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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Filterelement für einen Filter, insbesondere für einen Luftfilter zur Reinigung von Ansaugluft für eine Brennkraftmaschine. Die vorliegende Erfindung bezieht sich des Weiteren auf einen Filter, insbesondere einen Luftfilter, der solch ein Filterelement aufweist.
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Stand der Technik
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Die Ansaugluft für Brennkraftmaschinen wird gewöhnlich mit einem Luftfilter gefiltert, der ein Filterelement aufweist. Zum Beispiel offenbart
US 2004/0231304 A1 eine Luftfiltervorrichtung für einen Luftstrom.
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Um die wirksame Filteroberfläche zu vergrößern, ist es wohlbekannt, ein Filtermedium des Filterelementes zu falten.
DE 10 2009 057 438 B3 ,
US 5,043,000 A ,
US 4,655,921 A und
US 4,673,503 A offenbaren Filterelemente mit einem Balg. Der Balg besteht aus einem gefalteten Filtermedium. Die Kanten des Filtermediums sind zueinander in Richtungen senkrecht zur Längsachse des Filterelementes beabstandet. Der Abstand zwischen den Kanten des Filtermediums variiert zwecks Anpassung an die Geometrie der individuellen Bereiche des Balges. Im Gegensatz dazu hat der Balg dieser Filterelemente die gleiche Höhe in der axialen Richtung des Filterelementes.
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US 3,013,939 A ,
US 2,720,279 A und
GB 527 226 A offenbaren weitere Luftfilter mit einem Filterelement. Das Filterelement weist ein gefaltetes Filtermedium auf. Die Kanten des Filtermediums verlaufen in Bezug auf eine Längsachse des Filterelementes in radialer Richtung des Filterelementes. Die oben genannten Filtermedien haben die gleiche Höhe in der axialen Richtung des Filterelementes.
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Schließlich offenbart
DE 103 09 662 A1 einen Filter, der ein Filtermedium mit einer konischen Form aufweist.
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Die bekannten Filterelemente haben den Nachteil, dass sie in Bezug auf ihre Filtrationsleistung relativ kostspielig zu produzieren sind.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Filterelement und einen Filter mit solch einem Filterelement zu schaffen, die eine gute Filtrationsleistung aufweisen, aber auf eine sehr konkurrenzfähige Weise hergestellt werden können.
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Diese Aufgabe wird durch das Filterelement nach Anspruch 1 gelöst. Die Filterelemente nach den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen dieser Vorrichtung.
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Folglich wird die Aufgabe durch ein Filterelement für einen Filter, insbesondere für einen Luftfilter zur Reinigung von Ansaugluft für eine Brennkraftmaschine, gelöst, wobei dieses Filterelement eine im Wesentlichen kreisförmige Form in Bezug auf eine Längsachse des Filterelementes aufweist, das Filterelement einen Balg aus Filtermedium und einen Rahmen aufweist, in dem der Balg fest eingebaut ist; wobei das Filtermedium gefaltet ist und seine Kanten sich in radialer Richtung erstrecken; und wobei sich die Faltenhöhe zwischen den Kanten in radialer Richtung ändert.
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Die Kanten des Filtermediums weisen alle von der Längsachse des Filterelementes weg in radiale Richtungen des Filterelementes. Daher hat das Filtermedium eine einzige einheitliche Länge in seiner radialen Richtung, was zu einer rentablen Herstellung des Balgs führt. Da die Höhe des Balgs, gemessen zwischen den Kanten in der axialen Richtung des Filterelementes, in der radialen Richtung variiert, d. h. als Funktion des Radius des Filterelementes, füllt das Filterelement das Volumen, das für den Balg verfügbar ist, optimal aus. Aufgrund des maximal ausgenutzten Raumes bewirkt das maximierte Volumen des Balges eine signifikante Zunahme der Filterleistung.
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In der vorliegenden Anwendung verläuft die Längsachse parallel zum gesamt betrachteten Durchgang durch das Filterelement, d. h. der Strömungsrichtung des Mediums durch das Filterelement. Mit anderen Worten entspricht der Begriff „Längsachse” der axialen Richtung des Filterelementes.
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Um die Ausbildung zu vereinfachen, aber den maximalen Raum für den Balg zu verwenden, kann die Faltenhöhe zwischen den Kanten des Filtermediums in der radialen Richtung von der Längsachse weg abnehmen. Mit anderen Worten nimmt in diesem Fall die Dicke des Balges, gemessen in der axialen Richtung des Filterelementes, mit größer werdender radialer Entfernung in Bezug auf die Längsachse des Filterelementes ab.
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Der Balg kann einen umfänglichen ersten Absatz in der radialen Richtung des Filterelementes an einer ersten axialen Seite des Filterelementes aufweisen. Der erste Absatz ermöglicht eine leichte Herstellung der unterschiedlichen Dicken des Balges.
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Die Dicke des Balgs kann noch besser an das für das Filterelement vorgesehene Volumen angepasst werden, wenn der Balg einen umfänglichen zweiten Absatz in der radialen Richtung des Filterelementes an einer zweiten axialen Seite des Filterelementes aufweist. Die zweite axiale Seite erstreckt sich vorzugsweise parallel zur ersten axialen Seite. Beide axialen Seiten erstrecken sich vorzugsweise senkrecht zur Längsachse des Filterelementes, d. h. in seiner radialen Richtung.
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Die Herstellung des Filterelementes wird weiter erleichtert, wenn der Balg in seiner radialen Richtung mindestens zwei Balgbereiche mit voneinander getrennten Filtermedien aufweist. Die Filtermedien können dann individuell ausgewählt werden. Zum Beispiel kann ein erstes Filtermedium mit einer ersten Dicke zwischen seinen Kanten für den Kern des Balges gewählt werden, und ein zweites Filtermedium mit einer zweiten Dicke zwischen seinen Kanten kann für den Außenbereich des Balges, der den Kern des Balges umgibt, gewählt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Balg in seiner Umfangsrichtung, wobei der Mittelpunkt der Umfangsrichtung mit der Längsachse des Filterelementes zusammenfällt, mindestens zwei Balgbereiche mit getrennten Filtermedien in der Form von Tortenstücke auf. Die Balgbereiche in der Umfangsrichtung fördern die Stabilität des Filterelementes und verbessern so die Herstellung des Filterelementes.
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Vorzugsweise ist der Rahmen an den Balg angespritzt. In diesem Fall kann das Filtermedium mit dem Rahmen ohne Klebstoff verbunden sein, was die Herstellung des Filterelementes deutlich erleichtert.
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Um das Filterelement mit einem Filtergehäuse eines Filters austauschbar zu verbinden, kann das Filterelement an seiner Umfangsseite mindestens ein Verbindungsmittel in der Form eines Vorsprungs oder einer Ausnehmung aufweisen, um das Filterelement mit dem genannten Filtergehäuse zu verbinden.
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Ein Presssitz des Filterelementes im Filtergehäuse kann erreicht werden, wenn das Filterelement in der Mitte seiner axialen Seite eine Federbefestigung zur Montage einer Feder des Filters aufweist.
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Die Aufgabe wird außerdem durch einen Filter, insbesondere einen Luftfilter, gelöst, der ein Filtergehäuse und ein oben genanntes Filterelement aufweist, wobei das Filterelement in dem genannten Filtergehäuse eingebaut ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Andere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsformen der Erfindung unter Zuhilfenahme der Figuren der Zeichnung, aus denen wichtige Details ersichtlich sind, und aus den Ansprüchen. Die individuellen Merkmale können separat oder in jedweder Kombination miteinander in Varianten der Erfindung realisiert werden.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Filters, der ein erstes Filterelement und eine Feder aufweist, die in einem Filtergehäuse mit einem Oberteil und einem Unterteil eingebaut sind;
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2 zeigt den Filter der 1 in einer perspektivischen Ansicht ohne das Unterteil des Filtergehäuses;
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3 zeigt den Filter der 2 in einer perspektivischen Ansicht ohne das Oberteil des Filtergehäuses;
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4 zeigt den Filter der 3 in einer perspektivischen Ansicht ohne die Feder, d. h. 4 zeigt nur das erste Filterelement;
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5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines zweiten Filterelementes;
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6 zeigt eine Draufsicht des zweiten Filterelementes;
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7 zeigt einen Querschnitt des zweiten Filterelementes entlang der Linie VII-VII der 6;
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8 zeigt eine perspektivische Ansicht eines dritten Filterelementes;
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9 zeigt eine perspektivische Ansicht eines vierten Filterelementes;
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10 zeigt eine Draufsicht des vierten Filterelementes;
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11 zeigt einen Querschnitt des vierten Filterelementes entlang der Linie XI-XI der 10; und
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12 zeigt eine perspektivische Ansicht eines fünften Filterelementes.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt einen Filter 10 in Form eines Luftfilters. Der Filter 10 weist ein Filtergehäuse 12 auf. Ein Filterelement 14 ist in dem Filtergehäuse 12 austauschbar eingebaut. Um das Filterelement 14 auszutauschen, kann das Filtergehäuse 12 vom Filterelement 14 abgenommen werden. Dafür ist ein Unterteil 16 des Filtergehäuses 12 an einem Oberteil 18 des Filtergehäuses 12 abnehmbar angebracht. Die Anbringung des Unterteils 16 am Oberteil 18 wird durch mindestens eine flexible Klammer am Unterteil 16 und/oder am Oberteil 18 des Filtergehäuses 12 bewirkt. Im vorliegenden Fall sind drei umfänglich gleichmäßig beabstandete Klammern vorgesehen, von denen zwei Klammern 20, 22 in 1 zu sehen sind.
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2 zeigt den Filter 10 ohne das Unterteil 16 (siehe 1). 2 zeigt, dass das Oberteil 18 mit dem Filterelement 14 mittels eines Bajonettverschlusses 24 verbunden ist. Der Bajonettverschluss 24 besteht aus einer Öffnung 26 des Oberteils 18 und einem Verbindungsmittel 28 in Form eines Vorsprungs des Filterelementes 14. 2 zeigt nur einen Bajonettverschluss 24. In dem Filter 10 können jedoch mehrere Bajonettverschlüsse zwischen dem Filterelement 14 und dem Filtergehäuse 12 vorgesehen sein. Vorzugsweise sind alle Bajonettverschlüsse in Umfangsrichtung gleichmäßig zueinander beabstandet.
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3 zeigt den Filter 10 nach kompletter Entfernung des Filtergehäuse 12 (siehe 1). Wie in 3 ersichtlich, weist der Filter 10 eine Feder 30 auf. Die Feder 30 hat vorzugsweise eine konische Form. Die Feder 30 wird mit dem Filterelement 14 über eine Federbefestigung 32 verbunden. Im vorliegenden Fall besteht die Federbefestigung aus mehreren Befestigungsvorsprüngen, von denen zur Vereinfachung nur ein Befestigungsvorsprung 34 mit einem Bezugszeichen versehen ist.
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4 zeigt das Filterelement 14. Das Filterelement 14 hat einen Balg 36, der aus einem Filtermedium besteht. Der Balg 36 ist in sechs Balgbereiche 38, 40, 42, 44, 46, 48 unterteilt. Die Balgbereiche 38, 40, 42, 44, 46, 48 sind durch einen Rahmen 50 getrennt und mit ihm verbunden. Die Federbefestigung 32 ist Teil des Rahmens 50. Um die Herstellung des Filterelementes 14 zu erleichtern und eine dichte Verbindung des Balges 36 mit dem Rahmen 50 herzustellen, ist der Rahmen 50 an den Balg 36 angespritzt.
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5 zeigt ein Filterelement 14, das dem Filterelement 14 der 4 ähnlich ist. Im Gegensatz zu dem in 4 gezeigten Filterelement 14, bedeckt ein in 5 gezeigter Rahmen 50 des Filterelementes 14 komplett die Umfangsseiten 52, 54 eines Balges 36.
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Luft oder ein anderes zu reinigendes Medium (nicht gezeigt) durchströmt das Filterelement 14 parallel zur Längsachse 56. Das Filtermedium des Balgs 36, das während der Reinigung des zu reinigenden Mediums durchströmt wird, ist gefaltet, um eine große Oberfläche des Filtermediums zu erreichen. Für die Maximierung der Oberfläche bei gleichzeitiger Vereinfachung der Herstellung des Filterelementes 14 verlaufen alle Kanten des Filtermediums in radialer Richtung des Filterelementes, d. h. senkrecht zu seiner Längsachse 56. Zur Vereinfachung sind in 5 nur zwei Kanten 58, 60 mit einem Bezugszeichen versehen.
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6 zeigt das Filterelement 14 gemäß 5 in einer Draufsicht. Wie sich aus 6 ergibt, stellen Balgbereiche 38, 40, 42 einen inneren Balgteil 62 in der radialen Richtung des Filterelementes 14 dar. Balgbereiche 44, 46, 48 stellen einen Außenbalgteil 64 in der radialen Richtung des Filterelementes 14 dar. Das Filtermedium beider Balgteile 62, 64 hat Kanten, die sich in radialer Richtung des Filterelementes 14 erstrecken. Zur Vereinfachung sind in 5 nur Kanten 58, 66 mit einem Bezugszeichen versehen.
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7 zeigt einen Querschnitt des Filterelementes 14 gemäß den 5 und 6. Das Filterelement 14 hat ein Mittelrohr 68, das sich entlang der Längsachse 56 erstreckt. Das Mittelrohr 68 hat einen Steg 70, der einen Durchfluss des zu reinigenden Mediums von einer Rohseite 72 zu einer Reinseite 74 des Filterelementes 14 verhindert. Mit anderen Worten zwingt der Steg 70 das zu reinigende Medium dazu, das Filtermedium des Balgs 36 zu durchströmen.
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Das Filtermedium des Balgs 36 erstreckt sich in seiner Längsrichtung, d. h. parallel zur Längsachse 56, zwischen seinen Kanten 76, 78, 80, 82, 84, 86, 88, 90. Mit anderen Worten definiert der Abstand zwischen den Kanten 76, 78, 80, 82, 84, 86, 88, 90 die Faltenhöhe des Balgs 36. Wie aus 7 ersichtlich, ändert sich die Faltenhöhe, d. h. die Dicke des Balgs 36, in der radialen Richtung des Filterelementes 14. Im vorliegenden Fall ist der innere Balgteil 62 dicker als der Außenbalgteil 64. Die Faltenhöhe des Filtermediums nimmt in der radialen Richtung von der Längsachse 56 weg ab. Folglich wird der Raum, der für das Filterelement 14 verfügbar ist, effektiv genutzt, so dass ein hoher Filtrationswirkungsgrad erreicht wird. Um die unterschiedliche Faltenhöhe in der radialen Richtung des Filterelementes 14 zu erreichen, hat eine erste axiale Seite 92, die zur Rohseite 72 zeigt, einen umfänglichen ersten Absatz 94. Eine zweite axiale Seite 96, die zur Reinseite 76 zeigt, hat einen umfänglichen zweiten Absatz 98.
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8 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform eines Filterelementes 14. In dieser Ausführungsform hat ein innerer Balg 62 ein durchgehendes erstes Filtermedium. Außerdem weist ein Außenbalg 64 ein durchgehendes zweites Filtermedium auf.
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9 zeigt ein anderes Filterelement 14. Das Filterelement 14 hat eine insgesamt konische Form. Die Spitze der konischen Form weist zu einer Rohseite 72 hin.
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10 zeigt eine Draufsicht des Filterelementes 14 gemäß 9. Wie 10 zeigt, sind ein innerer Balgteil 62 und auch ein Außenbalgteil 64 in gleichgroße Balgbereiche 38, 40, 42 beziehungsweise 44, 46, 48 unterteilt. Die Balgbereiche 38, 40, 42, 44, 46, 48 haben die Form von Tortenstücken.
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11 zeigt einen Querschnitt des Filterelementes 14 wie in 10 gezeigt. Das Filterelement 14 wird ohne Absatz auf seiner ersten axialen Seitenfläche 92 ausgebildet, aber umfasst einen umfänglichen Absatz 98 an seiner zweiten axialen Seite 96.
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12 zeigt ein weiteres Filterelement 14 mit einer insgesamt konischen Form. Sowohl ein innerer Balgteil 62 als auch ein Außenbalgteil 64 weisen ein durchgehendes Filtermedium auf. Dadurch wird die aktive axiale Oberfläche des Filterbalgs 36 maximiert.
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Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Filterelement, insbesondere für einen Luftfilter. Das Filterelement weist einen Balg auf. Der Balg besteht aus einem gefalteten Filtermedium. Die Faltkanten des Filtermediums sind in der radialen Richtung des Filterelementes ausgebildet. Die Höhe des Balges, d. h. der Abstand zwischen einer oberen Faltkante des Filtermediums und einer unteren Faltkante des Filtermediums ändert sich in der radialen Richtung des Filtermediums. Vorzugsweise weist der Balg mehrere Balgbereiche auf. Der Balg kann in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung des Filterelementes in Bereiche unterteilt werden. Weiter bevorzugt hat der Balg einen ersten Absatz an der ersten axialen Seite des Filterelementes. Außerdem kann der Balg einen zweiten Absatz an der zweiten axialen Seite des Filterelementes gegenüber der ersten axialen Seite aufweisen. Die Erfindung bezieht sich des weiteren auf einen Filter, der ein oben genanntes Filterelement aufweist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2004/0231304 A1 [0002]
- DE 102009057438 B3 [0003]
- US 5043000 A [0003]
- US 4655921 A [0003]
- US 4673503 A [0003]
- US 3013939 A [0004]
- US 2720279 A [0004]
- GB 527226 A [0004]
- DE 10309662 A1 [0005]
