DE10145716B4 - air filter arrangement - Google Patents

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Abstract

Luftfilteranordnung, mit zumindest einem in dem lichten Querschnitt eines Luftführungsgehäuses (10) angeordneten, im Wesentlichen unverformbaren Filterelement (22, 26), welches über zumindest eine Lufteintrittsfläche (21, 25) und zumindest eine Luftaustrittsfläche (23, 27) verfügt, wobei zumindest eine der Lufteintritts- und Luftaustrittsflächen (21, 23, 25, 27) einen Abschnitt umfasst, dessen Normalenvektor nicht parallel zu der Strömungsrichtung verläuft, die sich bei fehlender Luftfilteranordnung in dem Luftführungsgehäuse (10) einstellen würde, und wobei das Filterelement (22, 26) zur Normaldurchströmung, also normal zur Lufteintrittsfläche (21, 25), ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein im Schnitt V-Förmiges Konstrukt an Filterelementen (22, 26) ausgebildet ist und zumindest ein Luftleitelement (32, 34, 36, 38, 42, 44) vorgesehen ist, das den an den Filterelementen (22, 26) vorliegenden statischen Druck eintrittsseitig verteilt und die An- und/oder Abströmeigenschaften optimiert, indem das zumindest eine Luftleitelement (32, 34, 36, 38, 42, 44) vorgesehen ist um den Strömungsvektor der Luft eintritts- und/oder austrittsseitig der Filterelemente zu verändern, wobei das zumindest eine Luftleitelement (32, 34, 36, 38, 42, 44) eines oder mehrere umfasst von:- flügelartigen Luftleitelementen (32,38), auf dem Niveau der Filterelemente strömungstechnisch vor- und/oder nachgelagert;- einem im Schnitt kreisförmigen Anströmelement (34), im Übergangsbereich der Filterelemente (22, 26) diesem strömungstechnisch vorgelagert;- einem im Schnitt kreisförmigen Abströmelement (44), im Übergangsbereich der Filterelemente (22, 26) diesem strömungstechnisch nachgelagert;- einem Strömungshindernis (36), auf dem Niveau der Filteranordnung dieser strömungstechnisch vorgelagert und eine Parallelepipedform aufweisend;- ein Luftprallelement (42), benachbart zu dem Übergangsbereich der Filterelemente (22, 26) diesen strömungstechnisch vor- und/oder nachgelagert.Air filter arrangement, with at least one essentially non-deformable filter element (22, 26) arranged in the clear cross section of an air duct housing (10), which has at least one air inlet surface (21, 25) and at least one air outlet surface (23, 27), wherein at least one the air inlet and air outlet surfaces (21, 23, 25, 27) comprises a section whose normal vector does not run parallel to the direction of flow that would occur if there were no air filter arrangement in the air guide housing (10), and wherein the filter element (22, 26) for normal flow, i.e. normal to the air inlet surface (21, 25), characterized in that a construct with a V-shaped cross-section is formed of filter elements (22, 26) and at least one air guide element (32, 34, 36, 38, 42 , 44) is provided, which distributes the static pressure present on the filter elements (22, 26) on the inlet side and the inflow and/or outflow properties optimized in that the at least one air guiding element (32, 34, 36, 38, 42, 44) is provided in order to change the flow vector of the air on the inlet and/or outlet side of the filter elements, the at least one air guiding element (32, 34, 36, 38, 42, 44) comprises one or more of:- wing-like air guiding elements (32,38), upstream and/or downstream at the level of the filter elements in terms of flow;- an inflow element (34) with a circular cross-section, in the transition area of the filter elements (22 , 26) upstream of this in terms of flow;- an outflow element (44) of circular cross-section, downstream of this in terms of flow in the transition area of the filter elements (22, 26);- a flow obstacle (36), upstream of the filter arrangement in terms of flow and having a parallelepiped shape; - An air baffle element (42), adjacent to the transition region of the filter elements (22, 26) upstream and/or downstream of these in terms of flow.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Luftfilteranordnung und insbesondere eine Luftfilteranordnung für eine Kraftfahrzeugsbelüftungs-/-heiz- und/oder -klimaanlage. Solche eine Luftfilteranordnung umfasst üblicherweise zumindest ein in dem lichten Querschnitt eines Luftführungsgehäuses angeordnetes im wesentlichen unverformbares Filterelement, welches über zumindest eine Lufteintrittsfläche und zumindest eine Luftaustrittsfläche verfügt.The present invention relates generally to an air filter assembly, and more particularly to an air filter assembly for an automotive ventilation, heating and/or air conditioning system. Such an air filter arrangement usually comprises at least one essentially non-deformable filter element which is arranged in the clear cross section of an air duct housing and has at least one air inlet surface and at least one air outlet surface.

Ein Filterelement wird zum Beispiel aus einem bahnförmigen Material gebildet, welches über Poren mit geringem Durchmesser verfügt. In den letzten Jahren wurden vereinzelt auch Aktivkohlefilter eingesetzt, um zusätzlich zu der Filterung von Partikelmaterial auch störende Geruchsstoffe und schädliche Bestandteile aus der Luft filtern zu können, bevor diese dem Innenraum des Kraftfahrzeuges zugeführt wird.For example, a filter element is formed from a sheet material having small diameter pores. In recent years, activated charcoal filters have also been used occasionally in order to be able to filter bothersome odorous substances and harmful components from the air in addition to filtering particulate material before it is fed into the interior of the motor vehicle.

Die deutsche Patentanmeldung DE 35 09 369 A1 lehrt einen keilförmigen Filter wobei im Inneren der Keilform ein Ventilator angeordnet ist. Die Filterpakete des Filters weisen eine dreischichtige Anordnung auf, wobei die erste Schicht vorzugsweise aus Natronkalk und die zweite Schicht aus expandiertem Calcium-Aluminium-Silikat besteht, das mit H2S-oxidierbaren Stoffen imprägniert ist, und eine Aktivkohlebeschichtung als dritte Schicht angeordnet ist.The German patent application DE 35 09 369 A1 teaches a wedge-shaped filter with a fan located inside the wedge shape. The filter packs of the filter have a three-layer arrangement, with the first layer preferably consisting of soda lime and the second layer consisting of expanded calcium aluminum silicate impregnated with H2S-oxidizable substances, and an activated carbon coating being arranged as the third layer.

Das deutsche Patentdokument DE 195 38 074 C1 offenbart einen Atemfilter mit einem flachen Körper mit einer Anzahl von Luftströmungskanälen zur Filterung der Umgebungsluft, die mit einem körnigen Filtermedium gefüllt sind. Das verwendete Filtergranulat ist so eingestellt, dass sich ein Verhältnis von 1,1-4,0 zwischen der Kanalbreite und dem Granulatdurchmesser ergibt.The German patent document DE 195 38 074 C1 discloses a flat body respiratory filter having a number of air flow channels for filtering the ambient air, which are filled with a granular filter medium. The filter granulate used is adjusted in such a way that there is a ratio of 1.1-4.0 between the channel width and the granulate diameter.

Die deutsche Patentanmeldung DE 38 34 942 A1 offenbart eine Filtervorrichtung mit einer Vielzahl von Filterelementen und mindestens einem flexiblen Verbindungselement, das die Filterelemente miteinander verbindet. Die Filterelemente bestehen aus einem im Wesentlichen unflexiblen Material und weisen Verbindungsflächen auf, die parallel zur Strömungsrichtung der durch einen Kanal, in dem die Filtervorrichtung bereitgestellt ist, strömenden Luft verlaufen.The German patent application DE 38 34 942 A1 discloses a filter device having a plurality of filter elements and at least one flexible connecting element connecting the filter elements to one another. The filter elements are made of a substantially inflexible material and have connecting surfaces which are parallel to the flow direction of the air flowing through a duct in which the filter device is provided.

Die deutsche Patentanmeldung DE 195 17 016 A1 offenbart eine Luftaufbereitungsanlage für Kraftfahrzeuge mit zwei parallel angeordneten Filterelementen die über Luftklappen angesteuert werden können.The German patent application DE 195 17 016 A1 discloses an air treatment system for motor vehicles with two parallel filter elements which can be controlled via air flaps.

Die bekannten Filter müssen häufig ausgetauscht werden, da die Filterfläche dazu neigt, von den Verunreinigungen zugesetzt zu werden und somit nicht mehr die gewünschte Filterfunktion bereitstellen können, wobei auch eine Veränderung der Strömungseigenschaften auftreten kann. Bedingt durch den üblicherweise sehr eng begrenzten vorhandenen Bauraum ist es nur selten möglich, die Filterfläche zu vergrößern, um die Serviceintervalle verlängern zu können. Eine weitere Problematik bei der Ausbildung von Luftfilteranlagen ist darin zu sehen, dass durch den Filter ein zusätzlicher Strömungswiderstand gegeben ist, der einerseits durch eine zusätzliche Lüfterleistung ausgeglichen werden muss und andererseits zu einer Veränderung des Strömungsprofiles führen kann. Wenn eine Geruchsfilterung gewünscht wird, muss die Durchströmgeschwindigkeit möglichst niedrig gehalten werden, was der üblichen Auslegung von Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlagen diametral entgegensteht. Die vorgenannten Anforderungen haben zu der Annahme geführt, dass es möglichst sinnvoll ist, eine Luftfilteranordnung derart zu positionieren, dass die Luftströmung möglichst wenig verändert wird und dass der resultierende zusätzliche Luftströmungswiderstand möglichst gering zu halten ist. Daher wurden bis dato Filteranordnungen immer dergestalt montiert, dass der Normalenvektor des Filterelementes parallel zu der Strömungsrichtung vorliegt, die sich bei fehlendem Filterelement ausbilden würde.The known filters have to be replaced frequently, since the filter surface tends to become clogged with impurities and can therefore no longer provide the desired filter function, and the flow properties can also change. Due to the usually very limited installation space available, it is rarely possible to increase the filter area in order to be able to extend the service intervals. Another problem in the design of air filter systems is that the filter creates an additional flow resistance, which on the one hand has to be compensated for by an additional fan output and on the other hand can lead to a change in the flow profile. If odor filtering is desired, the flow rate must be kept as low as possible, which is diametrically opposed to the usual design of heating, ventilation and/or air conditioning systems. The aforementioned requirements have led to the assumption that it makes as much sense as possible to position an air filter arrangement in such a way that the air flow is changed as little as possible and that the resulting additional air flow resistance is to be kept as low as possible. Therefore, to date, filter arrangements have always been mounted in such a way that the normal vector of the filter element is parallel to the direction of flow that would develop if the filter element were missing.

Es ist demgemäß Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Filteranordnung bereitzustellen, die den oben aufgeführten Anforderungen besser gerecht werden kann.It is accordingly the object of the present invention to provide a filter arrangement which can better meet the requirements listed above.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Luftfilteranordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass zumindest eine der Lufteintritts- und Luftaustrittsflächen einen Abschnitt umfasst, dessen Normalenvektor nicht parallel zu der Strömungsrichtung vorliegt, die sich bei fehlender Luftfilteranordnung in dem Luftführungsgehäuse einstellen würde. Die Luftfilteranordnung weist dabei ein Filterelement auf, welches so aufgebaut ist, dass die Luft es im Wesentlichen normal zur Lufteintrittsfläche durchdringt, wobei die Luftfilteranordnung zumindest ein Luftleitelement vorsieht, das den eintrittsseitig an dem/den Luftfilterelement(en) vorliegenden statischen Druck verteilt. In äußerst überraschender Weise hat sich nämlich gezeigt, dass entgegen der bisherigen Annahme eine Richtungsänderung der Strömung durch das Filterelement zwar das Strömungsprofil insgesamt verändert, jedoch der Druckverlust nur minimal erhöht wird, während es möglich ist, die verfügbare Filterfläche sowie die Verweildauer der Luft in dem Filterelement drastisch zu erhöhen. Die erfindungsgemäße Filteranordnung ermöglicht zudem deutlich verbesserte akustische Eigenschaften, so dass die zusätzlich erforderliche Gebläseleistung akustisch mehr als kompensiert wird, da dem Strömungsprofil besser Rechnung getragen werden kann. Das Luftleitelement ist ausgestaltet, um die An- und/oder Abströmeigenschaften zu optimieren.This object is achieved according to the invention in an air filter arrangement of the type mentioned at the outset in that at least one of the air inlet and air outlet surfaces includes a section whose normal vector is not parallel to the direction of flow that would occur if there were no air filter arrangement in the air duct housing. The air filter arrangement has a filter element which is constructed in such a way that the air penetrates it essentially normal to the air inlet surface, with the air filter arrangement providing at least one air guide element which distributes the static pressure present on the air filter element(s) on the inlet side. In an extremely surprising way, it has been shown that, contrary to previous assumptions, a change in direction of the flow through the filter element changes the flow profile overall, but the pressure loss is only minimally increased, while it is possible to increase the available filter area and the dwell time of the air in the Increase filter element drastically. The filter arrangement according to the invention also allows significantly improved acoustic properties, so that the additionally required blower power is more than compensated for acoustically, since the flow profile can be better taken into account. The air guiding element is designed to optimize the inflow and/or outflow properties.

Gemäß einem Aspekt ist das zumindest eine Luftleitelement vorgesehen, den Strömungsvektor der Luft eintritts- und/oder austrittsseitig des Filterelementes zu verändern, um den an dem/den Luftfilterelement(en) vorliegenden statischen Druck eintrittsseitig zu verteilen. Hierbei kann es sich beispielhaft um flügelartige Luftleitelemente handeln, um einfache geometrische Formen wie eine Kugel, um zumindest ein einstückig mit dem Luftführungsgehäuse ausgestaltetes Luftleitelement, um die An- und/oder Abströmeigenschaften zu optimieren. Eine weitere Möglichkeit ist darin zu sehen, dass der Querschnitt des Luftführungsgehäuses im Bereich der Luftfilteranordnung verändert wird, um zu einem gewünschten Strömungsprofil zu gelangen. Messungen haben ergeben, dass etwa ein Abströmkörper (austrittsseitiges Luftleitelement) besonders vorteilhaft für die akustischen Eigenschaften ist.According to one aspect, the at least one air guiding element is provided to change the flow vector of the air on the inlet and/or outlet side of the filter element in order to distribute the static pressure present on the air filter element(s) on the inlet side. This can be, for example, wing-like air guiding elements, simple geometric shapes such as a sphere, or at least one air guiding element designed in one piece with the air guiding housing in order to optimize the inflow and/or outflow properties. Another possibility is that the cross section of the air duct housing is changed in the area of the air filter arrangement in order to achieve a desired flow profile. Measurements have shown that an outflow body (air guiding element on the outlet side) is particularly advantageous for the acoustic properties.

Es ist zu verstehen, dass sämtliche der zuvor genannten Mittel bzw. Luftleitelemente zum Beeinflussen der Anströmeigenschaften und/oder der Abströmeigenschaften einzeln oder in Kombination zum Einsatz kommen können, wie auch in modifizierter Form, insoweit diese Mittel unter den Wortlaut der Ansprüche fallen.It is to be understood that all of the aforementioned means or air guiding elements for influencing the inflow properties and/or the outflow properties can be used individually or in combination, as well as in modified form, insofar as these means fall within the wording of the claims.

Vorteilhafterweise sollte der Winkel zwischen dem Normalenvektor und einer Richtung parallel zu der Strömungsrichtung, die sich bei fehlender Luftfilteranordnung in dem Luftführungsgehäuse einstellen würde, ein Winkel von zwischen 20 und 70, insbesondere von etwa 35°, sein. Diese Winkelstellungen bilden den optimierten Bereich, in dem bezüglich Staudruckeigenschaften und Durchströmungsgeschwindigkeiten optimale Werte erhalten werden können, ohne dass es zu einer lokalen Verstopfung oder Zusetzung der Filterelemente kommen würde. Die Winkelauswahl wird maßgeblich bestimmt durch die geometrische Form des Luftführungsgehäuses, wie auch durch das vorliegende Strömungsprofil, es hat sich jedoch durch intensive Untersuchungen gezeigt, dass bei einer Schrägstellung von den etwa 35° ein beachtlicher Flächengewinn und eine geeignet langsame Durchströmung dargestellt werden kann, ohne dass die Strömungseigenschaften derart stark verändert würden, dass es zu einem Strömungsabriss oder zu ungewünschter Geräuschentwicklung kommen würde. Ganz im Gegensatz hat es sich sogar gezeigt, dass sich die akustischen Eigenschaften in äußerst überraschender Weise durch die erfindungsgemäße Luftfilteranordnung deutlich reduzieren lassen.Advantageously, the angle between the normal vector and a direction parallel to the direction of flow, which would arise in the absence of an air filter arrangement in the air duct housing, should be an angle of between 20° and 70°, in particular of approximately 35°. These angular positions form the optimized range in which optimal values can be obtained with regard to dynamic pressure properties and flow rates without local blockage or clogging of the filter elements occurring. The choice of angle is largely determined by the geometric shape of the air duct housing, as well as by the existing flow profile, but intensive investigations have shown that with an inclination of around 35°, a considerable area gain and a suitably slow flow can be achieved without that the flow properties would be changed so much that there would be a stall or unwanted noise. In complete contrast, it has even been shown that the acoustic properties can be significantly reduced in an extremely surprising manner by the air filter arrangement according to the invention.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst zumindest eine der Lufteintritts- und Luftaustrittsflächen zumindest zwei Abschnitte, insbesondere paarweise vorliegende Abschnitte, deren Normalenvektoren nicht parallel zu der Strömungsrichtung verlaufen, die sich bei fehlender Luftfilteranordnung in dem Luftführungsgehäuse einstellen würde. Durch diese Ausgestaltung kann dem vorliegenden Strömungsprofil in optimierter Weise Rechnung getragen werden, indem man zum Beispiel ein im Schnitt V-förmiges Konstrukt an Filterelementen vorsieht. Selbstverständlich sind verschiedenste Konfigurationen möglich, wie eine Pyramidenform, eine Kegelstumpfform oder auch Formen, bei denen die zumindest zwei Flächen bei einer ungeradzahligen Anzahl vorliegen, wie zum Beispiel eine tetraederartige Pyramide und dergleichen.In a preferred embodiment, at least one of the air inlet and air outlet surfaces comprises at least two sections, in particular sections present in pairs, whose normal vectors do not run parallel to the direction of flow that would occur if there were no air filter arrangement in the air duct housing. With this configuration, the present flow profile can be taken into account in an optimized manner, for example by providing a construct of filter elements with a V-shaped cross-section. Of course, a wide variety of configurations are possible, such as a pyramid shape, a truncated cone shape or also shapes in which the at least two surfaces are present in an odd number, such as a tetrahedron-like pyramid and the like.

Wenn zumindest zwei Abschnitte vorliegen, deren Normalenvektoren sich von der sich ansonsten einstellenden Strömungsrichtung unterscheiden, bilden diese vorteilhafterweise miteinander einen Winkel von zwischen 40 und 140°, insbesondere von etwa 110° mit Bezug zueinander aus. Der Fachmann wird erkennen, dass die Winkelstellung abhängig gewählt wird von der Strömungsgeometrie und eventuell vorliegenden Mitteln, die die Strömung vor oder nach dem Luftfilter beeinflussen können.If there are at least two sections whose normal vectors differ from the direction of flow that would otherwise occur, these advantageously form an angle of between 40 and 140°, in particular of approximately 110°, with respect to one another. Those skilled in the art will recognize that the angular position is selected depending on the flow geometry and any means that may be present that can influence the flow upstream or downstream of the air filter.

Vorteilhafterweise wird die gesamte Eintritts- und/oder Austrittsfläche von dem oder den Abschnitten) ausgebildet, die über einen Normalenvektor verfügen, der sich von der Strömungsrichtung unterscheidet, die sich bei fehlender Filteranordnung einstellen würde. Hierdurch kann insbesondere gewährleistet werden, dass kein Abschnitt der Filteranordnung ohne Richtungsänderung durchdrungen werden kann, was ansonsten dazu führen würde, dass dieser Bereich bevorzugt durchströmt wäre und somit zu einer frühzeitigen Verstopfung neigen würde.Advantageously, the entire entry and/or exit surface is formed by the section(s) that have a normal vector that differs from the direction of flow that would occur if there were no filter arrangement. In this way, it can be ensured in particular that no section of the filter arrangement can be penetrated without a change in direction, which would otherwise result in this area being preferentially flown through and thus tending towards premature clogging.

Ferner ist es bevorzugt, dass die Eintritts- und die Austrittsflächen zumindest abschnittsweise, insbesondere insgesamt parallel zueinander verlaufen, um zum Beispiel einen möglichst gleichförmigen Druckverlust und eine möglichst gleichmäßige Strömungsgeschwindigkeit in der gesamten Filteranordnung bereitstellen zu können.Furthermore, it is preferred that the inlet and outlet surfaces run parallel to one another at least in sections, in particular overall, in order to be able to provide, for example, a pressure loss that is as uniform as possible and a flow rate that is as uniform as possible in the entire filter arrangement.

Vorteilhafterweise ist der lichte Querschnitt des Luftführungskanales im Bereich des Filterelements im wesentlichen konstant. Anders ausgedrückt wird das Luftführungsgehäuse derart ausgebildet, dass der Strömungsvektor von der Filteranordnung möglichst gleichförmig verändert wird, und zwar unabhängig von dem Ort der Durchdringung des Filterelementes.Advantageously, the clear cross section of the air duct in the area of the filter element is essentially constant. In other words, the air-guiding housing is designed in such a way that the flow vector is changed as uniformly as possible by the filter arrangement, specifically independently of the location of the penetration of the filter element.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Filterelement zumindest zwei flächige, miteinander einen Winkel bildenden Abschnitte. Flächige Ausbildungen von Filterelementen sind weitläufig bekannt und können daher kostengünstig zu einer erfindungsgemäßen Luftfilteranordnung konfektioniert werden.In a further preferred embodiment, the filter element comprises at least two flat sections forming an angle with one another. Flat configurations of filter elements are widely known and can therefore be assembled inexpensively into an air filter arrangement according to the invention.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich ferner aus der folgenden, lediglich beispielhaft angegebenen Beschreibung einiger derzeit bevorzugter Ausführungsformen, wobei auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird, in welchen gilt:

  • 1 zeigt in schematischer Schnittansicht eine erste bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.
  • 2 zeigt in schematischer Schnittansicht eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.
  • 3 zeigt eine Weiterbildung der in 1 gezeigten Ausführungsform.
  • 4 zeigt eine Weiterbildung der in 2 gezeigten Ausführungsform.
  • 5 zeigt eine Weiterbildung der in 1 gezeigten Ausführungsform.
  • 6 zeigt eine Weiterbildung der in 2 gezeigten Ausführungsform.
  • 7 zeigt eine Weiterbildung der in 1 gezeigten Ausführungsform.
  • 8 zeigt eine Weiterbildung der in 1 gezeigten Ausführungsform.
  • 9 zeigt eine orthogonale Schnittansicht zur 2.
  • 10 zeigt eine alternative Ausführungsform, die nicht zur Erfindung gehört.
  • 11 zeigt noch eine weitere Ausführungsform, die auch nicht zu der Erfindung gehört.
  • 12 zeigt noch eine weitere Ausführungsform, die ebenfalls nicht zu der Erfindung gehört.
Further advantages and features of the present invention also emerge from the following description of some currently preferred embodiments, which are given purely by way of example, reference being made to the accompanying drawings, in which the following applies:
  • 1 shows a first preferred embodiment of the invention in a schematic sectional view.
  • 2 shows a second preferred embodiment of the invention in a schematic sectional view.
  • 3 shows a further development of the in 1 embodiment shown.
  • 4 shows a further development of the in 2 embodiment shown.
  • 5 shows a further development of the in 1 embodiment shown.
  • 6 shows a further development of the in 2 embodiment shown.
  • 7 shows a further development of the in 1 embodiment shown.
  • 8th shows a further development of the in 1 embodiment shown.
  • 9 shows an orthogonal sectional view of 2 .
  • 10 shows an alternative embodiment not belonging to the invention.
  • 11 Fig. 12 shows yet another embodiment which also does not belong to the invention.
  • 12 Fig. 12 shows yet another embodiment which also does not belong to the invention.

In den Darstellungen ist schematisch ein Teil eines Luftführungsgehäuses als Bestandteil einer Kraftfahrzeugsbelüftungs-, -heiz- und/oder -klimaanlage schematisch dargestellt, wobei angenommen wird, dass mit Ausnahme von 9 die Luftströmungsrichtung von rechts nach links und in 9 in die Zeichnungsebene hinein gerichtet ist. Selbstverständlich kann in der konkreten Anwendung die Geometrie des Luftführungsgehäuses von der vereinfachten Darstellung abweichen, und diese ist daher nicht als einschränkend anzusehen. Auch wurde zur knapperen Darstellung darauf verzichtet, die anderen Bestandteile solch einer Anlage darzustellen, wie auch dem Fachmann an und für sich geläufige Mittel, um den Austausch der Luftfilteranordnung bewerkstelligen zu können.In the representations, part of an air duct housing is shown schematically as part of a motor vehicle ventilation, heating and/or air conditioning system, it being assumed that with the exception of 9 the air flow direction from right to left and in 9 directed into the plane of the drawing. Of course, the geometry of the air duct housing can deviate from the simplified representation in the specific application, and this is therefore not to be regarded as restrictive. Also, for the sake of a more concise presentation, the other components of such a system have not been shown, as well as the means familiar to the person skilled in the art in order to be able to exchange the air filter arrangement.

In 1 ist eine erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Luftfilteranordnung dargestellt, die in einer nicht dargestellten Kraftfahrzeugsbelüftungs-, -heiz- und/oder -klimaanlage zum Einsatz kommt. Die Luftfilteranordnung umfasst in an und für sich bekannter Weise zumindest ein in dem lichten Querschnitt eines Luftführungsgehäuses 10 angeordnetes, im wesentlichen unverformbares Filterelement 22, 26, welches über zumindest eine Lufteintrittsfläche 21, 25 und zumindest eine Luftaustrittsfläche 22, 27 verfügt. In der dargestellten Ausführungsform sind zwei Filterelemente 22, 26 vorgesehen, die aus einem Filtergewebe mit Rahmen, einem Schaumstoff, Aktivkohle oder anderen geeigneten Filtermaterialien gebildet sein können. Jedes der Filterelemente 22, 25 verfügt über eine Lufteintrittsfläche 21 bzw. 25 und eine Luftaustrittsfläche 23 bzw. 27. In der gezeigten Ausführungsform ist der Bereich, in dem die Filterelemente 22 und 26 aneinander angrenzen, an der Seite, die mit Luft beaufschlagt wird, undurchlässig ausgebildet, so dass die Luftströmung gleichmäßig auf die Lufteintrittsflächen 21 und 25 verteilt wird. Bei einem sich üblicherweise einstellenden Strömungsprofil wird somit am Scheitelpunkt der zwei Filterelemente 22, 26, bedingt durch das Vorhandensein der undurchlässigen Prallfläche, der Staudruck erhöht, so dass eine gleichmäßige Beaufschlagung der jeweiligen Eintrittsflächen 21 und 25 gewährleistet werden kann.In 1 a first preferred embodiment of an air filter arrangement according to the invention is shown, which is used in a motor vehicle ventilation, heating and/or air conditioning system (not shown). The air filter arrangement comprises, in a manner known per se, at least one essentially non-deformable filter element 22, 26 which is arranged in the clear cross section of an air duct housing 10 and has at least one air inlet surface 21, 25 and at least one air outlet surface 22, 27. In the illustrated embodiment, two filter elements 22, 26 are provided, which can be formed from a filter fabric with a frame, foam, activated carbon or other suitable filter materials. Each of the filter elements 22, 25 has an air inlet surface 21 or 25 and an air outlet surface 23 or 27. In the embodiment shown, the area in which the filter elements 22 and 26 adjoin one another is on the side on which air is applied. formed impermeable, so that the air flow is evenly distributed to the air inlet surfaces 21 and 25. With a flow profile that usually occurs, the dynamic pressure is increased at the apex of the two filter elements 22, 26 due to the presence of the impermeable baffle surface, so that a uniform loading of the respective entry surfaces 21 and 25 can be ensured.

Nachdem die Filterelemente 22 und 26 schräggestellt in dem Luftführungsgehäuse 1 vorliegen, bilden deren Normalenvektoren einen Winkel zu der Strömungsrichtung, die sich bei fehlender Luftfilteranordnung einstellen würde, so dass die Normalenvektoren nicht parallel zu der zuvor genannten Richtung vorliegen. Die Filterelemente 22, 26 können so aufgebaut sein, dass die Luft sie im Wesentlichen normal zur Eintrittsfläche durchdringt, wie dies durch die Schraffur angedeutet wird. An den jeweiligen Austrittsflächen 23 und 27 wird dann die Luft bestrebt sein, sich weiter in dem Luftführungsgehäuse 10 stromabwärts zu bewegen, wobei sich wiederum ein übliches Strömungsprofil bedingt durch die äußere Geometrie einstellen wird. Wie deutlich zu erkennen ist, steht bei dieser Ausführungsform sowohl anströmseitig als auch abströmseitig eine größere Fläche zur Verfügung, als dies bei einer herkömmlichen Filteranordnung der Fall wäre. Die vergrößerte wirksame Fläche, wie auch die durch die Filterelemente induzierte Veränderung der Luftströmung ermöglicht eine niedrige Durchströmungsgeschwindigkeit, so dass auch eine effektive Geruchsfilterung ermöglicht ist. Auch die Bauraumanforderungen können mit der gezeigten Ausführungsform verbessert werden, insbesondere, wenn Luftführungsgehäuse mit geringem lichten Querschnitt angedacht sind. After the filter elements 22 and 26 are in an inclined position in the air duct housing 1, their normal vectors form an angle to the direction of flow that would occur if there were no air filter arrangement, so that the normal vectors are not parallel to the aforementioned direction. The filter elements 22, 26 can be constructed in such a way that the air passes through them essentially normal to the entry surface, as indicated by the hatching. At the respective exit surfaces 23 and 27, the air will then attempt to move further downstream in the air-guiding housing 10, with a normal flow profile again being set due to the external geometry. As can be clearly seen, in this embodiment a larger area is available both on the inflow side and on the outflow side than would be the case with a conventional filter arrangement. The increased effective area, as well as the change in the air flow induced by the filter elements, enables a low flow rate, so that effective odor filtering is also possible. Also the space requirement ments can be improved with the embodiment shown, particularly when air duct housings with a small clear cross-section are being considered.

In 2 ist eine alternative Ausführungsform zu der in 1 gezeigten dargestellt. Auch diese Ausführungsform ist aus zwei Filterelementen 22 und 26 aufgebaut, deren Normalenvektoren nicht parallel zur Strömungsrichtung verlaufen, die sich bei fehlender Luftfilteranordnung in dem Luftführungsgehäuse 10 einstellen würde. Im Gegensatz zu der in 1 gezeigten Ausführungsform wird jedoch der Übergangsbereich zwischen den zwei Filterelementen 22, 26 nicht zuerst, sondern vielmehr zuletzt angeströmt. Somit bewirkt die in 2 gezeigte Anordnung eine Aufweitung des Strömungsprofiles, wenn, wie durch die Schraffierung angedeutet, die Filterelemente 22, 26 eine Durchströmung senkrecht zur Lufteintrittsfläche 21 bzw. 25 favorisieren.In 2 is an alternative embodiment to that in 1 shown. This embodiment is also made up of two filter elements 22 and 26, the normal vectors of which do not run parallel to the direction of flow that would occur if there were no air filter arrangement in the air duct housing 10. In contrast to the in 1 However, in the embodiment shown, the flow does not flow against the transition region between the two filter elements 22, 26 first, but rather last. Thus causes the in 2 Arrangement shown an expansion of the flow profile when, as indicated by the hatching, the filter elements 22, 26 favor a flow perpendicular to the air inlet surface 21 and 25 respectively.

Wie es in 1 und 2 dargestellt ist, beträgt die Winkelstellung der Filterelemente 22, 26 vorteilhafterweise in etwa 35°, wie dies durch die Winkel α in den jeweiligen Figuren angedeutet ist. Insgesamt ist ein Bereich für diesen Winkel α bevorzugt von zwischen 20° und 70°, so dass die beiden Normalenwinkel der Filterelemente 22 und 26 bezüglich ihrer Eintrittsflächen 21 bzw. 25 und/oder ihrer Austrittsflächen 23 bzw. 27 einen Winkel definieren in einem Bereich von zwischen 40 und 140°.like it in 1 and 2 is shown, the angular position of the filter elements 22, 26 is advantageously approximately 35°, as indicated by the angle α in the respective figures. Overall, a range for this angle α is preferably between 20° and 70°, so that the two normal angles of the filter elements 22 and 26 define an angle in a range of between 40 and 140°.

Die in den 3, 5 und 7 gezeigten Weiterbildungen zu der in 1 gezeigten Ausführungsform entsprechen in ihrem Aufbau im wesentlichen der Ausführungsform gemäß 1, so dass eine wiederholte Beschreibung nicht stattfindet und lediglich auf die Weiterbildungen eingegangen werden wird. In 3 sind an den Wandungen des Luftführungsgehäuses 10 flügelartige Luftleitelemente 32 vorgesehen, die sowohl den eintrittsseitigen Staudruck als auch die Strömungseigenschaften beeinflussen können.The in the 3 , 5 and 7 further training shown for the in 1 shown embodiment correspond in structure essentially to the embodiment according to 1 , so that a repeated description does not take place and only the developments will be discussed. In 3 10 wing-like air guide elements 32 are provided on the walls of the air duct housing, which can affect both the inlet-side dynamic pressure and the flow properties.

Bei der in 5 gezeigten Ausführungsform ist im Übergangsbereich der zwei Filterelemente 22, 26 ein im Schnitt kreisförmiges Anströmelement 34 vorgesehen, welches zum Beispiel in der Form einer Kugel oder auch eines zylindrischen Stabes ausgebildet sein kann. Durch das Vorsehen solch eines Anströmkörpers 34 kann zum Beispiel der Peak des Strömungsprofiles aufgebrochen werden, so dass die beiden Eintrittsflächen 21 und 25 optimiert angeströmt werden können.At the in 5 In the embodiment shown, in the transition region of the two filter elements 22, 26 there is a flow element 34 with a circular cross-section, which can be designed, for example, in the shape of a sphere or a cylindrical rod. By providing such an inflow body 34, for example, the peak of the flow profile can be broken up so that the two entry surfaces 21 and 25 can be optimally inflowed with air.

Bei der in 7 gezeigten Ausführungsform ist ein Luftprallelement 42 im vorderen Abschnitt der Luftfilterelemente 22, 26 nachgeschaltet. Durch das Vorsehen dieses Elementes 42, welches die Abströmeigenschaften verändern kann, wird vor allem im rechten Bereich der Darstellung der Staudruck im Bereich der Filterelemente erhöht, so dass die Durchtrittsgeschwindigkeit durch die Filterelemente über die gesamte Fläche homogenisiert werden kann, was neben einer Verbesserung der akustischen Eigenschaften auch zu einer verbesserten Ausnutzung der wirksamen Fläche bezüglich Zusetzung der Filterelemente führt.At the in 7 shown embodiment is an air baffle element 42 in the front portion of the air filter elements 22, 26 downstream. By providing this element 42, which can change the outflow properties, the dynamic pressure in the area of the filter elements is increased, especially in the right area of the illustration, so that the passage speed through the filter elements can be homogenized over the entire surface, which, in addition to an improvement in the acoustic Properties also leads to improved utilization of the effective area with regard to clogging of the filter elements.

In entsprechender Weise zu den 3, 5 und 7 stellen die 4, 6 und 8 Weiterbildungen der in 2 gezeigten Ausführungsform dar, so dass auf die Beschreibung von 2 zum Zwecke der knapperen Darstellung Bezug genommen werden soll. Demgemäß werden im folgenden lediglich die Weiterentwicklungen abgehandelt.In a corresponding manner to the 3 , 5 and 7 put the 4 , 6 and 8th Further training of the in 2 shown embodiment, so that the description of 2 should be referred to for the sake of brevity. Accordingly, only the further developments are dealt with in the following.

Bei der in 4 gezeigten Ausführungsform ist der Filteranordnung ein Strömungshindernis 36 strömungstechnisch vorgelagert. Das Strömungshindernis 36 verfügt in der gezeigten Ausführungsform im Wesentlichen über eine Parallelepipedform. Das Strömungshindernis 36 führt bereits vor Erreichen der Filterelemente 22, 26 zu einer Luftströmungsaufweitung und somit zu einer Homogenisierung der Luftanströmungen an die Eintrittsflächen 21, 25 der Filterelemente 22, 26.At the in 4 In the embodiment shown, a flow obstacle 36 is upstream of the filter arrangement in terms of flow. In the embodiment shown, the flow obstacle 36 essentially has the shape of a parallelepiped. Even before it reaches the filter elements 22, 26, the flow obstacle 36 leads to an expansion of the air flow and thus to a homogenization of the air flows onto the inlet surfaces 21, 25 of the filter elements 22, 26.

Eine ähnliche Funktion kann auch durch flügelartige Luftleitelemente 38 erzielt werden, wie dies in 6 dargestellt ist. Die Luftleitelemente 38, wie sie in 6 dargestellt sind, bieten zusätzlich die Option einer Verstellmöglichkeit abhängig von der vorliegenden Luftströmungsgeschwindigkeit, wenn man diese zum Beispiel in der Form von Luftklappen mit Winkelverstellmöglichkeit bereitstellt.A similar function can also be achieved by wing-like air guiding elements 38, as shown in 6 is shown. The air guiding elements 38, as shown in 6 are shown, also offer the option of adjustment depending on the current air flow rate, if this is provided, for example, in the form of air flaps with an angle adjustment option.

In 8 ist der Luftfilteranordnung ein im Schnitt kreisförmiges Abströmelement 44 nachgeschaltet. Dieses Element kann zum Beispiel in der Form einer Kugel oder eines zylindrischen Stabes vorliegen und verzögert die Ausbildung eines Strömungspeakes in der Mitte des Luftführungsgehäuses 10 nach Durchtritt der Filterelemente 22, 26.In 8th an outflow element 44 with a circular cross-section is connected downstream of the air filter arrangement. This element can be in the form of a sphere or a cylindrical rod, for example, and delays the formation of a flow peak in the middle of the air duct housing 10 after it has passed through the filter elements 22, 26.

Eine besonders wirkungsvolle Beeinflussung der Strömungseigenschaften und des Staudruckes kann durch geeignete Wahl der Geometrie des Luftführungsgehäuses erzielt werden. Wie in 9 gezeigt, können die angrenzenden Wandungsabschnitte in den Raum hineinragen, der durch die schräggestellten Filterelemente 22, 26 definiert wird. Durch entsprechende Wahl der Wandungsgeometrie kann somit ein im Wesentlichen konstanter lichter Querschnitt bereitgestellt werden.A particularly effective influencing of the flow properties and the dynamic pressure can be achieved by a suitable choice of the geometry of the air duct housing. As in 9 As shown, the adjacent wall sections may protrude into the space defined by the canted filter elements 22,26. A substantially constant clear cross-section can thus be provided by appropriate selection of the wall geometry.

In 10 ist eine nicht erfindungsgemäße Ausführungsform gezeigt, die sich von den vorangehend beschriebenen Ausführungsformen maßgeblich dadurch unterscheidet, dass die Lufteintritts- und -austrittsflächen nicht mehr parallel zueinander vorliegen, wobei auch lediglich ein einstückiges Filterelement in dem Luftführungsgehäuse 10 angeordnet ist. Wie bei der in 2 gezeigten Ausführungsform sind jedoch Eintrittsflächenabschnitte 21 und 25 vorgesehen, deren Normalenvektoren nicht parallel zur Strömungsrichtung ausgerichtet sind, die sich bei fehlender Luftfilteranordnung einstellen würde. In der dargestellten Ausführungsform ist wie bei der in 1 gezeigten Ausführungsform der mittlere Bereich der Anströmfläche beim Bezugszeichen 29 mit einem die Strömungs- und/oder Staudruckeigenschaften verändernden Mittel versehen, wie zum Beispiel einer nichtpermeablen Beschichtung.In 10 an embodiment not according to the invention is shown which differs from those above The embodiments described above differ significantly in that the air inlet and outlet surfaces are no longer parallel to one another, and only a one-piece filter element is arranged in the air duct housing 10 . As with the in 2 However, in the embodiment shown, entry surface sections 21 and 25 are provided, the normal vectors of which are not aligned parallel to the direction of flow that would occur if there were no air filter arrangement. In the illustrated embodiment, as in FIG 1 In the embodiment shown, the central region of the inflow surface is provided with a means that changes the flow and/or dynamic pressure properties at reference number 29, such as a non-permeable coating, for example.

Bei der in 11 gezeigten nicht erfindungsgemäße Ausführungsform wird im Gegensatz zu der in 10 gezeigten Ausführungsform die Filtergeometrie umgekehrt zu der Strömungsgeometrie ausgebildet, das heißt, die Filterdicke ist im Bereich des Peaks der Luftanströmung größer, so dass es automatisch zu einer homogenen Anströmung der gesamten Luftanströmfläche kommt, welche, wie dargestellt, auch gewölbt ausgebildet sein kann. Hierzu ist anzumerken, dass auch bei allen anderen beschriebenen Ausführungsformen gewölbte Filterelemente zum Einsatz kommen können.At the in 11 shown non-inventive embodiment is in contrast to the 10 In the embodiment shown, the filter geometry is designed inversely to the flow geometry, i.e. the filter thickness is greater in the area of the peak of the air flow, so that there is automatically a homogeneous flow over the entire air flow surface, which, as shown, can also be curved. It should be noted here that curved filter elements can also be used in all other described embodiments.

Bei bestimmten Strömungsgeometrien in dem Luftführungsgehäuse 10 kann es ebenfalls sinnvoll sein, eine wie in 12 nicht erfindungsgemäße angedeutete Geometrie für das Filterelement 22 zu verwenden. Auch hier verlaufen die Lufteintrittsfläche 21 und die Luftaustrittsfläche 23 nicht parallel zueinander und bilden jeweils einen Winkel zu der Strömungsrichtung, die sich bei fehlender Luftfilteranordnung ausbilden würde.With certain flow geometries in the air duct housing 10, it can also be useful to use a 12 not to use indicated geometry for the filter element 22 according to the invention. Here, too, the air inlet surface 21 and the air outlet surface 23 do not run parallel to one another and each form an angle to the direction of flow that would form if there were no air filter arrangement.

Wie sich aus der vorangehenden Beschreibung einiger derzeit bevorzugter Ausführungsformen ergibt, kann die vorliegende Erfindung verschiedenstlich ausgeführt werden, letztendlich ist maßgebend, dass eine flächenmäßige Vergrößerung der wirksamen Fläche bereitgestellt wird, begleitet von einer langsamen Durchtrittsgeschwindigkeit durch die Filterelemente. So ist zu verstehen, dass die Erfindung ebenfalls ausgeführt werden könnte in der Form von Filterelementen, die einen Kegel, einen Kegelstumpf oder auch eine tetraederförmige Pyramide ausbilden.As can be seen from the preceding description of some currently preferred embodiments, the present invention can be implemented in various ways, ultimately it is decisive that an areal increase in the effective area is provided, accompanied by a slow passage speed through the filter elements. It is thus to be understood that the invention could also be embodied in the form of filter elements forming a cone, a truncated cone or even a tetrahedral pyramid.

Claims (5)

Luftfilteranordnung, mit zumindest einem in dem lichten Querschnitt eines Luftführungsgehäuses (10) angeordneten, im Wesentlichen unverformbaren Filterelement (22, 26), welches über zumindest eine Lufteintrittsfläche (21, 25) und zumindest eine Luftaustrittsfläche (23, 27) verfügt, wobei zumindest eine der Lufteintritts- und Luftaustrittsflächen (21, 23, 25, 27) einen Abschnitt umfasst, dessen Normalenvektor nicht parallel zu der Strömungsrichtung verläuft, die sich bei fehlender Luftfilteranordnung in dem Luftführungsgehäuse (10) einstellen würde, und wobei das Filterelement (22, 26) zur Normaldurchströmung, also normal zur Lufteintrittsfläche (21, 25), ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein im Schnitt V-Förmiges Konstrukt an Filterelementen (22, 26) ausgebildet ist und zumindest ein Luftleitelement (32, 34, 36, 38, 42, 44) vorgesehen ist, das den an den Filterelementen (22, 26) vorliegenden statischen Druck eintrittsseitig verteilt und die An- und/oder Abströmeigenschaften optimiert, indem das zumindest eine Luftleitelement (32, 34, 36, 38, 42, 44) vorgesehen ist um den Strömungsvektor der Luft eintritts- und/oder austrittsseitig der Filterelemente zu verändern, wobei das zumindest eine Luftleitelement (32, 34, 36, 38, 42, 44) eines oder mehrere umfasst von: - flügelartigen Luftleitelementen (32,38), auf dem Niveau der Filterelemente strömungstechnisch vor- und/oder nachgelagert; - einem im Schnitt kreisförmigen Anströmelement (34), im Übergangsbereich der Filterelemente (22, 26) diesem strömungstechnisch vorgelagert; - einem im Schnitt kreisförmigen Abströmelement (44), im Übergangsbereich der Filterelemente (22, 26) diesem strömungstechnisch nachgelagert; - einem Strömungshindernis (36), auf dem Niveau der Filteranordnung dieser strömungstechnisch vorgelagert und eine Parallelepipedform aufweisend; - ein Luftprallelement (42), benachbart zu dem Übergangsbereich der Filterelemente (22, 26) diesen strömungstechnisch vor- und/oder nachgelagert. Air filter arrangement, with at least one essentially non-deformable filter element (22, 26) arranged in the clear cross section of an air duct housing (10), which has at least one air inlet surface (21, 25) and at least one air outlet surface (23, 27), wherein at least one the air inlet and air outlet surfaces (21, 23, 25, 27) comprises a section whose normal vector does not run parallel to the direction of flow that would occur if there were no air filter arrangement in the air guide housing (10), and wherein the filter element (22, 26) is designed for normal flow, i.e. normal to the air inlet surface (21, 25), characterized in that a construct with a V-shaped cross-section is designed on filter elements (22, 26) and at least one air guiding element (32, 34, 36, 38, 42 , 44) is provided, which distributes the static pressure present on the filter elements (22, 26) on the inlet side and the inflow and/or outflow properties n optimized in that the at least one air guiding element (32, 34, 36, 38, 42, 44) is provided in order to change the flow vector of the air on the inlet and/or outlet side of the filter elements, with the at least one air guiding element (32, 34, 36 , 38, 42, 44) comprises one or more of: - wing-like air guide elements (32, 38), upstream and/or downstream at the level of the filter elements; - An inflow element (34) with a circular section, in the transition area of the filter elements (22, 26) upstream of this in terms of flow; - An outflow element (44) with a circular cross-section, in the transition region of the filter elements (22, 26) downstream of this in terms of flow; - a flow obstacle (36) at the level of the filter assembly upstream of the latter and having a parallelepiped shape; - An air baffle element (42), adjacent to the transition region of the filter elements (22, 26) upstream and/or downstream of these in terms of flow. Luftfilteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Luftleitelement (32, 34, 36, 38, 42, 44) einstückig mit dem Luftführungsgehäuse (10) ausgestaltet ist.Air filter arrangement according to one of Claims 1 until 2 , characterized in that the at least one air guide element (32, 34, 36, 38, 42, 44) is designed in one piece with the air guide housing (10). Luftfilteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Normalenvektor mit der Strömungsrichtung, sich bei fehlender Luftfilteranordnung einstellend, einen Winkel bildet von zwischen 20° und 70°, insbesondere von etwa 35°.Air filter arrangement according to claim 1 , characterized in that the normal vector forms an angle of between 20° and 70°, in particular of about 35°, with the direction of flow, which occurs when there is no air filter arrangement. Luftfilteranordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lufteintritts- und -austrittsflächen (21, 23, 25, 27) zumindest abschnittsweise, insbesondere insgesamt parallel verlaufen.Air filter arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the air inlet and outlet surfaces (21, 23, 25, 27) run parallel at least in sections, in particular overall. Luftfilteranordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der lichte Querschnitt des Luftführungsgehäuses (10) im Bereich des/der Filterelemente(s) konstant ist.Air filter arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the clear cross section of the air guide housing ses (10) is constant in the area of the filter element(s).
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