DE102014016908A1

DE102014016908A1 - Filterelement mit Filterbalg

Info

Publication number: DE102014016908A1
Application number: DE102014016908.1A
Authority: DE
Inventors: Sven Epli
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2013-11-20
Filing date: 2014-11-17
Publication date: 2015-05-21
Anticipated expiration: 2034-11-18
Also published as: WO2015074806A1; CN105722577A; DE102014016908B4; US10213723B2; CN105722577B; US20160263514A1; CN110975461A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Filterelement (10) für Fluide, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Filterbalg (12) aus einem Filtermedium (14), das in dem Filterbalg (12) entlang von Faltkanten (26), insbesondere zickzackförmig, in Falten (34) gelegt ist, die sich jeweils zwischen gegenüberliegenden Stirnkanten (22) des Filterbalgs (12) erstrecken, wobei auf gegenüberliegenden Stirnseiten (20) des Filterbalgs (12) jeweils eine Stirnfalte (24) mit einer Faltkante (26) und einem gegenüberliegenden freien Stirnrand (30) angeordnet ist und wenigstens zwei Faltkanten (26), die entlang einer Stirnkante (22) einer Falte (34) aufeinander folgen, in sich gegenüberliegenden Oberflächen (16, 18) des Filterbalgs (12) enden, wobei wenigstens ein Abschnitt einer der Stirnkanten (22) schräg zu wenigstens einer der Faltkanten (26) so verläuft, dass in diesem Abschnitt die Faltkanten (26) auf der einen Oberfläche (16) eine andere Länge aufweisen als die Faltkanten (26) der anderen Oberfläche (18) und wobei die Falten (34) seitens der Stirnkanten (22) seitlich abgedichtet sind. Die Erfindung betrifft ferner ein Filtersystem (100) mit einem solchen Filterelement (10).

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Filterelement sowie ein Filtersystem zum Filtern eines Fluids mit einem Filterbalg, insbesondere zur Verwendung als Flachluftfilter einer Brennkraftmaschine.
Stand der Technik
Die Stirnfalten im Sinne der Erfindung sind die beiden äußeren Falten an gegenüberliegenden Stirnseiten des Filterbalgs. Die Stirnränder sind die beiden freien Ränder des Filtermediums, welche entlang der Stirnfalten verlaufen und diese an den Stirnseiten des Filterbalgs begrenzen. Die Stirnkanten des Filterbalgs sind die beiden anderen freien Ränder des Filterbalgs, die sich zwischen den Stirnrändern erstrecken und entsprechend der Faltung des Filterbalgs verlaufen. Die Faltkanten sind die Kanten, entlang denen das Filtermedium gefaltet ist. Bei einem vom Markt her bekannten zickzackförmig gefalteten, etwa quaderförmigen Filterbalg sind die Stirnränder und die Faltkanten in der Regel gerade und verlaufen parallel zueinander. Die Stirnkanten verlaufen von der Seite auf den Filterbalg betrachtet zickzackförmig und senkrecht zu den Stirnrändern und den Faltkanten. Vor dem Falten des Filtermediums verlaufen die Stirnkanten des später eine etwa quaderförmige gedachte Umhüllende aufweisenden Filterbalgs gerade und parallel zueinander. Die gedachte Umhüllende wird durch die Stirnkanten, die auf einer Reinfluidseite des Filterbalgs benachbarten Faltkanten bzw. Stirnränder und die auf einer Rohfluidseite benachbarten Faltkanten bzw. Stirnränder aufgespannt.
Bei Filterbälgen von Flachfilterelementen sind die Filtermedien nicht geschlossen, das heißt, die Stirnfalten sind ebenso wie die Stirnkanten nicht miteinander verbunden. Im Unterschied dazu sind bei Filterbälgen von Rundfilterelementen die Filtermedien geschlossen, das heißt, ihre Stirnfalten sind miteinander verbunden. Filterbälge von Flachfilterelementen können dabei eben sein, aber auch Biegungen in unterschiedliche Richtungen aufweisen.
Offenbarung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Filterelement zum Filtern eines Fluids zu schaffen, das große Designvielfalt erlaubt. Eine weitere Aufgabe ist die Schaffung eines Filtersystems mit einem entsprechenden Filterelement.
Die vorgenannten Aufgaben werden gelöst von einem Filterelement, bei dem wenigstens ein Abschnitt einer seiner Stirnkanten schräg zu wenigstens einer der Faltkanten so verläuft, dass in diesem Abschnitt die Faltkanten auf der einen Oberfläche eine andere Länge aufweisen als die Faltkanten der anderen Oberfläche und wobei die Falten seitens der Stirnkanten seitlich abgedichtet sind, sowie durch ein Filtersystem mit einem solchen Filterelement.
Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
Es wird ein Filterelement für Fluide vorgeschlagen, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Filterbalg aus einem Filtermedium, das in dem Filterbalg entlang von Faltkanten, insbesondere zickzackförmig, in Falten gelegt ist, die sich jeweils zwischen gegenüberliegenden Stirnkanten des Filterbalgs erstrecken, wobei auf gegenüberliegenden Stirnseiten des Filterbalgs jeweils eine Stirnfalte mit einer Faltkante und einem gegenüberliegenden freien Stirnrand angeordnet ist und wenigstens zwei Faltkanten, die entlang einer Stirnkante einer Falte aufeinander folgen, in sich gegenüberliegenden Oberflächen des Filterbalgs enden, wobei wenigstens ein Abschnitt einer der Stirnkanten schräg zu wenigstens einer der Faltkanten so verläuft, dass in diesem Abschnitt die Faltkanten auf der einen Oberfläche eine andere Länge aufweisen als die Faltkanten der anderen Oberfläche und wobei die Falten seitens der Stirnkanten jeweils mittels zumindest einer Dichtmittelspur, insbesondere einer Stützleimraupe, seitlich abgedichtet sind.
Durch eine zumindest bereichsweise ausgebildete Abschrägung einer Stirnkantenfläche am Element und/oder aber einen linearen ”Verzug” der Stirnkantenfläche im Raum ist eine eindeutige Orientierung des Filterbalgs im Filtergehäuse gegeben. Dies wird durch den Filterbalg selbst sichergestellt und nicht durch eine angebrachte Zusatzgeometrie, wie beispielsweise durch Schäumen, weitere Kunststoffteile und dergleichen. Eine Verwechslung der Strömungsrichtung und der Faserorientierung durch ein versehentliches Verdrehen des Filterbalgs ist somit in der Fertigung nicht mehr gegeben. Eine Orientierung des Filterbalgs kann z. B. bei Luftfiltern sehr vorteilhaft sind, die mit einem Luftmassenmesser zusammenwirken. Derartige Sensoren reagieren sehr empfindlich auf die Art der Anströmung des Fluids, so dass eine definierte und reproduzierbare Einbaulage des Filterbalgs sehr vorteilhaft ist.
Eine Stirnkantenfläche ist dabei jeweils diejenige Oberfläche, in der die Stirnkanten der Falten enden.
Es können im Filterelement vorteilhafterweise Faltenformen realisiert werden, deren Stirnkantenabschnitte und Faltkanten entlang von Kreisabschnitten, Ellipsenabschnitten oder Vielecken verlaufen. So kann eine Formfreiheit für den Filterbalg und damit das Filterelement, insbesondere ein Flachfilterelement, weiter verbessert werden. Der Filterbalg und das Flachfilterelement können so optimal an unterschiedliche Filtergehäuse angepasst werden.
Der Filterbalg kann statt einer etwa quaderförmigen Umhüllenden auch eine andersartige, insbesondere polyedrische, vorzugsweise eine etwa prismatische, keil(stumpf)artige Umhüllende oder eine Art ellipsoide Umhüllende aufweisen. So kann vorgesehen sein, dass sich der Filterbalg je nach Durchströmungsrichtung des Fluids durch den Filterbalg in Durchströmrichtung verjüngt bzw. erweitert. Die Falten des Filterbalgs können vorteilhafterweise eine Trapezform haben. Vorteilhafterweise kann der Filterbalg bzgl. der Stirnkanten symmetrisch aufgebaut sein.
Es können vorteilhafterweise Faltenformen realisiert sein, deren Stirnkantenabschnitte und Faltkanten entlang von Kreisabschnitten, Ellipsenabschnitte oder Vielecken verlaufen. So kann eine Formfreiheit für den Filterbalg und insbesondere für ein Flachfilterelement weiter verbessert werden. Der Filterbalg und das Flachfilterelement können so optimal an unterschiedliche Filtergehäuse angepasst werden.
Bei einem bevorzugten Beispiel bildet der schräge Abschnitt im Wesentlichen eine gesamte Stirnkantenfläche.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung können die Stirnkanten zusätzlich schräg zu derjenigen Richtung verlaufen in welcher die Faltenkanten aufeinander folgen.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung können die Falten seitens der Stirnkanten jeweils mittels zumindest einer Dichtmittelspur, insbesondere einer Stützleimraupe, seitlich abgedichtet sein. Durch die Dichtmittelspur seitens der Stirnkanten ergibt sich eine besonders flexibel gestaltbare seitliche Abdichtung der Falten des Faltenbalgs, die mit einer üblichen Seitenbandabdichtung praktisch nicht erreichbar ist. Vorzugsweise folgt zumindest eine der Dichtmittelspuren der Stirnkante in dem wenigstens einen schrägen Abschnitt der Stirnkante. Insbesondere verläuft die Dichtmittelspur bzw. verlaufen die Dichtmittelspuren mit einem weitgehend konstanten Abstand von der jeweils zugeordneten Stirnkante, vorzugsweise längs des gesamten Faltenbalgs. Im Speziellen ergibt sich in dem schrägen Abschnitt bzw. den schrägen Abschnitten der Stirnkanten eine entsprechend schräg verlaufende seitliche Abdichtung mittels einer Dichtmittelspur.
Günstigerweise kann am Umfang des Faltenbalgs eine umlaufende Dichtung, insbesondere eine an dem Filterbalg angeschäumte Dichtung, vorzugsweise aus PUR-Schaum, vorgesehen sein.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung kann sich der zumindest eine Abschnitt wenigstens einer der Stirnkanten zusätzlich schräg zu derjenigen Richtung erstrecken, in welcher die Faltenkanten aufeinander folgen. Dadurch wird im Volumen des Faltenbalgs ein Freiraum geschaffen, der eine eindeutige Einbaulage des Filterbalgs ermöglicht, wobei günstigerweise der Freiraum für ein Filtergehäusebauteil vorgesehen sein kann.
Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung kann am Umfang des Faltenbalgs eine umlaufende Dichtung, insbesondere eine an dem Filterbalg angeschäumte Dichtung, vorzugsweise aus PUR-Schaum, vorgesehen sein. Auf diese Weise können große Gestaltungsmöglichkeiten der Form des Filterelements erreicht werden.
Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung kann wenigstens ein erster Elementabschnitt und ein zweiter Elementabschnitt vorgesehen sein, die jeweils auf gegenüberliegenden Stirnseiten parallel zueinander verlaufende Stirnkantenabschnitte der Stirnkantenfläche aufweisen, wobei ein Elementabschnitt senkrecht zu den Faltkanten verlaufende Stirnkanten aufweist und der andere Elementabschnitt wenigstens eine abgeschrägte Stirnkantenfläche aufweist. Vorteilhaft kann der Elementabschnitt mit abgeschrägter Stirnkante kürzere Faltkanten aufweisen als der andere Elementabschnitt. Auf diese Weise können Flachfilterelemente mit flexiblem Grundriss gestaltet werden, die in definierter Weise verwechslungssicher in ein Filtergehäuse eingesetzt werden können.
Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung können ein oder mehrere Abschnitte der Stirnkanten, die schräg zu wenigstens einer der Faltkanten verlaufen, einen Randverlauf mit wenigstens einer Richtungsänderung aufweisen. Insbesondere kann ein wellenförmiger Rand gebildet sein. Es besteht eine große Designfreiheit, die sich nach dem verfügbaren Bauraum für das fertige Filterelement oder auch das fertige Filtersystem, in dem das Filterelement zum Einsatz kommt, richten kann.
Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung kann in den durch den wenigstens einen schräg verlaufenden Abschnitt der Stirnkante geschaffene Raum im verbauten Zustand des Filterelements bestimmungsgemäß ein Gehäusebauteil eines Filtergehäuses so ragen, dass sich bei einem flachen Filterelement eine eindeutige Einbaulage ergibt. Durch die Möglichkeit des definierten Einbaus des Filterelements in ein Filtergehäuse kann eine Verwechslung von Reinseite und Rohseite des Filterbalgs vermieden werden. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn das Filtermedium eine inhomogene innere Struktur aufweist, wie etwa eine in der Durchströmrichtung variable Filtercharakteristik, eine tiefenvariable chemische Belegung des Filtermediums und dergleichen mehr.
Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung kann der Filterbalg zu einem Rundelement zusammengefügt sein. Insbesondere kann das Rundelement an einem axialen Ende zylinderförmig ausgebildet sein und eine Endscheibe aufweisen, insbesondere eine geschlossene Endscheibe, die sich im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Rundelements erstreckt und am entgegengesetzten axialen Ende wenigstens bereichsweise abgeschrägt ist. Am wenigstens bereichsweise abgeschrägten Ende des Rundelements kann eine umlaufende Dichtung, insbesondere eine an dem Filterbalg angeschäumte Dichtung, vorzugsweise aus PUR-Schaum, vorgesehen sein, wobei die Dichtung eine Öffnung aufweist, durch die das Innere des Rundelements zugänglich ist. Es lässt sich ein platzsparendes Filterelement und Filtersystem mit Filterelement gestalten, das bauraumangepasst an einen Einsatzort verbaut werden kann.
Vorteilhaft kann am wenigstens bereichsweise abgeschrägten Ende des Rundelements eine Dichtung vorgesehen, insbesondere angeschäumt, sein. Das wenigstens bereichsweise abgeschrägte Ende kann an seiner Oberfläche ganz mit der Dichtung abgedeckt sein, oder es kann nur ein Teil, etwa ein ringförmiges Gebiet, mit der Dichtung abgedeckt sein. Das unbedeckte Gebiet dieser Stirnkante kann mit einer Dichtmittelspur, insbesondere einer Leimraupe, abgedichtet sein.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Falten eine voneinander verschiedene Faltenhöhe aufweisen, insbesondere eine von einer Seitenkante zu einer anderen Seitenkante des Filterbalgs sich kontinuierlich verändernde Faltenhöhe aufweisen. Im Speziellen kann die Faltenhöhe von einem Ende des Filterbalgs zu einem anderen Ende des Filterbalgs zunehmen oder abnehmen, so dass eine keilartige Form der Höhe des Filterbalgs darstellbar ist, was sich für bestimmte Einbauanforderungen in Kraftfahrzeugen als günstig erweisen kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Filtersystem mit einem Filtergehäuse vorgeschlagen, in dem ein auswechselbares erfindungsgemäßes Filterelement für Fluide, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, angeordnet ist. Insbesondere kann das Filtergehäuse eine zum abgeschrägten Stirnkantenabschnitt komplementäre Struktur auf weisen, die einen verwechslungssicheren Einbau des Filterelements in das Filtergehäuse erlaubt.
Das Filtersystem mit dem erfindungsgemäßen Filterelement erlaubt eine günstige Ausnutzung des verfügbaren Bauraums beim Verbau des Filtersystems, der gerade im Kraftfahrzeugbereich knapp bemessen ist. Bei gleich kompliziertem Einbauraum gelingt hierdurch eine Steigerung der Kapazität des Filterelements.
Besonders günstig ist die Verwendung des Filterelements als Luftfilter, insbesondere als Flachluftfilter oder Rundfilter einer Brennkraftmaschine. Denkbar ist auch die Verwendung für andere strömende Medien, wie Öl, Kraftstoff, Harnstoff und dergleichen.
Nach einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung des Filterelements als Flachluftfilter einer Brennkraftmaschine.
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 isometrische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Filterbalgs eines Flachfilterelements eines Luftfilters einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, wobei der Filterbalg aus einem Filtermedium zickzackförmig gefaltet ist, eine trapezförmige Grundfläche und in einer Querrichtung einen etwa konischen Verlauf hat;
2 eine isometrische Darstellung eines Filterbalgs mit Blick auf dessen Unterseite nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem rechteckigen Grundriss und einem zickzackförmig gefalteten Filterbalg mit einer schräg verlaufenden Stirnfläche an einer Stirnkantenfläche mit einem linearen Verzug der Falten des Filterbalgs im Raum;
3 eine isometrische Darstellung eines Filtersystems mit einem Filtergehäuse, in dem das Filterelement aus 2 eingesetzt ist;
4 eine isometrische Darstellung eines Filterelements des Filterbalgs aus 3 mit umlaufender angeschäumter Dichtung;
5 eine isometrische Darstellung eines Filtersystems aus 3 mit teilweise aufgeschnittenem Filtergehäuse mit dem Filterbalg aus 2;
6 eine isometrische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Filterelements mit rechteckigem Grundriss mit abgeschrägter Stirnkante in einem Segment des Filterbalgs;
7 eine isometrische Darstellung des Filterbalgs des Filterelements aus 6;
8 eine isometrische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Filterelements mit im Wesentlichen rechteckigem Grundriss, jedoch mit einer wellenförmigen abgeschrägten Stirnkantenfläche;
9 eine Seitenansicht des Filterelements aus 8;
10 eine isometrische Darstellung eines Filterbalgs für ein Filterelement nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der Filterbalg zu einem Rundelement gefügt und an einem Ende abgeschrägt ist;
11 eine isometrische Darstellung eines Filterelements mit dem zum Rundelement gefügten Filterbalg aus 10, welches an einem Ende eine waagerechte Endplatte aufweist und am gegenüberliegenden Ende abgeschrägt ist und am abgeschrägten Ende mit einer umlaufenden ringförmigen Dichtung abgedichtet ist;
12 eine isometrische Darstellung des Filterelements mit dem zum Rundelement gefügten Filterbalg aus 10, welches an einem Ende eine waagerechte Endplatte aufweist und am gegenüberliegenden Ende abgeschrägt und teilweise mit einer ringförmigen Dichtung abgedeckt ist, wobei freiliegende Bereiche der abgeschrägten Stirnkantenfläche mit einer Dichtmittelspur im Filterbalg abgedichtet sind;
13 eine isometrische Darstellung eines Filterbalgs für ein Filterelement nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der Filterbalg zu einem Rundelement gefügt und an einem Ende einen nicht abgeschrägten Bereich seiner Stirnkantenfläche und einen abgeschrägten Bereich seiner Stirnkantenfläche aufweist;
14 eine isometrische Darstellung des Filterelements mit dem zum Rundelement gefügten Filterbalg aus 13, welches an einem Ende eine waagerechte Endplatte aufweist und am gegenüberliegenden Ende mit einer ringförmigen Dichtung abgedichtet ist.
Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen nur Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
In 1 ist ein Filterbalg 12 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel eines ansonsten nicht gezeigten Flachfilterelements eines Luftfilters einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs gezeigt. Das Flachfilterelement weist eine trapezförmige Grundfläche auf. Das Flachfilterelement kann in ein Filtergehäuse des Luftfilters zur Filtrierung von Verbrennungsluft der Brennkraftmaschine eingebaut werden. Das entsprechende Flachfilterelement kann bei Bedarf, beispielsweise bei Erreichen einer Beladungsgrenze, einfach ausgetauscht werden.
Der Filterbalg 12 ist aus einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium 14 gebildet. Der Filterbalg 12 hat zwei Oberflächen 16, 18, die, je nach vorgesehener Strömungsrichtung 28, eine Reinluftseite, in 1 oben, und eine Rohluftseite, in 1 unten, bilden. Ferner weist der Filterbalg 12 zwei Stirnseiten 20, in 1 im Vorder- bzw. Hintergrund, sowie zwei Stirnkanten 22 auf, in der Figur links und rechts. Die Stirnkanten 22 enden auf jeder Seite des Filterbalgs 12 auf einer Stirnkantenfläche 41.
Der Filterbalg 12 ist an seinen Stirnfalten 24 und seinen Stirnkanten 22 offen, d. h. weder die Stirnfalten 24 noch die Stirnkanten 22 sind miteinander verbunden. Die Stirnfalten 24 sind die äußeren Falten an den Stirnseiten 20 des Filterbalgs 12. Sie verlaufen parallel zu Faltkanten 26, entlang denen das Filtermedium 14 gefaltet ist, wobei die Faltkanten 26 in einer Richtung 80 zwischen der vorderen und hinteren Stirnseite 20 aufeinander folgen. Die Faltkanten 26 verlaufen senkrecht zur Richtung 80. Faltkanten 26 von aufeinanderfolgenden Falten 34 enden jeweils alternierend in der ersten und zweiten Oberfläche 16, 18. Die Stirnkanten 22 haben von der Seite betrachtet jeweils den zickzackförmigen Verlauf der Faltung.
Eine Durchströmrichtung der zu filtrierenden Luft durch das Filterelement 10 von der Rohluftseite (hier die untere Oberfläche 18) zur Reinluftseite (hier die obere Oberfläche 16) ist in 1 durch einen Pfeil 28 angedeutet. Zwei Stirnränder 30 der Stirnfalten 24 befinden sich auf der unteren Oberfläche 18. In 1 ist im Vordergrund einer der beiden Stirnränder 30 sichtbar. Jeweils zwischen benachbarten Faltkanten 26 einer Falte 34 bzw. einer Stirnfalte 24 kann das Filtermedium 14 mit einer Mehrzahl von Prägestegen (nicht dargestellt) versehen sein, die sich senkrecht zu den Faltkanten 26 erstrecken. Die Prägestege dienen zur Stabilisierung der Falten 34 bzw. der Stirnfalten 24. Das Filtermedium 14 kann entlang der Faltkanten 26 scharf geknickt oder auch sanft gebogen sein.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind beispielhaft die Faltkanten 26 auf der oberen Oberfläche 16 kürzer als die ihnen jeweils benachbarten Faltkanten 26 auf der unteren Oberfläche 18, d. h. die Stirnkanten 22 beider Stirnkantenflächen 41 verlaufen schräg zu den Faltenkanten 26. Insgesamt verlaufen beide Stirnkantenfläche 41 schräg zu den Faltkanten 26. Zusätzlich verlaufen die Stirnkanten 22 bzw. die Stirnkantenflächen 41 in diesem Beispiel auch schräg zur Richtung 80.
Durch den schrägen Verlauf der Stirnkantenflächen 41 gegenüber der Faltenkanten 26 wechseln sich im ungefalteten Zustand entsprechende lange Faltkanten 26 und kurze Faltkanten 26 wechselweise nebeneinander ab. Vor dem Falten des Filtermediums 14 verlaufen die Stirnkanten 22 zickzackförmig. Die Stirnkanten 22 treffen jeweils schräg auf die Faltkanten 26. Dabei fällt jede Spitze des Zickzackverlaufs mit einer der Faltkanten 26 zusammen. Der Filterbalg 12 weitet sich in einer Querrichtung, in der sich die Faltkanten 26 erstrecken, gegen die Durchströmrichtung 28 zur unteren Oberfläche 18 hin etwa konisch auf. Eine gedachte Umhüllende des Filterbalgs 12, die durch die Stirnkanten 22, die auf einer oberen Oberfläche 16 des Filterbalgs 12 benachbarten Faltkanten 26 und die auf der unteren Oberfläche 18 benachbarten Faltkanten 26 bzw. Stirnränder 30 aufgespannt wird, hat insgesamt etwa die Form eines Keilstumpfs. Im gezeigten Ausführungsbeispiel verbreitert sich der Filterbalg 12 auch entlang der Richtung 80 von der in der Figur vorderen Stirnseite 20 zur hinteren Stirnseite 20, so dass dessen Grundfläche ein Trapez ist.
Auf der oberen Oberfläche 16 des Filterbalgs 12 verläuft jeweils neben den Stirnkanten 22 eine Stützleimraupe 42. Die Stützleimraupen 42 werden vor oder nach dem Einbringen von Perforation oder Schnittkanten sowie vor oder nach dem Aufstellen der Falten 34 des Filterbalgs 12 auf das Filtermedium 14 aufgebracht. Nach dem Aufstellen der Falten 34 und der Stirnfalten 24 und nach erfolgtem Auftrag der Stützleimraupen 42 verbinden die ausgehärteten Stützleimraupen 42 jeweils benachbarte Falten 34 und stabilisieren so den Filterbalg 12. Die vor dem Aufstellen der Falten aufgebrachten Stützleimraupen 42 dienen zudem zur seitlichen Abdichtung der Falten 34.
Die 2, 3, 4 und 5 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Filterelements 10 mit rechteckigem Querschnitt. 2 zeigt eine isometrische Ansicht einer Unterseite des Filterbalgs 12 für ein Filterelement, 3 eine isometrische Ansicht eines Filtersystems 100 mit einem in einem Filtergehäuse 90 angeordneten Filterelement 10 mit dem Filterbalg 12 aus 2, 4 zeigt das Filterelement 10 mit dem Filterbalg 12 aus 2, und 5 zeigt eine isometrische Darstellung des Filtersystems 100 aus 3 mit teilweise aufgeschnittenem Filtergehäuse 90.
Das Filterelement 10 umfasst einen zickzackförmig gefalteten Filterbalg 12, der eine rechteckige Grundfläche aufweist, an der dieser mit einer umlaufenden angeschäumten Dichtung 50 eingefasst ist. Die Dichtung 50 ist bevorzugt eine angeschäumte Dichtung, insbesondere eine PUR-Dichtung. Der Filterbalg 12 ist ansonsten, bis auf seine Grundfläche und der Anordnung abgeschrägter Abschnitte, analog zu dem Filterbalg 12 aus dem Beispiel in 1 aufgebaut und insbesondere an den Stirnkanten 22 mit einer Dichtmittelspur abgedichtet.
Das Filtergehäuse 90 weist eine erste Gehäuseschale 92 (in 3 und 5 oben) und eine zweite Gehäuseschale 94 (in 3 und 4 unten) auf. Die Gehäuseschalen 92, 94 liegen jeweils mit einem Bund auf der Dichtung 50 auf und können miteinander verbunden sein, etwa mittels Schrauben, Klipsen und dergleichen. In der oberen Gehäuseschale 92 ist eine Öffnung 96 angeordnet, die eine Abström- oder Anströmfläche des Filterelements 10 freigibt, je nach vorgesehener Strömungsrichtung. In der unteren Gehäuseschale 94 kann ebenso eine solche Öffnung vorgesehen sein oder auch ein Rohranschluss. Das Filterelement 10 mit seiner umlaufenden Dichtung 50 trennt die Reinseite von der Rohseite des Filtergehäuses 90.
Zwischen den Stirnseiten 20 folgen Faltkanten 26 in Richtung 80 aufeinander, quer dazu sind Stirnkanten 22 ausgebildet, die in Stirnkantenflächen 41 enden. Der Filterbalg 12 ragt aus der umlaufenden Dichtung 50 heraus und weist an einer der Stirnkanten 22 (rechts in 2) eine schräg verlaufende Stirnfläche 40 auf, die zusätzlich mit einem linearen Verzug versehen ist: ausgehend von einer Kante der Stirnseite 20 (vorne in 4) nimmt die Schräge der Stirnkante 22 in Richtung 80 zu. Damit nimmt die Länge der schrägen Stirnfläche 40, gemessen von der oberen Oberfläche 16 zur unteren Oberfläche 18, von einer Seite des Filterbalgs 12 zur anderen in Richtung 80 zu.
In diesem Beispiel verläuft die abgeschrägte Stirnfläche 40 entlang der ganzen Seite Stirnkantenfläche 41 von einer Stirnseite 20 zur anderen und sowohl schräg zu den Faltkanten 26 und schräg zur Richtung 80.
Eine solche Struktur kann beispielsweise für einen verwechslungssicheren Einbau des Filterelements in das Filtergehäuse 90 vorteilhaft sein. Dazu weist das Gehäuse 90 eine entsprechende Ausformung auf. So ist die Seitenfläche 98 des oberen Gehäuseteils 92 entsprechend komplementär zur abgeschrägten Stirnfläche 40 geformt, so dass die Seitenfläche 98 im Wesentlichen parallel zu der schräg verlaufenden Stirnfläche 40 des Filterelements 10 verläuft.
Die 6 und 7 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Filterelements 10. 6 zeigt eine isometrische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Filterelements 10, mit rechteckigem Grundriss und an einem Elementabschnitt 46 angeordneter abgeschrägter Stirnkante 40, 7 eine isometrische Darstellung des Filterbalgs 12 des Filterelements 10 aus 6.
Der Filterbalg 12 ist ansonsten, bis auf seine Grundfläche und der Anordnung abgeschrägter Abschnitte, analog zu dem Filterbalg 12 aus dem Beispiel in 1 aufgebaut.
An den ersten Elementabschnitt 44 schließt sich ein zweiter Elementabschnitt 46 an. Der erste Elementabschnitt 44 weist senkrecht zu den Faltkanten 26 verlaufende Stirnkanten 22 auf, so dass senkrechte, zueinander parallele Stirnkantenflächen 41 ausgebildet sind, während der zweite Elementabschnitt 46 eine abgeschrägte Stirnkante 22 aufweist (in 4 die vordere Stirnkante 22) und wesentlich kürzere Faltkanten 26 aufweist als der erste Elementabschnitt 44. Durch eine solche abgeschrägte Stirnkantenfläche 41 am Filterelement 10 ist eine eindeutige Orientierung des Filterbalgs 12 in einem Filtergehäuse gegeben. Ferner steht der Freiraum für andere Bauteile zur Verfügung, so dass ein verfügbarer Bauraum beim Verbauen des Filterelements 10, bzw. eines Filtersystems mit dem Filterelement 10, besser genutzt werden kann.
In diesem Beispiel verläuft die Stirnkantenfläche 41 in Elementabschnitt 46 parallel zur Richtung 80.
Die 8 und 9 illustrieren ein weiteres Ausführungsbeispiel des Filterelements 10. 8 zeigt eine isometrische Darstellung, 9 eine Seitenansicht des Filterelements 10.
Das Filterelement 10 weist einen im Wesentlichen rechteckigen Grundriss auf, jedoch mit einer wellenförmigen abgeschrägten Stirnkantenfläche 41, wobei entlang der Richtung 80 mehrere Richtungswechsel des Verlaufs der Stirnkante 40 bezüglich der Faltkanten 26 erfolgen. Die gegenüberliegende Stirnkantenfläche 41 verläuft gerade und ist nicht abgeschrägt.
Der Filterbalg 12 ist ansonsten, bis auf seine Grundfläche und der Anordnung abgeschrägter Abschnitte, analog zu dem Filterbalg 12 aus dem Beispiel in 1 aufgebaut. Durch die Ausnehmungen in der schrägen Stirnkante 40 ist ein verwechslungssicherer Einbau des Filterbalgs 12 in ein Filtergehäuse möglich. Ferner entstehen durch den wellenförmigen Verlauf der vorderen schrägen Stirnfläche 40 Freiräume im Grundriss des Filterelements 10, die wiederum zur bauraumoptimierten Montage genutzt werden können. Die umlaufende Dichtung 50 und die Seitenabdichtung an den offenen Stirnkanten 22 mit einer Dichtmittelspur (Dichtmittelspur 42 in 1) ermöglicht eine sehr freie Gestaltung des Querschnitts des Filterbalgs 12.
Die 10 und 11 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Filterelements 10, wobei 10 eine isometrische Darstellung eines Filterbalgs 12 zeigt und 11 eine isometrische Darstellung des Filterelements 10 mit dem Filterbalg 12. Der Filterbalg 12 ist zu einem Rundelement 60 mit einer Längsachse 82 gefügt und ansonsten, bis auf seine Grundfläche und der Anordnung abgeschrägter Abschnitte, analog zu dem Filterbalg aus dem Beispiel in 1 aufgebaut. Ggf. kann auf eine separate Abdichtung der Stirnkanten 22 durch eine Dichtmittelspur verzichtet werden, wenn beidseits Endscheiben oder entsprechende Dichtungen, insbesondere angeschäumte PUR-Dichtungen, vorgesehen sind.
Das Rundelement 60 ist an einem Ende des Filterbalgs 12 abgeschrägt, so dass das freie Ende des Rundkörpers 60 schräg zur Längsachse 82 des Filterbalgs 12 angeordnet ist. Die Faltkanten 26 folgen nunmehr in Richtung 80 entlang des Umfangs des Rundelements 60 aufeinander. Die Oberflächen 16 und 18, in denen die Faltkanten 26 enden, bilden die Außenseite und die Innenseite des Rundelements 60.
Die Stirnkantenflächen 41 mit den offenen Stirnkanten 22 sind jeweils an den freien Enden des Rundelements 60 angeordnet. Das Rundelement 60 ist an einem axialen Ende mit einer Endplatte 62 verschlossen, die waagerecht angeordnet ist, d. h. senkrecht zur Längsachse 82 des Rundelements 60. An diesem Ende ist das Rundelement 60 zylinderförmig ausgebildet. Am gegenüberliegenden Ende ist das Rundelement 60 abgeschrägt und mit einer Endplatte 64, insbesondere einer an der Filterbalg 12 angeschäumten Dichtung, vorzugsweise aus PUR-Schaum, versehen, die eine Öffnung 66 aufweist, die einen Anströmkanal oder Abströmkanal bilden kann.
Die nicht erkennbare Dichtmittelspur (42 in 1) an den Stirnkanten 22 dient zum Stabilisieren des Filterbalgs 12 beim Einsetzen in das Werkzeug zum Anschäumen der Endplatten 62, 64.
Die abgeschrägte Form des Filterelements 10 erlaubt zum einen eine reproduzierbare Montage des Filterelements 10 in einem Filtergehäuse eines Filtersystems, was besonders auch bei auswechselbaren Filterelementen 10 günstig ist, wie auch eine bessere Nutzung von verfügbarem Bauraum.
12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Filterelements 10 als isometrische Darstellung eines Filterelements 10 mit einem Filterbalg 12. Der Filterbalg 12 ist zu einem Rundelement 60 mit einer Längsachse 82 gefügt und ansonsten analog zu dem Filterbalg 12, bis auf seine Grundfläche und der Anordnung abgeschrägter Abschnitte, aus dem Beispiel in 10 aufgebaut.
Das Rundelement 60 ist an einem Ende des Filterbalgs 12 abgeschrägt, so dass das freie Ende des Rundkörpers 60 schräg zur Längsachse 82 des Filterbalgs 12 angeordnet ist. Die Faltkanten 26 folgen in Richtung 80 entlang des Umfangs des Rundelements 60 aufeinander.
An dem abgeschrägten Ende des Filterbalgs 12 des Filterelements 10 erstreckt sich ein Dichtungsring 50, insbesondere ein angeschäumter Dichtungsring, vorzugsweise aus PUR-Schaum, nur über einen Teil der oberen, schrägen Stirnfläche 40, beispielsweise nahe zum radial inneren Umfang. Der Teil der Stirnfläche 40, der nicht vom Dichtungsring 50 bedeckt ist, ist mit einer Dichtmittelspur (42 in 1), insbesondere Leimraupen, abgedichtet.
Die 13 und 14 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Filterelements 10, wobei 13 eine isometrische Darstellung eines Filterbalgs 12 zeigt und 14 eine isometrische Darstellung des Filterelements 10 mit dem Filterbalg 12. Der Filterbalg 12 ist zu einem Rundelement 60 mit einer Längsachse 82 gefügt und ansonsten, bis auf seine Grundfläche und der Anordnung abgeschrägter Abschnitte, analog zu dem Filterbalg 12 aus dem Beispiel in 1 aufgebaut. Ggf. kann auf eine separate Abdichtung der Stirnkanten 22 durch eine Dichtmittelspur verzichtet werden, wenn beidseits Endscheiben 62, 64 vorgesehen sind.
Das Rundelement 60 ist an einem Ende des Filterbalgs 12 halb abgeschrägt, so dass das freie Ende des Rundkörpers 60 auf einer Hälfte des Filterbalgs 12 waagerecht, d. h. senkrecht zur Längsachse 82, bis zu einer Grenzlinie 68 verläuft und auf der anderen Hälfte, ausgehend von der Grenzlinie 68, schräg zur Längsachse 82 des Filterbalgs 12 angeordnet ist. Faltkanten 26 folgen in Richtung 80 entlang des Umfangs des Rundelements 60 aufeinander.
Die Stirnkantenflächen 41 mit den offenen Stirnkanten 22 sind jeweils an den freien Enden des Rundelements 60 angeordnet. Das Rundelement 60 ist an einem axialen Ende mit einer Endplatte 62 verschlossen, die waagerecht angeordnet ist, d. h. senkrecht zur Längsachse 82 des Rundelements 60. An diesem Ende ist das Rundelement 60 zylinderförmig ausgebildet. Am gegenüberliegenden Ende ist das Rundelement 60 abgeschrägt und mit einer Endplatte 64, insbesondere einer an der Filterbalg 12 angeschäumten Dichtung, vorzugsweise aus PUR-Schaum, versehen, die eine Öffnung 66 aufweist, die einen Anströmkanal oder Abströmkanal bilden kann.
Die halb abgeschrägte Form des Filterelements 10 erlaubt zum einen eine reproduzierbare Montage des Filterelements 10 in einem Filtergehäuse eines Filtersystems, was besonders auch bei auswechselbaren Filterelementen 10 günstig ist, wie auch eine bessere Nutzung von verfügbarem Bauraum.

Claims

Filterelement (10) für Fluide, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Filterbalg (12) aus einem Filtermedium (14), das in dem Filterbalg (12) entlang von Faltkanten (26), insbesondere zickzackförmig, in Falten (34) gelegt ist, die sich jeweils zwischen gegenüberliegenden Stirnkanten (22) des Filterbalgs (12) erstrecken, wobei auf gegenüberliegenden Stirnseiten (20) des Filterbalgs (12) jeweils eine Stirnfalte (24) mit einer Faltkante (26) und einem gegenüberliegenden freien Stirnrand (30) angeordnet ist und wenigstens zwei Faltkanten (26), die entlang einer Stirnkante (22) einer Falte (34) aufeinanderfolgen, in sich gegenüberliegenden Oberflächen (16, 18) des Filterbalgs (12) enden, wobei wenigstens ein Abschnitt einer der Stirnkanten (22) schräg zu wenigstens einer der Faltkanten (26) so verläuft, dass in diesem Abschnitt die Faltkanten (26) auf der einen Oberfläche (16) eine andere Länge aufweisen als die Faltkanten (26) der anderen Oberfläche (18) und wobei die Falten (34) seitens der Stirnkanten (22) seitlich abgedichtet sind.
Filterelement nach Anspruch 1, wobei wenigstens ein Abschnitt einer der Stirnkanten (22) schräg zu derjenigen Richtung (80) verläuft, in welcher die Faltenkanten (26) aufeinander folgen.
Filterelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Falten (34) seitens der Stirnkanten (22) jeweils mittels zumindest einer Dichtmittelspur, insbesondere einer Stützleimraupe (42), seitlich abgedichtet sind, wobei vorzugsweise zumindest eine der Dichtmittelspuren der Stirnkante (22) in dem wenigstens einen Abschnitt folgt.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei am Umfang des Faltenbalgs (12) eine umlaufende Dichtung (50), insbesondere eine an der Filterbalg (12) angeschäumte Dichtung, vorzugsweise aus PUR-Schaum, vorgesehen ist.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein erster Elementabschnitt (44) und ein zweiter Elementabschnitt (46) vorgesehen ist, die jeweils auf gegenüberliegenden Stirnseiten (20) parallel zueinander verlaufende Stirnkantenabschnitte (22) aufweisen, wobei ein Elementabschnitt (44) senkrecht zu den Faltkanten (26) verlaufende Stirnkanten (22) aufweist und der andere Elementabschnitt (46) wenigstens eine abgeschrägte Stirnkante (22) aufweist.
Filterelement nach Anspruch 5, wobei der Elementabschnitt (46) mit abgeschrägter Stirnkante (22) kürzere Faltkanten (26) aufweist als der andere Elementabschnitt (44).
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein oder mehrere Abschnitte der Stirnkanten (22), die schräg zu wenigstens einer der Faltkanten (26) verlaufen, einen Randverlauf mit wenigstens einer Richtungsänderung aufweisen.
Filterelement nach Anspruch 7, wobei ein wellenförmiger Rand gebildet ist.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in den durch den wenigstens einen schräg verlaufenden Abschnitt der Stirnkante (22) geschaffene Raum im verbauten Zustand des Filterelements (10) bestimmungsgemäß ein Gehäusebauteil eines Filtergehäuses so ragt, dass sich bei einem flachen Filterelement (10) eine eindeutige Einbaulage ergibt.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Filterbalg (12) zu einem Rundelement (60) zusammengefügt ist.
Filterelement nach Anspruch 10, wobei das Rundelement (60) an einem axialen Ende zylinderförmig ausgebildet ist und eine Endscheibe (62) aufweist, die sich im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse (82) des Rundelements (60) erstreckt und am entgegengesetzten axialen Ende abgeschrägt ist.
Filterelement nach Anspruch 11, wobei am abgeschrägten Ende des Rundelements (60) eine umlaufende Dichtung (64), insbesondere eine an der Filterbalg (12) angeschäumte Dichtung, vorzugsweise aus PUR-Schaum, vorgesehen ist, und wobei die Dichtung (64) eine Öffnung (66) aufweist, durch die das Innere des Rundelements (60) zugänglich ist.
Filtersystem (100) mit einem Filtergehäuse (90), in dem ein auswechselbares Filterelement (10) für Fluide, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, nach einem der vorhergehenden Ansprüche angeordnet ist.
Verwendung eines Filtersystems nach Anspruch 13 als Luftfilter, insbesondere als Flachluftfilter, oder Rundfilter einer Brennkraftmaschine.