DE102016208280A1

DE102016208280A1 - Filterelement für eine Filtereinrichtung

Info

Publication number: DE102016208280A1
Application number: DE102016208280.9A
Authority: DE
Inventors: Andreas Kollmann; Lovro Plazl
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2016-05-13
Filing date: 2016-05-13
Publication date: 2017-11-16

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filterelement (7) für eine Filtereinrichtung (1), insbesondere Frischluftfilter für eine Frischluftanlage einer Brennkraftmaschine. Das Filterelement (7) weist einen plattenförmigen, axial durchströmbaren Filterkörper (10) aus einem Filtermaterial, eine entlang des Filterkörpers (10) in Umfangsrichtung (13) umlaufende, radial außen liegende Dichtung (14) und eine Führungsrohrplatte (15) auf. Die Führungsrohrplatte (15) ist am Filterkörper (10) befestigt und erstreckt sich im Bereich einer Axialseite (16) des Filterkörpers (10) mit einem axialen Abstand (17) zur Axialseite (16) des Filterkörpers (10), so dass axial zwischen der Führungsrohrplatte (15) und der Axialseite (16) des Filterkörpers (10) ein Zwischenraum (18) ausgebildet ist. Die Führungsrohrplatte (15) weist an einer vom Filterkörper (10) abgewandten Außenseite (19) wenigstens ein Führungsrohr (20) auf, das von der Führungsrohrplatte (15) nach außen absteht und eine Umgebung (21) der Außenseite (19) mit dem Zwischenraum (18) fluidisch verbindet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filterelement für eine Filtereinrichtung, insbesondere ein Frischluftfilter für eine Frischluftanlage einer Brennkraftmaschine. Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem eine mit einem derartigen Filterelement ausgestattete Filtereinrichtung.
Üblicherweise umfasst eine Filtereinrichtung, die in einer Frischluftanlage einer Brennkraftmaschine zum Filtern von Frischluft zur Anwendung kommt, ein Filtergehäuse, das eine Einlassschale mit einer Einlassöffnung und eine Auslassschale mit einer Auslassöffnung aufweist. In das Filtergehäuse ist ein Filterelement eingesetzt, das im Filtergehäuse eine mit der Einlassöffnung fluidisch verbundene Rohseite von einer mit der Auslassöffnung fluidisch verbundenen Reinseite trennt. Einlassschale und Auslassschale sind in der Regel lösbar aneinander befestigt, um im Wartungsfall ein verbrauchtes Filterelement gegen ein neues Filterelement austauschen zu können. Das hierbei zum Einsatz kommende Filterelement besitzt üblicherweise einen plattenförmigen, axial durchströmbaren Filterkörper aus einem gefalteten Filtermaterial und eine entlang des Filterkörpers in Umfangsrichtung umlaufende, radial außen liegende Dichtung, die im eingebauten Zustand des Filterelements den Filterkörper gegenüber dem Filtergehäuse abdichtet, um eine den Filterkörper umgehende Leckageströmung zu verhindern.
Bei derartigen Filtereinrichtungen besteht das Bedürfnis, die Lebensdauer des Filterelements bzw. dessen Reinigungswirkung zu verbessern.
Aus der WO 2007/003158 A2 ist eine Filtereinrichtung bekannt, die ein Filterelement mit einem gewickelten Filterkörper verwendet. Außerdem ist im Filtergehäuse der Filtereinrichtung ein Vorfilter ausgebildet, das mehrere Zyklonabscheider umfasst. Jeder dieser Zyklonabscheider besitzt einen Strömungskanal, der eintrittsseitig einen Drallerzeuger aufweist und in den austrittsseitig ein Tauchrohr hineinragt. Diese Tauchrohre sind dabei an einem Aufsatz ausgeformt, der auf ein axiales Ende des gewickelten Filterkörpers aufgesetzt ist. Der Aufsatz weist an seiner Innenseite mehrere Dichtungen auf, um den Aufsatz gegenüber dem Filterkörper abzudichten. An seiner Außenseite weist der Aufsatz umlaufende Dichtungen auf, um den Aufsatz gegenüber dem Filtergehäuse abzudichten. Mit Hilfe eines derartigen Vorfilters lassen sich grobe Verunreinigungen der Frischluft abscheiden, bevor die Frischluft zum gewickelten Filterkörper gelangt. Hierdurch wird der Filterkörper vor Grobschmutz geschützt, der bei Fahrzeuganwendungen aufgrund der auftretenden Vibrationen zu einer Beschädigung des Filtermaterials führen kann.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Filtereinrichtung der vorstehend beschriebenen Art bzw. für ein zugehöriges Filterelement eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine verlängerte Lebenszeit oder Standzeit des Filterelements auszeichnet.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, ein plattenförmiges Filterelement mit einer Führungsrohrplatte auszustatten, die zumindest ein Führungsrohr aufweist, das die zu filternde Gasströmung, vorzugsweise eine Luftströmung, zu einer rohseitigen bzw. einlassseitigen Axialseite des Filterelements führt. Diese Bauweise hat zur Folge, dass die zu filternde Gasströmung mehrfach umgelenkt werden muss, um durch das jeweilige Führungsrohr zum Filterelement gelangen zu können. Diese Umlenkungen bewirken eine Abscheidung grober Verunreinigungen, da Verunreinigungen aufgrund ihrer erhöhten Masse Strömungsumlenkungen trägheitsbedingt nicht so folgen können, wie die Gasströmung selbst. Dementsprechend bewirkt die Führungsrohrplatte eine Vorabscheidung grober Verunreinigungen, was die Belastung des Filterelements mit solchen groben Verunreinigungen reduziert und dementsprechend die Gefahr einer Beschädigung des Filterelements durch grobe Verunreinigungen senkt und dementsprechend die Lebensdauer des Filterelements erhöht.
Im Einzelnen schlägt die Erfindung vor, das plattenförmige Filterelement mit einem plattenförmigen Filterkörper aus einem Filtermaterial, mit einer entlang des Filterkörpers in Umfangsrichtung umlaufenden, radial außen liegenden Dichtung und mit besagter Führungsrohrplatte auszustatten. Die Führungsrohrplatte ist dabei am Filterkörper befestigt, derart, dass sie sich im Bereich einer Axialseite des Filterkörpers mit einem axialen Abstand zur Axialseite des Filterkörpers erstreckt, so dass axial zwischen der Führungsrohrplatte und der Axialseite des Filterkörpers ein Zwischenraum ausgebildet ist. Die Führungsrohrplatte weist an einer vom Filterkörper abgewandten Außenseite wenigstens ein derartiges Führungsrohr auf, das von der Führungsrohrplatte nach außen absteht und eine Umgebung der Außenseite der Führungsrohrplatte mit dem Zwischenraum fluidisch verbindet. Zweckmäßig weist die Führungsrohrplatte mehrere derartige Führungsrohre auf, die zueinander beabstandet an der Außenseite der Führungsrohrplatte angeordnet sind und die zweckmäßig parallel zueinander ausgerichtet sind.
Der vorstehend genannte axiale Abstand zwischen der Führungsrohrplatte und dem Filterkörper ist so gewählt, dass sich im Betrieb der Filtereinrichtung im Zwischenraum eine Frischluftströmung mit geringem Strömungswiderstand von den Auslassenden der Führungsrohre auf die ganze Axialseite des Filterkörpers verteilen kann. Somit wird auch der Filterkörper großflächig und weitgehend homogen durchströmt, was auch hier den Strömungswiderstand reduziert. Auch steht dadurch im Wesentlichen die gesamte Filterfläche des Filterkörpers zur Verfügung, so dass das Filterelement gleichmäßig altert und eine längere Standzeit besitzt.
Die Durchströmungsrichtung des plattenförmigen Filterkörpers definiert eine Axialrichtung des Filterelements. Die Umfangsrichtung des Filterelements läuft bezüglich dieser Axialrichtung um. Eine Radialrichtung steht senkrecht zur Axialrichtung.
Vorzugsweise erstreckt sich der plattenförmige Filterkörper entlang einer Filterebene, die sich senkrecht zur Axialrichtung erstreckt. In diesem Fall erstreckt sich auch die Führungsrohrplatte zweckmäßig parallel zur Filterebene. Das jeweilige Führungsrohr erstreckt sich vorzugsweise parallel zur Axialrichtung.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Führungsrohrplatte direkt an der Dichtung befestigt sein, die ihrerseits direkt am Filterkörper befestigt ist. Die Führungsrohrplatte ist dann indirekt über die Dichtung am Filterkörper befestigt. Die Befestigung zwischen Führungsrohrplatte und Dichtung kann fest oder unlösbar ausgestaltet, also dauerhaft sein. Ebenso ist an dieser Stelle auch eine lösbare Verbindung, beispielsweise eine Klemmverbindung oder eine Einknüpfverbindung, denkbar. Die Befestigung zwischen Dichtung und Filterkörper ist vorzugsweise dauerhaft bzw. unlösbar oder fest ausgestaltet. Ebenso ist auch hier grundsätzlich eine lösbare Verbindung denkbar, beispielsweise eine Klemmverbindung. Bevorzugt ist jedoch eine Ausführungsform, bei der die Dichtung sowohl mit der Führungsrohrplatte als auch mit dem Filterkörper fest, insbesondere unlösbar, verbunden ist. Beispielsweise kann die Dichtung an die Führungsrohrplatte und an den Filterkörper angespritzt oder angeschäumt sein.
Durch die Fixierung der Führungsrohrplatte über die Dichtung am Filterkörper entfällt eine separate Befestigung der Führungsrohrplatte am Filterkörper, was die Herstellung einer aus Führungsrohrplatte und Filterkörper gebildeten Baugruppe vereinfacht. Außerdem lassen sich dadurch Montagefehler vermeiden. Gleichzeitig wird dadurch eine die Führungsrohrplatte umgehende Leckage vermieden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung kann ein umlaufender Rand der Führungsrohrplatte in die Dichtung eingebunden sein. Hierdurch wird eine besonders effiziente Abdichtung und Fixierung realisiert.
Da sich die Führungsrohrplatte bis zur Dichtung erstreckt und die Dichtung am Filterkörper umlaufend angeordnet ist, erstreckt sich die Führungsrohrplatte somit über die gesamte Axialseite des Filterkörpers. In der Folge erstreckt sich auch der Zwischenraum über die gesamte Axialseite des Filterkörpers. Über den Zwischenraum kann sich die über das jeweilige Führungsrohr zugeführte Gasströmung auf die gesamte anströmseitige Axialseite des Filterkörpers ausbreiten.
Bei einer Weiterbildung kann nun die Führungsrohrplatte an ihrem Rand einen abgewinkelten Umlauf aufweisen, der von der Dichtung umschlossen ist. Hierdurch ergibt sich eine besonders intensive Verankerung zwischen der Dichtung und der Führungsrohrplatte.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann die Dichtung einen Dichtbereich mit zwei voneinander abgewandten, jeweils in Umfangsrichtung umlaufenden axialen Dichtkonturen aufweisen. Ferner kann ein umlaufender Rand der Führungsrohrplatte in diesen Dichtbereich hineinragen. Da ein derartiges Filterelement üblicherweise im Bereich seiner Dichtung am Filtergehäuse fixiert und positioniert wird, ergibt sich durch die Integration des umlaufenden Rands der Führungsrohrplatte in die Dichtung gleichzeitig auch eine sichere Positionierung und Fixierung für die Führungsrohrplatte im Filtergehäuse, wenn das damit ausgestattete Filterelement in das Filtergehäuse eingesetzt ist. Insbesondere können dadurch auch schädliche Relativbewegungen zwischen Filterkörper und Führungsrohrplatte vermieden werden.
Die Dichtung kann an einer umlaufenden, radialen Außenseite eine radial davon abstehende oder darin vertiefte Rastkontur aufweisen. Diese kann beim Montieren des Filterelements in ein Filtergehäuse dazu dienen, das Filterelement mit dem Filtergehäuse zu verrasten.
Des Weiteren kann die Dichtung im Bereich einer Filterkörperkante am Filterkörper befestigt sein, wobei diese Filterkörperkante an der den Zwischenraum begrenzenden Axialseite in Umfangsrichtung umläuft. Dementsprechend befindet sich die Dichtung randseitig am Zwischenraum, was die Verbindung von Führungsrohrplatte und Filterkörper vereinfacht.
Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass die den Zwischenraum begrenzende Axialseite eine rohseitige Anströmseite oder Einlassseite des Filterkörpers bildet. Dementsprechend ist die Führungsrohrplatte anströmseitig am Filterkörper angebracht, was die Funktion als Vorfilter ermöglicht.
Eine andere Ausführungsform kann vorsehen, dass die Führungsrohrplatte an ihrer Außenseite Strömungsleitelemente aufweist. Diese Strömungsleitelemente können im Betrieb des Filterelements eine Zuströmung zum jeweiligen Führungsrohr verbessern, um den Durchströmungswiderstand der Führungsrohrplatte zu reduzieren.
Das jeweilige Führungsrohr erstreckt sich von einem zur Umgebung der Außenseite offenen und zum Filterkörper distalen Einlassende bis zu einem zum Zwischenraum offenen und zum Filterkörper proximalen Auslassende. Zweckmäßig ist eine Ausführungsform, bei der sich das jeweilige Führungsrohr vom Einlassende bis zum Auslassende trichterförmig aufweitet. Insbesondere kann ein Auslassquerschnitt oder Auslassdurchmesser am Auslassende mindestens doppelt so groß, vorzugsweise mindestens fünfmal, so groß sein wie ein Einlassquerschnitt oder Einlassdurchmesser am Einlassende. Zweckmäßig kann das jeweilige Führungsrohr bezüglich seiner Längsmittelachse rotationssymmetrisch sein. Ferner kann gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen sein, dass ein Auslassdurchmesser des jeweiligen Führungsrohrs am Auslassende gleich groß ist wie oder größer ist als eine axiale Länge des jeweiligen Führungsrohrs vom Einlassende zum Auslassende.
Eine erfindungsgemäße Filtereinrichtung, bei der es sich vorzugsweise um eine Frischluftfiltereinrichtung für eine Frischluftanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, handeln kann, umfasst ein Filtergehäuse, das eine Einlassschale mit einer Einlassöffnung und eine Auslassschale mit einer Auslassöffnung aufweist. Ferner ist ein Filterelement der vorstehend beschriebenen Art im Filtergehäuse angeordnet, das im Filtergehäuse eine mit der Einlassöffnung fluidisch verbundene Rohseite von einer mit der Auslassöffnung fluidisch verbundenen Reinseite trennt. Die Rohseite ist dabei mit Hilfe der Führungsrohrplatte in den Zwischenraum und einen Vorraum unterteilt, wobei der Vorraum mit der Einlassöffnung fluidisch verbunden ist, während der Zwischenraum durch den Filterkörper hindurch mit der Reinseite des Filtergehäuses fluidisch verbunden ist.
Vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der das Filtergehäuse einen in Umfangsrichtung umlaufenden Flanschbereich aufweist, in dem ein Randbereich der Einlassschale an einem Randbereich der Auslassschale befestigt ist, wenn das Filtergehäuse geschlossen ist. Die Dichtung des Filterelements ragt in besagten Flanschbereich radial hinein und dichtet bei geschlossenem Filtergehäuse im Flanschbereich und ist bei geschlossenem Filtergehäuse im Flanschbereich am Filtergehäuse festgelegt. Hierdurch erfolgt gleichzeitig eine Fixierung von Filterkörper und Führungsrohrplatte relativ zum Filtergehäuse. Dies gilt insbesondere dann, wenn sowohl der Filterkörper als auch die Führungsrohrplatte fest mit der Dichtung verbunden sind.
Bei einer Weiterbildung kann das Filterelement über die Dichtung mit der Einlassschale verrastet sein, so dass Einlassschale und Filterelement eine als Einheit an die Auslassschale montierbare und davon demontierbare Baugruppe bilden. Dies hat den Vorteil, dass beim Abnehmen der Einlassschale keine Verunreinigungen, die sich auf der Rohseite ansammeln, in die Reinseite fallen können. Erst wenn die Einlassschale von der Auslassschale abgenommen ist, wird das Filterelement von der Einlassschale entfernt, um die Rohseite zu reinigen und um ein neues Filterelement einzusetzen.
Vorteilhaft kann die Dichtung an einer umlaufenden, radialen Außenseite mittels einer Rastverbindung an einer umlaufenden, radialen Innenseite eines Randbereichs der Einlassschale befestigt sein. Hierdurch wird sichergestellt, dass beim Entfernen der Einlassschale von der Auslassschale gleichzeitig auch das Filterelement entfernt wird.
Die Rastverbindung kann dabei beispielsweise nach Art einer Nut-Feder-Verbindung ausgestaltet sein, bei der eine radial abstehende, federartige Rastkontur radial in eine nutartige Gegenrastkontur eingreift. Zweckmäßig ist die federartige Rastkontur an der Dichtung ausgeformt, während die nutartige Gegenrastkontur im Randbereich der Einlassschale ausgebildet ist.
Bei einer anderen Ausführungsform kann die Einlassschale für jedes Führungsrohr einen Führungsrohrhalter aufweisen, der das jeweilige Führungsrohr distal von der Führungsrohrplatte an der Einlassschale abstützt. Hierdurch wird auch bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten eine sichere Positionierung für das jeweilige Führungsrohr erreicht.
Bei einer anderen Ausführungsform kann die Einlassschale für jedes Führungsrohr einen Dom aufweisen, in den das jeweilige Führungsrohr axial eintaucht. Der jeweilige Dom ist dabei topfförmig ausgestaltet. Das Eintauchen des jeweiligen Führungsrohrs in einen derartigen Dom bewirkt eine zusätzliche Strömungsumlenkung, welche die Abscheidewirkung für mitgeführte Verunreinigungen erhöht.
Vorteilhaft ist eine Weiterbildung, bei welcher der jeweilige Führungsrohrhalter das zugehörige Führungsrohr am jeweiligen Dom abstützt. Hierdurch wird ein vergleichsweise hoher Integrationsgrad an der Einlassschale erreicht, was letztlich die Herstellungskosten senkt.
Bei einer anderen Ausführungsform kann der jeweilige Dom an einer von der Auslassschale abgewandten Außenseite der Einlassschale nach außen abstehen und an einer der Auslassschale zugewandten Innenseite der Einlassschale eine Domöffnung aufweisen, in welche das jeweilige Führungsrohr hineinragt. Auf diese Weise lässt sich der jeweilige Dom besonders einfach in der Einlassschale realisieren. Die Einlassschale lässt sich zum Beispiel als Spritzformteil oder als Tiefziehteil herstellen.
Der jeweilige Führungsrohrhalter kann dabei durch ein bezüglich der Einlassschale und bezüglich der Führungsrohrplatte separates Bauteil realisiert sein. Beispielsweise kann der Führungsrohrhalter als Scheibe ausgestaltet sein, die eine zentrale Halteöffnung zum Einstecken des jeweiligen Führungsrohrs und eine oder mehrere exzentrische Durchlassöffnungen für die Gasströmung aufweist.
Zur Realisierung einer kompakten Bauform der Filtereinrichtung kann die Einlassöffnung an einer umlaufenden Seitenwand der Einlassschale radial angeordnet sein und insbesondere einen Einlassstutzen aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann die Auslassöffnung an einer umlaufenden Seitenwand der Auslassschale radial angeordnet sein und insbesondere einen Auslassstutzen aufweisen.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch,
1 eine isometrische Ansicht einer Filtereinrichtung,
2 eine axiale Draufsicht auf die Filtereinrichtung,
3 eine Schnittansicht der Filtereinrichtung entsprechend Schnittlinien III in 2,
4 eine Schnittansicht der Filtereinrichtung entsprechend Schnittlinien IV in 2,
5 eine Schnittansicht der Filtereinrichtung entsprechend Schnittlinien V in 3,
6 eine vergrößerte Ansicht eines Details VI aus 4,
7 eine leicht isometrische Ansicht einer Außenseite einer Führungsrohrplatte.
Entsprechend den 1 bis 7 umfasst eine Filtereinrichtung 1, bei der es sich bevorzugt um eine Frischluftfiltereinrichtung für eine Frischluftanlage einer Brennkraftmaschine handelt, ein Filtergehäuse 2, das als zweischaliger Schalenkörper ausgestaltet ist und dementsprechend eine Einlassschale 3 und eine Auslassschale 4 aufweist, die einen Innenraum des Filtergehäuses 2 umschließen. Die Einlassschale 3 ist mit einer Einlassöffnung 5 ausgestattet, während die Auslassschale 4 mit einer Auslassöffnung 6 ausgestattet ist. Gemäß den Schnittansichten der 3, 4 und 6 weist die Filtereinrichtung 1 außerdem ein im Filtergehäuse 2 angeordnetes Filterelement 7 auf, das im Filtergehäuse 2 eine Rohseite 8 von einer Reinseite 9 trennt. Die Rohseite 8 ist mit der Einlassöffnung 5 fluidisch verbunden. Die Reinseite 9 ist mit der Auslassöffnung 6 fluidisch verbunden.
Entsprechend den 3, 4 und 6 weist die Filtereinrichtung 7 einen plattenförmigen Filterkörper 10 auf, der axial durchströmbar ist, wodurch eine Axialrichtung 11 definiert ist. Der Filterkörper 10 erstreckt sich dabei in einer Filterebene 12, die sich ihrerseits senkrecht zur Axialrichtung 11 erstreckt. Der Filterkörper 10 besteht dabei aus einem Filtermaterial. Bevorzugt kann es sich hierbei um ein gefaltetes Filtermaterial handeln. Das Filterelement 7 weist eine entlang des Filterkörpers 10 in Umfangsrichtung umlaufende, radial außen liegende Dichtung 14 auf. Die Umfangsrichtung 13 ist in den 1, 2 und 5 jeweils durch einen Doppelpfeil angedeutet. Sie läuft bezüglich der Axialrichtung 11 um. Die Radialrichtung ist senkrecht zur Axialrichtung 11 orientiert, erstreckt sich demnach parallel zur Filterebene 12.
Das hier vorgestellte Filterelement 7 ist außerdem mit einer Führungsrohrplatte 15 ausgestattet, die am Filterkörper 10 befestigt ist und die sich im Bereich einer Axialseite 16 des Filterkörpers 10 mit einem axialen Abstand 17 zur Axialseite 16 erstreckt. Hierdurch wird axial zwischen der Führungsrohrplatte 15 und der Axialseite 16 des Filterkörpers 10 ein Zwischenraum 18 ausgebildet. Die Führungsrohrplatte 15 weist an ihrer vom Filterkörper 10 abgewandten Außenseite 19 mehrere Führungsrohre 20 auf, die jeweils von der Führungsrohrplatte 15 axial nach außen abstehen und eine Umgebung 21 der Außenseite 19 der Führungsrohrplatte 15 mit dem Zwischenraum 18 fluidisch verbinden. Im eingebauten Zustand des Filterelements 7 unterteilt somit die Führungsrohrplatte 15 die Rohseite 8 in den genannten Zwischenraum 18 und einen Rohraum 22, der mit der Einlassöffnung 5 fluidisch verbunden ist. Die Umgebung 21 der Außenseite 19 der Führungsrohrplatte 15 entspricht dann diesem Rohraum 22.
Wie sich insbesondere 6 entnehmen lässt, erstrecken sich die Führungsrohre 20 ausgehend von der Führungsrohrplatte 15 von einem Auslassende 23 bis zu einem Einlassende 24 geradlinig und zweckmäßig parallel zur Axialrichtung 11. Ferner sind die Führungsrohre 20 bezüglich ihrer Längsmittelachse 25 rotationssymmetrisch ausgestaltet. Des Weiteren weitet sich das jeweilige Führungsrohr 25 vom Einlassende 24 zum Auslassende 23 trichterförmig auf. Die Aufweitung ist dabei vergleichsweise stark ausgeprägt, so dass ein Auslassdurchmesser 26 des Führungsrohrs 20 am Auslassende 23 mindestens doppelt so groß, im Beispiel mindestens fünfmal so groß ist wie ein Einlassdurchmesser 27 des Führungsrohrs 20 am Einlassende 24. Im gezeigten Beispiel ist der Auslassdurchmesser 26 sogar größer als eine axiale Länge 28 des Führungsrohrs 20.
Der vorstehend genannte axiale Abstand 17 zwischen der Führungsrohrplatte 15 und dem Filterkörper 10 ist so gewählt, dass im Betrieb der Filtereinrichtung 1 im Zwischenraum 18 eine widerstandsarme Strömungsverteilung von den Auslassenden 23 der Führungsrohre 20 auf die der Führungsrohrplatte 15 zugewandte Axialseite 16 des Filterkörpers 10 erfolgen kann. Vorzugsweise ist der Abstand 17 größer als eine Wandstärke 54 der Führungsrohrplatte 15. Im Beispiel ist der Abstand 17 außerdem kleiner als der Einlassdurchmesser 27 eines der Führungsrohre 20 an dessen Einlassende 24. Der Abstand 17 kann auch etwa gleich groß sein wie oder sogar größer sein als der Einlassdurchmesser 27 eines der Führungsrohre 20 an dessen Einlassende 24.
Insbesondere lässt sich auch 6 entnehmen, dass die Führungsrohrplatte 15 direkt an der Dichtung 14 befestigt ist, die ihrerseits direkt am Filterkörper 10 befestigt ist. Somit ist die Führungsrohrplatte 15 letztlich über die Dichtung 14 indirekt am Filterkörper 10 befestigt. Zu diesem Zweck ist hier ein umlaufender Rand 29 der Führungsrohrplatte 15 in die Dichtung 14 eingebunden. Vorteilhaft ist dabei am Rand 29 der Führungsrohrplatte 15 ein abgewinkelter Umlauf 30 ausgebildet, der von der Dichtung 14 umschlossen ist. Erkennbar besitzt die Dichtung 14 einen Dichtbereich 31, der zwei voneinander abgewandte axiale Dichtkonturen 32 aufweist, die jeweils in Umfangsrichtung 13 umlaufen. Der Rand 29 bzw. der Umlauf 30 der Führungsrohrplatte 15 ragt in diesen Dichtbereich 31 hinein und ist dadurch axial zwischen den beiden axialen Dichtkonturen 32 angeordnet.
Des Weiteren ist die Dichtung 14 im Bereich einer Filterkörperkante 33 am Filterkörper 10 befestigt. Die Filterkörperkante 33 läuft dabei an der den Zwischenraum 18 begrenzenden Axialseite 16 des Filterkörpers 10 in Umfangsrichtung 13 um. Bei der Axialseite 16 des Filterkörpers 10, die den Zwischenraum 18 begrenzt, handelt es sich in den gezeigten Beispielen um die rohseitige Anströmseite des Filterkörpers 10, die im eingebauten Zustand der Rohseite 8 zugewandt ist. Die Anströmseite des Filterkörpers 10 wird im Folgenden daher ebenfalls mit 16 bezeichnet. Der Filterkörper 10 weist eine weitere Axialseite 34 auf, die der Reinseite 9 zugewandt ist und dementsprechend die reinseitige Abströmseite des Filterkörpers 10 bildet, die im Folgenden ebenfalls mit 34 bezeichnet werden kann.
Die Führungsrohrplatte 15 kann randseitig dadurch fest mit der Dichtung 14 verbunden sein, dass der Rand 29 der Führungsrohrplatte 15, ggf. mit dem Umlauf 30, in die Dichtung 14 eingeknüpft ist. Alternativ kann die Dichtung 14 an den Rand 29 angespritzt oder angeschäumt oder anvulkanisiert oder angeklebt sein. Die Dichtung 14 kann auch fest mit dem Filterkörper 10 verbunden sein. Zweckmäßig ist die Dichtung 14 hierzu an den Filterkörper 10 angespritzt oder angeschäumt oder angeklebt.
Entsprechend den 3, 4, 6 und 7 weist die Führungsrohrplatte 15 an ihrer vom Filterkörper 10 abgewandten Außenseite 19 mehrere Strömungsleitelemente 35 auf, auf die weiter unten mit Bezug auf 7 noch näher eingegangen wird.
Das Filtergehäuse 2 weist gemäß den 1 bis 6 einen in Umfangsrichtung 13 umlaufenden Flanschbereich 36 auf, in dem ein Randbereich 37 der Einlassschale 3 an einem Randbereich 38 der Auslassschale 4 befestigt ist, wenn das Filtergehäuse 2 wie in den hier gezeigten Darstellungen geschlossen ist. Die Dichtung 14 greift in diesen Flanschbereich 36 ein. Hierzu ragt die Dichtung 14 radial in diesen Flanschbereich 36 hinein. Bei geschlossenem Filtergehäuse 2 dichtet die Dichtung 14 im Flanschbereich 36 den Filterkörper 10 gegenüber dem Filtergehäuse 2 und ist im Flanschbereich 36 am Filtergehäuse 2 festgelegt. Somit wird über die Fixierung der Dichtung 14 im Filtergehäuse 2 das gesamte Filterelement 7 im Filtergehäuse 2 positioniert und fixiert.
Zweckmäßig ist das Filterelement 7 über die Dichtung 14 mit der Einlassschale 3 verrastet. Hierdurch bilden Einlassschale 3 und Filterelement 7 eine Baugruppe 39, die als Einheit an die Auslassschale 4 angebaut und davon entfernt werden kann. Für diese Verrastung kann die Dichtung 14 mittels einer Rastverbindung 40 mit dem Randbereich 37 der Einlassschale 3 formschlüssig verbunden sein. Diese Rastverbindung 40 ist dabei zwischen einer umlaufenden, radialen Außenseite der Dichtung 14 und einer umlaufenden, radialen Innenseite des Randbereichs 37 der Einlassschale 3 ausgebildet. Diese Rastverbindung 40 ist hier nach Art einer Nut-Feder-Verbindung ausgestaltet. Dementsprechend besitzt die Rastverbindung 40 eine radial abstehende, federartige Rastkontur 41 und eine nutartige Gegenrastkontur 42, in welche die Rastkontur 41 radial eingreift. In den gezeigten Beispielen ist die abstehende Rastkontur 41 an der radialen Außenseite der Dichtung 14 ausgebildet, während die nutartige Gegenrastkontur 42 an der Innenseite des Randbereichs 37 der Einlassschale 3 ausgebildet ist. Zweckmäßig sind die Rastkontur 41 und die Gegenrastkontur 42 in der Umfangsrichtung 13 umlaufend vorgesehen.
Die Einlassschale 3 kann für jedes Führungsrohr 20 mit einem Führungsrohrhalter 43 ausgestattet sein, um das jeweilige Führungsrohr 20 distal zur Führungsrohrplatte 15 an der Einlassschale 3 abzustützen. Der jeweilige Führungsrohrhalter 43 ist dabei bezüglich der Einlassschale 3 und bezüglich des jeweiligen Führungsrohrs 20 ein separates Bauteil. Zweckmäßig ist der Führungsrohrhalter 43 eine Scheibe, die eine zentrale Halteöffnung 44 zum Durchführen des jeweiligen Führungsrohrs 20 und mehrere Durchlassöffnungen 45 aufweist, die für die zu filternde Gasströmung, also für die Frischluftströmung, durchlässig sind.
Bei den hier gezeigten Beispielen weist die Einlassschale 3 für jedes Führungsrohr 20 einen topfförmigen Dom 46 auf, in den das jeweilige Führungsrohr 20 axial eintaucht. An diesem Dom 46 kann der zuvor genannte Führungsrohrhalter 43 abgestützt sein. Beispielsweise kann der Führungsrohrhalter 43 hierzu in eine Domöffnung 47 eingesetzt sein. Der jeweilige Dom 46 ist dabei zweckmäßig in der Einlassschale 3 integral ausgeformt. Hierzu steht der jeweilige Dom 46 an einer von der Auslassschale 4 abgewandten Außenseite 48 der jeweiligen Einlassschale 3 nach außen ab, während die Domöffnung 47 an einer der Auslassschale 4 zugewandten Innenseite 49 der Einlassschale 3 ausgebildet ist. Durch diese Domöffnung 47 ragt das jeweilige Führungsrohr 20 in den jeweiligen Dom 46 axial hinein.
Die Führungsrohre 20 sind zweckmäßig integral an der Führungsrohrplatte 15 ausgeformt. Somit handelt es sich bei der Führungsrohrplatte 15 zweckmäßig um ein Spritzformteil oder um ein Tiefziehteil.
Wie sich insbesondere den 1 bis 5 entnehmen lässt, können die Einlassöffnung 5 und die Auslassöffnung 6 am Filtergehäuse 2 radial angeordnet sein. Im Beispiel ist die Einlassöffnung 5 an einem Einlassstutzen 52 ausgebildet, der von einer umlaufenden Seitenwand der Einlassschale 3 ausgeht, während die Auslassöffnung 6 an einem Auslassstutzen 53 ausgebildet ist, der von einer umlaufenden Seitenwand des Auslassschale 4 ausgeht. Hierdurch ergibt sich für die Rohseite 8 eine radiale Einlassströmung, die in 7 durch Pfeile angedeutet ist. Mit Hilfe der vorstehend genannten Strömungsleitelemente 35 lässt sich die lokal über die Einlassöffnung 5 zugeführte Einlassströmung 50 auf die einzelnen Führungsrohre 20 verteilen, um eine möglichst gleichförmige Aufteilung der Einlassströmung 50 auf die einzelnen Führungsrohre 20 zu bewirken. Optional können die Strömungsführungselemente 35 auch gezielt so angeordnet und ausgestaltet sein, dass sie eine Art rotierende Strömung im Bereich des jeweiligen Führungsrohrs 20 erzeugen, die um die Längsmittelachse 25 des jeweiligen Führungsrohrs 20 rotiert. Die Luftströmung durchströmt dann die Durchlassöffnungen 45 der Führungsrohrhalter 43 und gelangt so in einen Innenraum 51 des jeweiligen Doms 46. Vom jeweiligen Innenraum 51 kann die Strömung dann durch das Einlassende 24 in das jeweilige Führungsrohr 20 eintreten. Über das Auslassende 23 gelangt die Strömung dann in den Zwischenraum 18 und kann sich dann entlang der gesamten Anströmseite 16 des Filterkörpers 10 verteilen. Danach durchströmt die Luftströmung den Filterkörper 10 und tritt in die Reinseite 9 aus, von wo aus die Luftströmung durch die Auslassöffnung 6 aus dem Gehäuse 2 ausströmen kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2007/003158 A2 [0004]

Claims

Filterelement für eine Filtereinrichtung (1), insbesondere Frischluftfilter für eine Frischluftanlage einer Brennkraftmaschine, – wobei das Filterelement (7) einen plattenförmigen, axial durchströmbaren Filterkörper (10) aus einem Filtermaterial, eine entlang des Filterkörpers (10) in Umfangsrichtung (13) umlaufende, radial außen liegende Dichtung (14) und eine Führungsrohrplatte (15) aufweist, – wobei die Führungsrohrplatte (15) am Filterkörper (10) befestigt ist und sich im Bereich einer Axialseite (16) des Filterkörpers (10) mit einem axialen Abstand (17) zur Axialseite (16) des Filterkörpers (10) erstreckt, so dass axial zwischen der Führungsrohrplatte (15) und der Axialseite (16) des Filterkörpers (10) ein Zwischenraum (18) ausgebildet ist, – wobei die Führungsrohrplatte (15) an einer vom Filterkörper (10) abgewandten Außenseite (19) wenigstens ein Führungsrohr (20) aufweist, das von der Führungsrohrplatte (15) nach außen absteht und eine Umgebung (21) der Außenseite (19) mit dem Zwischenraum (18) fluidisch verbindet.
Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsrohrplatte (15) direkt an der direkt am Filterkörper (10) befestigten Dichtung (14) befestigt ist und über die Dichtung (14) indirekt am Filterkörper (10) befestigt ist.
Filterelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein umlaufender Rand (29) der Führungsrohrplatte (15) in die Dichtung (14) eingebunden ist.
Filterelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsrohrplatte (15) an ihrem Rand (29) einen abgewinkelten Umlauf (30) aufweist, der von der Dichtung (14) umschlossen ist.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, – dass die Dichtung (14) einen Dichtbereich (31) mit zwei voneinander abgewandten, jeweils in Umfangsrichtung (13) umlaufenden axialen Dichtkonturen (32) aufweist, – dass ein umlaufender Rand (29) der Führungsrohrplatte (15) in den Dichtbereich (31) hineinragt.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (14) an einer umlaufenden, radialen Außenseite eine radial davon abstehende oder darin vertiefte Rastkontur (41) aufweist.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (14) im Bereich einer Filterkörperkante (33) am Filterkörper (10) befestigt ist, die an der den Zwischenraum (18) begrenzenden Axialseite (16) in Umfangsrichtung (13) umläuft.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die den Zwischenraum (18) begrenzende Axialseite (16) eine rohseitige Anströmseite des Filterkörpers (10) bildet.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsrohrplatte (15) an ihrer Außenseite (19) Strömungsleitelemente (35) aufweist.
Filtereinrichtung, vorzugsweise Frischluftfiltereinrichtung für eine Frischluftanlage einer Brennkraftmaschine, – mit einem Filtergehäuse (2), das eine Einlassschale (3) mit einer Einlassöffnung (5) und eine Auslassschale (4) mit einer Auslassöffnung (6) aufweist, – mit einem Filterelement (7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das im Filtergehäuse (2) eine mit der Einlassöffnung (5) fluidisch verbundene Rohseite (8) von einer mit der Auslassöffnung (6) fluidisch verbundenen Reinseite (9) trennt.
Filtereinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, – dass das Filtergehäuse (2) einen in Umfangsrichtung (13) umlaufenden Flanschbereich (36) aufweist, in dem ein Randbereich (37) der Einlassschale (3) an einem Randbereich (38) der Auslassschale (4) befestigt ist, wenn das Filtergehäuse (2) geschlossen ist, – dass die Dichtung (14) des Filterelements (7) in den Flanschbereich (36) hinein ragt und bei geschlossenem Filtergehäuse (2) im Flanschbereich (36) dichtet und darin am Filtergehäuse (2) festgelegt ist.
Filtereinrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (7) über die Dichtung (14) mit der Einlassschale (3) verrastet ist, so dass Einlassschale (3) und Filterelement (7) eine als Einheit an die Auslassschale (4) montierbare und davon demontierbare Baugruppe (39) bilden.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (14) an einer umlaufenden, radialen Außenseite mittels einer Rastverbindung (40) an einer umlaufenden, radialen Innenseite eines Randbereichs (37) der Einlassschale (3) befestigt ist.
Filtereinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastverbindung (40) nach Art einer Nut-Feder-Verbindung ausgestaltet ist, bei der eine radial abstehende, federartige Rastkontur (41) radial in eine nutartige Gegenrastkontur (42) eingreift.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassschale (3) für jedes Führungsrohr (20) einen Führungsrohrhalter (43) aufweist, der das jeweilige Führungsrohr (20) distal von der Führungsrohrplatte (15) an der Einlassschale (3) abstützt.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassschale (3) für jedes Führungsrohr (20) einen Dom (46) aufweist, in den das jeweilige Führungsrohr (20) axial eintaucht.
Filtereinrichtung nach den Ansprüchen 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Führungsrohrhalter (43) das zugehörige Führungsrohr (20) am jeweiligen Dom (46) abstützt.
Filtereinrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Dom (46) an einer von der Auslassschale (4) abgewandten Außenseite (48) der Einlassschale (3) nach außen absteht und an einer der Auslassschale (4) zugewandten Innenseite (49) der Einlassschale (3) eine Domöffnung (47) aufweist, in welche das jeweilige Führungsrohr (20) hineinragt.