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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Dichtungsvorrichtung eines Fluidsystems, insbesondere eines Filters, für wenigstens ein Fluid, insbesondere Betriebsfluid, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere Luft, Wasser, Öl, Kraftstoff, Hydraulikmedium oder Harnstoffwasserlösung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einem Dichtungsbereich zur Abdichtung wenigstens eines fluidführenden Bereichs des wenigstens eine Fluidsystems.
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Ferner betrifft die Erfindung einen Filter für wenigstens ein Fluid, insbesondere Betriebsfluid, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere Luft, Wasser, Öl, Kraftstoff, Hydraulikmedium oder Harnstoffwasserlösung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, aufweisend wenigstens eine Dichtungsvorrichtung mit wenigstens einem Dichtungsbereich zur Abdichtung wenigstens eines fluidführenden Bereichs des Filters.
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Außerdem betrifft die Erfindung ein Gehäuseteil eines Fluidsystems, insbesondere eines Filters für wenigstens ein Fluid, insbesondere Betriebsfluid, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere Luft, Wasser, Öl, Kraftstoff, Hydraulikmedium oder Harnstoffwasserlösung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, aufweisend wenigstens einen Teil wenigstens einer Dichtungsvorrichtung mit wenigstens einem Dichtungsbereich zur Abdichtung wenigstens eines fluidführenden Bereichs des wenigstens einen Fluidsystems.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Filterelement eines Filters für wenigstens ein Fluid, insbesondere Betriebsfluid, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere Luft, Wasser, Öl, Kraftstoff, Hydraulikmedium oder Harnstoffwasserlösung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, aufweisend wenigstens einen Teil einer Dichtungsvorrichtung mit wenigstens einem Dichtungsbereich zur Abdichtung wenigstens eines fluidführenden Bereichs des Filters.
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Im Übrigen betrifft die Erfindung eine Abschirm-/Temperiereinrichtung eines Fluidsystems, insbesondere eines Filters für wenigstens ein Fluid, insbesondere Betriebsfluid, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere Luft, Wasser, Öl, Kraftstoff, Hydraulikmedium oder Harnstoffwasserlösung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei das Fluidsystem wenigstens eine Dichtungsvorrichtung aufweist mit wenigstens einem Dichtungsbereich zur Abdichtung wenigstens eines fluidführenden Bereichs des wenigstens eine Fluidsystems.
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Stand der Technik
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Aus der
EP 1 712 266 A1 ist ein Filterelement, insbesondere zur Filtrierung der Ansaugluft einer Brennkraftmaschine, bekannt. Dieses Filterelement besteht aus einem Wickelfilter, wobei der Wickelfilter axial durchströmt ist und wenigstens an einer Stirnseite einen Dichtring aufweist. Dieser Dichtring ist mit dem Filterelement über eine Schweiß-, Klebe-, Extrusions- oder Schmelzverbindung verbunden, wobei der Dichtring sich in eine entsprechend gestaltete Aufnahme eines Gehäuses einfügt und eine radiale und/oder axiale Positionierung des Wickelfilters bewirkt. Der Dichtring ist unmittelbar an der Stirnseite des Wickelfilters angeordnet und in der Aufnahme des Gehäuses axial und/oder radial verpresst.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtungsvorrichtung, einen Filter, ein Gehäuseteil, ein Filterelement und eine Abschirm-/Temperiereinrichtung der eingangs genannten Art zu gestalten, bei denen eine Dichtfunktion der Dichtungsvorrichtung insbesondere bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen, insbesondere Temperaturen, verbessert werden kann. Insbesondere soll der wenigstens eine Dichtungsbereich in einem/einen Temperaturbereich gehalten/gebracht werden, in dem an der Dichtfunktion beteiligte Bauteile der Dichtungsvorrichtung eine möglichst gute Dichtwirkung entfalten können.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird bei der Dichtungsvorrichtung erfindungsgemäß gelöst durch wenigstens eine Abschirm-/Temperiereinrichtung zur Wärmeabschirmung und/oder Temperierung wenigstens eines Teils des wenigstens einen Dichtungsbereichs.
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Erfindungsgemäß kann mittels der wenigstens einen Abschirm-/Temperiereinrichtung der wenigstens eine Dichtungsbereich gegen Temperaturen abgeschirmt werden. Mit der wenigstens einen Abschirm-/Temperiereinrichtung kann der wenigstens eine Teil des wenigstens einen Dichtungsbereichs gegenüber Bereichen, insbesondere Umgebungsbereichen, thermisch abgeschirmt werden, welche eine höhere oder niedrigere Temperatur aufweisen, als die Temperatur, bei der die Dichtungsvorrichtung ihre optimale Dichtwirkung aufweist. Zusätzlich oder alternativ kann der wenigstens eine Dichtungsbereich mit der wenigstens einen Abschirm-/Temperiereinrichtung aktiv temperiert werden.
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Mithilfe der wenigstens einen Abschirm-/Temperiereinrichtung kann das Fluidsystem, insbesondere die Dichtungsvorrichtung, auch unter Betriebsbedingungen oder in Einsatzbereichen verwendet werden, in denen Temperaturen vorliegen können, bei denen die Dichtwirkung der Dichtungsvorrichtung eingeschränkt oder nicht möglich ist.
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Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Dichtungsvorrichtung, insbesondere wenigstens der Teil der Dichtvorrichtung mit der wenigstens einen Abschirm-/Temperiereinrichtung, in einer Umgebung angeordnet sein, in der deutlich andere, insbesondere höhere oder niedrigere, Umgebungstemperaturen herrschen können, als die für die Dichtwirkung optimale Betriebstemperatur der Dichtvorrichtung.
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Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Abschirm-/Temperiereinrichtung passiv und/oder aktiv wirken. Eine passiv wirkende Abschirm-/Temperiereinrichtung kann vorteilhafterweise wenigstens ein Isolations- oder Dämmmaterial aufweisen, welches den wenigstens einen Dichtungsbereich zu wenigstens einem angrenzenden Bereich, insbesondere zur Umgebung, hin thermisch dämmen kann. Als Isolations- oder Dämmmaterial kann insbesondere Luft oder ein Feststoff mit dämmenden Eigenschaften zur Anwendung kommen.
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Zusätzlich oder alternativ kann die wenigstens eine Abschirm-/Temperiereinrichtung eine aktive Temperierfunktion haben. So kann Wärme aktiv von dem wenigstens einen Dichtungsbereich weg oder zu diesem hin transportiert werden. Dies kann durch einen bewegtes Wärmetransportmedium und/oder ein bewegtes oder unbewegtes Wärmeleitmedium erfolgen.
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Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Abschirm-/Temperiereinrichtung mit einem Temperierfluid, insbesondere einem Kühl- und/oder Heizfluid, beaufschlagt werden oder ein derartiges Temperierfluid aufweisen. Das Temperierfluid kann zum aktiven Temperieren wenigstens eines Teils des wenigstens einen Dichtungsbereichs Wärme abgeben oder aufnehmen.
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Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Abschirm-/Temperiereinrichtung wenigstens mit einem Teil des ohnehin vorhandenen Fluids, welches in dem Fluidsystem geführt wird, beaufschlagt werden. Auf diese Weise kann wenigstens ein Teil des wenigstens einen Dichtungsbereichs mit dem Fluid temperiert werden. Das Fluid kann so als Temperierfluid wirken. Auf diese Weise kann auf zusätzlich Temperierfluid verzichtet werden.
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Vorteilhafterweise kann die Dichtungsvorrichtung bei einem Fluidsystem eines Kraftfahrzeugs verwendet werden. Die Dichtungsvorrichtung kann wenigstens teilweise in einem Motorraum des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. In dem Motorraum können dem insbesondere beim Betrieb der Brennkraftmaschine Temperaturen von 100°C und mehr herrschen. Bei diesen Temperaturen kann die Dichtfunktion einer herkömmlichen Dichtungsvorrichtung eingeschränkt sein. Insbesondere können verwendete Dichtungen bei höheren Temperaturen so welch werden, dass sie an entsprechenden Dichtflächen nicht mehr dicht anliegen können. Mithilfe der erfindungsgemäßen Abschirm-/Temperiereinrichtung kann wenigstens ein Teil der Dichtungsvorrichtung, insbesondere des Dichtungsbereichs, zum Motorraum hin thermisch abgeschirmt werden. Auf diese Weise kann die Dichtungsvorrichtung auf einer geringeren Temperatur gehalten werden als die Umgebung. So kann ihre Dichtfunktion verbessert werden.
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Auch bei niedrigen Temperaturen kann die Dichtfunktion einer herkömmlichen Dichtungsvorrichtung eingeschränkt sein. Insbesondere können verwendete Dichtungen bei niedrigen Temperaturen so hart werden, dass sie an entsprechenden Dichtflächen nicht mehr dicht anliegen können. Mithilfe der erfindungsgemäßen Abschirm-/Temperiereinrichtung kann wenigstens ein Teil der Dichtungsvorrichtung, insbesondere des Dichtungsbereichs, zur Umgebung hin thermisch abgeschirmt werden, so dass der Wärmeübertrag vom Dichtungsbereich der Dichtungsvorrichtung, beispielweise während einer Betriebsunterbrechung der Brennkraftmaschine, an die kältere Umgebung durch die Abschirm-/Temperiereinrichtung eingeschränkt ist.
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Die Erfindung ist jedoch nicht beschränkt auf Fluidsysteme von Kraftfahrzeugen mit Brennkraftmaschinen. Vielmehr kann sie auch außerhalb der Kraftfahrzeugtechnik, insbesondere bei Industriemotoren, eingesetzt werden. Sie kann auch unabhängig von Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen verwendet werden, insbesondere in Verbindung mit einem Raumluftfilter oder einer Klimaanlage. Die Erfindung kann auch außerhalb der Kraftfahrzeugtechnik unabhängig von Brennkraftmaschinen eingesetzt werden. Die Erfindung kann auch bei Maschinen, insbesondere landwirtschaftlichen Maschinen oder Baumaschinen, eingesetzt werden.
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Das Fluidsystem kann zur Führung von Luft, Wasser, Öl, Kraftstoff, Hydraulikmedium, Harnstoffwasserlösung oder andersartigen Fluiden verwendet werden. Das Fluid kann vorteilhafterweise ein zum Betrieb einer Brennkraftmaschine und/oder eines Kraftfahrzeugs oder einer anderen Maschine verwendetes Betriebsfluid sein.
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Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Dichtungsvorrichtung wenigstens einen fluidführenden Bereich gegen wenigstens einen anderen fluidführenden Bereich des Fluidsystems und/oder wenigstens einen fluidführenden Bereich des Fluidsystems zu wenigstens einer Umgebung hin abdichten.
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Die Dichtungsvorrichtung kann Teil eines Filters für Fluid, insbesondere eines Luftfilters, Ölfilters, Kraftstofffilters, Wasserfilters, Hydraulikfilters oder eines Filters für Harnstoffwasserlösung, sein.
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Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Teil der Dichtungsvorrichtung und/oder der wenigstens einen Abschirm-/Temperiereinrichtung, insbesondere ein Teil, der einer heißen Umgebung ausgesetzt ist, wenigstens ein temperaturbeständiges Material, insbesondere temperaturbeständigen Kunststoff, aufweisen. Auf diese Weise kann dieser Teil auch höheren Temperaturen standhalten.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann die wenigstens eine Abschirm-/Temperiereinrichtung wenigstens eine Temperierkammer aufweisen, die wärmeübertragend an wenigstens einen Dichtungsbereich angrenzen kann.
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Zwischen der wenigstens einen Temperierkammer und dem wenigstens einen Dichtungsbereich kann eine Wärmeübertragung stattfinden. In der wenigstens einen Temperierkammer kann ein Medium, insbesondere ein Wärmedämmmedium und/oder Wärmetransportmedium und/oder Temperierfluid, angeordnet sein oder strömen, welches Wärme aufnehmen, abgeben und/oder transportieren kann und/oder eine Wärmedämmung bewirken kann.
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Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Wand wenigstens einer Temperierkammer wenigstens ein temperaturfestes Material, insbesondere Kunststoff, aufweisen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens eine Temperierkammer mit wenigstens einen Fluid beaufschlagt sein oder werden. Mit dem wenigstens einen Fluid kann eine Wärmeübertragung erfolgen. So kann eine Temperatur in der wenigstens einen Temperierkammer und damit über die Wärmeübertragung eine Temperatur in/an dem wenigstens einen Dichtungsbereich beeinflusst, insbesondere verändert, werden.
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Vorteilhafterweise kann das wenigstens eine Fluid die wenigstens eine Temperierkammer wenigstens abschnittsweise durchströmen. So kann ein Fluidaustausch stattfinden. Das wenigstens eine Fluid kann so einen Wärmetransport zwischen der wenigstens einen Temperierkammer und einem anderen Wärmeübertragungsort außerhalb oder getrennt von dem wenigstens einen Dichtungsbereich ermöglichen.
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Alternativ kann sich das wenigstens eine Fluid im Wesentlichen strömungsfrei in der wenigstens einen Temperierkammer befinden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens eine Temperierkammer fluidtechnisch mit wenigstens einem fluidführenden Bereich des Fluidsystems verbunden sein. Auf diese Weise kann die wenigstens eine Temperierkammer einfach mit wenigstens einem ohnehin vorhandenen Fluid aus dem Fluidsystem beaufschlagt werden. So kann eine Wärmeübertragung mithilfe des Fluids zwischen dem Fluidsystem und der wenigstens einen Temperierkammer erfolgen. Die wenigstens eine Temperierkammer kann so an eine Temperatur des Fluids des Fluidsystems angeglichen, zumindest dieser näher gebracht werden.
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Beim Betrieb des Fluidsystems kann das wenigstens eine Fluid in der wenigstens einen Temperierkammer insbesondere kontinuierlich ausgetauscht werden. Auf diese Weise kann eine Wärmeübertragung verbessert werden.
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Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Temperierkammer einen Strömungsweg für das Fluid aufweisen. Auf diese Weise kann die wenigstens eine Temperierkammer von dem wenigstens einen Fluid wenigstens teilweise durchströmt werden. So kann ein Fluidaustausch in der wenigstens einen Temperierkammer und damit eine Wärmeübertragung verbessert werden.
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Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Temperierkammer derart mit einem fluidführenden Bereich des Fluidsystems verbunden sein, dass in der wenigstens einen Temperierkammer andere Strömungsgeschwindigkeiten, insbesondere geringere und/oder höhere Strömungsgeschwindigkeiten, vorherrschen, als in dem wenigstens einen fluidführenden Bereich des Fluidsystems.
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Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens ein Bereich wenigstens einer Temperierkammer als eine Art Sackgasse für das Fluid ausgestaltet sein. Das Fluid in der Temperierkammer steht dabei mit dem Fluid des Fluidsystems in Kontakt, strömt aber nicht durch die Temperierkammer von wenigstens einer Einlassöffnung in Richtung wenigstens einer Auslassöffnung.
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Bei einem Fluidfilter kann das Fluid zur Temperierung wenigstens einer Dichtung der Dichtungsvorrichtung verwendet werden. Bei bezüglich der Dichtwirkung ungünstig hohen Umgebungstemperaturen kann ein Kühlungseffekt des Fluids genutzt werden, um den wenigstens einen Dichtungsbereich, insbesondere die wenigstens eine Dichtung, zu kühlen. So kann der wenigstens eine Dichtungsbereich, insbesondere die wenigstens eine Dichtung, besser vor hohen Temperaturen geschützt werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Abschirm-/Temperiereinrichtung so ausgestaltet sein, bei bezüglich der Dichtwirkung ungünstig niedrigen Umgebungstemperaturen, insbesondere beim Starten der Brennkraftmaschine bei geringen Außentemperaturen, der wenigstens eine Dichtungsbereich, insbesondere die Dichtung, mit dem Fluid, insbesondere Luft, erwärmt werden kann.
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Bei der Verwendung der Dichtungsvorrichtung bei einem Filter kann die wenigstens eine Temperierkammer mit einer Rohfluidseite des Filters verbunden sein. So kann der wenigstens eine Dichtungsbereich mit dem Rohfluid temperiert und/oder abgeschirmt werden. Als Rohfluid wird das zu filtrierende Fluid vor Durchlauf durch den Filter bezeichnet. Nach dem Filtrieren wird das Fluid als Reinfluid bezeichnet.
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Bei der Verwendung der Dichtungsvorrichtung in Verbindung mit einem Luftsystem, insbesondere einem Luftfilter, einer Brennkraftmaschine, kann die mit dem Luftsystem geführte Luft bei normalen Betriebsbedingungen eine Temperatur von etwa 40°C aufweisen. Die Umgebungstemperatur im Motorraum kann bis über 100°C ansteigen. Mit der Luft kann der wenigstens eine Dichtungsbereich abgekühlt werden.
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Bei einem Luftfilter kann die wenigstens eine Temperierkammer mit der Rohluftseite verbunden sein. Auf diese Weise kann darauf verzichtet werden, die wenigstens eine Temperierkammer zur Umgebung hin zusätzlich abzudichten.
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Alternativ oder zusätzlich kann die wenigstens eine Temperierkammer mit einer Reinfluidseite des Filters verbunden werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens eine Temperierkammer zwischen wenigstens einem Dichtungsbereich und einer Umgebung des Fluidsystems angeordnet sein. Auf diese Weise kann die wenigstens eine Temperierkammer den wenigstens einen Dichtungsbereich nach außen zur Umgebung hin thermisch abschirmen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens eine Temperierkammer an/mit/in wenigstens einem Gehäuseteil des Fluidsystems realisiert sein. Auf diese Weise kann die wenigstens eine Temperierkammer gemeinsam mit dem wenigstens einen Gehäuseteil realisiert werden. So kann die Herstellung und/oder die Montage des Fluidsystems, insbesondere des Gehäuses, vereinfacht werden. Ferner kann so ein Bauteileaufwand verringert werden.
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Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Temperierkammer und/oder das wenigstens eine Gehäuseteil Kunststoff und/oder Metall wenigstens aufweisen. Wenigstens ein Wandbereich der wenigstens einen Temperierkammer kann vorteilhafterweise hitzebeständig sein.
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Vorteilhafterweise kann das wenigstens eine Gehäuseteil mit der wenigstens einen Temperierkammer insbesondere aus Kunststoff geformt, gegossen und/oder gespritzt oder nach einem anderen Herstellungsverfahren realisiert sein.
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Vorteilhafterweise kann sich die wenigstens eine Temperierkammer mit entsprechenden Abschnitten über wenigstens zwei Gehäuseteile erstrecken. Dabei kann die Temperierkammer durch die wenigstens zwei Gehäuseteile gebildet werden. Die wenigstens zwei Gehäuseteile können einfach zerstörungsfrei trennbar oder nicht trennbar miteinander verbunden sein/werden. Zwischen den wenigstens zwei Gehäuseteilen kann die wenigstens eine Dichtungsvorrichtung realisiert sein. Auf diese Weise kann ein Herstellungsaufwand und/oder Montageaufwand und/oder Wartungsaufwand verringert werden.
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Die wenigstens eine Temperierkammer kann vorteilhafterweise Teil einer Gehäusehaube und/oder eines Gehäusetopfs eines Luftfiltergehäuses sein oder durch diese realisiert sein.
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Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Wandabschnitt der Temperierkammer einstückig mit wenigstens einem Gehäuseteil verbunden sein.
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Vorteilhafterweise kann das Material wenigstens eines Wandabschnitts der wenigstens einen Temperierkammer direkt an wenigstens einen Gehäuseteil angespritzt oder aufgespritzt sein. Es kann auf weitere bauliche Maßnahmen zur Abschirmung, insbesondere auf Abschirmbleche oder Folien, verzichtet werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann in/an wenigstens einem Dichtungsbereich wenigstens eine Dichtung angeordnet werden/sein. Mit einer Dichtung kann die Dichtfunktion weiter verbessert werden.
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Wenigstens eine Dichtung kann vorteilhafterweise wenigstens teilweise flexibel sein.
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Auf diese Weise kann eine Dichtwirkung verbessert werden. Ferner kann so die wenigstens eine Dichtung auch zu einem Toleranzausgleich und/oder einer Schwingungsdämpfung beitragen.
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Wenigstens eine Dichtung kann vorteilhafterweise Polyurethan und/oder ein anderes insbesondere zur Dichtung geeignetes Material wenigstens aufweisen, insbesondere daraus bestehen.
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Die Dichtungsvorrichtung kann mit wenigstens einer marktüblichen, insbesondere standardisierten, Dichtung ausgestattet sein/werden. Dank der erfindungsgemäßen Abschirm-/Temperiereinrichtung ist es nicht notwendig, dass die wenigstens eine Dichtung bezüglich ihrer Dichtwirkung beständig ist gegenüber Temperaturen, die von der üblichen Betriebstemperaturen des Fluidsystems abweichen, insbesondere hohen oder niedrigen Temperaturen. Mit der wenigstens einen Abschirm-/Temperiereinrichtung kann die wenigstens eine Dichtung auf die für die Dichtwirkung optimale Temperatur gebracht beziehungsweise auf dieser gehalten werden.
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Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Dichtung an wenigstens einer entsprechenden Dichtfläche wenigstens eines Gehäuseteils des Fluidsystems dichtend anliegen.
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Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Dichtung in einer Dichtungskammer angeordnet sein. Die Dichtungskammer kann in/mit wenigstens einem Gehäuseteil des Fluidsystems realisiert sein.
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Vorteilhafterweise kann die Dichtungskammer zwischen zwei Gehäuseteile realisiert sein. Die wenigstens eine Dichtung kann zwischen den beiden Gehäuseteile, insbesondere entsprechenden Dichtflächen, gehalten, insbesondere gepresst, werden.
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Bei Verwendung in Verbindung mit einem Filter kann die wenigstens eine Dichtung vorteilhafterweise mit einem Filterelement des Filters verbunden sein. Die wenigstens eine Dichtung kann so gemeinsam mit dem Filterelement hergestellt, montiert und gegebenenfalls ausgetauscht werden.
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Das wenigstens eine Filterelement kann vorteilhafterweise fest oder austauschbar in einem Filtergehäuse angeordnet sein.
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Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Dichtung an einem stirnseitigen Rand des Filterelements angeordnet sein. Die wenigstens eine Dichtung kann bezüglich einer Elementachse des Filterelements umfangsmäßig zusammenhängend sein.
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Bei dem Filterelement kann es sich vorteilhafterweise um ein so genanntes Flachfilterelement handeln. Flachfilterelemente zeichnen sich dadurch aus, dass ihre Filtermedien im Unterschied zu Hohlfilterelementen umfangsmäßig nicht zusammenhängend sind. Flachfilterelemente können eben oder gebogen sein. Sie können auch in ihrer Dicke variieren.
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Zusätzlich oder alternativ kann auch ein Hohlfilterelement vorgesehen sein. Bei einem Hohlfilterelement umgibt ein Filtermedium einen Elementinnenraum. Vorteilhafterweise kann das Hohlfilterelement als ein Rundfilterelement mit einem runden Querschnitt, ein ovales Rundfilterelement mit einem ovalen Querschnitt, ein flach-ovales Rundfilterelement mit einem abgeflachten ovalen Querschnitt, ein konisches Rundfilterelement, bei dem sich der runde Querschnitt in axialer Richtung zu einer Hauptachse verjüngt, ein konisch-ovales Rundfilterelement, bei dem sich der ovale Querschnitt in axialer Richtung zumindest in Richtung einer Querachse verjüngt, ein konisches flach-ovales Rundfilterelement, bei dem sich der flach-ovale Querschnitt in axialer Richtung zumindest in Richtung einer Querachse verjüngt, oder ein Hohlfilterelement mit einem andersartigen, insbesondere einem eckigen, Querschnitt und/oder einem andersartigen axialen Querschnittsverlauf in Richtung der Hauptachse, ausgestaltet sein.
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Das Filtermedium bei dem Hohlfilterelement kann vorteilhafterweise bezüglich der Elementachse umfangsmäßig geschlossen sein. Das Filtermedium kann insbesondere sternförmig, bevorzugt zickzackförmig oder wellenförmig, gefaltet oder gebogen sein. Das Filtermedium kann auch ungefaltet oder ungebogen sein.
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Zusätzlich oder alternativ kann auch ein Wickelfilter vorgesehen sein.
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Vorteilhafterweise kann sich die wenigstens eine Abschirm-/Temperiereinrichtung über einen Teil der Dichtungsvorrichtung erstrecken. Alternativ kann sich die wenigstens eine Abschirm-/Temperiereinrichtung auch entlang der gesamten Dichtungsvorrichtung erstrecken.
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Vorteilhafterweise kann sich wenigstens eine Abschirm-/Temperiereinrichtung in einem Bereich der Dichtungsvorrichtung befinden, in dem aufgrund der Betriebsbedingungen in Bezug auf die Dichtwirkung extreme Umgebungstemperaturen, insbesondere hohe oder niedrige Temperaturen, herrschen können. Auf diese Weise kann mit der wenigstens einen Abschirm-/Temperiereinrichtung der Bereich der Dichtungsvorrichtung, welcher extremen Temperaturen ausgesetzt sein kann, effektiv temperiert und/oder abgeschirmt werden. So kann insgesamt der Montagebedarf und/oder Platzbedarf des Fluidsystems, insbesondere der Dichtungsvorrichtung, verringert werden.
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Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Temperierkammer wenigstens ein Leitmittel für Fluid aufweisen. Mit dem Leitmittel kann das Fluid in der wenigstens einen Temperierkammer geführt oder geleitet werden. So kann eine Wärmeübertragung verbessert werden. Das wenigstens eine Leitmittel kann wenigstens eine Rippe und/oder einen Steg aufweisen. Rippen oder Stege können zusätzlich zu einer mechanischen Stabilisierung beitragen.
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Vorteilhafterweise kann als Leitmittel für das Fluid wenigstens eine Öffnung in der Wandung, insbesondere in Form eines Fluiddurchlasses in die Wärmeübertragungskammer, vorgesehen sein. Durch den Querschnitt der wenigstens einen Öffnung oder eine Mehrzahl von Öffnungen ist ein gezielter Zustrom oder Austausch des Fluids in der Temperierkammer einstellbar. So kann das Fluid von der Rohseite, alternativ auch von der Reinseite, in die Temperierkammer geleitet werden.
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Alternativ steht das Fluid in der Wärmeübertragungskammer durch die Öffnungen in der Wandung mit dem Fluid der Rohseite oder alternativ mit dem Fluid der Reinseite in Verbindung, ohne dass die Wärmeübertragungskammer von dem Fluid durchströmt wird.
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Alternativ oder zusätzlich kann an einer Außenseite wenigstens einer Wand der wenigstens einen Temperierkammer wenigstens ein Stützmittel vorgesehen sein. Das Stützmittel kann wenigstens eine Rippe und/oder einen Steg aufweisen. Mit dem wenigstens einen Stützmittel kann eine mechanische Stabilität wenigstens einer Abschirm-/Temperiereinrichtung verbessert werden.
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Ferner wird die Aufgabe bei dem Filter erfindungsgemäß gelöst durch wenigstens eine Abschirm-/Temperiereinrichtung zur Wärmeabschirmung und/oder Temperierung wenigstens eines Teils des wenigstens einen Dichtungsbereichs.
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Außerdem wird die Aufgabe bei dem Gehäuseteil erfindungsgemäß gelöst durch wenigstens eine Abschirm-/Temperiereinrichtung zur Wärmeabschirmung und/oder Temperierung wenigstens eines Teils des wenigstens einen Dichtungsbereichs.
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Des Weiteren wird die Aufgabe bei dem Filterelement erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der wenigstens eine elementseitige Teil der Dichtungsvorrichtung gestaltet ist zum Kombinieren mit wenigstens einer Abschirm-/Temperiereinrichtung zur Wärmeabschirmung und/oder Temperierung wenigstens eines Teils, insbesondere des elementseitigen Teils, des wenigstens einen Dichtungsbereichs.
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Im Übrigen wird die Aufgabe bei der Abschirm-/Temperiereinrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass wenigstens ein Teil der wenigstens einen Abschirm-/Temperiereinrichtung zur Wärmeabschirmung und/oder Temperierung mit wenigstens einem Teil des wenigstens einen Dichtungsbereichs thermischen Kontakt hat.
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Im Übrigen gelten die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Dichtungsvorrichtung, dem erfindungsgemäßen Filter, dem erfindungsgemäßen Gehäuseteil, dem erfindungsgemäßen Filterelement und der erfindungsgemäßen Abschirm-/Temperiereinrichtung und deren jeweiligen vorteilhaften Ausgestaltungen aufgezeigten Merkmale und Vorteile untereinander entsprechend und umgekehrt. Die einzelnen Merkmale und Vorteile können selbstverständlich untereinander kombiniert werden, wobei sich weitere vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert wird. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen schematisch:
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1 bis 3 einen Luftfilter für Verbrennungsluft einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs in unterschiedlichen Perspektiven, mit einer Abschirmkammer zur Wärmeabschirmung und Temperierung einer Dichtung des Luftfilterelements;
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4 einen Ausschnitt eines ersten Längsschnitts des Luftfilters durch die Abschirmkammer entlang einer Schnittlinie IV-IV aus der 3;
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5 einen Ausschnitt eines zweiten Längsschnitts des Luftfilters aus den 1 bis 3 durch die Abschirmkammer;
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6 einen Ausschnitt eines dritten Längsschnitts des Luftfilters aus den 1 bis 3 außerhalb der Abschirmkammer;
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7 eine isometrische Darstellung einer Gehäusehaube des Luftfilters aus den 1 bis 3 mit Blick auf deren Innenseite;
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8 die Gehäusehaube aus der 7 mit Blick auf deren Außenseite;
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9 eine isometrische Darstellung eines offenen Gehäusetopfs des Luftfilters aus den 1 bis 3 mit dem darin eingebauten Filterelement;
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10 den Gehäusetopf aus der 9 ohne Luftfilterelement;
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11 einen vereinfachten Ausschnitt eines Längsschnitts des Luftfilters durch die Abschirmkammer ähnlich 4.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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In den 1 bis 11 ist ein Ausführungsbeispiel eines Luftfilters 10 einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs in unterschiedlichen Perspektiven, Schnitten und Montagephasen gezeigt. Der Luftfilter 10 befindet sich in einem Ansaugtrakt für Verbrennungsluft, die der Brennkraftmaschine zur Verbrennung zugeführt wird.
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Der Luftfilter 10 verfügt über ein Luftfiltergehäuse 12 mit einem Gehäusetopf 14, in der 1 unten, und einer Gehäusehaube 16, oben. Der Gehäusetopf 14 und die Gehäusehaube 16 sind jeweils einstückig aus hitzebeständigem Kunststoff geformt. Es ist für die Erfindung unerheblich, ob der Luftfilter 10 in der in der 1 gezeigten Einbauposition oder in anderer Orientierung angeordnet ist.
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Der Gehäusetopf 14 weist eine Einbauöffnung 18 auf, die in der 10 gut sichtbar ist. Durch die Einbauöffnung 18 nach entfernen der Gehäusehaube 16 ein Luftfilterelement 20 eingebaut oder ausgebaut werden. Im betriebsfertigen Zustand des Luftfilters 10 ist die Einbauöffnung 18, wie in den 1 bis 6 gezeigt, mit der Gehäusehaube 16 verschlossen. Die Gehäusehaube 16 ist mittels Schraubverbindungen entlang eines Befestigungsrandes mit dem Gehäusetopf 14 lösbar verbunden.
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Der Gehäusetopf 14 weist einen Lufteinlass 22 auf, der mit entsprechenden Luftansaugleitungen des Ansaugtrakts verbunden ist, über die Umgebungsluft als Verbrennungsluft angesaugt werden kann. Die Gehäusehaube 16 weist einen Luftauslass 24 für filtrierte Verbrennungsluft auf, welcher über entsprechende Luftverbindungsleitungen mit der Brennkraftmaschine verbunden ist. Das Luftfilterelement 20 ist in dem Luftfiltergehäuse 12 so angeordnet, dass es den Lufteinlass 12 dicht von dem Luftauslass trennt.
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Das Luftfilterelement 20 ist als sogenanntes Flachfilterelement ausgestaltet. Das Luftfilterelement 20 umfasst ein zickzackförmig gefaltetes Filtermedium 26, beispielsweise Filterpapier. Das Filtermedium 26 ist zu einem flachen, offenen Quader geformt. „Offen” bedeutet hier, dass gegenüberliegende Stirnfalten oder Stirnkanten des Filtermediums 26, im Unterschied beispielsweise zu sogenannten Rundfilterelementen, umfangsmäßig nicht miteinander verbunden sind. Das Filtermedium 26 umgibt also keinen Elementinnenraum, wie dies bei Rundfilterelementen der Fall ist.
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Faltkanten des Filtermediums 26 auf einer anströmseitigen Rohluftseite 27 des Luftfilterelements 20 befinden sich im Gehäusetopf 14. Gegenüberliegende Faltkanten auf einer abströmseitigen Reinluftseite 29 sind der Gehäusehaube 16 zugewandt.
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Senkrecht zu den Faltkanten erstreckt sich eine gedachte Filterachse 28, die zum besseren Verständnis und zur einfacheren Orientierung beispielhaft in den 4 bis 6 gezeigt ist. Wenn im Folgenden von „axial”, „radial”, „koaxial” oder „umfangsmäßig” oder dergleichen die Rede ist, so bezieht sich dies, sofern nicht anders erwähnt, auf die Filterachse 28.
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Am reinluftseitigen, stirnseitigen Rand des Filtermediums 26 ist eine umfangsmäßig zusammenhängende, koaxiale Dichtung aus Polyurethanschaum mit dem Filtermedium 26 verbunden. Die Dichtung 30 überragt das Filtermedium 26 axial und radial. Der Einfachheit halber sind in den 4 bis 6 das Filtermedium 26 und die Dichtung 30 mit der gleichen Schraffur versehen. Tatsächlich handelt es sich dabei jedoch nicht um ein einstückig zusammenhängendes Bauteil.
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Im montierten Zustand des Luftfilters 10 ist die Dichtung 30, die in den 4 bis 6 gezeigt, in einer umfangsmäßig zusammenhängenden Dichtungskammer 32 des Luftfiltergehäuses 12 angeordnet. Die Dichtungskammer 32 wird einerseits von einer haubenseitigen Dichtungskammerwand 34 mit einem U-formigen Profil und andererseits mit einer topfseitigen Dichtungskammerwand 36 realisiert. Die haubenseitige Dichtungskammerwand 34 ist Teil der Gehäusehaube 16. Die topfseitige Dichtungskammerwand 36 ist Teil des Gehäusetopfs 14. Die topfseitige Dichtungskammerwand 36 ragt in die offene Seite der U-förmigen haubenseitigen Dichtungskammerwand 34 hinein. Zwischen der Dichtungskammerwand 34 und dem radial inneren Seitenabschnitt der Dichtungskammerwand 36 verbleibt ein Spalt, durch den die Dichtung 30 hindurchragen kann.
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Ein Mittelabschnitt der haubenseitigen Dichtungskammerwand 34, in den 4 bis 6 oben, bildet eine umfangsmäßig zusammenhängende haubenseitige Dichtungsfläche 38. Der in den 4 bis 6 obere freie Rand der topfseitigen Dichtungskammerwand 36 bildet eine umfangsmäßig zusammenhängende topfseitige Dichtungsfläche 40. Die Dichtung 30 wird zwischen der haubenseitigen Dichtungsfläche 38 und der topfseitigen Dichtungsfläche 40 axial verpresst. Ferner dichtet die Dichtung 30 radial gegen die beiden Seitenabschnitte der U-förmigen haubenseitigen Dichtungskammerwand 34 ab.
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Die Dichtung 30, die Dichtungskammer 32, die Dichtungskammerwände 34 und 36 und die Dichtungsflächen 38 und 40 gehören zu einer Dichtungsvorrichtung 42 des Luftfilters 10. An die Dichtungskammer 32 angrenzende Bereiche der Dichtungskammerwände 34 und 36, also auch die Dichtflächen 38 und 40, werden insgesamt als Dichtungsbereich 44 bezeichnet. Beim montierten Luftfilter 10 gehört die Dichtung 30 zum Dichtungsbereich 44.
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Eine Wärmeübertragungskammer 46 ausgelegte Temperierkammer grenzt an der radial äußeren Umfangsseite des Luftfilters 10 an die Dichtungskammer 32 und somit an den Dichtungsbereich 44 an. Die Wärmeübertragungskammer 46 erstreckt sich umfangsmäßig über eine Seitenkante des Luftfiltergehäuses 12 jeweils etwa bis zur Mitte der an diese Seitenkante angrenzenden Seiten des Luftfiltergehäuses 12. Die Wärmeübertragungskammer 46 wird durch eine haubenseitige Wärmeübertragungskammerwand 48 mit einem etwa U-förmigen Profil und einer topfseitigen Wärmeübertragungskammerwand 50 mit einem etwa V-förmigen Profil begrenzt. Die Öffnungen der jeweiligen Profile zeigen zueinander und gehen ineinander über. Die Wärmeübertragungskammerwände 48 und 50 überlappen sich jeweils mit ihren gegenüberliegenden Seitenabschnitten. Die haubenseitige Wärmeübertragungskammerwand 48 ist Teil der Gehäusehaube 16. Die topfseitige Wärmekammerübertragungswand 50 ist Teil des Gehäusetopfs 14.
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Der Gehäusetopf 14 verfügt radial außen auf seiner der Gehäusehaube 16 zugewandten Stirnseite über eine umfangsmäßig zusammenhängende Aufnahmenut, die zur Gehäusehaube 16 hin offen ist. Im Bereich der Wärmeübertragungskammer 46 erstreckt sich die Aufnahmenut entlang des freien Randes des radial äußeren Seitenabschnitts der topfseitigen Wärmeübertragungskammerwand 40. Dort ist in die Aufnahmenut der radial äußere Seitenabschnitt der haubenseitigen Wärmeübertragungskammerwand 48 mit seinem dem Gehäusetopf 14 zugewandten freien Rand eingesteckt. Neben der Wärmeübertragungskammer 46 setzt sich die Aufnahmenut in entsprechenden Abschnitten an den Seitenwänden des Gehäusetopfs 14 fort. Dort sind die freien Ränder von entsprechenden Seitenwänden der Gehäusehaube 16 in die Aufnahmenut eingesteckt.
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Die durch die haubenseitige Wärmeübertragungskammerwand 48 und die topfseitige Wärmeübertragungskammerwand 50 jeweils begrenzten Innenräume gehen ineinander über, sind fluidtechnisch miteinander verbunden und bilden insgesamt die Wärmeübertragungskammer 46.
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Der radial innere Seitenabschnitt der haubenseitigen Wärmeübertragungskammerwand 48 bildet den radial äußeren Seitenabschnitt der haubenseitigen Dichtungskammerwand 34. Über diesen Seitenabschnitt ist die Wärmeübertragungskammer 46 thermisch mit der Dichtungskammer 32 verbunden.
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Der radial innere Seitenabschnitt der haubenseitigen Wärmeübertragungskammerwand 48 liegt mit seiner radial inneren Seite an der radial äußeren Seite der topfseitigen Dichtungskammerwand 36 an.
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Der radial innere Seitenabschnitt der topfseitigen Wärmeübertragungskammerwand 50 weist eine Mehrzahl von Luftdurchlässen 52 auf, von denen einer beispielsweise in der 4 gezeigt ist. Die Luftdurchlässe 52 verbinden die Wärmeübertragungskammer 46 luftleitend mit dem rohluftseitigen Innenraum des Gehäusetopfs 14.
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Im haubenseitigen Abschnitt der Wärmeübertragungskammer 46 ist eine Mehrzahl von Luftleitrippen 54 angeordnet, die beispielsweise in der 7 gezeigt sind. Die Luftleitrippen 54 erstrecken sich jeweils zwischen den beiden Seitenabschnitten der haubenseitigen Austauschkammerwände 48. Im topfseitigen Abschnitt der Wärmeübertragungskammer 46 sind, wie in den 9 und 10 gezeigt, ebenfalls Luftleitrippen 54 angeordnet, die sich dort zwischen den beiden Seitenabschnitten der topfseitigen Austauschkammerwände 50 erstrecken. Die Luftleitrippen 54 dienen der Verbesserung der Luftführung in der Wärmeübertragungskammer 46.
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Die haubenseitige Wärmeübertragungskammerwand 48 überragt die haubenseitige Dichtungskammerwand 34 in axialer Richtung, in den 4 und 5 oben. In Verlängerung der Dichtungskammer 32, oben, ist auf der Außenseite des Luftfiltergehäuses 12 eine Mehrzahl von Verstärkungsrippen 56 angeordnet, die in den 1 bis 5 und 8 gezeigt sind. Die Verstärkungsrippen 46 erstrecken sich jeweils zwischen der Außenseite des radial inneren Seitenabschnitts der haubenseitigen Wärmeübertragungskammerwand 48 und einer radial äußeren Seite einer Seitenwand der Gehäusehaube 16. Besagte Seitenwand der Gehäusehaube 16 erstreckt sich, wie in den 4 und 5 gezeigt, in axialer Verlängerung des radial inneren Seitenabschnitts der haubenseitigen Dichtungskammerwand 34. Die Verstärkungsrippen 56 verlaufen beispielhaft etwa parallel zueinander.
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Die Wärmeübertragungskammer 46, die Austauschkammerwände 48 und 50, die Luftdurchlässe 52, die Luftleitrippen 54 und die Verstärkungsrippen 56 sind Teile einer Abschirm-/Temperiereinrichtung 58 zur Wärmeabschirmung und Temperierung des Dichtungsbereichs 44.
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Der Luftfilter 10 ist in dem Motorraum der Brennkraftmaschine so angeordnet, dass sich seine Seite mit der Wärmeübertragungskammer 46 in einem heißen Bereich des Motorraums befindet, in dem beim Betrieb der Brennkraftmaschine Temperaturen herrschen können, die größer sind als übliche Lufttemperaturen in der Umgebung, beispielsweise außerhalb des Motorraums oder zumindest außerhalb des heißen Bereichs. Beispielsweise können in dem heißen Bereich Temperaturen von etwa 100°C und mehr herrschen.
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Beim Betrieb der Brennkraftmaschine wird Umgebungsluft über die Luftansaugleitung dem Lufteinlass 22 des Luftfilters 10 als Verbrennungsluft zugeführt. Die angesaugte Verbrennungsluft kann je nach Umgebungstemperatur beispielhaft eine Temperatur von etwa 40°C aufweisen. Die Verbrennungsluft gelangt zur Rohluftseite 27 des Luftfilterelements 20. Ein Hauptströmungsweg der Verbrennungsluft durch den Luftfilter 10 ist in den 1 bis 4 durch Pfeile 60 angedeutet.
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Ein kleiner Teil der Verbrennungsluft strömt als Kühlluft durch die Luftdurchlässe 52 in die Wärmeübertragungskammer 46, in der 4 angedeutet durch einen gebogenen Pfeil 62. Die angesaugte Verbrennungsluft durchströmt die Wärmeübertragungskammer 44. Die Verbrennungsluft in der Wärmeübertragungskammerwände 44, welche kühler ist als die Luft im heißen Bereich des Motorraums, kühlt den Dichtungsbereich 44, und somit auch die Dichtung 30. Außerdem bewirkt die Wärmeübertragungskammer 44 eine Wärmeabschirmung des Dichtungsbereichs 44 gegenüber dem heißen Bereich des Motorraums. Der Dichtungsbereich 44, insbesondere die Dichtung 30, kann so auf eine Temperatur deutlich unterhalb der erhöhten Temperatur im heißen Bereich des Motorraums gekühlt werden. Die Abkühlung der Dichtung 30 verbessert deren Dichtwirkung.
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Der größte Teil der zu filtrierenden Verbrennungsluft durchströmt das Filtermedium 26 von der Rohluftseite 27 zur Reinluftseite 29 und gelangt in den Innenraum der Gehäusehaube 16. Die filtrierte Verbrennungsluft verlässt den Luftfilter 10 durch den Luftauslass 24 und gelangt über die Luftverbindungsleitung zur Brennkraftmaschine.
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Die 11 zeigt ähnlich der 4 einen vereinfachten Ausschnitt eines Längsschnitts des Luftfilters 10 durch eine Abschirm-/Temperiereinrichtung 58, die an einen Dichtungsbereich 44 angrenzt. Die Temperierkammer 46 ist fluidtechnisch mit einem luftführenden Bereich des Luftfilters 10 verbunden. Beim Betrieb des Luftfilters 10 wird die Luft in der Temperierkammer über Luftdurchlässe 52 (angedeutet durch einen gebogenen Pfeil 62) ausgetauscht. Die Temperierkammer 46 erstreckt sich über zwei Gehäuseteile 14, 16. Ein Abschnitt der Temperierkammer 46 wird von der Gehäusehaube 16 und ein anderer Teil von dem Gehäusetopf 14 eines Luftfiltergehäuses 12 gebildet. Die Wärmeübertragungskammerwände 48 und 50 überlappen sich jeweils mit ihren gegenüberliegenden Seitenabschnitten und bilden zusammen die Temperierkammer 46. Der radial innere Seitenabschnitt der topfseitigen Wärmeübertragungskammerwand 50 weist eine Mehrzahl von Luftdurchlässen 52 auf. Die Luftdurchlässe 52 verbinden die Temperierkammer 46 luftleitend mit dem rohluftseitigen Innenraum des Gehäusetopfs 14.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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