DE102014000927A1 - Filterelement - Google Patents

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Klaus-Dieter Ruhland
Friedrich Kupfer
Joachim-Paul Krieger
Anita Moosmüller
Thomas Vilsmaier
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Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Filterelement (10), insbesondere Luftfilterelement, umfassend einen Filterkörper (12) mit einer Längsachse (L), eine erste an einer Stirnseite (15) angeordnete offene oder geschlossene Endscheibe (16) und eine zweite an der gegenüberliegenden Stirnseite (17) angeordnete Endscheibe (18).

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein Filterelement, insbesondere zur Verwendung als Luftfilter einer Brennkraftmaschine, sowie ein Filtersystem zum Einbau eines solchen Filterelements.
  • Stand der Technik
  • Aus der WO 2009/047196 A1 ist Filtersystem mit einem Filterelement bekannt. Aus der DE 20 2008 018 217 U1 ist eine Luftfilter-Anordnung bekannt
  • Üblicherweise werden die Filterelemente von Luftfiltern nach einer bestimmten Betriebszeit ausgetauscht. Je nach Staubanfall kann die Standzeit eines Luftfilters wenige Tage (Baumaschinen) bis zu mehreren Monaten betragen.
  • Insbesondere bei einem häufigen Austausch von Filterelementen ist die zuverlässige und prozesssichere Abdichtung des Filterelements in einem Gehäuse wichtig. Die Abdichtung soll temperaturbeständig und rütteltest ausgeführt sein. Auch an Anlagen oder Einrichtungen, die starken Schwingungen oder Erschütterungen ausgesetzt sind, muss die Abdichtung des Filterelements gewährleistet sein. Gleichzeitig soll aber das Filterelement selbst möglichst keine metallischen Elemente aufweisen, damit es problemlos thermisch entsorgt werden kann.
  • Im Folgenden werden Aufgaben genannt, die jeweils durch einen oder mehrere Aspekte der Erfindung oder durch die Merkmale eines oder mehrerer Ansprüche gelöst werden können.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es z. B., ein Filterelement mit einer zuverlässigen Abdichtung zwischen dem Bereich des ungefilterten und dem Bereich des gefilterten Mediums zu schaffen, das insbesondere bei häufigem Austausch des Filterelements eine sichere Montierbarkeit gewährleistet.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es z. B., ein Filtersystem zur Aufnahme eines solchen austauschbaren Filterelements mit einer zuverlässigen Abdichtung und sicheren Montierbarkeit zu schaffen.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es z. B., ein Filterelement mit einer zuverlässigen Abdichtung zwischen dem Bereich des ungefilterten und dem Bereich des gefilterten Mediums zu schaffen, das insbesondere bei häufigem Austausch des Filterelements eine sichere Montierbarkeit in einem Gehäuse gewährleistet.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es z. B., ein Filtersystem zur Aufnahme eines solchen austauschbaren Filterelements mit einer zuverlässigen Abdichtung und sicheren Montierbarkeit zu schaffen.
  • Insbesondere bei einem häufigen Austausch von Filterelementen ist die zuverlässige und prozesssichere Abdichtung des Filterelements in einem Gehäuse wichtig. Die Abdichtung soll temperaturbeständig und rütteltest ausgeführt sein. Auch an Anlagen oder Einrichtungen, die starken Schwingungen oder Erschütterungen ausgesetzt sind, muss die Abdichtung des Filterelements gewährleistet sein. Gleichzeitig soll aber das Filterelement selbst möglichst keine metallischen Elemente aufweisen, damit es problemlos thermisch entsorgt werden kann.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher z. B., ein Filterelement mit einer zuverlässigen Abdichtung zwischen dem Bereich des ungefilterten und dem Bereich des gefilterten Mediums zu schaffen, das insbesondere bei häufigem Austausch des Filterelements eine sichere Montierbarkeit gewährleistet.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es z. B., ein Filtersystem zur Aufnahme eines solchen austauschbaren Filterelements mit einer zuverlässigen Abdichtung und sicheren Montierbarkeit zu schaffen.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es z. B., einen Filterkörper für ein Filterelement so zu gestalten, dass eine hohe mechanische Stabilität des Filterelements über die Lebensdauer auch bei ungünstigen Umgebungsbedingungen wie Feuchtigkeit und/oder große Temperaturschwankungen gewährleistet ist.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es z. B., ein Filtersystem mit einem solchen austauschbaren Filterelement zu schaffen, das einer hohe mechanische Stabilität über die Lebensdauer auch bei ungünstigen Umgebungsbedingungen wie Feuchtigkeit und/oder große Temperaturschwankungen aufweist.
  • Grundsätzlich ist vorgesehen, die Filterelemente von Luftfiltern nach einer bestimmten Betriebszeit auszutauschen. Je nach Staubanfall kann die Standzeit eines Luftfilters wenige Tage (Baumaschinen) bis zu mehreren Monaten betragen. Dabei verbleibt üblicherweise das Sekundärelement, das auf der Reinluftseite angeordnet ist, im Filtersystem. Ist jedoch auch das Sekundärelement stark mit Schmutz beladen, so muss es ebenfalls getauscht werden, da sonst der Luftdurchsatz zu sehr verringert wird. Dabei ist die zuverlässige und prozesssichere Abdichtung von Filterelement und Sekundärelement in einem Gehäuse besonders wichtig, um den Ansaugtrakt einer darauf folgenden Brennkraftmaschine vor eindringendem Schmutz zu schützen.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es deshalb z. B., ein Filtersystem zu schaffen, bei dem ein servicefreundliches Anbringen und Lösen eines Sekundärelements aus seiner Befestigung im Gehäuse ermöglicht ist.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es z. B., ein Filterelement und ein Sekundärelement zum Einbau in ein solches Filtersystem zu schaffen.
  • Die vorgenannten Aufgaben werden nach einem Aspekt der Erfindung gelöst bei einem Filterelement mit den im Folgenden beschriebenen Merkmalen, und nach einem weiteren Aspekt der Erfindung gelöst von einem Filtersystem mit einem derartigen Filterelement.
  • Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es wird ein Filterelement vorgeschlagen, das einen Filterkörper mit einer Längsachse, eine erste an einer Stirnseite angeordnete offene oder geschlossene Endscheibe und eine zweite an der gegenüberliegenden Stirnseite angeordnete Endscheibe sowie ein um die Längsachse zwischen der ersten und der zweiten Endscheibe angeordnetes Stützrohr umfasst. Dabei ist insbesondere wenigstens eine der Endscheiben mit einem Verstärkungsring versteift, welcher von außen sichtbare Öffnungen zur Füllstandskontrolle eines Füllstands einer Masse zur Verbindung der Endscheibe mit einer Stirnseite des Filterkörpers aufweist.
  • Die Fertigung eines Filterelements der beschriebenen Art sieht üblicherweise eine Herstellung der Endscheiben aus z. B. einem weichelastischen Schaum als Werkstoff vor. Dabei werden zuerst Filterkörper und ein eingebetteter Verstärkungsring, der mit geschlossenem Rand oder ohne Rand ausgeführt sein kann, integriert und anschließend die Endscheiben an beiden Stirnseiten des Filterkörpers mit einer entsprechenden Schaum- oder Elastomer-Masse angeschäumt. Bei diesem Prozess steigt der Schaum auch in den Filterkörper hoch. Bei einem Verstärkungsring mit einem geschlossenen umlaufenden Rand kann nur durch Aufschneiden des Verstärkungsrings nach der Fertigung der Endscheiben festgestellt werden, wie hoch die Masse bzw. der Schaum in den Filterkörper gestiegen ist, wie hoch er im Außenbereich des Filterkörpers gestiegen und wie fest die Verbindung der Endscheiben mit dem Filterkörper ist.
  • Durch eine erfindungsgemäße Anordnung ist eine kontinuierliche und zerstörungsfreie Kontrolle des Füllstands der Masse möglich, die als Endscheibenwerkstoff sowie zum Abdichten der Endscheiben gegen den Filterkörper verwendet wird. Diese Kontrolle ist als Stichprobenkontrolle denkbar und erlaubt insbesondere als Online-Kontrolle in der Fertigungsanlage eine Automatisierung in einer Serienproduktion. Dadurch, dass die Schaumhöhe von außen sichtbar ist, kann auf einfache Weise festgestellt werden, ob die Dosiermenge der Masse beim Herstellungsprozess ausreichend war und somit eine abdichtende Wirkung bei der Verbindung der Endscheibe mit der Stirnfläche des Filterkörpers sichergestellt ist.
  • In einer günstigen Ausführungsform kann der Verstärkungsring Schlitze als Öffnungen aufweisen, durch welche die Füllstandshöhe des Schaums während oder nach dem Herstellungsprozess beobachtbar ist. Damit kann der Herstellungsprozess gesteuert werden oder eine Qualitätskontrolle am Ende der Fertigung erfolgen. Schlitze sind zudem in den Verstärkungsring auf einfache Art einzubringen, ohne dass die Stabilität des Verstärkungsrings zu sehr beeinträchtigt wird.
  • Vorteilhafterweise kann die Füllstandskontrolle eines Füllstands einer Masse zur Verbindung der Endscheibe mit der Stirnseite des Filterkörpers über das Bestimmen der Steighöhe eines Schaums in den von außen sichtbaren Öffnungen erfolgen. Mit der Steighöhe ist ein einfach zu kontrollierendes Maß für die Eindringtiefe der Masse in den Filterkörper und/oder für die Stärke der Endscheibe gegeben, die wiederum mit einer technischen Vorgabe verglichen werden kann.
  • Günstigerweise ist über die von außen sichtbaren Öffnungen des Verstärkungsrings eine Füllhöhe der Masse der Endscheibe bestimmbar gemacht, die ohne zerstörende Prüfung, beispielsweise durch Aufschneiden des Verstärkungsrings, durchzuführen ist und damit kostengünstig und/oder sogar online während der Herstellung möglich ist.
  • Zweckmäßigerweise kann der Verstärkungsring weiter von innen sichtbare Öffnungen zur Füllstandskontrolle eines Füllstands einer Masse zur Verbindung der Endscheibe mit der Stirnseite des Filterkörpers aufweisen. Damit ist auch über die Innenseite eine präzise Aussage über den Erfolg des Herstellungsprozesses von Endscheibe und Abdichtung zwischen Endscheibe und Filterkörper möglich.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Verstärkungsring gewendelte Stege zur Verzahnung der Masse der Endscheibe mit dem Filterkörper aufweisen. Für den dauerhaften Einsatz eines Filterelements in einem mechanisch stark belasteten System, wie es beispielsweise in Kraftfahrzeugen, vor allem im Bau- und Landmaschinenbereich, der Fall ist, ist die dauerhafte und sicher abgedichtete Verbindung der Endscheiben mit dem Filterkörper von entscheidender Bedeutung. Dies kann über eine möglichst gute Verzahnung der Masse der Endscheibe mit dem Verstärkungsring des Filterkörpers erreicht werden. Dies wiederum wird durch eine Gestaltung der Fläche des Verstärkungsrings mit gewendelten Stegen begünstigt.
  • Zweckmäßigerweise kann die Masse zur Abdichtung einer Stirnseite des Filterkörpers vorgesehen sein. Damit ist eine sichere Funktion eines Luftfilters ermöglicht, der ohne unerwünschten Bypass und damit eine zusätzliche Schmutzeinbringung in den Reinluftbereich arbeitet.
  • Vorteilhafterweise kann die erste Endscheibe eine radiale Dichtung gegenüber dem Gehäuse aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass neben einer guten Abdichtung und damit einer sicheren Filterwirkung, durch die radiale Dichtung sowie der radialen Verspannung der Abstütznoppen im Deckel eine doppeltradiale Führung des Filterelements im Gehäuse bewirkt werden kann und damit eine sehr stabile Halterung des Filterelements im Gehäuse entsteht.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Masse zur Verbindung der wenigstens einen Endscheibe mit der Stirnseite des Filterkörpers sowie der wenigstens einen Endscheibe aus einem Polyurethanschaum oder einem Elastomer bestehen. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, die Endscheibe aus mehreren Kunststoffkomponenten herzustellen, um so eine optimale Verformbarkeit über einen großen Temperaturbereich, wie er beim Einsatz in der Praxis auftreten kann, zu gewährleisten. So sind auch thermoplastische Kunststoffe nicht ausgeschlossen. Beide Endscheiben können mit dem Filterkörper verschweißt oder verklebt ausgeführt sein, um eine stabile Verbindung zu bewirken.
  • In einer günstigen Ausgestaltung kann der Filterkörper zickzackförmig gefaltet, ringförmig geschlossen ausgeführt sein und aus Papier, aus Papier mit Kunststofffasern verstärkt und/oder aus kunststoffbeschichtetem Papier bestehen. Der Einsatz dieser Werkstoffe als Filtermedium stellt eine sehr wirtschaftliche Möglichkeit dar, ein solches Filterelement zu realisieren. Gleichzeitig bietet die beschriebene Formgestaltung eine stabile Anordnung, so dass eine selbsttragende Bauweise des Filterkörpers und damit eine günstige Montageeigenschaft gegeben sind.
  • Zweckmäßigerweise kann das Filterelement als Kompaktluftfilter, insbesondere als Luftfilter einer Brennkraftmaschine verwendet werden. Der sichere Betrieb von Brennkraftmaschinen beruht auch auf einer sicheren und günstigen Filterung der Ansaugluft für den Verbrennungsbetrieb. Das beschriebene Filterelement stellt dafür eine wirtschaftliche Möglichkeit dar.
  • Vorteilhaft ist ebenso die Verwendung des Filterelements als Partikelfilter, insbesondere als Dieselpartikelfilter einer Brennkraftmaschine. Auch hier sind die sichere Montage und wirtschaftliche Austauschbarkeit des beschriebenen Filterelements von entscheidender Bedeutung.
  • Die Erfindung betrifft nach einem weiteren Aspekt ein Filtersystem, beispielsweise mit einem erfindungsgemäßen Filterelement, umfassend ein Gehäuse, welches im Wesentlichen konzentrisch um eine Längsachse aufgebaut ist, einen das Gehäuse verschließenden Deckel, der ebenfalls konzentrisch um die Längsachse aufgebaut ist, einen am Gehäuse und/oder Deckel angeordneten Einlass zum Zuführen des zu filternden Mediums, insbesondere Luft, wobei am Gehäuse konzentrisch zur Längsachse ein Auslass zur Ableitung des gefiltertem Mediums vorgesehen ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist am Gehäuse im Bereich des Auslasses eine Dichtungskontur vorgesehen, die mit der radialen Dichtung der ersten Endscheibe des Filterelements korrespondiert, wobei das Filterelement auswechselbar in dem Gehäuse des Filtersystems angeordnet ist. Der wesentliche Vorteil eines solchen Filtersystems liegt dabei in der sicheren und stabilen Montage des Filterelements sowie einer sehr wirtschaftlichen Austauschbarkeit des Filterelements im Servicefall. Gerade bei niedrigen Standzeiten, wie sie im Land- und Baumaschineneinsatz auftreten können, ist die schnelle Austauschbarkeit von großer Bedeutung.
  • Vorteilhafterweise kann im Bereich des Einlasses des Filtersystems ein Zyklonabscheider vorgesehen sein und am Gehäuse oder am Deckel ein Schmutzauslass vorgesehen sein. Dieser Zyklonabscheider besteht aus einer Leitgeometrie, die das zu filternde Medium in eine Rotation versetzt. Durch diese Rotation wird der Schmutz im Bereich der Gehäusewand aufkonzentriert und an einer geeigneten Stelle über einen Schmutzauslass ausgetragen. Durch die Vorabscheidung des größten Teils an Schmutz aus der zu filternden Luft kann die Standzeit des eigentlichen Filterelements entscheidend verlängert werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann ein Sekundärelement im Inneren des Filterelements angeordnet sein. Das Sekundärelement, das aus einer tragenden Struktur bestehen kann, die mit einem durchlässigen Filtermedium, beispielsweise einem Vlies, verkleidet ist, hat die Aufgabe, bei einem Austausch des Filterelements den Auslass des Filtersystems weiterhin verschlossen zu halten, so dass kein Schmutz in diesen Bereich eindringen kann, während das Filterelement gereinigt oder erneuert wird. Das Sekundärelement ist in bevorzugter Ausgestaltung über eine Schraubverbindung mit dem Gehäuse verbunden und zum Gehäuse mit einer Dichtung versehen.
  • Die Aufgaben, z. B. ein Filterelement mit einer zuverlässigen Abdichtung zwischen dem Bereich des ungefilterten und dem Bereich des gefilterten Mediums zu schaffen, das insbesondere bei häufigem Austausch des Filterelements eine sichere Montierbarkeit gewährleistet, oder z. B., ein Filtersystem zur Aufnahme eines solchen austauschbaren Filterelements mit einer zuverlässigen Abdichtung und sicheren Montierbarkeit zu schaffen, werden nach einem Aspekt der Erfindung gelöst von einem Filterelement, bei dem wenigstens eine der Endscheiben ein um die Längsachse angeordnetes Zentrierelement aufweist, wodurch das Filterelement beim Einbau in das Gehäuse radial zentrierbar ist und an der wenigstens einen Endscheibe konzentrisch zu dem Zentrierelement eine Abstützstruktur zur zumindest axialen Abstützung des Filterelements im Gehäuse vorgesehen ist, und nach einem weiteren Aspekt der Erfindung gelöst von einem Filtersystem mit einem derartigen Filterelement.
  • Es wird daher ferner ein Filterelement vorgeschlagen, das einen Filterkörper in konzentrischer Form mit einer Längsachse, eine erste an einer Stirnseite angeordnete Endscheibe und eine zweite an der gegenüberliegenden Stirnseite angeordnete Endscheibe, sowie ein um die Längsachse konzentrisch zwischen der ersten und der zweiten Endscheibe angeordnetes Stützrohr umfasst.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist wenigstens eine der Endscheiben ein um die Längsachse angeordnetes Zentrierelement auf, wodurch das Filterelement beim Einbau in das Gehäuse radial zentrierbar ist, wobei an der wenigstens einen Endscheibe konzentrisch zu dem Zentrierelement eine Abstützstruktur zur zumindest axialen Abstützung des Filterelements im Gehäuse vorgesehen ist. Bevorzugt sind Zentrierelement und/oder Abstützstruktur einstückig mit und als Teil der Endscheibe ausgeführt.
  • In einer alternativen Ausführungsform kann auch die Zentrierstruktur so ausgeführt sein, dass sie die axiale Abstützfunktion der Abstützkontur übernehmen kann.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die das Zentrierelement und/oder die Abstützstruktur radial im Bereich des Stützrohrs angeordnet.
  • Das zentral angeordnete Zentrierelement weist den Vorteil auf, dass für eine zentrale radiale Führung des Filterelements, insbesondere bei großen Filterelementen, engere Toleranzen berücksichtigt werden können, als bei einer an der Außenkante der Filterelemente angeordneten Führung. Auch kann bei dieser Trennung von Zentrier- und Abstützfunktion die Montage des Filterelements im Gehäuse sehr günstig erfolgen, da auf diese Weise beim Schließen des Gehäusedeckels erst die Zentrierfunktion erfolgt, die mit niedriger Montagekraft ausführbar ist, und erst danach die Verspannung des Filterelements im Gehäuse über die Abstützfunktion erfolgen kann. Auf diese Weise ist das Filterelement bei der kraftschlüssigen Montage bereits am richtigen Ort platziert und die Lage muss nicht mehr unter Spannung eventuell korrigiert werden, wodurch das Filterelement an Dicht- und/oder Zentrierelementen Schaden nehmen könnte.
  • Dies ist bei größeren und somit schwereren Filterelementen insbesondere für den Baumaschinen- oder Landmaschinenbereich von Vorteil und optimiert zudem den mehrmaligen Aus- und Einbau der Filterelemente beim Service. Beim Einsatz eines solchen Filterelements im Baumaschinen- oder Landmaschinenbereich ist die Filterbelastung mit Staub und Schmutzpartikeln sehr hoch, so dass das Gewicht eines beladenen Filterelements um einige Kilogramm zunehmen kann. Das Filterelement wie auch das zugehörige Filtersystem muss entsprechend robust ausgelegt sein.
  • Auch ist über die Formgebung des Zentrierelements und seines Gegenelements im Deckel des Gehäuses eine Zuordenbarkeit des Filterelements zu einem Filtersystem zu realisieren, so dass automatisch das richtige Filterelement für das Filtersystem verwendet wird und kein falsches Ersatzteil eingebaut werden kann.
  • Bevorzugt erstreckt sich das Zentrierelement axial von der vom Innenraum des Filterelements abgewandten Endfläche der insbesondere im Wesentlichen ebenen Endscheibe hinweg.
  • In einer günstigen Ausführungsform kann die Abstützstruktur und/oder das Zentrierelement eine Verdrehsicherung des Filterelements bilden. Zweckmäßigerweise können sowohl Abstützstruktur als auch Zentrierelement aus einem weichelastischen Kunststoff hergestellt werden, der es erlaubt, dass beispielsweise Kanten eines Deckels in den Kunststoff schneiden und so eine feste Fixierung des Filterelements gegenüber Verdrehungen auch bei Erschütterungen im Betrieb ermöglichen. Durch eine solche Verdrehsicherung werden die Dichtungen am Filterelement und am Gehäuse weniger belastet und die Standzeit des Filterelements kann dadurch erhöht werden.
  • Vorteilhafterweise kann die Abstützstruktur so angeordnet sein, dass sie beim Einbau in das Gehäuse mit rippenförmigen Erhebungen in einer inneren Deckelkontur des Gehäuses verzahnbar ist. Durch eine solche Verzahnung ist eine Verdrehsicherung des Filterelements im Gehäuse gegeben, wodurch die Lagestabilität des Filterelementes bei Schwingungsanregung im Betrieb stark begünstigt wird.
  • Zweckmäßigerweise kann die wenigstens eine Endscheibe einen Zentrierring als Zentrierelement aufweisen, welcher bei einem Einbau in ein aufnehmendes Gehäuse mit einem in einem Deckel des Gehäuses angeordneten Gegenelement zusammenwirkt, wodurch das Filterelement beim Einbau in das Gehäuse radial zentrierbar und führbar ist. Der Vorteil eines Zentrierrings als Zentrierelement liegt in der relativ einfachen Herstellung einer solchen Struktur, da das entsprechende Spritzgießwerkzeug einfach gehalten werden kann. Weiter ist das Filterelement ohne genaue rotatorische Positionierung im Gehäuse montierbar, da die Anordnung durch einen Zentrierring rotationssymmetrisch ausgelegt ist. Gerade bei schweren Filterelementen für Bau- und Landmaschinen ist eine solch einfache Montierbarkeit von Vorteil. Das Gegenelement im Deckel sorgt dabei für eine genaue radiale Führung ohne großen Kraftaufwand.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Abstützstruktur radial gesehen außerhalb des Zentrierelements angeordnet sein. Dadurch ist eine klare Trennung der Zentrier- und der Abstützfunktion gegeben. Die Zentrierfunktion kann durch die räumliche Trennung ohne großen Kraftaufwand erfolgen, da die Kraft für die Verspannung zur Abstützung des Filterelements im Gehäuse an einer anderen Stelle in die Endscheibe eingeleitet wird, was die Montage des Filterelements stark erleichtert.
  • Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Endscheibe Abstütznoppen als Abstützstruktur aufweisen, welche bei einem Einbau in das Gehäuse an einer inneren Deckelkontur des Gehäuses anliegend sich in radialer Richtung nach innen und/oder außen umlegen und eine axiale Abstützung an dem Gehäuse bilden. Im Gegensatz zum Stand der Technik, wo Abstütznoppen bekannt sind, die sich axial verformen, weisen diese Abstütznoppen die Eigenschaft auf, dass das Filterelement durch die abstützende Wirkung in axialer und in radialer Richtung auch bei starken Vibrationen des Gehäuses fest in Position gehalten wird. Eine bewusst starke radiale Verformungskomponente der Abstütznoppen ermöglicht eine sehr gute Abstützung des Filterelementes. Außerdem bilden sich durch das radiale Aufbiegen der Abstütznoppen tangentiale Zugkräfte, die größere Steifigkeiten und Rückformkräfte erzeugen. Dies ist bei größeren und somit schwereren Filterelementen insbesondere für den Baumaschinen- oder Landmaschinenbereich von Vorteil und optimiert zudem den mehrmaligen Aus- und Einbau der Filterelemente beim Service.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die wenigstens eine Endscheibe Abstütznoppen als Zentrierelement aufweisen, welche bei einem Einbau in ein aufnehmendes Gehäuse mit einer in einem Deckel des Gehäuses angeordneten Gegenstruktur zusammenwirken, wodurch das Filterelement beim Einbau in das Gehäuse radial zentrierbar und führbar ist. In dieser Ausgestaltung können die Abstütznoppen die Funktion einer Vorzentrierung bei der Montage des Filterelements im Gehäuse vornehmen und bewirken, dass bei relativ geringem Kraftaufwand in dieser Vormontagephase das Filterelement bereits in die richtige Position vor Abschließen des Deckels geführt wird. Auf diese Weise ist eine Abdichtung des Filterelements zum Gehäuse in der vorgesehenen Position sicherer zu gewährleisten, als wenn das Filterelement erst beim endgültigen Schließen des Deckels in Position geführt wird.
  • Zweckmäßigerweise kann dabei die Abstützstruktur radial gesehen innerhalb des Zentrierelements angeordnet sein. Ein Führung des Filterelements für die Vorzentrierung ist durch die größere Hebelwirkung eines weiter außen liegenden Zentrierelements leichter zu bewerkstelligen und durch die weiter innen liegende Abstützstruktur kann mehr Kraft bei der Verspannung aufgebracht werden.
  • Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Endscheibe einen geschlossenen Ring als Abstützstruktur aufweisen, welcher bei einem Einbau in das Gehäuse an einer inneren Deckelkontur des Gehäuses anliegend eine radiale und axiale Abstützung an dem Gehäuse bildet. Ein geschlossener Ring ist fertigungstechnisch einfach umzusetzen, verlangt keine exakte rotatorische Positionierung des Filterelements bei der Montage im Gehäuse und weist dabei eine stabile Struktur als Abstützfunktion in radialer und axialer Richtung ohne rotatorische Vorzugsrichtung auf.
  • In einer zweckmäßigen Ausgestaltung kann das Zentrierelement so angeordnet sein, dass es beim Einbau in das Gehäuse mit rippenförmigen Erhebungen in der inneren Deckelkontur des Gehäuses verzahnbar ist. Auf diese Weise lässt sich eine einfache Verdrehsicherung des Filterelements im Gehäuse umsetzen. Die Verzahnung kann dabei durch Formschluss bei beispielsweise einem segmentartig unterbrochenen Zentrierelement erfolgen oder durch Kraftschluss, wenn rippenförmige Erhebungen des Deckels in den weichelastischen Werkstoff eines Zentrierelements schneiden.
  • Vorteilhafterweise kann die zweite Endscheibe, ebenso wie die erste Endscheibe, aus einem Polyurethanschaum oder einem Elastomer bestehen. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, die Endscheibe aus mehreren Kunststoffkomponenten herzustellen, um so eine optimale Verformbarkeit über einen großen Temperaturbereich, wie er beim Einsatz in der Praxis auftreten kann, zu gewährleisten. So sind auch thermoplastische Kunststoffe nicht ausgeschlossen. Beide Endscheiben können mit dem Filterkörper verschweißt oder verklebt ausgeführt sein, um eine stabile Verbindung zu bewirken.
  • Zweckmäßigerweise kann die erste Endscheibe eine radiale Dichtung gegenüber dem Gehäuse aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass neben einer guten Abdichtung und damit einer sicheren Filterwirkung, durch die radiale Dichtung sowie der radialen Verspannung der Abstütznoppen im Deckel eine doppeltradiale Führung des Filterelements im Gehäuse bewirkt werden kann und damit eine sehr stabile Halterung des Filterelements im Gehäuse entsteht.
  • Zweckmäßigerweise kann das Filterelement als Luftfilter, insbesondere als Luftfilter einer Brennkraftmaschine verwendet werden. Der sichere Betrieb von Brennkraftmaschinen beruht auch auf einer sicheren und günstigen Filterung der Ansaugluft für den Verbrennungsbetrieb. Das beschriebene Filterelement stellt dafür eine wirtschaftliche Möglichkeit dar.
  • Vorteilhaft ist ebenso die Verwendung des Filterelements als Partikelfilter, insbesondere als Ölfilter oder Kraftstofffilter einer Brennkraftmaschine. Auch hier sind die sichere Montage und wirtschaftliche Austauschbarkeit des beschriebenen Filterelements von entscheidender Bedeutung.
  • Die Erfindung betrifft nach einem weiteren Aspekt ein Filtersystem mit einem Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend ein Gehäuse, welches im Wesentlichen konzentrisch um eine Längsachse aufgebaut ist, einen das Gehäuse verschließenden Deckel, der ebenfalls konzentrisch um die Längsachse aufgebaut ist und auf seiner Innenseite ein Gegenelement und/oder eine Deckelkontur aufweist, welche mit einem Zentrierelement der wenigstens einen Endscheibe zusammenwirkt, und welcher auf seiner Innenseite eine Deckelkontur aufweist, woran eine Abstützstruktur der wenigstens einen Endscheibe anlegbar und abstützbar ist, einen am Gehäuse und/oder Deckel angeordneten Einlass zum Zuführen des zu filternden Mediums, insbesondere Luft, wobei am Gehäuse konzentrisch zur Längsachse ein Auslass zur Ableitung des gefilterten Mediums vorgesehen ist, wobei am Gehäuse im Bereich des Auslasses eine Dichtungskontur vorgesehen ist, die mit der radialen Dichtung der ersten Endscheibe des Filterelements korrespondiert, wobei das Filterelement auswechselbar in dem Gehäuse des Filtersystems angeordnet ist.
  • Der wesentliche Vorteil eines solchen Filtersystems liegt dabei in der sicheren und stabilen Montage des Filterelements sowie einer sehr wirtschaftlichen Austauschbarkeit des Filterelements im Servicefall. Gerade bei niedrigen Standzeiten, wie sie im Land- und Baumaschineneinsatz auftreten können, ist die schnelle Austauschbarkeit von großer Bedeutung.
  • Vorteilhafterweise kann im Bereich des Einlasses des Filtersystems ein Zyklonabscheider vorgesehen sein und am Gehäuse oder am Deckel ein Schmutzauslass vorgesehen sein. Dieser Zyklonabscheider besteht aus einer Leitgeometrie, die das zu filternde Medium in eine Rotation versetzt. Durch diese Rotation wird der Schmutz im Bereich der Gehäusewand aufkonzentriert und an einer geeigneten Stelle über einen Schmutzauslass ausgetragen. Durch die Vorabscheidung des größten Teils an Schmutz aus der zu filternden Luft kann die Standzeit des eigentlichen Filterelements entscheidend verlängert werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann ein Sekundärelement im Inneren des Filterelements angeordnet sein. Das Sekundärelement, das aus einer tragenden Struktur bestehen kann, die mit einem durchlässigen Filtermedium, beispielsweise einem Vlies, verkleidet ist, hat die Aufgabe, bei einem Austausch des Filterelements den Auslass des Filtersystems weiterhin verschlossen zu halten, so dass kein Schmutz in diesen Bereich eindringen kann, während das Filterelement gereinigt oder erneuert wird. Das Sekundärelement ist in bevorzugter Ausgestaltung über eine Schraubverbindung mit dem Gehäuse verbunden und zum Gehäuse mit einer Dichtung versehen.
  • Es wird zur Verwendung für ein erfindungsgemäßes Filterelement ein Filterkörper mit einer Längsachse und zwei Stirnseiten vorgeschlagen, der ein um die Längsachse angeordnetes, zickzackförmig gefaltetes Filtermedium umfasst, welches einen Innenumfang und einen Außenumfang aufweist. Dabei sind Faltenkanten auf dem Innen- und/oder Außenumfang des Filterkörpers angeordnet, wobei die Faltenkanten mindestens bereichsweise eine Folge von Prägestellen aufweisen, welche benachbarte Faltenkanten gegeneinander fixieren, und wobei ein Fadenwickel aus mindestens einem umlaufenden Faden am Außenumfang des Filterkörpers angebracht ist.
  • Die Prägestellen können beispielsweise durch Walzen des gefalteten Filtermediums aufgebracht werden, wobei die Faltenkanten des gefalteten Filtermediums an aufeinander folgenden Faltenkanten definiert eingedrückt werden. Die Faltenkante verbreitet sich an der gewalzten Stelle und kann sich so an der Prägestelle einer benachbarten Faltenkante abstützen. Dadurch kann der Filterkörper voreilhaft gegen Verformung stabilisiert werden. Die Prägestellen können als umlaufende Struktur an der Mantelfläche des Filtermediums auf jeweils gleicher axialer Höhe angeordnet sein. Denkbar ist auch, Prägestellen nicht umlaufend auszuführen, sondern alternierend mit ungeprägten Bereichen an der Mantelfläche auszuführen. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn bei axial benachbarten Prägestellen geprägte und ungeprägte Bereiche am Umfang dazu jeweils versetzt angeordnet sind.
  • Durch die Abstützung der Faltenkanten mit einer Kombination aus Prägestellen auf dem Außenumfang und/oder dem Innenumfang des Filterkörpers, also anströmseitig und/oder abströmseitig des Filterkörpers, und Fadenwickel sind die Falten gleichmäßig umlaufend verteilt. Durch die Kombination der Prägestellen im An- und/oder Abströmbereich des Filterkörpers und der Fixierung durch den Fadenwickel ergibt sich so eine vorteilhaft angeordnete Faltenstellung und -verteilung. Auch die Geradheit der Falten in ihrer längenmäßigen Erstreckung in Richtung der Längsachse des Filterkörpers ist bei der Kombination als sehr günstig gegenüber Varianten mit Abstützung durch Prägestellen oder Fadenwickel allein anzusehen. Eine Paketierung, Schiefstellung oder Wellenbildung der Falten des Filtermediums durch Umwelteinflüsse, wie Wasser, Luftfeuchte, Temperatur und dergleichen wird bei dieser Anordnung deutlich verringert. Die Prägestellen sorgen für einen gleichmäßigen Abstand der Falten und somit für einen optimalen Kanal für das anströmende Medium, Weiterhin bleibt eine definierte Staubtasche, die einer Paketierung der Falten entgegenwirkt. Der Fadenwickel fixiert den durch die Prägestellen eingestellten Faltenabstand und schnürt das Filtermedium zu einem kompakten Filterkörper. Die Steifigkeit des Filterkörpers bleibt so erhalten. Zusätzlich nimmt der Filterkörper die axialen Verspannkräfte beim Einbau eines daraus gebildeten Filterelements in ein Gehäuse ohne Faltenverformungen auf.
  • In einer günstigen Ausführungsform kann das Filtermedium aus Papier, aus Papier mit Kunststofffasern verstärkt und/oder aus kunststoffbeschichtetem Papier gebildet sein. Der Einsatz dieser Werkstoffe als Filtermedium stellt eine sehr wirtschaftliche Möglichkeit dar, ein solches Filterelement zu realisieren. Gleichzeitig bietet die beschriebene Formgestaltung eine stabile Anordnung, so dass eine selbsttragende Bauweise des Filterkörpers und damit eine günstige Montageeigenschaft gegeben ist.
  • Vorteilhafterweise kann der Fadenwickel mindestens einen Faden in Richtung der Längsachse am Außenumfang des Filterkörpers umfassen. Durch zusätzliche Fäden senkrecht zu den rund umlaufenden Fäden auf dem Außenumfang des Filterkörpers kann der Fadenwickel zusätzlich versteift werden und ist so für sehr raue Umgebungsbedingungen geeignet. Außerdem können so auch sehr große und schwere Filterkörper beispielsweise für Bau- und Landmaschinenanwendungen zusätzlich stabilisiert werden.
  • In einer Ausführungsform werden ein oder mehrere Fäden schraubenförmig um den Außenumfang gewickelt. Dabei kann es vorteilhaft sein, Bereiche mit verschiedenen Steigungen vorzusehen. Beispielsweise kann ein in der Nähe der geschlossenen Endscheibe angeordneter Bereich mit einer geringeren Steigung umwickelt werden, so dass die Fäden näher aneinander angeordnet sind, beispielsweise in einem Abstand von weniger als 2 cm (0,8 inches), bevorzugt etwa 1 cm (0,4 inches). Auf diese Weise kann in diesem Bereich eine griffstabile Zone geschaffen werden, in welcher das Filtermedium für die Aufnahme der von Hand aufgebrachten Bedienkräfte beim Wechsel der Filterelemente verstärkt werden kann.
  • Zweckmäßigerweise kann der Fadenwickel aus einem kunststoffgetränkten Faden bestehen. Solche Fäden haben den Vorteil, dass sie wenig feuchtigkeitsanfällig sind, gutes Langzeitverhalten zeigen und außerdem zusätzliche Festigkeit aufweisen, so dass der Filterkörper insgesamt stabiler wird.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Fadenwickel mit dem Filtermedium verklebt sein. Der Faden des Fadenwickels kann aus einem Bad aus Schmelzkleber auf den Filterkörper gewickelt werden. Wenn der gewickelte Filterkörper anschließend einer Wärmebehandlung unterzogen wird, kann der Schmelzkleber sich mit dem Filtermedium verbinden und aushärten und verschafft so dem Fadenwickel und damit dem Filterkörper eine erhebliche Steifigkeit. Alternativ sind jedoch auch andere Aushärteverfahren je nach eingesetztem Kleber denkbar. So können beispielsweise auch Aushärteverfahren mit UV-Licht eingesetzt werden.
  • Vorteilhafterweise kann der Filterkörper an mindestens einer Stirnseite einen Versteifungsring aufweisen. Dadurch erhält der Filterkörper ein weiteres stabilisierendes Element, das zusammen mit der Kombination aus Prägestellen und Fadenwickel zur verbesserten Aufnahme der axialen Verspannkräfte beim Einbau eines daraus gebildeten Filterelements in ein Gehäuse dienen kann.
  • Die Erfindung betrifft nach einem weiteren Aspekt ein Filterelement, das einen Filterkörper, eine erste an einer Stirnseite angeordnete offene oder geschlossene Endscheibe und eine zweite an der gegenüberliegenden Stirnseite angeordnete Endscheibe sowie ein um die Längsachse konzentrisch zwischen der ersten und der zweiten Endscheibe angeordnetes Stützrohr umfasst. Ein solches Filterelement ist einbaufertig zur Verwendung in einem Filtersystem beispielsweise für eine Brennkraftmaschine geeignet. Die beiden Endscheiben und das Stützrohr dienen dabei zur Montage und Abdichtung in dem Gehäuse des Filtersystems.
  • Vorteilhafterweise kann die zweite Endscheibe, ebenso wie die erste Endscheibe, aus einem Polyurethanschaum oder einem Elastomer bestehen. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, die Endscheibe aus mehreren Kunststoffkomponenten herzustellen, um so eine optimale Verformbarkeit über einen großen Temperaturbereich, wie er beim Einsatz in der Praxis auftreten kann, zu gewährleisten. So sind auch thermoplastische Kunststoffe nicht ausgeschlossen. Beide Endscheiben können mit dem Filterkörper verschweißt oder verklebt ausgeführt sein, um eine stabile Verbindung zu bewirken.
  • Zweckmäßigerweise kann die erste Endscheibe eine radiale Dichtung gegenüber dem Gehäuse aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass neben einer guten Abdichtung und damit einer sicheren Filterwirkung, durch die radiale Dichtung eine radiale Führung des Filterelements im Gehäuse bewirkt werden kann und damit eine sehr stabile Halterung des Filterelements im Gehäuse entsteht.
  • Die Aufgaben, z. B. ein Filtersystem zu schaffen, bei dem ein servicefreundliches Anbringen und Lösen eines Sekundärelements aus seiner Befestigung im Gehäuse ermöglicht ist, oder z. B. ein Filterelement und ein Sekundärelement zum Einbau in ein solches Filtersystem zu schaffen, werden nach einem Aspekt der Erfindung gelöst bei einem Filtersystem, das ein Gehäuse mit wenigstens einem lösbaren Deckel, der das Gehäuse verschließt, sowie wenigstens ein auswechselbares Element mit einer Mitnahmekontur, das innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, umfasst, wobei der Deckel ein Mitnahmewerkzeug aufweist, welches mit der Mitnahmekontur des auswechselbaren Elements korrespondiert.
  • Es wird daher ferner ein Filtersystem vorgeschlagen, das ein Gehäuse mit wenigstens einem lösbaren Deckel, der das Gehäuse verschließt, sowie wenigstens ein auswechselbares Element mit einer Mitnahmekontur, das innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, umfasst.
  • Dabei weist der Deckel ein Mitnahmewerkzeug auf, welches mit der Mitnahmekontur des auswechselbaren Elements korrespondiert.
  • Der servicebedingte Austausch von geschraubten Elementen eines Filtersystems wie Filterelemente und Sekundärelemente erfolgt üblicherweise durch Lösen und Festdrehen von Hand. Gerade bei großen Elementen wird es jedoch immer schwieriger, das erforderliche Anzugsmoment aufzubringen. Deshalb werden vermehrt separate Werkzeuge eingesetzt, um die Elemente zu lösen und wieder festzuziehen, da durch eine größere Hebelwirkung größere Momente aufgebracht werden können. Dieses Werkzeug kann nun im Deckel des Filtersystems integriert sein, so dass es jederzeit im Servicefall vor Ort verfügbar ist und nicht abhandenkommen kann. Beispielsweise kann der Deckel über eine Mitnahmekontur verfügen, die in ihrer Negativform in dem auszuwechselnden Element ebenfalls vorgesehen ist, so dass es genügt, den Deckel von dem Filtergehäuse zu lösen, beispielsweise umzudrehen, mit dem Mitnahmewerkzeug auf das zu lösende Element aufzusetzen und dieses über eine Rotationsbewegung des Deckels loszudrehen. In diesem Fall stellt der Deckel das Werkzeug dar, bzw. dient zur Handhabung des Werkzeugs beim Einsatz des Werkzeugs.
  • Vorteilhaft kann die Abdichtung von Filterelement und Sekundärelement in einem Gehäuse temperaturbeständig und rütteltest ausgeführt sein. Auch an Anlagen oder Einrichtungen, die starken Schwingungen oder Erschütterungen ausgesetzt sind, kann die Abdichtung von Filterelement und Sekundärelement gewährleistet sein, da das Sekundärelement besonders sicher und fest mit dem Gehäuse verbunden werden kann. Um ein unabsichtliches Lösen im Betrieb zu vermeiden, können bei Schraubverbindungen ausreichende Anzugsmomente eingehalten werden, so dass auch entsprechende Lösemomente bei einem Austausch aufgebracht werden können. Auch wenn höhere Momente erforderlich sein sollten, kann das Anbringen und Lösen des Sekundärelements über seine Verschraubung ohne zusätzlich mitzuführende Werkzeuge erfolgen.
  • Die Mitnahmekontur, die komplementär am Sekundärelement und am Deckel ausgebildet ist, kann z. B. ein Mehreck sein, eine Rändelstruktur, eine Rechteck und dgl.. Ist die Mitnahmekontur im Zentrum des Deckels ausgebildet, kann ein relativ großer Durchmesser des Deckels eine vorteilhafte Hebelwirkung erlauben.
  • Der Deckel kann das Gehäuse z. B. stirnseitig abdecken und die Öffnung abdecken, durch welche das Filterelement ein- und ausgebaut wird. Denkbar sind jedoch auch andere Gehäuseteile, welche lösbar ausgebildet sind und zur temporären Demontage geeignet sind.
  • In einer Ausführungsform kann das Mitnahmewerkzeug als Vertiefung im Deckel ausgeführt sein, wenn beispielsweise die Mitnahmekontur in dem Element als korrespondierende Erhebung ausgeführt ist. Damit passen beide Teile aufeinander und das Element kann über eine Drehung des Deckels gelöst werden.
  • Umgekehrt kann in einer anderen Ausführungsform das Mitnahmewerkzeug als Erhebung im Deckel ausgeführt sein, wenn beispielsweise die Mitnahmekontur in dem Element als korrespondierende Vertiefung ausgeführt ist. Auch damit passen beide Teile aufeinander, wodurch die Werkzeugfunktionalität erfüllt ist.
  • Bevorzugt ist die Mitnahmekontur auf der Außenseite des Deckels angeordnet, besonders bevorzugt zentral auf der Deckelaußenseite. Dies hat beispielsweise auch den Vorteil, dass die Mitnahmekontur nicht im Innenraum des Gehäuses liegt und dort Strömungsraum oder Bauraum belegt.
  • In einer günstigen Ausführungsform kann ein Filtersystem, ein Gehäuse mit einer Längsachse (L), einen Deckel, der das Gehäuse an einer Stirnseite verschließt, einen am Gehäuse angeordneten Einlass zum Zuführen eines zu filternden Mediums, insbesondere Luft, und einen am Gehäuse angeordneten Auslass zur Ableitung des gefilterten Mediums, ein Filterelement, welches im Gehäuse angeordnet ist, ein auswechselbares Sekundärelement, welches im Inneren des Filterelements angeordnet ist und eine Mitnahmekontur aufweist, umfassen, wobei der Deckel ein Mitnahmewerkzeug aufweist, welches mit der Mitnahmekontur des Sekundärelements korrespondiert. Das Gehäuse kann beispielsweise aus einer Gehäusewand und zwei einander gegenüberliegenden Stirnseiten bestehen. Eine Stirnseite kann dabei fest mit der Gehäusewand verbunden sein und eine Stirnseite kann durch einen abnehmbaren Deckel ausgebildet sein. Sowohl das Filterelement als auch das sich im Inneren des Filterelements befindliche Sekundärelement können günstigerweise konzentrisch um die Längsachse des Gehäuses angeordnet sein. Am Gehäuse kann konzentrisch um die Längsachse weiter ein Auslass zur Ableitung des gefilterten Mediums vorgesehen sein. Das Filterelement und das Sekundärelement sind üblicherweise auswechselbar in dem Gehäuse des Filtersystems angeordnet und nach Öffnen des Gehäuses über den beispielsweise verschraubten Deckel zugänglich. Durch eine solche Anordnung lässt sich der Deckel vom Gehäuse lösen und als Werkzeug zum Lösen und Festdrehen des Sekundärelements verwenden und stellt gleichzeitig ein Werkzeug dar, das jederzeit im Servicefall vor Ort verfügbar ist und nicht verloren gehen kann.
  • Vorteilhafterweise kann dabei das Sekundärelement über eine Schraubverbindung mit dem Gehäuse verbunden sein, so dass ein Drehen des an dem Sekundärelement angesetzten Deckels genügt, um das Sekundärelement loszudrehen.
  • Alternativ kann das Sekundärelement jedoch auch über einen Dreh/Rastverschluss mit dem Gehäuse verbunden sein. Auch auf diese Weise ist über ein Ansetzen und Drehen des Deckels an dem Sekundärelement dieses aus seiner Verrastung zu lösen.
  • Zweckmäßigerweise kann das Sekundärelement, das mit dem Gehäuse verbunden ist, beim Wechsel des Filterelements im Gehäuse verbleiben. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass der sich an den Auslass des Filtergehäuses anschließende weitere Luftführungstrakt vor Verschmutzung beim Austauschprozess geschützt ist.
  • Vorteilhafterweise kann im Bereich des Einlasses des Filtersystems ein Zyklonabscheider vorgesehen sein und am Gehäuse oder am Deckel ein Schmutzauslass vorgesehen sein. Dieser Zyklonabscheider besteht aus einer Leitgeometrie, die das zu filternde Medium in eine Rotation versetzt. Durch diese Rotation wird der Schmutz im Bereich der Gehäusewand aufkonzentriert und an einer geeigneten Stelle über einen Schmutzauslass ausgetragen. Durch die Vorabscheidung des größten Teils an Schmutz aus der zu filternden Luft kann die Standzeit des eigentlichen Filterelements entscheidend verlängert werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann ein am Deckel angebrachter Einlass und/oder Schmutzauslass als Griffhebel ausgebildet sein. Auf diese Weise ist es möglich, durch die Hebelwirkung beim Drehen des Deckels ein größeres Moment auf die zu lösenden Elemente aufzubringen, was gerade bei sehr großen Filtersystemen oder bei stark verschmutzten Filtersystemen, wo die Verschraubungen eventuell festsitzen, von Bedeutung sein kann.
  • Zweckmäßigerweise kann das Filtersystem als Luftfilter, insbesondere als Luftfilter einer Brennkraftmaschine verwendet werden. Der sichere Betrieb von Brennkraftmaschinen beruht auch auf einer sicheren und günstigen Filterung der Ansaugluft für den Verbrennungsbetrieb. Das beschriebene Filterelement stellt dafür eine wirtschaftliche Möglichkeit dar.
  • Vorteilhaft ist ebenso die Verwendung des Filtersystems als Partikelfilter, insbesondere als Öl- oder Kraftstofffilter einer Brennkraftmaschine. Auch hier sind die sichere Montage und wirtschaftliche Austauschbarkeit des beschriebenen Filterelements von entscheidender Bedeutung.
  • Die Erfindung betrifft nach einem weiteren Aspekt ein Filterelement zum Einbau in ein Filtersystem wie oben beschrieben, wobei das Filterelement auswechselbar in dem Gehäuse des Filtersystems angeordnet ist. Vorteilhafterweise kann im Servicefall beim Austausch des Filterelements ein im Deckel eines Gehäuses des Filtersystems integriertes Werkzeug zum Lösen und Festziehen des Filterelements benutzt werden. Das Werkzeug ist auf diese Weise im Servicefall immer vor Ort und kann nicht abhandenkommen.
  • Weiter betrifft die Erfindung ein Sekundärelement zum Einbau in ein Filtersystem wie oben beschrieben, wobei das Sekundärelement auswechselbar in dem Gehäuse des Filtersystems angeordnet ist. Vorteilhafterweise kann im Servicefall beim Austausch des Sekundärelements ein im Deckel eines Gehäuses des Filtersystems integriertes Werkzeug zum Lösen und Festziehen des Sekundärelements benutzt werden. Das Werkzeug ist auf diese Weise im Servicefall immer vor Ort und kann nicht abhandenkommen.
  • Die Aufgaben, z. B. ein Filterelement mit einer zuverlässigen Abdichtung zwischen dem Bereich des ungefilterten und dem Bereich des gefilterten Mediums zu schaffen, das insbesondere bei häufigem Austausch des Filterelements eine sichere Montierbarkeit in einem Gehäuse gewährleistet, oder z. B. ein Filtersystem zur Aufnahme eines solchen austauschbaren Filterelements mit einer zuverlässigen Abdichtung und sicheren Montierbarkeit zu schaffen werden durch ein Filterelement und ein Filtersystem gelöst, welches einen Filterkörper in konzentrischer Form mit einer Längsachse, eine erste an einer Stirnseite angeordnete offene oder geschlossene Endscheibe und eine zweite an der gegenüberliegenden Stirnseite angeordnete Endscheibe sowie ein um die Längsachse konzentrisch zwischen der ersten und der zweiten Endscheibe angeordnetes Stützrohr umfasst, wobei wenigstens eine der Endscheiben eine oder mehrere Abstütznoppen aufweist, welche radial nach außen erstreckend kreisförmig um die Längsachse angeordnet sind und bei einem Einbau in ein aufnehmendes Gehäuse an einer inneren Deckelkontur des Gehäuses anliegend sich in radialer Richtung nach außen umlegen und an dem Gehäuse axial und radial abstützen.
  • Es wird ferner auch ein Filterelement vorgeschlagen, umfassend einen Filterkörper in konzentrischer Form mit einer Längsachse, eine erste an einer Stirnseite angeordnete offene oder geschlossene Endscheibe und eine zweite an der gegenüberliegenden Stirnseite angeordnete Endscheibe sowie ein um die Längsachse konzentrisch zwischen der ersten und der zweiten Endscheibe angeordnetes Stützrohr.
  • Dabei weist wenigstens eine der Endscheiben eine oder mehrere Abstütznoppen auf, welche radial nach außen erstreckend kreisförmig um die Längsachse angeordnet sind und bei einem Einbau in ein aufnehmendes Gehäuse an einer inneren Deckelkontur des Gehäuses anliegend sich in radialer Richtung nach außen umlegen und an dem Gehäuse axial und radial abstützen.
  • Im Gegensatz zum Stand der Technik, wo lediglich Abstütznoppen bekannt sind, die sich entweder axial verformen oder radial nach innen verformen, weisen diese Abstütznoppen die Eigenschaft auf, dass das Filterelement durch die abstützende Wirkung in axialer und in radialer Richtung auch bei starken Vibrationen des Gehäuses fest in Position gehalten wird. Die bewusst starke radiale Verformungskomponente der Abstütznoppen ermöglicht eine sehr gute Zentrierung des Filterelementes. Außerdem bilden sich durch das Aufbiegen der Abstütznoppen nach radial außen tangentiale Zugkräfte, die größere Steifigkeiten und Rückformkräfte erzeugen. Dies ist bei größeren und somit schwereren Filterelementen insbesondere für den Baumaschinen- oder Landmaschinenbereich von Vorteil und optimiert zudem den mehrmaligen Aus- und Einbau der Filterelemente beim Service.
  • Beim Einsatz eines solchen Filterelements im Baumaschinen- oder Landmaschinenbereich ist die Filterbelastung mit Staub und Schmutzpartikeln sehr hoch, so dass das Gewicht eines beladenen Filterelements um einige Kilogramm zunehmen kann. Das Filterelement wie auch das zugehörige Filtersystem muss entsprechend robust ausgelegt sein.
  • In einer günstigen Ausführungsform können die eine oder mehreren Abstütznoppen so angeordnet sein, dass sie beim Einbau in das Gehäuse mit rippenförmigen Erhebungen in der inneren Deckelkontur des Gehäuses verzahnbar sind. Durch eine solche Verzahnung ist eine Verdrehsicherung des Filterelements im Gehäuse gegeben, wodurch die Lagestabilität des Filterelementes bei Schwingungsanregung im Betrieb stark begünstigt wird. Denkbar ist auch eine Abstandsnoppe, die ringförmig um die Längsachse angeordnet ist.
  • Vorteilhafterweise kann die zweite Endscheibe in radialer Richtung außerhalb der Abstütznoppen eine Entlastungsnut aufweisen, wodurch das Umlegen der Abstütznoppen bei der Montage im Gehäuse und Verschließen des Deckels erleichtert wird. Durch die Entlastungsnut kann die Verformbarkeit der Abstütznoppen günstig beeinflusst werden. Die Entlastungsnut kann konzentrisch zur Längsachse angeordnet sein.
  • Zweckmäßigerweise kann die zweite Endscheibe in radialer Richtung außerhalb der Abstütznoppen und/oder der Entlastungsnut eine Erhebung zur Abstützung der sich in radialer Richtung nach außen umlegenden Abstütznoppen aufweisen. Wenn eine Abstütznoppe sich bei der Montage umlegt, erhält sie so durch das Aufliegen auf der Erhebung eine Unterstützung zum Abfangen der axialen Kraft durch das Filterelement. Auf diese Weise kann das Filterelement sicher und stabil eingespannt werden. Der Endanschlag verhindert ein ”Überformen” der Abstütznoppen, bei dem diese abknicken und gänzlich ihre Rückstellwirkung verlieren könnten. Die Erhebung kann z. B. als Ring konzentrisch zur Längsachse angeordnet sein. Denkbar ist auch, die Erhebung in Segmente zu unterteilen, deren Lage mit den Abstütznoppen korrespondiert.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die zweite Endscheibe mit dem Stützrohr des Filterelements einstückig, insbesondere materialschlüssig, ausgeführt sein. Eine derartige Ausgestaltung stellt eine sichere Montage sowie ein möglichst stabiles Verhalten im Betrieb sicher, da sich Endscheibe und Stützrohr als stützendes Element des gesamten Filterelements auch bei starken Schwingungsanregungen nicht voneinander lösen können.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die zweite Endscheibe im Bereich zwischen dem Filterkörper und den Abstütznoppen eine Verstärkungsplatte oder einen Verstärkungsring aufweisen. Ein solches stabilisierendes Element in der Endscheibe, das im Gegensatz zur Endscheibe, die üblicherweise aus weichen Kunststoff besteht, aus hartem Kunststoff oder sogar aus Metall bestehen kann, kann entscheidend zur Stabilität des gesamten Filterelements beitragen. Dies ist gerade bei Filterelementen für den Einsatz im Baumaschinen- oder Landmaschinenbereich, wo entsprechend große und schwere Filterelemente benötigt werden, von Bedeutung. Eine solche Verstärkungsplatte oder Verstärkungsring kann beispielsweise in die Endscheibe eingegossen sein.
  • Als weitere stabilisierende Maßnahme kann das Stützrohr an beiden Enden einen ringförmigen Aufsatz mit L-förmigem Querschnitt aufweisen, um eine axiale Krafteinleitung in die erste und die zweite Endscheibe räumlich zu verteilen. Auch dieser Aufsatz kann aus mechanisch härterem Werkstoff als der Werkstoff der Endscheibe bestehen, um so auch größere Kräfte, die durch die Verspannung des Filterelements beim Zusammenbau auftreten, aufzunehmen und räumlich auf eine größere Montagefläche zu verteilen.
  • Vorteilhafterweise kann die zweite Endscheibe, ebenso wie die erste Endscheibe, aus einem Polyurethanschaum oder einem Elastomer bestehen. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, die Endscheibe aus mehreren Kunststoffkomponenten herzustellen, um so eine optimale Verformbarkeit über einen großen Temperaturbereich, wie er beim Einsatz in der Praxis auftreten kann, zu gewährleisten. So sind auch thermoplastische Kunststoffe nicht ausgeschlossen. Beide Endscheiben können mit dem Filterkörper verschweißt oder verklebt ausgeführt sein, um eine stabile Verbindung zu bewirken.
  • Zweckmäßigerweise kann die erste Endscheibe eine radiale Dichtung gegenüber dem Gehäuse aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass neben einer guten Abdichtung und damit einer sicheren Filterwirkung, durch die radiale Dichtung sowie der radialen Verspannung der Abstütznoppen im Deckel eine doppeltradiale Führung des Filterelements im Gehäuse bewirkt werden kann und damit eine sehr stabile Halterung des Filterelements im Gehäuse entsteht.
  • In einer günstigen Ausgestaltung kann der Filterkörper zickzackförmig gefaltet, ringförmig geschlossen ausgeführt sein und aus Papier, aus Papier mit Kunststofffasern verstärkt und/oder aus kunststoffbeschichtetem Papier bestehen. Der Einsatz dieser Werkstoffe als Filtermedium stellt eine sehr wirtschaftliche Möglichkeit dar, ein solches Filterelement zu realisieren. Gleichzeitig bietet die beschriebene Formgestaltung eine stabile Anordnung, so dass eine selbsttragende Bauweise des Filterkörpers und damit eine günstige Montageeigenschaft gegeben sind.
  • Zweckmäßigerweise kann das Filterelement als Luftfilter, insbesondere als Luftfilter einer Brennkraftmaschine verwendet werden. Der sichere Betrieb von Brennkraftmaschinen beruht auch auf einer sicheren und günstigen Filterung der Ansaugluft für den Verbrennungsbetrieb. Das beschriebene Filterelement stellt dafür eine wirtschaftliche Möglichkeit dar.
  • Vorteilhaft ist ebenso die Verwendung des Filterelements als Partikelfilter, insbesondere als Ölfilter oder Kraftstofffilter einer Brennkraftmaschine. Auch hier sind die sichere Montage und wirtschaftliche Austauschbarkeit des beschriebenen Filterelements von entscheidender Bedeutung.
  • Die Erfindung betrifft nach einem weiteren Aspekt ein Filtersystem mit einem Filterelement, umfassend ein Gehäuse, welches im Wesentlichen konzentrisch um eine Längsachse aufgebaut ist, einen das Gehäuse verschließenden Deckel, der ebenfalls konzentrisch um die Längsachse aufgebaut ist und auf seiner Innenseite eine innere Deckelkontur aufweist, so dass die Abstütznoppen der zweiten Endscheibe des Filterelements an die Deckelkontur anliegend sich in radialer Richtung nach außen umlegen, und/oder rippenförmige Erhebungen aufweist, mit der die Abstütznoppen verzahnbar sind, einen am Gehäuse und/oder Deckel angeordneten Einlass zum Zuführen des zu filternden Mediums, insbesondere Luft, wobei am Gehäuse konzentrisch zur Längsachse ein Auslass zur Ableitung des gefiltertem Mediums vorgesehen ist, wobei am Gehäuse im Bereich des Auslasses eine Dichtungskontur vorgesehen ist, die mit der radialen Dichtung der ersten Endscheibe des Filterelements korrespondiert, wobei das Filterelement auswechselbar in dem Gehäuse des Filtersystems angeordnet ist. Der wesentliche Vorteil eines solchen Filtersystems liegt dabei in der sicheren und stabilen Montage des Filterelements sowie einer sehr wirtschaftlichen Austauschbarkeit des Filterelements im Servicefall. Gerade bei niedrigen Standzeiten, wie sie im Land- und Baumaschineneinsatz auftreten können, ist die schnelle Austauschbarkeit von großer Bedeutung.
  • Die Deckelkontur weist bevorzugt einen in den Innenraum des Gehäuses hineinragenden Kegelstupf auf. Dieser kann von einer ebenen Grundfläche des Deckels abstehen oder durch den radial innenliegenden Teil einer ringförmig umlaufenden Nut gebildet sein. Die Flanke des Kegelstupfes kann auch konkav gerundet sein. Die Deckelkontur in Form der Nut bzw. des Kegelstumpfes ist bevorzugt mit einem flachen Winkel ausgeführt. Flach in diesem Zusammenhang kann bedeuten, dass die Fläche in Richtung der Mittelachse in den Gehäuseinnenraum in einem Winkel von kleiner 45°, bevorzugt kleiner 30°, besonders bevorzugt kleiner gleich 20° ansteigt. Die Abstütznoppen sind bevorzugt so angeordnet, dass sie an der Flanke des Kegelstumpfes bzw. an der radial innenliegenden Seite der ringförmig umlaufenden Nut anlegbar und unterstützt durch den Winkel der inneren Seite der Nut bzw. der Flanke des Kegelstumpfes nach radial außen umlegbar sind.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind rippenförmigen Erhebungen in der inneren Deckelkontur vorgesehen. Diese verlaufen bevorzugt radial und sind regelmäßig in kreisform in der Deckelkontur oder in der ringförmig umlaufenden Nut oder an der Flanke des flachen Kegelstumpfes angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass die Abstütznoppen einer zweiten Endscheibe eines Filterelements sich formschlüssig um die Rippen herum verformen können, wenn sie sich an die Deckelkontur anlegen, wodurch ein insbesondere verzahnungsartiger Formschluss entsteht. Auf diese Weise kann das Filterelement gegen Verdrehen im Betrieb auch bei einer möglichen Schwingungsanregung geschützt werden.
  • Vorteilhafterweise kann im Bereich des Einlasses des Filtersystems ein Zyklonabscheider vorgesehen sein und am Gehäuse oder am Deckel ein Schmutzauslass vorgesehen sein. Dieser Zyklonabscheider besteht aus einer Leitgeometrie, die das zu filternde Medium in eine Rotation versetzt. Durch diese Rotation wird der Schmutz im Bereich der Gehäusewand aufkonzentriert und an einer geeigneten Stelle über einen Schmutzauslass ausgetragen. Durch die Vorabscheidung des größten Teils an Schmutz aus der zu filternden Luft kann die Standzeit des eigentlichen Filterelements entscheidend verlängert werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann ein Sekundärelement im Inneren des Filterelements angeordnet sein. Das Sekundärelement, das aus einer tragenden Struktur bestehen kann, die mit einem durchlässigen Filtermedium, beispielsweise einem Vlies, verkleidet ist, hat die Aufgabe, bei einem Austausch des Filterelements den Auslass des Filtersystems weiterhin verschlossen zu halten, so dass kein Schmutz in diesen Bereich eindringen kann, während das Filterelement gereinigt oder erneuert wird. Das Sekundärelement ist in bevorzugter Ausgestaltung über eine Schraubverbindung mit dem Gehäuse verbunden und zum Gehäuse mit einer Dichtung versehen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
  • Es zeigen beispielhaft:
  • 1 eine perspektivische Ansicht eines Filtersystems nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit tangentialem Einlass, zentrischem Auslass und bodenseitigem Schmutzauslass;
  • 2 eine perspektivische Ansicht eines Filtersystems nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit radialem Einlass und zentrischem Auslass;
  • 3 Längsschnitt durch ein Filtersystem nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit tangentialem Einlass, zentrischem Auslass und bodenseitigem Schmutzauslass;
  • 4 ein Filterelement nach dem Stand der Technik mit einem geschlossenen Verstärkungsring und integrierten Endscheiben;
  • 5 eine perspektivische Darstellung eines Filterkörpers mit einem geschlossenen Verstärkungsring nach dem Stand der Technik;
  • 6 einen Teillängsschnitt eines Filterelements nach dem Stand der Technik mit einem geschlossenen Verstärkungsring und einer integrierten Endscheibe;
  • 7 ein Filterelement nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem geschlitzten Verstärkungsring und integrierten Endscheiben;
  • 8 eine perspektivische Darstellung eines Filterkörpers mit einem geschlitzten Verstärkungsring nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 9 einen Teillängsschnitt eines Filterelements nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem geschlitzten Verstärkungsring und einer integrierten Endscheibe;
  • 11 eine perspektivische Ansicht eines Filtersystems nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit tangentialem Einlass, zentrischem Auslass und bodenseitigem Schmutzauslass;
  • 12 eine perspektivische Ansicht eines Filtersystems nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit radialem Einlass und zentrischem Auslass;
  • 13 einen Längsschnitt durch ein Filtersystem nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit tangentialem Einlass, zentrischem Auslass und bodenseitigem Schmutzauslass;
  • 14 eine perspektivische Darstellung eines Filterelements nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Sicht auf eine zweite Endscheibe mit einem Zentrierring und Abstütznoppen;
  • 15 eine perspektivische Darstellung des Gehäusedeckels eines Filterelements nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit rippenförmigen Erhebungen in einer inneren Deckelkontur;
  • 16 einen Teillängsschnitt eines Filtersystems nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Zentrierring und Abstütznoppen in der zweiten Endscheibe;
  • 17 eine perspektivische Darstellung eines Teils eines Filtersystems mit Sicht auf eine zweite Endscheibe mit geschlossenem Ring als Abstützstruktur und Abstütznoppen als Zentrierelement nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
  • 18 einen Teillängsschnitt eines Filtersystems nach dem Ausführungsbeispiel der Erfindung in 17;
  • 19 eine perspektivische Ansicht eines Filtersystems nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit tangentialem Einlass, zentrischem Auslass und bodenseitigem Schmutzauslass;
  • 20 eine perspektivische Ansicht eines Filtersystems nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit radialem Einlass und zentrischem Auslass;
  • 21 einen Längsschnitt durch ein Filtersystem nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit tangentialem Einlass, zentrischem Auslass und bodenseitigem Schmutzauslass;
  • 22 eine schematische Darstellung eines Filterkörpers nach dem Stand der Technik mit Prägestellen auf dem Innen- und Außenumfang des Filterkörpers;
  • 23 eine schematische Darstellung eines Filterkörpers nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Prägestellen auf dem Innen- und Außenumfang des Filterkörpers sowie einem Fadenwickel auf dem Außenumfang;
  • 24 eine schematische Darstellung eines Filterkörpers nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Prägestellen auf dem Innen- und Außenumfang des Filterkörpers, einem Fadenwickel auf dem Außenumfang sowie einem Versteifungsring auf einer Stirnseite;
  • 25 ein Filterelement aus einem Filterkörper nach 23;
  • 26 einen Längsschnitt durch ein Filterelement nach 25;
  • 27 eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Längsschnitts durch ein Filterelement nach 25;
  • 28 eine perspektivische Ansicht eines Filtersystems nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit tangentialem Einlass, zentrischem Auslass und bodenseitigem Schmutzauslass;
  • 29 eine perspektivische Ansicht eines Filtersystems nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit radialem Einlass und zentrischem Auslass;
  • 30 eine perspektivische Ansicht eines Filtersystems nach 28, dargestellt von der Deckelseite mit sichtbarer Mitnahmekontur;
  • 31 Längsschnitt durch ein Filtersystem nach 28;
  • 32 eine perspektivische Ansicht eines Filtersystems nach 28 mit abgenommenem Deckel und sichtbarer Mitnahmekontur eines Sekundärelements;
  • 33 eine perspektivische Ansicht eines Filtersystems nach 28 mit abgenommenem und umgedrehtem Deckel vor dem Inkontaktbringen der Mitnahmekonturen von Deckel und Sekundärelement;
  • 34 eine perspektivische Ansicht eines Filtersystems nach 28 mit als Werkzeug auf das Sekundärelement aufgesetztem Deckel.
  • 35 eine perspektivische Ansicht eines Filtersystems nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit tangentialem Einlass, zentrischem Auslass und bodenseitigem Schmutzauslass;
  • 36 eine perspektivische Ansicht eines Filtersystems nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit radialem Einlass und zentrischem Auslass;
  • 37 Längsschnitt durch ein Filtersystem nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit tangentialem Einlass, zentrischem Auslass und bodenseitigem Schmutzauslass;
  • 38 eine perspektivische Teilansicht eines Filterelements nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zweiter Endscheibe und Abstütznoppen;
  • 39 Teilquerschnitt eines Filterelements nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, dargestellt in eingebautem Zustand mit radial nach außen umgelegten Abstütznoppen;
  • 40 Teilquerschnitt eines Filterelements nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, dargestellt in eingebautem Zustand mit radialer Dichtung einer ersten Endscheibe;
  • 41 Innenansicht eines Deckels eines Gehäuses eines Filtersystems mit rippenförmigen Erhebungen in der inneren Deckelkontur nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 42 Schnitt durch eine zweite Endscheibe eines Filterelements nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
  • 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Filtersystems 100 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit tangentialem Einlass 102, zentrischem Auslass 104 an einer Gehäusestirnseite und bodenseitigem Schmutzauslass 106. Dargestellt ist eine Rundfilterbauform, die aus einem Gehäuse 108 besteht, das mit einem Deckel 110, beispielsweise mit Schraub- oder Bajonettverschluss, verschlossen wird.
  • Bei einer Verwendung als Luftfiltersystem strömt staubbeladene Luft in den Einlass 102, der tangential zum innen eingebauten Luftfilterelement angeordnet ist, so dass die Luft im Innern des Gehäuses 108 durch einen Anströmschutz am Filterelement in eine Rotationsbewegung versetzt wird. Filterelement und Anströmschutz sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Durch den über die Rotationsbewegung der Luft bewirkten Zykloneffekt wirken Fliehkräfte auf die Staubpartikel der strömenden Luft, so dass diese sich teilweise an der Gehäusewand abscheiden und über den Schmutzauslass 106 aus dem Filtersystem 100 abströmen können. Dadurch wird das Filterelement weniger belastet, die Standzeit des Filterelements wird erhöht. Die gereinigte Luft kann über den zentrischen Auslass 104 aus dem Gehäuse 108 abgeführt werden.
  • 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Filtersystems 100 nach einem Ausführungsbeispiel mit deckelseitigem Einlass 102 und zentrischem Auslass 104. Dargestellt ist ebenfalls eine Rundfilterbauform, die aus einem Gehäuse 108 besteht, das mit einem Deckel 110 verschlossen ist. Der Einlass, über den staubbeladene Luft in das Gehäuse gelangen kann, ist in dem Fall zentral über dem innen angebrachten Filterelement angeordnet. Der Auslass 104, über den die gereinigte Luft abströmen kann, ist ebenfalls wie in 1 zentrisch angeordnet.
  • Derartige Filtersysteme wie in 1 und 2 dargestellt werden üblicherweise im Baumaschinen und Landmaschinenbereich eingesetzt. Sie zeichnen sich durch große Robustheit aus und weisen wegen der hohen Filterlast kurze Standzeiten auf. Ein Filtersystem 100 mit beladenem Filterelement muss dabei einen Gewichtszuwachs von 10 kg oder mehr tolerieren.
  • In 3 ist ein Längsschnitt durch ein Filtersystem 100 nach einem Ausführungsbeispiel mit tangentialem Einlass 102, zentrischem Auslass 104 und bodenseitigem Schmutzauslass 106 dargestellt. Das Gehäuse 108 des Filtersystems 100 ist mit einem Deckel 110 verschlossen. Ein Filterelement 10, das aus konzentrisch zu einer Längsachse L angeordnetem Stützrohr 14 und Filterkörper 12 besteht, ist an zwei gegenüberliegenden Stirnseiten 15, 17 mit einer ersten und einer zweiten Endscheibe 16, 18, die beispielsweise aus Polyurethanschaum oder einem Elastomer ausgeführt sein können, abgeschlossen. Zweite Endscheibe 18 und Stützrohr 14 des Filterelements 10 können auch einstückig ausgeführt sein. Der Filterkörper 12 kann beispielsweise zickzackförmig gefaltet, ringförmig geschlossen ausgeführt sein und beispielsweise aus Papier, aus Papier mit Kunststofffasern verstärkt und/oder aus kunststoffbeschichtetem Papier bestehen.
  • Die zweite Endscheibe 18, deren Stabilität durch eine Verstärkungsplatte 30 erhöht wird, weist segmentartig unterbrochene Abstütznoppen 20 auf, welche radial nach außen erstreckend kreisförmig um die Längsachse L angeordnet sind und bei einem Einbau in das aufnehmende Gehäuse 108 an einer inneren Deckelkontur 114 des Deckels 110 anliegend sich in radialer Richtung 38 nach außen umlegen und dadurch an dem Gehäuse 108 sowohl axial als auch radial abstützen. An der gegenüberliegenden Stirnseite 15 des Filterelements 10 ist an der ersten Endscheibe 16, deren Stabilität durch einen Verstärkungsring 31 erhöht wird, eine Radialdichtung 26 angebracht, mit deren Hilfe das Filterelement 10 sich über die Dichtungskontur 116 an dem Gehäuse 108 radial abstützt und den ungefilterten gegen den gefilterten Luftraum abdichtet. Das Filterelement 10 ist damit sowohl axial als auch doppelt radial gegen das Gehäuse 108 verspannt.
  • Staubbeladene Luft kann durch den Einlass 102 in Pfeilrichtung 40 einströmen, der in diesem Fall als tangentialer Einlass dargestellt ist und durch die mit Hilfe eines Zyklonabscheiders 36 bewirkte Rotationsbewegung der Luft einen Zyklonbetrieb ermöglicht. Staubpartikel können durch die Rotationsbewegung teilweise vorabgeschieden sich an der inneren Gehäusewand ablagern und durch den Schmutzauslass 106 bei Einbau des Filtergehäuses 108 in waagrechter Lage nach unten durch die Schwerkraft aus dem Filtersystem 100 entleert werden. Die Luft strömt beim Betrieb nach Teilabscheidung der Staubpartikel durch den Filterkörper 12 in Pfeilrichtung 42, 44 ins Innere 50 des Filterelements. Staubpartikel bleiben dabei je nach Filtermedium ab einer bestimmten Größe im Filtermedium hängen. Je nach Staubeintrag muß deshalb das Filterelement 10 nach einer gewissen Standzeit ausgetauscht werden.
  • Über den Auslass 104 strömt die gefilterte Luft in Pfeilrichtung 46 ab. Im Inneren 50 des Filterelements 10 ist ein Sekundärelement 28 angebracht, das im Wesentlichen aus einer tragenden Struktur mit einem relativ durchlässigen Filtermedium, beispielsweise einem Vlies, besteht und beim Austausch des Filterelements 10 im Gehäuse 108 zum Schutz der weiteren Luftführung, beispielsweise einer Brennkraftmaschine, gegen eindringende Staubpartikel und andere Gegenstände verbleibt. Das Sekundärelement 28 ist mit einem Schraubteil 32 fest am auslassseitigen Teil des Gehäuses 108 eingeschraubt.
  • Das Filterelement 10 kann als Kompaktluftfilter, insbesondere als Luftfilter einer Brennkraftmaschine, eingesetzt werden. Prinzipiell ist jedoch auch eine Verwendung als Dieselpartikelfilter in ähnlicher Bauform denkbar.
  • 4 zeigt ein Filterelement 10 nach dem Stand der Technik mit einem geschlossenen Verstärkungsring 31 und integrierten Endscheiben 16, 18. Das Filterelement 10 ist an beiden Stirnseiten 15 und 17 mit den Endscheiben 16 und 18 versehen, die das Filterelement 10 an beiden Stirnseiten 15, 17 abschließen. Die rechte Hälfte des Filterelements 10 ist aufgeschnitten, so dass der Filterkörper 12 sowie das Stützrohr 14 zu erkennen sind. An der Stirnseite 58 des Filterkörpers 12 ist der Verstärkungsring 31 zu erkennen, der mit einem geschlossenen Rand um die äußere Kante des Filterkörpers 12 herumgezogen ist. Die Endscheibe 16 ist an diese Stirnseite 58 des Filterkörpers 12 angeschäumt und dichtet diesen mit dem Verstärkungsring 31 zusammen ab.
  • In 5 ist in einer perspektivischen Darstellung ein Filterkörpers 12 mit einem geschlossenen Verstärkungsring 31 nach dem Stand der Technik zu sehen. Der zylinderförmige Filterkörper 12 ist an der Stirnseite 58 mit dem Verstärkungsring 31 abgeschlossen, der einen geschlossenen Rand aufweist. Auf der Innenseite des Filterkörpers 12 ist ein Stützrohr 14 zur Versteifung des Filterkörpers 12 zu erkennen.
  • 6 zeigt einen Teillängsschnitt eines Filterelements 10 nach dem Stand der Technik mit einem Filterkörper 12 mit geschlossenem Verstärkungsring 31 und einer integrierten Endscheibe 16, wie er in 5 dargestellt ist. Es ist eine an den Filterkörper 12 und den Verstärkungsring 31 angeschäumte Endscheibe 16 zu sehen. Im Inneren des Filterkörpers 12 ist die Füllhöhe 54 der Masse der Endscheibe 16 zu erkennen, die von außen wegen dem geschlossenen hochgezogenen Rand des Verstärkungsrings 31 jedoch nicht zu beobachten ist und damit weder während dem Herstellungsprozess noch danach zu kontrollieren ist. Die Füllhöhe kann lediglich durch Aufschneiden des Verstärkungsrings 31, also über eine zerstörende Kontrolle, festgestellt werden.
  • In 7 ist dagegen ein Filterelement 10 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem geschlitzten Verstärkungsring 31 und integrierten Endscheiben 16, 18 dargestellt. Das Filterelement 10 ist an beiden Stirnseiten 15 und 17 mit den Endscheiben 16 und 18 versehen, die das Filterelement 10 an beiden Stirnseiten 15, 17 abschließen. Die rechte Hälfte des Filterelements 10 ist aufgeschnitten, so dass der Filterkörper 12 sowie das Stützrohr 14 zu erkennen sind. An der Stirnseite 58 des Filterkörpers 12 ist der Verstärkungsring 31 zu erkennen, der mit einem geschlitzten Rand um die äußere Kante des Filterkörpers 12 herumgezogen ist. Die Endscheibe 16 ist an Stirnseite 58 des Filterkörpers 12 angeschäumt und dichtet diesen mit dem Verstärkungsring 31 zusammen ab.
  • 8 zeigt dazu eine perspektivische Darstellung eines Filterkörpers 12 mit einem geschlitzten Verstärkungsring 31 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Verstärkungsring 31 weist als von außen sichtbare Öffnungen 52 Schlitze 52a auf. Durch die gewendelten Stege 56, die über die ganze Tiefe des Verstärkungsrings 31 bis zur Innenseite geführt werden, sind auch von innen sichtbare Öffnungen 52b realisiert. Die Innenseite des Verstärkungsrings 31 schließt dabei an das Stützrohr 14 an. Von innen sichtbare Öffnungen 52b sind jedoch auch durch andere Ausführungen, also nicht nur über gewendelte Stege 56, realisierbar.
  • 9 zeigt einen Teillängsschnitt eines Filterelements 10 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Filterkörper 12, wie in 8 dargestellt, mit einem geschlitzten Verstärkungsring 31 und einer integrierten Endscheibe 16, welche an die Stirnseite 58 des Filterkörpers 12 angeschäumt ist. Im Schnitt ist eine Darstellung gewählt, bei der ein Schlitz 52a als Öffnung 52 gerade geschnitten ist, so dass an der Außenseite des Filterelements 10 keine Wand des Verstärkungsrings 31 zu erkennen ist. Durch den Schlitz 52a kann von außen direkt die Füllhöhe 54 des Schaums der Endscheibe 16 bestimmt werden. Eine Füllstandskontrolle eines Füllstands einer Masse zur Verbindung der Endscheibe 16 mit der Stirnseite 58 des Filterkörpers 12 über das Bestimmen der Steighöhe eines Schaums in den von außen sichtbaren Öffnungen 52 kann auch online direkt während dem Fertigungsprozess der Endscheibe erfolgen. Über die innen liegenden Öffnungen 52b kann der Füllstand des Schaums auch auf der Innenseite des Filterkörpers 12 kontrolliert werden. Der Verstärkungsring 31 weist in dem Ausführungsbeispiel gewendelte Stege 56 zur besseren Verzahnung der Masse der Endscheibe 16 mit dem Filterkörper 12 und damit dauerhaften Abdichtung der Stirnseite 58 des Filterkörpers 12 auf.
  • 11 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Filtersystems 100 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit tangentialem Einlass 102, zentrischem Auslass 104 an einer Gehäusestirnseite und bodenseitigem Schmutzauslass 106. Dargestellt ist eine Rundfilterbauform, die aus einem Gehäuse 108 besteht, das mit einem Deckel 110, beispielsweise mit Schraub- oder Bajonettverschluss, verschlossen wird.
  • Bei einer Verwendung als Luftfiltersystem strömt staubbeladene Luft in den Einlass 102, der tangential zum innen eingebauten Luftfilterelement angeordnet ist, so dass die Luft im Innern des Gehäuses 108 durch einen das Filtermedium teilweise umschließenden Anströmschutz in eine Rotationsbewegung versetzt wird. Filterelement und Anströmschutz sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Durch den über die Rotationsbewegung der Luft bewirkten Zykloneffekt wirken Fliehkräfte auf die Staubpartikel der strömenden Luft, so dass diese sich teilweise an der Gehäusewand abscheiden und über den Schmutzauslass 106 aus dem Filtersystem 100 abströmen können. Dadurch wird das Filterelement weniger belastet, die Standzeit des Filterelements wird erhöht. Die gereinigte Luft kann über den zentrischen Auslass 104 aus dem Gehäuse 108 abgeführt werden.
  • 12 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Filtersystems 100 nach einem Ausführungsbeispiel mit deckelseitigem Einlass 102 und zentrischem Auslass 104. Dargestellt ist ebenfalls eine Rundfilterbauform, die aus einem Gehäuse 108 besteht, das mit einem Deckel 110 verschlossen ist. Der Einlass, über den staubbeladene Luft in das Gehäuse gelangen kann, ist in dem Fall zentral über dem innen angebrachten Filterelement angeordnet. Der Auslass 104, über den die gereinigte Luft abströmen kann, ist ebenfalls wie in 11 zentrisch angeordnet.
  • Derartige Filtersysteme wie in 11 und 12 dargestellt werden üblicherweise im Baumaschinen und Landmaschinenbereich eingesetzt. Sie zeichnen sich durch große Robustheit aus und weisen wegen der hohen Filterlast kurze Standzeiten auf. Ein Filtersystem 100 mit beladenem Filterelement muss dabei einen Gewichtszuwachs von 10 kg oder mehr tolerieren.
  • In 13 ist ein Längsschnitt durch ein Filtersystem 100 nach einem Ausführungsbeispiel mit tangentialem Einlass 102, zentrischem Auslass 104 und bodenseitigem Schmutzauslass 106 dargestellt. Das Gehäuse 108 des Filtersystems 100 ist mit einem Deckel 110 verschlossen. Ein Filterelement 10, das aus konzentrisch zu einer Längsachse L angeordnetem Stützrohr 14 und Filterkörper 12 besteht, ist an zwei gegenüberliegenden Stirnseiten 15, 17 mit einer ersten und einer zweiten Endscheibe 16, 18, die beispielsweise aus gießbarem Polyurethan, insbesondere Polyurethanschaum oder einem Elastomer ausgeführt sein können, abgeschlossen. Zweite Endscheibe 18 und Stützrohr 14 des Filterelements 10 können auch einstückig ausgeführt sein. Der Filterkörper 12 kann beispielsweise zickzackförmig gefaltet, ringförmig geschlossen ausgeführt sein und beispielsweise aus Papier, aus Papier mit Kunststofffasern verstärkt und/oder aus einem Papier mit einer oder mehreren Lagen von Kunststofffasern bestehen.
  • Die zweite Endscheibe 18 weist ein zentrisch angeordnetes Zentrierelement 22 auf (in der Figur als Zentrierring 22a dargestellt), das nach Einsetzen des Filterelements 10 in das Gehäuse 108 und Verschließen des Deckels 110 ein zentrisch angeordnetes Gegenelement 24 umschließt und so eine radiale Führung des Filterelements 10 beim Einbau in das Gehäuse 108 sowie später im Betrieb des Filtersystems 100 bewirkt. Die zweite Endscheibe 18 weist ferner Abstütznoppen 20a als Abstützelement 20 auf, welche in radialer Richtung 38 außerhalb des Zentrierelements 22 kreisförmig um die Längsachse L angeordnet sind und bei einem Einbau in das aufnehmende Gehäuse 108 an einer inneren Deckelkontur 114 des Deckels 110 anliegend sich in radialer Richtung 38 nach innen und/oder außen umlegen und dadurch an dem Gehäuse 108 axial abstützen. Auf diese Weise ist das Filterelement 10 in dem Gehäuse 108 nach Verschließen des Deckels 110 in radialer und axialer Richtung fest fixiert.
  • An der gegenüberliegenden Stirnseite 15 des Filterelements 10 ist an der ersten Endscheibe 16, deren Stabilität durch einen Verstärkungsring 31 erhöht wird, eine Radialdichtung 26 angebracht, mit deren Hilfe das Filterelement 10 sich über die Dichtungskontur 116 an dem Gehäuse 108 radial abstützt und den ungefilterten gegen den gefilterten Luftraum abdichtet. Das Filterelement 10 ist damit sowohl axial als auch doppelt radial gegen das Gehäuse 108 verspannt.
  • Staubbeladene Luft kann durch den Einlass 102 in Pfeilrichtung 40 einströmen, der in diesem Fall als tangentialer Einlass dargestellt ist und durch die mit Hilfe eines Zyklonabscheiders 36 bewirkte Rotationsbewegung der Luft einen Zyklonbetrieb ermöglicht. Staubpartikel können durch die Rotationsbewegung teilweise vorabgeschieden sich an der inneren Gehäusewand ablagern und durch den Schmutzauslass 106 bei Einbau des Filtergehäuses 108 in waagrechter Lage nach unten durch die Schwerkraft aus dem Filtersystem 100 entleert werden. Die Luft strömt beim Betrieb nach Teilabscheidung der Staubpartikel durch den Filterkörper 12 in Pfeilrichtung 42, 44 ins Innere 50 des Filterelements. Staubpartikel bleiben dabei je nach Filtermedium ab einer bestimmten Größe im Filtermedium hängen. Je nach Staubeintrag muß deshalb das Filterelement 10 nach einer gewissen Standzeit ausgetauscht werden.
  • Über den Auslass 104 strömt die gefilterte Luft in Pfeilrichtung 46 ab. Im Inneren 50 des Filterelements 10 ist ein Sekundärelement 28 angebracht, das im Wesentlichen aus einer tragenden Struktur mit einem relativ durchlässigen Filtermedium, beispielsweise einem Vlies, besteht und beim Austausch des Filterelements 10 im Gehäuse 108 zum Schutz der weiteren Luftführung, beispielsweise einer Brennkraftmaschine, gegen eindringende Staubpartikel und andere Gegenstände verbleibt. Das Sekundärelement 28 ist beispielsweise mit einem Schraubteil am auslassseitigen Teil des Gehäuses 108 eingeschraubt.
  • Das Filterelement 10 kann als Luftfilter, insbesondere als Luftfilter einer Brennkraftmaschine, eingesetzt werden. Prinzipiell ist jedoch auch eine Verwendung als Ölfilter oder Kraftstofffilter in ähnlicher Bauform denkbar.
  • 14 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Filterelements 10, das aus einem Filterkörper 12 und zwei Stirnseiten 15, 17 gebildet ist, nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Sicht auf eine zweite Endscheibe 18 mit einem Zentrierring 22a und Abstütznoppen 20a. Die Stirnseite 17 wird durch die Endscheibe 18 definiert, welches zur radiale Fixierung des Filterelements 10 im Gehäuse 110 eines Filtersystems, wie es in 13 dargestellt ist, einen Zentrierring 22a als Zentrierelement 22 sowie Abstütznoppen 20a als Abstützstruktur 20 aufweist. So kann ein Gegenelement 24 eines Deckels 110, wie in 13 gezeigt, in den Zentrierring 22a eingreifen und so das Filterelement 10 radial fixieren. Die Abstütznoppen 20a, welche, radial gesehen, außerhalb des Zentrierrings 22a liegen, legen sich bei Verschließen des Gehäuses 108 mit dem Deckel 110 an eine innere Deckelkontur 114 an und fixieren das Filterelement 10 damit in axialer Richtung L.
  • 15 zeigt eine perspektivische Darstellung des Gehäusedeckels 110 mit rippenförmigen Erhebungen 112 eines Filterelements 10 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie in 13 gezeigt. Zentrisch angeordnet im Inneren des Deckels 110 ist ein Gegenelement 24 in Form eines Hohlzylinders zu erkennen, der bei der Montage des Filterelements 10 im Gehäuse 108 bei Schließen des Deckels 110 in einen Zentrierring 22a der zweiten Endscheibe 18 eingreift. Die Abstütznoppen 20a der Endscheibe 18 legen sich an die innere Deckelkontur 114 an und sorgen durch die Verzahnung mit den rippenförmigen Erhebungen 112 für eine verdrehsichere Befestigung des Filterelements 10 im Gehäuse 108.
  • 16 stellt einen Teillängsschnitt eines Filtersystems 100 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Zentrierring 22a und Abstütznoppen 20a in der zweiten Endscheibe dar. Das Gegenelement 24 des Deckels 110 greift bei der Montage des Deckels 110 auf das Gehäuse 108 in den Zentrierring 22a als Zentrierelement 22 der zweiten Endscheibe 18 des Filterelements 10 ein, um es auf diese Weise radial zu fixieren. Die Abstütznoppe 20a als Abstützstruktur 20, ist auf der Zeichnung in der Durchdringung des Deckels 110 dargestellt und wird in der realen Umsetzung beim Aufsetzen des Deckels 110 durch die innere Deckelkontur 114 sich radial nach innen oder außen umlegen und so eine axiale Verspannung des Filterelements 10 im Gehäuse bewirken.
  • 17 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Teils eines Filtersystems 100 mit Sicht auf eine zweite Endscheibe 18 mit geschlossenem Ring 20b als Abstützstruktur 20 und Abstütznoppen 22b als Zentrierelement 22 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel ist die zweite Endscheibe 18 so gestaltet, dass die Abstütznoppen 22b als Zentrierelement 22 in radialer Richtung 38 weiter außen als die Abstützstruktur 20 angeordnet sind und beim Aufsetzen des Deckels 110 auf das Gehäuse 108 eine Vorzentrierung des Filterelements 10 im Gehäuse über die Deckelkontur 114b bewirken, so dass das Filterelement beim Einbau in das Gehäuse radial zentrierbar und führbar ist. Dabei ist das Zentrierelement 22 so angeordnet, dass es beim Einbau in das Gehäuse 108 mit rippenförmigen Erhebungen 112 in der inneren Deckelkontur 114b des Gehäuses 108 verzahnbar ist. Wird der Deckel 110 dann endgültig geschlossen, legt sich der geschlossene Ring 20b an die innere Deckelkontur 114 an und bewirkt dadurch eine radiale und axiale Abstützung und Verspannung des Filterelements 10 im Gehäuse 108.
  • In 18 ist in einem Teillängsschnitt eines Filtersystems nach dem Ausführungsbeispiel der Erfindung in 17 dieser Vorgang deutlicher zu erkennen. Die Abstütznoppen 22b bewirken eine Vorzentrierung des Filterelements 10, da sie weit außen an der inneren Deckelkontur 114b anliegend sich zentrieren, während der geschlossene Ring 20b durch das Anliegen an der Deckelkontur 114 beim Schließen des Deckels 110 eine stabile radiale Verspannung des Filterelements 10 im Gehäuse bewirkt, wobei der Deckel auf den geschlossenen Ring 20b beim Schließen des Deckels 110 drückt und dadurch auch für eine radiale und axiale Verspannung zur Fixierung des Filterelements 10 im Gehäuse sorgt.
  • 19 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Filtersystems 100 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit tangentialem Einlass 102, zentrischem Auslass 104 an einer Gehäusestirnseite und bodenseitigem Schmutzauslass 106. Dargestellt ist eine Rundfilterbauform, die aus einem Gehäuse 108 besteht, das mit einem Deckel 110, beispielsweise mit Schraub- oder Bajonettverschluss, verschlossen wird. Bei einer Verwendung als Luftfiltersystem strömt staubbeladene Luft in den Einlass 102, der tangential zum innen eingebauten Luftfilterelement angeordnet ist, so dass die Luft im Innern des Gehäuses 108 durch einen Anströmschutz am Filterelement in eine Rotationsbewegung versetzt wird. Filterelement und Anströmschutz sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Durch den über die Rotationsbewegung der Luft bewirkten Zykloneffekt wirken Fliehkräfte auf die Staubpartikel der strömenden Luft, so dass diese sich teilweise an der Gehäusewand abscheiden und über den Schmutzauslass 106 aus dem Filtersystem 100 abströmen können. Dadurch wird das Filterelement weniger belastet, die Standzeit des Filterelements wird erhöht. Die gereinigte Luft kann über den zentrischen Auslass 104 aus dem Gehäuse 108 abgeführt werden.
  • 20 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Filtersystems 100 nach einem Ausführungsbeispiel mit deckelseitigem Einlass 102 und zentrischem Auslass 104. Dargestellt ist ebenfalls eine Rundfilterbauform, die aus einem Gehäuse 108 besteht, das mit einem Deckel 110 verschlossen ist. Der Einlass, über den staubbeladene Luft in das Gehäuse gelangen kann, ist in dem Fall zentral über dem innen angebrachten Filterelement angeordnet. Der Auslass 104, über den die gereinigte Luft abströmen kann, ist ebenfalls wie in 19 zentrisch angeordnet.
  • Derartige Filtersysteme wie in 19 und 20 dargestellt werden üblicherweise in Baumaschinen und Landmaschinenbereich eingesetzt. Sie zeichnen sich durch große Robustheit aus und weisen wegen der hohen Filterlast kurze Standzeiten auf. Ein Filtersystem 100 mit beladenem Filterelement muss dabei einen Gewichtszuwachs von 10 kg oder mehr tolerieren.
  • In 21 ist ein Längsschnitt durch ein Filtersystem 100 nach einem Ausführungsbeispiel mit tangentialem Einlass 102, zentrischem Auslass 104 und bodenseitigem Schmutzauslass 106 dargestellt. Das Gehäuse 108 des Filtersystems 100 ist mit einem Deckel 110 verschlossen. Ein Filterelement 10, das aus konzentrisch zu einer Längsachse L angeordnetem Stützrohr 14 und Filterkörper 12 besteht, ist an zwei gegenüberliegenden Stirnseiten 15, 17 mit einer ersten und einer zweiten Endscheibe 16, 18, die beispielsweise aus gießbarem Polyurethan, insbesondere Polyurethanschaum oder einem Elastomer ausgeführt sein können, abgeschlossen. Zweite Endscheibe 18 und Stützrohr 14 des Filterelements 10 können auch einstückig ausgeführt sein. Der Filterkörper 12 kann beispielsweise zickzackförmig gefaltet, ringförmig geschlossen ausgeführt sein und beispielsweise aus Papier, aus Papier mit Kunststofffasern verstärkt und/oder aus kunststoffbeschichtetem Papier bestehen.
  • Die zweite Endscheibe 18, deren Stabilität durch eine Verstärkungsplatte 30 erhöht wird, weist Abstütznoppen 20 auf, welche bei einem Einbau in das aufnehmende Gehäuse 108 an einer inneren Deckelkontur 114 des Deckels 110 anliegend sich an dem Gehäuse 108 sowohl axial als auch radial abstützen. An der gegenüberliegenden Stirnseite 15 des Filterelements 10 ist an der ersten Endscheibe 16, deren Stabilität durch einen Verstärkungsring 31 erhöht wird, eine Radialdichtung 26 angebracht, mit deren Hilfe das Filterelement 10 sich über die Dichtungskontur 116 an dem Gehäuse 108 radial abstützt und den ungefilterten gegen den gefilterten Luftraum abdichtet. Das Filterelement 10 ist damit sowohl axial als auch doppelt radial gegen das Gehäuse 108 verspannt.
  • Staubbeladene Luft kann durch den Einlass 102 in Pfeilrichtung 40 einströmen, der in diesem Fall als tangentialer Einlass dargestellt ist und durch die mit Hilfe eines Zyklonabscheiders 36 bewirkte Rotationsbewegung der Luft einen Zyklonbetrieb ermöglicht. Staubpartikel können durch die Rotationsbewegung teilweise vorabgeschieden sich an der inneren Gehäusewand ablagern und durch den Schmutzauslass 106 bei Einbau des Filtergehäuses 108 in waagrechter Lage nach unten durch die Schwerkraft aus dem Filtersystem 100 entleert werden. Die Luft strömt beim Betrieb nach Teilabscheidung der Staubpartikel durch den Filterkörper 12 in Pfeilrichtung 42, 44 ins Innere 50 des Filterelements. Staubpartikel bleiben dabei je nach Filtermedium ab einer bestimmten Größe im Filtermedium hängen. Je nach Staubeintrag muss deshalb das Filterelement 10 nach einer gewissen Standzeit ausgetauscht werden.
  • Über den Auslass 104 strömt die gefilterte Luft in Pfeilrichtung 46 ab. Im Inneren 50 des Filterelements 10, also im Reinluftbereich, ist ein Sekundärelement 28 angebracht, das im Wesentlichen aus einer tragenden Struktur mit einem relativ durchlässigen Filtermedium, beispielsweise einem Vlies, besteht und beim Austausch des Filterelements 10 im Gehäuse 108 zum Schutz der weiteren Luftführung, beispielsweise einer Brennkraftmaschine, gegen eindringende Staubpartikel und andere Gegenstände verbleibt.
  • Das Sekundärelement 28 ist mit einem Schraubteil 32 fest am auslassseitigen Teil des Gehäuses 108 eingeschraubt und mit einer Radialdichtung gedichtet.
  • 22 zeigt eine rein schematische Darstellung eines Filterkörpers 12 mit den Stirnseiten 52, 54 nach dem Stand der Technik mit Prägestellen 64 auf dem Innen- und Außenumfang 58, 60 des Filterkörpers 12. Der Filterkörper 12, bei dem rein schematisch die Form eines Hohlzylinders und nicht die Details eines zickzackförmig gefalteten Filtermediums 56 dargestellt sind, weist Prägestellen 64 auf, welche ringförmig auf dem Innen- als auch dem Außenumfang 58, 60 des Filterkörpers 12 angeordnet sind. Prinzipiell können diese Prägestellen 64 im Filtermedium 56 vor der Herstellung des Filterkörpers 12 im Halbzeug, also beispielsweise dem gefalteten Papier, erfolgen; denkbar ist jedoch auch eine Verprägung nach Herstellung des Filterkörpers 12 in seiner endgültigen Form mit geeigneten Prägestempeln.
  • In einer realen Ausführungsform umfasst der Filterkörper 12 mit einer Längsachse L und zwei Stirnseiten 52, 54 ein um die Längsachse L angeordnetes, zickzackförmig gefaltetes Filtermedium 56, welches einen Innenumfang und einen Außenumfang 58, 60 aufweist, wobei Faltenkanten 62 auf dem Innen- und/oder Außenumfang 58, 60 des Filterkörpers 12 liegen und die Faltenkanten 62 mindestens bereichsweise eine Folge von Prägestellen 64 aufweisen, welche benachbarte Faltenkanten 62 gegeneinander fixieren.
  • Günstigerweise ist dabei das Filtermedium 56 aus Papier, aus Papier mit Kunststofffasern verstärkt und/oder aus kunststoffbeschichtetem Papier gebildet.
  • 23 zeigt ebenfalls in rein schematischer Darstellung einen Filterkörper 12 mit den Stirnseiten 52, 54 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Prägestellen 64 auf dem Innen- und Außenumfang 58, 60 des Filterkörpers 12 sowie einem Fadenwickel 66 auf dem Außenumfang 60. Hier sind neben den ringförmig aufgebrachten Prägestellen 64 weitere ringförmige Fäden eines Fadenwickels 66 zu sehen, der zur Versteifung des gesamten Verbundes auf den Außenumfang 60 des Filterkörpers 12 aufgebracht wird. Der Innenumfang 58 zeigt weiterhin eine reine Verprägung mit Prägestellen 64 des Filterkörpers 12.
  • In der realen Ausführungsform der Erfindung ist an dem Filterkörper 12 zusätzlich zu den Prägestellen 64 ein Fadenwickel 66 aus mindestens einem umlaufenden Faden 68 am Außenumfang 60 des Filterkörpers 12 angebracht. Weiter kann der Fadenwickel 66 noch mindestens einen Faden 68 senkrecht zu den rundum laufenden Fäden in Richtung der Längsachse L am Außenumfang 60 des Filterkörpers 12 umfassen, um den Filterkörper 12 auf diese Weise zusätzlich zu versteifen. Der Fadenwickel 66 kann zweckmäßigerweise aus einem kunststoffgetränkten Faden bestehen, um so gegen Feuchtigkeitseinflüsse geschützt zu sein. Der Fadenwickel 66 kann weiter auf dem Filtermedium 56 über eine Schmelzklebeverbindung nach der Anbringung auf dem Außenumfang 60 des Filterkörpers 12 fixiert werden.
  • In 24 ist ein Filterkörper 12 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Prägestellen 64 auf dem Innen- und Außenumfang 58, 60 des Filterkörpers 12, einem Fadenwickel 66 auf dem Außenumfang 60 sowie einem Versteifungsring 70 auf einer Stirnseite 54 rein schematisch dargestellt. In einem Bereich des Filterkörpers 12 ist ein Griffschutz 72 in Form beispielsweise einer Folie dargestellt, mit Hilfe derer der Filterkörper 12 als fertiges Filterelement von Hand in ein Gehäuse aus- und eingebaut werden kann.
  • 25 zeigt ein Filterelement 10 aus einem Filterkörper 12 nach 23. Der Filterkörper 12 ist hierbei mit einer ersten an einer Stirnseite 15 angeordneten offenen oder geschlossenen Endscheibe 16 und einer zweiten an der gegenüberliegenden Stirnseite 17 angeordneten Endscheibe 18 versehen, die eine zusätzliche Versteifung des Filterelements 10 bewirken und außerdem als elastische Elemente – sie bestehen üblicherweise aus Polyurethanschaum oder einem Elastomer – den Einbau und die Verspannung des Filterelements 10 in einem Gehäuse ermöglichen. Weiter weist es ein um die Längsachse L konzentrisch zwischen der ersten und der zweiten Endscheibe 16, 18 angeordnetes Stützrohr 14 auf. Die erste Endscheibe 16 weist eine radiale Dichtung 26 zur Abdichtung gegenüber einem Gehäuse auf.
  • In 26 ist ein Längsschnitt durch ein Filterelement 10 nach 25 dargestellt. Der Schnitt durch den Filterkörper 12, der zwischen den beiden Endscheiben 16, 18, die beispielsweise aus angespritztem Polyurethan oder Elastomer bestehen können, liegt, zeigt in regelmäßigem Abstand angebrachte Prägestellen 64 als Vertiefungen im Filtermedium 56, sowie die auf das Filtermedium 56 aufgebrachte Fäden eines Fadenwickels 66. Dadurch ist eine signifikante Versteifung des Filterkörpers 12 auch bei Eintrag einer gewissen Luftfeuchtigkeit und bei großen Temperaturwechseln der gefilterten Luft gegeben.
  • 27 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Längsschnitts durch ein Filterelement 10 nach 25. In dieser Darstellung sind die Vertiefungen der Prägestellen 64 sowie die aufgebrachten Fäden des Fadenwickels 66 deutlicher zu erkennen.
  • 28 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Filtersystems 100 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit tangentialem Einlass 102, zentrischem Auslass 104 und bodenseitigem Schmutzauslass 106. Dargestellt ist eine Rundfilterbauform, die aus einem Gehäuse 108 besteht, das mit einem Deckel 110 verschlossen ist. Im Fall eines Luftfiltersystems strömt staubbeladene Luft in den Einlass 102, der tangential zum innen eingebauten Luftfilterelement angeordnet ist, so dass die Luft im Innern des Gehäuses 108 durch einen Anströmschutz am Filterelement in eine Rotationsbewegung versetzt wird. Filterelement und Anströmschutz sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Durch den über die Rotationsbewegung der Luft bewirkten Zykloneffekt wirken Fliehkräfte auf die Staubpartikel der strömenden Luft, so dass diese sich teilweise an der Gehäusewand abscheiden und über den Schmutzauslass 106 aus dem Filtersystem 100 abströmen können. Dadurch wird das Filterelement weniger belastet. Die gereinigte Luft kann über den zentrischen Auslass 104 aus dem Gehäuse 108 abgeführt werden.
  • 29 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Filtersystems 100 nach einem Ausführungsbeispiel mit radialem Einlass 102 und zentrischem Auslass 104. Dargestellt ist ebenfalls eine Rundfilterbauform, die aus einem Gehäuse 108 besteht, das mit einem Deckel 110 verschlossen ist. Der Einlass, über den staubbeladene Luft in das Gehäuse gelangen kann, ist in dem Fall zentral über dem innen angebrachten Filterelement angeordnet. Der Auslass 104, über den die gereinigte Luft abströmen kann, ist ebenfalls wie in 28 zentrisch angeordnet.
  • 30 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Filtersystems 100 nach 28, dargestellt von der Deckelseite mit sichtbarer Mitnahmekontur. Hierbei ist zu sehen, dass in dem Deckel 110 eine Mitnahmekontur 118 in Form einer Vertiefung angebracht ist, die nach Abnehmen des Deckels 110 vom Gehäuse 108 als Werkzeug zum Lösen eines Sekundärelements verwendet werden kann.
  • In 31 ist ein Querschnitt durch ein Filtersystem 100 nach einem Ausführungsbeispiel mit tangentialem Einlass 102, zentrischem Auslass 104 und bodenseitigem Schmutzauslass 106 dargestellt. Das Gehäuse 108 des Filtersystems 100 ist mit einem Deckel 110 verschlossen. Ein Filterelement 10, das aus konzentrisch angeordnetem Stützrohr 14 und Filtermedium 12 besteht, ist an zwei gegenüberliegenden Stirnseiten mit einer ersten und einer zweiten Endscheibe 16, 18 abgeschlossen. Die zweite Endscheibe 18 weist Abstütznoppen 20 auf, welche axial nach außen erstreckend kreisförmig angeordnet sind und bei einem Einbau in das aufnehmende Gehäuse 108 an einer inneren Deckelkontur 114 des Deckels 110 anliegend sich in axialer Richtung nach außen umlegen und dadurch an dem Gehäuse 108 axial und radial abstützen. Am der gegenüberliegenden Stirnseite des Filterelements 10 ist an der ersten Endscheibe 16 eine Radialdichtung 26 angebracht, mit Hilfe deren das Filterelement 10 sich an dem Gehäuse 108 radial abstützt und den ungefilterten gegen den gefilterten Luftraum abdichtet. Das Filterelement 10 ist damit sowohl axial als auch doppelt radial gegen das Gehäuse 108 verspannt. Staubbeladene Luft kann durch den Einlass 102 einströmen, der in diesem Fall als tangentialer Einlass dargestellt ist und durch die damit bewirkte Rotationsbewegung der Luft einen Zyklonbetrieb ermöglicht. Staubpartikel können durch die Rotationsbewegung teilweise vorabgeschieden sich an der Gehäusewand ablagern und durch den Schmutzauslass 106 bei Einbau des Filtergehäuses 108 mit Schmutzauslass 106 nach unten durch die Schwerkraft aus dem Filtersystem 100 entleert werden. Die Luft strömt beim Betrieb nach Teilabscheidung der Staubpartikel durch das Filtermedium 12 ins Innere des Filterelements. Staubpartikel bleiben dabei je nach Filtermedium ab einer bestimmten Größe im Filtermedium hängen. Je nach Staubeintrag muss deshalb das Filterelement nach einer gewissen Standzeit ausgetauscht werden. Am auslassseitigen Ende des Filterelements 10 ist zwischen Stützrohr 14 und Auslass 104 ein Sekundärelement 28 angebracht, das aus einem relativ durchlässigen Filtermedium besteht und beim Austausch des Filterelements 10 im Gehäuse 108 zum Schutz der weiteren Luftführung einer Brennkraftmaschine gegen eindringende Staubpartikel und andere Gegenstände verbleibt. Das Sekundärelement 28 weist an seinem geschlossenen Ende des Körpers 52 eine Stirnseite 54 auf, in der als Erhebung eine Mitnahmekontur 56 angebracht ist, welche zum Lösen der Verschraubung 32 am Gehäuse 108 verwendet werden kann. Im Deckel 110 des Gehäuses 108 ist als Vertiefung eine Mitnahmekontur 118 dargestellt. Diese Mitnahmekontur 118 kann nach Lösen des Deckels 110 vom Gehäuse 108 und umgekehrtem Aufsetzen der Mitnahmekontur 118 auf die Mitnahmekontur 56 des Sekundärelements 28 als Mitnahmewerkzeug verwendet werden. Dadurch ist es möglich, ein größeres Moment beim Lösen der Verschraubung 32 aufzubringen. Der Einsatz als Mitnahmewerkzeug ist auch möglich für den Fall, dass für die Verbindung von Sekundärelement 28 zum Gehäuse 108 eine Dreh/Rastverbindung 58 verwendet wird.
  • Alternativ kann die Mitnahmekontur 56 in dem Sekundärelement 28 auch als Vertiefung der Stirnseite 54 ausgeführt sein, wenn die Mitnahmekontur 118 des Deckels 110 als Erhebung ausgeführt wird.
  • 32 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Filtersystems 100 nach 28 mit abgenommenem Deckel und sichtbarer Mitnahmekontur eines Sekundärelements. Hierbei ist das im Gehäuse 108 des Filtersystems 100 eingeschraubte Sekundärelement 28 mit Körper 52, Stirnseite 54 und Mitnahmekontur 56, die in diesem Fall als Erhebung ausgeführt ist, zu erkennen.
  • In 33 ist eine perspektivische Ansicht eines Filtersystems 100 nach 28 mit abgenommenem und umgedrehtem Deckel 110 vor dem Inkontaktbringen der Mitnahmekonturen von Deckel und Sekundärelement dargestellt. Dies verdeutlicht die Verwendung des Deckels 110 mit der Mitnahmekontur 118, die in diesem Fall als Vertiefung ausgeführt ist und in ihrer Negativform der Mitnahmekontur 56 des Sekundärelements 28 in der Stirnseite 54 des Körpers 52 entspricht, als Mitnahmewerkzeug.
  • 34 zeigt daraufhin in der Weiterführung der Verwendung des Deckels 110 als Mitnahmewerkzeug eine perspektivische Ansicht eines Filtersystems 100 nach 28 mit als Werkzeug auf das Sekundärelement aufgesetztem Deckel 110. Der Deckel 110 ist mit seiner Mitnahmekontur 118 direkt auf die Mitnahmekontur 56 des Sekundärelements 28 in der Stirnseite 54 des Körpers 52 aufgesetzt. Zum Lösen der Schraubverbindung des Sekundärelements 28 vom Gehäuse 108 kann der Deckel 110 gedreht werden, der damit das Sekundärelement 28 bei der Drehung mitnimmt. Auf diese Weise ist es möglich, über die Hebelwirkung des Deckels 110 ein größeres Moment auf die Verschraubung auszuüben und damit die Verbindung leichter zu lösen.
  • Vorteilhafterweise kann ein am Deckel 110 angebrachter Einlass und/oder Schmutzauslass als Griffhebel ausgebildet sein, so dass darüber beim Drehen des Deckels 110 ein noch größeres Moment auf die Verschraubung des Sekundärelements 28 ausgeübt werden kann. Ein solcher Schmutzauslass 106 ist beispielsweise in den 28 und 30 dargestellt. Damit ist ein noch leichteres Lösen der Verbindung Sekundärelement 28 vom Gehäuse 108 möglich.
  • 35 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Filtersystems 100 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit tangentialem Einlass 102, zentrischem Auslass 104 an einer Gehäusestirnseite und bodenseitigem Schmutzauslass 106. Dargestellt ist eine Rundfilterbauform, die aus einem Gehäuse 108 besteht, das mit einem Deckel 110, beispielsweise mit Schraub- oder Bajonettverschluss, verschlossen wird. Bei einer Verwendung als Luftfiltersystem strömt staubbeladene Luft in den Einlass 102, der tangential zum innen eingebauten Luftfilterelement angeordnet ist, so dass die Luft im Innern des Gehäuses 108 durch einen Anströmschutz am Filterelement in eine Rotationsbewegung versetzt wird. Filterelement und Anströmschutz sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Durch den über die Rotationsbewegung der Luft bewirkten Zykloneffekt wirken Fliehkräfte auf die Staubpartikel der strömenden Luft, so dass diese sich teilweise an der Gehäusewand abscheiden und über den Schmutzauslass 106 aus dem Filtersystem 100 abströmen können. Dadurch wird das Filterelement weniger belastet, die Standzeit des Filterelements wird erhöht. Die gereinigte Luft kann über den zentrischen Auslass 104 aus dem Gehäuse 108 abgeführt werden.
  • 36 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Filtersystems 100 nach einem Ausführungsbeispiel mit deckelseitigem Einlass 102 und zentrischem Auslass 104. Dargestellt ist ebenfalls eine Rundfilterbauform, die aus einem Gehäuse 108 besteht, das mit eifern Deckel 110 verschlossen ist. Der Einlass, über den staubbeladene Luft in das Gehäuse gelangen kann, ist in dem Fall zentral über dem innen angebrachten Filterelement angeordnet. Der Auslass 104, über den die gereinigte Luft abströmen kann, ist ebenfalls wie in 35 zentrisch angeordnet.
  • Derartige Filtersysteme wie in 35 und 36 dargestellt werden üblicherweise im Baumaschinen und Landmaschinenbereich eingesetzt. Sie zeichnen sich durch große Robustheit aus und weisen wegen der hohen Filterlast kurze Standzeiten auf. Ein Filtersystem 100 mit beladenem Filterelement muss dabei einen Gewichtszuwachs von 10 kg oder mehr tolerieren.
  • In 37 ist ein Längsschnitt durch ein Filtersystem 100 nach einem Ausführungsbeispiel mit tangentialem Einlass 102, zentrischem Auslass 104 und bodenseitigem Schmutzauslass 106 dargestellt. Das Gehäuse 108 des Filtersystems 100 ist mit einem Deckel 110 verschlossen. Ein Filterelement 10, das aus konzentrisch zu einer Längsachse L angeordnetem Stützrohr 14 und Filterkörper 12 besteht, ist an zwei gegenüberliegenden Stirnseiten 15, 17 mit einer ersten und einer zweiten Endscheibe 16, 18, die beispielsweise aus Polyurethanschaum oder einem Elastomer ausgeführt sein können, abgeschlossen. Zweite Endscheibe 18 und Stützrohr 14 des Filterelements 10 können auch einstückig ausgeführt sein. Der Filterkörper 12 kann beispielsweise zickzackförmig gefaltet, ringförmig geschlossen ausgeführt sein und beispielsweise aus Papier, aus Papier mit Kunststofffasern verstärkt und/oder aus kunststoffbeschichtetem Papier bestehen.
  • Die zweite Endscheibe 18, deren Stabilität durch eine Verstärkungsplatte 30 erhöht wird, weist segmentartig unterbrochene Abstütznoppen 20 auf, welche radial nach außen erstreckend kreisförmig um die Längsachse L angeordnet sind und bei einem Einbau in das aufnehmende Gehäuse 108 an einer inneren Deckelkontur 114 des Deckels 110 anliegend sich in radialer Richtung 38 nach außen umlegen und dadurch an dem Gehäuse 108 sowohl axial als auch radial abstützen. An der gegenüberliegenden Stirnseite 15 des Filterelements 10 ist an der ersten Endscheibe 16, deren Stabilität durch einen Verstärkungsring 31 erhöht wird, eine Radialdichtung 26 angebracht, mit deren Hilfe das Filterelement 10 sich über die Dichtungskontur 116 an dem Gehäuse 108 radial abstützt und den ungefilterten gegen den gefilterten Luftraum abdichtet. Das Filterelement 10 ist damit sowohl axial als auch doppelt radial gegen das Gehäuse 108 verspannt.
  • Staubbeladene Luft kann durch den Einlass 102 in Pfeilrichtung 40 einströmen, der in diesem Fall als tangentialer Einlass dargestellt ist und durch die mit Hilfe eines Zyklonabscheiders 36 bewirkte Rotationsbewegung der Luft einen Zyklonbetrieb ermöglicht. Staubpartikel können durch die Rotationsbewegung teilweise vorabgeschieden sich an der inneren Gehäusewand ablagern und durch den Schmutzauslass 106 bei Einbau des Filtergehäuses 108 in waagrechter Lage nach unten durch die Schwerkraft aus dem Filtersystem 100 entleert werden. Die Luft strömt beim Betrieb nach Teilabscheidung der Staubpartikel durch den Filterkörper 12 in Pfeilrichtung 42, 44 ins Innere 50 des Filterelements. Staubpartikel bleiben dabei je nach Filtermedium ab einer bestimmten Größe im Filtermedium hängen. Je nach Staubeintrag muss deshalb das Filterelement 10 nach einer gewissen Standzeit ausgetauscht werden.
  • Über den Auslass 104 strömt die gefilterte Luft in Pfeilrichtung 46 ab. Im Inneren 50 des Filterelements 10 ist ein Sekundärelement 28 angebracht, das im Wesentlichen aus einer tragenden Struktur mit einem relativ durchlässigen Filtermedium, beispielsweise einem Vlies, besteht und beim Austausch des Filterelements 10 im Gehäuse 108 zum Schutz der weiteren Luftführung, beispielsweise einer Brennkraftmaschine, gegen eindringende Staubpartikel und andere Gegenstände verbleibt. Das Sekundärelement 28 ist mit einem Schraubteil 32 fest am auslassseitigen Teil des Gehäuses 108 eingeschraubt.
  • Das Filterelement 10 kann als Luftfilter, insbesondere als Luftfilter einer Brennkraftmaschine, eingesetzt werden. Prinzipiell ist jedoch auch eine Verwendung als Dieselpartikelfilter in ähnlicher Bauform denkbar.
  • 38 zeigt eine perspektivische Teilansicht eines Filterelements 10 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zweiter Endscheibe 18 und Abstütznoppen 20. Es ist zu erkennen, wie die zweite Endscheibe 18 als Abschluss des Filtermediums 12 dieses abdichtet. Auf der zweiten Endscheibe 18 sind auf einem kreisförmigen Gebiet unterbrochene Segmente als Abstütznoppen 20 zu sehen, die sich bei Einbau in ein Gehäuse und Abstützen an einer inneren Deckelkontur in radialer Richtung 38 nach außen umlegen können.
  • In 39 ist ein Teilquerschnitt eines Filterelements 10 nach einem Ausführungsbeispiel in eingebautem Zustand mit umgelegten Abstütznoppen 20 dargestellt. Im Schnitt sind die umgelegten Abstütznoppen 20 der zweiten Endscheibe 18 zu sehen, die beim Zusammenbau durch Andrücken des Deckels 110 und Umlenken durch die innere Deckelkontur 114 in radialer Richtung 38 nach außen gedrückt werden. Das Umlegen der Abstütznoppen 20 wird durch die Entlastungsnut 22 begünstigt, die in radialer Richtung außerhalb der Abstütznoppen 20 angeordnet ist. Die umgelegten Abstütznoppen 20 können sich auf der Erhebung 24 der zweiten Endscheibe 18 abstützen, so dass eine feste Verspannung in axialer und radialer Richtung der Stirnseite 17 des Filterelements 10 ermöglicht wird. Weiter dargestellt in der 39 ist das Stützrohr 14, das dem Filterelement 10 eine steife Struktur gibt, sowie der Filterkörper 12, der in die zweite Endscheibe 18 eingreift. Ebenfalls zu sehen ist eine Verstärkungsscheibe 30, die in die zweite Endplatte eingebettet ist. Die Erhebung 24 kann als umlaufender Ring ausgebildet sein, der das kreisförmige Gebiet der Abstütznoppen 20 umgibt, oder passend zu den Abstütznoppen 20 segmentiert sein.
  • 40 zeigt einen Teilquerschnitt eines Filterelements 10 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, dargestellt in eingebautem Zustand mit radialer Dichtung 26 der ersten Endscheibe 16. Das Filterelement 10, das abschnittweise mit Stützrohr 14 und Filterkörper 12 dargestellt ist, ist an der Stirnseite 15 mit der ersten Endscheibe 16 abgeschlossen, auf die eine Radialdichtung 26 aufgebracht ist. Mit dieser Radialdichtung 26 wird das Filterelement 10 in eine Dichtungskontur 116 des Gehäuses 108 gedrückt, so dass dadurch eine zuverlässige radiale Dichtheit gegeben ist. Ebenfalls dargestellt ist ein Sekundärelement 28, das im Inneren 50 des Filterelements 10 angebracht und über ein Schraubteil 32 am auslassseitigen Ende 104 des Gehäuses 108 mit diesem verschraubt ist und im Fall eines Austausches des Filterelements 10 den weiteren Luftführungsweg, beispielsweise in eine Brennkraftmaschine, vor einer eventuellen Verschmutzung schützt. Das Schraubteil 32 ist mit einem O-Ring 34 gegen das Gehäuse 108 abgedichtet.
  • 41 zeigt die Innenansicht eines Deckels 110 eines Gehäuses eines Filtersystems mit rippenförmigen Erhebungen 112 in der inneren Deckelkontur 114 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Durch Verzahnung der Abstütznoppen einer zweiten Endscheibe eines Filterelements kann das Filterelement gegen Verdrehen im Betrieb auch bei einer möglichen Schwingungsanregung geschützt werden.
  • 42 zeigt einen Schnitt durch eine zweite Endscheibe 18 eines Filterelements 10 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in unverspanntem Zustand. Die zweite Endscheibe 18 schließt das Filterelement mit Filterkörper 12 und Stützrohr 14 an einer Stirnseite ab. Eine Abstütznoppe 20 der zweiten Endscheibe 18 ist im entspannten Zustand dargestellt. Deutlich sind auch eine Entlastungsnut 22 sowie eine Erhebung 24 zu erkennen. Die Entlastungsnut 22 erleichtert das Umlegen der Abstütznoppen 20 in radialer Richtung nach außen, wobei sich aber die Abstütznoppe 20 auf der Erhebung 24 wiederum abstützen kann. Dadurch ist eine feste axiale Verspannung des Filterelements 10 ermöglicht. Das Stützrohr 14 weist einen ringförmigen Aufsatz 48 mit L-förmigem Querschnitt auf, um eine axiale Krafteinleitung in die zweite Endscheibe 18 räumlich zu verteilen. Dasselbe Prinzip der Kraftverteilung ist auch am anderen Ende des Stützrohrs 14 mit der ersten Endscheibe 16 denkbar.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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    • DE 202008018217 U1 [0002]

Claims (12)

  1. Filterelement (10), insbesondere Luftfilterelement, umfassend einen Filterkörper (12) mit einer Längsachse (L), eine erste an einer Stirnseite (15) angeordnete offene oder geschlossene Endscheibe (16) und eine zweite an der gegenüberliegenden Stirnseite (17) angeordnete Endscheibe (18).
  2. Filterelement nach Anspruch 1, weiter umfassend ein um die Längsachse (L) zwischen der ersten und der zweiten Endscheibe (16, 18) angeordnetes Stützrohr (14), wobei wenigstens eine der Endscheiben (16) mit einem Verstärkungsring (31) versteift ist, welcher von außen sichtbare Öffnungen (52) zur Füllstandskontrolle eines Füllstands einer Masse zur Verbindung der Endscheibe (16) mit einer Stirnseite (58) des Filterkörpers (12) aufweist.
  3. Filterelement (10) zur Filtration von Ansaugluft von Brennkraftmaschinen, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen Filterkörper (12) in konzentrischer Form mit einer Längsachse (L), eine erste an einer Stirnseite (15) angeordnete Endscheibe (16) und eine zweite an der gegenüberliegenden Stirnseite (17) angeordnete Endscheibe (18).
  4. Filterelement nach Anspruch 3, weiter umfassend insbesondere ein um die Längsachse (L) konzentrisch zwischen der ersten und der zweiten Endscheibe (16, 18) angeordnetes Stützrohr (14), wobei bevorzugt wenigstens eine der Endscheiben (18) ein um die Längsachse (L) angeordnetes Zentrierelement (22) aufweist, wodurch das Filterelement (10) beim Einbau in das Gehäuse (108) radial zentrierbar ist und weiter bevorzugt an der wenigstens einen Endscheibe (18) konzentrisch zu dem Zentrierelement (22) eine Abstützstruktur (20) zur zumindest axialen Abstützung des Filterelements (10) im Gehäuse (108) vorgesehen ist.
  5. Filterelement insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der Filterkörper (12) mit einer Längsachse (L) und zwei Stirnseiten (52, 54) umfassend ein um die Längsachse (L) angeordnetes, zickzackförmig gefaltetes Filtermedium (56), welches einen Innenumfang und einen Außenumfang (58, 60) aufweist, wobei Faltenkanten (62) auf dem Innen- und/oder Außenumfang (58, 60) des Filterkörpers (12) liegen und die Faltenkanten (62) mindestens bereichsweise eine Folge von Prägestellen (64) aufweisen, welche benachbarte Faltenkanten (62) gegeneinander fixieren, und ein Fadenwickel (66) aus mindestens einem umlaufenden Faden (68) am Außenumfang (60) des Filterkörpers (12) angebracht ist.
  6. Filterelement (10), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfassend einen Filterkörper (12) in konzentrischer Form mit einer Längsachse (L), eine erste an einer Stirnseite (15) angeordnete offene oder geschlossene Endscheibe (16) und eine zweite an der gegenüberliegenden Stirnseite (17) angeordnete Endscheibe (18), ein um die Längsachse (L) konzentrisch zwischen der ersten und der zweiten Endscheibe (16, 18) angeordnetes Stützrohr (14), wobei wenigstens eine der Endscheiben (16, 18) eine oder mehrere Abstütznoppen (20) aufweist, welche axial nach außen erstreckend kreisförmig um die Längsachse (L) angeordnet sind und bei einem Einbau in ein aufnehmendes Gehäuse (108) an einer inneren Deckelkontur (114) des Gehäuses (108) anliegend sich in radialer Richtung (38) nach außen umlegen und an dem Gehäuse (108) axial und radial abstützen.
  7. Filtersystem (100), insbesondere mit einem Filterelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend – ein Gehäuse (108), welches im Wesentlichen konzentrisch um eine Längsachse (L) aufgebaut ist, – einen das Gehäuse (108) verschließenden Deckel (110), der ebenfalls konzentrisch um die Längsachse (L) aufgebaut ist, – einen am Gehäuse (108) und/oder Deckel (110) angeordneten Einlass (102) zum Zuführen des zu filternden Mediums, insbesondere Luft, wobei am Gehäuse (108) konzentrisch zur Längsachse (L) ein Auslass (104) zur Ableitung des gefilterten Mediums vorgesehen ist.
  8. Filtersystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei am Gehäuse (108) im Bereich des Auslasses (104) eine Dichtungskontur (116) vorgesehen ist, die mit der radialen Dichtung (26) der ersten Endscheibe (16) des Filterelements (10) korrespondiert, wobei das Filterelement (10) auswechselbar in dem Gehäuse (108) des Filtersystems (100) angeordnet ist.
  9. Filtersystem (100) insbesondere nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, beispielsweise mit einem Luftfilterelement (10) nach einem der vorhergehenden Filterelementansprüche, umfassend – ein Gehäuse (108), welches im Wesentlichen konzentrisch um eine Längsachse (L) aufgebaut ist, – einen das Gehäuse (108) verschließenden Deckel (110), der ebenfalls konzentrisch um die Längsachse (L) aufgebaut ist und auf seiner Innenseite ein Gegenelement (24) und/oder eine Deckelkontur (114b) aufweist, welche mit einem Zentrierelement (22, 22a, 22b) der wenigstens einen Endscheibe (18) zusammenwirkt, und welcher auf seiner Innenseite eine Deckelkontur (114) aufweist, woran eine Abstützstruktur (20, 20a, 20b) der wenigstens einen Endscheibe (18) anlegbar und abstützbar ist, – einen am Gehäuse (108) und/oder Deckel (110) angeordneten Einlass (102) zum Zuführen des zu filternden Mediums, insbesondere Luft, wobei am Gehäuse (108) konzentrisch zur Längsachse (L) ein Auslass (104) zur Ableitung des gefiltertem Mediums vorgesehen ist, wobei am Gehäuse (108) im Bereich des Auslasses (104) eine Dichtungskontur (116) vorgesehen ist, die mit der radialen Dichtung (26) der ersten Endscheibe (16) des Filterelements (10) korrespondiert, wobei das Filterelement (10) auswechselbar in dem Gehäuse (108) des Filtersystems (100) angeordnet ist.
  10. Filtersystem (100), insbesondere nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend – ein Gehäuse (108), – wenigstens einen lösbaren Deckel (110), der das Gehäuse (108) verschließt, – wenigstens ein auswechselbares Element (28) mit einer Mitnahmekontur (56), das innerhalb des Gehäuses (108) angeordnet ist, wobei der Deckel (110) insbesondere auf seiner Außenseite ein Mitnahmewerkzeug (118) aufweist, welches mit der Mitnahmekontur (56) des auswechselbaren Elements (28) korrespondiert.
  11. Filtersystem (100), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche insbesondere für Luft, beispielsweise für die Ansaugluft von Brennkraftmaschinen, insbesondere nach einem der umfassend – ein Gehäuse (108) mit einer Längsachse (L), – einen Deckel (110), der das Gehäuse (108) an einer Stirnseite verschließt, – einen am Gehäuse (108) angeordneten Einlass (102) zum Zuführen eines zu filternden Mediums und einen am Gehäuse (108) angeordneten Auslass (104) zur Ableitung des gefilterten Mediums, – ein Filterelement (10), welches im Gehäuse (108) angeordnet ist, – ein auswechselbares Sekundärelement (28), welches im Inneren (50) des Filterelements (10) angeordnet ist und eine Mitnahmekontur (56) aufweist, wobei der Deckel (110) insbesondere auf seiner Außenseite ein Mitnahmewerkzeug (118) aufweist, welches mit der Mitnahmekontur (56) des Sekundärelements (28) korrespondiert.
  12. Filtersystem (100), insbesondere nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Filterelement (10), insbesondere nach einem der Ansprüche 1–6, umfassend – ein Gehäuse (108), welches im Wesentlichen konzentrisch um eine Längsachse (L) aufgebaut ist, – einen das Gehäuse (108) verschließenden Deckel (110), der ebenfalls konzentrisch um die Längsachse (L) aufgebaut ist und auf seiner Innenseite eine innere Deckelkontur (114) aufweist, an welcher eine oder mehreren Abstütznoppen (20) einer zweiten Endscheibe (18) des Filterelements (10) anlegbar und in radialer Richtung (38) nach außen umlegbar sind, und/oder die rippenförmige Erhebungen (112) aufweist, mit der Abstütznoppen (20) an einer zweiten Endscheibe (18) des Filterelements (10) verzahnbar sind, – einen am Gehäuse (108) und/oder Deckel (110) angeordneten Einlass (102) zum Zuführen des zu filternden Mediums, insbesondere Luft, wobei am Gehäuse (108) konzentrisch zur Längsachse (L) ein Auslass (104) zur Ableitung des gefiltertem Mediums vorgesehen ist, wobei am Gehäuse (108) im Bereich des Auslasses (104) eine Dichtungskontur (116) vorgesehen ist, die mit der radialen Dichtung (26) der ersten Endscheibe (16) des Filterelements (10) korrespondiert, wobei das Filterelement (10) auswechselbar in dem Gehäuse (108) des Filtersystems (100) angeordnet ist.
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