-
Technisches Gebiet
-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Filterelement für eine Filtereinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
-
Stand der Technik
-
In der
EP 0 824 950 A1 wird ein Filterelement, das einen Filtereinsatz bildet, für eine Filtereinrichtung beschrieben, mit der beispielsweise eine Luftfiltration durchgeführt werden kann. Das Filterelement ist quaderförmig ausgebildet und als ein Faltenfilter ausgeführt, dessen Faltenspitzen die Anström- und Abströmseite bilden. Zur Stabilisierung des aus einem Vliesmaterial bestehenden Filtermediumkörpers dient ein Filterrahmen, der aus Kunststoff besteht und die Anström- bzw. die Abströmseite jeweils begrenzt. Der Kunststoff des Filterrahmens ist in die Falten eingespritzt, wobei die Rahmenabschnitte auf Abstand zu den Stirnseiten der Falten angeordnet sind. Der überstehende Teil der Falten benachbart zur Stirnseite soll mit dem Einsetzen in ein aufnehmendes Filtergehäuse eine abdichtende Wirkung haben.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Filterelement mit faltenförmigem Filtermediumkörper so auszubilden, dass mit einfachen konstruktiven Maßnahmen eine wirksame Abdichtung zwischen Roh- und Reinseite gegeben ist.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
-
Das erfindungsgemäße Filterelement wird vorzugsweise zur Filtration gasförmiger Fluide, beispielsweise von Luft, eingesetzt; das Filterelement ist z. B. Bestandteil einer Filtereinrichtung zur Filtration der Verbrennungsluft einer Brennkraftmaschine oder der einem Innenraum zuzuführenden Luft. Im Prinzip kommt aber auch eine Anwendung zur Flüssigkeitsfiltration in Betracht.
-
Das Filterelement umfasst einen Filtermediumkörper, an dem die Filtration stattfindet und der blockförmig ausgebildet sowie als Faltenfilter ausgeführt ist. Das Filterelement mit dem Filtermediumkörper ist vorzugsweise quaderförmig ausgeführt und weist gegenüberliegende, insbesondere parallel gerichtete Anström- und Abströmseiten auf. Der Filtermediumkörper ist als Faltenfilter ausgeführt und besteht vorteilhafterweise aus einem Papier- oder Vlieswerkstoff. Die Falten sind so ausgerichtet, dass die Faltenkanten bzw. -spitzen an der Anström- und Abströmseite liegen, wobei die parallel verlaufenden Faltenkanten vorzugsweise jeweils in der Ebene der Anström- bzw. Abströmseite angeordnet sind.
-
Der Filtermediumkörper ist zur Stabilisierung der Falten mit einem Filterrahmen verbunden, der umlaufend ausgeführt ist und vorzugsweise zumindest annähernd eine Rechteckform aufweist. Der Filterrahmen ist benachbart zum Rand des Filtermediumkörpers, jedoch mit Abstand zu dessen außen liegender Randseite angeordnet. Der Filterrahmen ist umlaufend ausgebildet, es befindet sich an allen Seiten des Filterrahmens, der vorzugsweise zumindest annähernd die gleiche Außenkontor wie der Filtermediumkörper aufweist, ein Abstand zum Außenrand es Filtermediumkörpers. Hierdurch ist ein umlaufender Überstand am Filtermediumkörper radial außerhalb des Filterrahmens gegeben, wobei der Überstand einen umlaufenden Dichtrand bildet, der zur strömungsdichten Separierung zwischen Anström- und Abströmseite beim Einsetzen des Filterelementes in ein aufnehmendes Filtergehäuse genutzt werden kann. Der überstehende, umlaufende Dichtrand kann auf Grund des verhältnismäßig weichen Materials des Filtermediumkörpers komprimiert und verformt werden, wodurch die Dichtwirkung verbessert wird. Die Dichtwirkung wird insbesondere ohne zusätzliches Dichtelement im Randbereich des Filtermediumkörpers erreicht. Die bei der Verformung des Dichtrandes auftretenden Dicht- und Stützkräfte werden hierbei zumindest teilweise von dem umlaufenden Filterrahmen aufgenommen, so dass das Material des Filtermediumkörpers, das innerhalb des Filterrahmens liegt, von den Abstütz- und Dichtkräften entlastet ist.
-
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung steht der Filterrahmen axial über den Filtermediumkörper über, so dass über die Anströmseite oder die Abströmseite, ggf. über beide Seiten, ein axialer Überstand gegeben ist. Dies ermöglicht es, mit dem Einsetzen des Filterelementes in das aufnehmende Filtergehäuse das Filterelement über den Filterrahmen am Filtergehäuse axial abzustützen. Auf diese Weise wird das Material des Filtermediumkörpers von Kräften entlastet, die auf das Filterelement in Achsrichtung wirken.
-
Der Filterrahmen ist, gemäß weiterer vorteilhafter Ausführung, als ein Kunststoff-Spritzgussbauteil ausgeführt und wird zur Herstellung des Filterelementes in die Falten des Filtermediumkörpers eingespritzt. Hierbei können die Falten benachbart zum Randbereich entweder vollständig oder zumindest annähernd vollständig vom Material des Filterrahmens ausgefüllt sein, so dass der Filterrahmen verhältnismäßig massiv ausgebildet ist. Es kommt aber auch eine stegartige Ausführung des Filterrahmens in Betracht, bei der der Filterrahmen der Kontur der Falten folgt und unmittelbar an den Falten mit konstanter oder zumindest annähernd konstanter Dicke anliegt, was den Vorteil eines geringeren Materialverbrauchs für die Herstellung des Filterrahmens hat. In beiden Fällen ist es möglich, nur einen Filterrahmen an einer Seite – der Anströmseite oder der Abströmseite – des Filtermediumkörpers vorzusehen oder an beiden Seiten des Filtermediumkörpers.
-
Es kann zweckmäßig sein, in den axial über die Anström- bzw. Abströmseite überstehenden Bereich des Filterrahmens Ausnehmungen einzubringen, über die sich das Fluid über die gesamte Anström- bzw. Abströmseite ausdehnen kann. Die Ausnehmungen können außerdem auch von den Gehäuseteilen, die das Filterelement aufnehmen, gebildet werden. Hierdurch wird die für die Filtration zur Verfügung stehende Fläche, welche axial durchströmt wird, auch auf den Dichtrand ausgedehnt, so dass insgesamt eine größere Filtrationsfläche zur Verfügung steht.
-
Gemäß weiterer vorteilhafter Ausführung weist der Filterrahmen mehrere Querrippen auf, die sich in Längsrichtung der Falten erstrecken und insbesondere jeweils am Grund oder entlang der Außenseite der Kanten der Falten verlaufen. Die Querrippen erhöhen zusätzlich die Stabilität des Filterelementes.
-
Gegebenfalls weist der Filterrahmen auch eine oder mehrere Längsrippen auf, die sich senkrecht zur Faltenlängsrichtung erstrecken und parallel zur Ebene der Anström- bzw. Abströmseite verlaufen.
-
Die Abschnitte des Filterrahmens, die jeweils benachbart zum Außenrand des Filtermediumkörpers verlaufen, können in sich gerade oder gekrümmt, insbesondere leicht konvex gekrümmt ausgeführt sein. Auch die Seiten des Filtermediumkörpers, welche die Außenkontur begrenzen, können entweder geradlinig oder gekrümmt, insbesondere konvex geformt sein. Es ist vorteilhaft, dass die jeweiligen Abschnitte von Filterrahmen und Außenseite des Filtermediumkörpers parallel zueinander verlaufen. Es sind aber auch Ausführungen möglich, bei denen eine oder mehrere Außenseiten des Filtermediumkörpers geradlinig und die zugehörigen Seiten des Filterrahmens gekrümmt verlaufen oder umgekehrt.
-
Das Filtergehäuse, welches Bestandteil der Filtereinrichtung ist und das Filterelement aufnimmt, kann, gemäß weiterer vorteilhafter Ausführung, einen radial erweiterten Absatz aufweisen, an dem sich der Filterrahmen des eingesetzten Filterelementes abstützt.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
-
1 in Explosionsdarstellung eine Filtereinrichtung mit einem zweiteiligen Filtergehäuse und einem zwischenliegenden Filterelement, das einen blockförmigen Filtermediumkörper umfasst, der als Faltenfilter ausgeführt ist,
-
2 die Filtereinrichtung im zusammengesetzten Zustand,
-
3 die Filtereinrichtung in perspektivischer Darstellung im Schnitt,
-
4 die Schnittdarstellung gemäß 3 in einer Ansicht von vorne,
-
5 die Filtereinrichtung in perspektivischer Darstellung in einer zweiten Schnittebene,
-
6 die Schnittdarstellung gemäß 5 in einer Ansicht von vorne,
-
7 eine Draufsicht auf das Filterelement,
-
8 einen Schnitt durch die Falten des Filtermediumkörpers,
-
9 eine Draufsicht auf ein Filterelement mit einem Filterrahmen, der Querrippen aufweist.
-
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Ausführungsformen der Erfindung
-
In den 1 bis 6 ist eine Filtereinrichtung 1 dargestellt, die zur Filtration eines Fluids eingesetzt werden kann. Die Filtereinrichtung 1 bildet beispielsweise einen Luftfilter für die Filtration von Verbrennungsluft, die einer Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug zugeführt wird.
-
Die Filtereinrichtung 1 umfasst ein Filterelement 2 und ein das Filterelement 2 aufnehmendes Filtergehäuse 3 mit Gehäuseteilen 3a und 3b. Das Filterelement 2 ist block- bzw. quaderförmig ausgeführt und umfasst einen Filtermediumkörper 4, welcher als Faltenfilter mit einer Vielzahl einzelner Falten ausgebildet ist. Des Weiteren gehört zum Filterelement 2 ein Filterrahmen 5, der als Kunststoff-Spritzgussbauteil ausgeführt ist, wobei das Kunststoffmaterial des Filterrahmens 5 in die Falten des Filtermediumkörpers 4 eingespritzt ist.
-
Wie den 3 bis 6 zu entnehmen, ist in das Gehäuseteil 3b ein radial erweiterter Absatz 6 eingebracht, der zur Aufnahme des Filterelementes 2 dient. Die gegenüberliegenden Wandungen des erweiterten Absatzes 6 sind in einer ersten Ebene (5, 6) parallel zueinander ausgerichtet und in einer zweiten Ebene (3, 4) schräg gestellt mit einer sich zur freien Stirnseite erweiternden Öffnung. Der Boden des Absatzes 6 erlaubt die Aufnahme und Abstützung des Filterrahmens 5, der über beide Seiten des blockförmigen Filtermediumkörpers, die die Anström- bzw. Abströmseite bilden, axial übersteht. Das weitere Gehäuseteil 3a liegt auf der Stirnseite des Absatzes 6 am Gehäuseteil 3b auf und stützt sich zusätzlich an dem Filterrahmen 5 ab, der sowohl über die Anströmseite als auch über die Abströmseite des Filterelementes 2 axial übersteht. Dies hat den Vorteil, dass die axialen Stützkräfte im Wesentlichen von dem Filterrahmen 5 im Filterelement 2 aufgenommen werden.
-
Wie insbesondere den 4 und 6 zu entnehmen, überragt der Filterrahmen 5 sowohl die Anströmseite 7 als auch die Abströmseite 8 des Filterelementes 2 axial. Der Filterrahmen 5 ist vorzugsweise zweiteilig ausgeführt bzw. es sind zwei Filterrahmen 5 vorgesehen, die von unterschiedlichen Seiten in die Falten des Filtermediumkörpers 4 eingespritzt werden, um den axialen Überstand sowohl an der Anströmseite 7 als auch an der Abströmseite 8 zu ermöglichen.
-
Wie in 6 mit gestrichelter Linie angedeutet, können in den Filterrahmen 5 Ausnehmungen 9 im Bereich der Anström- und Abströmseite 7, 8 eingebracht sein, die die Funktion haben, dass sich das Fluid auch über die seitliche Rahmenbegrenzung hinausgehend bis in den seitlichen Dichtrand 10 des Filtermediumkörpers 4 ausbreiten kann. Somit dient zumindest annähernd die gesamte Stirnfläche des Filtermediumkörpers 4 zur Filtration des Fluids.
-
Wie der Draufsicht auf das Filterelement 2 gemäß 7 zu entnehmen, weist der faltenförmige Filtermediumkörper 4 des Filterelementes 2 in Draufsicht annähernd Rechteckform mit geringer konvexer Bombierung nach außen im Bereich der Schmalseiten auf. Der umlaufend ausgeführte Filterrahmen 5 weist dagegen eine konvexe Bombierung sowohl an den Längsseiten als auch an den Schmalseiten der Rechteckform auf. Der Filterrahmen 5 ist mit seitlichem Abstand zu allen vier Außenseiten des Filtermediumkörpers 4 eingebracht, wodurch ein ringsum sich erstreckender Dichtrand 10 des Filtermediumkörpers 4 gegeben ist, welcher außerhalb des Filterrahmens 5 liegt. Im montierten Zustand liegt der überstehende Dichtrand 10 des Filtermediumkörpers 4 an der Innenwand des aufnehmenden Gehäuses im Bereich des Absatzes 6 dichtend an und verhindert Fehlluftströme zwischen der Anström- und Abströmseite des Filterelementes 2. Der Filterrahmen 5 liegt allseitig auf Abstand zur Außenseite des Filtermediumkörpers 4. Der hierdurch gebildete Dichtrand 10 weist eine Stärke von vorzugsweise wenigen Millimetern auf.
-
Wie 7 zu entnehmen, ist der Filterrahmen 5 mit einer Längsstrebe versehen, die sich in Längsrichtung mittig zwischen den seitlichen Streben des Filterrahmens und senkrecht zur Längserstreckung der Falten erstreckt. Gemäß 9 können auch Querstreben im Filterrahmen 5 vorgesehen sein, die in Faltenlängsrichtung verlaufen. Gemäß 8 liegen die Querstreben 11 im Bereich der sich in Längsrichtung erstreckenden Kanten der Falten, die Querstreben 11 können aber auch im Grund der Falten verlaufen.
-
Wie 8 des Weiteren zu entnehmen, ist der Filterrahmen 5 im Seitenbereich als Steg ausgeführt, der der Kontur der Falten des Filtermediumkörpers 4 folgt. Dies stellt eine Alternative zu der beispielsweise in 6 dargestellten Ausführung dar, bei der der Filterrahmen 5 die Falten im Filtermediumkörper 4 vollständig ausfüllt.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
