sind. Die beiden Filtermediumkörper 2, 3 sind jeweils als gefalteter Filterbalg ausgeführt. Jeder Filtermediumkörper 2, 3 ist in einer außen liegenden Aufnahmetasche 5, 6 an dem Trägerkörper 4 aufgenommen. Die Aufnahmetaschen 5, 6 sind als ein seitlich überstehender, umlaufender Randbereich ausgebildet, in den die Filtermediumkörper 2, 3 eingesetzt sind.
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Die Filtermediumkörper 2, 3 werden, wie mit den Pfeilen dargestellt, von außen nach innen durchströmt, so dass die außen liegende Seite die Rohseite und die innen liegende Seite die Reinseite an den Filtermediumkörpern bildet. Die innen liegende Reinseite ist dem zwischen den Filtermediumkörpern 2, 3 liegenden Strömungsraum 7 im Trägerkörper 4 zugewandt und kommuniziert mit dem Strömungsraum 7, aus dem das gereinigte Fluid axial – bezogen auf die Längsachse 8 des Trägerkörpers 4 und des Filterelements 1 – über einen Abströmstutzen 9 abgeleitet wird.
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Die beiden Filtermediumkörper 2, 3 sind winklig zueinander angeordnet und schließen mit der Längsachse 8 des Filterelements 1 einen Winkel ein, der in einem Winkelbereich von maximal 10° liegt. Der Winkel weitet sich in Richtung des Abströmstutzens 9.
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Wie 1 und 3 zu entnehmen, weisen beide Filtermediumkörper 2, 3, die identisch aufgebaut sind, eine gleichsinnige, in die gleiche Richtung weisende Krümmung auf, jeder Filtermediumkörper 2, 3 ist zumindest annähernd teilkreisförmig gebogen. Die Krümmungsebenen – die Ebene, in der die Krümmung jedes Filtermediumkörpers 2, 3 liegt – der Filtermediumkörper liegen winklig zueinander und bestimmen sich aus dem Winkel, den die Rohseiten der Filtermediumkörper zur Längsachse 8 einnehmen.
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Wie den 1 und 3 des Weiteren zu entnehmen ist, erstrecken sich die beiden Filtermediumkörper 2, 3 über ein Winkelsegment von zumindest annähernd 90°.
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In den 4 und 5 sind weitere Ausführungsbeispiele eines Filterelementes 1 dargestellt, dessen grundsätzlicher Aufbau demjenigen des ersten Ausführungsbeispieles gemäß den 1 bis 3 entspricht. Bei 4 ist ein Zusatzfiltermediumkörper 12 am Trägerkörper 4 angeordnet, der konzentrisch verlaufend an der innen liegenden Krümmungsseite des Trägerkörpers 4 angeordnet ist. Der Zusatzfiltermediumkörper 12 weist einen entsprechend kleineren Radius als die an der gekrümmten Außenseite liegenden Filtermediumkörper 2, 3 auf, die zueinander identisch aufgebaut sind. Der Zusatzfiltermediumkörper 12 ist in einer weiteren Aufnahmetasche 13 des Trägerkörpers 4 aufgenommen.
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Der Zusatzfiltermediumkörper 12 befindet sich vorzugsweise mittig zwischen den beiden Filtermediumkörpern 2, 3, jedoch an der Unterseite des Trägerkörpers 4. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass die dem Trägerkörper 4 zugewandte Seite des Zusatzfiltermediumkörpers 12 unmittelbar den innen liegenden Strömungsraum begrenzt, so dass das Fluid, welches den Zusatzfiltermediumkörper 12 durchströmt, unmittelbar in den Strömungsraum im Trägerkörper 4 gelangt.
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Aus 5 ist eine weitere Ausführungsvariante zu erkennen, gemäß der der Filtermediumkörper 3 über seine Länge gesehen eine sich ändernde Höhe 3a der Filterfalten aufweist.
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Sowohl im ersten Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 3 als auch in den weiteren Ausführungsbeispielen gemäß den 4 und 5 weist der Trägerkörper 4 die gleiche Krümmung auf wie die beiden Filtermediumkörper 2 und 3.
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In den 6 und 7 ist noch ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der Trägerkörper 4 ebenfalls gekrümmt ausgebildet ist und sich die beiden Filtermediumkörper 2 und 3 auf unterschiedlichen Krümmungsseiten des Trägerkörpers 4 erstrecken. Der erste Filtermediumkörper 2 befindet sich an der Krümmungsaußenseite, der zweite Filtermediumkörper 3 auf der Krümmungsinnenseite. Dementsprechend sind die beiden Filtermediumkörper 2, 3 konzentrisch zueinander bzw. zum Trägerkörper 4 angeordnet.
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Wie der Draufsicht gemäß 7 zu entnehmen, fallen die Krümmungsebenen 10 und 11 der Filtermediumkörper 2, 3 mit der Längsachse 8 des Trägerkörpers 4 zusammen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011083657 A1 [0002]
