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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft ein Filterelement, insbesondere für die Ansaugluft
einer Brennkraftmaschine oder eines Kompressors nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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Das
Dokument WO 2004/020075 offenbart ein Filtersystem für die Ansaugluft
einer Brennkraftmaschine, wobei ein Filterelement zwischen zwei Gehäuseteilen
eingespannt ist. Das Filterelement besteht aus einem Wickelfilter
und einer am Umfang angeordneten Profildichtung. Die Profildichtung
wird durch ein elastisches Band gebildet, welches umlaufend mit
dem Filterwickel verklebt ist. Hierzu verfügt die Dichtung über eine
parallel zum Außenumfang des
Filterwickels verlaufende Umfangsfläche, welche auf den Filterwickel
aufgeklebt wird. Um eine gute Verbindung der Dichtung mit dem Filterwickel
zu gewährleisten,
verfügt
die Dichtung über
einen Dichtungsfuß,
welcher breiter ist als der Dichtungswulst.
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Weiterhin
sind Dichtungen für
Filterelemente bekannt, welche direkt an einen Filterbalg bzw. Filterkörper angeformt
werden. Dies erfolgt zum Beispiel durch Gießschalen, in welche ein flüssiger Dichtungswerkstoff
eindosiert und durch Zuführung
von Reaktionsenergie aufgeschäumt
und ausgehärtet wird.
Derartig hergestellte Dichtungen verfügen über eine relativ lange Prozesszeit
bis das Filterelement aus der Gießschale entnommen werden kann.
Daher ist zur Herstellung mehrerer Filterelemente die Verwendung
mehrerer teurer Gießschalen
erforderlich.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein alternatives Befestigungssystem für Dichtungen
an einem Filterkörper
bereit zu stellen, mit welchem eine Dichtung einfach und kostengünstig an
einem Filterkörper
befestigt werden kann. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des
Anspruchs 1 gelöst.
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Offenbarung der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Filterelement
verfügt über einen
Filterkörper
und eine Dichtung, welche mit einem Klebstoffkeil mit dem Filterkörper verbunden ist.
Das Filterelement dient vorzugsweise der Reinigung von Ansaugluft
für eine
Brennkraftmaschine oder einen Kompressor. Selbstverständlich kann
das Filterelement auch bei anderen Filtrationsaufgaben zum Einsatz
kommen. Der Filterkörper
verfügt über ein
Filtermedium, welches zur Reinigung von Gasen geeignet ist. Hierzu
kann der Filterkörper
z. B. durch einen Filterschaum gebildet sein. Bei einer weiteren Alternative
kann der Filterkörper
auch durch einen Filterwickel gebildet werden, welcher über wechselseitig
verschlossene Kanäle
verfügt.
Die Dichtung besteht aus einem vorkonfektionierten Bauteil, welche
in einem vorangehenden Arbeitsschritt z. B. auf einer Spritzgussmaschine
oder Extrusionsmaschine hergestellt wurde. Hierzu kann die Dichtung
z. B. aus einem PUR- Schaum oder aus einem anderen beliebigen Material,
wie z. B. TPE, Elastomere, bestehen.
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Die
Dichtung wird über
den Filterkörper
geschoben, wobei sich zwischen dem Filterkörper und der Dichtung ein Zwischenraum
ausbildet. In diesen Zwischenraum wird ein Flüssigkleber eindosiert, welcher
nach dem Aushärten
den Filterkörper
dichtend mit der Dichtung verbindet. Da die Dichtung gemeinsam mit
dem Filterkörper
die Aufnahme für
den Kleber bildet, sind keine teuren Gießschalen erforderlich um den
Kleber in eine entsprechende Form zu bringen. Die vorgefertigte
Dichtung ist als kostengünstiges
Bauteil einfach herstellbar. Durch den Klebstoffkeil wird die Dichtung
zuverlässig
und fest mit dem Filterkörper
verbunden, wodurch ein Verrutschen oder Lösen der Dichtung von dem Filterkörper zuverlässig verhindert
wird.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung verfügt die Dichtung über eine
Dichtlippe, welche über
eine linienförmig
umlaufende Kontaktzone mit dem Filterkörper verfügt. Die Dichtlippe liegt derart
dichtend an dem Filterkörper
an, dass der Klebstoff bei der Herstellung in dem zwischen der Dichtung
und dem Filterkörper
gebildeten Zwischenraum verbleibt und nicht heraus fließt. Durch
die linienförmige
Kontaktzone liegt die Dichtlippe umlaufen dichtend an dem Filterkörper an,
wodurch auch Unebenheiten auf dem Filterkörper ausgeglichen werden können, da
sich die Dichtlippe an den Filterkörper anschmiegt und auch diesen
Unförmig keiten
folgt. Hierbei kann die Dichtlippe einstückig mir der Dichtung ausgeführt sein.
Bei einer anderen Alternative ist die Dichtlippe als gesondertes
Bauteil ausgeführt
und mit der Dichtung unlösbar
verbunden.
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Bei
einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung verfügt die Dichtung über einen
umlaufenden Dichtwulst. Der Dichtwulst kann z. B. über einen rechteck-
förmigen
runden oder ovalen Querschnitt verfügen, wobei selbstverständlich alle
beliebigen Geometrien verwirklicht sein können. Der Dichtwulst ist derart
ausgestaltet, dass er zwischen zwei Gehäusehälften eingespannt werden kann
und so eine zuverlässige
Abdichtung einer Rohseite zu einer Reinseite schafft. Der Kleber
fließt
in einen Zwischenraum zwischen dem Dichtwulst und dem Filterkörper. Hierbei
verfügt
der Klebstoffkeil dann über
entsprechende Radien bzw. Bögen
um den Dichtwulst mit dem Filterkörper zu verbinden.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung erstreckt sich die Dichtlippe in axialer
Richtung entgegengesetzt zu dem Dichtwulst. Somit verfügt die Dichtung über eine
Gesamthöhe,
welche sich aus der Höhe
des Dichtwulstes und der Höhe
der Dichtlippe ergibt. Die Dichtlippe ist mit dem Dichtwulst über eine umlaufende
Fläche
verbunden, wobei die Dichtlippe aus dem gleichen Material wie der
Dichtwulst gefertigt ist. Bei einer besonderen Ausführung ist
die Dichtlippe einstückig
mit dem Dichtwulst gefertigt. Dies kann z. B. bei einem Spritzgussprozess
erfolgen. Da die Gesamthöhe
der Dichtung sich aus der Höhe
der Dichtlippe und er Höhe
des Dichtwulstes zusammensetzt, verfügt die Dichtung über eine
sehr große
Kontaktfläche
zu dem Filterkörper,
wodurch eine großflächige feste
Verbindung erzeugbar ist.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verfügt der Klebstoffkeil über eine
höhere Steifigkeit
als die Dichtung. Hierbei ist die Dichtung aus einem weichen Material
gefertigt, welches optimale Dichteigenschaften in dem Gehäuse aufweist. Der
Klebstoffkeil, welcher z. B. aus einem Heißkleber, Gießharz, PU-hart,
Silicon oder Epoxidharz, besteht, bewirkt dass die Dichtung über eine
höhere Stabilität verfügt, wodurch
Axialbewegungen des Filterelements in dem Filtergehäuse reduziert
werden. Somit reduziert sich die mechanische Belastung für das Filterelement
erheblich.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei
zeigt:
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1a eine
Teilschnittdarstellung des Filterelements,
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1b die
Draufsicht auf die in 1a gezeigte Teilschnittdarstellung,
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2a einen
Ausschnitt aus dem Dichtungsbereich gemäß 1a,
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2b eine
alternative Ausgestaltung des Dichtungsbereichs,
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3 einen
Teilschnitt eines weiteren Filterelements und
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4 ein
Filtersystem in einer teilweise geschnittenen Darstellung.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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Die
Darstellung gemäß 1a zeigt
einen Filtereinsatz 10 mit einem Filterwickel 11,
der aus einem gewellten Filterpapier oder Filtervlies besteht. Durch
die Wellenform entstehen längsgerichtete
Kanäle,
welche wechselseitig verschlossen sind. Die gemäß Pfeil 12 in die
oben geöffneten
Kanäle
einströmende
Luft durchströmt
das Filterpapier bzw. Filtervlies und tritt gemäß Pfeil 13 aus den
nach unten geöffneten
Kanälen
aus dem Filterwickel 11 aus. Der gesamt Filterwickel 11 wird
am Umfang von einer rechteckförmig
gestalteten Dichtung 14 umgeben. Diese Dichtung 14 besteht
beispielsweise aus PUR- Schaum oder aus einem Elastomer und ist
umlaufend mit einem Klebstoffkeil 15 mit dem Filterwickel 11 verbunden.
Die Dichtung 14 verfügt über eine Dichtlippe 16,
welche den Filterwickel 11 umlaufend berührt. Der
Klebstoffkeil 15 ist zwischen dem Filterwickel 11 und
der Dichtung 14 angeordnet, wobei die Dichtung 14 und
der Filterwickel 11 gemeinsam die Kavität für den flüssig eindosierten Klebstoff
bilden. Durch den Klebstoffkeil 15 verfügt das Filterelement über eine
ausreichende Stabilität,
damit Axialbewegungen in einem Filtergehäuse (nicht dargestellt) reduziert
werden. Für
eine optimale Dichtung des Filterelements in dem Gehäuse verfügt die Dichtung über einen
Dichtwulst 17, welche über
einen rechteckförmigen
Querschnitt verfügt.
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1b zeigt
den Filterwickel 11 in der Draufsicht, welcher ausgehend
von einem Filtermittelpunkt gewickelt ist und an seinem äußeren Umfang
die Dichtung 14 trägt.
Derartige Filterelemente verfügen über eine
hohe wirksame Filterfläche,
wodurch optimale Filtrationsergebnisse erzielt werden.
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In 2a ist
ein Ausschnitt im Bereich der Dichtung gemäß 1a dargestellt.
Der 1a entsprechende Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen
versehen. Die Dichtlippe 16 ist einstückig mit dem Dichtwulst 17 gefertigt.
Hierbei ist erkennbar, dass die Dichtlippe 16 über einen
dreieckförmigen Querschnitt
verfügt,
wobei die Dichtlippe 16 in den Dichtwulst 17 übergeht.
Die formstabile Dichtung 14 wird über den Filterwickel 11 geschoben,
wodurch sich zwischen der Dichtung 14 und dem Filterwickel 11 eine
umlaufende Kavität
mit dreieckförmigem Querschnitt
bildet. In diesen Bereich wird ein Flüssigkleber eindosiert, wodurch
sich nach dem Aushärten der
Klebstoffkeil 15 bildet und den Filterwickel 11 mit der
Dichtung 14 verbindet.
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In 2b ist
eine alternative Ausgestaltung der Dichtung dargestellt. Der 2a entsprechende Bauteile
sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Im Unterschied zu der
in 2a dargestellten Variante erstreckt sich die Dichtlippe
nicht über
den axialen Bereich des Dichtwulstes, sondern ragt radial nach innen
zu dem Filterwickel 11. Der Klebstoffkeil verfügt somit über keine
dreieckförmige,
sondern über
eine viereckige Querschnittsfläche.
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3 zeigt
einen weiteren Filtereinsatz 10', dieser besteht ebenfalls aus
einem Filterwickel 11', wobei
der Filterwickel 11' in
seinem Kern an einem Schwert 18 befestigt ist. Dieses Schwert 18 ist
ein flaches Kunststoffelement, welches die Anströmseite ist, mit einem Griff 19 versehen
ist. Dieser Griff 19 ermöglicht das Einsetzen oder Herausnehmen
des Filterelements 10' in
bzw. aus ein/einem Gehäuse
auch unter schwierigen Bedingungen. Außerdem schützt der Griff 19 vor
einer unsachgemäßen Handhabung. Die
Verbindung zwischen dem Schwert 18 und dem Filterwickel 11' erfolgt über eine
Klebeverbindung. Es genügt
völlig,
den Kleber an den Stirnseiten des Schwerts 18, d.h. an
der rohluftseitigen Öffnung
gemäß Pfeil 20 und
an der reinluftseitigen Öffnung
zu verteilen. Die ungereinigte Luft strömt wie bereits erwähnt gemäß Pfeil 20 durch
das Filterelement durch, wird gereinigt und verlässt gemäß Pfeil 21 das Element.
Auch dieser Filtereinsatz trägt
eine umlaufende Dichtung 14, welche entsprechend der in 2 dargestellten Variante ausgestaltet
ist.
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Das
Filtersystem gemäß 4 weist
ein Gehäuse 22 mit
einem Deckel 23 und einem Filtereinsatz 10', welche die
Merkmale des in 3 gezeigten Filtereinsatzes 10' aufweist. Gleiche
Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Das Gehäuse 22 ist
mit Befestigungslaschen 24, 25 versehen. Weitere Befestigungslaschen 24, 25 können sich
im oberen Bereich befinden und sind hier nicht dargestellt. Der Deckel 23 ist
mit einem Rohlufteinlass 26 ausgestattet. Das Gehäuse 22 verfügt über einen
Reinluftauslass 27. An diesem Reinluftauslass 27 wird üblicherweise
ein Reinluftschlauch angeschlossen, welcher mit dem Ansaugtrakt
einer Brenn kraftmaschine verbunden ist. Innerhalb eines oval gestalteten
Bereichs 28 des Gehäuses 22 befindet
sich der Filtereinsatz 10'.
Er stützt
sich an seinem linksseitigen Ende an einer umlaufenden ringförmigen Anlagefläche 29 ab und
wird auf der gegenüberliegenden
Seite in einer Dichtungsnut 30 geführt.
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Bei
einer alternativen Ausgestaltung kann an dem linksseitigen Ende
z. B. ein Stützring
(nicht dargestellt) angeordnet sein, welcher den Filterwickel 11' vor Beschädigungen
durch Schwingungen, wie Durchscheuern, schützt. Diese Dichtungsnut 30 wird verschlossen
durch einen umlaufenden Dichtungsrand 31 des Deckels 23.
Die Befestigung des Deckels 23 am Gehäuse 22 erfolgt durch
hier nicht dargestellte Schnappverbindungen oder durch Verbindungsklammern.
Eine weitere Befestigung für
den Filtereinsatz 10' ist
nicht erforderlich.
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Sofern
eine Vorabscheidung erforderlich ist, kann sich innerhalb des kegelförmigen Bereichs 32 oder
innerhalb des Rohlufteinlass 26 ein Zyklon oder ein Multi-
Zyklon befinden. Sofern ein Sekundärfilterelement vorgesehen ist,
kann dieses im Reinluftbereich des Gehäuses 22 angeordnet
sein.