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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Filterelement, insbesondere zur Gasfiltration wie zum Beispiel für einen Luftfilter im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine, mit einem faltenförmigen Filtermediumkörper.
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Stand der Technik
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In der
EP 0 824 950 A1 wird ein Filterelement, das zur Luftfiltration eingesetzt wird, mit einem faltenförmigen Filtermediumkörper beschrieben, dessen Anström- und Abströmseite von gegenüberliegenden Faltenspitzen gebildet wird. Das Filterelement ist quaderförmig ausgeführt, so dass die Anström- und die Abströmseite jeweils in einer Ebene liegen und zueinander parallel verlaufen. Im Randbereich, benachbart zu den Stirnseiten der Falten, ragt ein Kunststoffrahmen in die Filterfalten ein, wodurch zum einen der aus einem Vliesmaterial gefertigte Filtermediumkörper stabilisiert und zum andern eine stirnseitige Abdichtung der Falten erreicht wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Maßnamen ein Filterelement mit einem faltenförmigen Filtermediumkörper so auszubilden, dass eine hohe Filtrationsleistung gegeben ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Das erfindungsgemäße Filterelement kann in Filtereinrichtungen eingesetzt werden, die vorzugsweise zur Gasfiltration wie zum Beispiel zur Luftfiltration im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine verwendet werden. Es sind aber auch Anwendungen allgemein zur Gasfiltration oder zur Flüssigkeitsfiltration möglich.
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Das Filterelement ist in ein aufnehmendes Filtergehäuse einsetzbar, das gemeinsam mit dem Filterelement eine Filtereinrichtung bildet oder Bestandteil einer Filtereinrichtung ist.
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Das Filterelement umfasst einen faltenförmigen Filtermediumkörper, an dem die Filtration stattfindet. Der Filtermediumkörper weist eine Anströmseite, die von dem zu reinigenden Medium angeströmt wird, und eine Abströmseite auf, über die das gereinigte Medium aus dem Filtermediumkörper austritt. Die Anströmseite und/oder die Abströmseite können jeweils in einer Ebene liegen, wobei die Ebenen entweder zueinander parallel oder geneigt sein können. Des Weiteren können die Anströmseite und/oder die Abströmseite auch einen nicht-ebenen, dreidimensionalen Verlauf aufweisen. Es sind sowohl Kombinationen möglich, bei denen Anström- und Abströmseite jeweils in einer Ebene liegen, die Anström- und die Abströmseite jeweils nicht-eben ausgebildet sind als auch verschiedene Kombinationen von Anström- und Abströmseite, bei denen eine Seite eben ausgebildet und die gegenüberliegende Seite nicht-eben ausgeführt ist.
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Am Filtermediumkörper des Filterelements befindet sich eine über die Mantelfläche des Filtermediumkörpers überstehende Trennkante zwischen Anström- und Abströmseite. Die Trennkante ist einteilig mit dem Filtermediumkörper ausgebildet und besteht entsprechend aus dem gleichen Filtermaterial wie der Filtermediumkörper. Diesseits der Trennkante befindet sich die Rohseite des Filtermediumkörpers mit der Anströmseite, jenseits der Trennkante die Reinseite mit der Abströmseite des Filtermediumkörpers. Die Trennkante kann zur strömungsdichten Separierung von Roh- und Reinseite sowie zur festen und sicheren Aufnahme und Fixierung des Filterelements im Filtergehäuse verwendet werden.
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Des Weiteren ist der Abstand zwischen der Trennkante und der Anström- und/oder Abströmseite des Filtermediumkörpers veränderlich ausgebildet, gesehen über die Länge der Trennkante. Die Trennkante an der Außenseite des Filtermediumkörpers läuft entweder teilweise oder vollständig am Filtermediumkörper um. Indem der Abstand zwischen Trennkante und Anström- oder Abströmseite bezogen auf die Stirnseite der Falten, an die unmittelbar die Trennkante angrenzt, veränderlich gehalten ist, kann der Filtermediumkörper an unterschiedlich geformte und unterschiedlich große Einbauräume angepasst werden. Hierdurch lässt sich der Füllgrad steigern, mit dem der Einbauraum im aufnehmenden Filtergehäuse von dem Filterelement ausgefüllt ist, so dass unter gegebenen Platzverhältnissen für das Filterelement bzw. die Filtereinrichtung mit dem Filterelement eine erhöhte Filtrationsleistung realisiert werden kann.
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Die Trennkante, die über die Mantelfläche des Filtermediumkörpers hinaussteht, verbessert zudem die strömungsdichte Separierung zwischen Roh- und Reinseite des Filtermediumkörpers, so dass die Gefahr von Fehlströmen zwischen Roh- und Reinseite verringert und die Effizienz bei der Filtration verbessert ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführung weist der Filtermediumkörper verschieden hohe Filterfalten auf. Innerhalb einer Filterfalte kann die Höhe konstant oder veränderlich sein. Es ist somit beispielsweise möglich, einen dreidimensional geformten Filtermediumkörper auszubilden, dessen Anström- und/oder Abströmseite nicht-eben ausgebildet ist. In dieser Ausführung kann die umlaufende Trennkante in einer Ebene liegen, der veränderliche Abstand zwischen der Trennkante und der Anström- und/oder Abströmseite des Filtermediumkörpers kommt durch die unterschiedlich hohen Filterfalten zustande. Des Weiteren ist auch eine Ausführung möglich, bei der bei unterschiedlich hohen Filterfalten die umlaufende Trennkante nicht in einer Ebene liegt, sondern einen dreidimensionalen Verlauf entlang der Außenseite des Filtermediumkörpers einnimmt.
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Es kommen auch Ausführungen in Betracht, bei denen der Filtermediumkörper zumindest abschnittsweise mehrere Filterfalten mit gleicher Höhe aufweist, jedoch die umlaufende Trennkante in diesem Bereich nicht-eben ausgebildet ist bzw. dreidimensional verläuft. Auch in diesem Fall ist der Abstand zwischen der Trennkante und der Anström- und/oder Abströmseite des Filtermediumkörpers aufgrund des nicht-ebenen Verlaufs der Trennkante veränderlich.
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Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist die Trennkante Träger eines Dichtungselements. Das Dichtungselement liegt im eingebauten Zustand an der Wand-Innenseite des aufnehmenden Einbauraums im Filtergehäuse an und sorgt für eine strömungsdichte Separierung der Roh- von der Reinseite. Über das Dichtungselement kann gegebenenfalls das Filterelement in seiner Position im Filtergehäuse fixiert werden, indem beispielsweise das Dichtungselement an der Trennkante in eine Aufnahmenut am Gehäuse eingesetzt wird oder zwischen zwei Gehäuseteilen festgeklemmt wird.
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Das Dichtungselement ist vorteilhafterweise fest mit der Trennkante verbunden. Das Dichtungselement kann beispielsweise an die Trennkante angespritzt werden oder als vorgefertigtes Bauteil mit der Trennkante verklebt werden.
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Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird die Trennkante unmittelbar zur strömungsdichten Separierung und/oder Fixierung des Filterelements im aufnehmenden Gehäuse verwendet. Die Trennkante kann beispielsweise zwischen zwei Gehäuseteilen festgeklemmt werden, so dass gegebenenfalls auf ein Dichtungselement verzichtet werden kann. Des Weiteren ist es auch möglich, unmittelbar die Trennkante zwischen Gehäuseteilen festzuklemmen und ein Dichtungselement zur Verbesserung der strömungsdichten Separierung von Roh- und Reinseite an der Trennkante anzuordnen.
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Das Dichtungselement kann die Trennkante im Bereich des über die Außenseite des Filtermediumkörpers überstehenden Teils vollständig oder auch nur teilweise umhüllen. Das Dichtungselement an der Trennkante kann verschiedene Querschnittsformen aufweisen, beispielsweise eine abgerundete oder teilrunde Querschnittsform, eine stufige oder abgeschrägte Querschnittsform.
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Die Trennkante wird gemäß weiterer zweckmäßiger Ausführung durch Umformen des Materials des Filtermediumkörpers gebildet. Hierbei kann eine mechanische Verformung, gegebenenfalls unter Druck und/oder Wärme stattfinden, um die gewünschte Form und Ausprägung der Trennkante zu erhalten. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass die Trennkante aus dem bestehenden Filtermediumkörper hergestellt wird und darüber hinaus keine weiteren Bauteile für die Trennkante erforderlich sind.
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Gegebenenfalls kann die Trennkante auch bereits während des Herstellungsprozesses des Filtermediumkörpers erzeugt werden.
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Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist die Trennkante durch Herabziehen und Verschließen der Faltenstirnseiten des Filtermediumkörpers gebildet. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass die Faltenstirnseiten der Filterfalten geschlossen sind, so dass keine Fehlluftströme unter Umgehung des Filtermaterials entstehen können.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung sind die Faltenstirnseiten des Filtermediumkörpers nicht durch das Herabziehen der Trennkante verschlossen, sondern von einem Zusatzelement, bei dem es sich beispielsweise um ein Dichtungs- oder Kunststoffmaterial handelt, das gegebenenfalls in die offenen Stirnseiten der Filterfalten eingegossen oder eingeschäumt oder als vorgefertigtes Bauteil eingesetzt wird. Auch auf diese Weise werden die Stirnseiten der Filterfalten strömungsdicht verschlossen.
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Des Weiteren ist es möglich, die Faltenstirnseiten auf mechanische Weise durch Zusammenheften der Faltenwände zu verschließen. Das Verschließen erfolgt beispielsweise durch Verkleben oder stoffschlüssig durch Verschweißen oder Verschmelzen der die offenen Stirnseiten begrenzenden Wände des Filtermediumkörpers.
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Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist der Filtermediumkörper aus einem Vliesmaterial gefertigt. Das Material des Filtermediumkörpers kann natürlich und/oder synthetisch ausgebildet sein.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 in perspektivischer Darstellung ein Filterelement mit einem faltenförmigen Filtermediumkörper, an dessen außen liegender Mantelfläche eine gekrümmt verlaufende Trennkante mit einem Dichtungselement angeordnet ist,
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2 eine perspektivische Darstellung eines Filterelements in einer weiteren Ausführung mit unterschiedlich hohen Filterfalten und ebenfalls einer umlaufenden Trennkante, die Träger eines Dichtungselementes ist,
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3 eine Filtereinrichtung mit einem im Filtergehäuse aufgenommenen Filterelement in einer weiteren Ausführungsvariante,
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4 in vergrößerter Darstellung einen Schnitt durch ein Filterelement im Bereich der Trennkante.
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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 1 ist ein Filterelement 1 zur Gasfiltration, beispielsweise für einen Luftfilter im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine dargestellt. Das Filterelement 1 umfasst einen Filtermediumkörper 2 aus einem Filtermaterial, an dem die Filtration des zu reinigenden Mediums stattfindet. Der Filtermediumkörper 2 ist faltenförmig ausgebildet und weist eine Vielzahl von Filterfalten 3 auf, deren Faltenspitzen die Anströmseite 5 und die gegenüberliegende Abströmseite 6 bilden, über die das zu reinigende Medium zugeführt bzw. abgeführt wird.
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An der außen liegenden Mantelfläche des Filtermediumkörpers 2 ist eine Trennkante 4 gebildet, die einteilig mit dem Filtermediumkörper 2 ausgebildet und durch Umformen des Materials des Filtermediumkörpers hergestellt ist. Die Trennkante 4 separiert die Rohseite mit der Anströmseite 5 von der Reinseite mit der Abströmseite 6 des Filtermediumkörpers. Die Trennkante 4 ist außerdem Träger eines Dichtungselementes 7 (4), das vorteilhafterweise an der nach außen gestülpten Trennkante 4 angeordnet ist. Das Dichtungselement 7 wird beispielsweise durch Anschäumen oder Anspritzen an die Trennkante 4 hergestellt.
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Der Filtermediumkörper 2 besitzt eine näherungsweise quaderförmige Geometrie, er fällt jedoch zu einem Eckbereich hin ab, wodurch verdeutlicht wird, dass der Filtermediumkörper 2 an unterschiedliche Einbauräume im aufnehmenden Filtergehäuse angepasst werden kann. Dies erlaubt es, verschiedene Geometrien des Einbauraums im Filtergehäuse in optimaler Weise von dem Filterelement auszufüllen.
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Zur Herstellung der Trennkante 4 wird das Material des Filtermediumkörpers 2 mechanisch umgeformt bzw. verformt, vorzugsweise unter Druck und Wärme, um eine nach außen gerichtete Ausstülpung zu erreichen, welche die Trennkante 4 bildet. Im Bereich der Stirnkanten sind die im Ausgangszustand offenen Faltenstirnseiten 8 durch Herabziehen und Verschließen geschlossen. Vorteilhafterweise sind die Faltenstirnseiten 8 an beiden gegenüberliegenden Seiten des Filtermediumkörpers 2 durch Herabziehen und Bilden der Trennkante verschlossen. Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist das Herabziehen in der Weise realisiert, dass die Faltenstirnseiten 8 zumindest annähernd geradflächig ausgebildet sind und über eine Kante in die Anström- und Abströmseite 5 bzw. 6 übergehen. Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung kann die Trennkante 4 aber auch dadurch gebildet werden, dass das Herabziehen der Faltenstirnseiten 8 ohne einen kantenförmigen Übergang zwischen den Faltenstirnseiten und der Anström- bzw. Abströmseite 5, 6 erfolgt. In diesem Fall erfolgt der Übergang vielmehr in einer gekrümmten Weise.
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Wie der perspektivischen Darstellung gemäß 1 zu entnehmen, nimmt die Trennkante 4 über ihre Länge einschließlich des daran angeordneten Dichtungselementes 7 einen gekrümmten, dreidimensionalen Verlauf über den Umfang des Filtermediumkörpers 2 ein. Im Bereich der in 1 links liegenden Endfalte erstreckt sich die Trennkante 4 unmittelbar benachbart zu der Anströmseite 5, im Bereich der in 1 rechts liegenden Endfalte dagegen unmittelbar benachbart zur Abströmseite 6. Entlang der Faltenstirnseiten 8 verläuft die Trennkante 4 gekrümmt. Dadurch ändert sich im Bereich der Faltenstirnseiten 8 der Abstand von der Trennkante 4 sowohl zur Anströmseite 5 als auch zur Abströmseite 6.
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In 2 ist ein Filterelement 1 in einer Ausführungsvariante dargestellt. Auch bei 2 ist der Filtermediumkörper 2 des Filterelements 1 als Faltenfilter ausgebildet und weist eine Vielzahl von Filterfalten 3 auf. Entlang des Außenumfangs des Filtermediumkörpers 2 verläuft die Trennkante 4, die Träger eines Dichtungselementes 7 ist. Die Trennkante 4 liegt jedoch, im Unterschied zur Ausführung gemäß 1, bei 2 in einer Ebene.
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Die Filterfalten 3 des Filtermediumkörpers 2 weisen jedoch, über die Länge des Filterelements 1 gesehen, eine unterschiedliche Höhe auf. Auch über die Breite gesehen ändert sich die Höhe innerhalb einzelner Filterfalten. Durch diese Ausführung ist der Abstand zwischen der Trennkante 4 und der Anström- bzw. Abströmseite 5, 6 über die Länge der Trennkante 4 gesehen ebenfalls veränderlich.
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Die Trennkante 4 ist bei 2 durch Umformen bzw. Verformen der Filterfaltenwand hergestellt, ohne jedoch die Faltenstirnseiten 8 zu verschließen. Die Faltenstirnseiten 8 werden vorteilhafterweise über ein Zusatzelement wie zum Beispiel ein Kunststoff- oder Dichtungsmaterial verschlossen, das in die offenen Faltenstirnseiten 8 eingefüllt wird.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist eine Filtereinrichtung 9 mit einem Filtergehäuse 10 dargestellt, das einen Aufnahmeraum zur Aufnahme eines Filterelementes 1 umfasst. Das Filterelement 1 ist ähnlich wie im Ausführungsbeispiel gemäß 2 dargestellt und umfasst einen als Faltenfilter ausgebildeten Filtermediumkörper 2, an dessen Außenumfang eine Trennkante 4 gebildet ist, welche Träger eines Dichtungselementes sein kann. Das Filtergehäuse 10 weist ein Unterteil und ein Oberteil auf, die fest verschlossen werden können. Gegebenenfalls wird die Trennkante 4 – mit oder ohne Dichtungselement – im Übergangsbereich der Gehäuseteile fixiert oder eingeklemmt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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