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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Filtereinsatzteil, vorzugsweise zur Gasfiltration, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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In der
CN 201 291 097 Y wird ein Filtereinsatzteil für eine Filtereinrichtung beschrieben, das mehrere parallel angeordnete, sackförmige Filterelemente aufweist, die mit ihrer offenen Anström-Stirnseite an einer gemeinsamen Trägerplatte gehalten sind. Die sackförmigen Filterelemente bestehen aus einem verformbaren, nachgiebigen Filtermaterial und weisen jeweils einen rechteckförmigen Anströmquerschnitt mit einer Längsseite auf, die etwa viermal so groß ist wie die Schmalseite. Das zu reinigende Gas wird stirnseitig in die Filtersäcke eingeführt und durchströmt diese in Achsrichtung der Filterelemente. An der gegenüberliegenden Stirnseite sind die Filtersäcke geschlossen ausgeführt, so dass das Gas durch die Wandungen der nachgiebigen Filtersäcke austreten muss. Derartige Filtersäcke kommen in der Regel in industriellen Entstaubungsanlagen zum Einsatz.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen ein flexibel einsetzbares Filtereinsatzteil für einen Luftfilter einer Brennkraftmaschine auszubilden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 und des Anspruchs 13 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Das erfindungsgemäße Filtereinsatzteil wird zur Gasfiltration eingesetzt, beispielsweise in einem Luftfilter für die Reinigung der Verbrennungsluft einer Brennkraftmaschine oder für die Reinigung der einer Kabine zuzuführenden Luft, beispielsweise für eine Fahrzeugkabine.
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Gemäß eines ersten Aspektes der Erfindung weist das Filtereinsatzteil an einem Trägerteil mehrere zumindest annähernd parallel angeordnete und länglich ausgebildete Filterkörper auf, welche jeweils von dem zu reinigenden Fluid zu durchströmen sind. Die Filterkörper sind bevorzugt an einem gemeinsamen Trägerteil gehalten. Sämtliche Filterkörper sind jeweils als eine Filtersocke ausgebildet. Die Filtersocken werden in Längsrichtung von dem Fluid durchströmt, das über die Anström-Stirnseite in die Filtersocke eintritt und über die gegenüberliegende Stirnseite bzw. die Seitenwände der Filtersocke als gereinigtes Fluid wieder austritt.
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Bevorzugt weisen die Filtersocken im Bereich ihrer Anström-Stirnseite einen zumindest annähernd kreisförmigen Querschnitt auf. Als annähernd kreisförmiger Querschnitt werden auch angesehen ovale, geschlossene Querschnitte und sich über die Länge des Filterkörpers ändernde Querschnitte, die beispielsweise an einem ersten Ende an der Anström-Stirnseite offen und kreisförmig und am anderen Ende beispielsweise linienförmig verschlossen sind oder in einer Spitze enden oder in einem kugel-, pyramiden-, oder kegelförmigem Endstück. Statt stetig runden Querschnitten können am offenen Ende auch mehreckige, sich aufgrund ihrer Eckenzahl an einen kreisförmigen Querschnitt annähernde Formen, bevorzugt vier- oder mehreckig, weiter bevorzugt mit Innenwinkeln von 90° oder größer, vorgesehen werden.
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Grundsätzlich kommt auch eine Durchströmung der Filtersocke in Gegenrichtung in Betracht, so dass das Rohfluid über eine geschlossene Stirnseite bzw. die Seitenwände in das Innere der Filtersocke eintritt und als gereinigtes Fluid axial über die gegenüberliegende Stirnseite austritt.
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An dem Trägerteil sind mindestens zwei, vorteilhafterweise mehr als zwei Filtersocken gehalten, welche zumindest annähernd parallel zueinander angeordnet sind und jeweils als länglich ausgebildete Filterkörper ausgeführt sind.
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Die Filtersocken weisen bevorzugt im Bereich einer Stirnseite den zumindest annähernd kreisförmigen Querschnitt auf, wohingegen die gegenüberliegende Stirnseite einen verjüngten Querschnitt besitzen kann. Sofern die Anström-Stirnseite mit dem zumindest annähernd kreisförmigen Querschnitt versehen ist, ist entsprechend die gegenüberliegende Stirnseite der Filtersocke ggf. mit einer verjüngten, beispielsweise zu einer Kante zulaufenden Stirnseite versehen. Diese Stirnseite ist insbesondere geschlossen ausgeführt, wohingegen die zumindest annähernd kreisförmige Stirnseite vorteilhafterweise offen ausgebildet ist. Die Anströmung erfolgt bevorzugt über die offene Stirnseite, über die das herangeführte Fluid axial in das Innere jeder Filtersocke eingeleitet wird. Der Austritt erfolgt dann über die gegenüberliegende, geschlossene Stirnseite bzw. die Seitenwände der Filtersocke.
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Die Anström-Stirnseiten der Filtersocken liegen vorteilhafterweise in einer gemeinsamen Ebene. Der Trägerkörper, an dem die Filtersocken gehalten sind, kann als eine ebene, stufenförmige oder beispielsweise bogen-, kreis- oder wellenförmig gewölbte Trägerplatte mit Ausnehmungen zur Aufnahme der Filtersocken ausgebildet sein, wobei in diesem Fall eine Seitenfläche der Trägerplatte mit der Anström-Stirnseite zusammenfällt bzw. parallel zu dieser liegt. Soweit eine Mehrzahl von Filtersocken in das Trägerteil eingebracht ist, sind diese in der Anströmebene vorteilhafterweise verteilt angeordnet, so dass in zwei verschiedene Richtungen in der Anströmebene mehrere Filtersocken platziert sind. Die Filtersocken können zueinander den gleichen Abstand haben, wobei auch Ausführungen möglich sind mit unterschiedlichen Abständen zwischen den Filtersocken.
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Des Weiteren sind Ausführungen möglich, bei denen in einem Filtereinsatzteil ausschließlich Filtersocken der gleichen axialen Länge verwendet werden, als auch Ausführungen mit Filtersocken mit mindestens zwei unterschiedlichen axialen Längen.
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Insgesamt ergibt sich durch die Verwendung von Filtersocken als Filterelemente im Filtereinsatzteil eine flexible Anpassung an unterschiedliche Einbausituationen und Strömungsverhältnisse. Insbesondere können die Filtersocken in ihrer Länge und Anordnung in der Trägerplatte an ein dem eigentlichen Filtergehäuse nachgeordnetes Bauteil angepasst sein und in dieses hineinragen. Die Filtereinrichtung wird somit besonders Platz sparend. Zudem können die Filtersocken in einfacher Weise aus einem Filtermaterial hergestellt werden, beispielsweise dadurch, dass ausgehend von einem rechteckförmigen Grundquerschnitt die Socken zylindrisch zusammengerollt und ihrer axialen Länge nach im überlappenden Seitenwandbereich verbunden werden und zudem eine Stirnseite beispielsweise durch Umklappen und Verbinden geschlossen wird. Die Verbindung erfolgt beispielsweise durch Nähen, Kleben oder Schweißen.
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Als Material für die Filtersocke kommt insbesondere ein verformbares, nachgiebiges Material in Betracht, beispielsweise Vlies oder Papier. Durch den Strömungsdruck des herangeführten Fluids richten sich die Filtersocken in der Strömung aus.
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Die Filtersocken sind vorteilhafterweise so an dem Trägerteil gehalten, dass ein ausreichend großer Abstand zwischen den benachbarten Filtersocken gegeben ist, um einerseits optimale Strömungsverhältnisse im Zwischenraum zwischen den Filtersocken zu erhalten und andererseits eine unerwünschte Geräuschbildung zu vermeiden, die durch ein Berühren benachbarter Filtersocken entstehen kann.
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Die Eigensteifigkeit der Filtersocken hängt von dem Filtermaterial sowie den geometrischen Abmessungen einschließlich der Wanddicken ab. Die Filtersocke kann ggf. unter ihrem Eigengewicht verformbar sein, wobei auch Ausführungen möglich sind, bei denen die Filtersocke bei einer entsprechenden Wahl des Filtermaterials sowie der geometrischen Dimensionen eine ausreichend hohe Steifigkeit aufweist und sich nicht unter ihrem Eigengewicht verformt. Es ist vorteilhaft, die Filtersocken mit einer geringen Steifigkeit auszugestalten, um einen möglichst flachen Filtereinsatz zu erhalten. Die Filtersocken nehmen ihre endgültige körperliche Form dann erst während des Betriebs der Filtereinrichtung an, wenn die Filtersocken vom Fluid durchströmt werden. Hierdurch ist nicht nur eine besonders Platz sparende Lagerung der Filtereinsätze möglich, sondern auch eine einfache Montage bei engem Bauraum ermöglicht.
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Ggf. kann der Filtersocke ein Stützelement zur Stützung und Stabilisierung zugeordnet sein; das Stützelement ragt beispielsweise in den Innenraum der Filtersocke ein oder befindet sich an der Außenseite der Filtersocke. Das Stützelement kann sich über eine axiale Teillänge der Filtersocke oder über die gesamte axiale Länge der Filtersocke erstrecken. Des Weiteren ist es möglich, dass das Stützelement sich über den gesamten Umfang oder nur über einen Teil des Umfangs der Filtersocke erstreckt.
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Die Filtersocken sind vorzugsweise an ihrer Anströmseite an dem Trägerteil gehalten. Es genügt, lediglich ein Trägerteil vorzusehen, wobei ggf. auch ein zweites Trägerteil zur Stützung und Halterung der Filtersocken vorhanden sein kann und die beiden Trägerteile axial auf Abstand zueinander liegen. Die beiden Trägerteile können jeweils im Bereich einer Stirnseite der Filtersocken angeordnet sein.
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Die Filtersocken sind vorzugsweise mechanisch im Bereich ihrer Anström-Stirnseite an dem Trägerteil gehalten bzw. mit diesem verbunden, insbesondere auf formschlüssige Weise. Beispielsweise wird die offene Stirnseite jeder Filtersocke in eine Ausnehmung in dem Trägerteil eingeführt und mit Hilfe eines Clips am Trägerteil gehalten. Möglich ist auch eine sonstige Verbindungsart, wie beispielsweise ein Verkleben oder Verschweißen der Filtersocke mit dem Trägerteil.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Filtereinsatzteil für eine Filtereinrichtung einer Brennkraftmaschine insbesondere einen Luftfilter für eine Brennkraftmaschine, das genau einen Filterkörper aufweist, der an einem Trägerteil gehalten und als Filtersocke ausgeführt ist. Die Filtersocke ist aus einem nachgiebigen Filtermaterial gefertigt, beispielsweise Vlies oder Papier. Vorteilhaft weist die Filtersocke im Bereich einer ihrer Stirnseiten, vorzugsweise der Anström-Stirnseite, einen zumindest annähernd kreisförmigen Querschnitt auf. Die Filtersocke ist vorzugsweise in einem plattenförmigen Trägerteil gehalten, wobei über die bevorzugt offene Stirnseite das zu reinigende Fluid in das Innere der Filtersocke geleitet wird, das durch die Seitenwände bzw. die geschlossen ausgeführte, gegenüberliegende Stirnseite der Filtersocke hindurchströmt.
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Die geometrische Ausführung der Filtersocke und die Halterung in dem Trägerteil sowie ggf. vorhandene Stützelemente in der Filtersocke können in der gleichen Weise wie bei der ersten erfindungsgemäßen Ausführung ausgebildet sein.
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Das Filtereinsatzteil mit einer oder mehreren Filtersocken ist Bestandteil einer Filtereinrichtung zur Fluidfiltration und kann in ein Filtergehäuse der Filtereinrichtung eingesetzt werden. Es kommt sowohl eine Verwendung des Filtereinsatzteils als alleiniges Filterelement in der Filtereinrichtung in Betracht als auch eine Verwendung in einer Filtereinrichtung mit mehreren Filterelementen, die zumindest ein Hauptfilterteil und ein nachgeschaltetes Sekundärfilterteil umfassen, wobei das mit der mindestens einen Filtersocke ausgebildete Filtereinsatzteil vorzugsweise das Sekundärfilterteil bildet, ggf. auch das Hauptfilterteil.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 ein Schnitt durch ein Filtereinsatzteil zur Gasfiltration mit mehreren Filterkörpern, die jeweils als Filtersocke ausgebildet und an einer gemeinsamen Trägerplatte gehalten sind
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2 eine stirnseitige Ansicht der Trägerplatte
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3 eine Filtersocke in Einzeldarstellung
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4 eine Ausschnittvergrößerung aus dem Verbindungsbereich zwischen Filtersocke und Trägerplatte
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5 eine Filtersocke in schematischer Schnitt-Darstellung
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6 eine Filtersocke in schematischer Schnitt-Darstellung
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7 eine Filtersocke in schematischer Schnitt-Darstellung
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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In 1 ist ein Filtereinsatzteil 1 einer Filtereinrichtung zur Luftfiltration für die Verbrennungsluft einer Brennkraftmaschine dargestellt. Hierbei kann das Filtereinsatzteil 1 das Hauptfilterteil oder besonders vorteilhaft das einem Hauptfilterteil nachgeordnete Sekundärfilterteil bilden. Das Filtereinsatzteil 1 weist eine Mehrzahl von Filterkörpern bzw. -elementen auf, die alle als Filtersocke 2 ausgeführt und an einem gemeinsamen Trägerteil 3 gehalten sind, welches als Trägerplatte ausgeführt ist. Die Filtersocken 2 weisen jeweils eine Längserstreckung mit einer Längsachse 12 auf und liegen zumindest annähernd parallel zueinander.
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Jede Filtersocke 2 ist im Bereich ihrer Anström-Stirnseite 4 an der Trägerplatte 3 gehalten und zu diesem Zweck in eine Ausnehmung 5 (2) in der Trägerplatte 3 eingesetzt und mit Hilfe eines Clipses 6 kraft- und formschlüssig in der Ausnehmung 5 der Trägerplatte 3 fixiert. Die Befestigung erfolgt in der Weise, dass zunächst die Filtersocke 2 mit der Stirnseite in eine Ausnehmung 5 in der Trägerplatte 3 eingeführt wird und anschließend der Clip 6, welcher als Befestigungsring ausgebildet ist, in die Ausnehmung 5 eingesetzt wird, wodurch die Wandung der Filtersocke 2 eingeklemmt und mit der Trägerplatte 3 sicher verbunden wird. Der ringförmige Clip 6 weist eine außenseitige, umlaufende Nut auf, mit der der Clip 6 in die Ausnehmung 5 eingesetzt werden kann zur formschlüssigen Aufnahme und Sicherung der Filtersocke 2.
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In die ebene Trägerplatte 3 ist eine Vielzahl von Ausnehmungen 5 zur Aufnahme jeweils einer Filtersocke 2 angebracht. Die Ausnehmung 5 und damit auch die Anordnung der Filtersocken 2 können regelmäßig in ebener Verteilung erfolgen, wobei ggf. auch eine nicht-regelmäßige Verteilung in Betracht kommt. Die Befestigung der Filtersocken 2 an der Trägerplatte 3 erfolgt strömungsdicht, um Fehlluftströme zu vermeiden.
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Die Anströmung der Filtersocken 2 erfolgt gemäß den Pfeilen 7, 8 und 9 wie in 1 dargestellt. Die Seitenfläche der Trägerplatte 3 bildet zugleich die Anströmebene für sämtliche Filtersocken 2. Das Rohfluid wird über die offene Stirnseite in jede Filtersocke 2 eingeführt, wobei die Seitenwände bzw. die der offenen Stirnseite gegenüberliegende, geschlossen ausgeführte Stirnseite 13 der Filtersocke 2 zur Filtration dient. Das Fluid tritt gemäß den Pfeilen 8 durch die Seitenwände jeder Filtersocke 2 bzw. gemäß den Pfeilen 9 über die geschlossen ausgeführte Stirnseite 13 hindurch. Der Abstand zwischen den Ausnehmungen 5 in der Trägerplatte 3 bzw. den in die Ausnehmungen 5 eingesetzten Filtersocken zueinander ist so bemessen, dass zum einen die Abströmung des gereinigten Fluids zwischen benachbarten Filtersocken nicht gestört wird und zum anderen auch eine unerwünschte Berührung benachbarter Filtersocken während des Betriebs vermieden wird.
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Die Filtersocken 2 können aus einem nachgiebigen Material gefertigt sein, beispielsweise aus Vlies oder Papier. Wie in 3 dargestellt, weisen die Filtersocken 2 eine geradlinige, sich in Achsrichtung der länglich ausgeführten Filtersocke 2 erstreckenden Verbindungsbereich 10 auf, in welchem sich die Seitenwände der Filtersocke überlappen, wobei im Bereich der Überlappung eine Verbindung erzeugt wird, beispielsweise durch Nähen, Schweißen oder Kleben. Ein weiterer Verbindungsbereich 11 befindet sich an der Stirnseite 13, die der Anström-Stirnseite 4 axial gegenüberliegt. Auch hier kann durch Umklappen des stirnseitigen Endabschnittes und Verschweißen, Kleben oder Vernähen eine Verbindung erreicht werden. Als Ausgangsmaterial kann beispielsweise ein rechteckförmig zugeschnittenes Filtermittel dienen, das entsprechend wie in 3 zu einer Filtersocke geformt und über die Verbindungsbereiche 10 und 11 zusammengefügt wird.
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Die Filtersocken 2 können ohne einen das Filtermaterial stützenden Stützkörper und mit einer geringen Steifigkeit ausgelegt sein. Bei der Montage ist das Filtereinsatzteil 1 somit flach. Erst wenn die Filtersocken 2 im Betrieb der Brennkraftmaschine von der zu reinigenden Luft durchströmt werden, entfalten sie sich.
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Die Filtersocken 2 können auch Querschnitte aufweisen, die sich über die Länge des Filterkörpers ändern. Als Beispiele werden genannt Formen, die – wie in 5–7 gezeigt – an einer Anström-Stirnseite 4 offen sind und die beispielsweise am anderen Ende linienförmig verschlossen sind (3), in einer Spitze enden (6) oder in einem kugel- (5), pyramiden-, oder kegelförmigem (7) Endstück.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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