DE102015005561B4

DE102015005561B4 - Filtersystem mit Spannanordnung, Filterelement

Info

Publication number: DE102015005561B4
Application number: DE102015005561.5A
Authority: DE
Inventors: Robert Hasenfratz; Fabian Wagner; André Rösgen; Christian Thalmann; Frank Pflüger; Vit Wognar; Leos Burda; Michal Tuma
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2015-05-04
Filing date: 2015-05-04
Publication date: 2019-03-21
Anticipated expiration: 2035-05-05
Also published as: DE102015005561A1

Abstract

Filtersystem (100) umfassend
- ein Filtergehäuse (108),
- einen am Filtergehäuse (108) angeordneten Einlass (102) zum Zuführen eines zu filternden Fluids,
- einen am Filtergehäuse (108) angeordneten Auslass (104) zur Ableitung des gefilterten Fluids,
- wenigstens ein Filterelement (10), das zwischen Einlass (102) und Auslass (104) angeordnet ist, mit einer Dichtungsanordnung (22), die eine Rohseite von einer Reinseite des Filterelements (10) trennt, sowie mit einer an einer der Dichtungsanordnung (22) gegenüberliegenden Stirnseite (17) angeordneten Endscheibe (18), und
- eine Spannanordnung (110),
wobei das Filterelement (10) durch die Spannanordnung (110) über das Schließen von wenigstens einem Spannverschluss (60) in eine Montageposition (24) mit der Dichtungsanordnung (22) in einen Dichtsitz (112) des Filtergehäuses (108) schiebbar und über das Öffnen des wenigstens einen Spannverschlusses (60) in eine Demontageposition (26) wenigstens teilweise aus dem Dichtsitz (112) lösbar ist,
wobei das Filtergehäuse (108) einen Abstützbereich (38) aufweist, an dem sich der wenigstens eine Spannverschluss (60) beim Öffnen wenigstens zeitweise abstützt und mit dem Abstützbereich (38) zum Lösen des Filterelements (10) aus dem Dichtsitz (112) zusammenwirkt,
und wobei das Filterelement (10) an der Endscheibe (18) eine Aufnahme (32) aufweist, an der sich der wenigstens eine Spannverschluss (60) beim Öffnen wenigstens zeitweise abstützt und mit der Aufnahme (32) zum Lösen des Filterelements (10) zusammenwirkt.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Filtersystem mit einer Spannanordnung, insbesondere zur Verwendung als Luftfilter einer Brennkraftmaschine, sowie ein Filterelement zum Einbau in ein solches Filtersystem.
Stand der Technik
Es ist bekannt, Luftfilter einzusetzen, um Verbrennungs-Ansaugluft für Brennkraftmaschinen bei Kraftfahrzeugen, z.B. Pkw, Nutzfahrzeugen, Arbeitsmaschinen, landwirtschaftlichen Fahrzeugen, aber auch stationären Generatoren und dergleichen, zu filtern. Solche Luftfilter umfassen im Allgemeinen ein Filtergehäuse, einen Lufteinlass und einen Luftauslass, wobei ein entfernbares und austauschbares Haupt-Filterelement in dem Filtergehäuse angeordnet ist. Das Filtergehäuse umfasst häufig eine Wartungs- oder Zugangsabdeckung für einen Zugang zu dem im Inneren aufgenommenen Filterelement im Wartungsfall. Hierzu kann das Filterelement demontiert werden und entweder durch ein fabrikneues Filterelement ersetzt, überholt und wieder eingesetzt werden, oder durch ein zuvor gebrauchtes, aber überholtes Filterelement ausgetauscht werden.
Aus der DE 10 2010 034 787 A1 ist ein Filtersystem bekannt, das ein ringförmiges Filterelement in einem Filtergehäuse aufweist, das an beiden Stirnseiten mit einer dichtenden Endscheibe versehen ist. In das Filterelement ist ein Mittelrohr als Stützgerüst integriert, das den zylindrischen Innenraum des Filterelementes begrenzt.
An einer axialen Stirnseite befindet sich am Mittelrohr ein Dichtboden, welcher den Boden an dieser Seite axial strömungsdicht verschließt. Der Dichtboden und die Endscheibe bilden auf Grund der zusammenhängenden Ausführung eine Bodenscheibe, welche an einer Stirnseite sowohl das Filterelement als auch das Mittelrohr bzw. den Innenraum innerhalb des Filterelementes verschließt.
Zur Kopplung zwischen der Bodenscheibe und dem Filtergehäusedeckel dient ein Befestigungssystem in Form eines Ringkranzes, das ein erstes Befestigungselement umfasst, welches an der Bodenscheibe ausgebildet ist, und ein zweites Befestigungselement, das am Filtergehäusedeckel ausgebildet ist. Das erste Befestigungselement ist einteilig mit der Bodenscheibe ausgebildet, das zweite Befestigungselement einteilig mit dem Filtergehäusedeckel.
Ferner beschreibt DE 10 2012 008 453 A1 ein Filterelement und ein Gehäuse für das Filterelement, wobei in dem Gehäuse eine Blattfeder-Spanneinrichtung angeordnet ist, die das Filterelement in eingesetztem Zustand in Richtung des Dichtsitzes zwischen Gehäuse und Deckel verspannt. Deckel und Gehäuse selbst sind im montierten Zustand miteinander über lösbare Befestigungselemente, nämlich Klammern, verbunden. Soll das Filterelement ausgewechselt werden, werden zunächst die Klammern gelöst, woraufhin anschließend unter Einwirkung der Vorspannung der Spanneinrichtung der Deckel abgenommen und das Filterelement entnommen werden kann.
Darüber hinaus wird die US 5 207 811 A genannt, die eine Luftfiltereinheit betrifft, bei der der Filtereinsatz in einem Gehäuse über ein zentrisches Gewinde verspannt ist, das an einem Dorn mechanisch mit dem Gehäuse verbunden ist. Der Filtereinsatz ist dort so aufgebaut, dass an einem axialen Ende des Filtereinsatzes eine feste Endscheibe vorgesehen ist, die eine kegelförmige Einbuchtung mit mittiger Fläche hat, an der eine Mutter zur Anlage gebracht und verspannt werden kann. Am anderen Ende hat der Filtereinsatz stirnseitig in seiner Endscheibe eine umlaufende Nut, in die eine Dichtung eingesetzt ist, um zu verhindern, dass diese beim Anziehen der Mutter zu stark deformiert wird; die Wände der Nut sollen genau diese Ausdehnung verhindern.
Schließlich ist aus der DE 20 2008 014 053 U1 ein Spannverschluss bekannt, welcher der lösbaren Verbindung von Filtergehäuseteilen dient. Hierzu weist der Spannverschluss ein Einhängeband mit einem Haken auf, der in eine Kontur an einem ersten Filtergehäuseteil eingreift. Weiterhin verfügt der Spannverschluss über einen Spannbügel, welcher sich in montiertem Zustand an einer Geometrie des zweiten Filtergehäuseteils abstützt. Der Spannbügel und das Einhängeband sind mit einem Hebel verbunden. Der Hebel verfügt über einen Griffbereich, welcher derart ausgestaltet ist, dass er mit der menschlichen Hand gut greif- und bewegbar ist. Weiterhin verfügt der Hebel über einen Lagerbereich zur drehbaren Lagerung des Spannbügels. Der Lagerbereich für den Spannbügel ist von dem Befestigungsbereich für das Einhängeband derart beabstandet, dass eine ausreichende Vorspannkraft auf den Spannbügel übertragbar ist. Hierbei verfügt der Spannbügel über einen Klemmkragen, der sich an einer Kontur des zweiten Filtergehäuseteils abstützt, einen Spannbereich, mit zwei gebogenen im Wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Schenkeln, und einen Lagerzapfen, zur Befestigung an dem Hebel.
Üblicherweise werden die Filterelemente von Luftfiltern nach einer bestimmten Betriebszeit ausgetauscht. Je nach Staubanfall kann die Standzeit eines Luftfilters wenige Tage, etwa beim Einsatz in Baumaschinen, bis zu mehreren Monaten in weniger staubbelasteter Umgebung betragen.
Insbesondere bei einem häufigen Austausch von Filterelementen ist die zuverlässige und prozesssichere Abdichtung des Filterelements in einem Filtergehäuse wichtig. Die Abdichtung soll temperaturbeständig und rütteltest ausgeführt sein. Auch an Anlagen oder Einrichtungen, die starken Schwingungen oder Erschütterungen ausgesetzt sind, muss die Abdichtung des Filterelements gewährleistet sein. Gleichzeitig soll aber das Filterelement selbst möglichst keine metallischen Elemente aufweisen, damit es problemlos thermisch entsorgt werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Filtersystem mit einer leichten und sicheren Montierbarkeit des Filterelements, insbesondere bei Austausch eines Filterelements im Wartungsfall, zu schaffen, das gleichzeitig eine zuverlässige und dauerhafte Abdichtung zwischen dem Bereich des ungefilterten und dem Bereich des gefilterten Fluids gewährleistet.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Filterelement zu schaffen zum Einbau in ein solches Filtersystem mit einer leichten und sicheren Montierbarkeit des Filterelements, insbesondere bei Austausch eines Filterelements im Wartungsfall, das gleichzeitig eine zuverlässige und dauerhafte Abdichtung gewährleistet.
Die vorgenannten Aufgaben werden nach einem Aspekt der Erfindung gelöst von einem Filtersystem, bei dem das Filterelement durch eine Spannanordnung über das Schließen von wenigstens einem Spannverschluss in eine Montageposition mit der Dichtungsanordnung in einen Dichtsitz des Filtergehäuses schiebbar und über das Öffnen des wenigstens einen Spannverschlusses in eine Demontageposition wenigstens teilweise aus dem Dichtsitz lösbar ist.
Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
Es wird ein Filtersystem vorgeschlagen, das ein Filtergehäuse, einen am Filtergehäuse angeordneten Einlass zum Zuführen eines zu filternden Fluids, insbesondere Luft, einen am Filtergehäuse angeordneten Auslass zur Ableitung des gefilterten Fluids, wenigstens ein Filterelement, das zwischen Einlass und Auslass angeordnet ist, mit einer Dichtungsanordnung, die eine Rohseite von einer Reinseite des Filterelements trennt, sowie mit einer an einer Stirnseite angeordneten Endscheibe, sowie eine Spannanordnung umfasst. Dabei ist das Filterelement durch die Spannanordnung über das Schließen von wenigstens einem Spannverschluss in eine Montageposition mit der Dichtungsanordnung in einen Dichtsitz des Filtergehäuses schiebbar und über das Öffnen des wenigstens einen Spannverschlusses in eine Demontageposition wenigstens teilweise aus dem Dichtsitz lösbar. Das Filtergehäuse hat ferner einen Abstützbereich, an dem sich der wenigstens eine Spannverschluss beim Öffnen wenigstens zeitweise abstützt und mit dem Abstützbereich zum Lösen des Filterelements aus dem Dichtsitz zusammenwirkt
Der wesentliche Vorteil eines solchen Filtersystems liegt dabei in der sicheren und stabilen Montage des Filterelements sowie einer sehr wirtschaftlichen Austauschbarkeit des Filterelements im Wartungsfall. Gerade bei niedrigen Standzeiten, wie sie im Land- und Baumaschineneinsatz auftreten können, ist die schnelle Austauschbarkeit von großer Bedeutung. Außerdem können auf diese Weise selbst große und schwere Filterelemente auch bei festsitzender Dichtungsanordnung leichter aus ihrem Dichtsitz gezogen werden. Es ist außerdem kein zusätzliches Werkzeug zur Demontage erforderlich.
Mit dem erfindungsgemäßen Filtersystem mit Spannanordnung ist es möglich, auch Filterelemente mit radialen Dichtungen großen Durchmessers ohne Hilfe von Hand zu montieren. Die Spannanordnung wird zum Filterelement vorfixiert und zusammen mit dem Filterelement im Filtergehäuse montiert. Die Spannanordnung überbrückt das Abstandsmaß Endscheibe des Filterelements zum Filtergehäuse ebenso wie die Höhe des Filtergehäuses zur Endscheibe.
Das Filtersystem bringt die für die Montage und Demontage eines Filterelements nötige Schließ- und Öffnungskraft mit einem Spannverschluss auf. Der Spannverschluss kann beispielsweise an der Spannanordnung vorgesehen sein und sich bei der Demontage des Filterelements in einer Aufnahme der Endscheibe des Filterelements oder an dem Abstützbereich des Gehäuses abstützen. Alternativ kann der Spannverschluss aber auch am Gehäuse angeordnet sein und bei der Demontage des Filterelements sich an der Spannanordnung und/oder am Filterelement abstützen.
Der Spannverschluss verspannt die Bauteile Spannanordnung, Filterelement und Filtergehäuse zueinander. Beim Öffnen nimmt der Spannverschluss die Kraft auf, um die Dichtungsanordnung des Filterelements aus ihrer Position zu ziehen.
Der Spannverschluss für das Filtersystem kann in einer beidseitigen Ausführungsform einen Spannbügel, einen Einhängebügel sowie einen Griffhebel umfassen, wobei der Einhängebügel mit einem ersten Lager und der Spannbügel mit einem zweiten Lager schwenkbar am Griffhebel gelagert ist. Das erste Lager ist an einem Ende des Griffhebels angeordnet und in Längserstreckung des Griffhebels folgt ein Verschlusslager und darauf das zweite Lager.
Der Vorteil eines beidseitigen Spannverschlusses liegt in der leichten Handhabbarkeit, da er sich sowohl an einem Filterelement als auch an einem Gehäusebund abstützen kann. So wird zusätzliche Kraft sowohl bei der Montage des Filterelements als auch bei der Demontage über den Spannverschluss aufgebracht.
Das Verschlusslager kann beispielsweise durch Wellensegmente, die in die beiden Seitenwangen des Griffhebels integriert sind und nach außen ragen, gebildet werden. Über das Verschlusslager kann der Spannverschluss am Filtergehäuse befestigt werden, in dem die Wellensegmente beispielsweise in eine Aussparung oder Nut am Filtergehäuse eingerastet werden. In diesem Fall ist die Lagerlauffläche in der Aussparung oder Nut ausgebildet.
Der Griffhebel kann beispielsweise als Kunststoffspritzgussteil oder auch als Metallgussteil, Blechbiegeteil oder auch Drahtbiegeteil realisiert werden. Einhängebügel und Spannbügel sind beispielsweise als typische Metalldrahtbiegeteile realisierbar.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das zweite Lager am Griffhebel bei höchstens 50% der Längserstreckung des Griffhebels angeordnet sein. Dadurch ergeben sich besonders günstige Hebelverhältnisse, die ein leichtes Schließen und Wiederöffnen des Spannverschlusses auch bei hohen Schließkräften ermöglichen. Solch hohe Schließkräfte sind bei großen und schweren Filterelementen, wie sie in Land- und Baumaschinenanwendungen üblich sind, durchaus normal, da die Dichtungen auch große Umweltbelastungen aushalten und deshalb entsprechend stark in den Dichtsitz gepresst werden müssen.
Vorteilhaft kann der Spannbügel und der Einhängebügel gleichzeitig durch den über das zweite Lager sowie das erste Lager verbundenen und um das Verschlusslager schwenkbaren Griffhebel des Spannverschlusses bewegbar sein. Diese Einhebelbedienung ist besonders günstig unter schwierigen Montagezuständen, wie sie in Werkstätten üblicherweise herrschen. Die Montage und Demontage des Filterelements kann dadurch besonders günstig und einfach ablaufen.
Vorteilhaft kann das Filterelement über einen an dem wenigstens einen Spannverschluss angeordneten Einhängebügel montierbar sein, wobei das Filtergehäuse mit dem Gehäusebund über einen an dem wenigstens einen Spannverschluss angeordneten Spannbügel gegen die Spannanordnung oder die Verschlussanordnung fixierbar ist.
In einer alternativen Ausführungsform kann auch ein einseitiger Spannverschluss an dem Filtersystem angeordnet sein, bei dem ein Einhängebügel sowohl zur Montage des Filterelements als auch zur Demontage, also zum Ausziehen der Dichtungsanordnung des Filterelements aus dem Dichtsitz, eingesetzt wird. Der Einhängebügel kann sich, bei Anbringung des Spannverschlusses an der Spannanordnung an einem Gehäusebund und/oder Abstützbereich des Gehäuses abstützen, bzw. bei Anbringung des Spannverschlusses am Filtergehäuse an einer Aufnahme der Spannanordnung und/oder des Filterelements abstützen.
Erfindungsgemäß weist das Filtergehäuse einen Abstützbereich auf, an dem sich der wenigstens eine Spannverschluss beim Öffnen wenigstens zeitweise abstützt und mit dem Abstützbereich zum Lösen des Filterelements aus dem Dichtsitz zusammenwirkt. Auf diese Weise können die relativ großen Kräfte zum Lösen des Filterelements mit seiner Dichtanordnung aus dem Dichtsitz über den Griffhebel des Spannverschlusses günstig verteilt werden, sodass das Filterelement leicht ausgezogen werden kann.
Das Filterelement weist ferner eine Aufnahme auf, an dem sich der wenigstens eine Spannverschluss beim Öffnen wenigstens zeitweise abstützt und mit der Aufnahme zum Lösen des Filterelements zusammenwirkt. Dadurch kann bei der Demontage des Filterelements Kraft auf das Filterelement und damit auf die Dichtungsanordnung aufgebracht werden, wodurch das Herausziehen des Filterelements aus dem Dichtsitz unterstützt wird.
Zweckmäßigerweise kann der wenigstens eine Spannverschluss einen Einhängebügel mit Abstützfunktion aufweisen. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt in der leichten Handhabbarkeit des Spannverschlusses, da er sich sowohl an dem Filterelement als auch an einem Gehäusebund abstützen kann. So wird zusätzliche Kraft sowohl bei der Montage des Filterelements, wobei sich der Einhängebügel in der Montageposition des Spannverschlusses das Filterelement verspannt, als auch bei der Demontage, wobei sich der Einhängebügel beim Weg in die Demontageposition an einer Aufnahme des Filterelements und/oder an einem Abstützbereich des Filtergehäuses abstützt, über den Spannverschluss aufgebracht. Ein besonderer Vorteil liegt dabei darin, dass die Anzugskräfte gleich verteilt und gleichzeitig auf beide Bauteile Filterelement und Gehäusebund aufgebracht werden können. So kann das Filterelement über seine Dichtungsanordnung gleichmäßig in den Dichtsitz gezogen werden.
Vorteilhaft kann der wenigstens eine Spannverschluss an der Spannanordnung angeordnet sein. Auf diese Weise kann sich der Spannverschluss an der Spannanordnung zusätzlich abstützen und ist bei der Montage jederzeit in der richtigen Position, um die Spannanordnung zu fixieren oder zu öffnen.
In einer alternativen nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform kann eine mit der Spannanordnung verbundene Verschlussanordnung vorgesehen sein, wobei der wenigstens eine Spannverschluss an der Verschlussanordnung angeordnet ist. Dadurch ist die Funktion Verspannung des Filterelements getrennt von der Funktion, die Spannverschlüsse zu tragen. Auch kann der Wechsel des Filterelements schneller und günstiger durchgeführt werden, da die Spannanordnung bereits am Filterelement vormontiert sein kann. Dabei kann das Filtergehäuse mit einem Gehäusebund über einen an dem wenigstens einen Spannverschluss angeordneten Spannbügel gegen die Spannanordnung oder die Verschlussanordnung fixierbar sein. Der Spannbügel dient dabei der Verspannung von Filterelement, Spannanordnung und Filtergehäuse.
Zweckmäßigerweise kann die Aufnahme eine Vertiefung vorsehen zum Abstützen des Spannverschlusses bei der Montage des Filterelements sowie eine Lasche vorsehen zum Abstützen des Spannverschlusses bei der Demontage des Filterelements. Diese Vertiefung dient als Gegenlager, um Kraft von dem Spannverschluss auf das Filterelement zu leiten und so die Montage zu unterstützen, während die Lasche als Gegenlager dient, um die Kraft bei der Demontage in das Filterelement einzuleiten.
In einer alternativen Ausführungsform kann der wenigstens eine Spannverschluss an dem Filtergehäuse angeordnet sein und das Gehäuse über einen an dem wenigstens einen Spannverschluss angeordneten Einhängebügel gegen die Spannanordnung fixierbar sein. Auf diese Weise verspannt der Spannverschluss das Filterelement über die damit verbundene Spannanordnung mit dem Filtergehäuse.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der wenigstens eine Spannverschluss an der am Umfang der Endscheibe angeordneten Aufnahme abstützbar sein. Dadurch kann das Filterelement beim Öffnen des Spannverschlusses in eine Demontageposition leicht aus seinem Dichtsitz gezogen werden.
In einer nicht erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann die Spannanordnung mit der Endscheibe verschraubbar und/oder verrastbar sein. Dadurch ist die Spannanordnung leichter zu positionieren und kann bei der Montage nicht aus der günstigen Position geraten. Auch ist so eine zuverlässige Abdichtung an dem der Dichtungsanordnung entgegengesetzten Ende des Filterelements leichter zu gewährleisten.
In einer weiteren nicht erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann die Verschlussanordnung mit der Spannanordnung verschraubbar und/oder verrastbar sein. Dadurch sind die Funktionen Verspannung des Filterelements und Abstützen der Spannverschlüsse getrennt, da die Spannverschlüsse günstigerweise auf der Verschlussanordnung angeordnet sind.
Die Erfindung betrifft nach einem weiteren Aspekt ein Filterelement zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Filtersystem, wobei das Filterelement an einer Stirnseite eine Endscheibe mit wenigstens einer Aufnahme für einen Spannverschluss umfasst. Das Filterelement kann durch die Abstützung eines Spannverschlusses in der Aufnahme sowohl Kräfte bei der Montage als auch bei der Demontage in dem Filtersystem aufnehmen. Dadurch kann der Montageprozess vorteilhaft durchgeführt werden.
In einer günstigen Ausgestaltung kann der Filterkörper beispielsweise aus einem zickzackförmig gefalteten (plissierten) Filterbalg bestehen und ringförmig geschlossen ausgeführt sein. Die Faltung kann beispielsweise durch Messerfaltung, für längere Filterkörper, oder Rotationsfaltung hergestellt werden. Der Filterbalg kann beispielsweise aus Papier oder aus Zellulose oder aus einer Mischfaser aus Kunststoff und Zellulose bestehen. Der Filterbalg kann mit glatter Oberfläche, rolliert und/oder in verschiedenen Prägeformen gestalteter Oberfläche zur Versteifung und/oder Schaffung von Hohlräumen zur Staubablagerung ausgeführt sein. Der Filterbalg kann eine Beschichtung und/oder Imprägnierung aufweisen, um Feuchtigkeit abzuweisen. Er kann alternativ auch mit Nanofasern beschichtet sein. Der Filterkörper kann weiterhin mit einem Fadenwickel strukturell versteift sein. Der Einsatz dieser Werkstoffe als Filtermedium stellt eine sehr wirtschaftliche Möglichkeit dar, ein solches Filterelement zu realisieren. Gleichzeitig bietet die beschriebene Formgestaltung eine stabile Anordnung, sodass eine selbsttragende Bauweise des Filterkörpers und damit eine günstige Montageeigenschaft gegeben ist.
Zweckmäßigerweise kann das Filterelement als Luftfilter, insbesondere als Luftfilter einer Brennkraftmaschine verwendet werden. Der sichere Betrieb von Brennkraftmaschinen beruht auch auf einer sicheren und günstigen Filterung der Ansaugluft für den Verbrennungsbetrieb. Das beschriebene Filterelement stellt dafür eine wirtschaftliche Möglichkeit dar.
Vorteilhaft ist ebenso die Verwendung des Filterelements als Partikelfilter, insbesondere als Partikelfilter einer Brennkraftmaschine. Auch hier sind die sichere Montage und wirtschaftliche Austauschbarkeit des beschriebenen Filterelements von entscheidender Bedeutung.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann ein Sekundärelement auf der Reinseite des Filterelements angeordnet sein. Das Sekundärelement, das aus einer tragenden Struktur bestehen kann, die mit einem durchlässigen Filtermedium, beispielsweise einem Vlies, verkleidet ist, hat die Aufgabe, bei einem Austausch des Filterelements den Auslass des Filtersystems weiterhin verschlossen zu halten, so dass kein Schmutz in diesen Bereich eindringen kann, während das Filterelement gereinigt oder erneuert wird. Das Sekundärelement ist in bevorzugter Ausgestaltung über eine Schraubverbindung mit dem Filtergehäuse verbunden und zum Filtergehäuse mit einer Dichtung versehen.
Figurenliste
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 Explosionsdarstellung eines Filtersystems nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine perspektivische Ansicht eines Filtersystems mit transparentem Filtergehäuse nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
3 eine Detailansicht eines geschlossenen beidseitigen Spannverschlusses nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
4 eine Detailansicht eines geöffneten beidseitigen Spannverschlusses nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
5 eine perspektivische Ansicht einer Endscheibe mit Aufnahmen für einen Spannverschluss nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
6 eine Detailansicht einer Aufnahme für einen Spannverschluss nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
7 eine Schnittdarstellung eines nicht erfindungsgemäßen Filtersystems mit Spannanordnung und Verschlussanordnung, sowie einem beidseitigen Spannverschluss nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
8 eine Schnittdarstellung eines nicht erfindungsgemäßen Filtersystems mit Spannanordnung und Verschlussanordnung, sowie einem einseitigen Spannverschluss nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
1 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Filtersystems 100 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Filtersystem 100 in Rundfilterbauform umfasst ein Filtergehäuse 108 mit einem Gehäusebund 114, einen am Filtergehäuse 108 angeordneten Einlass 102 zum Zuführen eines zu filternden Fluids, insbesondere Luft, einen am Filtergehäuse 108 angeordneten Auslass 104 zur Ableitung des gefilterten Fluids, sowie wenigstens ein Filterelement 10, das zwischen Einlass 102 und Auslass 104 angeordnet ist, mit einer Dichtungsanordnung 22, die eine Rohseite von einer Reinseite des Filterelements 10 trennt, sowie mit einer an einer Stirnseite 17 angeordneten Endscheibe 18. Weiter umfasst das Filtersystem 100 eine den Gehäusebund 114 abschließende Spannanordnung 110, die das wenigstens eine Filterelement 10 im Filtergehäuse 108 fixiert, wobei das Filterelement 10 durch die Spannanordnung 110 über wenigstens einen Spannverschluss 60 mit der Dichtungsanordnung 22 in einen Dichtsitz 112 (nicht sichtbar) des Filtergehäuses 108 bringbar ist. Mehrere Spannverschlüsse 60 sind an der Spannanordnung 110 angeordnet. Die Spannanordnung 110 kann mit der Endscheibe 18 verschraubbar und/oder verrastbar sein. Dargestellt ist eine Rundfilterbauform, die aus einem Filtergehäuse 108 besteht, das über die Endscheibe 18 des Filterelements 10 mit einer Spannanordnung 110, beispielsweise über Spannverschlüsse 60, verschlossen wird.
Bei einer Verwendung als Luftfiltersystem strömt staubbeladene Luft in den Einlass 102, der tangential zum innen eingebauten Luftfilterelement angeordnet ist, sodass die Luft im Innern des Filtergehäuses 108 durch einen Anströmschutz am Filterelement in eine Rotationsbewegung versetzt wird. Filterelement und Anströmschutz sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Die gereinigte Luft kann über den zentrischen Auslass 104 aus dem Filtergehäuse 108 abgeführt werden.
Das Filterelement 10 kann als Luftfilter, insbesondere als Luftfilter einer Brennkraftmaschine, eingesetzt werden. Prinzipiell ist jedoch auch eine Verwendung als Partikelfilter in ähnlicher Bauform denkbar.
In 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Filtersystems 100 mit transparentem Filtergehäuse 108 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Das Filterelement 10, das im Inneren des Filtergehäuses 108 zu erkennen ist, ist über die Spannanordnung 110 mit der Dichtungsanordnung in den Dichtsitz 112 gezogen. Filterelement 10, Spannanordnung 110, und Filtergehäuse 108 sind über die Spannverschlüsse 60 gegeneinander verspannt. Dadurch ist das Filtergehäuse an dem Gehäusebund 114 abgedichtet.
3 stellt eine Detailansicht eines geschlossenen Spannverschlusses 60 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Der Spannverschluss 60 für ein Filtersystem 100 umfasst einen Spannbügel 62, einen Einhängebügel 66 sowie einen Griffhebel 70, wobei der Einhängebügel 66 mit einem ersten Lager 72 und der Spannbügel 62 mit einem zweiten Lager 74 schwenkbar am Griffhebel 70 gelagert ist. Der Griffhebel 70 kann beispielsweise als Kunststoffspritzgussteil oder auch als Metallgussteil, Blechbiegeteil oder auch als Drahtbiegeteil (wie in 3) realisiert werden. Einhängebügel 66 und Spannbügel 62 sind beispielsweise als typische Metalldrahtbiegeteile realisierbar.
Das erste Lager 72 ist an einem Ende 78 des Griffhebels 70 angeordnet und in Längserstreckung 80 des Griffhebels 70 folgt das Verschlusslager 76 und darauf das zweite Lager 74. Das zweite Lager 74 am Griffhebel 70 ist bei höchstens 50% der Längserstreckung 80 des Griffhebels 70 angeordnet. Der Spannbügel 62 und der Einhängebügel 66 sind gleichzeitig durch den über das zweite Lager 74 sowie das erste Lager 72 verbundenen und um das Verschlusslager 76 schwenkbaren Griffhebel 70 des Spannverschlusses 60 bewegbar. Über das Verschlusslager 76 kann der Spannverschluss 60 an der Spannanordnung 110 oder am Filtergehäuse 108 befestigt werden, in dem die Wellensegmente beispielsweise in eine Aussparung oder Nut an der Spannanordnung 110 oder am Filtergehäuse 108 eingerastet werden. In diesem Fall ist die Lagerlauffläche in der Aussparung oder Nut ausgebildet.
Das Filterelement 10, bzw. die Endscheibe 18 weist eine Aufnahme 32 auf, an dem sich der wenigstens eine Spannverschluss 60 beim Öffnen wenigstens zeitweise abstützt und mit der Aufnahme 32 zum Lösen des Filterelements 10 zusammenwirkt. Der Spannverschluss 60 weist weiter einen Einhängebügel 66 mit Abstützfunktion zum Lösen des Filterelements bei der Demontage auf. Der Spannverschluss 60 in 3 ist an der Spannanordnung 110 angeordnet.
In der geschlossenen Montageposition 24 stützt sich der Haken 68 in der Aufnahme 32 der Endscheibe 18 ab, während der Klemmkragen 64 an dem Gehäusebund 114 eingehakt ist. So sind das Filterelement 10, die Spannanordnung 110 und das Filtergehäuse 108 gegeneinander verspannt. Der Griffhebel 70 liegt an dem Einhängehaken 66 an. Die Aufnahme 32 sieht dabei eine Vertiefung 34 (4) zum Abstützen des Spannverschlusses 60 bei der Montage des Filterelements 10 sowie eine Lasche 36 zum Abstützen des Spannverschlusses 60 bei der Demontage des Filterelements 10 vor.
Auf dem Weg in die Demontageposition 26 wird der Griffhebel 70 aus der Montageposition 24 gelöst und in Richtung des Spannbügels 62 gezogen. Sowohl der Klemmkragen 64 als auch der Haken 68 lösen sich aus ihren vorherigen. Der Haken 68 kann sich an der Lasche 36 der Aufnahme 32 abstützen und so das Filterelement 10 aus seinem Dichtsitz 112 ausziehen. In der Demontageposition 26, in 4 dargestellt, schließlich liegt der Griffhebel 70 über dem Spannbügel 62. Der Klemmkragen 64 ist von dem Gehäusebund 114 abgehoben, während der Haken 68 sich noch weiter von der Spannanordnung 110 wegbewegt hat und so das Filterelement 10 über die Abstützung an der Lasche 36 mitnehmen kann.
Der Spannbügel 62 des Spannverschlusses 60 in 3 ist am Gehäusebund 114 des Filtergehäuses 108 eingehängt, während der Einhängebügel 66 durch den Montageschlitz 30 in der Spannanordnung 110 in die in der Endscheibe 18 angebrachte Aufnahme 32 greift. Der Spannverschluss 60 ist in dieser Stellung über den Griffhebel 70 geschlossen worden. Das Filterelement 10 ist über den an dem wenigstens einen Spannverschluss 60 angeordneten Einhängebügel 66 montierbar, wobei das Filtergehäuse 108 mit dem Gehäusebund 114 über einen an dem wenigstens einen Spannverschluss 60 angeordneten Spannbügel 62 gegen die Spannanordnung 110 oder die Verschlussanordnung 116 fixierbar ist.
In 4 ist eine Detailansicht eines geöffneten Spannverschlusses 60 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Griffhebel 70 als Drahtbiegeteil realisiert, bei dem der Griffhebel außerhalb des Einhängebügels 66 und des Spannbügels 62 schwenkbar verläuft. Der Griffhebel 70 ist in dieser Ansicht nach oben in die Demontageposition 26 geklappt und der Spannverschluss 60 so entspannt. Der Spannbügel 62 kann so aus dem Gehäusebund 114 gleiten, während sich der Einhängebügel 66 an der Lasche 36 der Aufnahme 32 abstützen kann, um so das Filterelement 10 über die Krafteinleitung in das Filterelement 10 einerseits und über die Spannanordnung 110 andererseits in das Filtergehäuse 108 aus dem Dichtsitz 112 auszuziehen. Auf diese Weise kann das Filterelement 10 kraftunterstützt aus dem Filtergehäuse 108 demontiert werden. Das Filtergehäuse 108 weist zusätzlich einen Abstützbereich 38 auf, an dem sich der wenigstens eine Spannverschluss 60 beim Öffnen wenigstens zeitweise abstützen und mit dem Abstützbereich 38 zum Lösen des Filterelements 10 aus dem Dichtsitz 112 zusammenwirken kann.
5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Endscheibe 18 mit Aufnahmen 32 für Spannverschlüsse 60 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Für eine gleichmäßige Krafteinleitung in die Endscheibe 18 sind die Aufnahmen 32 in gleichen Abständen auf dem Umfang der Endscheibe 18 verteilt. Der wenigstens eine Spannverschluss 60 einer Spannanordnung 110 ist so an einer am Umfang der Endscheibe 18 angeordneten Aufnahme 32 abstützbar.
In 6 ist dazu eine Detailansicht einer Aufnahme 32 auf dem Umfang der Endscheibe 18 für einen Spannverschluss 60 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Aufnahme 32 sieht eine Vertiefung 34 vor zum Abstützen des Spannverschlusses 60 bei der Montage des Filterelements 10 sowie eine Lasche 36 zum Abstützen des Spannverschlusses 60 bei der Demontage des Filterelements 10.
In 7 ist eine Schnittdarstellung eines nicht erfindungsgemäßen Filtersystems 100 mit Spannanordnung 110 und Verschlussanordnung 116, sowie einem beidseitigen Spannverschluss 60 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Dazu ist eine mit der Spannanordnung 110 verbundene Verschlussanordnung 116 dargestellt, wobei der wenigstens eine Spannverschluss 60 an der Verschlussanordnung 116 angeordnet ist. Dargestellt ist die Montageposition 24 des Spannverschlusses 60 in geschlossenem Zustand. Der Spannverschluss 60 ist mit seinem Verschlusslager 76 in der Verschlussanordnung 116 angeordnet, wobei der Spannbügel 62 an dem Bund 114 des Gehäuses angreift. Der Einhängebügel 66 greift über die Spannanordnung 110 in eine Aufnahme 32 der Endscheibe 18. Auf diese Weise wird das Filterelement 10 über die Spannanordnung 110 und Verschlussanordnung 116 gegen das Gehäuse 108 verspannt. Bei der Demontage kann sich der Einhängebügel 66 gegen die Aufnahme 32 abstützen und so das Filterelement 10 aus seinem Dichtsitz ziehen.
Die Verschlussanordnung 116 ist mit der Spannanordnung 110 verschraubbar und/oder verrastbar. Der Vorteil einer solchen Anordnung liegt in der Trennung der Funktionen Verspannung des Filterelements 10 und des Tragens der Spannverschlüsse 60. Dadurch lassen sich die Montage/Demontageprozesse einfach realisieren.
8 zeigt dagegen eine Schnittdarstellung eines nicht erfindungsgemäßen Filtersystems 100 mit Spannanordnung 110 und Verschlussanordnung 116, sowie einem einseitigen Spannverschluss 60 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dazu ist wieder eine mit der Spannanordnung 110 verbundene Verschlussanordnung 116 dargestellt, wobei der wenigstens eine Spannverschluss 60 in dieser Ausführungsform an dem Filtergehäuse 108 angeordnet ist. Dargestellt ist die Montageposition 24 des Spannverschlusses 60, also in geschlossenem Zustand. Der Spannbügel 62 des Spannverschlusses 60 greift in eine Aufnahme 32 der Verschlussanordnung 116. Da Verschlussanordnung 116 und Spannanordnung 110 fest verbunden sind, wird so das Filterelement 10 über die Spannanordnung in den Dichtsitz gepresst und verspannt. Bei- der Demontage des Filterelements 10 wird der Griffhebel 70 nach oben geschoben und so der Einhängebügel 66 ebenfalls nach oben geschoben. Dabei stützt sich der Einhängebügel 66 an der Aufnahme 32 ab und schiebt so die Verschlussanordnung 116, sowie die mit ihr verbundene Spannanordnung 110 und das Filterelement 10 nach oben und damit das Filterelement 10 aus seinem Dichtsitz.
In einer alternativen Ausführungsform ist auch denkbar, dass der einseitige Spannverschluss 60 an der Verschlussanordnung 116 angeordnet ist. Dazu müsste an dem Filtergehäuse 108 ein Abstützbereich 38 und/oder ein Gehäusebund 114 angebracht sein, an dem sich der Einhängebügel 66 einhängen und beim Schließen des Spannverschlusses 60 in die Montageposition 24 verspannen kann. Beim Lösen des Spannverschlusses 60 in die Demontageposition 26 könnte sich der Einhängebügel 66 dann an dem Abstützbereich 38 abstützen und so wenigstens ein teilweises Herausziehen des Filterelements 10 aus seinem Dichtsitz bewirken.

Claims

Filtersystem (100) umfassend - ein Filtergehäuse (108), - einen am Filtergehäuse (108) angeordneten Einlass (102) zum Zuführen eines zu filternden Fluids, - einen am Filtergehäuse (108) angeordneten Auslass (104) zur Ableitung des gefilterten Fluids, - wenigstens ein Filterelement (10), das zwischen Einlass (102) und Auslass (104) angeordnet ist, mit einer Dichtungsanordnung (22), die eine Rohseite von einer Reinseite des Filterelements (10) trennt, sowie mit einer an einer der Dichtungsanordnung (22) gegenüberliegenden Stirnseite (17) angeordneten Endscheibe (18), und - eine Spannanordnung (110), wobei das Filterelement (10) durch die Spannanordnung (110) über das Schließen von wenigstens einem Spannverschluss (60) in eine Montageposition (24) mit der Dichtungsanordnung (22) in einen Dichtsitz (112) des Filtergehäuses (108) schiebbar und über das Öffnen des wenigstens einen Spannverschlusses (60) in eine Demontageposition (26) wenigstens teilweise aus dem Dichtsitz (112) lösbar ist, wobei das Filtergehäuse (108) einen Abstützbereich (38) aufweist, an dem sich der wenigstens eine Spannverschluss (60) beim Öffnen wenigstens zeitweise abstützt und mit dem Abstützbereich (38) zum Lösen des Filterelements (10) aus dem Dichtsitz (112) zusammenwirkt, und wobei das Filterelement (10) an der Endscheibe (18) eine Aufnahme (32) aufweist, an der sich der wenigstens eine Spannverschluss (60) beim Öffnen wenigstens zeitweise abstützt und mit der Aufnahme (32) zum Lösen des Filterelements (10) zusammenwirkt.
Filtersystem nach Anspruch 1, wobei der wenigstens eine Spannverschluss (60) einen Einhängebügel (66) mit Abstützfunktion aufweist.
Filtersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine Spannverschluss (60) an der Spannanordnung (110) angeordnet ist.
Filtersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1, wobei die Aufnahme (32) eine Vertiefung (34) zum Abstützen des Spannverschlusses (60) bei der Montage des Filterelements (10) sowie eine Lasche (36) zum Abstützen des Spannverschlusses (60) bei der Demontage des Filterelements (10) vorsieht.
Filtersystem nach Anspruch 1, wobei der wenigstens eine Spannverschluss (60) an dem Filtergehäuse (108) angeordnet ist und das Filtergehäuse über einen an dem wenigstens einen Spannverschluss (60) angeordneten Einhängebügel (66) gegen die Spannanordnung (110) fixierbar ist.
Filtersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine Spannverschluss (60) an der am Umfang der Endscheibe (18) angeordneten Aufnahme (32) abstützbar ist.
Filterelement (10) zur Verwendung in einem Filtersystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Filterelement an einer Stirnseite (17) eine Endscheibe (18) mit wenigstens einer Aufnahme (32) für einen Spannverschluss (60) umfasst und wobei das Filterelement (10) an einer der Endscheibe (18) gegenüberliegenden Stirnseite eine Dichtungsanordnung (22) umfasst.