-
Technisches Gebiet
-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Filtereinrichtung mit einem Filterelement, das einen zentrischen Innenraum zur Aufnahme eines Mittelrohrs aufweist, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Filterelement für eine solche Filtereinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 12.
-
Stand der Technik
-
In der
EP 1 092 461 A1 wird eine Filtereinrichtung mit einem hohlzylindrischen Filterelement beschrieben, das von dem zu reinigenden Fluid radial von außen nach innen durchströmt wird, wobei der Innenraum die Reinseite darstellt, über den das gereinigte Fluid axial abgeleitet wird. Aus Stabilitätsgründen ist in den Innenraum ein Mittelrohr eingesetzt, welches zweiteilig mit einem Ober- und einem Unterteil ausgeführt ist, wobei das Oberteil und das Unterteil über eine Schnappverbindung zusammengehalten sind. Das Oberteil und das Unterteil stehen jeweils mit einer Endscheibe in Verbindung, welche das Filterelement an jeder Stirnseite abdecken.
-
Auch aus der
DE 40 26 934 A1 ist eine Filtereinrichtung mit einem hohlzylindrischen Filterelement bekannt, in das ein stützendes Mittelrohr eingesetzt ist, welches sich aus zwei Rohrstücken zusammensetzt. Das Filterelement besteht aus einer Mehrzahl kreisförmiger Filterzellen, die aufeinandergeschichtet und an den Rohrstücken des Mittelrohrs befestigt sind.
-
Die WO 2007/ 006 370 A1 beschreibt einen Kraftstofffilter mit einem Filterelement, in dessen Innenraum ein Mittelrohr aus zwei axial aufeinander folgenden Rohrstücken eingebracht ist. Beide Rohrstücke sind durch Endscheiben fest in dem Filterelement eingefasst.
-
Aus der
US 7 857 970 B2 ist eine Filterpatrone bekannt, welche ein Filterelement aufweist, in dessen Innenraum zwei miteinander verschnappte Rohrstücke eingebracht sind.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine konstruktiv einfach aufgebaute Filtereinrichtung mit einem Filterelement mit zentrischem Innenraum und eingesetztem Mittelrohr anzugeben, wobei die Filtereinrichtung unter verschiedenen Betriebsbedingungen ohne Funktionseinschränkung betrieben werden können soll.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 bzw. mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
-
Die erfindungsgemäße Filtereinrichtung weist ein Filterelement mit einem zentrischen Innenraum auf, in den ein stützendes Mittelrohr eingesetzt ist. Derartige Filtereinrichtungen werden beispielsweise als Luftfilter in Kraftfahrzeugen eingesetzt, in Betracht kommt aber auch eine Anwendung als Flüssigkeitsfilter, beispielsweise als Kraftstofffilter. Das Filterelement wird vorzugsweise radial von außen nach innen von dem zu reinigenden Fluid durchströmt, wobei in diesem Fall das gereinigte Fluid axial über den zentrischen Innenraum abgeleitet wird. Grundsätzlich ist aber auch eine Durchströmung in Gegenrichtung, also radial von innen nach außen möglich.
-
Das Mittelrohr weist mindestens zwei axial aufeinander folgende, in den zentrischen Innenraum im Filterelement einragende Rohrstücke auf, von denen ein erstes Rohrstück fest mit dem Filterelement verbunden ist, wohingegen das zweite Rohrstück lose in den Innenraum im Filterelement einragt. Durch den mindestens zweiteiligen Aufbau kann das Mittelrohr in einfacher Weise hergestellt werden. Die Stützfunktion für das Filterelement kommt auch bei dem mehrteiligen Aufbau des Mittelrohrs voll zum Tragen. Des Weiteren hat die erfindungsgemäße Ausführung mit dem mindestens einen nur lose in den Innenraum eingesteckten Rohrstück den Vorteil, dass das Material des Filterelements sich durch Umgebungseinflüsse zusammenziehen und ausdehnen kann, insbesondere in Achsrichtung, ohne dass diese Längenänderung zu einer Schädigung des Filtermaterials führt. Beispielsweise kann sich ein balgförmig aufgebautes Filterelement bei hoher Feuchtigkeit ausdehnen, was aufgrund des nur lose eingesetzten zweiten Rohrstücks ohne Weiteres von dem Filtermaterial ausgeführt werden kann.
-
Generell können die Querschnitte der Rohrstücke beliebige Formen aufweisen, wie beispielsweise dreieckige, elliptische oder kreisförmige Querschnitte. Vorzugsweise weisen sie einen dem Querschnitt des Innenraums entsprechenden Querschnitt auf.
-
Zweckmäßigerweise sind die Rohrstücke, welche im montierten Zustand in den Innenraum des Filterelementes einragen, lösbar miteinander verbunden, beispielsweise über eine Formschlussverbindung, wie z.B. einen Bajonettverschluss, über eine Schnappverbindung oder dergleichen. Grundsätzlich ist es aber ausreichend, dass die Rohrstücke lediglich stirnseitig aneinander liegen und nicht miteinander verbunden sind.
-
Es genügt grundsätzlich, genau zwei Rohrstücke vorzusehen, von denen eines fest mit dem Filterelement verbunden ist und das zweite lose in den Innenraum im Filterelement einragt. Gegebenenfalls kommen aber auch mehr als zwei Rohrstücke des Mittelrohrs in Betracht, von denen jedoch zumindest ein Rohrstück fest mit dem Filterelement und mindestens ein Rohrstück lose in den Innenraum einragend ausgebildet ist.
-
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist das Filterelement hohlzylindrisch mit kreisförmigem Außenquerschnitt und ebenfalls kreisförmigem Innenraumquerschnitt ausgeführt. Grundsätzlich kommen aber auch nicht-runde Querschnittsformen in Betracht, beispielsweise ovale Querschnitte, ggf. auch eckige Querschnitte, welche in Radialrichtung von dem zu reinigenden Fluid durchströmt werden.
-
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist das lose einragende zweite Rohrstück mit einem Gehäusebauteil verbunden. Die Filtereinrichtung weist ein mehrteiliges Filtergehäuse zur Aufnahme des Filterelementes auf, von denen ein Gehäusebauteil mit dem lose einragenden Rohrstück gekoppelt ist, ggf. als einteiliges Kunststoff-Spritzgussbauteil ausgebildet ist. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass mit dem Zusammensetzen und Schließen des Filtergehäuses auch das Rohrstück in seine Position im Innenraum des Filterelementes gebracht wird, so dass diese zwei Montageschritte zusammengefasst werden. Auch kann die Ausrichtung des einragenden Rohrstücks in den Innenraum des Filterelementes in Drehrichtung eindeutig dadurch bestimmt werden, dass das Gehäusebauteil in nur einer oder mehreren definierten Winkellagen auf ein weiteres Gehäusebauteil aufsetzbar und mit diesem zu verbinden ist. Bei dem Gehäusebauteil handelt es sich beispielsweise um einen Gehäusedeckel zum Schließen des Filtergehäuses.
-
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist ein zusätzliches Drehrohr vorgesehen, welches konzentrisch zum Mittelrohr angeordnet ist, wobei entweder das Drehrohr in das Mittelrohr einragt oder das Mittelrohr in das Drehrohr einragt und von diesem umgriffen wird. Das Drehrohr erstreckt sich vorzugsweise nur über eine axiale Teillänge des Mittelrohrs. Bevorzugt ist das Drehrohr nur einem der Rohrstücke zugeordnet und weist insbesondere die gleiche axiale Länge wie das Rohrstück auf, wobei zweckmäßigerweise das Drehrohr konzentrisch zu dem lose einragenden, zweiten Rohrstück angeordnet ist.
-
Das Drehrohr ist wie die beiden Rohrstücke mit einer Vielzahl von Öffnungen in Form von Durchbrechungen versehen, um eine Radialströmung durch das Filterelement zu ermöglichen. Je nach Drehwinkellage des Drehrohrs gegenüber dem Mittelrohr bzw. dem betreffenden Rohrstück kann ein unterschiedlich hoher Überdeckungsgrad zwischen den Öffnungen im Drehrohr und den Öffnungen im Mittelrohr bzw. dem Rohrstück erreicht werden, wodurch Einfluss auf die radiale Strömung durch das Filterelement genommen werden kann. Damit steht eine zusätzliche Einstellmöglichkeit für die Durchströmung durch das Filterelement zur Verfügung. Die Einstellung erfolgt zwischen einer vollständigen Überdeckung der Öffnungen, so dass das Drehrohr die Durchströmung des Filterelementes nicht beeinträchtigt, und einem vollständigen Verschließen der Öffnungen im Mittelrohr bzw. dem Rohrstück, so dass in diesem Abschnitt keine Durchströmung des Filterelementes möglich ist.
-
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist vorgesehen, dass das Drehrohr mit dem anderen Rohrstück formschlüssig gekoppelt ist, also mit dem Rohrstück, welches sich axial an das Rohrstück anschließt, das das Drehrohr umgreift bzw. vom Drehrohr umgriffen wird. Die formschlüssige Kopplung zwischen dem anderen Rohrstück und dem Drehrohr ermöglicht es, bei der Montage das Drehrohr in eine gewünschte Relativdrehlage gegenüber dem umgreifenden bzw. übergriffenen Rohrstück zu bringen. Somit bestimmt die formschlüssige Kopplung die Relativdrehlage des Drehrohrs und damit den Überdeckungsgrad zwischen den Öffnungen in der Wandung des Drehrohres und des konzentrisch liegenden Rohrstücks.
-
Die formschlüssige Kopplung erfolgt beispielsweise dadurch, dass an dem anderen Rohrstück mindestens ein axial überragender Führungsstift angeordnet ist, der in eine Kulissenbahn am Drehrohr einragt. Vorteilhafterweise sind über den Umfang verteilt mehrere axial überragende Führungsstifte an dem anderen Rohrstück angeordnet, die in jeweils eine Kulissenbahn am Drehrohr einragen. Mit dem axialen Zusammenstecken fährt der Führungsstift in der Kulissenbahn am Drehrohr entlang und erzwingt dadurch je nach Ausführung der Kulissenbahn eine Relativdrehbewegung des Drehrohrs gegenüber dem konzentrisch angeordneten, umgreifenden bzw. umgriffenen Rohrstück. Das Drehrohr kann gegenüber dem umgreifenden bzw. umgriffenen Rohrstück eine Relativdrehbewegung ausführen.
-
Figurenliste
-
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
- 1 einen Schnitt durch eine Filtereinrichtung mit einem hohlzylindrischen Filterelement, in das ein zweigeteiltes Mittelrohr mit zwei axial aufeinander folgenden Rohrstücken eingesetzt ist,
- 2 ebenfalls im Schnitt in einer vereinfachten Darstellung die Filtereinrichtung, wobei ein Rohrstück fest mit dem Filterelement und das zweite Rohrstück ohne feste Verbindung mit dem Filterelement nur lose einragend in den Innenraum im Filterelement ausgeführt ist,
- 3 die Bauteile der Filtereinrichtung in Explosionsdarstellung,
- 4 die Rohrstücke einschließlich eines Drehrohrs, welches das lose einragende Rohrstück umgreift, vor dem axialen Zusammenstecken,
- 5 die Rohrstücke zu Beginn des axialen Zusammensteckens,
- 6 die Rohrstücke im zusammengesetzten Zustand.
-
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Ausführungsformen der Erfindung
-
In den 1 und 2 ist eine Filtereinrichtung 1 mit einem Filtergehäuse 2 dargestellt, das zwei Gehäusebauteile 3 und 4 aufweist, die einen Aufnahmeraum zur Aufnahme eines hohlzylindrisch ausgebildeten Filterelementes 5 einschließen. Das Filterelement 5 ist an beiden Stirnseiten von jeweils einer Endscheibe 6, 7 verschlossen, wobei die Endscheibe 6 eine Öffnung aufweist, die ein Abströmen der gereinigten Luft ermöglicht. An den Stirnseiten sind Dichtringe 8 bzw. 9 angeordnet, über die ein strömungsdichter Abschluss zum jeweiligen Gehäusebauteil 3 bzw. 4 erreicht wird. Bei der Filtereinrichtung 1 handelt es sich beispielsweise um einen Luftfilter für ein Kraftfahrzeug. Das Filterelement 5 wird radial von außen nach innen von dem zu reinigenden Fluid durchströmt.
-
Aufgrund der hohlzylindrischen Ausführung des Filterelementes 5 weist dieses einen axial verlaufenden Innenraum 10 auf, der die Reinseite bildet, über die das gereinigte Fluid axial abgeleitet wird. In den zentrischen Innenraum 10 ist ein Mittelrohr 11 eingesetzt, welches zur Stabilisierung des Filterelementes 5 beiträgt. Das Mittelrohr 11 ist insbesondere als ein Spritzguss-Kunststoffbauteil ausgeführt und besteht aus zwei Rohrstücken 12, 13, wobei das erste, untere Rohrstück 12 fest mit dem Filterelement 5 verbunden ist und das zweite, obere Rohrstück 13 lose in den Innenraum 10 ohne feste Verbindung zum Filterelement 5 einragt. Das lose einragende, zweite Rohrstück 13 ist vorteilhafterweise fest mit dem oberen Gehäusebauteil 3 des Filtergehäuses 2 verbunden, wobei ggf. eine einteilige bzw. einstückige Ausführung in Betracht kommt, jedoch auch eine zweiteilige Ausführung möglich ist, bei der das zweite Rohrstück 13 in geeigneter Weise mit dem oberen Gehäusebauteil 3 verbunden ist.
-
Dadurch, dass das zweite Rohrstück 13 nur lose in den Innenraum 10 des Filterelementes 5 einragt, kann das Filtermaterial des Filterelementes 5 sich dehnen und zusammenziehen, insbesondere in Achsrichtung des Filterelements, ohne Gefahr einer Schädigung des Filtermaterials. Beispielsweise bei einer hohen Umgebungsfeuchte unterliegt das Filtermaterial Längenänderungen, die axial im Bereich des lose einragenden Rohrstückes 13 vom Material des Filterelementes ohne Einschränkungen ausgeführt werden können.
-
In 3 sind die Bauteile der Filtereinrichtung in Explosionsdarstellung gezeigt. Zusätzlich zu den bereits vorbeschriebenen Bauelementen ist ein Drehrohr 14 Bestandteil der Filtereinrichtung 1, welches dem zweiten, lose einragenden Rohrstück 13 zugeordnet ist und im montierten Zustand das Rohrstück 13 konzentrisch umgreift. Die axiale Länge des Drehrohrs 14 entspricht zumindest annähernd der axial wirksamen Länge des Rohrstückes 13, welches mit stirnseitig angeordneten, axial überragenden Drehsicherungselementen 15 versehen ist, die im montierten Zustand in zugeordnete Ausnehmungen am ersten Rohrstück 12 einragen. Auf diese Weise wird die Relativdrehlage zwischen den beiden Rohrstücken 12 und 13 festgelegt.
-
Das Drehrohr 14, welches im montierten Zustand das zweite Rohrstück 13 umgreift, weist ebenso wie die Rohrstücke 12 und 13 eine Vielzahl von Öffnungen in Form von Durchbrüchen auf, um ein radiales Durchströmen des zu reinigenden Fluids zu ermöglichen. Je nach Relativdrehwinkellage zwischen dem zweiten Rohrstück 13 und dem umgreifenden Drehrohr 14 besteht ein unterschiedlicher Überdeckungsgrad zwischen den Öffnungen im zweiten Rohrstück 13 und im Drehrohr 14, wodurch Einfluss auf die radiale Durchströmung durch das Filterelement genommen werden kann.
-
In den 4 bis 6 ist das Drehrohr 14 in der das zweite Rohrstück 13 umgreifenden Lage dargestellt. In die Wandung des Drehrohrs 14 sind benachbart zu der dem ersten Rohrstück 12 benachbarten Seite mehrere Kulissenbahnen 16 eingebracht, die sich über den Umfang verteilen und bezogen auf die Längsachse des Drehrohrs und der Rohrstücke schräg verlaufen. Jeder Kulissenbahn 16 ist ein Führungsstift 17 am ersten Rohrstück 12 zugeordnet, wobei die Führungsstifte 17 die Stirnfläche des ersten Rohrstücks 12 axial überragen und im Bereich ihrer freien Stirnseite jeweils einen sich radial erstreckenden Eingriffsnoppen 18 (5) aufweisen, der im montierten Zustand in die Kulissenbahn 16 im Drehrohr 14 einragt. Das Drehrohr 14 kann gegenüber dem zweiten, umgriffenen Rohrstück 13 frei rotieren. Sobald die Eingriffsnoppen 18 in Eingriff mit der Kulissenbahn 16 am Drehrohr 14 gelangen und das Drehrohr 14, ggf. einschließlich des umgriffenen zweiten Rohrstücks 13, axial bis zum Erreichen der stirnseitig aneinandergrenzenden Position mit dem ersten Rohrstück 12 zusammengeschoben wird, bewirkt der Eingriff der Eingriffsnoppen 18 an den Führungsstiften 17 in die zugeordneten Kulissenbahnen 16 eine Relativdrehung des Drehrohrs 14 sowohl gegenüber dem ersten Rohrstück 12 als auch gegenüber dem zweiten Rohrstück 13. Auf diese Weise wird die endgültige und eindeutig bestimmte Relativdrehlage des Drehrohrs 14 gegenüber den Rohrstücken 12, 13 eingestellt.
-
Wie insbesondere 5 zu entnehmen, greifen während der Montage der Rohrstücke die Drehsicherungselemente 15, welche einteilig mit dem zweiten Rohrstück 13 ausgebildet sind und sich axial über dessen Stirnseite erheben, in zugeordnete, in Achsrichtung verlaufende, nutförmige Ausnehmungen 19 ein, die an der Innenwand des ersten Rohrstückes 12 angeordnet sind. Hierdurch wird die Relativdrehwinkellage zwischen erstem und zweitem Rohrstück 12 bzw. 13 festgelegt.
-
In dem in 6 dargestellten axial zusammengeschobenen Zustand der Rohrstücke 12 und 13 sowie des Drehrohrs 14 befinden sich die benachbart zur Stirnseite der Führungsstifte 17 angeordneten Eingriffsnoppen 18 im Bereich des oberen, der freien Stirnseite abgewandten Endes der Kulissenbahnen 16, die in die Mantelfläche des Drehrohrs 14 eingebracht sind.
