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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft einen Filtereinsatz zum austauschbaren Einbau in ein Filtergehäuse eines Filters für Fluid,
- - mit wenigstens einem Filtermedium, welches einen Einsatzinnenraum wenigstens teilweise begrenzt und das von dem Fluid zur Reinigung in Richtung von dem Einsatzinnenraum oder in den durchströmt werden kann, wobei der Einsatzinnenraum eine Fluidöffnung aufweist, durch die je nach Strömungsrichtung Fluid in den Einsatzinnenraum hinein oder aus diesem heraus gelangen kann,
- - mit einem starren Anschlussrahmen, welcher direkt oder indirekt mit dem wenigstens einen Filtermedium mechanisch verbunden ist und der einen Einsatz-Fluiddurchlass für das Fluid bezüglich einer gedachten Achse umfangsmäßig zusammenhängend umgibt,
- - wobei der Einsatz-Fluiddurchlass fluidtechnisch mit der Fluidöffnung des Einsatzinnenraums verbunden ist
- - und wobei der Filtereinsatz mithilfe des Anschlussrahmens in dem Filtergehäuse so befestigt werden kann, dass der Einsatz-Fluiddurchlass mit einem Gehäuse-Fluiddurchlass des Filtergehäuses fluidtechnisch in Verbindung steht.
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Ferner betrifft die Erfindung einen Filter für Fluid, welcher ein öffenbares Filtergehäuse aufweist,
- - wobei das Filtergehäuse wenigstens einen Gehäuse-Fluiddurchlass zum Einleiten von zu reinigendem Fluid in das Filtergehäuse und wenigstens einen Gehäuse-Fluiddurchlass zum Ausleiten von gereinigtem Fluid aus dem Filtergehäuse aufweist,
- - und in dem Filtergehäuse wenigstens ein Filtereinsatz austauschbar so angeordnet ist, dass er den Gehäuse-Fluiddurchlass für zu reinigendes Fluid und den Gehäuse-Fluiddurchlass für gereinigtes Fluid strömungstechnisch trennt,
- - wobei das Filtergehäuse aus wenigstens zwei trennbaren Gehäuseteilen zusammengesetzt ist, von denen ein erstes Gehäuseteil wenigstens einen Gehäuse-Fluiddurchlass aufweist, welcher bei eingebautem Filtereinsatz mit einem Einsatz-Fluiddurchlass des Filtereinsatzes fluidtechnisch verbunden ist, und das erste Gehäuseteil auf der Gehäuseinnenseite eine Gehäuse-Anlagefläche aufweist zur direkten oder indirekten Anlage eines Anschlussrahmens des wenigstens einen Filtereinsatzes, wobei die Gehäuse-Anlagefläche den Gehäuse-Fluiddurchlass bezüglich einer gedachten Achse umfangsmäßig zusammenhängend umgibt
- - und wobei eine Einbaurichtung des wenigstens einen Filtereinsatzes in das erste Filtergehäuse in einer Zusammenbaurichtung der Gehäuseteile senkrecht zur Achse verläuft.
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Stand der Technik
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Aus
DE 10 2010 047 491 A1 ist ein Filtereinsatz bekannt, welcher ein Filterelement mit einer einlassseitigen Endfläche und einer zu dieser in Hauptströmungsrichtung beabstandeten auslassseitigen Endfläche und einen entlang der Seitenflächen des Filterelements umlaufenden Rahmen, welcher mit dem Filterelement verbunden ist, umfasst. Der Rahmen trägt eine axiale Dichtung, deren Dichtrichtung in oder entgegen der Hauptströmungsrichtung ausgerichtet ist. Die Dichtung ist in Dichtrichtung mit einer Dichtfläche eines Filtergehäuses in Kontakt bringbar, wodurch die Einlassseite des Filtereinsatzes dichtend von der Auslassseite trennbar ist. Der Rahmen weist an zwei gegenüberliegenden Seitenflächen des Filtereinsatzes eine erste und eine zweite Kontaktfläche zum Verspannen des Filterelements mittels eines ersten oder eines zweiten Verspannelements auf. Die Kontaktflächen sind im Wesentlichen entgegengesetzt zur Dichtrichtung ausgerichtet. Die Kontaktflächen weisen jeweils ein individuelles, entlang der Seitenflächen verlaufendes Höhenprofil auf.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Filtereinsatz und einen Filter der eingangs genannten Art zu gestalten, mit denen eine Befestigung des Filtereinsatzes in dem Filtergehäuse verbessert werden kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird bei dem Filtereinsatz erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Anschlussrahmen auf seiner dem wenigstens einen Filtermedium bezüglich der Achse axial abgewandten Stirnseite flächig, insbesondere vollflächig, mit einem flexiblen Anlagemedium belegt ist, welches den Einsatz-Fluiddurchlass umfangsmäßig flächig zusammenhängend umgibt. Das Anlagemedium kann mit dem Anschlussrahmen dabei lösbar, beispielsweise aufgesteckt, oder unlösbar verbunden sein, etwa verklebt, verschweißt, angespritzt, angegossen. Erfindungsgemäß werden mithilfe des starren Anschlussrahmens eine Führungsfunktion und eine Haltefunktion erfüllt. Zusätzlich kann mit dem flexiblen Anlagemedium ein Toleranzausgleich und/oder eine Dichtfunktion erfüllt werden. Insgesamt kann so die Befestigung des Filtereinsatzes in dem Filtergehäuse verbessert werden. Das Filtermedium bildet einen Filtermediumkörper, der den Einsatzinnenraum wenigstens teilweise begrenzt.
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Der Anschlussrahmen kann einen rechteckförmigen, insbesondere quadratischen Außenquerschnitt haben, wobei insbesondere vorgesehen sein kann, dass dieser Querschnitt vollflächig mit dem Anlagemedium bedeckt ist, so dass auch das Anlagemedium eine rechteckige Außenquerschnittskontur hat.
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Die fluidtechnische Verbindung des Einsatz-Fluiddurchlasses mit der Fluidöffnung des Einsatzinnenraumes kann hierbei mittelbar oder unmittelbar erfolgen, wobei insbesondere eine Beabstandung des Anschlussrahmens von dem Filtermedium bzw. Filtermediumkörper vorgesehen sein kann. Die fluidische Verbindung kann beispielsweise durch ein Rohrstück bereitgestellt werden, das den Einsatz-Fluiddurchlass mit dem Einsatzinnenraum verbindet.
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Der Anschlussrahmen und das Anlagemedium erstrecken sich bezüglich der Achse stirnseitig flächig ausgedehnt. Auf diese Weise wird eine flächige Anlage des Anlagemediums an einer entsprechenden Gehäuse-Anlagefläche ermöglicht. So können sowohl die Führung des Filtereinsatzes beim Einbau in das Filtergehäuse als auch die Positionierung und Halterung des Filtereinsatzes verbessert werden. Mithilfe des flexiblen Anlagemediums kann ein flächiger Toleranzausgleich erfolgen. Auf diese Weise können bauteil-, montage- und/oder betriebsbedingte Toleranzen, beispielsweise aufgrund von Vibrationen oder dergleichen, besser ausgeglichen werden. Auf den Anschlussrahmen einwirkende mechanische Kräfte können gleichmäßiger eingeleitet werden, so dass insgesamt die Haltfunktion verbessert werden kann. Krafteinwirkungen auf das Filtermedium können mithilfe des erfindungsgemäßen Anschlussrahmens verringert werden.
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Der Filtereinsatz weist einen Einsatzinnenraum auf. Der Einsatzinnenraum grenzt an wenigstens ein Filtermedium an. Der Einsatzinnenraum ist fluidtechnisch mit dem Einsatz-Fluiddurchlass verbunden. Auf diese Weise kann je nach Strömungsrichtung des Fluids in dem Filter das zu reinigendes Fluid durch den Einsatz-Fluiddurchlass in den Einsatzinnenraum gelangen und von dort aus das wenigstens eine Filtermedium durchströmen.
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Bei umgekehrter Strömungsrichtung kann das zu reinigende Fluid das wenigstens eine Filtermedium zur Reinigung durchströmen und in den Einsatzinnenraum gelangen. Das gereinigte Fluid kann aus dem Einsatzinnenraum durch den Einsatz-Fluiddurchlass und den Gehäuse-Fluiddurchlass das Filtergehäuse verlassen.
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Vorteilhafterweise kann der Filtereinsatz als Doppelfiltereinsatz oder als Hohlfiltereinsatz ausgestaltet sein.
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Ein Doppel-Filtereinsatz weist zwei Filtermedien insbesondere in Form von Filterbälgen auf, welche auf gegenüberliegenden Seiten einen Einsatzinnenraum begrenzen. Ein Doppel-Filtereinsatz kann insgesamt V-förmig oder quaderförmig ausgestaltet sein.
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Ein Hohlfiltereinsatz zeichnet sich dadurch aus, dass er wenigstens einen Einsatzinnenraum aufweist, welcher von Filtermedium umgeben wird. Das Filtermedium kann von dem zu reinigenden Fluid von außen nach innen zum Einsatzinnenraum durchströmt werden oder umgekehrt. Der Einsatzinnenraum verfügt über einen Fluiddurchlass nach außen, durch den, je nach Strömungsrichtung, das gereinigte Fluid den Einsatzinnenraum verlassen oder zu reinigendes Fluid in diesen gelangen kann. Das Filtermedium kann den Einsatzinnenraum bezüglich einer Achse umfangsmäßig umgeben. An wenigstens einer bezüglich der Achse axialen Stirnseite kann das Filtermedium mit einem Endkörper, insbesondere einer Endscheibe, verbunden sein. Wenigstens ein Endkörper kann wenigstens eine Durchlassöffnung für den Einsatzinnenraum aufweisen. Der Endkörper kann entweder mit dem Anschlussrahmen verbunden sein oder diesen wenigstens mit bilden.
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Bei einem Hohlfiltereinsatz kann es sich vorteilhafterweise um ein so genanntes Rundfilterelement mit einem runden Querschnitt, ein ovales Rundfilterelement mit einem ovalen Querschnitt, ein flach-ovales Rundfilterelement mit einem abgeflachten ovalen Querschnitt, ein konisches Rundfilterelement, bei dem sich der runde Querschnitt in axialer Richtung zu einer Hauptachse verjüngt, ein konisch-ovales Rundfilterelement, bei dem sich der ovale Querschnitt in axialer Richtung zumindest in Richtung einer Querachse verjüngt, ein konisches flach-ovales Rundfilterelement, bei dem sich der flach-ovale Querschnitt in axialer Richtung zumindest in Richtung einer Querachse verjüngt, oder ein Hohlfiltereinsatz mit einem andersartigen, insbesondere einem eckigen, Querschnitt und/oder einem andersartigen axialen Querschnittsverlauf in Richtung der Achse des Hohlfiltereinsatzes, handeln, beispielsweise um ein Hohlfilterelement mit einer U-Form, das sowohl Abschnitte hat, die parallel zur Hauptachse verlaufen als auch Abschnitte, die gekrümmt zu dieser verlaufen.
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Das Filtermedium, das den Filtermediumkörper bildet, kann vorteilhafterweise bezüglich der Achse umfangsmäßig geschlossen oder offen sein. Das Filtermedium kann insbesondere sternförmig, bevorzugt zickzackförmig oder wellenförmig, gefaltet oder gebogen sein. Das Filtermedium kann auch ungefaltet oder ungebogen sein.
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Bei dem Filter kann es sich vorteilhafterweise um einen Luftfilter handeln. Der Luftfilter kann vorteilhafterweise Teil eines Luftansaugtrakts einer Brennkraftmaschine sein. Er kann zur Reinigung von Verbrennungsluft dienen, welche der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Die Erfindung ist jedoch nicht beschränkt auf einen Luftfilter eines Luftansaugtrakts einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Vielmehr kann sie auch bei andersartigen Luftsystemen von Kraftfahrzeugen verwendet werden. Bei dem Luftfilter kann es sich auch um einen Innenraumfilter handeln. Der Luftfilter kann auch außerhalb der Kraftfahrzeugtechnik, insbesondere bei Industriemotoren, eingesetzt werden.
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Die Erfindung kann auch bei Filtern zur Reinigung andersartiger flüssiger oder gasförmigen Fluide, insbesondere Öl, Kraftstoff, Wasser, Harnstoff-Wasser-Lösung, Kompressorluft oder dergleichen, eingesetzt werden.
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Die Erfindung kann bei Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Bussen, landwirtschaftlichen und/oder Bau-Fahrzeugen, Bau-/Landmaschinen, Kompressoren, Industriemotoren oder sonstigen Geräten insbesondere mit Verbrennungsmotoren eingesetzt werden. Die Erfindung kann bei Land-, Wasser- und/oder Luftfahrzeugen Verwendung finden.
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Der Filtereinsatz kann vorteilhafterweise so ausgestaltet sein, dass er in einer Einbaurichtung senkrecht zur Achse in ein Gehäuseteil des Filtergehäuses eingebaut werden kann. Auf diese Weise kann der Anschlussrahmen etwa parallel zu seiner axialen Stirnseite an einer entsprechenden Gehäuse-Anlagefläche des Filtergehäuses entlang geschoben werden.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Anschlussrahmen auf seiner dem wenigstens einem Filtermedium axial zugewandten Seite mit einer Führungs- und/oder Verspannstruktur ausgestaltet sein, an der wenigstens ein gehäuseseitiges Führungs- und/oder Verspannelement beim Zusammenbau des Filters entlang geführt werden kann und/oder mit der der Anschlussrahmen mit wenigstens einem gehäuseseitigen Führungs- und/oder Verspannelement im Filtergehäuse verspannt werden kann. Auf diese Weise kann beim Einbau der Anschlussrahmen mit wenigstens einem entsprechenden gehäuseseitigen Führungs- und/oder Verspannelement bezüglich der Achse in axialer Richtung gegen eine entsprechende Gehäuse-Anlagefläche gedrückt und geführt werden. Gegebenenfalls kann der Anschlussrahmen in eingebautem Zustand mithilfe der Führungs- und/oder Verspannstruktur in Zusammenwirkung mit wenigstens einem gehäuseseitigen Führungs- und/oder Verspannelement verspannt werden. Auf diese Weise kann eine stabile Halterung erreicht werden. Ferner kann dadurch, insbesondere bei „zwischengeschaltetem“ Anlagemedium, eine axiale Dichtwirkung zwischen dem Anschlussrahmen und der Gehäuse-Anlagefläche verbessert werden. Die Führungs- und/oder Verspannstruktur an der dem wenigstens einem Filtermedium axial zugewandten Seite des Anschlussrahmens kann insbesondere durch einen zu einer Normalenrichtung der Hauptströmungsrichtung geneigten, keilförmigen Verlauf der Oberfläche des Anschlussrahmens gebildet werden. Insbesondere kann dieser keilförmige Verlauf durch eine veränderliche Wandstärke des Anschlussrahmens realisiert werden. Eine geneigte Oberfläche des Anschlussrahmens eignet sich besonders gut als korrespondierende Gegenanlagefläche für die o.g. gehäuseseitigen Führungs- und/oder Verspannelemente.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Anschlussrahmen mit einem Mittelrohr des Filtereinsatzes verbunden sein. Auf diese Weise können Kräfte zum Halten des Filtereinsatzes in dem Filtergehäuse zwischen dem Anschlussrahmen und dem Mittelrohr übertragen werden. Das Mittelrohr kann den Einsatzinnenraum des Filtereinsatzes umfangsmäßig umgeben. An dem Mittelrohr kann das wenigstens eine Filtermedium befestigt sein. Auf diese Weise kann eine Einwirkung von Haltekräften auf das wenigstens eine Filtermedium verringert werden. Die mechanische Belastung des wenigstens einen Filtermediums kann so verringert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform sind der Anschlussrahmen und das Mittelrohr einstückig ausgebildet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Anschlussrahmen an seiner dem Filtermedium abgewandten Stirnseite gekrümmt ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Anschlussrahmen gegenüber einer Normalenebene der Achse, die der Hauptströmungsrichtung in einer Benutzungsanordnung entspricht, geneigt sein. Noch weiter kann vorgesehen sein, dass eine Längsmittelachse des Einsatz-Fluiddurchlasses versetzt zur Längsmittelachse des Einsatzinnenraums angeordnet ist. Hierbei ist die korrespondierende Gehäuse-Anlagefläche, an der sich der Anschlussrahmen über das Anlagemedium in der Benutzungsanordnung dichtend abstützt, komplementär auszuführen.
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Vorteilhafterweise kann der Anschlussrahmen einteilig oder mehrteilig mit dem Mittelrohr realisiert sein. Einteilig können der Anschlussrahmen und das Mittelrohr gemeinsam hergestellt und montiert werden. Ferner kann eine stabile Verbindung zwischen dem Anschlussrahmen und dem Mittelrohr realisiert werden. Mehrteilig können der Anschlussrahmen und das Mittelrohr modular kombiniert werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das Anlagemedium eine Dichtfunktion erfüllen. Auf diese Weise kann auf eine separate Dichtung verzichtet werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das Anlagemedium elastisch sein. Auf diese Weise kann ein Toleranzausgleich verbessert werden. Ferner können auf diese Weise betriebsbedingte Vibrationen besser ausgeglichen werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das Anlagemedium Polyurethan, PUR-Schaum, Moosgummi, Gummi, insbesondere Weichgummi, Silikon, Elastomere, Vlies oder eine Kombination von mehreren Komponenten oder dergleichen aufweisen oder daraus bestehen. Auf diese Weise kann eine Elastizität und eine Dichtwirkung des Anlagemediums verbessert werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das Anlagemedium weicher sein als der Anschlussrahmen. Auf diese Weise kann die mechanische Stabilität ausschließlich durch den Anschlussrahmen erfolgen. Der Toleranzausgleich und/oder die Dichtwirkung können ausschließlich über das Anlagemedium erfolgen. So können das Anlagemedium und der Anschlussrahmen bezüglich ihrer jeweiligen Wirkung verbessert werden. Unter weich wird im vorliegenden Fall eine höhere Nachgiebigkeit verstanden, d. h. ein geringerer Elastizitätsmodul. Das bedeutet, dass das Anlagemedium im Vergleich zum Anschlussrahmen zur Erfüllung seiner Dichtfunktion mit geringeren Kräften verformbar ist als der Anschlussrahmen.
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Die Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß bei dem Filter dadurch gelöst, dass die Gehäuse-Anlagefläche auf der Gehäuseinnenseite wenigstens abschnittsweise von wenigstens einem Positionierelement so umgeben ist, dass die Gehäuse-Anlagefläche auf ihrer einer Einbauöffnung des ersten Gehäuseteils für den Filtereinsatz zugewandten Seite frei zugänglich ist. Auf diese Weise kann beim Einbau ein entsprechender Anschlussrahmen aufseiten des Filtereinsatzes mit dem wenigstens einen Positionierelement geführt und gehalten werden. So kann der Filtereinsatz besser in dem Filtergehäuse positioniert werden. Ferner kann so vermieden werden, dass ein falscher Filtereinsatz in dem Filtergehäuse eingebaut werden kann oder ein korrekter Filtereinsatz in dem Filtergehäuse falsch montiert werden kann. So kann insgesamt die Funktionssicherheit des Filters verbessert werden.
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Zum Einbau kann der wenigstens eine Filtereinsatz zunächst in einer Zusammenbaurichtung senkrecht zur Achse durch eine entsprechende Einbauöffnung in das erste Gehäuseteil eingebracht werden. Anschließend kann das zweite Gehäuseteil in Zusammenbaurichtung so mit dem ersten Gehäuseteil verbunden werden, dass die Einbauöffnung verschlossen wird.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann ein zweites Gehäuseteil wenigstens ein Führungs- und/oder Verspannelement aufweisen, welches sich in Zusammenbaurichtung der Gehäuseteile erstreckt und welches an der Rückseite des Anschlussrahmens des Filtereinsatzes, welche der Gehäuse-Anlagefläche des ersten Gehäuseteils abgewandt ist, angreift. Auf diese Weise kann das wenigstens eine Führungs- und/oder Verspannelement beim Zusammenbau der Gehäuseteile an der Rückseite des Anschlussrahmens des Filtereinsatzes entlanggleiten und so den Anschlussrahmen bezüglich der Achse in axialer Richtung gegen die Gehäuse-Anlagefläche pressen. So kann die Haltefunktion des Anschlussrahmens verbessert werden. Ferner kann so eine etwaige Dichtfunktion in axialer Richtung zwischen dem Anschlussrahmen und der Gehäuse-Anlagefläche verbessert werden.
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Ferner kann das wenigstens eine Führungs- und/oder Verspannelement mit dem wenigstens einen Positionierelement des ersten Gehäuseteils beim Zusammenbau der Gehäuseteile führend zusammenwirken. Das wenigstens eine Positionierelement kann dabei auf der der Gehäuse-Anlagefläche axial abgewandten Seite des wenigstens einen Führungs- und/oder Verspannelements angreifen. Auf diese Weise kann der Anschlussrahmen des wenigstens einen Filtereinsatzes zwischen der Gehäuse-Anlagefläche und dem wenigstens einen Führungs- und/oder Verspannelement axial verspannt werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können wenigstens zwei schwertförmige Führungs- und/oder Verspannelemente gabelartig angeordnet sein. Auf diese Weise können die Führungs- und/oder Verspannelemente von bezüglich der Achse radial gegenüberliegenden Seiten an dem Anschlussrahmen des Filtereinsatzes angreifen. So kann der Anschlussrahmen gleichmäßiger in axialer Richtung gegen die Gehäuse-Anlagefläche des ersten Gehäuseteils gepresst werden.
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Im Übrigen gelten die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Filtereinsatz und dem erfindungsgemäßen Filter und deren jeweiligen vorteilhaften Ausgestaltungen aufgezeigten Merkmale und Vorteile untereinander entsprechend und umgekehrt. Die einzelnen Merkmale und Vorteile können selbstverständlich untereinander kombiniert werden, wobei sich weitere vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert wird. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen schematisch:
- 1 eine Explosionsdarstellung eines Filters zur Reinigung von Luft, welcher ein Filtergehäuse mit einem Gehäusetopf und einem Gehäusedeckel umfasst, in dem ein Filtereinsatz austauschbar angeordnet ist;
- 2 eine Draufsicht auf den geöffneten Filter aus 1;
- 3 einen Schnitt durch den geöffneten Filter aus 2 im Bereich eines Gehäuse-Luftauslasses entlang einer dortigen Schnittlinie II - II in einer frühen Einbauphase des Filtereinsatzes in den Gehäusetopf;
- 4 einen Schnitt der Darstellung aus 3 entlang der dortigen Schnittlinie IV-IV;
- 5 den Schnitt entsprechend 3 in einer weiteren Einbauphase, in der der Filtereinsatz etwa zur Hälfte in den Gehäusetopf eingebaut ist;
- 6 einen Schnitt der Darstellung aus 5 entlang der dortigen Schnittlinie VI-VI;
- 7 den Schnitt entsprechend 2 und 5, wobei der Filtereinsatz in seiner Endposition in dem Gehäusetopf gezeigt ist;
- 8 einen Schnitt der Darstellung aus 7 entlang der dortigen Schnittlinie VII - VII;
- 9 ein Längsschnitt eines Filtereinsatzes.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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In 1 ist eine Explosionsdarstellung eines Filters 10 zur Reinigung von Fluid gezeigt. 2 zeigt den geöffneten Filter 10 ohne Gehäusedeckel 12. Mit dem Filter 10 kann Luft, beispielsweise Verbrennungsluft zur Zuführung in eine Brennkraftmaschine beispielsweise eines Kraftfahrzeugs, gereinigt werden.
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Der Filter 10 umfasst ein Filtergehäuse 14 mit einem Gehäusetopf 16, der eine Einbauöffnung 18 für einen Filtereinsatz 20 aufweist. Die Einbauöffnung 18 kann mit dem Gehäusedeckel 12 verschlossen werden.
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Der Gehäusetopf 16 weist an einer bezüglich einer gedachten Achse 22 axialen Stirnseite einen Gehäuse-Luftauslass 24 auf, durch den gereinigte Luft aus dem Filtergehäuse 24 herausgelangen kann. Der Gehäuse-Luftauslass 24 ist beispielhaft koaxial zur Achse 22 angeordnet.
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Wenn im Folgenden von „axial“, „radial“, „koaxial“, „umfangsmäßig“ oder dergleichen die Rede ist, so bezieht sich dies auf die Achse 22. Bei montiertem Filter 10 entspricht die Achse 22 einer Achse des Filtereinsatzes 20.
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In der gleichen Stirnseite des Gehäusetopfs 16 ist neben dem Gehäuse-Luftauslass 24 ein Gehäuse-Lufteinlass 26 angeordnet. Durch den Gehäuse-Lufteinlass 26 kann zu reinigende Luft in das Filtergehäuse 14 gelangen.
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Der Filtereinsatz 20 ist in dem Filtergehäuse 14 so angeordnet, dass er den Gehäuse-Luftauslass 24 luftströmungstechnisch von dem Gehäuse-Lufteinlass 26 trennt.
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Auf der dem Innenraum des Filtergehäuses 14 axial zugewandten Seite ist der Gehäuse-Luftauslass 24 von einer Gehäuse-Anlagefläche 28 umfangsmäßig zusammenhängend umgeben. Die Gehäuse-Anlagefläche 28 ist insbesondere in 3 und 5 gezeigt. Die Gehäuse-Anlagefläche 28 umfasst eine Dichtungszone 30 und eine Ausgleichszone 32. Die Dichtungszone 30 umgibt den Gehäuse-Lufteinlass 26 ringförmig. Die Ausgleichszone 32 ist flächig und umgibt die Dichtungszone 30 umfangsmäßig zusammenhängend.
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Eine Zusammenbaurichtung 34 des Filters 10 verläuft senkrecht zur Achse 22. In Zusammenbaurichtung 34 wird der Filtereinsatz 20 in den Gehäusetopf 16 eingebaut und der Gehäusedeckel 12 auf den Gehäusetopf 16 montiert.
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Bezüglich einer gedachten Ebene, welche durch die Zusammenbaurichtung 34 und die Achse 22 aufgespannt ist, auf gegenüberliegenden Seiten des Gehäuse-Luftauslasses 24 sind zwei Positionierstege 36 angeordnet. Die Positionierstege 36 haben jeweils ein etwa U-förmiges Profil, wobei die Öffnungen des „U“ jeweils dem anderen Positioniersteg 36 zugewandt sind. Auf der der Einbauöffnung 18 zugewandten Seite sind die Positioniersteg 36 jeweils offen. Die Positionierstege 36 dienen zur Führung und Positionierung eines starren Anschlussrahmens 40 des Filtereinsatzes 20.
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Der Anschlussrahmen 40 umgibt einen Einsatz-Luftauslass 42 des Filtereinsatzes 20 umfangsmäßig und flächig zusammenhängend. Auf einer axialen Stirnseite ist der Anschlussrahmen 40 einteilig mit einem Mittelrohr 44 des Filtereinsatzes 20 verbunden.
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Das Mittelrohr 44 erstreckt sich koaxial zur Achse 22 und umgibt einen Einsatzinnenraum 46 umfangsmäßig zusammenhängend. Die Umfangswand des Mittelrohrs 44 ist luftdurchlässig. Auf den radial gegenüberliegenden Umfangsseiten des Mittelrohrs 44 sind zwei Blöcke aus Filtermedium 48 angeordnet. Bei dem Filtermedium 48 kann es sich beispielsweise um Filtervlies oder ein anderes zur Filtration von Luft geeignetes Material handeln. Beispielhaft kann das Filtermedium 48 zur Realisierung eines Blocks zickzackförmig gefaltet sein.
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Das Mittelrohr 44 hat insgesamt eine konische Form. Der Durchmesser des Mittelrohrs 44 nimmt von dem Anschlussrahmen 40 aus in axialer Richtung betrachtet ab. Insgesamt ist der Filtereinsatz 20 in Zusammenbaurichtung 34 betrachtet etwa V-förmig. Ein derart aufgebauter Filtereinsatz 20 kann bekanntermaßen als „Doppelbalg-Filtereinsatz“ bezeichnet werden.
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Auf der den beiden Filtermedien 48 abgewandten Stirnseite ist der Anschlussrahmen 40 über die gesamte Fläche mit einem elastischen, also flexiblen, Anlagemedium 50 belegt. Das Anlagemedium 50 kann beispielsweise aus Polyurethan, Polyurethanschaum, Gummi, Moosgummi, Vlies oder einem anderen entsprechend elastischen Material bestehen. Das Anlagemedium 50 kann mit dem Anschlussrahmen 40 als Zweikomponentenbauteil realisiert sein. Das Anlagemedium 50 ist weicher als der starre Anschlussrahmen 40.
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Das Anlagemedium 50 weist eine Einsatz-Dichtungszone 52 auf, welche den Einlass-Luftauslass 42 ringförmig umgibt. Ferner weist das Anlagemedium 50 eine Einsatz-Ausgleichszone 54 auf, welche die Einsatz-Dichtungszone 52 umfangsmäßig flächig zusammenhängend umgibt. Bei zusammengebautem Filter 10 liegt die Einsatz-Dichtungszone 52 in axialer Richtung dichtend an der Gehäuse-Dichtungszone 30 an. Die Einsatz-Ausgleichszone 54 liegt an der Gehäuse-Ausgleichszone 32 an und sorgt für einen Ausgleich von montage- und betriebsbedingten Toleranzen und Vibrationen.
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Der Gehäusedeckel 12 weist auf der axialen Stirnseite, welche bei montiertem Filter 10 der Stirnseite des Gehäusetopfes 16 mit dem Gehäuse-Luftauslass 24 und dem Gehäuse-Lufteinlass 26 zugewandt ist, zwei schwertförmige Führungs- und Verspannelemente 56 auf. Die Führungs- und Verspannelemente 56 erstrecken sich jeweils parallel zur Zusammenbaurichtung 34 auf bezüglich der Achse 22 radial gegenüberliegenden Seiten. Die Führungs- und Verspannelemente 56 sind also insgesamt gabelförmig angeordnet. Der Abstand ihrer radial abgewandten Außenseiten ist kleiner als der Abstand der Positionierstege 36 des Gehäusetopfs 16. Die Führungs- und Verspannelemente 56 können beim Zusammenbau des Filtergehäuses 14 in den Positionierstegen 36 geführt werden.
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Die Führungs- und Verspannelemente 56 sind jeweils zu ihren freien Enden hin keilförmig zulaufend.
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Zur Montage des Filters 10 wird der Filtereinsatz 20 in Zusammenbaurichtung 34 so in den Gehäusetopf 16 gesteckt, dass der Anschlussrahmen 40 zwischen den Positioniersteg 36 geführt wird.
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Anschließend wird der Gehäusedeckel 12 in Zusammenbaurichtung 34 auf den Gehäusetopf 16 montiert, wobei die Führungs- und Verspannelemente 56 axial betrachtet zwischen den Positionierstegen 36 des Gehäusetopfs 16 der Rückseite des Anschlussrahmens 40 des Filtereinsatzes 20 geführt werden.
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Die dem Innenraum des Gehäusetopfs 16 zugewandte Rückseite des Anschlussrahmens 40 ist mit einer Führungs- und Verspannstruktur 57 ausgestattet, an der die Führungs- und Verspannelemente 56 jeweils entlanggleiten können. Dabei stützen sich die Führungs- und Verspannelemente 56 mit ihren Rückseiten axial gegen die Positionierstege 36 ab und pressen den Anschlussrahmen 40 in axialer Richtung gegen die Gehäuse-Anlagefläche 28. Das Anlagemedium 50 wird dabei im Bereich der Einsatz-Dichtungszone 52 stärker verpresst als im Bereich der Einsatz-Ausgleichszone 54, so dass zwischen der Einsatz-Dichtungszone 52 und der Gehäuse-Dichtungszone 30 eine axiale Dichtwirkung verbessert wird. Im Bereich der Einsatz-Ausgleichszone 54 ist die axiale Verpressung geringer, so dass dort entsprechende Schwingungen und Vibrationen des Filtereinsatzes 20 relativ zum Gehäusetopf 16 ausgeglichen werden können, wodurch auch die Montagekräfte reduziert werden.
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In 3 bis 7 sind beispielhaft drei Phasen beim Einbau des Filtereinsatzes 20 in den Gehäusetopf 16 gezeigt.
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3 und 4 zeigt eine erste Phase, in der sich das Anlagemedium 50 gerade noch außerhalb des Bereichs der Gehäuse-Anlagefläche 28 befindet. Der untere Rand der Gehäuse-Anlagefläche 28, welcher der Einbauöffnung 18 zugewandt ist, ist von dem Gehäuseinnenraum weg gebogen und bildet eine Einführrampe 58 für das Anlagemedium 50. An der Einführrampe 58 wird beim Einbau des Filtereinsatzes 20 das Anlagemedium 50 entlanggeführt.
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5 und 6 zeigen eine Einbauphase des Filtereinsatzes 20, in der sich der dem unteren Rand zugewandte untere Bereich des Anschlussrahmens 40 und des Anlagemediums 50 innerhalb des Bereichs des Gehäuse-Luft-Auslasses 24 befindet.
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7 und 8 zeigen den Filtereinsatz 20 in seiner Endposition, in der der Anschlussrahmen 40 mit dem Anlagemedium 50 vollständig an der Gehäuse-Anlagefläche 28 anliegt.
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Beim Betrieb des Filters strömt zu reinigende Luft durch den Gehäuse-Lufteinlass 26 in das Filtergehäuse 14. Der den Filtereinsatz 20 umgebende Bereich des Innenraums des Filtergehäuses 14 bildet eine Rohluftseite des Filtereinsatzes 20. Die Luft durchströmt die Filtermedien 48 von radial außen nach radial innen, wird dort gereinigt und gelangt in den Einsatzinnenraum 46. Der Einsatzinnenraum 46 bildet eine Reinluftseite des Filtereinsatzes 20. Die gereinigte Luft strömt von dem Einsatzinnenraum 46 durch den Einsatz-Luftauslass 42 in den Gehäuse-Luftauslass 24 und verlässt durch diesen das Filtergehäuse 14.
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In 9 ist der Filtereinsatz 20 in Alleinstellung gezeigt. Der Anschlussrahmen 40 und das Mittelrohr 44 können hierbei insbesondere einstückig ausgebildet sein. Der Anschlussrahmen weist auf seiner von dem Filtermedium 48 weg weisenden Stirnfläche das Anlagemedium 50 auf und hat an der dem Filtermedium zugewandten Stirnseite die Führungs- und/oder Verspannstruktur 57, die beispielsweise durch eine um die Normalenebene der Längsmittelachse 22 geneigten Verlauf haben kann. Die Führungs- und/ oder Verspannstruktur 57 kann in einer Benutzungsanordnung wie hierin bereits beschrieben zum besseren Verpressen des Anlagemediums 50 eingesetzt werden, wobei hierzu ein gehäuseseitiges Führungs- und/oder Verspannelement einsetzbar ist, das als Spannkeil ausgebildet sein kann und eine Verpressung in Axialrichtung bewirkt. Auch gut zu erkennen in der Darstellung ist die beabstandete Anordnung von Anschlussrahmen 40 und Filtermedium 48, wobei die Beabstandung durch einen sich rohrförmig in Axialrichtung erstreckenden Abschnitt des Einsatz-Fluiddurchlasses 42 erreicht wird, der einenends den Anschlussrahmen 40 durchbricht und anderenends fluidisch mit dem Einsatzinnenraum 46 verbunden ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010047491 A1 [0003]
