-
Technisches Gebiet
-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Filtereinrichtung mit einem Rundfilterelement, insbesondere zur Gasfiltration, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
-
Stand der Technik
-
In der
DE 10 2011 011 595 A1 wird ein Filterelement zur Luftfiltration beschrieben, dessen Filtermediumkörper ringförmig umlaufend ausgebildet ist und einen innen liegenden Strömungsraum einschließt, in welchen das zu reinigende Rohfluid axial eingeführt wird. Der Filtermediumkörper, der radial von innen nach außen von dem Fluid durchströmt wird, weist eine längs gestreckte Querschnittsform auf mit halbkreisförmigen Schmalseiten und konkav nach innen gerichteten Längsseiten. Der Filtermediumkörper weist über seine axiale Höhe eine konstante, gleich bleibende Querschnittsform auf.
-
Aus der
DE 10 2013 002 057 B4 ist eine Filtereinrichtung sowie ein Filterelement bekannt, das eine ovale Querschnittsform aufweist. Die Filtereinrichtung hat ein Aufnahmegehäuse mit einem Einlass- und Auslassstutzen, wobei der Einlassstutzen an einem Gehäusedeckel und der Auslassstutzen an einem Gehäusegrundkörper vorliegt. In dem ovalen Filterelement ist ein tütenförmiges Sekundärelement aufgenommen, das sich an einem innenliegenden Rahmenabschnitt des Filterelements abstützt.
-
Ferner ist aus der
DE 10 2014 006 850 A1 eine ganz ähnliche Filtereinrichtung bekannt, die ebenfalls ein ovales Filterelement mit einem korrespondierenden Gehäuse aufweist und zusätzlich noch über Führungsmittel, insbesondere Schwerter, in einer Kontaktzone zwischen Grundgehäuse und Gehäusedeckel verfügt.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Filtereinrichtung mit einem Rundfilterelement, das einen innen liegenden Strömungsraum aufweist und radial von innen nach außen von zu reinigendem Fluid durchströmt wird, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen so auszubilden, dass über einen langen Betriebszeitraum eine hohe Filtrationsleistung gegeben ist.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
-
Die erfindungsgemäße Filtereinrichtung umfasst ein Rundfilterelement, insbesondere zur Gasfiltration, und dient bevorzugt als Luftfilter für die Ansaugluft einer Brennkraftmaschine. Sie umfasst weiter bevorzugt ein Filtergehäuse zur Aufnahme des Rundfilterelements. Das Rundfilterelement weist einen Filtermediumkörper auf, der von dem zu reinigenden Fluid bezogen auf die Filterlängsachse des Filterelements bzw. der Filtereinrichtung in Radialrichtung durchströmbar ist und einen inneren Strömungsraum umgibt. Das Rundfilterelement und/oder das Filtergehäuse weisen bevorzugt eine längs gestreckte Querschnittsform auf. Bevorzugt ist eine Einströmöffnung im Filtergehäuse zur Einleitung eines ungereinigten Rohfluids und weiter bevorzugt eine Abströmöffnung im Filtergehäuse zur Ableitung eines gereinigten Fluids auf gegenüberliegenden Seiten des Filtergehäuses vorgesehen. Zumindest eine Öffnung, d. h. Einströmöffnung und/oder Abströmöffnung ist ferner bevorzugt im Bereich einer Schmalseite des Filtergehäuses angeordnet. Einströmöffnung und Abströmöffnung sind weiter bevorzugt an gegenüberliegenden Schmalseiten und ebenso bevorzugt in Bezug auf die Längsachse des Filtergehäuses bzw. des Filterelements an gegenüberliegenden axialen Enden des Filtergehäuses angeordnet. Zumindest eine Öffnung, d. h. Einströmöffnung und/oder Abströmöffnung ist ferner bevorzugt so angeordnet, dass sie mit einer Längsmittelebene des Filtergehäuses, welche die Schmalseiten des Filtergehäuses schneidet, einen Winkel von maximal 45° einnimmt. Hierdurch kann insbesondere in Verbindung mit dem Rundfilterelement eine Optimierung der Strömungsverhältnisse erreicht werden.
-
Die erfindungsgemäße Filtereinrichtung mit einem Rundfilterelement wird bevorzugt zur Gasfiltration eingesetzt, beispielsweise zur Filtration von Luft, insbesondere im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs. Das Filterelement weist einen ringförmig geschlossenen Filtermediumkörper auf, dessen Wandung von dem zu reinigenden Fluid in Radialrichtung durchströmt wird. Der Filtermediumkörper umschließt einen innen liegenden Strömungsraum, der von der Innenwand des Filtermediumkörpers begrenzt wird, wobei die Innenwand die Rohseite bildet. Das zu reinigende Fluid wird axial in den innen liegenden Strömungsraum hineingeleitet und durchströmt die Wandung des Filtermediumkörpers bezogen auf dessen Längsachse in Radialrichtung. Die Außenseite des Filtermediumkörpers bildet die Reinseite, über die das gereinigte Fluid aus der Wandung des Filtermediumkörpers austritt. Die axialen Stirnseiten des Filtermediumkörpers sind von Endscheiben strömungsdicht abgedeckt. Eine Endscheibe weist eine mit dem innen liegenden Strömungsraum kommunizierende, zentrale Öffnung für die axiale Strömungsführung des Fluids auf, die gegenüberliegende Endscheibe ist dagegen geschlossen ausgebildet und schließt den innen liegenden Strömungsraum axial nach außen dicht ab.
-
Das Filtergehäuse der Filtereinrichtung weist eine längs gestreckte, ovale oder ovalisierte Querschnittsform auf. Die längs gestreckte Querschnittsform umfasst beispielsweise eine Querschnittsform mit parallelen Längsseiten und halbkreisförmigen Schmalseiten. Auch das im Filtergehäuse aufzunehmende Rundfilterelement besitzt eine entsprechende Querschnittsform.
-
Das Filtergehäuse umfasst erfindungsgemäß ein Filtergrundgehäuse sowie einen auf das Filtergrundgehäuse aufsetzbaren Gehäusedeckel, mit dem ein Aufnahmeraum im Filtergrundgehäuse, in welchem das Filterelement einsetzbar ist, verschlossen wird. Sowohl das Filtergrundgehäuse als auch der Gehäusedeckel weisen eine längs gestreckte Querschnittsform auf.
-
In das Filtergehäuse sind eine Einströmöffnung zur Einleitung des ungereinigten Rohfluids und eine Abströmöffnung zur Ableitung des gereinigten Fluids eingebracht. Die Einströmöffnung und die Abströmöffnung befinden sich auf radial gegenüberliegenden Seiten des Filtergehäuses, wobei die Strömungslängsachsen von Einström- und Abströmöffnung, welche den Strömungsverlauf durch die jeweilige Öffnung kennzeichnen, zumindest annähernd in Radialrichtung weisen und mit einer Längsmittelebene des Filtergehäuses einen Winkel von maximal 45° einnehmen. Die Längsmittelebene des Filtergehäuses ist hierbei diejenige Ebene, welche die beiden gegenüberliegenden Schmalseiten des Filtergehäuses schneidet und zugleich die Längsachse des Filtergehäuses sowie des eingesetzten Filterelementes aufnimmt. Die Längsmittelebene teilt das Filtergehäuse vorzugsweise in zwei spiegelsymmetrische Hälften, bezogen auf die Grundgeometrie des Filtergehäuses.
-
Diese Ausführung hat den Vorteil, dass die Strömung des Fluids, das in der Filtereinrichtung gereinigt wird, nur verhältnismäßig wenig Umlenkungen erfährt und dementsprechend auch die Strömungsgeschwindigkeit durch die Filtergeometrie nur in einem verhältnismäßig geringen Maße reduziert wird. Hierdurch wird die Filtrationsleistung der Filtereinrichtung verbessert.
-
Erfindungsgemäß befinden sich sowohl die Einströmöffnung als auch die Abströmöffnung im Filtergrundgehäuse, das zur Aufnahme des Filterelementes dient. Einströmöffnung und Abströmöffnung liegen jedoch auf gegenüberliegenden Seiten des Filtergrundgehäuses. Vorteilhafterweise ist auch in den Gehäusedeckel eine Einströmöffnung eingebracht, die im montierten Zustand, bei aufgesetztem Gehäusedeckel auf das Filtergrundgehäuse, mit der Einströmöffnung im Filtergrundgehäuse in Überdeckung liegt.
-
Die Öffnungslängsachsen von Einström- und Abströmöffnung im Filtergrundgehäuse können zumindest annähernd parallele Öffnungslängsachsen aufweisen, wobei gegebenenfalls auch ein Winkel zwischen den Öffnungslängsachsen von Einlass- und Abströmöffnung in Betracht kommt, der beispielsweise 30° beträgt, wobei auch Winkelabweichungen größer oder kleiner als 30° in Betracht kommen. Die Winkelabweichung der Öffnungslängsachsen sowohl von der Einströmöffnung als auch von der Abströmöffnung gegenüber der Längsmittelebene des Filtergehäuses beträgt jedoch wie vorbeschrieben jeweils maximal 45°, wobei gegebenenfalls kleinere Winkelabweichungen wie zum Beispiel maximal 30° in Betracht kommen. Des Weiteren ist es auch möglich, dass die Strömungslängsachsen sowohl der Einströmöffnung als auch der Abströmöffnung jeweils in oder zumindest annähernd in der Längsmittelebene des Filtergehäuses liegen. In alternativer Ausführung liegen die Öffnungslängsachsen von Einlass- und Abströmöffnung zwar zumindest annähernd in einer gemeinsamen Ebene, diese Ebene nimmt jedoch mit der Längsmittelebene einen Winkel ein, der insbesondere maximal 30° oder maximal 45° beträgt.
-
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung liegt die Öffnungslängsachse der Einströmöffnung und/oder der Abströmöffnung zumindest annähernd in einer Ebene, welche orthogonal zur Filterlängsachse liegt. Beispielsweise befindet sich die Einströmöffnung seitlich in der Wandung des Filtergrundgehäuses, so dass die Öffnungslängsachse der Einströmöffnung orthogonal zur Filterlängsachse liegt und somit in der Ebene liegt, die orthogonal zur Filterlängsachse gerichtet ist. Bei dieser Ausrichtung der Einströmöffnung kann es zweckmäßig sein, dass die Abströmöffnung gegenüber der Ebene, welche orthogonal zur Filterlängsachse liegt, eine Neigung aufweist, welche vorteilhafterweise mindestens 30° beträgt. Die Abströmöffnung ist insbesondere in einem bodennahen Bereich des Filtergrundgehäuses angeordnet, beispielsweise im Übergangsbereich zwischen einer Seitenwand und dem Boden des Filtergrundgehäuses.
-
Alternativ kommt eine Ausführung in Betracht, bei der entweder sowohl die Einströmöffnung als auch die Abströmöffnung in der Weise ausgerichtet sind, dass ihre Öffnungslängsachsen jeweils zumindest annähernd in der Ebene orthogonal zur Filterlängsachse liegen, oder eine Ausführung mit einer winklig angeordneten Einströmöffnung und einer Abströmöffnung, deren Öffnungslängsachse zumindest annähernd in der Ebene orthogonal zur Filterlängsachse liegt.
-
Sowohl die Einströmöffnung als auch die Abströmöffnung können sich an Gehäusestutzen befinden, die am Filtergrundgehäuse angeformt sind. Die Gehäusestutzen ragen insbesondere in Radialrichtung - bezogen auf die Filterlängsachse - über das Filtergrundgehäuse hinaus.
-
An der Innenseite des Gehäusedeckels ist, gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung, eine vorzugsweise schwertförmige Strömungsleitrippe angeordnet, welche die Einleitung des Fluidstroms in den innen liegenden Strömungsraum und die gleichmäßige Partikelbelastung des Filterelements bei der Filtration des Fluids unterstützt, insbesondere auch bei nicht-symmetrischen oder nicht-parallelen Strömungsverhältnissen. Das ungereinigte Fluid wird bevorzugt von außen radial in Richtung des Filtermediumkörpers geleitet und trifft dann auf die Strömungsleitrippe an der Innenseite des Gehäusedeckels, die den auftreffenden Fluidstrom beeinflusst, beispielsweise zweiteilt und/oder axial in Richtung des innen liegenden Strömungsraums im Filtermediumkörper leitet.
-
Es kommen verschiedene Ausführungen der Strömungsleitrippe in Betracht. Die Strömungsleitrippe ist entweder geradlinig und in einer Ebene liegend ausgebildet oder, gemäß einer alternativen Ausführung, gekrümmt ausgeführt. Die Strömungsleitrippe kann sich bei geradliniger Ausführung in Achsrichtung des Filterelementes erstrecken, so dass die Wandseiten der Strömungsleitrippe parallel zur Längsachse des Filterelementes verlaufen.
-
Die Strömungsleitrippe kann in die Strömungsöffnung hineinragen, die in die Endscheibe des Rundfilterelements eingebracht ist, über die das ungereinigte Fluid in den innen liegenden Strömungsraum im Filtermediumkörper eingeleitet wird.
-
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung steht das Filterelement im eingebauten Zustand axial geringfügig über die Stirnseite des Filtergrundgehäuses hinaus, wodurch die Entnahme des Filterelements aus dem Filtergrundgehäuse, beispielsweise zu Wartungszwecken, erleichtert wird. Der Dichtungsträger mit dem Dichtungselement liegt mit kleinem axialen Abstand zur herausragenden Stirnseite des Filterelements und sorgt für die strömungsdichte Separierung zwischen dem außen liegenden Abschnitt des Filterelements und dem innen liegenden, im Filtergrundgehäuse aufgenommenen Abschnitt des Filterelements.
-
Zweckmäßigerweise ist die mit der zentralen Öffnung versehene Endscheibe am Filterelement an ihrer radialen Innenseite abgerundet ausgebildet, wodurch das Hineinströmen der Rohluft in den Innenraum im Filtermediumkörper erleichtert wird. Der Radius der Rundung ist an der radialen Innenseite der Endscheibe vorteilhafterweise größer als an der radialen Außenseite. Der Radius an der radialen Innenseite ist gegebenenfalls so groß ausgeführt, dass der Beginn des Radius an der Stirnseite noch innerhalb der Kontur des Filtermediumkörpers liegt.
-
Bevorzugt verlaufen die Innenwand und die Außenwand des Filtermediumkörpers konzentrisch zueinander, so dass der Filtermediumkörper eine konstante radiale Dicke aufweist.
-
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung weist das Rundfilterelement eine sich in Achsrichtung verjüngende Querschnittsform auf, so dass der Außenumfang des Rundfilterelements im Bereich der ersten Endscheibe unterschiedlich groß ist im Vergleich zum Außenumfang des Rundfilterelements im Bereich der gegenüberliegenden, zweiten Endscheibe. Auch in dieser Ausführung kommen runde Querschnittsformen im Bereich beider Endscheiben in Betracht, so dass das Rundfilterelement und der Filtermediumkörper konusförmig ausgebildet sind. Des Weiteren ist es auch möglich, im Bereich beider Endscheiben jeweils eine ovale oder ovalisierte Querschnittsform vorzusehen.
-
Bei einer sich verjüngenden Querschnittsform des Rundfilterelements kann die Endscheibe an der Stirnseite mit kleinerem Außenumfang geschlossen ausgebildet sein und den innen liegenden Strömungsraum axial verschließen, wohingegen die gegenüberliegende Endscheibe am größeren Außenumfang eine Strömungsöffnung für das Einleiten von Fluid in den innen liegenden Strömungsraum aufweist.
-
Des Weiteren sind auch Ausführungen möglich, bei denen die Endscheibe an der Stirnseite mit größerem Außenumfang geschlossen ausgebildet ist und den innen liegenden Strömungsraum axial verschließt und die gegenüberliegende Endscheibe am kleineren Außenumfang eine Strömungsöffnung für das Einleiten von Fluid in den innen liegenden Strömungsraum aufweist.
-
Das Rundfilterelement weist an der Außenwand des Filtermediumkörpers ein Stützgitter auf, das insbesondere formstabil ausgebildet ist. Das Stützgitter ist beispielsweise als thermoplastisches Spritzgussteil ausgebildet. Aufgrund der Durchströmung des Filtermediumkörpers radial von innen nach außen unterliegt die Wandung des Filtermediumkörpers einem radial nach außen gerichteten Druck, unter dem die Wandung bestrebt ist, sich nach außen zu wölben. Das Stützgitter an der Außenwand des Filtermediumkörpers verhindert eine Verformung der Wandung radial nach außen und hält somit während der Filtration den Filtermediumkörper in Form, so dass eine Verformung vermieden wird. Dementsprechend behält der Filtermediumkörper über einen langen Betriebszeitraum seine ursprüngliche geometrische Gestalt bei und bleiben die Strömungsverhältnisse bei der Filtration des Fluids erhalten. Außerdem erfährt der Filtermediumkörper an der Außenseite eine Abstützung durch das Stützgitter, so dass der Filtermediumkörper geringeren Belastungen unterworfen und die Gefahr einer Schädigung des Filtermediumkörpers herabgesetzt ist. Vorteilhafterweise ist mindestens eine Stirnseite des Stützgitters, gegebenenfalls beide Stirnseiten in die Endscheiben eingebettet. Die Endscheibe besteht bevorzugt aus einem weicheren Material als das Stützgitter und ein Dichtungsträger am Filterelement, der ein Dichtungselement aufnimmt.
-
Der Filtermediumkörper ist bevorzugt als Faltenfilter mit einer Vielzahl von Filterfalten ausgebildet. Die Filterfalten verlaufen bevorzugt in oder annähernd in Radialrichtung und damit in Durchströmungsrichtung und erstrecken sich zugleich axial zwischen den beiden Stirnseiten des Filtermediumkörpers. Der Faltenfilter ist ringförmig geschlossen ausgebildet.
-
Es ist insbesondere genau ein als Rundfilter ausgebildeter Filtermediumkörper im Filterelement angeordnet.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung ragt in eine Stirnseite des Filtermediumkörpers ein Formkörper hinein, der den Filtermediumkörper zusätzlich stabilisiert und in der Ausführung als Faltenfilter die Filterfalten in der gewünschten Position hält. In der Ausführung mit einer sich verjüngenden Querschnittsfläche befindet sich der Formkörper bevorzugt an der Stirnseite mit reduzierter Querschnittsfläche. Der Formkörper kann einteilig mit dem Stützgitter am Filtermediumkörper ausgebildet sein, so dass Stützkräfte, die auf die Stirnseite des Filterelements mit dem Formkörper wirken, über den Formkörper auf das Stützgitter geleitet werden und die Endscheibe von den Stützkräften entlastet wird.
-
Die Außenkontur des Formkörpers entspricht vorteilhafterweise der Außenkontur und/oder der Innenkontur des Filtermediumkörpers an deren Stirnseite, in die der Formkörper in den Filtermediumkörper hineinragt. Es kann zweckmäßig sein, den Formkörper zumindest abschnittsweise mit der benachbarten Endscheibe zu verbinden, beispielsweise am Formkörper einen Dom auszubilden, der in die Endscheibe hineinragt. Die Endscheibe, in die ein oder mehrere Abschnitte des Formkörpers hineinragen, ist vorzugsweise geschlossen ausgebildet und dichtet den Innenraum im Filtermediumkörper strömungsdicht ab. Der Formkörper kann sich gegebenenfalls zu seiner freien Stirnseite hin keilförmig verjüngen, wodurch der Herstellungsprozess des Filterelements vereinfacht und unterstützt wird. Der Formkörper ist insbesondere als längs gestreckter Körper ausgebildet und erstreckt sich zwischen gegenüberliegenden Seiten des Stützgitters.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung weist das Rundfilterelement ein Dichtungselement auf, insbesondere einen umlaufenden Dichtungsring, das an einem separat von der Endscheibe ausgebildeten Dichtungsträger und benachbart zur rohluftseitigen Endscheibe, über die das ungereinigte Fluid in den innen liegenden Strömungsraum eingeleitet wird, angeordnet ist. Das Dichtungselement liegt hierbei axial und radial auf Abstand zu der benachbarten, nächstgelegenen Endscheibe. Über das Dichtungselement erfolgt eine strömungsdichte Separierung der Roh- von der Reinseite. Aufgrund der separaten Ausführung des Dichtungsträgers von der Endscheibe ist die Endscheibe nicht den Halte- und Dichtkräften unterworfen, die über das Dichtungselement und den Dichtungsträger in Einbausituation des Rundfilterelementes aufgenommen werden. Die Endscheibe bleibt somit unbeeinflusst von den Halte- und Dichtkräften. Aufgrund des Abstandes des Dichtungselementes und vorteilhafterweise auch des Dichtungsträgers axial und radial zur benachbarten Endscheibe weisen Dichtungsträger und Dichtungselement auch einen Abstand zur Rein- bzw. Außenseite des Filtermediumkörpers auf, so dass das Fluid ungehindert vom Dichtungsträger und vom Dichtungselement über die Reinseite des Filtermediumkörpers austreten kann. Der Dichtungsträger ist fluiddicht ausgebildet und verbindet vorteilhafterweise die nächstgelegene Endscheibe fluiddicht mit dem Dichtungselement.
-
Der Dichtungsträger ist zur Stirnseite der benachbarten, nächstgelegenen Endscheibe axial beabstandet. Der axiale Abstand beträgt beispielsweise, bezogen auf die gesamte axiale Höhe des Filterelements, maximal 30 % der axialen Höhe, bevorzugt maximal 20 % der axialen Höhe oder maximal 10 % der axialen Höhe.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist der Dichtungsträger an dem Stützgitter angeordnet. Es kommt insbesondere eine einteilige Ausführung von Stützgitter und Dichtungsträger in Betracht, die vorzugsweise als Kunststoffbauteile ausgebildet sind. Die Dicht- und Halte- sowie Stützkräfte werden entsprechend über den Dichtungsträger und das Stützgitter aufgenommen, wohingegen der Filtermediumkörper von diesen Kräften entlastet ist.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist der Dichtungsträger als eine umlaufende Trägerwand ausgebildet, die auf Abstand zur außen liegenden Mantelfläche des Filtermediumkörpers verläuft. Die Trägerwand verläuft insbesondere parallel zu der außen liegenden Mantelfläche des Filtermediumkörpers. Das Dichtungselement ist vorteilhafterweise in eine Aufnahmenut in der Trägerwand eingesetzt, wobei sich die Aufnahmenut bevorzugt an oder benachbart zu einer Stirnfläche der Trägerwand befindet. Die Position des Dichtungselementes an der Trägerwand befindet sich auf der der nächstliegenden Endscheibe abgewandten Stirnfläche der Trägerwand.
-
Der Dichtungsträger stützt sich vorteilhafterweise in Einbaulage an einem Gehäusebauteil ab, beispielsweise an einem innen liegenden Absatz in einem Filtergrundgehäuse, das das Filterelement aufnimmt und auf das ein Gehäusedeckel aufsetzbar ist.
-
An der Stirnfläche, insbesondere an der Oberseite des Dichtungsträgers können gegebenenfalls, vorteilhafterweise mit axialem Abstand zur Stirnfläche, Noppen angeformt sein. Diese Noppen haben die Funktion eines Toleranzausgleiches und können Abweichungen des Dichtungsträgers von einer planen Fläche für das Aufsetzen des Gehäusedeckels und/oder das Aufsetzen auf den Absatz im Filtergrundgehäuse kompensieren. Die Noppen sind beispielsweise stabförmig ausgebildet und liegen parallel zur Seitenwand des Dichtungsträgers; die stabförmigen Noppen verlaufen zum Beispiel in Radialrichtung. In Einbaulage drücken sich die Noppen in das Material des Gehäusebauteils hinein und/oder die Noppen werden insbesondere elastisch oder plastisch und verformt und gleichen hierdurch Toleranzabweichungen aus. Bevorzugt wird für die Noppen ein weicherer Werkstoff gewählt als für das Gehäusebauteil (insbesondere der Gehäusedeckel), so dass die Verformung im Wesentlichen oder vollständig bei den Noppen erfolgt.
-
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung weist die kleinere Endscheibe radial überstehende Stütznocken auf. Vorteilhafterweise ragen diese Stütznocken in Radialrichtung nicht weiter hinaus als die gegenüberliegende Endscheibe oder die Innen- oder Außenkontur der gegenüberliegenden Dichtung. Es kann jedoch auch ein leichter Überstand vorgesehen sein, um eine besonders starke Verspannung zu erzielen. Die Innenkontur von Dichtungsträger und/oder Dichtungselement verlaufen vorteilhafterweise in Radialrichtung im Wesentlichen entlang des Außenumfangs der größeren Endscheibe.
-
Im Fall einer ovalen oder ovalisierten Querschnittsform des Filtermediumkörpers befinden sich die Stütznocken vorzugsweise an den Längsseiten und sind insbesondere an der Endscheibe, vorzugsweise an der kleineren Endscheibe angeordnet, insbesondere einteilig mit der Endscheibe ausgebildet und an dieser angeformt. Es ist aber auch möglich, zusätzlich an der Schmalseite einen oder mehrere Nocken an der Endscheibe anzuordnen. Die Nocken ragen in Radialrichtung über die Endscheibe hinaus und stützen das Rundfilterelement im eingebauten Zustand am aufnehmenden Filtergehäuse ab.
-
Figurenliste
-
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
- 1 in Explosionsdarstellung eine Filtereinrichtung zur Gasfiltration, mit einem Filtergrundgehäuse, einem Filterelement und einem Gehäusedeckel;
- 2 in perspektivischer Ansicht die Filtereinrichtung im montierten Zustand;
- 3 eine perspektivische Ansicht des Filterelementes von oben;
- 4 eine perspektivische Ansicht des Filterelementes von unten;
- 5 eine Innenansicht des Gehäusedeckels, mit einer Strömungsleitrippe an der Innenseite des Gehäusedeckels;
- 6 in perspektivischer Ansicht einen Schnitt durch die Filtereinrichtung im Bereich des Gehäusedeckels;
- 7 einen weiteren Schnitt durch die Filtereinrichtung; und
- 8 eine Draufsicht auf ein Filtergrundgehäuse mit eingesetztem Filterelement, wobei am Filtergrundgehäuse ein Einström- und ein Abströmstutzen angeformt sind.
-
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Ausführungsform(en) der Erfindung
-
In den 1, 2, 6 und 7 ist eine Filtereinrichtung 1 dargestellt, die vorzugsweise zur Gasfiltration, insbesondere zur Luftfiltration im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine eingesetzt wird. Die Filtereinrichtung 1 umfasst ein Filtergehäuse 2, das sich aus einem Filtergrundgehäuse 3 und einem Gehäusedeckel 4 zusammensetzt, und ein Filterelement 5, das in das Filtergrundgehäuse 3 einsetzbar ist. Der Gehäusedeckel 4 verschließt den Aufnahmeraum im Filtergrundgehäuse zur Aufnahme des Filterelementes 5.
-
Das Filterelement 5 ist, wie den 1, 3 und 4 zu entnehmen, mit einem Filtermediumkörper 6 ausgestattet, an dem die Filtration des zu reinigenden Fluids stattfindet. Das Filterelement 5 ist als Rundfilterelement ausgebildet, entsprechend ist auch der Filtermediumkörper 6 als Rundelement ausgebildet, das einen innen liegenden Strömungsraum 7 einschließt, in den das zu reinigende Fluid eingeleitet wird. Das Fluid wird axial, bezogen auf die Filterlängsachse 8 des Filterelementes 5 und der Filtereinrichtung 1 (1), in den Strömungsraum 7 eingeführt. Anschließend durchströmt das Fluid die Wandung des Filtermediumkörpers 6 radial von innen nach außen. Dementsprechend bildet die Innenwand des Filtermediumkörpers 6 die Rohseite und die Außenwand die Reinseite.
-
Das Filterelement 5 und der Filtermediumkörper 6 besitzen eine stark ovalisierte Form mit zwei parallel verlaufenden Längsseiten und halbkreisförmigen Schmalseiten. Außerdem besitzt das Filterelement 5 eine konusförmige Grundform, bei der die axial gegenüberliegenden Stirnseiten des Filterelementes 5 unterschiedlich groß ausgebildet sind und einen unterschiedlich großen Außenumfang aufweisen. Die axialen Stirnseiten des Filtermediumkörpers 6 sind von jeweils einer Endscheibe 9, 10 strömungsdicht abgedeckt, wobei die Endscheibe 9 an der größeren Stirnseite des Filterelementes 5 offen ausgebildet ist und eine Strömungsöffnung 11 aufweist, über die das Rohfluid in den innen liegenden Strömungsraum 7 einströmen kann. Die gegenüberliegende Endscheibe 10 ist dagegen, wie 4 zu entnehmen, geschlossen ausgebildet, so dass auch der innen liegende Strömungsraum 7 an dieser Seite axial verschlossen ist.
-
An der geschlossen ausgebildeten Endscheibe 10 sind Nocken 12 angeformt, die sich radial nach außen erstrecken und an den Längsseiten benachbart zu den Schmalseiten positioniert sind. Die Nocken 12, die einteilig mit der Endscheibe 10 ausgebildet sind, stützen das Filterelement 5 im montierten Zustand am Filtergrundgehäuse 3 ab. In Radialrichtung ragen die Nocken 12 nicht weiter vor als die gegenüberliegende, größere Endscheibe 9.
-
An der Außenwand des Filtermediumkörpers 6 befindet sich ein Stützgitter 13, das insbesondere aus Kunststoff gefertigt und separat von den Endscheiben 9 und 10 ausgebildet ist. Das Stützgitter 13 stützt den Filtermediumkörper an dessen Außenwand in Radialrichtung ab. Aufgrund der radialen Durchströmung des Filtermediumkörpers 6 von innen nach außen entsteht ein nach außen gerichteter Druck im Filtermediumkörper, der von dem Stützgitter 13 aufgenommen wird. Dies stellt sicher, dass sich der Filtermediumkörper 6 durch den Druck des ihn durchströmenden Fluids nicht verformt.
-
Benachbart zu der Endscheibe 9, in die die Strömungsöffnung 11 für das Einführen des Rohfluids eingebracht ist, befindet sich ein Dichtungsträger 14, der Träger eines Dichtungselementes 15 ist. Der Dichtungsträger 14 ist als eine umlaufende Trägerwand ausgebildet, die in einer Ebene orthogonal zur Längsachse 8 liegt und vorzugsweise einteilig mit dem Stützgitter 13 ausgeführt ist. Der Dichtungsträger 14 ist mit einem geringen axialen Abstand zur oben liegenden Endscheibe 9 und mit einem erheblich größeren axialen Abstand zur untenliegenden Endscheibe 10 angeordnet. Der Außenumfang des Dichtungsträgers 14 besitzt eine größere radiale Erstreckung als die Außenwand des Filtermediumkörpers 6.
-
Das Dichtungselement 15 ist als ein Dichtring ausgebildet, der bevorzugt in eine Aufnahmenut in der Stirnseite der Trägerwand 14 auf der der benachbarten Endscheibe 9 abgewandten Seite eingesetzt ist. Das Dichtungselement 15 ist der nächstgelegenen Endscheibe 9 abgewandt und der gegenüberliegenden Endscheibe 10 zugewandt und liegt im montierten Zustand an einem umlaufenden Absatz 16 (1) an der Innenwand des aufnehmenden Filtergrundgehäuses 3 auf. Der Absatz 16 liegt axial auf Abstand zur oberen Stirnkante des Filtergrundgehäuses 3.
-
Die folgenden Ausführungen beziehen sich auf den Gehäusedeckel 4, der an seiner Innenseite eine schwertförmige Strömungsleitrippe 17 aufweist (5, 6, 7). Die Strömungsleitrippe 17 ist insbesondere geradlinig und in einer Ebene liegend ausgebildet und erstreckt sich im montierten Zustand, wie 6 und 7 zu entnehmen, axial in den innen liegenden Strömungsraum 7 im Filterelement 5 hinein. Die Strömungsleitrippe 17 ist einteilig mit dem Gehäusedeckel 4 ausgebildet.
-
In den Gehäusedeckel 4 ist eine seitliche Einströmöffnung 19 eingebracht, über die das Rohfluid radial in die Filtereinrichtung hineinströmen kann. Die Einströmöffnung 19 im Gehäusedeckel 4 korrespondiert mit einer weiteren Einströmöffnung 20, die in das Filtergrundgehäuse 3 eingebracht ist. Bei aufgesetztem Gehäusedeckel 4 liegen die Einströmöffnungen 19 und 20 übereinander, so dass ein durchgehender Strömungsweg für das Rohfluid gebildet ist. Die Stirnseite 18 der Strömungsleitrippe 17 ist im Gehäusedeckel 4 der Einströmöffnung 19 zugewandt. Die Strömungsleitrippe 17 befindet sich insbesondere mittig an der Innenseite des Gehäusedeckels 4, so dass das radial herangeführte Rohfluid von der schwertförmigen Strömungsleitrippe 17 geteilt wird und außerdem eine verbesserte axiale Weiterströmung in Richtung des innen liegenden Strömungsraums 7 im Filtermediumkörper 6 erfährt.
-
Wie 1, 2 und 7 zu entnehmen, befindet sich am Filtergrundgehäuse 3 eine seitliche, radiale Abströmöffnung 21 für die Ableitung des gereinigten Fluids. Die Strömungslängsachsen der Einströmöffnungen 19 und 20 einerseits und der Abströmöffnung 21 andererseits verlaufen zumindest annähernd parallel. Die Ebene des Strömungsleitelementes 17 kann ebenfalls zumindest annähernd parallel zu Strömungslängsachsen von Einströmöffnungen und Abströmöffnung verlaufen, wenngleich auch Ausführungen mit nicht-paralleler Anordnung sowohl des Strömungsleitelementes 17 zu den Öffnungen 19, 20 und 21 als auch zwischen den Einströmöffnungen 19 und 20 und Abströmöffnung 21 möglich sind.
-
Wie 7 zu entnehmen, befindet sich im Bodenbereich des Filterelementes 5, benachbart zur unteren Endscheibe 10, ein Formkörper 22, der insbesondere einteilig mit dem Stützgitter 13 ausgebildet ist. Der Formkörper 22 ragt axial in den innen liegenden Strömungsraum 7 im Filtermediumkörper 6 hinein und sorgt für eine Stabilisierung des als Faltenfilter ausgeführten Filtermediumkörpers 6. Der Formkörper 22 verjüngt sich zu seiner offenen Stirnseite hin keilförmig und weist im mittleren Bereich einen abgesenkten Dom 23 auf, der in die untere Endscheibe 10 hineinragt. Auch die radial außen liegenden Abschnitte des Formkörpers 22 ragen in die Endscheibe 10 hinein, wodurch eine feste Verbindung zwischen dem Formkörper 22 und der unteren Endscheibe 10 erreicht wird. Der Formkörper 22 ist zumindest im Wesentlichen geradlinig ausgebildet und erstreckt sich in Längsrichtung des Filtermediumkörpers 6. Die radial außen liegenden Abschnitte des Formkörpers 22 sind mit dem Stützgitter 13 verbunden, so dass Stütz- und Haltekräfte von dem Formkörper 22 aufgenommen werden und die untere Endscheibe 10 entlastet wird.
-
Wie 7 in Verbindung mit 4 zu entnehmen, ist an der unteren Endscheibe 10 auf der dem innen liegenden Strömungsraum 7 axial abgewandten Seite ein ringförmiges Abstützteil 24 mittig angeformt, mit dem das Filterelement 5 auf einen gehäuseseitigen Stützdom 25 aufsetzbar ist. Der Stützdom 25 befindet sich am Boden des Filtergrundgehäuses 3. Das ringförmige Abstützteil 24 weist eine längs gestreckte Querschnittsform auf.
-
Wie 7 des Weiteren zu entnehmen, sind die Einströmöffnungen 19 und 20 in der Weise positioniert, dass die Stirnfläche der oben liegenden Endscheibe 9 mit den Einströmöffnungen 19 und 20 eine durchgehende, in gleicher Höhe liegende Kontur bildet. Die unten liegende Innenseite der Einströmöffnungen 19 und 20 befindet sich axial in gleicher Höhe wie die außen liegende Stirnfläche der oben liegenden Endscheibe 9. Hierdurch ist eine hindernisfreie Einströmung des Rohfluids gewährleistet.
-
Wie 7 in Verbindung mit 3 zu entnehmen, ist die obere Endscheibe 9 an ihrer radial innen liegenden, der zentralen Öffnung zugewandten Seite mit einer Rundung 26 versehen, die das Einströmen des Rohfluids in den innen liegenden Strömungsraum 7 erleichtert. Der Radius der Rundung 26 an der radialen Innenseite der Endscheibe 9 ist größer als an der radialen Außenseite der Endscheibe 9.
-
In 8 ist eine Draufsicht auf ein Filtergrundgehäuse 3 mit eingesetztem Filterelement 5, jedoch ohne Gehäusedeckel dargestellt. Das Filtergrundgehäuse 3 weist analog zum Filterelement 5 eine längs gestreckte Querschnittsform mit halbkreisförmigen Schmalseiten und geradlinigen Längsseiten auf. Über die axiale Höhe besitzt das Filtergrundgehäuse 3 eine konstante Querschnittsform. Bezüglich einer Längsmittelebene 50, die sich durch die Mitte des Filtergrundgehäuses 3 erstreckt und die halbkreisförmigen Schmalseiten mittig schneidet, ist die Grundgeometrie des Filtergrundgehäuses 3 mit den begrenzenden Seitenwänden und dem Boden spiegelsymmetrisch aufgebaut.
-
Am Filtergrundgehäuse 3 sind Gehäusestutzen 51 und 52 an diametral gegenüberliegenden Seiten an den Schmalseiten angeformt. Der Gehäusestutzen 51 bildet einen Einströmstutzen für das Einleiten des ungereinigten Rohfluids, der Gehäusestutzen 52 bildet den Abströmstutzen, über den das gereinigte Fluid abgeleitet wird. Dementsprechend befinden sich die Einströmöffnung 20 an der offenen Stirnseite des Einströmstutzens und die Abströmöffnung 21 an der offenen Stirnseite des Abströmstutzens 52. Die Stutzen 51 und 52 sind jeweils geradlinig ausgebildet, die Stutzenlängsachsen 53 und 54 bilden zugleich die Öffnungslängsachse in Höhe der Einströmöffnung 20 bzw. der Abströmöffnung 21, die die Richtung der jeweiligen Fluidströmung definieren. Sowohl die Öffnungslängsachse 53 der Einströmöffnung 20 als auch die Öffnungslängsachse 54 der Abströmöffnung 21 liegen unter einem Winkel zur Längsmittelebene 50, der jeweils kleiner als 30° ist. Die Öffnungslängsachsen 53 und 54 verlaufen zueinander parallel.
-
Des Weiteren kommen verschiedene Ausrichtungen sowohl des Einströmstutzens 51 als auch des Abströmstutzens 52 in Bezug auf eine Ebene orthogonal zur Filterlängsachse in Betracht. In vorteilhafter Ausführung erstrecken sich die Öffnungslängsachsen 53 und 54 der Stutzen 51 und 52 parallel zu der Ebene, welche orthogonal zur Filterlängsachse gerichtet ist. Es sind aber auch Winkelabweichungen entweder nur für einen Stutzen 51, 52 oder für beide Stutzen 51, 52 möglich, indem beispielsweise der Abströmstutzen 52 gegenüber der Ebene, welche orthogonal zur Filterlängsachse gerichtet ist, unter einem Winkel von vorzugsweise maximal 30° nach unten gerichtet ist und somit von der offenen Seite des Filtergrundgehäuses 3 wegweist.
