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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filterelement für eine Filtereinrichtung zum Filtern eines Gases, wie zum Beispiel Luft, vorzugsweise in einem Fahrzeug. Die Erfindung betrifft außerdem eine mit einem solchen Filterelement ausgestattete Filtereinrichtung.
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Derartige Filtereinrichtungen bzw. die darin verwendeten Filterelemente kommen bevorzugt bei Kraftfahrzeugen zum Einsatz, um Frischluft zu filtern, die Brennräumen einer Brennkraftmaschine zugeführt werden soll. Ebenso ist denkbar, derartige Filterelemente bzw. Filtereinrichtungen zum Filtern von Frischluft zu verwenden, die einem Fahrzeuginnenraum zur Klimatisierung zugeführt werden soll.
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Aus der
DE 10 2006 025 232 A1 ist eine Filtereinrichtung bekannt, in deren Gehäuse ein Spannrahmen angeordnet ist, in den zwei baugleiche Filterelemente eingesetzt sind. Mit Hilfe dieses gemeinsamen Spannrahmens werden die beiden Filterelemente jeweils für sich gegen einen gehäuseseitigen Dichtflansch angedrückt, so dass ein Dichtkragen des jeweiligen Filterelements dicht am zugehörigen Dichtflansch anliegt.
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Aus der
DE 10 2009 013 529 A1 ist ein Filterelement zum Filtern von Flüssigkeiten bekannt, das zwei separate, ringförmige, identische Filterkörper aufweist, die axial einerseits mit einer gemeinsamen ersten Endscheibe und axial andererseits mit einer gemeinsamen zweiten Endscheibe fest verbunden sind. Bei dem bekannten Filterelement ist jedem Filterkörper jeweils eine Einlassöffnung in der ersten Endscheibe und eine Auslassöffnung in der zweiten Endscheibe zugeordnet.
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Bei modernen Kraftfahrzeugen steht, insbesondere im Motorraum, vergleichsweise wenig Bauraum zur Unterbringung einer Filtereinrichtung zur Verfügung. Um herkömmliche Filtereinrichtungen dennoch unterbringen zu können, ist es grundsätzlich möglich, die Filtereinrichtung insgesamt kleiner zu dimensionieren. Kleinere Filtereinrichtungen arbeiten zwangsläufig auch mit kleineren Filterelementen, die eine reduzierte Filtrationsfläche bereitstellen. Dies kann den Durchströmungswiderstand des jeweiligen Filterelements bzw. der Filtereinrichtung erhöhen. Ebenso kann sich dann eine Standzeit des jeweiligen Filterelements reduzieren. In der Folge müssen die zum Wechseln der Filterelemente vorgesehen Wartungsintervalle verkürzt werden.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Filterelement der vorstehend beschriebenen Art bzw. für eine zugehörige Filtereinrichtung eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine verbesserte Ausnutzung des vorhandenen Bauraums auszeichnet.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, an einer gemeinsamen Tragplatte wenigstens zwei separate Filterkörper fest anzuordnen, wodurch die beiden Filterkörper und somit das Filterelement leicht handhabbar sind. Ferner ist vorgesehen, dass zumindest einer der Filterkörper an einem von der Tragplatte entfernten Ende eine bezüglich des anderen Filterkörpers separate Endscheibe aufweist, die geschlossen ausgestaltet ist. Durch die Verwendung einer separaten Endscheibe ist es möglich, die Bauhöhe der beiden Filterkörper unterschiedlich zu wählen, was eine Adaption an die jeweilige Einbausituation ermöglicht und somit eine bessere Ausnutzung des vorhandenen Bauraums zulässt.
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Im Einzelnen umfasst ein erfindungsgemäßes Filterelement einen ringförmigen ersten Filterkörper aus, vorzugsweise gefaltetem, Filtermaterial, einen zweiten Filterkörper aus, vorzugsweise gefaltetem, Filtermaterial und eine gemeinsame Tragplatte, mit der beide Filterkörper fest verbunden sind. Die beiden Filterkörper sind dabei jeweils an einem bezüglich der Tragplatte proximalen axialen Ende fest mit dieser gemeinsamen Tragplatte verbunden. Mit einer festen Verbindung ist dabei eine dauerhafte Verbindung gemeint, die nicht als lösbare Verbindung konzipiert ist. Beispielsweise sind die Filterkörper an ihrem proximalen Ende, also mit der jeweiligen proximalen Stirnseite mit der Tragplatte plastifiziert. Ebenso sind hier Klebverbindungen oder Schweißverbindungen denkbar. Auch ist es grundsätzlich möglich, die Tragplatte an die proximalen Stirnseiten der Filterkörper anzuspritzen oder anzuschäumen.
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Die gemeinsame Tragplatte ist dabei im Wesentlichen eben konzipiert, so dass sie eine Plattenebene definiert. Die beiden Filterkörper sind bezüglich der Plattenebene an derselben Seite der Tragplatte angeordnet.
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Beim erfindungsgemäßen Filterelement weist die gemeinsame Tragplatte an einem umlaufenden Plattenrand eine um beide Filterkörper geschlossen umlaufende Dichtung auf, die zum Dichten gegenüber einem Filtergehäuse der Filtereinrichtung dient. Bevorzugt weist die Tragplatte nur diese eine umlaufende Dichtung auf, um für beide Filterkörper die erwünschte Abdichtung zu realisieren. Beispielsweise kann diese umlaufende Dichtung in einen Verbindungsbereich hineinragen, in dem zwei Gehäuseteile des Filtergehäuses aneinander befestigt werden. Die gemeinsame Tragplatte besitzt eine erste Durchtrittsöffnung, die zu einer Anströmseite des ersten Filterkörpers führt. Ferner weist die Tragplatte eine bezüglich der ersten Durchtrittsöffnung separate zweite Durchtrittsöffnung auf, die zu einer Anströmseite des zweiten Filterkörpers führt. Außerdem ist eine bezüglich des zweiten Filterkörpers separate geschlossene erste Endscheibe vorgesehen bzw. vorhanden, die ein von der Tragplatte entferntes bzw. distales axiales Ende des ersten Filterkörpers verschließt. Mit anderen Worten, der erste Filterkörper weist an dem einen oder proximalen axialen Ende die Tragplatte auf und am anderen oder distalen axialen Ende die erste Endscheibe. Die erste Endscheibe ist dabei fest mit dem ersten Filterkörper verbunden, also insbesondere damit verklebt, verschweißt oder plastifiziert. Ebenso kann die erste Endscheibe an die distale Stirnseite des ersten Filterkörpers angespritzt oder angeschäumt sein.
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Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der die Tragplatte zumindest eine Strömungsleitgeometrie aufweist, die eine Gasströmung der ersten Durchtrittsöffnung und/oder der zweiten Durchtrittsöffnung zuführt. Hierdurch ist es insbesondere möglich, innerhalb der Filtereinrichtung, also innerhalb des Filtergehäuses, die Zuströmung zu den beiden Filterelementen zu homogenisieren, auch wenn beispielsweise ein Zuströmanschluss, über den rohseitige Frischluft dem Filtergehäuse zugeführt wird, bezüglich der beiden Filterkörper asymmetrisch angeordnet ist.
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Eine andere Ausführungsform schlägt vor, dass die Tragplatte in der ersten Durchtrittsöffnung und/oder in der zweiten Durchtrittsöffnung eine Strömungsführungsgeometrie aufweist. Eine derartige Strömungsführungsgeometrie kann beispielsweise als Einströmtulpe ausgestaltet sein. Hierdurch lässt sich die Aerodynamik der Gasströmung verbessern, um den Durchströmungswiderstand des jeweiligen Filterkörpers zu reduzieren.
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Eine andere Ausführungsform schlägt vor, dass die Tragplatte in der ersten Durchtrittsöffnung und/oder in der zweiten Durchtrittsöffnung eine Strömungswiderstandsgeometrie aufweist. Mit Hilfe einer solchen Strömungswiderstandsgeometrie kann der Durchströmungswiderstand innerhalb der jeweiligen Durchtrittsöffnung gezielt erhöht werden, beispielsweise um die Zuströmung zur jeweils anderen Durchtrittsöffnung zu verbessern. Insoweit kann eine Homogenisierung der Strömungsaufteilung auf die beiden Filterkörper verbessert werden. Eine derartige Strömungswiderstandsgeometrie kann beispielsweise als Blende konfiguriert sein, insbesondere als Schlitzblende mit schlitzförmiger Blendenöffnung oder als Ringblende mit ringförmiger Blendenöffnung.
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Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der die Tragplatte einen Tragrahmen aus einem thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoff aufweist. Somit umfasst die Tragplatte einen vergleichsweise formstabilen bzw. steifen Tragrahmen, was die Handhabung des Filterelements und die Positionierung der beiden Filterkörper im Filtergehäuse mit Hilfe der Tragplatte vereinfacht.
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Gemäß einer Weiterbildung kann die Tragplatte einen Plattenkörper aus einem elastomeren Kunststoff aufweisen, in den der Tragrahmen zumindest teilweise eingebettet ist. Die Filterkörper sind nun mit diesem Plattenkörper fest verbunden, beispielsweise durch Plastifizieren, Kleben, Schweißen oder Anspritzen bzw. Anschäumen. Der elastische bzw. flexible Plattenkörper ist durch den darin eingebetteten steifen Tragrahmen stabilisiert.
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Zweckmäßig kann die Dichtung der Tragplatte integral am Plattenkörper ausgeformt sein. Beispielsweise lässt sich der Kunststoff des Plattenkörpers direkt als Dichtung nutzen. Somit ist die Dichtung materialeinheitlich am Plattenkörper realisiert. Insbesondere ist diese Dichtung entlang des Plattenrands unmittelbar durch den Plattenkörper gebildet.
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Bei einer anderen Ausführungsform kann der Tragrahmen einen die erste Durchtrittsöffnung einfassenden ersten Rahmenabschnitt, einen die zweite Durchtrittsöffnung einfassenden zweiten Rahmenabschnitt und Stegabschnitte aufweisen, die den ersten Rahmenabschnitt mit dem zweiten Rahmenabschnitt so verbinden, dass der Tragrahmen eine Umlaufkontur bildet, die entlang dem Plattenrand geschlossen umläuft. Insoweit wird ein fachwerkartiger Tragrahmen realisiert, der sich durch eine hohe Stabilität bei wenig Materialeinsatz auszeichnet. Dabei wird der Plattenkörper bzw. die Tragplatte im Bereich des Plattenrands und somit im Bereich der umlaufenden Dichtung stabilisiert, was die Dichtungswirkung im Einbauzustand verbessert.
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Eine andere Ausführungsform schlägt vor, dass die Tragplatte aus einem thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoff hergestellt ist, so dass auf einen separaten Tragrahmen und einen daran angespritzten Plattenkörper verzichtet werden kann. Die Dichtung ist dann bezüglich der Tragplatte separat und besteht aus einem geeigneten Dichtungswerkstoff. Insbesondere kann die Dichtung an die Tragplatte angespritzt oder angeschäumt oder angeklebt oder angeknüpft sein.
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Bei einer anderen Ausführungsform kann die jeweilige Strömungsleitgeometrie bzw. die jeweilige Strömungsführungsgeometrie bzw. die jeweilige Strömungswiderstandsgeometrie integral am Tragrahmen ausgeformt sein. Hierdurch übernimmt der Tragrahmen eine Zusatzfunktion, was die Herstellungskosten insgesamt reduziert.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann auch der zweite Filterkörper ringförmig ausgestaltet sein und an seinem von der Tragplatte entfernten bzw. distalen axialen Ende mit einer bezüglich des ersten Filterkörpers separaten geschlossenen zweiten Endscheibe verschlossen sein. Hierdurch sind die beiden Endscheiben der beiden Filterkörper separate Bauteile.
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Grundsätzlich können die beiden Filterkörper baugleich ausgestaltet sein. Bevorzugt ist jedoch eine Ausführungsform, bei der sich der ringförmige erste Filterkörper und der ringförmige zweite Filterkörper durch verschiedene Geometrien, wie z.B. kegelförmig oder zylinderförmig, und/oder durch unterschiedliche axiale Höhen und/oder durch unterschiedliche Querschnitte voneinander unterscheiden. Hierdurch lässt sich das Filterelement besser an die jeweilige Einbausituation anpassen.
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Bevorzugt wird bei beiden Filterkörpern das gleiche Filtermaterial verwendet. Sofern ein gefaltetes Filtermaterial zum Einsatz kommt, kann eine radial gemessene Faltenhöhe bei beiden Filterkörpern identisch sein. Ebenso ist grundsätzlich denkbar, die beiden Filterkörper mit verschiedenen Filtermaterialien zu versehen, die sich durch unterschiedliche Werkstoffe und/oder unterschiedliche Faltung voneinander unterscheiden.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform kann der zweite Filterkörper plattenförmig ausgestaltet sein. Ein derartiger plattenförmiger Filterkörper kommt an seinem distalen Ende je nach Faltung und Einbaulage grundsätzlich ohne Endscheibe aus und baut im Vergleich zu einem ringförmigen Filterkörper extrem flach. Dies kann für bestimmte Einbausituationen vorteilhaft sein. Ebenso kann auch der plattenförmig ausgestaltete zweite Filterkörper an seinem distalen Ende eine geschlossene zweite Endscheibe aufweisen.
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Eine andere Ausführungsform schlägt vor, dass die jeweilige Endscheibe an einer vom zugehörigen Filterkörper abgewandten Außenseite eine Abstützgeometrie aufweist, die eine axiale Abstützung an einem Filtergehäuse der Filtereinrichtung ermöglicht und die außerdem radial vom Gas durchströmbar ist. Hierdurch wird die Tragplatte zumindest teilweise von ihrer Tragfunktion entlastet. Somit vereinfacht sich die Positionierung des Filterelements innerhalb des Filtergehäuses.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass diese Abstützgeometrie mehrere, in Umfangsrichtung zueinander beabstandete und verteilt angeordnete Abstützelemente aufweist, die von der jeweiligen Endscheibe axial abstehen. Im Einbauzustand steht die Abstützgeometrie bzw. stehen die Abstützelemente direkt mit einer Wand des Filtergehäuses in Kontakt. Die einzelnen Abstützelemente können sich kreisbogenförmig erstrecken.
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Eine erfindungsgemäße Filtereinrichtung, die zum Filtern eines Gases, wie z.B. Luft, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug, dient, umfasst ein Filtergehäuse, das einen Rohgaseinlass zum Zuführen von Rohgas und einen Reingasauslass zum Abführen von Reingas aufweist. Ferner umfasst die Filtereinrichtung ein Filterelement der vorstehend beschriebenen Art, das im Filtergehäuse angeordnet ist und dabei eine mit dem Rohgaseinlass fluidisch verbundene Rohseite von einer mit dem Reingasauslass fluidisch verbundenen Reinseite trennt. Das Rohgas strömt durch den Rohgaseinlass auf die Rohseite des Filtergehäuses und gelangt durch die Durchtrittsöffnungen zu den Anströmseiten der beiden Filterkörper. Das Rohgas durchströmt die Filterkörper bzw. das Filtermaterial und tritt an einer Abströmseite des jeweiligen Filterkörpers in die Reinseite des Filtergehäuses ein. Von der Reinseite wird das Reingas durch den Reingasauslass aus dem Gehäuse abgeführt.
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Bei einer Weiterbildung kann die Dichtung am Filtergehäuse dichtend anliegen, so dass letztlich die Tragplatte die Rohseite von der Reinseite trennt. Mit anderen Worten, bei der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung erfolgt die Abdichtung zwischen Rohseite und Reinseite am Gehäuse durch die Tragplatte bzw. der daran angeordneten Dichtung.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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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.
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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.
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Es zeigen, jeweils schematisch,
- 1 einen stark vereinfachten Längsschnitt einer Filtereinrichtung im Bereich eines Filterelements,
- 2a einen isometrischen Längsschnitt der Filtereinrichtung, jedoch bei einer anderen Ausführungsform,
- 2b eine isometrische Ansicht des Filterelements aus 2a von oben,
- 2c eine isometrische Ansicht des Filterelements aus 2a von unten,
- 3 Ansichten a, b, c wie in 2, jedoch bei einer anderen Ausführungsform,
- 4 Ansichten a, b, c wie in den 2 und 3, jedoch bei einer weiteren Ausführungsform,
- 5 eine isometrische Ansicht eines Tragrahmens,
- 6 eine isometrische Ansicht des Tragrahmens, jedoch bei einer anderen Ausführungsform,
- 7 Ansichten a, b, c wie in den 2, 3 und 4, jedoch bei einer nochmals anderen Ausführungsform,
- 8 einen isometrischen Längsschnitt einer anderen Filtereinrichtung, die nicht unter den Schutz der Patentansprüche fällt.
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Entsprechend den 1 bis 4 und 7 sowie 8 umfasst eine Filtereinrichtung 1 ein Filtergehäuse 2, das einen Rohgaseinlass 3 zum Zuführen von Rohgas und einen Reingasauslass 4 zum Abführen von Reingas aufweist. Eine durch das Filtergehäuse 2 führende Gasströmung ist dabei exemplarisch in den 1 und 8 durch Pfeile angedeutet und mit 5 bezeichnet. Das Gehäuse 2 ist hier mehrteilig und schalenförmig aufgebaut, so dass es eine Oberschale 6 und eine Unterschale 7 besitzt, die in einem Verbindungsbereich 8 aneinander befestigt sind. Die Filtereinrichtung 1 weist außerdem ein Filterelement 9 auf, das im Filtergehäuse 2 angeordnet ist und dabei eine mit dem Rohgaseinlass 3 fluidisch verbundene Rohseite 10 von einer mit dem Reingasauslass 4 fluidisch verbundenen Reinseite 11 trennt.
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Die Filtereinrichtung 1 bzw. das Filterelement 9 dient zum Filtern eines Gases, wie z.B. Luft. Die Filtereinrichtung 1 kommt dabei bevorzugt bei einer Brennkraftmaschine und insbesondere in einem Fahrzeug zum Einsatz.
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Gemäß den 1 bis 4 und 7 umfasst das Filterelement 9 einen ringförmigen ersten Filterkörper 12 aus Filtermaterial 13, das vorzugsweise gefaltet ist. Ferner weist das Filterelement 9 einen zweiten Filterkörper 14 aus Filtermaterial 13 auf, das ebenfalls vorzugsweise gefaltet ist. Der zweite Filterkörper 14 muss dabei nicht ringförmig sein. Das Filterelement 9 umfasst ferner eine gemeinsame Tragplatte 15, mit der beide Filterkörper 12, 14 fest verbunden sind. Hierzu sind die beiden Filterkörper 12, 14 auf derselben Seite der Tragplatte 15 jeweils mit einem der Tragplatte 15 zugewandten, also dazu proximalen axialen Ende 16 fest mit der Tragplatte 15 verbunden. Bevorzugt erfolgt die feste Anbindung durch eine Plastifizierung. Beim Plastifizieren wird der Werkstoff der Tragplatte 15 lokal in einem für die Befestigung des jeweiligen Filterkörpers 12, 14 vorgesehenen Bereich aufgeschmolzen. Anschließend wird das proximale Ende 16 des jeweiligen Filterkörpers 12, 14 in besagtem Bereich in den aufgeschmolzenen und somit verflüssigten Werkstoff der Tragplatte 15 eingedrückt und dadurch in den Werkstoff der Tragplatte 15 eingebettet, ohne dabei selbst aufzuschmelzen.
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Die Tragplatte 15 weist an einem umlaufenden Plattenrand 17 eine um beide Filterkörper 12, 14 geschlossen umlaufende Dichtung 18 auf, die zum Dichten gegenüber dem Filtergehäuse 2 dient. In den gezeigten Beispielen greift die Tragplatte 15 mit ihrem Plattenrand 17 in den Verbindungsbereich 8 der beiden Gehäuseteile 6, 7 ein, so dass die Dichtung 18 in diesem Verbindungsbereich 8 einerseits das Filterelement 9 gegenüber dem Gehäuse 2 und andererseits die beiden Gehäuseteilen 6, 7 gegeneinander sowie zu einer Umgebung 19 des Filtergehäuses 2 hin dichtet.
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Die Tragplatte 15 weist eine erste Durchtrittsöffnung 20 auf, die zu einer Anströmseite 21 des ersten Filterkörpers 12 führt. Die Tragplatte 15 weist außerdem eine zweite Durchtrittsöffnung 22 auf, die zu einer Anströmseite 23 des zweiten Filterkörpers 14 führt. Die beiden Durchtrittsöffnungen 20, 22 sind dabei an der Tragplatte 15 separat und voneinander beabstandet ausgebildet. Des Weiteren umfasst das Filterelement 9 eine am ersten Filterkörper 12 angeordnete erste Endscheibe 24, die bezüglich des zweiten Filterkörpers 14 separat ist und die als geschlossene Endscheibe ausgestaltet ist, so dass sie ein von der Tragplatte 9 abgewandtes bzw. entferntes, also distales axiales Ende 25 des ersten Filterkörpers 12 verschließt. Im Beispiel der 1 weist die Tragplatte 9 außerdem zumindest eine Strömungsleitgeometrie 26 auf, welche einen Teil der Gasströmung 5 der ersten Durchtrittsöffnung 20 zuführt. Im Beispiel erzwingt die Strömungsleitgeometrie 26 eine Strömungsumlenkung um etwa 90°. Zusätzlich oder alternativ kann die Tragplatte 15 auch im Bereich der zweiten Durchtrittsöffnung 22 mit einer solchen oder ähnlichen Strömungsleitgeometrie 26 ausgestaltet sein.
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Bei den Ausführungsformen der 2, 3, 4 und 7 weist die Tragplatte 15 in der ersten Durchtrittsöffnung 20 eine Strömungswiderstandsgeometrie 27 in Form einer Blende 28 auf, um den Durchströmungswiderstand der ersten Durchtrittsöffnung 20 zu erhöhen. Hierzu reduziert die Strömungswiderstandsgeometrie 27 den durchströmbaren Querschnitt der ersten Durchtrittsöffnung 20. In den Beispielen der 2, 3, 6 und 7 ist die Blende 28 als Ringblende 29 ausgestaltet, die über Stege 30 mit der übrigen Tragplatte 15 verbunden ist. In den 4 und 5 ist dagegen eine Blende 28 gezeigt, die als Schlitzblende 31 ausgestaltet ist.
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In den Beispielen der 4 bis 6 ist die Tragplatte 15 mit einer Strömungsführungsgeometrie 32 ausgestattet, die in der zweiten Durchtrittsöffnung 22 ausgebildet ist. Im bezeigten Beispiel ist diese Strömungsführungsgeometrie 32 als Einströmtulpe 33 ausgestaltet. Hierdurch wird die Durchströmung der zweiten Durchtrittsöffnung 22 verbessert.
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Gemäß den 2 bis 7 kann die Tragplatte 15 einen Tragrahmen 34 aus einem thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoff aufweisen. Hierdurch erhält die Tragplatte 15 eine relativ hohe Steifigkeit. Außerdem kann die Tragplatte 15 einen Plattenkörper 35 aus einem elastomeren Kunststoff aufweisen, in den der Tragrahmen 34 teilweise oder vollständig eingebettet ist. Die Filterkörper 12, 14 sind mit dem Plattenkörper 35 fest verbunden, der durch den darin eingebetteten Tragrahmen 34 stabilisiert ist. Die Dichtung 18 kann nun integral an diesem Plattenkörper 35 ausgeformt sein. Ebenso ist es möglich, die Dichtung 18 als separates Bauteil aus einem geeigneten Dichtungswerkstoff an die Tragplatte 15 bzw. an den Plattenkörper 35 anzuspritzen oder anzuschäumen oder anzukleben oder anzuknüpfen.
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Zweckmäßig kann nun vorgesehen sein, dass die mit Bezug auf 1 vorgestellte Strömungsleitgeometrie 26 oder die mit Bezug auf 4 und 6 vorgestellte Strömungsführungsgeometrie 32 oder die mit Bezug auf die 2 bis 7 vorgestellte Strömungswiderstandsgeometrie 27 integral am Tragrahmen 34 ausgeformt sein.
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Die 5 und 6 zeigen Beispiele für einen derartigen Tragrahmen 34 vor dem Anspritzen oder Anschäumen des Plattenkörpers 35. Erkennbar ist in den jeweiligen Tragrahmen 34 die Strömungsführungsgeometrie 32 in Form einer Einströmtulpe 33 für die zweite Durchtrittsöffnung 22 integral ausgeformt. Ferner ist am Tragrahmen 34 für die erste Durchtrittsöffnung 20 eine Strömungswiderstandsgeometrie 27 in Form einer Blende 28 integral ausgeformt. Im Beispiel der 5 ist diese Blende 28 als Schlitzblende 31 und im Beispiel der 6 als Ringblende 29 ausgeführt, die über Stege 30 mit dem übrigen Tragrahmen 34 verbunden ist.
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Auch die Strömungsführungsgeometrie 32 ist über solche Stege 30 mit dem übrigen Tragrahmen 34 verbunden.
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Gemäß den bevorzugten Ausführungsformen der 5 und 6 besitzt der Tragrahmen 34 einen die erste Durchtrittsöffnung 22 einfassenden ersten Rahmenabschnitt 36 und einen die zweite Durchtrittsöffnung 22 einfassenden zweiten Rahmenabschnitt 37. In den Beispielen der 5 und 6 besitzen die beiden Rahmenabschnitte 36, 37 einen gemeinsam genutzten Mittelsteg 38. Darüber hinaus umfasst der Tragrahmen 34 mehrere Stegabschnitte 39, die den ersten Rahmenabschnitt 36 und den zweiten Rahmenabschnitt 37 so miteinander verbinden, dass der Tragrahmen 34 eine Umlaufkontur 40 definiert, die entlang dem Plattenrand 17 geschlossen umläuft. Hierdurch kann entlang der gesamten Dichtung 18 eine Stabilisierung der Tragplatte 15 realisiert werden.
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Alternativ zur Ausgestaltung der Tragplatte 15 mit Tragrahmen 34 und Plattenkörper 35 ist auch eine Ausführungsform denkbar, bei der die Tragplatte 15 insgesamt aus einem thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoff hergestellt ist, so dass dann die stabilisierende Funktion des zuvor genannten Tragrahmens 34 in diese Tragplatte 15 integriert ist. In diesem Fall ist die Dichtung 18 separat zur Tragplatte 15, also aus einem anderen Werkstoff, realisiert und am Plattenrand 17 an die Tragplatte 15 angespritzt oder angeschäumt oder angeklebt oder angeknüpft.
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Gemäß den Beispielen der 1 bis 4 kann der zweite Filterkörper 14 ebenfalls ringförmig ausgestaltet sein und an seinem von der Tragplatte 15 abgewandten bzw. entfernten, also distalen axialen Ende 41 mit einer bezüglich des ersten Filterkörpers 12 und bezüglich der ersten Endscheibe 24 separaten geschlossenen zweiten Endscheibe 42 verschlossen sein. Gemäß 1 können dabei die beiden Filterkörper 12, 14 grundsätzlich gleichförmig ausgestaltet sein. Beide Filterkörper 12, 14 sind hier kegelförmig konzipiert.
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Die 2 bis 4 zeigen andere Beispiele, bei denen sich die beiden ringförmigen Filterkörper 12, 14 durch verschiedene Geometrien, verschiedene axiale Höhen und/oder unterschiedliche Querschnitte voneinander unterscheiden. In allen Beispielen ist der erste Filterkörper 12 kegelförmig mit kreisförmigem Querschnitt konzipiert. In den 2 und 3 ist der zweite Filterkörper 14 zylindrisch konzipiert, wobei hier ein im Wesentlichen rechteckiger Querschnitt mit abgerundeten Ecken wiedergegeben ist. Ebenso ist ein kreisförmiger Querschnitt oder ein elliptischer Querschnitt oder ein ovaler Querschnitt denkbar. Ferner ist bei allen Ausführungsformen die axiale Höhe des zweiten Filterkörpers 14 kleiner gewählt als die axiale Höhe des ersten Filterkörpers 12. Auch ist bei den Beispielen der 2 und 3 der Querschnitt des zweiten Filterkörpers 14 kleiner gewählt als der Querschnitt des ersten Filterkörpers 12.
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Im Beispiel der 4 ist der zweite Filterkörper 14 ebenfalls kegelförmig ausgestaltet und mit kreisförmigem Querschnitt ausgestattet, besitzt jedoch einen anderen Kegelwinkel.
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7 zeigt nun eine andere Ausführungsform, bei welcher der zweite Filterkörper 14 nicht als ringförmiger Filterkörper 14, sondern als plattenförmiger Filterkörper 14 ausgestaltet ist. Ein derartiger plattenförmiger zweiter Filterkörper 14 benötigt an sich keine zweite Endscheibe 42. Dennoch ist im Beispiel der 7 eine derartige zweite Endscheibe 42 vorgesehen. Dies kann je nach Einbausituation und abhängig vom verwendeten Filtermaterial, insbesondere abhängig von der gewählten Faltung des gefalteten Filtermaterials, von Vorteil sein.
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In den Beispielen der 2 bis 4 und 7 ist die jeweilige Endscheibe 24, 42 an einer vom zugehörigen Filterkörper 12, 14 abgewandten Außenseite 43 mit einer Abstützgeometrie 44 ausgestattet, die im eingebauten Zustand des Filterelements 9 eine axiale Abstützung an einer Wand 45 des Gehäuses 2 ermöglicht. Außerdem ist diese Abstützgeometrie 44 so gestaltet, dass sie radial vom Gas 5 durchströmbar ist. In den gezeigten Beispielen besitzt die Abstützgeometrie 44 mehrere in der Umfangsrichtung verteilt und zueinander beabstandet angeordnete Abstützelemente 46, die von der jeweiligen Endscheibe 24, 42 axial abstehen. Diese Abstützelemente 46 können Kreisbogensegmente bilden. Diese Kreisbogen sowie die Umfangsrichtung und die Radialrichtung beziehen sich dabei auf eine Längsmittelachse des jeweiligen Filterkörpers 12, 14, die senkrecht zu einer Ebene verläuft, in der die Tragplatte 15 liegt.
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8 zeigt nun eine Filtereinrichtung 1, in deren Gehäuse 2 ein anderes Filterelement 9 eingesetzt ist. Dieses andere Filterelement 9 charakterisiert sich dadurch, dass es einen ringförmigen ersten Filterkörper 12 aus, insbesondere gefaltetem, Filtermaterial 13 aufweist, der einen ersten Innenraum 47 in Umfangsrichtung umschließt und radial nach außen begrenzt. Ferner umfasst das Filterelement 9 der 8 einen ringförmigen zweiten Filterkörper 14 aus einem, insbesondere gefalteten, Filtermaterial 13, der im Inneren des ersten Filterkörpers 12 angeordnet ist und der den ersten Innenraum 47 radial nach innen begrenzt. Ferner umschließt der zweite Filterkörper 14 einen zweiten Innenraum 48 in Umfangsrichtung und begrenzt diesen radial nach außen. Das Filterelement 9 weist außerdem eine erste Endscheibe 49 auf, die den ersten Filterkörper 12 und den zweiten Filterkörper 14 jeweils an einem axialen ersten Ende 16 verschließt und die wenigstens eine zum ersten Innenraum 47 offene Einlassöffnung 50 aufweist. Im Beispiel der 8 sind zwei derartige Einlassöffnungen 50 vorgesehen, die separat und voneinander beabstandet angeordnet sind. Außerdem umfasst das Filterelement 9 eine zweite Endscheibe 51, die den ersten Filterkörper 12 und den zweiten Filterkörper 14 jeweils an einem axialen zweiten Ende 25 bzw. 41 verschließt und die eine zum zweiten Innenraum 48 offene Auslassöffnung 52 aufweist. Das Filterelement 9 trennt auch hier mittels der ersten Endscheibe 49 und einer daran ausgebildeten Dichtung 18 im Gehäuse 2 eine Rohseite 10 von einer Reinseite 11. Die Gasströmung 5 tritt im Betrieb der Filtereinrichtung 1 durch den Rohgaseinlass 3 in das Filtergehäuse 2 ein und strömt durch die jeweilige Einlassöffnung 50 in den ersten Innenraum 47. Ein Teil des Gasstroms 5 durchströmt den ersten Filterkörper 12 radial von innen nach außen und gelangt so auf die Reinseite 11. Der übrige Teil des Gasstroms 5 durchströmt den zweiten Filterkörper 14 radial von außen nach innen und gelangt so in den zweiten Innenraum 48. Vom zweiten Innenraum 48 gelangt der Gasstrom 5 durch die Auslassöffnung 52 auf die Reinseite 11. Das gefilterte Gas 5 kann dann von der Reinseite 11 durch den Reingasauslass 4 abgeführt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006025232 A1 [0003]
- DE 102009013529 A1 [0004]
