DE102014010029A1

DE102014010029A1 - Filtereinrichtung, insbesondere zur Gasfiltration

Info

Publication number: DE102014010029A1
Application number: DE102014010029.4A
Authority: DE
Inventors: Pascal Neef
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2014-07-08
Filing date: 2014-07-08
Publication date: 2016-01-14
Anticipated expiration: 2034-07-09
Also published as: DE102014010029B4

Abstract

Eine Filtereinrichtung weist in einem Filtergehäuse ein Filterelement mit einem faltenförmigen Filtermediumkörper auf. Benachbart zu einer Abströmöffnung im Filtergehäuse sind Abstützrippen angeordnet, die an der Reinseite des Filterelements in Zwischenräume zwischen den Falten des Filtermediumkörpers einragen.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Filtereinrichtung, insbesondere zur Gasfiltration, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Stand der Technik
In der DE 74 21 236 U1 wird ein Ansaugluftfilter für Brennkraftmaschinen beschrieben, dessen Filterelement in einem Filtergehäuse aufgenommen ist. Das Filterelement weist einen faltenförmigen Filtermediumkörper auf, dessen Fallen sich in Strömungsrichtung erstrecken. Der Filtermediumkörper weist eine rechteckförmige Grundgeometrie auf und ist von einem umlaufenden Dichtungselement eingefasst, das an der Wandung des aufnehmenden Filtergehäuses abgestützt ist. Das Filterelement mit dem Filtermediumkörper ist von einem Deckel übergriffen, in den eine Einlassöffnung für die Zufuhr der zu reinigenden Verbrennungsluft eingebracht ist. An der Deckelinnenseite sind zwei Rippen angeformt, die analer Anströmseite in Faltenzwischenräume zwischen Falten des Filtermediumkörpers einragen und auf diese Weise das Filterelement in seiner Einbaulage im Filtergehäuse halten.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen eine Filtereinrichtung mit einem faltenförmigen Filtermediumkörper für einen langen Betriebszeitraum funktionssicher auszubilden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Die erfindungsgemäße Filtereinrichtung weist in einem Filtergehäuse ein Filterelement mit einem faltenförmigen Filtermediumkörper auf. Die Filtereinrichtung kann zur Gasfiltration, beispielsweise zur Filtration der Verbrennungsluft für eine Brennkraftmaschine oder der einer Kabine zuzuführenden Atemluft eingesetzt werden. In Betracht kommt auch eine Anwendung zur Flüssigkeitsfiltration.
Der Filtermediumkörper, der beispielsweise aus Vlies oder Papier besteht, besitzt eine Vielzahl von Falten, die sich im eingebauten Zustand des Filterelementes annähernd parallel zur Strömungsrichtung erstrecken. Das Filterelement mit dem Filtermediumkörper kann z. B. einen rechteckförmigen Grundquerschnitt aufweisen. Vorteilhafterweise ist am Filtermediumkörper ein umlaufendes Dichtungselement angeordnet, das gemeinsam mit dem Filtermediumkörper das Filterelement bildet. Das umlaufende Dichtungselement liegt in montierter Position an der Innenwand eines Aufnahmeraums im Filtergehäuse zur Aufnahme des Filterelementes an.
Über dem Filterelement entsteht bei der Durchströmung mit dem zu reinigenden Fluid ein Druckgefälle zwischen der Roh- bzw. Anströmseite und der Rein- bzw. Abströmseite. Um zu verhindern, dass das Druckgefälle an der Abströmseite zu einem Aneinanderliegen benachbarter Falten im Filtermediumkörper und damit zu einer erschwerte Abströmung führt, sind gehäuseseitig Abstützrippen benachbart zu einer Abströmöffnung im Filtergehäuse angeordnet, wobei die Abstützrippen auf der Reinseite des Filtermediumkörpers kammartig in die Faltenzwischenräume zwischen benachbarten Falten des Filtermediumkörpers einragen. Die Abstützrippen sorgen für eine Stabilisierung der Falten an der Abströmseite des Filterelementes, so dass ein unerwünschtes, unmittelbares Aneinanderliegen benachbarter Falten und damit einhergehend eine Behinderung der Abströmung ausgeschlossen oder zumindest signifikant reduziert ist. Zugleich halten die Abstützrippen das Filterelement in der gewünschten Einbaulage im Aufnahmeraum im Filtergehäuse und sorgen so für eine zusätzliche Stabilisierung des Filterelementes.
Die Abstützrippen befinden sich benachbart zu der Abströmöffnung im Filtergehäuse, über die das filtrierte Fluid aus dem Filtergehäuse abgeleitet wird. Es sind sowohl Ausführungen möglich, bei denen die Abstützrippen einteilig mit dem Filtergehäuse ausgebildet sind, als auch Ausführungen als separate Bauteile, die am Filtergehäuse angeordnet sind. Bei separater Ausführung ist es zweckmäßig, dass alle oder zumindest mehrere Abstützrippen an einem gemeinsamen Bauteil angeordnet sind, das mit dem Filtergehäuse verbunden wird. Es ist aber auch möglich, einzelne Abstützrippen vorzusehen, die am Filtergehäuse anzuordnen sind.
Es kann zweckmäßig sein, dass die in die Faltenzwischenräume einragenden Abstützrippen unmittelbar in Kontakt mit dem Filtermediumkörper stehen. In einer weiteren Ausführung befindet sich zwischen den Abstützrippen und dem Filtermediumkörper noch ein weiteres Material, so dass die Abstützrippen mittelbar bzw. indirekt in Kontakt mit dem Filtermediumkörper stehen; beispielsweise kann auf die Abstützrippen Klebstoff oder eine Leimraupe aufgetragen sein oder es liegen Kunststoffteile zwischen den Abstützrippen und dem Filtermediumkörper.
An der Abströmöffnung im Filtergehäuse kann ein Gitter angeordnet sein, welches Träger der Abstützrippen ist. Die Abstützrippen befinden sich hierbei an der dem Aufnahmeraum zugewandten Innenseite des Gitters und erstrecken sich beispielsweise entlang von Streben des Gitters. Vorteilhafterweise sind die Abstützrippen in diesem Fall einteilig mit der Strebe bzw. den Streben ausgebildet.
Bei einer quaderförmigen Ausführung ist die Abströmseite des Filtermediumkörpers geradflächig ausgebildet. Möglich sind aber auch gekrümmte Abströmseiten, die konvex oder konkav gefertigt sind.
Die Abstützrippen können sich zumindest annähernd über die gesamte Höhe jeder Falte im Filtermediumkörper erstrecken, so dass entsprechend eine Abstützung und Stabilisierung an der Abströmseite über die Höhe des Filtermediumkörpers erreicht wird. Des Weiteren sind auch Abstützrippen mit einer geringeren Höhe möglich, die beispielsweise nur die Hälfte der Höhe des Filterelementes oder weniger aufweisen; in diesem Fall ist es zweckmäßig, dass die Abstützrippen die Falten des Filtermediumkörpers zumindest annähernd im mittleren Bereich zwischen Ober- und Unterseite abstützen. Die Abstützrippen können alle entweder gleichartig ausgebildet oder verschiedenartig aufgebaut sein, sie können sich beispielsweise in ihrer Höhe unterscheiden.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, dass an der Abströmseite des Filtermediumkörpers jede oder zumindest annähernd jede Falte von einer zugeordneten Abstützrippe stabilisiert wird, indem alle oder zumindest die meisten Faltenzwischenräume an der Abströmseite eine Abstützrippe aufnehmen. Es ist aber auch möglich, dass signifikant weniger Abstützrippen als Falten bzw. Faltenzwischenräume vorgesehen sind, beispielsweise nur halb so viele Abstützrippen wie Falten, um die Anzahl der Abstützrippen deutlich zu senken. Die Abstützrippen liegen bevorzugt wie die Zinken eines Kammes in einer Linie.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist die Filtereinrichtung mit zwei in Reihe angeordneten Filterelementen versehen, wobei das stromauf gelegene Filterelement das Hauptfilterelement und das stromab gelegene das Sekundärfilterelement bildet. Dementsprechend wird zunächst das Hauptfilterelement von dem zu reinigenden Fluid durchströmt, anschließend das Sekundärfilterelement. Zumindest eines der Filterelemente ist in der vorbeschriebenen Weise als Faltenfilter ausgeführt, dessen Falten abströmseitig von den gehäuseseitigen Abstützrippen gehalten werden. Vorteilhafterweise ist das Sekundärfilterelement in entsprechender Weise als Faltenfilter ausgebildet und wird von den Abstützrippen beaufschlagt. Gemäß weiterer zweckmäßiger Ausführung ist auch das Hauptfilterelement als Faltenfilter ausgebildet. Eine derartige Filtereinrichtung wird beispielsweise als Luftfilter für die Brennkraftmaschine eines Nutzfahrzeugs eingesetzt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
1 in perspektivischer Ansicht eine Filtereinrichtung, die als Luftfilter für eine Brennkraftmaschine ausgeführt ist und in einem Filtergehäuse ein Hauptfilterelement sowie ein nachgeschaltetes Sekundärfilterelement aufweist,
2 einen Schnitt durch die Abströmöffnung im Filtergehäuse, mit einer Mehrzahl von Abstützrippen, die in die Faltenzwischenräume der Falten des Sekundärfilterelementes einragen.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Ausführungsformen der Erfindung
In 1 ist eine Filtereinrichtung 1 für die Filtration von Verbrennungsluft für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs dargestellt, insbesondere eines Nutzfahrzeugs. Die Filtereinrichtung 1 weist ein Filtergehäuse 2 auf, in welchem ein Aufnahmeraum 5 zur Aufnahme eines Hauptfilterelementes 3 und eines Sekundärfilterelementes 4 gebildet ist. Der Aufnahmeraum 5, welcher nach oben offen ausgebildet ist, kann von einem Deckel 6 verschlossen werden. Das Filtergehäuse 2 weist eine Anströmöffnung 7 und eine Abströmöffnung 8 auf; Anströmöffnung 7 und Abströmöffnung 8 liegen diametral gegenüber, was eine mit den Pfeilen angedeutete, geradlinige Durchströmung der Filtereinrichtung 1 erlaubt.
Die beiden Filterelemente 3 und 4 liegen in Strömungsrichtung hintereinander, das Hauptfilterelement 3 ist der Anströmöffnung 7 benachbart und das Sekundärfilterelement 4 der Abströmöffnung 8, so dass zunächst das Hauptfilterelement 3 und anschließend das Sekundärfilterelement 4 von dem zu reinigenden Fluid durchströmt wird. Jedes Filterelement 3, 4 umfasst einen Filtermediumkörper 3a bzw. 4a und ein umlaufendes Dichtungselement 3b bzw. 4b, das im eingesetzten Zustand an der Innenwand des Filtergehäuses 2 bzw. der Unterseite des Deckels 6 anliegt.
Der Filtermediumkörper 3a bzw. 4a jedes Filterelementes 3 bzw. 4 ist als Faltenfilter ausgebildet und umfasst eine Vielzahl zusammenhängender, sich jeweils annähernd in Durchströmungsrichtung erstreckender Falten, deren Stirnkanten jeweils die Anström- bzw. Rohseite und die Abström- bzw. Reinseite bilden.
Das Hauptfilterelement 3 ist signifikant größer ausgebildet als das Sekundärfilterelement 4. Das Sekundärfilterelement 4 weist einen quaderförmigen Filtermediumkörper 4a auf, der benachbart zur Anströmseite von dem Dichtungselement 4b umgriffen ist. Das Sekundärfilterelement 4 wird in einen Abströmstutzen 9 eingesetzt, der einen Teil des Aufnahmeraums 5 bildet und die Abströmöffnung 8 enthält; der Abströmstutzen 9 weist einen sich in Richtung der Abströmöffnung 8 verringernden Querschnitt auf.
Im eingesetzten Zustand liegt die Abström- bzw. Reinseite 10 des Filtermediumkörpers 4a benachbart zur Abströmöffnung 8 im Abströmstutzen 9 des Filtergehäuses 2. In die Abströmöffnung 8 ist ein Gitter 11 eingesetzt, das mehrere Längs- und Querstreben aufweist. Die Abströmöffnung 8 weist einen ovalen Querschnitt auf.
Wie 1 in Verbindung mit 2 zu entnehmen, ragen in die Zwischenräume zwischen den Falten 4c des Filtermediumkörpers 4a des Sekundärfilterelementes 4 Abstützrippen 12 ein, die Teil des Filtergehäuses sind und insbesondere an dem Gitter 11 angeformt sind, welches in die Abströmöffnung 8 eingesetzt ist. Die Abstützrippen 12 stützen das Sekundärfilterelement 4 und stabilisieren die Falten 4c auf der Abström- bzw. Reinseite 10 in ihrer Lage, so dass die zwischenliegenden Faltenzwischenräume offen bleiben und das zu reinigende Fluid auch bei einem verhältnismäßig großen Druckunterschied zwischen Roh- und Reinseite das Sekundärfilterelement passieren kann. Die Falten 4c werden somit von den Abstützrippen 12 in ihrer offenen Position stabilisiert.
Um auszuschließen, dass die Abstützrippen ein Strömungshindernis für das Fluid bilden, können ggf. zusätzliche Strömungskanäle an den Abstützrippen 12 vorhanden sein, die entweder sich durch die Abstützrippen hindurch erstrecken oder an der Außenseite der Abstützrippen als nutförmige Kanäle ausgebildet sind.
Wie 2 zu entnehmen, ist jedem Zwischenraum zwischen benachbarten Falten 4c jeweils eine Abstützrippe 4 zugeordnet, die vorzugsweise einteilig mit dem Filtergehäuse, insbesondere dem Gitter 11 in der Abströmöffnung 8 ausgebildet sind. In einer alternativen Ausführung ist es auch möglich, die Abstützrippen an einem separat vom Filtergehäuse ausgebildeten Bauteil anzuordnen, das im Bereich der Abströmöffnung 8 in das Filtergehäuse eingesetzt wird.
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

DE 7421236 U1 [0002]

Claims

Filtereinrichtung, insbesondere zur Gasfiltration, mit einem in einem Filtergehäuse (2) aufgenommenen Filterelement (4), das einen faltenförmigen Filtermediumkörper (4a) aufweist, wobei das Filterelement (4) an gehäuseseitigen Abstützrippen (12) abgestützt ist, welche in Faltenzwischenräume zwischen den Falten (4c) des Filtermediumkörpers (4a) einragen, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützrippen (12) benachbart zu einer Abströmöffnung (8) im Filtergehäuse (2) angeordnet sind und an der Reinseite des Filterelements (4) in Faltenzwischenräume des Filtermediumkörpers (4a) einragen.
Filtereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Abströmöffnung (8) ein Gitter (11) angeordnet ist und die Abstützrippen (12) an der Innenseite des Gitters (11) angeordnet sind.
Filtereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützrippen (12) sich entlang einer Strebe des Gitters (11) erstrecken.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Abstützrippe (12) sich nur über einen Teil der Höhe des faltenförmigen Filtermediumkörpers (4a) erstreckt.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Abstützrippe (12) sich zumindest annähernd über die gesamte Höhe des faltenförmigen Filtermediumkörpers (4a) erstreckt.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest annähernd allen Falten (4c) des Filtermediumkörpers (4a) jeweils eine Abstützrippe (12) zugeordnet ist.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützrippen (12) die Falten (4c) des Filtermediumkörpers (4a) bezogen auf die Höhe in einem mittleren Bereich abstützen.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hauptfilterelement (3) und ein stromab des Hauptfilterelements (3) angeordnetes Sekundärfilterelement (4) vorgesehen sind und das Sekundärfilterelement (4) von den Abstützrippen (12) benachbart zur Abströmöffnung (8) abgestützt ist.
Filtereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das Hauptfilterelement (3) als auch das Sekundärfilterelement (4) einen faltenförmigen Filtermediumkörper (3a, 4a) aufweisen.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützrippen (12) einteilig mit dem Filtergehäuse (2) ausgebildet sind.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützrippen (12) separat vom Filtergehäuse (2) ausgebildet, jedoch mit dem Filtergehäuse (2) verbunden sind.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen den Abstützrippen (12) und dem Filtermediumkörper (4a) ein zusätzliches Material oder ein Bauteil befindet.