DE102019217374A1

DE102019217374A1 - Filtereinrichtung, Filterwechselverfahren zum Filterwechsel eines in einer Filtereinrichtung angeordneten Filterelements sowie Filterelement für eine Filtereinrichtung

Info

Publication number: DE102019217374A1
Application number: DE102019217374.8A
Authority: DE
Inventors: Cristian Christache; Gheorghe Sandu
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2019-11-11
Filing date: 2019-11-11
Publication date: 2021-05-12

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filtereinrichtung (1), mit einem Filtergehäuse (2), das einen Filterinstallationsraum (3) zum Anordnen eines Filterelements (4) aufweist, und mit einem Filterelement (4), das einen Filterkörper (5) und mindestens eine daran angeordnete Endscheibe (6) aufweist. Das Filterelement (4) ist im Rahmen einer Filterwechselbewegung (7) zwischen einer Betriebsstellung (8), in der das Filterelement (4) im Filterinstallationsraum (3) angeordnet und die Filtereinrichtung (1) betreibbar ist, und einer Wechselstellung (9), in der das Filterelement (4) aus dem Filterinstallationsraum (3) entfernt ist, um den Filterkörper (5) zu wechseln, hin und her bewegbar. Die Filtereinrichtung (1) hat eine Führungsanordnung (10) zum Führen und Betätigen des Filterelements (4) im Rahmen der Filterwechselbewegung (7), wobei die Führungsanordnung (10) eine an einer Endscheibe (6) angeordnete Axialführungseinrichtung (11) und eine am Filtergehäuse (2) angeordnete Gegenaxialführungseinrichtung (12) aufweist. Wesentlich für die Erfindung ist, dass die Führungsanordnung (10) ferner eine an der Endscheibe (6) angeordnete Querführungseinrichtung (14) und eine am Filtergehäuse (2) angeordnete Gegenquerführungseinrichtung (15) aufweist, die im Rahmen der Filterwechselbewegung (7) zusammenwirken, um das Filterelement (4) entlang einer zur Längsachse (13) winkelig angeordneten Querachse (16) zu führen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Filtereinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Filterwechselverfahren zum Filterwechsel eines in einer Filtereinrichtung angeordneten Filterelements sowie ein Filterelement für eine Filtereinrichtung.
Filtereinrichtungen sowie Filterelemente werden insbesondere im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik und dort beispielsweise in Klimaanlagen, Luftfiltern, Ölfiltern oder Kraftstofffiltern eingesetzt und dienen dazu, ein an das Filterelement herangeführtes Rohfluid zu filtrieren. Beim Rohfluid handelt es sich beispielsweise um Außenluft, Innenluft oder eine Kombination von Außen- und Innenluft, um Kraftstoffe, um Schmierstoffe oder Wasser. Durch die Filtration werden Partikel und/oder andere Substanzen aus dem Rohfluid herausgetrennt, so dass dieses gereinigt und als Reinfluid zur weiteren Verwendung verfügbar ist.
In dem Dokument US 2007113526 A1 ist eine Filtereinrichtung sowie ein zugehöriges Filterelement beschrieben, wobei das Filterelement mittels einer Axialführungseinrichtung und einer Gegenaxialführungseinrichtung zwischen einer Filterwechselstellung und einer Filterbetriebsstellung hin und her verstellbar ist.
Ferner ist aus dem Dokument DE 10 2004028804 A1 eine Filtereinrichtung bekannt, die eine Anbringungs- und Abnahmevorrichtung aufweist. Die Anbringungs- und Abnahmevorrichtung für eine Verunreinigungssammelaufnahme enthält ein Dichtungsglied mit einem Durchgangsloch zur Bereitstellung einer Fluidverbindung und einer Luftströmung, ein das Dichtungsglied umgebendes Hebelglied und ein Führungsglied für eine axiale Aufwärts- und Abwärtsverschiebeführung des Hebelgliedes in Abhängigkeit von der Verschieberichtung des Führungsgliedes.
Weitere gattungsgemäße Filtereinrichtungen sind exemplarisch in den Dokumenten EP 1920816 A1 und der US 2004020177 A1 beschrieben.
In der Praxis umfassen Filtereinrichtungen ein einziges oder mehrere Filterelemente, die ihrerseits üblicherweise mindestens einen einzigen oder mehrere Filterkörper umfassen, die die eigentliche physikalische Filtrierung von Partikel oder Substanzen aus einem Fluid bewerkstelligen. Filterkörper können dabei grundsätzlich als Rundfilter oder als Plattenfilter realisiert sein, wobei sie vorzugsweise aus einem oder mehreren Filterkörperteilen aus Filtermaterial gewickelt oder gefaltet oder mäanderförmig geschichtet werden. Bei den bekannten Filtereinrichtungen lagern sich die aus dem Fluid herausgetrennten Partikel oder Substanzen nach und nach am Filterkörper des Filterelements an und setzen diesen unter Ausbildung einer mehr oder weniger zusammenhängenden Schmutzschicht zu. Die Filterleistung des Filterelements ist dadurch herabgesetzt. Zur Vermeidung ist bei Filtereinrichtungen ein regelmäßiger und unter Umständen auch relativ häufiger Wechsel des Filterelements vorzunehmen, um eine einwandfreie Filterfunktion zu gewährleisten. Hierzu wird das Filterelement aus einem Filtergehäuse der Filtereinrichtung entfernt, so dass es ersetzt oder erneuert und wieder in das Filtergehäuse eingesetzt werden kann. Hierbei ist auf eine möglichst fluiddichte Abdichtung zu achten. In der Praxis erfolgt das Einsetzen bzw. Entfernen des Filterelements aus dem Filtergehäuse entlang von Führungsanordnungen, insb. um das Filterelement in einen Dichtsitz zu führen. Die Realisierung der Führungsanordnungen ist aus konstruktiver Sicht allerdings mit relativ hohem Aufwand verbunden. Es besteht daher das Bedürfnis nach konstruktiv einfacheren Lösungen, die das Einsetzen bzw. Entfernen eines Filterelements erlauben.
Die Aufgabe der Erfindung liegt daher darin, eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform einer Filtereinrichtung bereitzustellen. Die Erfindung hat es sich ferner zur Aufgabe gemacht, ein Filterelement für eine derartige Filtereinrichtung sowie ein Filterwechselverfahren vorzuschlagen.
Bei der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe insbesondere durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und der Beschreibung.
Der Grundgedanke der Erfindung liegt darin, das Einsetzen bzw. Entfernen eines Filterelements konstruktiv einfacher zu gestalten, indem eine das Einsetzen bzw. Entfernen ermöglichende Führungsanordnung konstruktiv und funktionell geteilt wird, nämlich in eine axial und quer dazu wirksame Führungskomponente.
Hierzu ist vorgesehen, dass eine Filtereinrichtung zum Reinigen eines Fluides, insbesondere von Raumluft, mit einem Filtergehäuse und mindestens einem Filterelement ausgestattet ist. Das Filtergehäuse hat dabei mindestens einen Filterinstallationsraum zum darin Anordnen des Filterelements. Insbesondere kann das Filterelement vollständig im Inneren des Filterinstallationsraums angeordnet sein. Jedenfalls hat das Filterelement einen Filterkörper zur Reinigung des Fluids und mindestens eine am Filterkörper angeordnete Endscheibe. Exemplarisch können auch zwei Endscheiben am Filterkörper vorgesehen sein, beispielsweise je eine einzige Endscheibe an jeweils einer von zwei voneinander abgewandten Stirnseiten des Filterkörpers. Das Filterelement ist im Rahmen einer Filterwechselbewegung zwischen einer Betriebsstellung und einer Wechselstellung wahlweise hin und her betätigbar. Die Filtereinrichtung ist im Rahmen der Betriebsstellung betreibbar. In der Betriebsstellung ist das Filterelement im Inneren, insbesondere vollständig im Inneren, des Filterinstallationsraums, vorzugsweise fluiddicht an einem Filtersitz des Filtergehäuses, angeordnet. Zweckmäßigerweise kann das Filterelement an einem Dichtsitz angeordnet sein, um eine, insb. fluiddichte, Abdichtung gegenüber dem Gehäuse bereitzustellen. Das hat den Effekt, dass Fluid im Betrieb der Filtereinrichtung zu seiner Reinigung durch das Filterelement strömen kann, ohne das, insb. nennenswerte, Leckagen auftreten. Im Rahmen der Wechselstellung ist die Filtereinrichtung vorzugsweise außer Betrieb und das Filterelement vollständig aus dem Filterinstallationsraum entfernt. Das hat den Effekt, dass das Filterelement bzw. dessen Filterkörper ausgewechselt oder erneuert werden kann. Die Filtereinrichtung weist ferner wenigstens eine Führungsanordnung zum Führen und Betätigen oder Bewegen des Filterelements im Rahmen der Filterwechselbewegung auf, also zum Führen und Betätigen oder Bewegen des Filterelements zwischen der Betriebsstellung und der Wechselstellung. Zu diesem Zweck verfügt die Führungsanordnung über eine an einer Endscheibe des Filterelements angeordnete Axialführungseinrichtung und eine am Filtergehäuse angeordnete Gegenaxialführungseinrichtung. Die Axialführungseinrichtung und die Gegenaxialführungseinrichtung sind so gestaltet, dass sie im Rahmen der Filterwechselbewegung zusammenwirken, um das Filterelement entlang einer Längsachse, die insbesondere durch die Hauptausdehnungsrichtung des Filtergehäuses definiert ist, zu führen. Wesentlich ist, dass die Führungsanordnung neben der Axialführungseinrichtung und der Gegenaxialführungseinrichtung über eine an der Endscheibe angeordnete Querführungseinrichtung und eine am Filtergehäuse angeordnete Gegenquerführungseinrichtung verfügt.
Die Querführungseinrichtung und die Gegenquerführungseinrichtung sind dabei so gestaltet, dass sie das Filterelement im Rahmen der Filterwechselbewegung entlang einer zur Längsachse winkelig, insbesondere rechtwinkelig, angeordneten Querachse führen. Damit ist eine Führungsanordnung bereitgestellt, die das Einsetzen bzw. Entfernen des Filterelements konstruktiv und funktionell einfacher gestaltet, indem nämlich das Einsetzen bzw. Entfernen des Filterelements im Rahmen der Filterwechselbewegung in eine zur Längsachse des Filtergehäuses radial orientierte und in einen axial orientierte Bewegungskomponente aufteilt ist. Das Filterelement lässt sich damit bequemer, beispielsweise mit weniger Kraftaufwand, wechseln.
Zweckmäßigerweise sind die Axialführungseinrichtung und die Querführungseinrichtung einstückig an der Endscheibe angeordnet. Das hat den Effekt, dass die Axialführungseinrichtung und die Querführungseinrichtung unverlierbar und beispielsweise in einem Kunststoffspritzprozess an der Endscheibe angeordnet werden können. Dem gleichen Grundgedanke folgend, kann zweckmäßigerweise vorgesehen sein, dass die Gegenaxialführungseinrichtung und die Gegenquerführungseinrichtung einstückig am Filtergehäuse angeordnet sind, beispielsweise kann die Gegenaxialführungseinrichtung und die Gegenquerführungseinrichtung in einem Kunststoffspritzprozess am Filtergehäuse angeordnet werden. Das hat den Vorteil, dass die Gegenaxialführungseinrichtung und die Gegenquerführungseinrichtung relativ kostengünstig realisiert werden können.
Weiter zweckmäßigerweise sind die Axialführungseinrichtung und die Querführungseinrichtung an der Endscheibe durch Kleben, Schrauben, Stiften, Klemmen oder Schweißen jeweils dauerhaft oder lösbar angeordnet. Das hat den Effekt, dass die Axialführungseinrichtung und die Querführungseinrichtung relativ kostengünstig montierbar sind. Dem gleichen Grundgedanke folgend, kann zweckmäßigerweise vorgesehen sein, dass die Gegenaxialführungseinrichtung und die Gegenquerführungseinrichtung durch Kleben, Schrauben, Stiften, Klemmen oder Schweißen jeweils dauerhaft oder lösbar am Filtergehäuse angeordnet sind, was ebenfalls den Vorteil einer relativ kostengünstigen Montierbarkeit mit sich bringt.
Weiter zweckmäßigerweise können die Gegenaxialführungseinrichtung und die Gegenquerführungseinrichtung lückenfrei ineinander übergehen, so dass das Filterelement im Rahmen der Filterwechselbewegung sozusagen ruckelfrei zwischen der Betriebsstellung und der Wechselstellung hin und her bewegbar ist. Insbesondere sind keine Hilfsmittel oder Hilfskonstruktionen nötig, um das Filterelement von der Gegenaxialführungseinrichtung in die Gegenquerführungseinrichtung zu bewegen, oder umgekehrt.
Um das Filterelement zweckmäßigerweise im Inneren der Filterinstallationskammer fluiddicht am Filtergehäuse, insbesondere an einem Filtersitz des Filtergehäuses, anzuordnen ist vorgesehen, dass die Axialführungseinrichtung und die Gegenaxialführungseinrichtung eine Drehführung bilden. Dadurch kann das Filterelement im Rahmen der Filterwechselbewegung sozusagen in Richtung der Längsachse des Filtergehäuses in einer schraubartigen Drehbewegung bewegt werden, wobei das Filterelement in seiner Betriebsstellung fluiddicht am Filtergehäuse bzw. an dessen Filtersitz flächig angeordnet ist. Das hat den Vorteil, dass im Betrieb der Filtereinrichtung im Bereich zwischen dem Filterelement und dem Filtergehäuse praktisch keine Leckage auftritt. Die Axialführungseinrichtung und die Gegenaxialführungseinrichtung können dabei vorzugsweise eine Gewindepaarung bilden. Zweckmäßigerweise weist die Gewindepaarung mindestens einen Gewindevorsprung und mindestens eine Gewindevorsprungaufnahme auf, wobei der Gewindevorsprung und die Gewindevorsprungaufnahme im Rahmen der Filterwechselbewegung und im Rahmen des Betriebs der Filtereinrichtung, insbesondere flächig oder linienförmig, berührend aneinander anliegen. Im Rahmen der Filterwechselbewegung macht man sich zu Nutze, dass der Gewindevorsprung und die Gewindevorsprungaufnahme relativ zueinander drehbeweglich, insbesondere gleitverschieblich, sind, wodurch das Filterelement im Rahmen der Filterwechselbewegung entlang der Längsachse führbar ist. Der Gewindevorsprung kann ein gewindeartiger/- förmiger Vorsprung sein, der nur abschnittsweise umlaufend an der Axialführungseinrichtung angeordnet ist.
Vorzugsweise kann die Axialführungseinrichtung mindestens einen Gewindevorsprung und die Gegenaxialführungseinrichtung mindestens eine Gewindevorsprungaufnahme bilden. Der Gewindevorsprung und die Gewindevorsprungaufnahme können im Rahmen der Filterwechselbewegung zusammenwirken, um das Filterelement längs, insb. quer, zur Längsachse des Filtergehäuses im Rahmen der Filterwechselbewegung zu führen.
Alternativ kann die Gegenaxialführungseinrichtung mindestens einen Gewindevorsprung und die Axialführungseinrichtung mindestens eine Gewindevorsprungaufnahme bilden. Auch hierdurch können der Gewindevorsprung und die Gewindevorsprungaufnahme im Rahmen der Filterwechselbewegung zusammenwirken, um das Filterelement längs, insb. quer, zur Längsachse des Filtergehäuses im Rahmen der Filterwechselbewegung zu führen.
Um die Führung des Filterelements längs zur Längsachse des Filtergehäuses mittels der Axialführungseinrichtung und der Gegenaxialführungseinrichtung zu erleichtern, beispielsweise mit weniger Kraft bewerkstelligen zu können, kann vorgesehen sein, dass die Gewindepaarung einen einzigen, praktischerweise zwei oder mehr Gewindevorsprünge und einen einzigen, praktischerweise zwei oder mehr Gewindevorsprungaufnahmen aufweist. Praktischerweise kann mindestens ein Gewindevorsprung mehrere Gewindegänge haben, die ihrerseits in mehreren Gewindevorsprungaufnahmen führbar, insbesondere gleitverschieblich, gelagert und/oder aufgenommen sein können.
Zweckmäßigerweise kann mindestens eine Gewindevorsprungaufnahme eine, insbesondere helixartig oder gewindeartig, ausgeführte Führungsfläche definieren, an der ein Gewindevorsprung flächig berührend aufgenommen und im Rahmen der Filterwechselbewegung führbar ist.
Dabei ist zweckmäßigerweise bevorzugt, wenn die Führungsfläche in eine, insbesondere flächig zusammenhängende, Durchgangssegmentfläche, eine Sperrstufe und eine Rastsegmentfläche aufgeteilt ist. Es ist vorstellbar, dass die Flächennormalen der Durchgangssegmentfläche und die der Rastsegmentfläche dabei zueinander parallel oder im Wesentlichen parallel oder winkelig zueinander oder orthogonal zueinander orientiert sind. Zweckmäßigerweise ist zwischen der Durchgangssegmentfläche und der Rastsegmentfläche die Sperrstufe angeordnet, insbesondere münden die Durchgangssegmentfläche und die Rastsegmentfläche berührend in die Sperrstufe aus. Jedenfalls ist bevorzugt, wenn eine Sperrstufennormale der Sperrstufe relativ zu den Flächennormalen der Durchgangssegmentfläche und der Rastsegmentfläche quer orientiert ist. Alternativ kann zwischen der Sperrstufennormalen und jeder Flächennormalen ein Winkel in einem Winkelbereich zwischen 5° und 90° eingeschlossen sein, um sozusagen eine winkelige Ausrichtung der Sperrstufe relativ zur Durchgangssegmentfläche und zur Rastsegmentfläche zu erreichen. Die daher stets zwischen und winkelig zur Durchgangssegmentfläche und zur Rastsegmentfläche angeordnete Sperrstufen hat den Zweck als Sperrfläche zu wirken, nämlich um einen Gewindevorsprung in der Betriebsstellung an der Sperrstufe und der Rastsegmentfläche formschlüssig gegen selbstständige oder ungewollte Bewegung zu sperren.
Weiterhin kann am gegenüberliegenden Ende der Sperrstufe eine weitere Stufe vorhanden sein um die Drehbewegung im Rahmen der Filterwechselbewegung zu begrenzen. Dies hat den Vorteil, dass die axiale Bewegung und dadurch die Anpresskraft der Dichtung auf ein vorgegebenes Maß begrenzt werden kann.
Vorzugsweise kann die Filtereinrichtung so gestaltet sein, dass die Querführungseinrichtung und die Gegenquerführungseinrichtung eine Linearführung bilden, also eine Führung die eine lineare Bewegung des Filterelements quer zur Längsachse des Filtergehäuses erlaubt. Die Linearführung hat hierzu eine Paarung aus mindestens einem Führungssteg und mindestens einer Führungsstegaufnahme, wobei der Führungssteg und die Führungsstegaufnahme insbesondere im Betrieb der Filtereinrichtung und insbesondere im Rahmen der Filterwechselbewegung flächig berührend aneinander und relativ zueinander längsbeweglich angeordnet sind.
Zweckmäßigerweise kann die Querführungseinrichtung einen Führungssteg und die Gegenquerführungseinrichtung eine Führungsstegaufnahme bilden oder umfassen.
Alternativ kann die Gegenquerführungseinrichtung einen Führungssteg und die Querführungseinrichtung eine Führungsstegaufnahme bilden, sozusagen als funktionelle Umkehr. Durch beide konstruktive Maßnahmen ist eine relativ einfach herstellbare Führungsanordnung bereitgestellt.
Denkbar ist ferner, dass der Führungssteg durch einen, insbesondere einstückig und zentrisch oder exzentrisch, an der Endscheibe oder am Filterkörper angeordneten Führungskörper gebildet ist. Der Führungskörper kann beispielsweise eine einzige, zwei oder mehr zueinander entgegengesetzt oder winkelig orientierte Seitengleitflächen und mindestens eine Sockelgleitfläche aufweisen.
Bevorzugt ist, wenn die Führungsstegaufnahme am Filtergehäuse angeordnet ist und zwei zueinander gegenüberliegend, insbesondere in Richtung der Querachse gegenüberliegend, orientierte Gegenseitengleitflächen und eine Gegensockelgleitfläche aufweist. Die Gegensockelgleitfläche kann zwischen den Gegenseitengleitflächen angeordnet sein. Die Gegensockelgleitfläche kann die Gegenseitengleitflächen miteinander flächig verbinden. Die Gegensockelgleitfläche kann eine Schlitzung aufweisen. Zweckmäßigerweise kann die Führungsstegaufnahme durch zwei parallel zueinander ausgerichtete Führungswände gebildet sein, die vorzugsweise einstückig oder jeweils als separates Bauteil am Gehäuseboden, an der Endscheibe oder dem Filterkörper angeordnet sind. Die Führungswände können dabei einerseits nach radial außen hin frei auslaufen, um eine Art Filtereinsetzabschnitt zum Einsetzen und Entfernen des Filterelements zu definieren. Andererseits laufen die Führungswände zweckmäßigerweise in eine Drehführung oder eine Gegenaxialführungseinrichtung, insbesondere stoffschlüssig und/oder berührend, aus.
Insbesondere kann die Filtereinrichtung so realisiert sein, das mindestens eine einzige Seitengleitfläche und eine einzige Gegenseitengleitfläche sowie die Sockelgleitfläche und die Gegensockelgleitfläche aneinander flächig berührend anliegen, um eine längsbewegliche Führung des Führungskörpers entlang, insbesondere entlang der Querachse, der Führungsstegaufnahme zu ermöglichen.
Es ist zweckmäßig, wenn mindestens zwischen einer Seitengleitfläche und einer Gegenseitengleitfläche Bewegungsspiel oder ein lichter Spalt vorgesehen ist. Das hat den Effekt, dass der Führungssteg ohne an oder in der Führungsstegaufnahme festzuklemmen entlang der Führungsstegaufnahme längsverschieblich geführt werden kann. Bevorzugt ist dabei, wenn das Bewegungsspiel größer ist, als ein Abstand zwischen einer Sockelgleitfläche und einer Gegensockelgleitfläche. Das hat den Vorteil, dass das Bewegungsspiel zwischen den Seitengleitfläche stets größer ist, als ein Abstand zwischen der Sockelgleitfläche und der Gegensockelgleitfläche.
Vorzugsweise ist, am Führungskörper mindestens ein einziger Gewindevorsprung der Axialführungseinrichtung oder der Gegenaxialführungseinrichtung und/oder mindestens eine Gewindevorsprungaufnahme der Axialführungseinrichtung oder der Gegenaxialführungseinrichtung angeordnet, vorzugsweise einstückig am Führungskörper angespritzt. Dadurch kann insgesamt ein relativ kompakter und einfach herzustellender Führungskörper gestaltet werden. Vorzugsweise ist mindestens ein Gewindevorsprung oder mindestens eine Gewindevorsprungaufnahme dabei an einer Stirnfläche des Führungskörpers angeordnet, vorzugsweise an der Stirnfläche einstückig angespritzt.
Weiter vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Führungsanordnung einen einstückig oder lösbar an der Endscheibe angeordneten Betätigungskörper zum Betätigen des Filterelements im Rahmen der Filterwechselbewegung aufweist. Der Betätigungskörper ist dabei bevorzugt so gestaltet, dass er im Betrieb der Filtereinrichtung von der Längsachse in Richtung der Querachse weg ragt. Der Betätigungskörper ist vorzugsweise als Hebel, insb. als Hebelquaderkörper, gestaltet, der von konstanter oder variabler geometrischer Formgestalt ist. Der Hebel, insb. als Hebelquaderkörper, kann entlang seiner Hauptausdehnungsrichtung eine Hebelkörpergerade definieren. Bevorzugt hat der Hebelkörper eine zur Hebelkörpergerade orthogonal orientierte Querschnittsfläche, die entlang der Hebelkörpergerade von konstanter oder variabler geometrischer Formgestaltet ist. Die Querschnittsfläche kann viereckig, rechteckig, quadratisch, dreieckig oder rund sein. Insbesondere kann der Hebelkörper mit einem Handbetätigungsabschnitt ausgerüstet sein, an den man beispielsweise manuell von Hand angreifen kann, um das Filterelement im Rahmen der Filterwechselbewegung zu betätigen.
Die Erfindung umfasst den alternativen oder zusätzlichen weiteren Grundgedanken, ein Filterwechselverfahren zum Filterwechsel eines in einer Filtereinrichtung angeordneten Filterelements bereitzustellen.
Um ein innerhalb der Filtereinrichtung angeordnetes Filterelement gemäß der vorhergehenden Beschreibung zu wechseln, sind im Rahmen eines Filterwechselverfahrens mehrere nacheinander auszuführende Schritte vorgesehen. Zunächst wird ein in der Betriebsstellung innerhalb eines Filterinstallationsraums der Filtereinrichtung angeordnetes Filterelement im Rahmen einer Filterwechselbewegung durch Drehbetätigen aus der Betriebsstellung in eine beabstandet zur Betriebsstellung angeordnete Zwischenstellung drehbewegt. Hierzu verfügt das Filterelement über einen Betätigungskörper, mittels dem sich, beispielsweise manuell von Hand, eine Betätigungskraft zum Betätigen des Filterelements einleiten lässt. Im Folgeschritt wird das Filterelement im Rahmen der Filterwechselbewegung durch Längsbetätigen, beispielswiese durch Ziehen oder Drücken, aus der Zwischenstellung in eine beabstandet zur Zwischenstellung angeordnete Wechselstellung längsbewegt, wobei erneut mittels des Betätigungskörpers eine Betätigungskraft zum Betätigen des Filterelements einleitbar ist. In der Wechselstellung ist das Filterelement aus dem Filterinstallationsraum der Filtereinrichtung entfernt oder entfernbar, so dass im Rahmen eines weiteren Schrittes ein Wechsel des Filterelements bzw. des Filterkörpers, insbesondere eine Erneuerung oder eine Regenerierung, durchgeführt werden kann. Zum wieder Einsetzen des Filterelements bzw. des Filterkörpers in den Filterinstallationsraum ist im Rahmen eines Folgeschrittes vorgesehen, dass das Filterelement im Rahmen der Filterwechselbewegung durch Längsbetätigung aus der Wechselstellung mittels des Betätigungskörpers wieder zurück in die Zwischenstellung bewegt wird. Befindet sich das Filterelement wieder in der Zwischenstellung, ist vorgesehen, dass das Filterelement durch erneutes Drehbetätigen im Rahmen der Filterwechselbewegung mittels des Betätigungskörpers in die Betriebsstellung drehbewegt wird. Damit ist ein Filterwechselverfahren bereitgestellt, dass durch eine Dreh- und Längsbetätigung des Filterelements einen relativ schnellen und einfachen Wechsel eines Filterelements ermöglicht.
Ein weiterer Grundgedanke der Erfindung, der vorzugsweise zusätzlich oder alternativ zum weiter oben genannten Grundgedanken realisierbar ist, bezieht sich auf ein Filterelement für eine Filtereinrichtung, insbesondere eine Filtereinrichtung der vorstehend beschriebenen Art, vorzugsweise für den Einsatz an oder in einer Straßenkraftfahrzeugfiltereinrichtung oder Raumluftfiltereinrichtung. Ein derartiges Filterelement weist einen eine Filterlängsachse definierenden Filterkörper zum Filtrieren von Fluid auf. Zweckmäßigerweise ist der Filterkörper ein plissierter Filterkörper mit kreis- oder ringzylindrischem Grundquerschnitt. Das Filterelement hat ferner mindestens eine Endscheibe, zweckmäßigerweise eine kreisrunde Endscheibe, eine ovale Endscheibe oder eine vieleckige Endscheibe. Jedenfalls ist die Endscheibe kraftschlüssig, formschlüssig oder stoffschlüssig am Filterkörper angeordnet oder einstückig oder integral mit dem Filterkörper ausgebildet, so dass sozusagen ein einstückiges oder mehrteiliges Bauteil bereitgestellt ist. Das Filterelement hat ferner mindestens einen an der Endscheibe angeordneten Führungssteg mit einem quaderartigen, insb. zylindrischen oder prismatischen, Führungskörper. Zweckmäßigerweise ist der Führungskörper einstückig und zentrisch oder exzentrisch an der jeweiligen Endscheibe angeordnet. Der Führungssteg bzw. der Führungskörper wirkt im Betrieb einer Filtereinrichtung mit einer Führungsstegaufnahme zusammen, um das Filterelement zwischen einer Wechselstellung und einer Betriebsstellung der Filtereinrichtung wahlweise hin und her zuschalten. Zweckmäßigerweise bildet der Führungskörper dabei eine Axialführungseinrichtung und eine Querführungseinrichtung. Die Axialführungseinrichtung kann mit einer Gegenaxialführungseinrichtung eines Filtergehäuses einer Filtereinrichtung zusammenwirken, um das Filterelement zu führen. Weiterhin kann die Querführungseinrichtung mit einer Gegenquerführungseinrichtung des Filtergehäuses der Filtereinrichtung zusammenwirken, ebenfalls um das Filterelement zu führen.
Weiterhin kann der Führungskörper des Führungsstegs des Filterelements eine einzige, zwei oder mehrere zueinander entgegengesetzt orientierte Seitengleitflächen, eine einzige, zwei oder mehrere Stirnflächen und eine einzige, zwei oder mehrere Sockelgleitfläche aufweisen, wobei die Flächennormalen der Seitengleitflächen quer oder winkelig zur Filterlängsachse orientiert sind, wobei die Flächennormalen der Sockelgleitflächen parallel oder winkelig zur Filterlängsachse orientiert sind, und wobei der Führungskörper ferner wenigstens eine einzige oder zwei oder mehr Gewindevorsprünge aufweist, die insbesondere jeweils an einer Stirnfläche des Führungskörpers angeordnet sind. Dabei ist bevorzugt, wenn die Sockelgleitfläche und die beiden Seitengleitflächen die Querführungseinrichtung bilden. Weiterhin ist bevorzugt, wenn die Gewindevorsprünge und/oder die Stirnflächen die Axialführungseinrichtung bilden.
Zusammenfassend bleibt festzuhalten: Die vorliegende Erfindung betrifft vorzugsweise eine Filtereinrichtung, mit einem Filtergehäuse, das einen Filterinstallationsraum zum Anordnen eines Filterelements aufweist, und mit einem Filterelement, das einen Filterkörper und mindestens eine daran angeordnete Endscheibe aufweist. Das Filterelement ist im Rahmen einer Filterwechselbewegung zwischen einer Betriebsstellung, in der das Filterelement im Filterinstallationsraum angeordnet und die Filtereinrichtung betreibbar ist, und einer Wechselstellung, in der das Filterelement aus dem Filterinstallationsraum entfernt ist, um den Filterkörper zu wechseln, hin und her bewegbar. Die Filtereinrichtung hat eine Führungsanordnung zum Führen und Betätigen des Filterelements im Rahmen der Filterwechselbewegung, wobei die Führungsanordnung eine an einer Endscheibe angeordnete Axialführungseinrichtung und eine am Filtergehäuse angeordnete Gegenaxialführungseinrichtung aufweist. Wesentlich für die Erfindung ist, dass die Führungsanordnung ferner eine an der Endscheibe angeordnete Querführungseinrichtung und eine am Filtergehäuse angeordnete Gegenquerführungseinrichtung aufweist, die im Rahmen der Filterwechselbewegung zusammenwirken, um das Filterelement entlang einer zur Längsachse winkelig angeordneten Querachse zu führen.
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.
Figurenliste

1 in einer perspektivischen Ansicht ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Filtereinrichtung mit darin installiertem Filterelement,
2 eine Schnittansicht der Filtereinrichtung aus 1 gemäß einer dort mittels Pfeilen II-II angedeuteten Schnittebene,
3 in einer weiteren perspektivischen Ansicht die Filtereinrichtung aus 1, allerdings ist das Filterelement entfernt, so dass eine Führungsanordnung der Filtereinrichtung erkennbar ist,
4 ein Detail der Führungsanordnung der Filtereinrichtung aus 3,
5 in einer perspektivischen Ansicht das Filterelement der Filtereinrichtung gemäß 1,
6 in einer perspektivischen Ansicht ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Filterelements einer Filtereinrichtung,
7 in einer Schnittansicht ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Filtereinrichtung, wobei dessen Filterelement in einer Wechselstellung angeordnet ist,
8 in einer Schnittansicht die Filtereinrichtung gemäß 7, wobei das Filterelement in einer Zwischenstellung zwischen der Wechselstellung und einer Betriebsstellung angeordnet ist und zuletzt
9 in einer Schnittansicht die Filtereinrichtung gemäß 7, wobei das Filterelement in der Betriebsstellung angeordnet und die Filtereinrichtung betreibbar ist.

Die 1 bis 9 zeigen mehrere bevorzugte Ausführungsbeispiele einer Filtereinrichtung 1. Diesen Filterelementen 1 ist insbesondere gemeinsam, dass sie jeweils ein Filtergehäuse 2 mit einem Filterinstallationsraum 3 zum Aufnehmen eines Filterelements 4 aufweisen. Ferner definiert jedes Filtergehäuse 2 eine Längsachse 13, die das jeweilige Filtergehäuse 2, insbesondere axial, durchsetzt. Quer zur Längsachse 13 ist stets eine Querachse 16 angeordnet, bezüglich der sich das jeweilige Filtergehäuse 2 radial ausdehnt. Jedes Filterelement 4 hat mindestens einen Filterkörper 5 zum Filtrieren eines Fluids, wobei am Filterkörper 5 mindestens eine Endscheibe 6 berührend angeordnet ist. Die Endscheiben 6 sind exemplarisch kreisrund, davon abweichende geometrische Formgestalten sind allerdings auch möglich. Jedenfalls kommen Filtereinrichtungen 1 dieser Art, bevorzugt in oder an Straßenkraftfahrzeugen oder anderem Gerätschaften zum Einsatz, um beispielweise Luft, insbesondere Fahrerkabinenluft oder Ansaugluft eines Verbrennungsmotors, Kraftstoff oder andere Betriebsstoffe eines Straßenkraftfahrzeugs zu filtern.
In der 1 ist in einer perspektivischen Ansicht ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Filtereinrichtung 1 dargestellt. Die 2 zeigt dasselbe Ausführungsbeispiel, allerdings in einer Schnittansicht nach einer in 1 mit Pfeilen II-II angedeuteten Schnittebene. In beiden Figuren ist zu erkennen, dass die Filtereinrichtung 1 ein Filtergehäuse 2 hat, das einen Filterinstallationsraum 3 definiert bzw. begrenzt. Im Inneren, insbesondere vollständig im Inneren, des Filterinstallationsraums 3 kann ein Filterelement 4 der Filtereinrichtung 1 angeordnet werden, um im Betrieb der Filtereinrichtung 1 Fluid durch die Filtereinrichtung 1 hindurchschicken und filtern zu können.
In den 1 und 2 ist zu erkennen, dass es sich bei dem Filterkörper 5 um einen plissierten und innenhohlen Rundfilter handelt, der exemplarisch von einem Kreishohlzylinderkörper gebildet ist. Der Kreishohlzylinderkörper hat zwei entgegengesetzt zueinander orientierte Stirnkreisringflächen, die über eine außen umlaufende Mantelfläche und eine innen umlaufende Mantelfläche miteinander verbunden sind. Das Filterelement 4 bzw. der Filterkörper 5 definiert dabei bevorzugt eine mit dem Bezugszeichen 40 beschriftete Filterlängsachse, die in der 1 und 2 gestrichelt dargestellt sind. Im Betrieb der Filtereinrichtung 1 sind die Längsachse 13 und die Filterlängsachse 40 zueinander bevorzugt parallel oder koaxial angeordnet. Die Endscheibe 6 ist beispielsweise mittels eines Klebstoffes am Kreishohlzylinderkörper des Filterkörpers 5 angeordnet und bevorzugt berührend an einer oder beiden Stirnkreisringflächen des Kreishohlzylinderkörpers festgemacht. Prinzipiell könnte man das Filterelement 4 auch einstückig herstellen, beispielsweise im Rahmen eines Spritzgussprozesses, so dass der Filterkörper 5 und die daran angeordneten Endscheiben 6 sozusagen einstückig als Einzelteil-Filterelement 4 angeboten oder einer Filtereinrichtung 1 beigelegt werden könnte.
In 1 und 2 ist ferner zu erkennen, dass der Filterinstallationsraum 3 des Filtergehäuses 2 exemplarisch durch einen Gehäusedeckel 44, durch einen Gehäuseboden 45 und eine Gehäusewand 46 begrenzt ist, wobei die Gehäusewand 46 den Gehäuseboden 45 und den Gehäusedeckel 44 miteinander verbindet. Der Gehäusedeckel 44 und der Gehäuseboden 45 haben jeweils vorzugsweise einen kreisrunden Querschnitt, wobei selbstverständlich andere Formen möglich sind. Der Gehäusedeckel 44 weist eine Deckelausnehmung 47 auf, durch die im Betrieb der Filtereinrichtung 1 gereinigtes Fluid strömen kann. Weiterhin weist der Gehäusedeckel 44 an der dem Filterinstallationsraum 3 zugewandten Seite einen die Deckelausnehmung 47 umsäumenden Filtersitz 41 auf, der einen Dichtsitz für den Filterkörper 5 bzw. für das Filterelement 4 bereitstellt, siehe 2. Der Filterkörper 5 bzw. das Filterelement 4 liegt im Betrieb der Filtereinrichtung 1 am Filtersitz 41 praktisch fluiddicht an, so dass Fluid nicht ungereinigt durch die Deckelausnehmung 47 strömen kann. Der Gehäuseboden 45 des Filtergehäuses 2 weist Ventilationsöffnungen 48 auf, die exemplarisch ringförmig oder kranzartig, insbesondere kreisringförmig, am Gehäuseboden 45 um die Längsachse 13 des Filtergehäuses 2 herum angeordnet sind, siehe 1. Durch die Ventilationsöffnungen 48 strömt Fluid, insbesondere Rohfluid wie Rohraumluft, in den Filterinstallationsraum 3 ein, um dann zum Filterkörper 5 des Filterelements 4 zu gelangen. Von dort aus strömt das Fluid durch den Filterkörper 5 hindurch, wo es von Verschmutzungen getrennt wird, so dass es den Filterinstallationsraum 3 gereinigt in Richtung der Längsachse 13 durch die Deckelausnehmung 47 hindurch verlassen kann. In der Zeichnung nicht dargestellt, aber dennoch denkbar, sind Ventilationsöffnungen 48, die die Gehäusewand 46 durchsetzen, beispielsweise in Form von Wanddurchbrüchen oder perforierten Bereichen, um Fluid sozusagen auch radial und nicht nur axial in den Filterinstallationsraum 3 einzuleiten.
Das Filterelement 4 ist im Rahmen einer mit dem Bezugszeichen 7 beschrifteten Filterwechselbewegung zwischen einer in den 1, 2 und 9 dargestellten Betriebsstellung 8 und einer in 7 dargestellten von der Betriebsstellung 8 beanstandeten Wechselstellung 9 wahlweise hin und her beweglich. Während das Filterelement 4 in der Betriebsstellung 8 im Inneren, insbesondere vollständig im Inneren, des Filterinstallationsraums 3 des Filtergehäuse 2 angeordnet ist, so dass die Filtereinrichtung 1 funktionsgemäß betreibbar ist, ist das Filterelement 4 in der Wechselstellung 9 aus dem Filterinstallationsraum 3 heraus bewegt oder heraus bewegbar, so dass es erneuert bzw. durch ein Neu-Filterelement 4 ersetzbar ist.
Damit man die Filterwechselbewegung 7 des Filterelements 4 zwischen der Betriebsstellung 8 und der Wechselstellung 9 technisch realisieren kann, weist die Filtereinrichtung 1 eine Führungsanordnung 10 zum Führen und Betätigen des Filterelements 4 im Rahmen der Filterwechselbewegung 7 auf, siehe die 1 bis 9. Die Führungsanordnung 10 umfasst zu diesem Zweck mindestens eine, in der 2 und 5 dargestellte und dort jeweils mit dem Bezugszeichen 11 beschriftete, integral am Filterelement 4 angeordnete Axialführungseinrichtung, die mit einer am Filtergehäuse 2 integral angeordneten Gegenaxialführungseinrichtung 12 berührend zusammenwirkt, siehe die 1 bis 4. Die Axialführungseinrichtung 11 und die Gegenaxialführungseinrichtung 12 sind konstruktiv so gestaltet, dass das Filterelement 4 im Rahmen der Filterwechselbewegung 7 entlang der Längsachse 13 des Filtergehäuses 2 sozusagen axial hin und her bewegt werden kann. Die Filterwechselbewegung 7 weist damit mindestens eine axiale Bewegungskomponente 49 auf. Die Führungsanordnung 10 umfasst ferner mindestens eine mit dem Bezugszeichen 14 beschriftete am Filterelement 4 angeordneten Querführungseinrichtung, die mit einer am Filtergehäuse 2 angeordnete Gegenquerführungseinrichtung 15 berührend zusammenwirkt, siehe insbesondere die 1 bis 5. Die Querführungseinrichtung 14 und die Gegenquerführungseinrichtung 15 sind ihrerseits konstruktiv so gestaltet, dass das Filterelement 4 im Rahmen der Filterwechselbewegung 7 in Richtung der quer zur Längsachse 13 des Filtergehäuses 2 orientierten Querachse 16 des Filtergehäuses 2 bewegbar ist. Die Filterwechselbewegung 7 weist damit mindestens eine radiale Bewegungskomponente 50 auf. Damit ist insgesamt eine Drehführung 17 und eine Linearführung 27 realisiert, die gemeinsam die Filterwechselbewegung 7 bereitstellen, siehe 2.
Zweckmäßigerweise nutzt man die axiale Bewegungskomponente 49 der Filterwechselbewegung 7 dazu, um ein Filterelement 4 in die Betriebsstellung 8 zu bewegen, insbesondere lässt sich ein Filterelement 4 im Rahmen der axialen Bewegungskomponente 49 der Filterwechselbewegung 7 relativ einfach berührend an den in 2 dargestellten Filtersitz 41 des Filtergehäuses 2 anlegen. Dadurch kann ein praktisch leckagefreier Dichtsitz des Filterelements 4 in der Betriebsstellung 8 realisiert werden. Weiter zweckmäßigerweise nutzt man die radiale Bewegungskomponente 50 der Filterwechselbewegung 7 dazu, um ein Filterelement 4 in die Wechselstellung 9 zu bewegen, insbesondere kann ein Filterelement 4 im Rahmen der radialen Bewegungskomponente 50 der Filterwechselbewegung 7 dadurch relativ einfach aus dem Filterinstallationsraum 3 des Filtergehäuse 2 entnommen werden, beispielsweise durch eine das Filtergehäuse 2 aufbrechende Gehäuseausnehmung 42 hindurch, siehe insbesondere 1. Dabei ist noch zu erwähnen, dass die Gehäuseausnehmung 42 exemplarisch einerseits, unter Ausbildung einer ersten Mündungsöffnung, in den Filterinstallationsraum 3 und andererseits, unter Ausbildung einer zweiten Mündungsöffnung, in die das Filtergehäuse 2 umgebende Atmosphäre ausmündet.
Weiterhin umfasst die Filterwechselbewegung 7 neben der Betriebsstellung 8 und der Wechselstellung 9 eine mit dem Bezugszeichen 39 bezeichnete Zwischenstellung, die zwischen der Betriebsstellung 8 und der Wechselstellung 9 liegt, siehe 8. Sie ist gekennzeichnet durch den Bewegungsübergang des Filterelements 4 aus der axialen Bewegungskomponente 49 der Filterwechselbewegung 7 in die radiale Bewegungskomponente 50 der Filterwechselbewegung 7.
In den 1 bis 4 ist ferner zu erkennen, dass die Gegenaxialführungseinrichtung 12 und die Gegenquerführungseinrichtung 15 bevorzugt lückenfrei ineinander übergehen, wodurch beispielsweise ein störungsfreier Übergang des Filterelements 4, insbesondere ohne Ruckeln, aus der axialen Bewegungskomponente 49 in die radiale Bewegungskomponente 50 erfolgen kann.
Die 1, 2 und 5 zeigen weiterhin einen Betätigungskörper 38, der exemplarisch einstückig an der Endscheibe 6 angeordnet ist und zum Betätigen des Filterelements 4 im Rahmen der Filterwechselbewegung 7 dient. Der Betätigungskörper 38 ragt exemplarisch radial von der Endscheibe 6 bzw. quer zur Längsachse 40 vom Filterkörper 5 nach radial außen weg und weist einen durchgängig konstanten Querschnitt auf, obwohl man sich auch variable Querschnitte vorstellen kann. Jedenfalls kann am Betätigungskörper 38, beispielsweise manuell von Hand, eine Betätigungskraft eingeleitet werden, um den Filterkörper 5 bzw. das Filterelement 4 im Rahmen der Filterwechselbewegung 7 zwischen der Betriebsstellung 8, der Zwischenstellung 39 und der Wechselstellung 9 wahlweise hin und her zu schalten. In der 1 ist der Betätigungskörper 38 exemplarisch in der Betriebsstellung 8, in der das Filterelement 4 axial gegen den Filtersitz 41 bewegt und dort praktisch fluiddicht berührend angelegt ist, und in einer davon abweichenden Stellung, insbesondere in der Zwischenstellung 39, dargestellt, wobei der Betätigungskörper 38 in der abweichenden Stellung, insbesondere in der Zwischenstellung 39, durch eine gestrichelte Linie veranschaulicht ist. In der 2 ist der Betätigungskörper 38 lediglich in der Betriebsstellung 8 angeordnet.
Die 3 zeigt in einer weiteren perspektivischen Ansicht die Filtereinrichtung 1 aus 1 und 2, allerdings ist das Filterelement 4 entfernt, so dass man freie Sicht in den Filterinstallationsraum 3 und insbesondere auf die Führungsanordnung 10 hat. Zwecks besserer Erkennbarkeit zeigt die 4 ein Detail aus 3, nämlich in vergrößerter Darstellung insbesondere die Führungsanordnung 10 der Filtereinrichtung 1. Zu erkennen sind die am Filtergehäuse 2, insbesondere am Gehäuseboden 45 des Filtergehäuses 2, jeweils integral angeordnete Gegenaxialführungseinrichtung 12 und die Gegenquerführungseinrichtung 15. Die Gegenaxialführungseinrichtung 12 bildet vorliegend eine ringartige Gewindevorsprungaufnahme 19 zum Aufnehmen eines weiter unten beschriebenen Gewindevorsprungs 18 der Axialführungseinrichtung 11. Jedenfalls weist die Gewindevorsprungaufnahme 19 eine, insbesondere helixartig oder gewindeartig um die Längsachse 13 umlaufend ausgeführte, Führungsfläche 20 auf, an der der Gewindevorsprung 18 berührend anliegen kann, siehe 4. Die Führungsfläche 20 weist eine zusammenhängende Durchgangssegmentfläche 21, eine Sperrstufe 22 und eine Rastsegmentfläche 23 auf. Die Flächennormalen 24,25 der Durchgangssegmentfläche 21 bzw. der Rastsegmentfläche 23 sind zueinander exemplarisch parallel oder winkelig ausgerichtet und gegenüber der Längsachse 13 des Filtergehäuses 2 winkelig verkippt. Wesentlichen ist dabei, dass die Sperrflächennormale 26 der Sperrstufe 22 bezüglich der beiden anderen Flächennormalen 24,25 quer oder winkelig orientiert ist, um einen Gewindevorsprung 18 in der Betriebsstellung 8 an der Sperrstufe 22 formschlüssig gegen Bewegung zu sperren. Gemäß 4 ist zu erkennen, dass die Sperrstufe 22 dabei bevorzugt zwischen der Durchgangssegmentfläche 21 und der Rastsegmentfläche 23 angeordnet ist.
Die ferner in den 3 und 4 dargestellte Gegenquerführungseinrichtung 15 hat exemplarisch eine mit dem Bezugszeichen 29 beschriftete Führungsstegaufnahme, die am Filtergehäuse 2 integral angeordnete Führungswände umfasst. Die Führungsstegaufnahme 29 hat zwei zueinander gegenüberliegend, insbesondere in Richtung der Querachse 16 oder quer zur Querachse 16 gegenüberliegend, orientierte Gegenseitengleitflächen 34 und eine diese miteinander verbindende Gegensockelgleitfläche 35. Die Flächennormale der Gegensockelgleitfläche 35 ist bevorzugt parallel zur Längsachse 13 des Filtergehäuses 2. Zweckmäßigerweise ist zwischen einer oder allen Flächennormalen der Gegenseitengleitflächen 34 und der Flächennormale der Gegensockelgleitfläche 35 ein Winkel von 90° oder größer aufgespannt, so dass ein lichter Durchgang begrenzt ist.
In 5 ist in einer perspektivischen Ansicht das Filterelement 4 der Filtereinrichtung 1 zu erkennen, wobei an einer Endscheibe 6 des Filterelements 4 integral ein Betätigungskörper 38 zum Betätigen des Filterelements 4 im Rahmen der Filterwechselbewegung 7 und die Führungsanordnung 10 mit Axialführungseinrichtung 11 und mit Querführungseinrichtung 14 ausgebildet sind. Die Querführungseinrichtung 14 hat bevorzugt einen Führungssteg 28, der vorliegend durch einen quaderartigen Führungskörper 30 realisiert ist. Der Führungskörper 30 kann exemplarisch integral und zentrisch an der Endscheibe 6 angeordnet sein. Der Führungskörper 30 hat ferner exemplarisch zwei zueinander entgegengesetzt orientierte Seitengleitflächen 31, zwei zueinander entgegengesetzt orientierte Stirnflächen 33, die beispielsweise gewölbt ausgeführt sind und eine die Seitengleitflächen 31 und die Stirnflächen 33 miteinander verbindende Sockelgleitfläche 32, deren Flächennormale bevorzugt parallel zur Filterlängsachse 40 des Filterelements 4 ausgerichtet ist, so dass man auch sagen kann, dass die Sockelgleitfläche 32 und mindestens eine Großfläche einer Endscheibe 6 zueinander parallel ausgerichtet sind. Die Stirnflächen 33 können sich zweckmäßigerweise bei der Drehbewegung gegen eine umlaufende Innenfläche der Gegenaxialführungseinrichtung 12 abstützen. Die Axialführungseinrichtung 11, die zusammen mit der Gegenaxialführungseinrichtung 12 die Drehführung 17 bildet, um die axiale Bewegungskomponente 49 der Filterwechselbewegung 7 zu realisieren, hat zwei Gewindevorsprünge 18, die bevorzugt von gewindeartiger Gestalt sind. Gemäß 5 ist vorgesehen, dass die Gewindevorsprünge 18 am Führungskörper 30 angeordnet sind, nämlich bevorzugt an den Stirnflächen 33.
Um zu erreichen, dass das Filterelement 4 im Rahmen der Filterwechselbewegung 7 entlang der Längsachse 13 des Filtergehäuses 2 axial führbar ist, umfasst die Drehführung 17 die beschriebene Gewindevorsprungaufnahme 19 und die Gewindevorsprung 18, wobei im Rahmen eines in den Filterinstallationsraum 3 eingesetzten Zustandes des Filterelements 4 der Gewindevorsprung 18 und die Gewindevorsprungaufnahme 19 flächig oder linienartige berührend aneinander anliegen, wobei der Gewindevorsprung 18 und die Gewindevorsprungaufnahme 19 relativ zueinander gleitverschieblich drehbeweglich sind. Ferner, um zu erreichen, dass das Filterelement 4 im Rahmen der Filterwechselbewegung 7 quer zur Längsachse 13 des Filtergehäuses 2 linear führbar ist, umfasst die Linearführung 27 die beschriebene Querführungseinrichtung 14 und die Gegenquerführungseinrichtung 15. Die Paarung aus Führungssteg 28 und Führungsstegaufnahme 29 liegen, insbesondere vollflächig, berührend aneinander an und sind relativ zueinander längsbeweglich führbar, insbesondere in Richtung der Querachse 16 des Filtergehäuses 2. Im Betrieb der Filtereinrichtung 1 und im Rahmen der Filterwechselbewegung 7 liegen mindestens eine einzige Seitengleitfläche 31 des Führungsstegs 28 und eine einzige Gegenseitengleitfläche 34 der Führungsstegaufnahme 29 sowie die Sockelgleitfläche 32 und die Gegensockelgleitfläche 35 aneinander berührend an, um eine längsbewegliche Führung des Filterelements 4 quer zur Längsachse 13, insbesondere in Richtung der Querachse 16, zu realisieren. Dabei ist bevorzugt, wenn mindestens zwischen einer der Seitengleitflächen 31 und einer der Gegenseitengleitfläche 34 Bewegungsspiel vorgesehen ist, wobei zweckmäßigerweise das Bewegungsspiel größer ist, als ein Abstand zwischen der Sockelgleitfläche 32 und der Gegensockelgleitfläche 35. Dadurch kann auf einfache Weise sichergestellt werden, dass der Führungssteg 28 nicht in oder an der Führungsstegaufnahme 29 festklemmt.
Die Komponenten des in 6 gezeigten Ausführungsbeispiels haben, soweit sie in funktioneller und/oder gestalterischer Hinsicht mit den Komponenten nach den 1 bis 5 ähnlich oder identisch sind, dieselben Bezugszeichen erhalten, wie in den 1 bis 5, um Wiederholungen einzusparen. Die 6 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Filterelements 4 einer Filtereinrichtung 1. Das Filterelement 4 umfasst einen Filterkörper 5 sowie jeweils stirnseitig am Filterkörper 5 berührend angeordnete Endscheiben 6. Eine einzige der beiden Endscheiben 6 ist mit einem Betätigungskörper 38 ausgestattet, der beispielsweise einstückig an der Endscheiben 6 angeordnet ist und zum Betätigen des Filterelements 4 im Rahmen einer in 6 nicht dargestellten Filterwechselbewegung 7 dient. An der mit dem Betätigungskörper 38 ausgerüsteten Endscheibe 6 ist ferner ein Führungskörper 30 eines Führungsstegs 28 angeordnet. Gemäß 6 kann man erkennen, dass der Führungskörper 30 mittig, also zentrisch, an der Endscheiben 6 angeordnet ist, wobei man sich natürlich auch Anordnungen vorstellen kann, bei dem der Führungskörper 30 außermittig, also exzentrisch, an einer Endscheiben 6 angeordnet ist. Ferner kann man sich auch Ausführungen vorstellen, bei denen mehr als ein einziger Führungskörper 30 oder ein geteilter Führungskörper 30 an einer Endscheibe 6 angeordnet ist. Jedenfalls hat der Führungskörper 30 gemäß 6 zwei entgegengesetzt zueinander orientierte Seitengleitfläche 31, die bevorzugt parallel zueinander orientiert sind. Weiterhin hat der Führungsquader 30 zwei Stirnflächen 33, die benachbart zu den Seitenflächen 31 angeordnet sind, um den Führungskörper 30, so wie die Seitenflächen 31, in radialer Richtung zu begrenzen. Der Führungskörper 30 verfügt noch über eine Sockelgleitfläche, die in der 6 mit dem Bezugszeichen 32 bezeichnet ist. Der Unterschied zwischen den Ausführungsbeispielen gemäß 5 und 6 besteht lediglich darin, dass die jeweils an den Stirnflächen 33 des Führungskörpers 30 angeordneten Gewindevorsprünge 18 unterschiedlich gestaltet sind. So ist der Gewindevorsprung 18 gemäß 5 durch eine Gewinderampe gestaltet, während der Gewindevorsprung 18 gemäß 6 als flügelartiger Gewindegang gestaltet ist.
Die Komponenten des in 7 bis 9 gezeigten Ausführungsbeispiels haben, soweit sie in funktioneller und/oder gestalterischer Hinsicht mit den Komponenten nach den 1 bis 5 ähnlich oder identisch sind, dieselben Bezugszeichen erhalten, wie in den 1 bis 5, um Wiederholungen einzusparen. Die 7 bis 9 zeigen jeweils in einer Schnittansicht ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Filtereinrichtung 1 mit Filterelement 4, wobei gemeinsam ein Filterwechselverfahren dargestellt ist. Gemäß 7 ist das Filterelement 4 der Filtereinrichtung 1 im Rahmen einer Filterwechselbewegung 7 in einer Wechselstellung 9 angeordnet, so dass es sich, insbesondere vollständig, außerhalb des Filterinstallationsraums 3 befindet, um beispielsweise ein Wechsel, insbesondere eine Erneuerung oder eine Regenerierung, des Filterkörpers 5 vorzunehmen. Anschließend ist das Filterelement 4 durch Längsbetätigen des Neu-Filterelements 4, also mit radialer Bewegungskomponente 50 in Richtung einer Querachse 16, im Rahmen der Filterwechselbewegung 7 mittels des Betätigungskörpers 38 von der Wechselstellung 9 in eine Zwischenstellung 39 zu bewegen, siehe insbesondere 7 und 8. Im Weitern kann das Filterelement 4 durch Drehbetätigen im Rahmen der Filterwechselbewegung 7, wieder mittels des Betätigungskörpers 38, axial in Richtung einer Längsachse 13, also mit axialer Bewegungskomponente 49, bewegt werden, bis das Filterelement 4 aus der Zwischenstellung 39 in die Betriebsstellung 9 drehbewegt ist und dort beispielsweise praktisch fluiddicht berührend und linienförmig oder flächig an einem Filtersitz 41 des Filtergehäuses 2 anliegt, siehe 8 und 9. Möchte man das Filterelement 4 aus dieser Stellung herausbewegen können die Schritte sozusagen in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden.
In den 7 bis 9 ist ferner zu erkennen, dass die Querführungseinrichtung 14 und die Gegenquerführungseinrichtung 15 sowie die Axialführungseinrichtung 11 und die Gegenaxialführungseinrichtung 12 zur Führung des Filterelements 4 im Rahmen der Filterwechselbewegung 7 flächig oder linienartig berührend aneinander anliegen, wobei die Komponenten relativ zueinander gleitverschieblich und/oder drehbeweglich sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2007113526 A1 [0003]
DE 102004028804 A1 [0004]
EP 1920816 A1 [0005]
US 2004020177 A1 [0005]

Claims

Filtereinrichtung zum Reinigen eines Fluides, - mit einem Filtergehäuse (2), das einen Filterinstallationsraum (3) zum Anordnen eines Filterelements (4) aufweist, - mit einem Filterelement (4), das einen Filterkörper (5) zur Reinigung des Fluides und mindestens eine am Filterkörper (5) angeordnete Endscheibe (6) aufweist, - wobei das Filterelement (4) im Rahmen einer Filterwechselbewegung (7) zwischen einer Betriebsstellung (8), in der das Filterelement (4) im Filterinstallationsraum (3) angeordnet und die Filtereinrichtung (1) betreibbar ist, und einer Wechselstellung (9), in der das Filterelement (4) aus dem Filterinstallationsraum (3) entfernt ist, um den Filterkörper (5) zu wechseln, hin und her bewegbar ist, - wobei die Filtereinrichtung (1) wenigstens eine Führungsanordnung (10) zum Führen und Betätigen des Filterelements (4) im Rahmen der Filterwechselbewegung (7) aufweist, - wobei die Führungsanordnung (10) eine an einer Endscheibe (6) angeordnete Axialführungseinrichtung (11) und eine am Filtergehäuse (2) angeordnete Gegenaxialführungseinrichtung (12) aufweist, - wobei die Axialführungseinrichtung (11) und die Gegenaxialführungseinrichtung (12) im Rahmen der Filterwechselbewegung (7) zusammenwirken, um das Filterelement (4) entlang einer Längsachse (13) des Filtergehäuses (2) zu führen, dadurch gekennzeichnet, - dass die Führungsanordnung (10) eine an der Endscheibe (6) angeordnete Querführungseinrichtung (14) und eine am Filtergehäuse (2) angeordnete Gegenquerführungseinrichtung (15) aufweist, - wobei die Querführungseinrichtung (14) und die Gegenquerführungseinrichtung (15) im Rahmen der Filterwechselbewegung (7) zusammenwirken, um das Filterelement (4) entlang einer zur Längsachse (13) winkelig angeordneten Querachse (16) zu führen.
Filtereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - dass die Axialführungseinrichtung (11) und die Querführungseinrichtung (14), insb. einstückig oder durch Schrauben oder durch Stiften oder durch Klemmen oder durch Kleben oder Schweißen, an einer Endscheibe (6) angeordnet sind, und/oder - dass die Gegenaxialführungseinrichtung (12) und die Gegenquerführungseinrichtung (15) einstückig am Filtergehäuse (2) angeordnet sind, und/oder - dass die Gegenaxialführungseinrichtung (12) und die Gegenquerführungseinrichtung (15) lückenfrei ineinander übergehen.
Filtereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialführungseinrichtung (11) und die Gegenaxialführungseinrichtung (12) eine Drehführung (17) bilden, die eine Gewindepaarung aus mindestens einem Gewindevorsprung (18) und mindestens einer Gewindevorsprungaufnahme (19) hat, wobei der Gewindevorsprung (18) und die Gewindevorsprungaufnahme (19) berührend aneinander und relativ zueinander drehbeweglich angeordnet sind, so dass das Filterelement (4) entlang der Längsachse (13) im Rahmen der Filterwechselbewegung (7) betätigbar ist.
Filtereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, - dass die Axialführungseinrichtung (11) einen Gewindevorsprung (18) und die Gegenaxialführungseinrichtung (12) eine Gewindevorsprungaufnahme (19) bildet, oder - dass die Gegenaxialführungseinrichtung (12) einen Gewindevorsprung (18) und die Axialführungseinrichtung (11) eine Gewindevorsprungaufnahme (19) bildet.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Gewindevorsprungaufnahme (19) eine, insbesondere helixartig oder gewindeartig ausgeführte, Führungsfläche (20) definiert, an der ein Gewindevorsprung (18) flächig berührend aufgenommen und im Rahmen der Filterwechselbewegung (7) führbar ist, wobei die Führungsfläche (20) in eine Durchgangssegmentfläche (21), eine Sperrstufe (22) und eine Rastsegmentfläche (23) geteilt ist, wobei die Flächennormalen (24,25) der Durchgangssegmentfläche (21) und der Rastsegmentfläche (23) zueinander parallel oder im Wesentlichen parallel oder winkelig orientiert sind, wobei zwischen der Durchgangssegmentfläche (21) und der Rastsegmentfläche (23) die Sperrstufe (22) angeordnet ist, wobei deren Sperrstufennormale (26) relativ zu den Flächennormalen (24,25) quer orientiert ist, um einen Gewindevorsprung (18) in der Betriebsstellung (9) an der Sperrstufe (22) und der Rastsegmentfläche (23) formschlüssig gegen Bewegung zu sperren.
Filtereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querführungseinrichtung (14) und die Gegenquerführungseinrichtung (15) eine Linearführung (27) bilden, die eine Paarung aus mindestens einem Führungssteg (28) und mindestens einer Führungsstegaufnahme (29) hat, wobei der Führungssteg (28) und die Führungsstegaufnahme (29) berührend aneinander und relativ zueinander längsbeweglich angeordnet sind.
Filtereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, - dass die Querführungseinrichtung (14) einen Führungssteg (28) und die Gegenquerführungseinrichtung (15) eine Führungsstegaufnahme (29) bildet, oder - dass die Gegenquerführungseinrichtung (15) einen Führungssteg (28) und die Querführungseinrichtung (14) eine Führungsstegaufnahme (29) bildet.
Filtereinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungssteg (28) durch einen, insbesondere einstückig und zentrisch oder exzentrisch, an einer Endscheibe (6) angeordneten, insb. quaderartigen, Führungskörper (30) gebildet ist, der insb. zwei zueinander entgegengesetzt orientierte oder zweckmäßigerweise mindestens eine Seitengleitfläche (31), insb. zwei zueinander entgegengesetzt orientierte Stirnflächen (33), und weiterhin mindestens eine, insb. diese miteinander verbindende, Sockelgleitfläche (32) aufweist.
Filtereinrichtung nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, - dass die Führungsstegaufnahme (29) am Filtergehäuse (30) angeordnet ist und, insb. zwei, zueinander gegenüberliegende, insbesondere in Richtung der Querachse (16) gegenüberliegend orientierte, Gegenseitengleitflächen (34) und eine dazwischenliegende Gegensockelgleitfläche (35) aufweist, und/oder - dass mindestens eine einzige Seitengleitfläche (31) des Führungskörpers (30) und eine einzige Gegenseitengleitfläche (34) sowie die Sockelgleitfläche (32) des Führungskörpers (30) und die Gegensockelgleitfläche (35) aneinander berührend anliegen, um eine längsbewegliche Führung des Führungskörpers (30) entlang, insbesondere entlang der Querachse (16), zu realisieren.
Filtereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, - dass mindestens zwischen einer Seitengleitfläche (31) und einer Gegenseitengleitfläche (34) Bewegungsspiel vorgesehen ist, und/oder - dass das Bewegungsspiel größer ist, als ein Abstand zwischen Sockelgleitfläche (32) und Gegensockelgleitfläche (35).
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass am Führungskörper (30) mindestens ein einziger Gewindevorsprung (18) oder mindestens eine Gewindevorsprungaufnahme (19) angeordnet ist, wobei insbesondere mindestens ein Gewindevorsprung (18) oder mindestens eine Gewindevorsprungaufnahme (19) an einer Stirnfläche (33) angeordnet ist.
Filtereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, - dass die Führungsanordnung (10) einen einstückig oder lösbar an einer Endscheibe (6) angeordneten Betätigungskörper (38) zum Betätigen des Filterelements (4) im Rahmen der Filterwechselbewegung (7) aufweist, und/oder - dass der Betätigungskörper (38) im Betrieb der Filtereinrichtung (1) in Richtung der Querachse (16) winkelig von der Längsachse (13) weg ragt.
Filterwechselverfahren zum Filterwechsel eines in einer Filtereinrichtung (1) angeordneten Filterelements (4), insbesondere zum Filterwechsel bei einer Filtereinrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten: 1) Drehbetätigen des in der Betriebsstellung (8) innerhalb eines Filterinstallationsraums (3) der Filtereinrichtung (1) angeordneten Filterelements (4) im Rahmen einer Filterwechselbewegung (7) mittels eines am Filterelement (4) angeordneten Betätigungskörpers (38), bis das Filterelement (4) aus der Betriebsstellung (8) in eine beabstandet zur Betriebsstellung (8) angeordnete Zwischenstellung (39) drehbewegt ist, 2) Längsbetätigen des in der Zwischenstellung (39) angeordneten Filterelements (4) im Rahmen der Filterwechselbewegung (7) mittels des Betätigungskörpers (38), bis das Filterelement (4) aus der Zwischenstellung (39) in eine Wechselstellung (9) längsbewegt ist, in der das Filterelement (4) aus dem Filterinstallationsraum (3) entfernt ist, 3) Wechseln, insbesondere Erneuerung oder Regenerierung, des Filterelements (4), 4) Längsbetätigen des in der Wechselstellung (9) angeordneten Neu-Filterelements (4) im Rahmen der Filterwechselbewegung (7) mittels des Betätigungskörpers (38), bis das Filterelement (4) aus der Wechselstellung (9) in die Zwischenstellung (39) längsbewegt ist, 5) Drehbetätigen des in der Zwischenstellung (39) angeordneten Filterelements (4) im Rahmen der Filterwechselbewegung (7) mittels des Betätigungskörpers (38), bis das Filterelement (4) aus der Zwischenstellung (39) in die Betriebsstellung (8) drehbewegt ist.
Filterelement für eine Filtereinrichtung, insbesondere für eine Straßenkraftfahrzeugfiltereinrichtung oder Raumluftfiltereinrichtung, zweckmäßigerweise für eine Filtereinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, - mit einem eine Filterlängsachse (40) definierenden Filterkörper (5) zum Filtrieren von Fluid, insbesondere ein plissierter Filterkörper mit kreis- oder ringzylindrischem Querschnitt, - mit mindestens einer, insbesondere kreisrunden, ovalen oder vieleckigen, Endscheibe (6), die kraftschlüssig, formschlüssig oder stoffschlüssig am Filterkörper (5) angeordnet ist, - mit mindestens einem, insb. einstückig oder durch Schrauben oder durch Stiften oder durch Klemmen oder durch Kleben oder Schweißen und zentrisch oder exzentrisch, an der Endscheibe (6) angeordneten Führungskörper (30), der eine Axialführungseinrichtung (11) und eine Querführungseinrichtung (14) bildet, - wobei die Axialführungseinrichtung (11) ausgebildet ist, um mit einer Gegenaxialführungseinrichtung (12) eines Filtergehäuses (2) einer Filtereinrichtung (1) zusammenzuwirken, um das Filterelement (4) zu führen, - wobei die Querführungseinrichtung (14) ausgebildet ist, um mit einer Gegenquerführungseinrichtung (15) eines Filtergehäuses (2) einer Filtereinrichtung (1) zusammenzuwirken, um das Filterelement (4) zu führen.
Filterelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungskörper (30) mindestens eine Seitengleitfläche (31), zwei Stirnflächen (33) und eine Sockelgleitfläche (32) aufweist, wobei der Führungskörper (30) ferner wenigstens eine einzige oder zwei oder mehr Gewindevorsprünge (18) aufweist, die insbesondere jeweils an einer Stirnfläche (33) des Führungskörpers (30) radial von der Filterlängsachse (40) wegragend angeordnet sind, und/oder wobei die Seitengleitflächen (31) und die Sockelgleitfläche (32) die Querführungseinrichtung (14) bilden, und/oder wobei die Gewindevorsprünge (18) die Axialführungseinrichtung (11) bilden.
Filterelement nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (4) gegenüberliegend zur Endscheibe (6) eine Dichtung oder eine Dichtungsanordnung aufweist, die dazu geeignet ist, insb. im Rahmen einer Betriebsstellung einer Filtereinrichtung (1), zweckmäßigerweise beaufschlagt durch eine Axialführungseinrichtung und/oder eine Verstelleinrichtung der Filtereinrichtung (1), an einem Filtersitz der Filtereinrichtung (1) dichtend anzuliegen.