-
Technisches Gebiet
-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Filtergehäuse, insbesondere Luftfiltergehäuse, mit einer Druckmessöffnung im Filtergehäuse zum Anschluss einer Druckmesseinheit.
-
Stand der Technik
-
In
EP 2 843 206 A1 wird ein Luftfilter mit einem Filtergehäuse beschrieben, das einen Sensorstutzen zum Anschluss eines Sensors aufweist, welcher als Wartungsindikator genutzt wird. Der Sensorstutzen befindet sich an der Außenseite des Filtergehäuses und verläuft schräg zur Längsachse des Filtergehäuses.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen ein Filtergehäuse so auszubilden, dass mit geringen Anpassungen wahlweise eine oder mehrere Druckmesseinheiten an das Filtergehäuse anschließbar sind.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
-
Das Filtergehäuse ist Teil einer Filtereinrichtung, insbesondere eines Luftfilters, beispielsweise zur Filtration der einer Brennkraftmaschine zuzuführenden Verbrennungsluft. Der Luftfilter kann in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, insbesondere in Personenkraftwagen oder Nutzfahrzeugen oder gegebenenfalls in motorisierten Zweirädern. Es kommt aber auch beispielsweise eine Filtration der einem Fahrzeuginnenraum zuzuführenden Luft in Betracht.
-
Die Filtereinrichtung umfasst neben dem Filtergehäuse auch ein Filterelement, das in dem Filtergehäuse aufgenommen ist. In das Filtergehäuse ist eine Druckmessöffnung eingebracht, welche sich vorzugsweise auf der Reinseite des Filterelements befindet und beispielsweise im Bereich eines Auslasses des Filtergehäuses angeordnet ist. An die Druckmessöffnung kann eine Druckmesseinheit auf der Außenseite des Filtergehäuses angeschlossen werden, bei der es sich entweder um einen Druckmesssensor, einen Druckschalter oder um einen Wartungsindikator handelt. Mithilfe des Druckmesssensors kann die absolute Druckdifferenz zwischen der Reinseite vom Filtergehäuse und der Umgebung ermittelt werden. Über den Wartungsindikator oder Druckschalter, welcher vorteilhafterweise bei einem vorbestimmten Differenzdruck zwischen Reinseite und Umgebungsdruck anschlägt, kann angezeigt werden, wenn eine Wartung der Filtereinrichtung erforderlich wird.
-
Das erfindungsgemäße Filtergehäuse ist mit einem Anschlussflansch versehen, der sich an der Gehäuseaußenseite befindet und über den entweder eine oder zwei Druckmesseinheiten angeschlossen werden können. Der Anschlussflansch bildet ein weiteres Gehäusebauteil und ist Bestandteil des Filtergehäuses.
-
In dem Anschlussflansch sind ein erster Sensorkanal und ein zweiter Sensorkanal geführt. Der erste Sensorkanal ist mit der Druckmessöffnung im Filtergehäuse verbunden, der zweite Sensorkanal ist mit dem ersten Sensorkanal verbunden. Die beiden Sensorkanäle, welche vorzugsweise geradlinig ausgebildet sind, verlaufen innerhalb des Anschlussflansches in unterschiedliche Richtungen, wobei die Endabschnitte der Sensorkanäle an unterschiedlichen Seiten des Anschlussflansches liegen.
-
Diese Ausführung hat den Vorteil, dass bedarfsweise entweder nur eine Druckmesseinheit oder zwei Druckmesseinheiten an den Anschlussflansch angeschlossen werden. Sofern nur eine Druckmesseinheit an den Anschlussflansch angeschlossen werden soll, wird diese Druckmesseinheit über den Endabschnitt mit dem ersten oder dem zweiten Sensorkanal verbunden. Der Endabschnitt des anderen Sensorkanals ist dagegen verschlossen. Sollen dagegen beide Sensorkanäle mit jeweils einer Druckmesseinheit verbunden werden, so erfolgt der Anschluss der Druckmesseinheiten über die jeweiligen offenen Endabschnitte jedes Sensorkanals.
-
Es ist somit möglich, den Anschlussflansch als vereinheitlichtes Bauteil für verschiedene Anwendungsfälle auszuführen. Nach Wahl des Anwenders können an den Anschlussflansch eine oder mehrere Druckmesseinheiten angeschlossen werden. Die Schnittstellengeometrie, insbesondere zwischen dem Anschlussflansch und dem Filtergehäuse, ändert sich hierbei nicht.
-
Es kann gegebenenfalls zweckmäßig sein, mehr als zwei Sensorkanäle in dem Anschlussflansch anzuordnen, wobei sämtliche Sensorkanäle direkt oder indirekt mit der Druckmessöffnung strömungs- bzw. druckverbunden sind. Dies erfolgt beispielsweise dadurch, dass der zweite Sensorkanal vom ersten Sensorkanal verzweigt und der dritte Sensorkanal vom ersten oder vom zweiten Sensorkanal verzweigt. Vorteilhafterweise verlaufen sämtliche Sensorkanäle innerhalb des Anschlussflansches in unterschiedliche Richtungen und liegen die Endabschnitte der Sensorkanäle an unterschiedlichen Seiten des Anschlussflansches.
-
Der Anschlussflansch ist, gemäß bevorzugter Ausführung, separat von dem Filtergehäuse ausgebildet und mit dem Filtergehäuse verbunden, insbesondere im Filtergehäuse verschraubt. Der Anschlussflansch kann aus dem gleichen Material wie das Filtergehäuse gefertigt sein, insbesondere aus einem Kunststoffmaterial.
-
In einer alternativen Ausführung ist der Anschlussflansch einteilig mit dem Filtergehäuse ausgebildet. Das Filtergehäuse ist vorteilhafterweise als Spritzgussbauteil ausgeführt und wird im Kunststoff-Spritzgießverfahren hergestellt. Bei einteiliger Ausführung des Anschlussflansches mit dem Filtergehäuse wird auch der Anschlussflansch im gleichen Herstellungsschritt wie das Filtergehäuse hergestellt.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung verläuft der erste Sensorkanal im Anschlussflansch koaxial zu der Druckmessöffnung, die in die Wand des Filtergehäuses eingebracht ist. Dementsprechend liegen die Druckmessöffnungsachse und die Kanalachse des ersten Sensorkanals koaxial. Der erste Sensorkanal und vorteilhafterweise auch der zweite Sensorkanal sind jeweils in sich geradlinig ausgebildet. Die Druckmessöffnung in der Wand des Filtergehäuses erstreckt sich vorteilhafterweise rechtwinklig zu dem Strömungsverlauf im Filtergehäuse.
-
Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung liegen ein Endabschnitt des ersten Sensorkanals an der Vorderseite des Anschlussflansches, die der Außenfläche des Filtergehäuses abgewandt ist, und ein Endabschnitt des zweiten Sensorkanals an einer Seitenfläche des Anschlussflansches. Der erste Sensorkanal verläuft in dieser Ausführung vorteilhafterweise koaxial zu der Druckmessöffnung in der Wand des Filtergehäuses und erstreckt bis zur Vorderseite des Anschlussflansches, wohingegen der zweite Sensorkanal unter einem Winkel zum ersten Sensorkanal verläuft, insbesondere rechtwinklig zum ersten Sensorkanal, und zu einer obenliegenden, untenliegenden oder seitlich liegenden Seitenfläche des Anschlussflansches führt. In dieser Ausführung erfährt das Fluid, welches aus dem Inneren des Filtergehäuses über die Druckmessöffnung und den ersten Sensorkanal geführt ist, keine Umlenkung bis zum Erreichen der Druckmesseinheit. Der zweite Sensorkanal verläuft hierzu unter einem Winkel, so dass das Fluid entsprechend umgelenkt wird.
-
Über die Sensorkanäle breitet sich Druck aus, und in der Druckmesseinheit wird ein statischer Druck gemessen. Eine Durchströmung der Sensorkanäle, verbunden mit einem Fluidtransport durch die Sensorkanäle hindurch, findet dagegen in bevorzugter Ausführung nicht statt.
-
Da die Sensorkanäle innerhalb des Anschlussflansches in unterschiedliche Richtungen verlaufen, befinden sich entsprechend die Endabschnitte der Sensorkanäle an unterschiedlichen Positionen des Anschlussflansches. Dies hat den Vorteil, dass mehrere Druckmesseinheiten ohne gegenseitige Behinderung an dem Anschlussflansch montiert werden können.
-
Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist der Anschlussflansch quaderförmig oder zumindest annähernd quaderförmig ausgebildet. Der Anschlussflansch erhebt sich über die Außenwand des Filtergehäuses und wird, bei separater Ausführung vom Filtergehäuse, mit diesem verbunden, insbesondere verschraubt. Es kann zweckmäßig sein, an dem Anschlussflansch einen oder mehrere Schraubendome anzuordnen, welche für die Befestigung einer Druckmesseinheit und/oder zum Anschrauben des Anschlussflansches an das Filtergehäuse verwendet werden. Bei quaderförmiger Ausführung des Anschlussflansches befindet sich beispielsweise in jedem Eckbereich des Anschlussflansches jeweils ein Schraubendom, so dass insgesamt vier Schraubendome am Anschlussflansch vorhanden sind. Ein Teil der Schraubendome kann für die Verschraubung des Anschlussflansches mit dem Filtergehäuse verwendet werden, ein weiterer Teil zur Befestigung einer oder mehrerer Druckmesseinheiten am Anschlussflansch.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist der Anschlussflansch zweiteilig mit einem Flanschgrundkörper und einem Flanschadapter ausgebildet, wobei über den Austausch des Flanschadapters verschiedene Ausführungsvarianten bei gleichbleibendem Flanschgrundkörper realisiert werden können. Der Flanschadapter ist Träger einer oder mehrerer Druckmesseinheiten. Dies ermöglicht es, bei gleichem Flanschgrundkörper entweder einen Flanschadapter für zwei Druckmesseinheiten oder einen Flanschadapter für nur eine Druckmesseinheit anzuschließen. Der Flanschgrundkörper und der Flanschadapter sind vorteilhafterweise miteinander verschraubt. Der Flanschgrundkörper kann einteilig mit dem Filtergehäuse ausgebildet oder ebenfalls an das Filtergehäuse angeschraubt sein.
-
Es kann zweckmäßig sein, über ineinandergreifende Formschlusselemente am Flanschgrundkörper und am Flanschadapter eine eindeutige Montageposition des Flanschadapters festzulegen (Poka-Yoke-Lösung).
-
Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf eine Filtereinrichtung wie beispielsweise einen Luftfilter mit einem vorbeschriebenen Filtergehäuse und einem im Filtergehäuse aufgenommenen Filterelement. An den Anschlussflansch am Filtergehäuse ist mindestens eine Druckmesseinheit angeschlossen. Der Anschlussflansch wird bevorzugt in einem Kunststoff-Spritzgießverfahren hergestellt. Der Endabschnitt zumindest eines Sensorkanals wird in dem Gießwerkzeug des Anschlussflansches bedarfsweise entweder mit Filtergehäusematerial verschlossen oder durch Einsetzen eines Schiebers in das Werkzeug offen gelassen. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass der Anschlussflansch mit einem einheitlichen Werkzeug hergestellt werden kann, wobei Modifikationen zum Öffnen oder Schließen eines Sensorkanals im Anschlussflansch über das Einsetzen eines Schiebers in das Werkzeug realisiert werden. Dagegen sind keine Änderungen im Werkzeug erforderlich. Je nachdem, ob beispielsweise nur eine Druckmesseinheit oder ob zwei Druckmesseinheiten mit dem Anschlussflansch verbunden werden sollen, kann durch die entsprechende Wahl von Schiebern oder Einlegteilen in das Werkzeug der Endabschnitt entweder nur eines Sensorkanals oder von zwei Sensorkanälen geöffnet werden, so dass sich die betreffenden Sensorkanäle durch den Anschlussflansch hindurchgehend bis zur Außenseite des Anschlussflansches erstrecken und eine Druckmesseinheit angeschlossen werden kann.
-
Sofern das Filtergehäuse gemeinsam mit einem Anschlussflansch als einteiliges Kunststoffbauteil im Spritzgießverfahren hergestellt wird, kann entsprechend verfahren werden und bedarfsweise der Endabschnitt der Sensorkanäle durch das Einsetzen von Schiebern entweder offen bleiben oder geschlossen werden.
-
In einer weiteren Ausführung, die sich ebenfalls auf ein Verfahren zur Herstellung eines Anschlussflansches für ein vorbeschriebenes Filtergehäuse im Kunststoff-Spritzgießverfahren bezieht, werden ein Endabschnitt oder mehrere Endabschnitte der Sensorkanäle in dem Anschlussflansch in dem Werkzeug mit Anschlussflanschmaterial verschlossen. Bedarfsweise kann nach Beendigung des Kunststoff-Spritzgießverfahrens der Endabschnitt eines verschlossenen Sensorkanals oder beider verschlossener Sensorkanäle durch Bohren oder Stanzen wieder geöffnet werden. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass das Spritzgießverfahren für alle Varianten des Anschlussflansches in gleicher Weise durchgeführt wird und erst im Anschluss an das Spritzgießverfahren der Anschlussflansch durch Aufbohren oder Stanzen eines Endabschnitts eines Sensorkanals modifiziert wird.
-
Figurenliste
-
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
- 1 eine Seitenansicht eines Luftfilters, mit einem Anschlussflansch am Auslass, über den eine oder mehrere Druckmesseinheiten anschließbar sind,
- 2 eine perspektivische Teilansicht des Anschlussflansches mit angeschlossenem Drucksensor und angeschlossenem Wartungsindikator,
- 3 einen Schnitt durch den Anschlussflansch mit Drucksensor und Wartungsindikator gemäß 2,
- 4 eine perspektivische Detailansicht des Anschlussflansches mit nur einem angeschlossenen Wartungsindikator, jedoch ohne Drucksensor,
- 5 einen Schnitt durch den Anschlussflansch gemäß 4,
- 6 eine Ausführungsvariante des Anschlussflansches mit einem Flanschgrundkörper und einem Flanschadapter in Explosionsdarstellung,
- 7 der Anschlussflansch aus 6 in montierter Darstellung.
-
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Ausführungsform(en) der Erfindung
-
In 1 ist eine Filtereinrichtung 1 gezeigt, die als Luftfilter für einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs ausgeführt ist. Die Filtereinrichtung 1 weist ein Filtergehäuse 2 auf, in welchem ein Filterelement für die zu filtrierende Luft aufgenommen ist. Das Filtergehäuse 2 ist an einem karosserieseitigen Trägerbauteil 3 befestigt, wobei das Trägerbauteil 3 entweder unmittelbar Teil der Fahrkarosserie ist oder fest mit der Fahrzeugkarosserie verbunden ist.
-
Das Filtergehäuse 2 besteht aus Kunststoff und ist insbesondere im Spritzgießverfahren hergestellt. Das Filtergehäuse 2 weist einen Einlass 4 mit einer Einlassöffnung 4a auf, über die Luft in das Innere des Filtergehäuses 2 zur Filtration am Filterelement geführt wird, und einen Auslass 5 mit einer Auslassöffnung 5a, über die die filtrierte Luft abgeleitet wird. An der Außenseite 9 des Auslasses 5 befindet sich ein Anschlussflansch 6, der als separates Bauteil ausgebildet und mit dem Filtergehäuse 2 verschraubt ist. An den Anschlussflansch 6 sind eine oder zwei Druckmesseinheiten zur Druckmessung anschließbar sind. Der Anschlussflansch 6 erhebt sich über die Außenseite des Filtergehäuses 2. Auch der Anschlussflansch 6 ist im Kunststoff-Spritzgießverfahren hergestellt.
-
Die Befestigung des Filtergehäuses 2 am Trägerbauteil 3 erfolgt über Befestigungsösen 7, die an Gehäuserippen 8 angeordnet sind, welche einteilig mit dem Filtergehäuse 2 ausgebildet sind und sich alle an derselben Außenseite des Filtergehäuses 2 befinden. In die Befestigungsösen 7 sind Hülsen 10 eingesetzt, die eine feste Verbindung zwischen dem Filtergehäuse 2 und dem Trägerbauteil 3 ermöglichen. Durch die Befestigungsöffnungen im Trägerbauteil 3 und die Befestigungsösen 7 mit den darin eingesetzten Hülsen 10 sind Befestigungselemente 11 geführt, insbesondere Schrauben oder Bolzen, welche mit Muttern in ihrer Montagepositon gesichert sind.
-
In den 2 und 3 ist das Filtergehäuse 2 der Filtereinrichtung im Bereich des Auslasses 5 mit dem daran an der Außenseite angeordneten Anschlussflansch 6 dargestellt. An den Anschlussflansch 6 sind zwei Druckmesseinheiten 13 und 14 angeschlossen, wobei es sich bei der ersten Druckmesseinheit 13 um einen Drucksensor handelt, mit dem die absolute Druckdifferenz zwischen der Reinluftseite im Bereich des Einlasses 4 und der Umgebung im Bereich des Auslasses 5 ermittelt werden kann. Bei der zweiten Druckmesseinheit 14 handelt es sich um einen Wartungsindikator, der beim Erreichen eines vorbestimmten Differenzdrucks zwischen der Reinseite des Filterelements und der Umgebung anschlägt und beispielsweise nach einem Knackfrosch-Prinzip arbeitet. Der Anschlussflansch 6 ist quaderförmig ausgebildet und weist in seinen vier Eckbereichen jeweils einen Schraubendom 15 auf, von denen Schraubendome, insbesondere über Kreuz liegende Schraubendome, zur Befestigung mit dem Filtergehäuse 2 dienen. Hierfür sind in die Schraubendome 15 Schrauben eingeführt. Die beiden weiteren Schraubendome 15 dienen für die Befestigung des Drucksensors 13. Der Drucksensor 13 liegt an der Vorderseite des Anschlussflansches 6, wohingegen der Wartungsindikator 14 an der obenliegenden Seitenfläche des Anschlussflansches 6 angeordnet ist.
-
Wie der Schnittdarstellung gemäß 3 zu entnehmen ist, sind in den Anschlussflansch 6 zwei Sensorkanäle 16 und 17 eingebracht. Der erste Sensorkanal 16 fluchtet mit einer Druckmessöffnung 18, die in die Wand des Filtergehäuses 2 eingebracht ist. Dementsprechend liegen die Längsachsen der Druckmessöffnung 18 im Filtergehäuse 2 und des ersten Sensorkanals 16 koaxial zueinander. Durch die Druckmessöffnung und den ersten Sensorkanal 16 breitet sich der Druck aus dem Inneren des Auslasses 5 zu dem Drucksensor 13 aus. Auslass 5, Sensorkanal 16 und Drucksensor 13 sind dem gleichen statischen Druck ausgesetzt.
-
Der zweite Sensorkanal 17 verzweigt innerhalb des Anschlussflansches 6 von dem ersten Sensorkanal 16 und liegt rechtwinklig zum ersten Sensorkanal 16. Dementsprechend führt der zweite Sensorkanal 17 durch den Anschlussflansch 6 nach oben bis zur obenliegenden Seitenfläche des Anschlussflansches 6, an der sich der Wartungsindikator 14 befindet. Die Luft aus dem Inneren des Auslasses 5 wird über die Druckmessöffnung 18, einen ersten Abschnitt des ersten Sensorkanals 16 und den zweiten Sensorkanal 17 zum Wartungsindikator 14 geführt.
-
In den 4 und 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem an den Anschlussflansch 6 nur ein Wartungsindikator 14, jedoch kein Drucksensor angeschlossen ist. Der Anschlussflansch 6 ist grundsätzlich gleich aufgebaut wie der Anschlussflansch gemäß 2 und 3, jedoch mit dem Unterschied, dass der Endabschnitt 16a des ersten Sensorkanals 16 von Kunststoffmaterial des Anschlussflansches 6 verschlossen ist. Der erste Sensorkanal 16 mündet in einen Stutzen 19, an den prinzipiell ein Drucksensor angeschlossen werden könnte, wobei der Stutzen 19 im Ausführungsbeispiel gemäß 4 und 5 keine weitere Funktion hat. Der verschlossene Endabschnitt 16a verhindert ein Abströmen von Luft über den Stutzen 19.
-
Der Kanalverlauf zu dem Wartungsindikator 14 erfolgt über den ersten Abschnitt des ersten Sensorkanals 16, welcher an die Druckmessöffnung 18 im Filtergehäuse 2 angeschlossen ist, und weiter über den rechtwinklig hierzu verlaufenden zweiten Sensorkanal 17.
-
Des Weiteren ist 5 zu entnehmen, dass in den Sensorkanal 16 benachbart zu der Druckmessöffnung 18 ein Filterelement 20 eingesetzt ist, das beispielsweise aus Filz oder Sintermetall gefertigt und für den statischen Druck durchlässig ist. Falls versehentlich eine Druckmesseinheit verloren geht oder abbricht, wird durch das Filterelement 20 verhindert, dass ungefilterte Rohluft über den Sensorkanal 16 angesaugt wird. Stattdessen wird die Rohluft im Filterelement 20 einer Filterung unterzogen.
-
6 und 7 zeigen noch ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem der Anschlussflansch 6 zweiteilig mit einem Flanschgrundkörper 6a und einem Flanschadapter 6b ausgebildet ist, wobei der Flanschadapter 6b Träger sowohl des Drucksensors 13 als auch des Wartungsindikators 14 ist. Durch einen Austausch des Flanschadapters 6b ist mit einfachen Maßnahmen eine Anpassung an verschiedene Ausführungen ohne Druckmesseinheiten, mit nur einer Druckmesseinheit oder wie dargestellt mit beiden Druckmesseinheiten 13, 14 möglich. Der Flanschadapter 6b ist an den Flanschgrundkörper 6a angeschraubt. Der Flanschgrundkörper 6a kann einteilig mit dem Filtergehäuse 2 ausgebildet sein oder ebenfalls an das Filtergehäuse 2 angeschraubt sein.
-
Am Flanschgrundkörper 6a und am Flanschadapter 6b befinden sich ineinandergreifende Formschlusselemente 21, 22. Das Formschlusselement 21 ist als ein Vorsprung am Flanschgrundkörper 6a ausgebildet, das Formschlusselement 22 als korrespondierende Ausnehmung 22 im Flanschadapter 6b. Die ineinandergreifenden Formschlusselemente 21, 22 gewährleisten eine eindeutige Montageposition des Flanschadapters 6b am Flanschgrundkörper 6a.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
