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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entfernen von Störstoffen aus Fluiden. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Gehäuse für ein Filterelement und darüber hinaus einen Filter.
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Stand der Technik
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Filter werden vielseitig in unterschiedlichen technischen Gebieten eingesetzt, beispielsweise in Kraftfahrzeugen.
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Ein Kraftfahrzeug umfasst in der Regel vier Filter: Luftfilter, Motorölfilter, Kraftstofffilter für den Motor sowie einen Innenraumfilter. Die Filter sorgen jeweils für eine Filterung im Saugsystem, Schmiersystem, Verbrennungssystem und Kühlsystem.
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1 zeigt einen üblichen Aufbau eines Luftfilters des Standes der Technik. Aus 1 ist zu erkennen, dass der Luftfilter im Wesentlichen zweiteilig ist und aus einem Gehäuse 1 und einem Filterelement 2 besteht, wobei die Pfeile in der Figur die Strömungsrichtung der Luft darstellen. Dementsprechend strömt die Rohluft vom Lufteinlass 3 in den Zwischenraum zwischen dem Gehäuse 1 und dem Filterelement 2 ein und strömt nach einer durch das Filterelement 2 erfolgten Reinigung wieder als saubere Luft aus dem Luftauslass 4 aus. Bei dem Luftfilter handelt es sich beispielsweise um einen Luftfilter für einen Fahrzeugmotor. Die Wichtigkeit eines Filters wird anhand dieses Beispiels erläutert, ist jedoch selbstverständlich auf andere Verwendungen übertragbar.
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Die Gewährleistung der Funktionsfähigkeit eines Luftfilters ist sehr wichtig für den sicheren Betrieb einer Anlage. Da der Fahrzeugmotor eine hochpräzise Komponente darstellt, können bereits sehr kleine Störstoffe zur Beschädigung des Motors führen. Daher muss vor der Einleitung der Luft in den Zylinder eine feine Filterung mittels des Luftfilters erfolgen. Die Lebensdauer des Motors hängt davon ab, ob der Betriebszustand des Luftfilters gut oder schlecht ist. Ein zu schmutziger Luftfilter kann während des Betriebs des Motors zu einer Verminderung der Saugleistung führen, was eine unvollständige Verbrennung des Kraftstoffs zur Folge haben kann. Dies wiederum führt zu einer Verringerung der Antriebskraft sowie einer Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs. Dies gilt es zu vermeiden. Die Erfindung wird in Bezug auf einen Filter für ein Kraftfahrzeug erläutert. Hierbei handelt es sich jedoch nur um eines von zahlreichen Anwendungsbeispielen, anhand dessen die Wichtigkeit von Filtern veranschaulicht wird.
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Aus der
DE 11 2008 001 593 T5 ist eine Filtereinheit mit einem Durchflussbegrenzungsventil zum Steuern eines Strömungsmittelflusses zu einem Auslass bekannt.
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Die
US 3928007 A beschreibt einen Luftfilter mit einem zylindrischen Gehäuse, Mitteln zum Befestigen eines zylindrischen Filterelements im Gehäuse, einem tangential zum Gehäuse verlaufenden Rohlufteinlass, einem Abschirmelement zum Schutz des Filterelements vor direktem Auftreffen der Rohluft auf das Filterelement, einer Rampe zur Umlenkung der Rohluft auf eine innere Oberfläche und entlang einer Achse des Gehäuses, einem Staubsammelraum und einem Reinluftauslass.
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Offenbarung der Erfindung
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gehäuse für ein Filterelement vorzuschlagen, mit welchem der Druckverlust verringert werden kann, und weiterhin die Gleichmäßigkeit der Geschwindigkeitsverteilung des Fluids auf der Oberfläche des Filterelements erhöhbar ist.
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Weiterhin ist ein entsprechender Filter zur Reinigung von Fluiden anzugeben.
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Die genannten technischen Aufgaben sind durch folgende technische Lösung gelöst:
In einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Gehäuse für ein Filterelement vorgeschlagen, welches einen Einlass für das zu filternde Fluid aufweist, wobei die Innenwand des Gehäuses eine Ablenkeinheit aufweist, mittels welcher das zu filternde Fluid in Richtung des Filterelements leitbar ist. Bei einem derart ausgestalteten Filtergehäuse ist es ermöglicht, das zu filternde Fluid in Richtung des Filterelements zu leiten, so dass der Druckverlust effizient verringert wird und die Gleichmäßigkeit der Geschwindigkeitsverteilung des Fluids auf der Oberfläche des Filterelements erhöht wird.
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Hierbei umfasst die Ablenkeinheit mindestens einen Vorsprung an der Innenwand des Gehäuses, welcher sich entlang der Längsrichtung des Gehäuses erstreckt und zumindest eine dem Einlass für das zu filternde Fluid entsprechende Längsposition passiert. Bei einem derart ausgestalteten Filtergehäuse kann das aus dem Einlass für das zu filternde Fluid kommende Fluid in vorteilhafter Weise geleitet werden, während die ganze Struktur vereinfacht werden kann und die Herstellungskosten verringert werden.
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In der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Gehäuses mündet eine dem aus dem Einlass strömenden Fluid zugewandte Seitenfläche des Vorsprungs tangential in die Innenwand des Gehäuses. Bei einem derart ausgestalteten Gehäuse ist ein maximaler Leiteffekt möglich, während der Druckverlust verringert werden kann.
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In einer Ausgestaltung ist das Gehäuse zylinderförmig, und die Ablenkeinheit umfasst mehrere Vorsprünge, wobei die tangentialen Linien, entlang welcher die dem aus dem Einlass strömenden Fluid zugewandten Seitenflächen der Vorsprünge die Innenwand des Gehäuses tangieren, und die Mantellinie, welche eine Achse des Einlasses für das zu filternde Fluid schneidet, über den Umfang des Gehäuses gleichmäßig verteilt sind. Bei einem derart ausgestalteten Gehäuse ist eine fluidlenkende Wirkung an verschiedenen Stellen im Gehäuse möglich, wodurch der Druckverlust verringert werden kann, und gleichzeitig eine gleichmäßigere Geschwindigkeitsverteilung an der Oberfläche des Filterelements erreicht werden kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung mit mehreren Vorsprüngen sind die Höhen der Vorsprünge derart aneinander angepasst, dass die Höhe der einzelnen Vorsprünge in einer Hauptströmungsrichtung des aus dem Einlass strömenden Fluids zunimmt. Unter der Höhe ist eine maximale Abmessung in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung, in welche sich die Vorsprünge erstrecken, zu verstehen.
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In einem zweiten Aspekt wird ein Filter zur Reinigung des Fluides vorgeschlagen, welcher ein Gehäuse, ein Filterelement, welches im Gehäuse angeordnet ist und den Innenraum des Gehäuses in einen ersten Raum und einen zweiten Raum teilt, die sich auf unterschiedlichen Seiten des Filterelements befinden, wobei sich der erste Raum zwischen einer Innenwand des Gehäuses und dem Filterelement befindet; und einen in den ersten Raum mündenden Einlass für das zu filternde Fluid sowie einen in den zweiten Raum mündenden Auslass für das gefilterte Fluid; wobei in dem ersten Raum eine Ablenkeinheit vorgesehen ist, mittels welcher das aus dem Einlass strömende Fluid in Richtung des Filterelements leitbar ist.
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Die Ablenkeinheit umfasst hierbei mindestens einen Vorsprung an der Innenwand des Gehäuses, welcher sich entlang der Längsrichtung des Gehäuses erstreckt und zumindest eine dem Einlass für das zu filternde Fluid entsprechende Längsposition passiert.
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Erfindungsgemäß mündet eine dem aus dem Einlass strömenden Fluid zugewandte Seitenfläche des Vorsprungs tangential in die Innenwand des Gehäuses.
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Gemäß einer Ausgestaltung des Filters ist das Gehäuse zylinderförmig, und die Ablenkeinheit umfasst mehrere Vorsprünge, wobei die tangentialen Linien, entlang welcher die dem aus dem Einlass strömenden Fluid zugewandten Seitenflächen der Vorsprünge die Innenwand des Gehäuses tangieren, und die Mantellinie, welche eine Achse des Einlasses für das zu filternde Fluid schneidet, über den Umfang des Gehäuses gleichmäßig verteilt sind.
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In einer Ausgestaltung des Filters ist der Einlass für das zu filternde Fluid tangential zum Gehäuse orientiert.
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Bei dem erfindungsgemäßen Filtergehäuse sowie dem entsprechenden Filter wird das Auftreten von Druckverlust reduziert, indem eine Ablenkeinheit mit einem oder mehreren Deflektoren, beispielsweise in Form von Vorsprüngen, zur Leitung des zu filternden Fluids in Richtung des Filterelements vorgesehen ist. Gleichzeitig ergibt sich insbesondere bei einer gleichmäßigen Verteilung solcher Deflektoren eine gleichmäßigere Geschwindigkeitsverteilung des Fluids auf der Oberfläche des Filterelements sowie eine verbesserte Effizienz des Filterprozesses, so dass die Lebensdauer des Filters verlängert werden kann.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es ist selbstverständlich, dass diese Figuren nur schematisch und nicht maßstabsgetreu dargestellt sind. Es zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines Filters gemäß dem Stand der Technik; und
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2 eine schematische Darstellung des erfindungsmäßen Gehäuses für ein Filterelement.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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2 ist eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Gehäuses für ein Filterelement 2 zur Filtration eines Fluids. Damit das zu filternde Fluid ungehindert strömen und mit gleichmäßiger Geschwindigkeit die Oberfläche des in das Gehäuse 1 einzubringenden Filterelements 2 erreichen kann, ist das Filtergehäuse 1 gemäß der gezeigten Ausführungsform zylinderförmig, und die Innenwand des Gehäuses 1 verfügt über eine Ablenkeinheit mit drei Deflektoren in Form von Vorsprüngen 11, die das zu filternde Fluid in Richtung eines Filterelements 2 leiten können. Eine geringere oder höhere Anzahl an Vorsprüngen ist ebenfalls möglich. Die drei Vorsprünge können das aus einem Fluideinlass 3 kommende zu filternde Fluid gleichzeitig ungehindert zur Oberfläche des Filterelements 2 leiten, so dass der Durchfluss des zu filternden Fluids durch das Filterelement 2 begünstigt wird.
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In dieser Figur ist die Ablenkeinheit als mehrere an der Innenwand des Gehäuses 1 angeordnete Vorsprünge 11 ausgebildet, die sich entlang der Gesamtlänge des Gehäuses 1 erstrecken können, damit eine Leitwirkung für das Fluid über die gesamte Innenwand des Gehäuses 1 möglich ist. In einer alternativen Ausführungsform passieren die Vorsprünge zumindest eine dem Einlass 3 für das zu filternde Fluid entsprechende Längsposition, ohne sich über die Gesamtlänge des Gehäuses 1 erstrecken zu müssen. Bei einer solchen Ausgestaltung ergibt sich ein verbesserter Leiteffekt, während die Gesamtstruktur vereinfacht und die Herstellungskosten verringert werden können.
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Um den durch die Leitwirkung der Vorsprünge 11 verursachten Fluidwiderstand zu verringern, sind die dem aus dem Einlass 3 strömenden Fluid zugewandten Seitenflächen der Vorsprünge 11 tangential zur Innenwand des Gehäuses 1 orientiert, wodurch das Fluid ungehindert zur Leitfläche der Vorsprünge 11 strömt und geleitet wird. Um eine gleichmäßige Führung des Fluids über den gesamten Umfang des Gehäuses 1 zu erreichen, sind weiterhin die tangentialen Linien, an welchen die dem einströmenden Fluid zugewandten Seitenflächen der Vorsprünge 11 die Innenwand des Gehäuses 1 berühren bzw. in diese münden sowie die Mantellinie, welche eine Mittelachse des Einlasses 3 schneidet, gleichmäßig über den Umfang des Gehäuses 1 verteilt. Die Vorsprünge 11 können unterschiedliche Höhen aufweisen, wobei vorzugsweise die Höhe der einzelnen Vorsprünge ausgehend vom Einlass 3 im Uhrzeigersinn zunimmt.
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Ein erfindungsgemäßer Filter ergibt sich durch Ersetzen des gewöhnlichen Gehäuses eines Filters gemäß 1 durch ein Gehäuse 1 gemäß 2. Dieser fluidlenkende Filter wird im Folgenden näher beschrieben.
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Wie anhand der Figur zu erkennen ist, umfasst ein solcher Filter ein Gehäuse 1, ein im Gehäuse 1 gelagertes Filterelement 2, einen Einlass 3 für das zu filternde Fluid und einen Auslass 4 für das gefilterte Fluid. Das Gehäuse 1 des Filters ist zylinderförmig, wobei der Einlass 3 für das zu filternde Fluid tangential zu diesem zylinderförmigen Gehäuse 1 orientiert ist, damit das zu filternde Fluid unbehindert strömen und mit gleichmäßiger Geschwindigkeit die Oberfläche des Filterelements 2 erreichen kann. Das Filterelement 2 ist im Gehäuse 1 angeordnet und teilt den Innenraum des Gehäuses 1 in einen ersten Raum 5 und einen zweiten Raum 6, die sich an unterschiedlichen Seiten des Filterelements 2 befinden, wobei der erste Raum 5 in den Einlass 3 für das zu filternde Fluid mündet und zwischen der Innenwandung des Gehäuses 1 und dem Filterelement 2 positioniert ist. Das zu filternde Fluid wird in den ersten Raum 5 geleitet und strömt dann durch das Filterelement 2, um gefiltert zu werden. Der zweite Raum 6 befindet sich auf der anderen Seite des Filterelements 2, d. h. er wird vom Filterelement 2 umgeben, und mündet in den Auslass 4 für das gefilterte Fluid, durch welchen das gefilterte Fluid gleichmäßig abströmen kann.
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Um den Druckverlust zu reduzieren und die Gleichmäßigkeit der Geschwindigkeit des Fluids auf der Oberfläche des Filterelements 2 zu erhöhen, ist eine Ablenkeinheit zur Leitung des zu filternden Fluides in Richtung des Filterelements 2 im ersten Raum 5, vorzugsweise an der Innenwand des Gehäuses 1, vorgesehen. Beispielweise kann die Ablenkeinheit als auf der Innenwand des Gehäuses 1 angeordnete Vorsprünge 11 ausgebildet werden, wie 2 zeigt. Damit eine fluidleitende Wirkung über die Innenwand des gesamten Gehäuses 1 realisiert werden kann, können sich die Vorsprünge 11 entlang der Gesamtlänge des Gehäuse 1 erstrecken. Jedoch ist es ebenfalls möglich, dass die Vorsprünge 11 zumindest eine dem Filtereinlass 3 für das zu filternde Fluid entsprechende Längsposition passieren, ohne sich über die gesamte Längsrichtung des Gehäuses 1 erstrecken zu müssen. Bei einer solchen Ausgestaltung ergibt sich ein verbesserter Leiteffekt, während die Gesamtstruktur des Filters vereinfacht und die Herstellungskosten verringert werden.
