DE102014017483A1

DE102014017483A1 - Filtergehäuse und Filteranordnung

Info

Publication number: DE102014017483A1
Application number: DE102014017483.2A
Authority: DE
Inventors: Michael Kaufmann; Klaus-Dieter Ruhland; Karlheinz Münkel; Manfred Winter
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2013-12-12
Filing date: 2014-11-26
Publication date: 2015-06-18
Also published as: US20150176544A1; US9587598B2

Abstract

Ein Filtergehäuse (1), insbesondere Luftfiltergehäuse, zur Aufnahme eines Filterelements (4), insbesondere eines Luftfilterelements zum Filtern von Verbrennungsluft für eine Brennkraftmaschine, umfasst einen ersten Gehäuseteil (2) und einen zweiten Gehäuseteil (3) und mindestens zwei Anschlussstutzen (5, 6), welche an jeweils einer Gehäuseöffnung (7, 8) des ersten Gehäuseteils (2) angeordnet sind, wobei das Filterelement (4) in dem Filtergehäuse (1) in einem Raum zwischen den zwei Gehäuseöffnungen (7, 8) gehalten wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filtergehäuse und eine Filteranordnung, insbesondere ein Luftfiltergehäuse und eine Luftfilteranordnung.
Luftfilter werden beispielweise als Ansaugluftfilter für Kraftfahrzeuge eingesetzt, damit die Verbrennungsluft für den jeweiligen Motor von Schmutzstoffen gereinigt wird. Dabei ist es wünschenswert, Luftfilter und ihre Gehäuse platzsparend im oder am Fahrzeug vorzusehen. Die Filterung erfolgt in der Regel durch Filterelemente, die geeignete Filtermedien umfassen und von der zu reinigenden Verbrennungsluft durchströmt werden.
Stand der Technik
Luftfilterelemente werden in der Regel in zweiteiligen Gehäusen aus einem Deckelelement und einem Gehäuseunterteil mit jeweils einem Anschlussstutzen für rein- oder Rohluft gehalten. Das Luftfilterelement liegt dann seitlich abgedichtet am Gehäuse zwischen den Anschlussstutzen vor und wird von der Luft durchströmt. WO2006/012386 zeigt derartige Filteranordnungen. Eine Entnahme und ggf. ein Austausch des Luftfilterelements erfolgt dabei entlang der Durchströmungsrichtung der Luft aus und in das Gehäuse.
Die EP 20 2024 631 B1 beschreibt ein Luftfiltergehäuse mit einem Gehäuseunterteil und einem Deckelelement, wobei ein Luftfilterelement mit einem wesentlichen Teil seiner Länge in das Gehäuseunterteil einsetzbar ist. An dem Gehäuseunterteil ist ein Umlenkanschlussstutzen für die zum Deckelelement weisende Seite des Luftfilterelements vorgesehen, wobei der Umlenkanschlussstutzen an einem Kragen des Gehäuseunterteils angeformt ist. Dabei ist der Umlenkanschlussstutzen an dem Gehäuseunterteil außerhalb des von dem Luftfilterelement seitlich bedeckten Querschnitts vorgesehen.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Filtergehäuse und/oder eine verbesserte Filteranordnung zu schaffen. Demgemäß ist ein Filtergehäuse vorgesehen, welches zur Aufnahme eines Filterelements geeignet ist. Das Filtergehäuse umfasst einen ersten Gehäuseteil und einen zweiten Gehäuseteil sowie mindestens zwei Anschlussstutzen, welche an jeweils einer Gehäuseöffnung des ersten Gehäuseteils angeordnet sind. Dabei wird das Filterelement in dem Filtergehäuse in einem Raum zwischen den zwei Gehäuseöffnungen gehalten.
Die beiden Anschlussstutzen, welche als Einlass und Auslass für das Filtergehäuse verwendet werden können, sind an nur einem Gehäuseteil vorgesehen. Dadurch ist es möglich, einen Filterelementwechsel durchzuführen, ohne Zuführleitungen an den Anschlussstutzen zu entfernen. Beispielsweise wird beim Austausch des Filterelements lediglich der zweite Gehäuseteil vom Filtergehäuse entfernt, so dass das Filterelement entnehmbar ist. Der erste Gehäuseteil kann ein Gehäuseunterteil und der zweite Gehäuseteil ein Deckelelement sein.
Das Filtergehäuse ist insbesondere ein Luftfiltergehäuse zur Aufnahme eines Luftfilterelements zum Filtern von Verbrennungsluft für eine Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug. Das Gehäuse dient vorzugsweise zum Einsatz in beengten Platzverhältnissen, beispielsweise im Motorraum von Pkws oder auch in oder an Nutzfahrzeugen.
In Ausführungsformen ist eine der Gehäuseöffnungen des ersten Gehäuseteils und/oder einer der Anschlussstutzen zumindest teilweise außerhalb einer Projektion des Filterelements entlang seiner Längsrichtung angeordnet.
Als Längsrichtung kann die vorgesehene Durchströmrichtung des zu reinigenden Fluids verstanden werden. Zum Beispiel kann die Längsrichtung des Filterelements oder auch des Filtergehäuses entlang der Druckdifferenz oder des Druckabfalls des Fluids oder der Luft beim Durchströmen aufgefasst werden. Man kann sagen, dass das Filterelement entlang seiner Längsrichtung durchströmt wird und sich quer dazu ausdehnt. Das Filterelement hat somit eine Querschnittsfläche, beispielsweise an seiner Anströmseite und Abströmseite. Verlängert man nun anströmseitig die Querschnittsfläche des Filterelements in Richtung zum Gehäuse, ist mindestens ein Anschlussstutzen oder eine zugeordnete Gehäuseöffnung außerhalb dieser Projektion.
Darüber hinaus kann das Filtergehäuse derart ausgestaltet sein, dass eine der Gehäuseöffnungen des ersten Gehäuseteils und/oder einer der Anschlussstutzen zumindest teilweise außerhalb einer seitlichen Projektion des Filterelements angeordnet ist. Man kann sagen, dass die Gehäuseöffnungen in der Regel nicht dort an dem Gehäuse vorgesehen sind, wo sich das Filterelement längs erstreckt.
In Ausführungsformen ist der erste Gehäuseteil derart ausgestaltet, dass ein eingesetztes Filterelement vollständig entlang seiner Längsrichtung aus einem Aufnahmebereich des Filtergehäuses führbar ist. Beispielsweise lässt sich das Filterelement entlang der Längsrichtung aus dem Gehäuse entfernen. Dabei tritt vorzugsweise keine Behinderung durch die Gehäuseteile auf, die prinzipiell unregelmäßig geformt sein können. Beispielsweise lässt sich der zweite Gehäuseteil oder ein Deckelelement derart von dem ersten Gehäuseteil abheben, dass ein Raum gemäß der Länge des Filterelements frei wird.
Bei Ausführungsformen des Filtergehäuses haben der erste Anschlussstutzen und der zweite Anschlussstutzen jeweils eine von den Gehäuseöffnungen des ersten Gehäuseteils wegweisende Vorzugsrichtung. Die Vorzugsrichtungen haben dabei einen Winkel von weniger als 180°. Das heißt, die Vorzugsrichtungen sind nicht kollinear oder axial gegenüberliegend an den Gehäuseteilen vorgesehen.
Vorzugsweise schließen die Vorzugsrichtungen einen Winkel von weniger als 90° ein. Besonders bevorzugt weisen die Vorzugsrichtungen im Wesentlichen in dieselbe Richtung. Beispielsweise wird noch ein Winkelbereich von kleiner 10°, die die Vorzugsrichtungen miteinander einschließen, als in dieselbe Richtung weisend verstanden. Zum Beispiel weisen die beiden Anschlussstutzen vom Gehäuse aus im Wesentlichen in dieselbe Richtung. Dadurch kann besonders leicht und platzsparend ein jeweiliger Schlauchanschluss an die Stutzen geführt werden.
In Ausführungsformen ist mindestens einer der Anschlussstutzen an der jeweiligen Gehäuseöffnung befestigt. Der Stutzen kann insbesondere angeschweißt oder angeklebt sein. Denkbar ist auch eine materialeinstückige Ausführung von Anschlussstutzen und Gehäusekörper. Es ist möglich, einen oder die Anschlussstutzen mit Verstärkungselementen, beispielsweise Verstärkungsrippen, Metalleinsätzen, metall- oder glasfaserverstärkten Abschnitten und/oder Verstärkungseinsätzen zu versehen. Die Beanspruchung durch An- und Abmontieren von Zu- bzw. Ableitungen an den Anschlussstutzen können zu Materialermüdung führen, so dass die Verstärkungselemente einem Bruch entgegenwirken.
In Ausführungsformen sind an mindestens einem Anschlussstutzen Strömungsleitelemente angebracht. Strömungsleitelemente führen zu einem verbesserten Durchfluss des im Filtergehäuse vorgesehenen Filterelements. Die Leitelemente können beispielsweise Leitbleche, eine Reliefierung, Winglets oder Ähnliches im Anschlussstutzen sein.
Das Filtergehäuse wird in Ausführungsformen in einem Spritzgussverfahren hergestellt.
In Ausführungsformen umfasst der zweite Gehäuseteil eine Gehäuseöffnung, welche mit einer der Gehäuseöffnungen des ersten Gehäuseteils korrespondiert. Dadurch ist es möglich, die beiden Anschlussstutzen ausschließlich an dem zweiten Gehäuseteil ortsfest vorzusehen. Es ist auch möglich, weitere Gehäuseöffnungen in dem zweiten Gehäuseteil vorzusehen, welche mit Gehäuseöffnungen des ersten Gehäuseteils korrespondieren.
In Ausführungsformen weist der erste und/oder der zweite Gehäuseteil in einem Bereich einer Dichtebene, welche einen Rohfluidbereich von einem Reinfluidbereich trennt, Positionierelemente für das Filterelement auf. Positionierelemente erleichtern ein Einsetzen des Filterelements, das beispielsweise korrespondierende Ausnehmungen oder Auskragungen für die Positionierelemente am Gehäuse hat.
In Ausführungsformen ist das Filterelement in den ersten und/oder zweiten Gehäuseteil integriert. Beispielsweise ist ein die Anströmseite des Filterelements umlaufender Halterahmen für einen Filterkörper Teil des ersten oder zweiten Gehäuseteils. Durch eine feste Verbindung zwischen einem Gehäuseteil und dem Filterelement kann insbesondere auf der Rohluftteilseite vermieden werden, dass gefilterte Partikel beim Tausch des Filterelements in den weiteren Luftansaugtrakt für Reinluft gelangen.
Das Filtergehäuse kann in Ausführungsformen insbesondere in oder an dem ersten oder zweiten Gehäuseteil mindestens ein Stützelement zum Eingriff in einen korrespondierenden Stützabschnitt des Filterelements umfassen. Das Stützelement reicht beispielsweise in Richtung zu einer Abströmseite des Filterelements und wirkt Verbiegungen des Filterkörpers aufgrund des Strömungswiderstandes entgegen. Das Stützelement kann insbesondere elastisch verformbar sein, so dass Vibrationen des Filterelements vermindert oder gedämpft werden können.
Ein Stützelement erstreckt sich beispielsweise von einer Gehäusewand in Längsrichtung hin zu einer Abströmseite des Filterelements.
Das Filterelement ist in Ausführungsformen eingerichtet, um mindestens eine weitere Filtereinrichtung anzukoppeln. Die weitere Filtereinrichtung kann beispielsweise eine Vorabscheideeinrichtung sein, um eine grobe Vorfilterung zu erzielen.
Die weitere Filtereinrichtung ist in Ausführungsformen in oder an einem der Anschlussstutzen als Vorabscheideeinrichtung ausgestaltet. Eine Integration des Vorabscheiders im Anschlussstutzen ist besonders platzsparend. Durch die nach Einbau des Gehäuseunterteils ortsfest angeordneten Anschlussstutzen kann ein Vorabscheider günstig und platzsparend neben dem Gehäuse vorgesehen werden.
Alternativ oder zusätzlich kann das Filtergehäuse die weitere Filtereinrichtung als in oder an einem der Gehäuseteile angebrachter Vorabscheider umfassen. Es ist insbesondere denkbar, dass das Filtergehäuse einen dritten Gehäuseteil umfasst, welcher zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil vorgesehen ist. Der dritte Gehäuseteil kann zur Aufnahme der weiteren Filtereinrichtung, wie eine Vorabscheideeinrichtung, geeignet sein.
Darüber hinaus wird ein Filterelement, insbesondere ein Luftfilterelement, zum Einsatz in einem entsprechenden Filtergehäuse wie vorbeschrieben vorgeschlagen.
Weiterhin wird eine Filteranordnung mit einem wie vorbeschriebenen Filtergehäuse und einem Filterelement, welches im bestimmungsgemäß eingebauten Zustand einen Rohfluidbereich von einem Reinfluidbereich trennt, vorgeschlagen.
Dabei ist das Filterelement beispielsweise seitlich gegenüber der Gehäusewand fluiddicht abgedichtet.
In Ausführungsformen ist das Filterelement an dem zweiten Gehäuseteil lösbar befestigt. Der zweite Gehäuseteil ist in Ausführungsformen ein abnehmbares Deckelelement, welches mit dem Filterelement zusammen vom ersten Gehäuseteil als Gehäuseunterteil entfernbar ist. Bei einer Strömungsführung, in der Rohfluid in den zweiten Gehäuseteil eintritt, durch das Filterelement strömt und von einem Anschlussstutzen am ersten Gehäuseteil ausgeblasen wird, wird verhindert, dass gefilterte Schmutzpartikel beim Austausch in den Reinfluidbereich gelangen. Es ist insbesondere denkbar, dass der erste Gehäuseteil eine weitere Gehäuseöffnung und einen weiteren Anschlussstutzen umfasst, welcher als Staubaustrag geeignet ist. Vorteilhaft ist, dass beim Öffnen des Gehäuses die Anschlussstutzen im Wesentlichen ortsfest verbleiben und daher Anschlussleitungen oder -schläuche befestigt bleiben können.
Die Filteranordnung kann ferner mit einer dem Filterelement vorgeschalteten Vorabscheideeinrichtung ausgestaltet sein. Eine Vorabscheideeinrichtung, um gröbere Schmutzpartikel aus dem Rohfluid zu entfernen, kann zum Beispiel außerhalb des Filtergehäuses vorgesehen sein. Insbesondere ist eine seitliche Anordnung durch die Positionierung der äußeren Anschlussstutzen möglich.
In Ausführungsformen umfasst die Vorabscheideeinrichtung zumindest einen Fliehkraftabscheider. Fliehkraftabscheider oder Zyklonabscheider beschleunigen einströmendes Fluid derart spiralförmig, dass aufgrund der Fliehkräfte Partikel an einer Außenwandung des Zyklonrohrs verbleiben und aufgrund der Schwerkraft in Richtung zu einem Austragfenster gelangen, wo sie abgeführt werden können.
In Ausführungsformen der Filteranordnung weist das Filtergehäuse mindestens ein Stützelement aus, und das Filterelement umfasst einen mit dem Stützelement korrespondierenden Stützabschnitt. Stützelemente reichen von einer Gehäusewand in Richtung zum Filterelement und stabilisieren beispielsweise das durchströmte Filtermedium. Durch Stützelemente können Vibrationen, die am Fahrzeug entstehen können, vermindert werden.
In Ausführungsformen umfasst das Filtergehäuse in einem Bereich einer Dichtebene, welche den Rohfluidbereich von dem Reinfluidbereich trennt, Positionierelemente für das Filterelement. Das Filterelement hat dann mit den Positionierelementen korrespondierende Positionierabschnitte.
Die Positionierelemente geben insbesondere Konturen oder Formen für bestimmte Bereiche des Filterelements vor, so dass einerseits nur bestimmungsgemäße Filterelemente in der Anordnung einsetzbar sind und andererseits eine für die Filterung günstige Position erreicht wird. Filterelemente mit nicht entsprechend korrespondierenden Positionierabschnitten, beispielsweise Ausnehmungen oder Auskragungen, lassen sich in der Filteranordnung dann nicht einsetzen. Beispielsweise wird durch eine Fehlpositionierung von Positionierelementen und Positionierabschnitten ein Verschließen des Filtergehäuses verhindert.
In Ausführungsformen der Filteranordnung hat das Filterelement eine gegenüber seiner Abströmseite schräge Anströmseite. Häufig werden Filterelemente mit einer flachen Anströmseite und einer flachen Abströmseite gefertigt. Üblicherweise verlaufen die beiden Seiten parallel zueinander. Durch die relativ zueinander schräge Ausgestaltung der durch Abström- und Anströmseite gegebenen Ebenen kann der Bauraum im Filtergehäuse verbessert genutzt werden. Dadurch ergibt sich insgesamt eine größere Filterfläche. Außerdem können entlang oder gegenüber der Anströmseite Vorabscheideeinrichtungen vorgesehen werden.
In Ausführungsformen der Filteranordnung hat das Filterelement eine Aussparung am Filterkörper zur zumindest teilweisen Aufnahme eines zylinderförmigen Vorabscheiders, welcher sich von einem der Anschlussstutzen in den Innenraum des Filtergehäuses erstreckt.
Grundsätzlich kann das Filterelement eine Aussparung im Filterkörper zur zumindest teilweisen Aufnahme eines Sekundärfilterelements und/oder Vorabscheiders umfassen.
Das Filterelement kann beispielsweise eine Ausnehmung des Filterkörpers aufweisen, in das im bestimmungsgemäß zusammengesetzten Zustand der Filteranordnung Teile des Volumens eines Sekundärfilterelements Platz findet. Sekundärfilterelemente dienen der weiter verbesserten Filterung und können dem Hauptfilterelement nachgeschaltet sein.
Ausführungsformen der Filteranordnung sehen vor, dass ein Sekundärfilterelement und das Filterelement aneinander befestigt sind. Durch ein lösbares oder unlösbares Befestigen können Vibrationen, die durch das zusätzliche Filterelement im Gehäuse auftreten können, vermindert werden. Das Hauptfilterelement und Sekundärfilterelement korrespondieren hinsichtlich ihrer Geometrie vorzugsweise derart, dass eine wohldefinierte Positionierung im Filtergehäuse erfolgt.
In Ausführungsformen hat die Filteranordnung eine das Sekundärfilterelement seitlich gegenüber einer Gehäusewand fluiddicht abdichtende Dichteinrichtung. Eine Dichteinrichtung oder ein Dichtelement kann an eine Gehäusewand angespritzt, angeklebt oder anderweitig befestigt sein. Die Dichteinrichtung kann auch an dem Hauptfilterelement oder Sekundärfilterelement beispielsweise an einem Rahmen angeordnet sein.
In Ausführungsformen ist das Dichtelement zwischen einem abströmseitigen Rand des Filterelements und dem Sekundärfilterelement komprimiert. Durch die Komprimierung beispielsweise eines flexiblen Dichtmaterials wird eine Vibrationsdämpfung erreicht. Beispielsweise ist das Dichtelement oder die Dichteinrichtung eine Schaumdichtung.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Verfahrensschritte. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform des Filtergehäuses oder der Filteranordnung hinzufügen.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigt dabei:
1 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Filtergehäuses;
2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Filteranordnung mit einem Filtergehäuses nach 1;
3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Filterelements für ein Filtergehäuse nach 2;
4, 5 schematische Darstellungen von Ausführungsbeispielen von Filteranordnungen;
6, 7 schematische Darstellungen von Ausführungsbeispielen von Filteranordnungen mit Varianten von Filterelementen; und
8–11 schematische Darstellungen von weiteren Ausführungsbeispielen von Filteranordnungen.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
Ausführungsform(en) der Erfindung
Die 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Filtergehäuses. Die 1A zeigt dabei das Filtergehäuse 1 im zusammengebauten Zustand, und 1B zeigt den Zustand, bei dem die zwei Gehäuseteile 2, 3 auseinander sind. Das Filtergehäuse 1 umfasst dabei einen ersten unteren Gehäuseteil 2 und einen zweiten oberen Gehäuseteil 3. Der erste Gehäuseteil 2 kann auch als Gehäuseunterteil bezeichnet sein, und der obere Gehäuseteil 3 als Deckelelement. Im Folgenden werden beide Begriffe verwendet. Man erkennt in 1B, dass ein Filterelement 4, beispielsweise ein Luftfilter, in den unteren Gehäuseteil 2 eingesetzt ist. Eine mögliche Strömungsrichtung von zu filterndem Fluid ist mit 16 angegeben. Je nach Verschaltung des Filtergehäuses strömt in der Orientierung der 1 Fluid oder zu reinigende Luft von oben nach unten durch das Filterelement 4 und tritt in einen Reinluftbereich ein.
Das Filtergehäuse 1 hat zwei Anschlussstutzen 5, 6, die an Öffnungen 7, 8 des ersten Gehäuseteils 2 ansetzen und von dem Gehäuse 1 abstehen. Die Anschlussstutzen 5, 6 geben jeweils eine Vorzugsrichtung 23, 20 bezüglich des Gehäuses 1 vor. Der Gehäuseunterteil 2 hat einen Rumpfabschnitt 9, der im Wesentlichen die Form des Filterelements 4 umschließt. Der untere Gehäuseteil 2 hat darüber hinaus einen Kragenabschnitt 10, der in der Orientierung der 1 seitlich nach oben reicht und an dem der zweite seitlich abstehende Anschlussstutzen 6 angeformt ist. Der zweite Anschlussstutzen 5 steht unterhalb des Rumpfabschnittes 9 schräg von dem Gehäuseunterteil 2 ab.
Der zweite Gehäuseteil bzw. das Deckelelement 3 hat einen Kragenabschnitt 14, der im Wesentlichen mit dem Kragenabschnitt 10 des Gehäuseunterteils 2 korrespondiert. In dem Kragenabschnitt 14 ist eine Gehäuseöffnung 15 vorgesehen, die mit der Gehäuseöffnung 8 am Gehäuseunterteil 2 korrespondiert. Der auch als Deckelelement bezeichnete zweite Gehäuseteil 3 hat darüber hinaus einen Haubenabschnitt 12, der im zusammengebauten Zustand ein Volumen oberhalb des Filterelements 4 für einzuströmende Luft bildet. Das Gehäuseunterteil 2 hat einen im Bereich der Dichtebene für das Filterelement 4 innen umlaufenden Rand 17. Beispielsweise kann auf den Rand 17 ein hier nicht dargestellter Rahmen des Filterelements 4 aufgelegt sein. Der Rahmen 17 ist innerhalb des unteren Gehäuseteils 2 umlaufend. Ein unterer Rand 18 des zweiten Gehäuseteils 3 korrespondiert mit dem Rand 17 des ersten Gehäuseteils 2. Im Bereich der Ränder 17, 18 können weitere Dichtmittel um einen fluiddichten Abschluss zwischen dem Gehäuse 1 und dem Filterelement 4 vorgesehen sein. Sowohl an dem Kragenabschnitt 10 wie auch am Übergang zwischen dem Kragenabschnitt 14 und dem Haubenabschnitt 12 sind Kragränder 11, 13 angeordnet. Diese verlaufen, wie in 1A gezeigt, aneinander.
Die beiden Gehäuseteile 2, 3 werden mit Hilfe von Befestigungsmitteln 65 aneinander gehalten. Es sind in 2 beispielsweise Schnapphaken 65 angedeutet, die vom Deckelelement 3 aus in Eingriffe am Gehäuseunterteil eingreifen und die beiden Gehäuseteile 2, 3 miteinander verspannen. Dadurch wird der entsprechende Rahmen des (hier nicht dargestellten) Filterelements zwischen den Rändern 17, 18 fest gehalten. Als Befestigungsmittel 65 sind auch weitere Implementierungen denkbar. Beispielsweise können die Gehäuseteile mit Hilfe von Schrauben miteinander verbunden sein, es können auch Rasthaken und Laschen verwendet werden. Es ist ebenso möglich, dass die Gehäuseteile 2, 3 im Randbereich mit Gewinden oder bajonettähnlichen Verschlüssen versehen sind, so dass die Gehäuseteile 2, 3 um die Längsrichtung gegeneinander gedreht miteinander koppeln. Dies ist insbesondere bei rotationssymmetrischen Gehäuseformen möglich.
Man erkennt, dass insbesondere der Anschlussstutzen 6 bzw. die Öffnungen 8, 15 bei einer Projektion des Filterelements 4 entlang der Längsrichtung 19 außerhalb des Projektionsvolumens liegen. Dadurch ist es möglich, das Filterelement 4 in der Längsrichtung 19 vollständig aus dem Gehäuseunterteil 2 zu entfernen, wenn das Deckelelement 3 abgenommen ist. Das Filterelement 4 ist geometrisch zwischen dem Anschlussstutzen 5 bzw. der Öffnung 7 und dem Anschlussstutzen 6 bzw. der Öffnung 7, 15 angeordnet. Dadurch, dass beide Anschlussstutzen 5, 6, die als Einlass und Auslass verwendet werden können, an dem einen Gehäuseteil 2 vorgesehen sind, ist es nicht notwendig, beim Austausch oder Filterelementwechsel, die an die Anschlussstutzen 5, 6 geführten Leitungen oder Schläuche zu entfernen. Dadurch wird die Wartung einer entsprechenden Filteranordnung vereinfacht. An dem Gehäuseunterteil 2 sind Befestigungsansätze 21 vorgesehen, die eine Positionierung des Filtergehäuses 1 an geeigneter Stelle ermöglichen. Bei dem Filtergehäuse 1 sind nach dem Befestigen mit Hilfe der Befestigungsansätze 21 beispielsweise in oder an einem Fahrzeug bezüglich der Karosserie oder des Motors ortsfeste Positionen der Anschlussstutzen 5, 6 möglich. Es ist dabei möglich, eine gefederte Befestigung vorzunehmen. Ferner sind in dem Rumpfabschnitt 9 zur Verstärkung des Gehäuses 1 Verstärkungsrippen 22 vorgesehen.
Die Gehäuseteile 2, 3 und insbesondere das Deckelelement 3 können als Verschleißteile ausgeführt werden. Ein Austausch erfolgt einfach ohne, dass eine Zuleitung oder Ableitung von den Anschlussstutzen 5, 6 entfernt werden müsste. Man kann ferner ein entsprechendes Filterelement mit dem Deckelelement 3 integrieren und als Einzelverschleißteil verwenden.
Im Folgenden sind weitere Ausführungsformen von Filtergehäuse und Filteranordnungen schematisch dargestellt. Der Einfachheit halber wird dabei grundsätzlich von einer Gehäuseteilung und Ausführung ausgegangen, die auch beim Auseinanderbau der Gehäuseteile immer eine ortsfeste Anordnung der wenigstens zwei Anschlussstutzen ermöglicht. Die im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen weisen jeweils Einzelaspekte und Veränderungen auf, die auch anders miteinander kombiniert werden können, als explizit anhand der Beispiele dargestellt ist.
Die 2 zeigt schematisch eine Filteranordnung 100. Es sind wiederum zwei Gehäuseteile 2, 3 vorgesehen, die ineinander gesteckt sind und von außen an den Kragrändern 11, 13 aneinander liegen. In dem aus den zweiten Gehäuseteilen 2, 3 gebildeten Filtergehäuse ist ein Filterelement 4 eingesetzt, das in einem Aufnahmebereich 24 des unteren Gehäuseteils 2 positioniert ist. Seitlich ist ein Dichtabschluss 29 gegenüber der Gehäusewandung realisiert. An dem ersten Gehäuseteil 2, dem Gehäuseunterteil, ist ein erster nach unten links weisender Anschlussstutzen 5 an einer Gehäuseöffnung 7 angebracht, und ein oberer, im Wesentlichen horizontal nach rechts weisender Anschlussstutzen 6 ist an einer Gehäuseöffnung 8 angebracht. Die korrespondiere Gehäuseöffnung 15 im zweiten Gehäuseoberteil 3 ist ebenfalls angedeutet.
Der Dichtabschluss 29 zwischen dem Filterelement 4 und der Gehäusewand teilt einen Rohluftbereich 26 von einem Reinluftbereich 25. Beispielsweise strömt zu reinigende Luft durch den seitlichen Anschlussstutzen 6 als Einlass in das Filtergehäuse ein, durchströmt das Filterelement 4, tritt in den unteren Reinluftbereich 25 ein und verlässt die Filteranordnung 100 durch den Anschlussstutzen 5. Insofern ist ein Betrieb der Filteranordnung 100 möglich, bei dem der untere Bereich ein Reinfluidbereich 25 und der obere Bereich ein Rohfluidbereich 26 ist. Genauso kann eine umgekehrte Strömungsrichtung implementiert werden. Das Filterelement 4 hat dementsprechend eine in der Darstellung der 2 ebene Anströmseite 28 und eine ebene Abströmseite 27. Aufgrund des Strömungswiderstandes des eingesetzten Filtermediums entsteht ein unterschiedlicher Druck im Rohluft- oder Rohfluidbereich 26 und dem unteren Reinluft- oder Reinfluidbereich 25. Es ergibt sich eine Druckdifferenz vom Druck p₁ zum Druck p₂. Dies ist links mit Δp angedeutet. Mögliche Durchströmrichtungen sind mit 16 angegeben.
Eine Längsrichtung 19 der Filteranordnung 100 und des Filterelements 4 ergibt sich beispielsweise aus der Richtung des Druckabfalls zwischen der Rohluftseite 28 und der Reinluftseite 27, wobei p₂ < p₁ ist. Diese Richtung ist mit der strichpunktierten Linie 19 angedeutet. Wie schon bezüglich der 1A erläutert wurde, erkennt man in 2, dass eine Projektion des Filterelements, also der An- oder Abströmseite 28, 27 entlang der Längsachse 19, wenigstens einen Anschlussstutzen 6 bzw. die Gehäuseöffnungen 8, 15 nicht erreicht. Die Gehäuseöffnung 8 liegt hier außerhalb der in der Orientierung der 2 nach oben gerichteten Projektion der Fläche der Anströmseite 28. Auch seitlich von dem Filterelement 4, also seitlich von dem Volumen zwischen der Anströmseite 28 und der Abströmseite 27 ist keine der Gehäuseöffnungen 7, 8, 15 vorgesehen.
Das in der Filteranordnung 100 vorgesehene Filterelement kann beispielsweise als ein Kompaktfilterelement mit einem um die Längsachse aufgewickelten Filtermaterial ausgeführt sein. Denkbar sind auch gefaltete plissierte Filtermedien, die sterngefaltet sind, einfach- oder doppelbalgartige Geometrien haben. Grundsätzlich können alle denkbaren Filtermedien und Filterelementausführungen Verwendung finden. Nur beispielhaft seien geschichtete, gestapelte oder gewickelte, einlagige oder mehrlagige flächige Filtermedien genannt. Ebenso können geschäumte Filtermedien eingesetzt werden.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Filterelement 4, welches zum Einsatz in den hier dargestellten Filteranordnungen geeignet ist. Das Filterelement 4 umfasst einen Filterkörper 30, der aus einem geeigneten Filtermedium gefertigt ist und für die jeweilige Zielanwendung geeignete Rückhalteeigenschaften für Schmutz hat. Das Filterelement 4 hat eine Anströmseite 28 und eine Abströmseite 27, die jeweils eine im Wesentlichen ebene Fläche bilden. In Varianten sind auch nichtebene kurvige An- oder Abströmseiten 28, 27 denkbar. Die Anströmseite 28 umlaufend ist ein Rahmen 32 vorgesehen, der beispielsweise aus Kunststoff gefertigt ist und dem Filterelement Stabilität verleiht. Abströmseitig kann ebenfalls ein umlaufender Rahmen 31 zum Halten des Filtermediums 30 vorgesehen sein.
In dem Ausführungsbeispiel der 3 ist am oberen Halterahmen ein Dichtelement 34 umlaufend angebracht, das im eingesetzten Zustand gegenüber der Gehäusewand fluiddicht wirkt. Anströmseitig ist an dem Halterahmen 32 eine Entnahmehilfe 33 vorgesehen. Die Entnahmehilfe ermöglicht eine Handhabung des Filterelements 4, insbesondere ein Herausziehen des im Gehäuse verbauten Filterelements 4 entlang der Längsachse 19. Die Entnahmehilfe kann beispielsweise strömungsführend in der Art von Umlenk- oder Leitmitteln sein. Dazu stehen beispielsweise entlang der Längsachse Kunststoffteile mit Öffnungen ab, mit Hilfe derer das Filterelement 4 gegriffen werden kann.
Es ist möglich, dass ein entsprechender der Entnahmehilfe 33 korrespondierender Griff oder ein Werkzeug in oder an dem zweiten Gehäuseteil 3 befestigt ist. Beispielsweise kann das Deckelelement 3 außenseitig einen Eingriffsabschnitt aufweisen, der in den Entnahmeabschnitt 33 einführbar ist. Dabei kann insbesondere eine Verrastung eintreten, die es erlaubt, mit Hilfe des Deckelelements 3 das Filterelement 4 aus dem unteren Gehäuseteil 2 herauszuziehen.
Ausführungsformen des Filterelements sehen vor, dass ein Entnahmegriff in oder an dem Filterelement 4 lösbar befestigt ist. Ein Entnahmegriff zum korrespondierenden Wirken mit der Entnahmehilfe oder dem Entnahmeelement 33 kann auch in oder am Filterelement am Filterkörper 30 befestigt oder geklebt sein, denn zum Entfernen eines verbrauchten Filterelements kann der entsprechende Entnahmegriff dann abgenommen werden. Alternativ oder zusätzlich ist auch eine Dichtung und/oder Entnahmehilfe an dem unteren Rahmen 31 vorgesehen. Filterelemente können prinzipiell auch an beliebiger Stelle ihre Höhe zwischen der Anströmseite und der Abströmseite eine umlaufende Dichtung oder einen Rahmen aufweisen.
Obgleich beispielhaft ein Ausführungsform des Filterelements 4 in 3 angedeutet ist, kann die vorgeschlagene Filteranordnung weitere Varianten von Filterelementen umfassen. Insbesondere ist der Einsatz von Filtermedien und Filterelementen, wie sie in der WO 2006/012386 beschrieben sind, möglich. Zusammen mit den vorgeschlagenen Gehäuseformen, insbesondere der ortsfesten Anordnung von Anschlussstutzen, ergibt sich eine vorteilhafte Filteranordnung.
In 2 haben die Anschlussstutzen 5, 6 jeweils eine Vorzugsrichtung 23', 20', die von dem Gehäuse weg weist. Gegenüber der Längsrichtung 19 hat beispielsweise der obere seitliche Anschlussstutzen 6 eine Vorzugsrichtung 20', die im Wesentlichen einen rechten Winkel mit der Längsrichtung 19 einschließt. Man kann daher von einem Umlenk-Anschlussstutzen sprechen. Luft, die in Strömungsrichtung 16 das Filtermedium bzw. das Filterelement 4 durchströmt, wird durch den Anschlussstutzen seitlich um etwa 90° umgelenkt. Es ist dabei ein Betrieb der Filteranordnung 100 denkbar, bei der Luft aus der Umgebung durch den Anschlussstutzen 6 in den Rohfluidbereich 26 eintritt, umgelenkt wird und durch das Filtermedium im Wesentlichen entlang der unteren Orientierung des Pfeils 16 das Filterelement durchströmt. Die Vorzugsrichtungen 20', 23' können beispielsweise so ausgestaltet sein, dass die Anschlussstutzen und damit Zuführleitungen an praktisch einer Seite des Gehäuses vorliegen können. Es ist zum Beispiel möglich, dass die Vorzugsrichtungen 20', 23' einen Winkel miteinander einschließen, der kleiner als 180° ist. D. h., die Vorzugsrichtungen und damit die Anschlussstutzen, sind nicht kollinear oder axial bezüglich des Gehäuses vorgesehen. Die Vorzugsrichtungen 20, 23' sind beispielsweise parallel, schließen also einen Winkel von 0° ein, wenn sie an derselben Seite des Gehäuses vorgesehen sind.
Die 4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Filteranordnung 101. Dabei ist in 4A eine schematische Darstellung der Filteranordnung 101 mit einem Filtergehäuse 2, 3 und einem Filterelement 4 dargestellt, und in 4B ein schematischer Schnitt durch eine in 4A angedeutete Dichtebene 35 der Filteranordnung 101. Wiederum hat die Filteranordnung 101 einen unteren Gehäuseteil 2 und einen oberen Gehäuseteil 3. An dem unteren Gehäuseteil 2 sind die beiden Anschlussstutzen 5, 6 angeordnet, welche ausgehend von den Gehäuseöffnungen 7, 8 in eine Vorzugsrichtung 23', 20 weisen. Die beiden Vorzugsrichtungen 20', 23 sind parallel zueinander. D. h. es wird ein Winkel von 0° eingeschlossen, die Anschlussstutzen 5, 6 sind somit auf derselben Seite – in 4A rechts von dem Gehäuse – vorgesehen. Unter im Wesentlichen parallel soll auch noch ein Winkel von 10° zueinander verstanden werden. Dadurch ist eine besonders günstige Anschlusssituation für Zu- und Ableitungen der Luft möglich. Die beiden Vorzugsrichtungen 20', 23 stehen senkrecht auf die Längsrichtung 19.
In der Darstellung der 4A sind Befestigungsmittel, beispielsweise Schnallen oder Rastnasen, 61 zum Verbinden der beiden Gehäuseteile 2, 3 angedeutet.
Es ist ein Filterelement 4 in der Filteranordnung 101 vorgesehen, welches eine Anströmseite 28 und eine Abströmseite 27 hat. Bei der in 4 dargestellten Filteranordnung 101 strömt zu filternde Luft in Einströmrichtung 20 durch den Anschlussstutzen 6 in den Rohfluidbereich oberhalb der Anströmseite 28 des Filterelements 4. Die Ausströmrichtung 23 im unteren Bereich des Gehäuses 2 ist gleich mit der Vorzugsrichtung des Ausströmanschlussstutzens 5. Beide Anschlussstutzen sind als Umlenkanschlussstutzen 5, 6 ausgeführt.
Es ist ferner eine Vorabscheideeinrichtung 41 an den Eintrittsanschlussstutzen 6 angekoppelt. Mit Hilfe des Vorabscheiders 41 wird bereits eine Grobfilterung oder Abscheidung von groben Schmutzpartikeln ermöglicht. Der Vorabscheider 41 ist insofern am Einlassstutzen 6 vorgesehen. Als Vorabscheider 41 eignen sich beispielsweise Fliehkraftabscheider oder Zyklonabscheider, aber auch Rundfilterelemente, welche in oder an die Ansaugleitung angekoppelt sind. Die Filteranordnung 101 aus dem Vorabscheider 41, dem Gehäuse 2, 3 sowie dem Filterelement 4 ermöglichen beispielsweise eine besonders effiziente Filterung von Ansaugluft in Kraftfahrzeugen. In 4 ist das Filterelement 4 abströmseitig 27 mit einem Stützabschnitt 39 versehen. In den Stützabschnitt 39 greift korrespondierend ein Stützelement 38 ein, welches von dem Gehäuseunterteil 2 in Richtung zur Abströmseite 27 reicht. Das Stützelement 38 wirkt den Kräften aufgrund der Druckdifferenz von der Rohluftseite 28 zur Reinluftseite 27 entgegen. Eine Verformung des Filterelements 4 wird dabei vermindert. Das Stützelement 38 greift beispielsweise als ein Schwert in das Filterelement 4. Gegenüber dem Gehäuse 2, 3 ist das Filterelement 4 in einer Dichtebene 35 abgedichtet. Beispielsweise dient dazu der umlaufende Rahmen 32, der zwischen die beiden Gehäusehälften 2, 3 eingesetzt und verklemmt ist.
In 4B sieht man ferner in einem Querschnitt durch die Dichtebene 35, dass von dem Gehäuse Positionierelemente 36 nach innen ragen. Der umlaufende Rahmen 32 des Filterelements 4 hat korrespondierende Positionierabschnitte 40, in die die Positionierelemente 36 eingreifen. Durch die Anordnung der Positionierelemente 36 und der Positionierabschnitte 40 ist eine Verdrehung von beispielsweise runden Filterelementen verhindert. Außerdem können ungeeignete Filterelemente nicht in das entsprechende Gehäuse eingesetzt werden. Durch die Abstimmung des richtig mit Hilfe der Positionierelemente 36 und Positionierabschnitte 40 eingesetzten Filterelements 4 sowie die Anschlussstutzenanordnung seitlich vom Filtergehäuse kann eine präzise und zuverlässige Filterung von Luft erreicht werden. Ferner ist durch die Positionierelemente 36 und die Abschnitte 40 eine Verdrehsicherung gegeben.
Die 4B zeigt außerdem, wie seitlich von dem Gehäuse 2, 3 die Vorabscheideeinrichtung 41 angeordnet werden kann. In der Ausführungsform, wie sie in 4 angedeutet ist, strömt Luft sozusagen U-förmig oben seitlich in das Filtergehäuse 2, 3 hinein, durchströmt das Filtermedium in Längsrichtung 19 nach unten und strömt über den Umlenkanschlussstutzen 5 wieder gereinigt aus der Filteranordnung 101 aus.
Die 5 zeigt eine Variante einer Filteranordnung 102. Die Filteranordnung 102 umfasst das zweiteilige Gehäuse 2, 3 mit einem eingesetzten Filterelement 4. Der Anschlussstutzen 6 ist als Eintrittsanschlussstutzen für zu reinigende Luft ausgeführt, und der Anschlussstutzen 5 als Austrittsanschlussstutzen für gereinigte Luft. Die Filteranordnung 102 umfasst eine innenliegende Vorfiltereinrichtung bzw. einen Vorabscheider 41. Der Vorabscheider 41 ist an dem Deckelelement 3 am Eintrittsanschlussstutzen 6 befestigt. Es ist auch möglich, die Vorfiltereinrichtung 41 in dem Gehäuseteil 3 zu integrieren. Es ergibt sich, wie in 5 angedeutet, eine besonders kompakte Ausführung einer Filteranordnung, die sowohl eine Vorfilterung mit Hilfe des Vorabscheiders 41, die auch eine Feinfilterung mit Hilfe des Filterelements 4 ermöglicht.
An dem Eintrittsanschlussstutzen 6 ist eine Leiteinrichtung 42 innenseitig integriert, um eine besonders günstige Strömungsführung der eintretenden Luft 20 zu erzielen. Es kann beispielsweise eine Art Leitapparat im Anschlussstutzen 6 integriert sein, der eine besonders gute Vorabscheidung im Vorabscheider 41 ermöglicht. Ferner ist der untere Austrittsanschlussstutzen 5 mit Verstärkungsrippen 43 ausgestattet, um eine erhöhte Stabilität zu erreichen. Prinzipiell können beide Anschlussstutzen 5, 6 mit Verstärkungsmitteln, wie Rippen oder anderen Mitteln, versehen werden, um die Stabilität zu erhöhen.
Es ist ebenfalls denkbar, dass an beiden Anschlussstutzen 5, 6 zur Verbesserung der Strömungsführung Luftleitbleche oder dergleichen vorgesehen sind. Eine Vorabscheidung kann bereits damit erzielt werden, dass beispielsweise ein Rundfilterelement gehäuseinnenseitig an den Anschlussstutzen 6 gekoppelt wird. Dies kann durch eine Bajonettkopplung, eine Schraubverbindung, einen Schiebesitz, geklipst oder gesteckt erfolgen. Es ist auch möglich, eine Vorabscheidung durch ein Rückhaltegitter im Anschlussstutzen 6 zu erzielen.
Die 6 zeigt eine weitere Variante einer Filteranordnung 104. Die 6A zeigt eine schematische Schnittansicht, 6B eine seitliche Ansicht aus der Richtung des Eintritts-Anschlussstutzens und 6C ein zum Einsatz geeignetes Filterelement. Die Filteranordnung 104 hat wiederum zwei Gehäuseteile 2, 3, wobei am Gehäuseunterteil 2 ein erster Anschlussstutzen 5 und am Gehäuseoberteil 3 ein zweiter Anschlussstutzen 6 vorgesehen ist. Der Anschlussstutzen 6 dient als Eintritts-Anschlussstutzen für zu filternde Luft. Der Anschlussstutzen 5 dient als Austritts-Anschlussstutzen für gefilterte Luft. Die Vorzugsrichtungen 20', 23 der Anschlussstutzen 6, 5 sind im Wesentlichen rechtwinklig zueinander.
Die Dichtebene 35 verläuft schräg durch das Gehäuse 2, 3. Die sich ergebende Gehäuseteilung und Dichtebene 35 fallen in der Ausführungsform gemäß 6 nicht zusammen. Die Dichtebene ist dabei gegenüber der Längsrichtung 19 geneigt. Man erkennt in 6C, dass das Filterelement 4 eine schräg zueinander verlaufende Anströmseite 28 und Abströmseite 27 hat. Der Filterkörper 30 ist derart geformt, dass die im Wesentlichen ebene Anströmseite 28 mit der Abströmseite 27 einen Winkel 44 einschließt. Ein Befestigungsrahmen oder Halterahmen 32, der gegenüber dem Gehäuse abdichtet, erstreckt sich daher auch schräg im Gehäuse. In der Ansicht der 6B seitlich in Richtung auf den Eintritts-Anschlussstutzen 6 erkennt man, dass die seitliche Projektion des Filterelements 4 den Querschnitt des Anschlussstutzens 6 bzw. der Öffnung 8 überschneidet. Durch die schräge Ausgestaltung ist in dem Rohfluidbereich 26 im Gehäuse einerseits ausreichend Raum, um innerhalb des Gehäuses eine Vorfiltereinrichtung vorzusehen. Andererseits wird durch die schräg zueinander gestellten Ein- und Abströmseiten 27, 28 ein erhöhtes Filtervolumen bzw. eine größere Filterfläche durch den Filterkörper 30 erzielt. Insgesamt kann eine besonders günstige Filterung von Luft durch die Filteranordnung 104 aus dem Filtergehäuse mit entsprechend eingerichteter Randform 17, 18 für das Halten des Filterelements 4 erzielt werden.
In 7 ist eine weitere Filteranordnung 105 mit einem speziell geformten Filterelement schematisch dargestellt. In 7A ist eine seitliche Ansicht der Filteranordnung 105 dargestellt, wobei die beiden Anschlussstutzen 5, 6 auf derselben Seite, beispielsweise wie in 4 und 5 angedeutet, vorgesehen sind. Das Filterelement 4, wie in 7B schematisch angedeutet, hat eine Aussparung 45, die zur Aufnahme eines Vorabscheiders 41 geeignet ist. Die 7A zeigt die Filteranordnung 105 ohne eingesetzten Vorabscheider 41 (vgl. 7C). Der in Richtung zum Eintrittsanschlussstutzen 6 weisende umlaufende Rahmen 32 ist nach außerhalb der Projektion des Anschlussstutzens 6 nach innen verformt. Dadurch kann, wie in 7C angedeutet, ein beispielsweise zylinderförmiger Vorabscheider zumindest teilweise in den Bereich des Filterkörpers 30 eindringen. Korrespondierend zu dem das Filtermedium 30 umlaufenden Halterahmen 32 sind an den Gehäuseteilen 2, 3 die entsprechenden Krägen korrespondierend ausgeführt (nicht dargestellt). Auf ähnliche Weise kann ein Filterelement 4, beispielsweise als Hauptfilterelement ausgestaltet, auch eine Aussparung zur Aufnahme eines Sekundärfilterelements, welches strömungsabwärts angeordnet ist, vorgesehen sein. Insgesamt ergibt sich eine kompakte und platzsparende Filteranordnung mit Hilfe des Gehäuses, der Filterelemente und optionaler Sekundärfilterelemente und Vorabscheider.
In Varianten kann das Sekundärfilterelement 41 auch vollständig in dem Volumen des Hauptfilterelements 4 aufgenommen sein.
In 8 ist eine weitere Ausführungsform einer Filteranordnung 106 dargestellt. Das zweiteilige Gehäuse hat ein Gehäuseunterteil 2 und ein Gehäuseoberteil 3, wobei am Gehäuseunterteil ein nach links weisender Austrittsanschlussstutzen 5 und ein am Gehäuseoberteil 3 nach rechts weisender oberer Eintrittsanschlussstutzen 6 vorgesehen ist. Mit 20 ist die Einströmrichtung der Luft und mit 23 die Ausströmrichtung angedeutet.
Darüber hinaus ist an dem ersten Gehäuseunterteil 2 ein weiterer Anschlussstutzen 49 an einer Gehäuseöffnung 48 vorgesehen. Es ist ein schräg geschnittenes Filterelement 4, wie es beispielsweise in 6C schematisch dargestellt ist, eingesetzt. Durch die schräge Anordnung ergibt sich innerhalb des oberen Bereichs des Filtergehäuses eine Bauraummöglichkeit für einen ausgedehnten Vorfilter. Gegenüber der schrägen Anströmseite des Filterelements 4 ist eine Vorfilteranordnung 41 mit Fliehkraftabscheidern vorgesehen. Fliehkraftabscheider oder Zyklonabscheider können mehrfach an einer Trägerplatte 46 angeordnet sein. Die Zyklonabscheider, die im Wesentlichen zylinderfömige Röhrchen mit Leitapparaten umfassen, sind mit 47 dargestellt. Die nur schematisch angedeutete Zyklonabscheider 47 führen eine Vorabscheidung durch, so dass gröbere Staubpartikel nicht mehr in einen Zwischenraum 26' gelangen, sondern aufgrund der Schwerkraft und der schrägen Anordnung, wie sie 8 zeigt, nach rechts unten fallen. Durch die Öffnung 48 und den Austragstutzen 49 kann das vorabgeschiedene Staubmaterial 50 aus dem Strömungsweg entfernt werden. Man erhält somit eine besonders kompakte Ausführung einer Filteranordnung 106, bei der durch einen effizienten Multizyklonblock-Vorabscheider 46, 47 und beispielsweise ein Kompaktfilterelement 4 eine besonders gute Filterung erfolgt.
Die 9 zeigt eine weitere Filteranordnung 107, bei der ein zweitteiliges Filtergehäuse 2, 3 mit einem Hauptfilterelement 4 und einem Sekundärfilterelement 51 ausgestattet ist. An dem einen Gehäuseteil 2 sind wiederum ein Eintrittsanschlussstutzen 6 und ein Austrittsanschlussstutzen 5 vorgesehen, die jeweilige Vorzugsrichtungen 20', 23 haben. Optional ist in oder an dem Eintrittsanschlussstutzen 6 eine Vorfiltereinrichtung 41 vorgesehen. Beim Durchströmen im Wesentlichen entlang der Längsrichtung 19 gelangt zur filternden Luft nach der Vorabscheidung im Vorabscheider 41 in den oberen Bereich des Gehäuses 3, tritt durch das Hauptfilterelement 4 und wird anschließend weiter in einem Sekundärfilterelement 51 gereinigt.
Zwischen dem Gehäuse 2, 3 und dem Hauptfilterelement 4 ist eine Dichtfläche 35 vorgesehen, wobei ein geeigneter Dichtabschluss 29 realisiert ist. Eine zweite Dichtebene 52 ergibt sich unterhalb des Hauptfilterelements 4 an einem Rahmen des Sekundärfilterelements 51. Das Sekundärfilterelement 51 kann eine feinere, gleiche oder auch gröbere Filterung als das Hauptfilterelement 4 realisieren. Prinzipiell sind für die Filterelemente 4, 51 gleiche oder ähnliche Filtermaterialien denkbar. Man erzielt mit Hilfe der Filteranordnung 107 insofern eine gestufte Filterung: zunächst eine grobe Abscheidung mit Hilfe des Vorabscheiders 41 und eine Hauptabscheidung mit Hilfe des Filterelements 4. Das Sekundärfilterelement 51 kann als Sicherheitselement eingesetzt werden. Falls beispielsweise das Hauptfilterelement 4 fehlerhaft arbeitet, beschädigt ist oder vergessen wurde, kann das Sekundärelement 51 noch immer eine gewisse Filterfunktion vollziehen, so dass immer noch ausreichend gereinigte Luft aus der Filteranordnung 107 zu beziehen ist.
Beide Filterelemente, das Hauptfilterelement 4 und das Sekundärfilterelement 51, können einfach durch Abnahme des Gehäuseoberteils 3 entlang der Längsachse 19 zum Austausch entfernt werden. Es ist insbesondere möglich, dass das Haupt- und/oder das Sekundärfilterelement 4, 51 an dem Gehäusedeckel 3 lösbar oder fest befestigt ist. Das Element 4 ist beispielsweise über einen Schiebesitz, Schrauben, einen Bajonettverschluss geklipst oder gesteckt befestigt. Dadurch kann der nach Gebrauch der an der Anströmseite des Filterelements 4 akkumulierte Schmutz oder Staub nicht auch das Sekundärfilterelement 51 verschmutzen, da beim Entnehmen entlang der Längsrichtung 19 kein Staub in den unteren Bereich rieseln kann.
Die 10 zeigt eine weitere Ausführung einer Filteranordnung 108 mit einem Sekundärfilterelement 51 und einem Hauptfilterelement 4 mit einem oberen Halterahmen 32, der entlang einer oberen Dichtebene 35 verläuft. Die Filteranordnung 108 umfasst wiederum ein zweiteiliges Gehäuse 2, 3 mit einem Eintrittsanschlussstutzen 6 an einer Gehäuseöffnung 8 und einem Austrittsanschlussstutzen 5 an einer Gehäuseöffnung 7. Die jeweilige Einströmrichtung ist mit 20 bezeichnet und die Ausströmrichtung von gereinigter Luft mit 23.
Das Gehäuseunterteil 2 verfügt über ein Stützelement 38, das in Richtung zur Abströmseite des Sekundärfilterelements 51 reicht und dieses abstützt. Beispielsweise ist ein in dem Sekundärfilterelement 51 vorgesehener korrespondierender Eingriff für das Stützelement 38 vorgesehen. Beim Einsetzen kann das Sekundärfilterelement 51 auf dem Stützelement 38 lagern.
Ferner ist ein flexibles Dichtelement 53 am Rand und beim Übergang zum Hauptfilterelement 4 vorgesehen. Es ergibt sich eine untere Dichtebene 52, um das durch das Hauptfilterelement 4 gereinigte Fluid nicht seitlich am Sekundärfilterelement 51 vorbeiströmen zu lassen. Es erfolgt durch beispielsweise einen unterseitigen Rahmen am Hauptfilterelement 4 eine Verpressung oder Verdichtung des vorzugsweise flexiblen Dichtelementes 53. Das Dichtelement 53 kann beispielsweise eine Schaumdichtung umfassen, die am Gehäuse oder auch dem Sekundär- oder Hauptfilterelement 4, 51 vorgesehen ist. Durch das Verpressen wird eine Vibrationsdämpfung erzielt. Schließlich ist das Hauptfilterelement 4 an seinem umlaufenden Rahmen 32 gegenüber der Gehäuseinnenwand in der Dichtebene 35 abgedichtet.
Die 11 zeigt noch eine Filteranordnung 110. Die Filteranordnung 110 umfasst drei Gehäuseteile 2, 3 und 60. Die in 11 dargestellte Filteranordnung 110 ist mit einem Vorabscheider 41, einem Hauptfilterelement 4 und einem Sekundärfilterelement 51 versehen. In der Orientierung der 11 ist das Gehäuseunterteil 2 seitlich links vorgesehen. Eine Längsrichtung 19 der Filteranordnung verläuft horizontal. Der Austrittsanschlussstutzen 5 ist links entlang der Längsrichtung 19 orientiert. Der Eintrittsanschlussstutzen 6 ist als Umlenkanschlussstutzen ausgeführt, so dass die einströmende Luft entlang der Einströmrichtung 20 zunächst in Richtung der Längsrichtung 19 in Strömungsrichtung – in der Orientierung der 11 nach links – umgelenkt wird. Der Einströmanschlussstutzen 6 bzw. die zugehörige Gehäuseöffnung 8 liegt außerhalb einer Projektion 62 des Hauptfilterelements 4 entlang der Längsrichtung 19. Die Projektion ist gepunktet mit 62 angedeutet.
Zwischen dem ersten Gehäuseunterteil 2 und dem Deckelelement 3 ist ein Gehäusezwischenteil 60 vorgesehen, welches mit einer Zyklonabscheideranordnung versehen ist. Das Gehäusezwischenteil 60 ermöglicht eine Vorfilterung. Die gepunktete Linie 55 zeigt die Gehäuseteilung. Es ist darüber hinaus ein weiterer dritter Anschlussstutzen 49 an einer Gehäuseöffnung 48 des Gehäuseunterteils 2 vorgesehen. Eine korrespondierende Gehäuseöffnung 48 ist im Gehäusezwischenteil 60 vorgesehen. Alle Anschlussstutzen der Filteranordnung 110, nämlich der Austragsanschlussstutzen 5, der Einströmanschlussstutzen 6 und der Austragsanschlussstutzen 49 sind ortsfest und müssen beim Austausch der Filterelemente 4, 51 nicht versetzt werden. Es ist auch möglich, das Gehäusezwischenteil 60 mit einem eigenen Anschlussstutzen vorzusehen, der nicht ortsfest ist.
Die Vorabscheideeinrichtung 41 des Gehäusezwischenteils 60 umfasst eine Zyklonabscheiderplatte 56, an die Leitapparate 63 von Fliehkraftabscheidern angebracht sind. Gegenüber der Zyklonabscheiderplatte 56 ist eine Tauchrohrplatte 57 vorgesehen, mit Zyklontauchrohren, die in die Fliehkraftabscheider eingreifen. Durch die Tauchrohre kann vorgereinigte Luft 59 in Richtung zu einem Hauptfilterelement 4 in den Zwischenraum 58 gelangen. Zu reinigende Luft strömt in Einströmrichtung 20 in den rechten haubenförmigen Gehäuseteil 3, durchströmt die Leitapparate 63, wie mit Pfeil 64 angedeutet, und gelangt in den Zwischenraum 58. Anschließend erfolgt ein Durchströmen durch das Hauptfilterelement 4 und das Sekundärfeldelement 51. Schließlicht tritt gereinigte Luft aus dem Ausströmstutzen 5 in Ausströmrichtung 23 aus der Filteranordnung 110 aus.
In den Fliehkraftabscheidern 63 des Vorabscheiders 51 werden Staubpartikel aufgrund der Fliehkräfte abgeschieden und fallen in Richtung der Schwerkraft g nach unten. Die abgeschiedenen Staubpartikel sammeln sich im Bereich des Austragsstutzens 49, an dem der Staubaustrag 50 entnommen werden kann. Dazu ist beispielsweise ein Deckel oder ein sonstiger Verschluss am Staubaustragsstutzen 49 angebracht. Ferner kann an den Austragsstutzen 49 eine hier nicht dargestellte Absaugeinrichtung angekoppelt werden, um aktiv die abgeschiedenen Staubpartikel zu entfernen. Die Zyklonabscheider lassen sich als aktive oder passive Zyklone ausführen. Bei aktiven Zyklonabscheidern ist ein Energieeintrag vorgesehen, beispielsweise durch Luftabsaugung, ein Gebläse oder pneumatische Mittel. Es sind sowohl frei ausgetragene Zyklone denkbar, wie auch eine Ausführung, bei der ein Unterdruck an den Austragsstutzen 49 angelegt ist. Die Fliehkraftabscheider oder Zyklonabscheider können mit einer Drallrückgewinnung ausgestattet werden, so dass nur ein geringer Druckabfall beim Durchtritt der zu reinigenden Luft erfolgt.
Es ergeben sich in der Filteranordnung 110 eine Dichtebene 52 zwischen dem Sekundärfilterelement 51 und dem Hauptfilterelement 4, welche mit einer flexiblen Dichtung 53 realisiert ist. Eine zweite Dichtebene 35 ist an der Eintritts- oder Anströmseite 28 des Hauptfilterelements 4 vorgesehen, wobei eine Dichteinrichtung 54 gegenüber dem Gehäuse abdichtet.
Ferner ist insbesondere die Zyklonabscheiderplatte 56 fluiddicht und lediglich durch die Zyklonelemente 63 durchbrochen. Insofern wird eine präzise gestufte Filterung von Luft oder anderen Fluiden ermöglicht, wobei aufgrund der gewählten Gehäuseteilung und Ausführung eine leichte Entnahme von belegten Filterelementen 4, 51 oder Vorabscheidern möglich ist.
Die hier dargestellten Ausführungsbeispiele und Aspekte der Filteranordnung, des Filterelements sowie der Gehäuseteile lassen sich modifizieren. Auch einzelne bezüglich der Ausführungsbeispiele angedeutete Aspekte lassen sich in Filteranordnungen kombinieren, die nicht explizit in den Figuren dargestellt sind. Als Filtermedium kommen bekannte Filtermaterialien in Frage, wie Vlies-, Papier-, Schaum- oder Gewebe- oder Gitterfilter. Die Sekundär- und Hauptfilterelemente können gefaltete, gewickelte oder komprimierte Filtermedien umfassen und werden an die gegebenen Betriebsbedingungen hinsichtlich ihrer Rückhaltevermögen angepasst. Als Filtermaterialien seien Glasfasermedien, synthetische Fasern, Zellulose, Vliese und dergleichen genannt. Auch Papier oder geschwemmte Filtermedien sind denkbar.
Die offenbarten Filteranordnungen können zum Einsatz als Filter für Kraftfahrzeuge, Bau- und Landmaschinen, Lastkraftwagen, Kettenfahrzeuge, die verbrennungsmotorisch angetrieben sind, ausgestaltet sein. Es sind auch Ausgestaltungen der Filteranordnung und des Filtergehäuses denkbar, die für feststehende Großmotoren, für Generatoren zur Energieerzeugung, auf Schiffen oder in Schienenfahrzeugen eingerichtet sind, denkbar. Ferner können Ausführungsbeispiele und Aspekte der Filteranordnung, des Filterelements sowie der Gehäuseteile in Fahrzeugen mit Brennstoffzellen eingesetzt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2006/012386 [0003, 0066]
EP 202024631 B1 [0004]

Claims

Filtergehäuse (1), insbesondere Luftfiltergehäuse, zur Aufnahme eines Filterelements (4), insbesondere eines Luftfilterelements zum Filtern von Verbrennungsluft für eine Brennkraftmaschine, mit einem ersten Gehäuseteil (2) und einem zweiten Gehäuseteil (3) und mit mindestens zwei Anschlussstutzen (5, 6), welche an jeweils einer Gehäuseöffnung (7, 8) des ersten Gehäuseteils (2) angeordnet sind, wobei das Filterelement (4) in dem Filtergehäuse (1) in einem Raum zwischen den zwei Gehäuseöffnungen (7, 8) gehalten wird.
Filtergehäuse nach Anspruch 1, wobei eine der Gehäuseöffnungen (7, 8) des ersten Gehäuseteils (2) und/oder einer der Anschlussstutzen (5, 6) zumindest teilweise außerhalb einer Projektion (62) des Filterelements (4) entlang seiner Längsrichtung (16) angeordnet ist.
Filtergehäuse nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine der Gehäuseöffnungen (7, 8) des ersten Gehäuseteils (2) und/oder einer der Anschlussstutzen (5, 6) zumindest teilweise außerhalb einer seitlichen Projektion des Filterelements (4) angeordnet ist.
Filtergehäuse nach einem der Ansprüche 1–3, wobei der erste Gehäuseteil (2) derart ausgestaltet ist, dass ein eingesetztes Filterelement (4) vollständig entlang seiner Längsrichtung (19) aus einem Aufnahmebereich (24) des Filtergehäuses (1) führbar ist.
Filtergehäuse nach einem der Ansprüche 1–4, wobei der erste Anschlussstutzen (5) und der zweite Anschlussstutzen (6) jeweils eine von den Gehäuseöffnungen (7, 8) des ersten Gehäuseteils (2) weg weisende Vorzugsrichtung (20', 23') hat, wobei die Vorzugsrichtungen einen Winkel von weniger als 180 Grad, vorzugsweise weniger als 90 Grad einschließen.
Filtergehäuse nach Anspruch 5, wobei die beiden Vorzugsrichtungen (20, 23) im Wesentlichen in dieselbe Richtung weisen.
Filtergehäuse nach einem der Ansprüche 1–6, wobei mindestens einer der Anschlussstutzen (5, 6) an der jeweiligen Gehäuseöffnung (7, 8) befestigt ist, insbesondere angeschweißt oder angeklebt ist.
Filtergehäuse nach einem der Ansprüche 1–7, wobei mindestens einer der Anschlussstutzen (5, 6) Verstärkungselemente (43), insbesondere Verstärkungsrippen, Metalleinsätze, metall- oder glasfaserverstärkte Abschnitte und/oder Verstärkungseinsätze umfasst.
Filtergehäuse nach einem der Ansprüche 1–8, wobei mindestens in oder an einem der Anschlussstutzen (5, 6) Strömungsleitelemente (42) angebracht sind.
Filterelement, welches zum Einsatz in einem Filtergehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1–19 eingerichtet ist.