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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft einen Luftfilter mit einem Rohlufteinlass, einem Primärluftauslass und einem Sekundärluftauslass.
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Stand der Technik
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Luftfilter mit einem Primärluftauslass und einem Sekundärluftauslass für gefilterte Luft werden beispielsweise bei Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen eingesetzt. Der Primärluftauslass dient typischerweise der Bereitstellung von (gefilterter) Reinluft zur Verwendung bei der Verbrennung in dem Verbrennungsmotor. Der Sekundärluftauslass kann beispielsweise zur Bereitstellung von (gefilterter) Reinluft zur Verwendung in einem Abgasstrang des Verbrennungsmotors dienen, insbesondere zur Abgasnachbehandlung.
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Die
EP 1 451 464 B1 beschreibt einen Ansaugluftfilter für eine Brennkraftmaschine, mit einem Filtergehäuse, das einen Rohlufteinlass und einen Reinluftauslass sowie einen reinseitigen Sekundärluftauslass aufweist. Der Ansaugluftfilter weist einen in dem Filtergehäuse angeordneten, radial von außen nach innen durchströmten Ringfiltereinsatz auf. Der Ringfiltereinsatz weist an einem axialen Ende eine erste Endscheibe auf, die mindestens eine Öffnung aufweist, durch die der Reinluftauslass mit einem Inneren des Ringfiltereinsatzes kommuniziert. Der Ringfiltereinsatz weist an einem von der ersten Endscheibe abgewandten axialen Ende eine zweite Endscheibe auf, die mindestens eine Öffnung aufweist, durch die der Sekundärluftauslass mit dem Inneren des Ringfiltereinsatzes kommuniziert, wobei an der zweiten Endscheibe ein Anschlussstutzen ausgebildet ist.
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Ein ähnlicher Luftfilter ist auch aus der
WO 2017/103048 A1 bekannt.
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Die
WO 2012/172017 A1 beschreibt ein Filterelement mit einem ringförmigen Filterkörper, der einen Innenraum in Umfangsrichtung umschließt. In einer Endscheibe des Filterelements ist ein Hauptanschluss, der mit dem Innenraum fluidisch verbunden ist, ausgebildet. Der Filterkörper weist einen Kanal auf, der sich axial erstreckt und der radial offen ist, wobei ein Nebenabschluss, der mit dem Innenraum fluidisch verbunden ist, im Bereich des Kanals angeordnet ist.
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Aus
DE 10 2014 006 117 B4 ist ein als ein Flachfilter ausgeführtes Filterelement bekannt, wobei ein Filtermediumkörper des Filterelements gebogen ausgebildet ist und einen Strömungsraum zumindest teilweise umschließt. Der innenliegende Strömungsraum kommuniziert über einen Strömungsstutzen mit der Außenseite am Filterelement. Der Strömungsstutzen ragt bezogen auf seine Längsachse radial zur Hälfte in eine randseitige offene Ausnehmung in den Filtermediumkörper ein und ragt teilweise über eine Endscheibe hinaus.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Luftfilter mit einem Primärluftauslass und einem Sekundärluftauslass sowie ein Filterelement hierfür anzugeben, bei dem eine Durchströmung des Primärluftauslasses von einer Durchströmung des Sekundärluftauslasses nicht wesentlich beeinflusst wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Aufgabe wird durch ein Filterelement mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie einen Luftfilter gemäß Anspruch 13 gelöst. In den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt ferner ein Verfahren zum Montieren eines Luftfilters mit einem Primärluftauslass und einem Sekundärluftauslass, das die in Anspruch 15 angegebenen Merkmale aufweist. Bevorzugte Ausführungsformen bzw. Varianten sind in den jeweiligen Unteransprüchen und der Beschreibung angegeben.
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Erfindungsgemäßes Filterelement
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Erfindungsgemäß ist ein Filterelement vorgesehen. Das Filterelement weist ein Filtermedium auf. Das Filtermedium umgibt eine Längsachse des Filterelements ringförmig. Für die Beschreibung der vorliegenden Erfindung beziehen sich Richtungsangaben wie beispielsweise radial, axial oder exzentrisch - wenn nicht anders angegeben - auf die Längsachse des Filterelements. Das Filtermedium ist von radial außen nach radial innen durchströmbar. Mithin ist eine Reinseite des Filterelements radial innerhalb des Filtermediums ausgebildet. Das Filtermedium kann aus Cellulosefasern, synthetischen Fasern, Glasfasern oder Mischmedien aus den genannten Fasertypen bestehen. Das Filterelement weist ferner eine erste Endscheibe auf. Die erste Endscheibe ist grundsätzlich dichtend, typischerweise stoffschlüssig, mit dem Filtermedium verbunden. Die erste Endscheibe kann einstückig oder mehrteilig ausgebildet sein. Das Filtermedium kann mit der ersten Endscheibe verschweißt (vorzugsweise durch thermisches Plastifizieren der ersten Endscheibe, insbesondere mittels Infrarotstrahlung), verklebt oder in die erste Endscheibe eingeschäumt sein. Die erste Endscheibe kann aus Kunststoff oder Polyurethanschaum bestehen.
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Das Filterelement weist einen Primärluftdurchlass und einen Sekundärluftdurchlass auf. Der Primärluftdurchlass ist vorzugsweise zentral, insbesondere koaxial zur Längsachse, am Filterelement ausgebildet. Gefilterte Luft (Reinluft) kann durch den Primärluftdurchlass und den wenigstens einen Sekundärluftdurchlass aus dem Inneren des Filterelements, d. h. von der Reinseite, herausströmen bzw. abgezogen werden.
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Erfindungsgemäß bildet ein doppelwandiger Abschnitt der ersten Endscheibe einen Kanal aus, der fluidisch mit dem Sekundärluftdurchlass verbunden ist. Über den Kanal kommuniziert der Sekundärluftdurchlass mit der Reinseite des Filterelements. Der Kanal entspringt grundsätzlich radial innerhalb des Filtermediums. Der Kanal ermöglicht eine von dem Primärluftdurchlass räumlich getrennte Abzweigung eines Sekundärluftstroms von der Reinseite des Filterelements. Dadurch kann eine Beeinflussung der Durchströmung des Primärluftdurchlasses durch die Durchströmung des Sekundärluftdurchlasses zumindest verringert oder vorzugsweise vermieden werden. Insbesondere kann durch die separaten Reinluftdurchlässe erreicht werden, dass ein Geschwindigkeitsprofil der Luftströmung in einem Primärluftauslass eines Filtergehäuses mit dem Filterelement qualitativ nicht oder zumindest nicht nennenswert dadurch beeinflusst wird, ob Luft durch den Kanal und den Sekundärluftdurchlass sowie einen zugeordneten Sekundärluftauslass des Filtergehäuses strömt oder nicht bzw. wie groß ein Volumenstrom bzw. Massenstrom von Reinluft durch den Sekundärluftdurchlass ist.
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Das Filterelement kann eine zweite Endscheibe aufweisen. Die erste und die zweite Endscheibe sind an voneinander abgewandten Stirnseiten des Filtermediums bzw. Filterelements angeordnet. Der Primärluftdurchlass kann an der zweiten Endscheibe ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die zweite Endscheibe geschlossen jedoch ausgebildet. Der Primärluftdurchlass ist dann typischerweise an der ersten Endscheibe ausgebildet. Der Primärluftdurchlass kann insbesondere durch einen zentralen, vorzugsweise zur Längsachse koaxialen, Durchbruch in der ersten bzw. zweiten Endscheibe ausgebildet sein. Die zweite Endscheibe kann aus Kunststoff oder Polyurethanschaum bestehen.
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Der Kanal kann nach radial innen durch eine Innenwand begrenzt sein. Der Kanal kann den Primärluftdurchlass ringförmig umgeben. Die den Kanal nach radial innen begrenzende Innenwand kann dann den Primärluftdurchlass gleichzeitig nach radial außen begrenzen. Vorzugsweise ist der Kanal über seinen Umfang, insbesondere durchgängig, zu einer Reinseite radial innerhalb des Filtermediums offen. Dies ermöglicht eine besonders gleichmäßige Einströmung von gefilterter Reinluft in den Kanal. Dadurch kann insbesondere erreicht werden, dass eine Einströmung von Reinluft in den Primärluftdurchlass von der Einströmung in den Kanal nicht oder jedenfalls nicht merklich beeinflusst wird.
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An der Innenwand, die den Kanal nach radial innen begrenzt, kann ein Dichtelement gehalten sein. Vorzugsweise ist das Dichtelement an die Innenwand angespritzt. Das Dichtelement kann zur Abdichtung eines Filtergehäuses, in das das Filterelement eingesetzt ist, gegenüber der ersten Endscheibe im Bereich des Primärluftdurchlasses dienen. Das Dichtelement kann aus Elastomer oder Polyurethanschaum bestehen.
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Eine Außenwand, die den Kanal nach radial außen begrenzt, kann über einen axialen Frontabschnitt der ersten Endscheibe vorstehen. Der axiale Frontabschnitt erstreckt sich typischerweise in einer zu der Längsachse senkrechten Ebene. Vorzugsweise ist der axiale Frontabschnitt stoffschlüssig mit dem Filtermedium verbunden. Die erste Endscheibe ist dann mit anderen Worten im Bereich des axialen Frontabschnitts einlagig ausgebildet. Vorzugsweise erstreckt sich der Kanal radial innerhalb des Filtermediums an der ersten Endscheibe.
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Die den Kanal begrenzenden Abschnitte der ersten Endscheibe können einstückig miteinander ausgebildet sein. Dies vereinfacht die Fertigung der ersten Endscheibe. An die einstückige Endscheibe können Dichtelemente angespritzt sein, insbesondere im Bereich des Primärluftdurchlasses und/oder im Bereich des Sekundärluftdurchlasses. Die erste Endscheibe ist dann als ein Zweikomponentenbauteil mit einem einzigen Grundkörper und einem oder mehreren Dichtelementen ausgebildet.
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Der Kanal kann in axialer Richtung durch einen axialen Frontabschnitt der ersten Endscheibe begrenzt sein. Vorzugsweise weist die erste Endscheibe einen Verbindungsabschnitt auf, der stoffschlüssig mit dem Filtermedium verbunden ist. Der axiale Frontabschnitt und der axiale Verbindungsabschnitt erstrecken sich typischerweise jeweils in einer zu der Längsachse senkrechten Ebene. Der Kanal ist in axialer Richtung zwischen dem Frontabschnitt und dem Verbindungsabschnitt angeordnet. Mit anderen Worten ist der Kanal in axialer Richtung einerseits durch den Frontabschnitt und andererseits durch den Verbindungsabschnitt begrenzt.
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Die erste Endscheibe kann mehrteilig mit wenigstens zwei Endscheibenelementen ausgebildet sein. Insbesondere bei einem in axialer Richtung durch einen axialen Frontabschnitt und einen Verbindungsabschnitt der ersten Endscheibe begrenzten Kanal kann dies aus fertigungstechnischen Gründen vorteilhaft sein. Vorzugsweise ist der Kanal durch (wenigstens) zwei unterschiedliche (voneinander separate) Endscheibenelemente begrenzt. Mit anderen Worten können die die den Kanal begrenzenden Abschnitte der ersten Endscheibe an zwei unterschiedlichen Endscheibenelementen ausgebildet sein.
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Das Filtermedium ist vorzugsweise sternförmig gefaltet. Dadurch kann eine wirksame Filterfläche des Filtermediums vergrößert werden, ohne die Außenabmessungen des Filterelements zu erhöhen. Falzkanten des Filtermediums verlaufen typischerweise in axialer Richtung.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Sekundärluftdurchlass an einem exzentrisch vom Filterelement abstehenden Durchlassstutzen ausgebildet ist. Zumindest ein von dem Filtermedium abgewandtes freies Ende des Durchlassstutzens, vorzugsweise der gesamte Durchlassstutzen, ist nicht auf der Längsachse angeordnet. Der Durchlassstutzen kann die Verbindung des Sekundärluftdurchlasses mit einem Sekundärluftauslass eines Filtergehäuses vereinfachen.
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Der Durchlassstutzen kann in radialer Richtung über die erste Endscheibe überstehen. Dies ermöglicht einen in axialer Richtung besonders kompakten Bau des Filterelements Mit anderen Worten ragt der Durchlassstutzen in radialer Richtung über die erste Endscheibe hinaus. Insbesondere kann der Durchlassstutzen über einen axialen Frontabschnitt, der sich vorzugsweise in einer zu der Längsachse senkrechten Ebene erstreckt, in radialer Richtung überstehen. Typischerweise steht der Durchlassstutzen in radialer Richtung auch über das Filterelement hinaus vor. Der Durchlassstutzen kann an einer den Kanal nach radial außen begrenzenden Außenwand entspringen. Ein radialer Durchlassstutzen eignet sich besonders für eine erste Endscheibe, bei der der axiale Frontabschnitt unmittelbar stoffschlüssig mit dem Filtermedium verbunden ist.
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Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Durchlassstutzen in axialer Richtung über einen axialen Frontabschnitt der ersten Endscheibe vorsteht. Dies ermöglicht einen in radialer Richtung besonders kompakten Bau des Filterelements. Der axiale Frontabschnitt erstreckt sich typischerweise in einer zu der Längsachse senkrechten Ebene. Ein axial vorstehender Durchlassstutzen eignet sich besonders für eine erste Endscheibe, bei welcher der Kanal in axialer Richtung durch den Frontabschnitt und einen Verbindungsabschnitt, der stoffschlüssig mit dem Filtermedium verbunden ist, begrenzt ist.
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Am freien Ende des Durchlassstutzens kann ein Dichtelement gehalten sein. Bei einem Austausch des Filterelements wird das Dichtelement somit mit ausgetauscht. Dadurch kann erreicht werden, dass die Verbindung des Durchlassstutzens mit dem Sekundärluftauslass des Filtergehäuses nach dem Austausch des Filterelements die geforderten Dichtigkeitseigenschaften aufweist. Das Dichtelement kann aus Elastomer oder Polyurethan bestehen. Vorzugsweise ist das Dichtelement an den Durchlassstutzen angespritzt.
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Erfindungsgemäßer Luftfilter
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In dem Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt ferner ein Luftfilter. Der Luftfilter weist ein Filtergehäuse mit einem Rohlufteinlass, einem Primärluftauslass und einem Sekundärluftauslass auf. Weiterhin weist der Luftfilter ein oben beschriebenes, erfindungsgemäßes Filterelement auf, das in dem Filtergehäuse eine mit dem Rohlufteinlass kommunizierende Rohseite von einer Reinseite trennt. Die Rohseite und die Reinseite können auch als ein Rohraum bzw. ein Reinraum bezeichnet werden. Durch den Rohlufteinlass strömt im Betrieb des Luftfilters zu filternde Rohluft in die Rohseite des Gehäuses. Von der Rohseite gelangt die Luft durch das Filtermedium hindurch auf die Reinseite, wobei Schmutzpartikel aus der Luft abgeschieden und im Filtermedium zurückgehalten werden können.
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Erfindungsgemäß kommuniziert der Primärluftauslass über den Primärluftdurchlass mit der Reinseite; der Sekundärluftauslass kommuniziert über den Sekundärluftdurchlass und den Kanal mit der Reinseite. Mit anderen Worten ist der Primärluftauslass über den Primärluftdurchlass fluidisch mit der Reinseite verbunden; der Sekundärluftauslass ist über den Sekundärluftdurchlass und den Kanal fluidisch mit der Reinseite verbunden. Im Betrieb des Luftfilters kann gefilterte Reinluft von der Reinseite über den Primärluftauslass und den Sekundärluftauslass aus dem Luftfilter abgezogen werden bzw. aus dem Luftfilter herausströmen. Dabei ist ein Volumenstrom bzw. Massenstrom von durch den Primärluftauslass strömender Reinluft typischerweise wesentlich größer als ein Volumenstrom bzw. Massenstrom von durch den Sekundärluftauslass strömender Reinluft. Durch die erfindungsgemäße bauliche Trennung des Sekundärluftdurchlasses bzw. des Kanals von dem Primärluftdurchlass am Filterelement kann eine Beeinflussung der Durchströmung des Primärluftauslasses durch die Durchströmung des Sekundärluftauslasses vermieden oder zumindest weitestgehend verringert werden.
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Der Luftfilter kann Teil eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, sein. Über den Primärluftauslass kann der Verbrennungsmotor mit gefilterter Verbrennungsluft versorgt werden, insbesondere wobei anschließend an den Primärluftauslass ein Luftmassenmesser angeordnet ist. Über den Sekundärluftauslass kann beispielsweise eine Abgasnachbehandlungseinrichtung an den Luftfilter angeschlossen sein und bei Bedarf mit gefilterter Reinluft versorgt werden.
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Wenn der Sekundärluftdurchlass an einem exzentrisch vom Filterelement abstehenden Durchlassstutzen ausgebildet ist, kann der Durchlassstutzen dichtend mit einem Auslassstutzen des Filtergehäuses verbunden sein. An dem Auslassstutzen ist der Sekundärluftauslass ausgebildet. Insbesondere kann der Auslassstutzen den Sekundärluftauslass ringförmig umgeben. Der Auslassstutzen steht typischerweise über eine Gehäusewand des Filtergehäuses nach innen vor. Mit anderen Worten ragt der Auslassstutzen typischerweise von der Gehäusewand in einen Gehäuseinnraum des Filtergehäuses hinein. Zwischen dem Auslassstutzen und dem Durchlassstutzen kann ein Dichtelement angeordnet sein. Der Auslassstutzen am Filtergehäuse kann einerseits die Montage des Filterelements im Filtergehäuse vereinfachen. Andererseits kann der Auslassstutzen das Anschließen einer mit Sekundärluft zu versorgenden Einrichtung am Luftfilter vereinfachen. Hierzu kann der Auslassstutzen nach außen über die Gehäusewand vorstehen. In Sonderfällen kann der Auslassstutzen nach innen und/oder außen bündig mit der Gehäusewand abschließen.
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Erfindungsgemäßes Montageverfahren
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In der Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt weiterhin ein Verfahren zum Montieren eines erfindungsgemäßen Luftfilters, bei dem ein exzentrischer Durchlassstutzen, an welchem der Sekundärluftdurchlass ausgebildet ist, dichtend mit einem Auslassstutzen des Filtergehäuses verbunden ist. Das Verfahren umfasst die Schritte
- a) Einsetzen des Filterelements in ein Gehäuseelement des Filtergehäuses,
- b) Drehen des Filterelements um die Längsachse, sodass der Durchlassstutzen und der Auslassstutzen dicht miteinander verbunden werden.
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Vor der Durchführung von Schritt a) können gegebenenfalls das Gehäuseelement und ein weiteres Gehäuseelement voneinander gelöst werden. Dadurch wird ein Zugang zum Einsetzen des Filterelements in den Gehäusetopf geschaffen. Das Gehäuseelement kann ein Gehäusetopf oder ein Gehäusedeckel sein. Das weitere Gehäuseelement kann entsprechend ein Gehäusedeckel oder ein Gehäusetopf sein.
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Im Schritt a) wird das Filterelement an dem Gehäuseelement angeordnet. An dem Gehäuseelement sind grundsätzlich der Primärluftauslass und der Sekundärluftauslass ausgebildet. Vorzugsweise wird das Filterelement in axialer Richtung in das Gehäuseelement eingesetzt. Dabei wird typischerweise der Primärluftdurchlass des Filterelements mit dem Primärluftauslass des Gehäuseelements verbunden. Der Durchlassstutzen und der Auslassstutzen sind dabei grundsätzlich in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt angeordnet. Die in Schritt a) einzurichtende Axialposition des Filterelements im Filtergehäuse kann durch einen Axialanschlag definiert sein.
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Im Schritt b) wird der Durchlassstutzen dicht mit dem Auslassstutzen verbunden. Hierdurch wird eine fluidische Verbindung des Sekundärluftauslasses mit der Reinseite des Filterelements über den Sekundärluftdurchlass am Durchlassstutzen und den Kanal im doppelwandigen Abschnitt der ersten Endscheibe eingerichtet. Diese Verbindung wird auf einfache Weise durch Drehen des Filterelements erhalten.
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Vorzugsweise ist die in dem Schritt b) einzurichtende Drehendstellung durch einen Drehanschlag zwischen dem Filtergehäuse und dem Filterelement definiert. Der Drehanschlag ist typischerweise an dem Gehäuseelement ausgebildet. Der Drehanschlag kann das Filterelement in der Drehendstellung halten. Dadurch kann erreicht werden, dass sich die dichte Verbindung des Durchlassstutzens mit dem Auslassstutzen im Betrieb des Luftfilters nicht unbeabsichtigt löst. Insbesondere kann das Filterelement am Filtertopf verrastet werden.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die Montage des Filterelements in zwei einfache Teilbewegungen unterteilt. Gleichzeitig vermeidet die hierbei eingerichtete dichte Verbindung des Auslassstutzens mit dem Durchlassstutzen, dass die Reinseite und die Rohseite ungewollt durch den Sekundärluftdurchlass miteinander kommunizieren können. Mithin wird einerseits eine Leckage von Reinluft von der Reinseite auf die Rohseite und andererseits ein Einströmen von ungefilterter Rohluft von der Rohseite auf die Reinseite vermieden.
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Typischerweise werden in einem Schritt c) das Gehäuseelement und das weitere Gehäuseelement miteinander verbunden. Hierdurch wird das Filtergehäuse nach außen verschlossen.
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Figurenliste
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, aus den Patentansprüchen sowie anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungsgemäße Einzelheiten zeigen. Die zuvor genannten und noch weiter ausgeführten Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen, zweckmäßigen Kombinationen bei Varianten der Erfindung verwirklicht sein. Die in der Zeichnung gezeigten Merkmale sind derart dargestellt, dass die erfindungsgemäßen Besonderheiten deutlich sichtbar gemacht werden können. In der Zeichnung zeigen:
- 1 einen erfindungsgemäßen Luftfilter mit einem Filtergehäuse, an dem ein Primärluftauslass und ein Sekundärluftauslass ausgebildet sind, und mit einem erfindungsgemäßen Filterelement, das in dem Filtergehäuse angeordnet ist und das ein Filtermedium und eine erste Endscheibe aufweist, wobei ein koaxial-doppelwandiger Abschnitt der ersten Endscheibe einen ringförmigen Kanal begrenzt, der in einen radial abstehenden Durchlassstutzen mit einem Sekundärluftdurchlass mündet, wobei der Sekundärluftauslass über den Sekundärluftdurchlass und den Kanal mit einer Reinseite des Filterelements kommuniziert, in einer schematischen Schnittansicht;
- 2 das Filterelement des Luftfilters von 1 in einer weiteren schematischen Schnittansicht;
- 3 das Filterelement des Luftfilters von 1 in einer schematischen Perspektivansicht;
- 4 ein schematisches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Montageverfahrens;
- 5 einen erfindungsgemäßen Luftfilter mit einem Filtergehäuse, an dem ein Primärluftauslass und ein Sekundärluftauslass ausgebildet sind, und mit einem erfindungsgemäßen Filterelement, das in dem Filtergehäuse angeordnet ist und das ein Filtermedium und eine erste Endscheibe aufweist, wobei ein planar-doppelwandiger Abschnitt der ersten Endscheibe einen ringförmigen Kanal begrenzt, der in einen axial abstehenden Durchlassstutzen mit einem Sekundärluftdurchlass mündet, wobei der Sekundärluftauslass über den Sekundärluftdurchlass und den Kanal mit einer Reinseite des Filterelements kommuniziert, in einer schematischen Schnittansicht;
- 6 das Filterelement des Luftfilters von 5 in einer weiteren schematischen Schnittansicht;
- 7 das Filterelement des Luftfilters von 5 in einer schematischen Perspektivansicht.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt einen Luftfilter 10. Der Luftfilter 10 weist ein Filtergehäuse 12 auf. Das Filtergehäuse 12 kann einen Gehäusetopf 14 und einen Gehäusedeckel 16 umfassen. Das Filtergehäuse 12 ist in 1 stark abstrahiert dargestellt. Der Gehäusetopf 14 und der Gehäusedeckel 16 sind für einen Betrieb des Luftfilters 10 dicht miteinander verbunden. Das Filtergehäuse 12 weist einen Rohlufteinlass 18, einen Primärluftauslass 20 und einen Sekundärluftauslass 22 auf. Der Rohlufteinlass 18 ist hier an dem Gehäusetopf 14 ausgebildet. Der Primärluftauslass 20 und der Sekundärluftauslass 22 sind vorliegend an dem Gehäusedeckel 16 ausgebildet. Das Filtergehäuse 12 kann diagonal geteilt sein, wie dies schematisch durch Wellenlinien angedeutet ist. Die Durchströmung des Filtergehäuses 12 ist durch Pfeile angedeutet.
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Der Sekundärluftauslass 22 kann an einem Auslassstutzen 24 ausgebildet sein. Der Auslassstutzen 24 ragt bei der dargestellten Ausführungsform des Luftfilters 10 einerseits nach außen vom Filtergehäuse 12 ab und andererseits nach innen ins Filtergehäuse 12 hinein.
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Der Primärluftauslass 20 kann an einem weiteren Auslassstutzen 26 ausgebildet sein. Der weitere Auslassstutzen 26 ragt bei der dargestellten Ausführungsform des Luftfilters 10 einerseits nach außen vom Filtergehäuse 12 ab und andererseits nach innen ins Filtergehäuse 12 hinein.
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Der Rohlufteinlass 18 kann an einem Einlassstutzen 28 ausgebildet sein. Der Einlassstutzen 28 ragt bei der dargestellten Ausführungsform des Luftfilters 10 nach außen vom Filtergehäuse 12 ab.
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Der Luftfilter 10 weist ferner ein Filterelement 30 auf. Das Filterelement 30 ist in 2 in einer weiteren, gegenüber 1 um 90° gedrehten Schnittansicht dargestellt. 3 zeigt das Filterelement 30 in einer Perspektivansicht.
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Das Filterelement 30 weist ein Filtermedium 32 auf. Das Filtermedium 32 umgibt eine Längsachse 33 des Filterelements 30 ringförmig. Das Filterelement 30 ist von radial au-ßen nach radial innen durchströmbar. Das Filtermedium 32 kann sternförmig gefaltet ausgeführt sein. An einer ersten Stirnseite 34 weist das Filterelement 30 eine erste Endscheibe 36 auf. An einer zweiten Stirnseite 38 weist das Filterelement 30 eine zweite Endscheibe 40 auf. Die erste und die zweite Stirnseite 34, 38 liegen an einander axial entgegengesetzten Enden des Filterelements 30. Die erste und die zweite Endscheibe 36, 40 sind jeweils luftdicht mit dem Filtermedium 32 verbunden, beispielsweise verschweißt.
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Innerhalb des Filtergehäuses 12 trennt das Filterelement 30 eine Rohseite 42 von einer Reinseite 44. Die Rohseite 42 ist der Raum außerhalb des Filterelements 14. Die Reinseite 44 ist der Raum innerhalb des Filtermediums 32 und zwischen den Endscheiben 36, 40. Die zweite Endscheibe 40 ist zur Trennung der Rohseite 42 von der Reinseite 44 geschlossen ausgebildet. Die Rohseite 42 kann auch als ein Rohraum und die Reinseite 44 als ein Reinraum bezeichnet werden. Im Betrieb des Luftfilters 10 strömt zu filternde Rohluft durch den Rohlufteinlass 18 auf die Rohseite 42. Von der Rohseite 42 strömt die Luft durch das Filtermedium 32 und gelangt als gefilterte Reinluft auf die Reinseite 44.
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Die erste Endscheibe 36 weist einen Primärluftdurchlass 46 auf. Über den Primärluftdurchlass 46 kommuniziert die Reinseite 44 mit dem Primärluftauslass 20.
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Die erste Endscheibe 36 wird ferner einen Sekundärluftdurchlass 48 auf. Der Sekundärluftdurchlass 48 kann an ein einem Durchlassstutzen 50 ausgebildet sein. Der Durchlassstutzen 50 ragt hier in radialer Richtung über einen axialen Frontabschnitt 52 der ersten Endscheibe 36 hinaus. Der Durchlassstutzen 50 ist hier von dem Filtermedium 32 abgewandt auf dem axialen Frontabschnitt 52 angeordnet. Der axiale Frontabschnitt 52 kann sich in einer zu der Längsachse 33 senkrechten Ebene erstrecken.
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Der Sekundärluftdurchlass 48 ist über einen ringförmigen Kanal 54 fluidisch mit der Reinseite 44 verbunden. Der Sekundärluftauslass 22 kommuniziert über den Sekundärluftdurchlass 48 und den Kanal 54 mit der Reinseite 44.
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Der Auslassstutzen 24, an dem der Sekundärluftauslass 22 ausgebildet ist, ist luftdicht mit dem Durchlassstutzen 50, an dem der Sekundärluftdurchlass 48 ausgebildet, verbunden. Zwischen dem Auslassstutzen 24 und dem Durchlassstutzen 50 kann ein in 1 nicht näher dargestelltes Dichtelement angeordnet sein. Das Dichtelement kann an dem Durchlassstutzen 50 gehalten, vorzugsweise an diesen angespritzt sein.
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Bei der in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform des Filterelements 30 ist der Kanal 54 durch einen koaxial-doppelwandigen Abschnitt 56 der ersten Endscheibe 36 begrenzt. Eine Innenwand 58, die den Kanal 54 nach radial innen begrenzt, umgibt den Primärluftdurchlass 46 ringförmig. Eine Außenwand 60, die den Kanal 54 nach radial außen begrenzt, verläuft radial beanstandet zu der Innenwand 58 um diese herum. Die Innenwand 58 und die Außenwand 60 verlaufen hier koaxial zueinander. Zwischen der Innenwand 58 und Außenwand 60 erstreckt sich der Kanal 54. Der Durchlassstutzen 50 mit dem Sekundärluftdurchlass 48 kann an der Außenwand 60 entspringen.
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An der Innenwand 58 des Kanals 54 ist ein Dichtelement 62 gehalten. Hier ist das Dichtelement 62 an die Innenwand 58 angespritzt. Der weitere Auslassstutzen 26, an welchem der Primärluftauslass 20 ausgebildet ist, ist mittels des Dichtelements 62 luftdicht mit der ersten Endscheibe 36 verbunden. Dadurch ist der Primärluftauslass 20 über den Primärluftdurchlass 48 fluidisch mit der Reinseite 44 verbunden.
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Die Außenwand 60 steht in axialer Richtung über den axialen Frontabschnitt 52 der ersten Endscheibe 36 vor. Mit anderen Worten ragt die Außenwand 60 von dem axialen Frontabschnitt 52 ab. Die erste Endscheibe 36 ist hier im Bereich des axialen Frontabschnitts 52 stoffschlüssig mit dem Filtermedium 32 verbunden, beispielsweise verschweißt.
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Bei dem in den 1 bis 3 dargestellten Filterelement 30 sind die den Kanal 54 begrenzenden Abschnitte der ersten Endscheibe 36, insbesondere die Innenwand 58 und die Außenwand 60, einstückig miteinander ausgebildet. Die erste Endscheibe 36 kann insgesamt einstückig ausgebildet sein. Soweit an die erste Endscheibe 36 ein oder mehrere Dichtelemente angespritzt sind, ist die erste Endscheibe 36 als ein Zweikomponentenbauteil mit einem einstückigen Grundkörper ausgebildet.
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Der Kanal 54 ist zu der Reinseite 44 hin offen. Vorliegend ist der Kanal 54 durchgängig zur Reinseite 44 hin offen. Eine ringförmige Einströmöffnung 64 des Kanals 54 verläuft zwischen dem Primärluftdurchlass 46 und dem Filtermedium 32, hier koaxial zur Längsachse 33.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Montageverfahrens für einen Luftfilter. Das Verfahren wird nachfolgend am Beispiel des oben beschriebenen Luftfilters 10, siehe auch 1 bis 3, beschrieben.
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In einem ersten Schritt 102 wird das Filterelement 30 in den Gehäusedeckel 16 des Filtergehäuses 12 eingesetzt. Der Gehäusedeckel 16 ist hierzu von dem Gehäusetopf 14 abgenommen. Das Einsetzen des Filterelements 30 geschieht typischerweise in einer im Wesentlichen geradlinigen Bewegung entlang der Längsachse 33. Beim Einsetzen weist der Durchlassstutzen 50 des Filterelements 30 grundsätzlich nicht zu dem Sekundärluftauslass 22 bzw. dem Auslassstutzen 24. Hierbei wird die erste Endscheibe 36 auf den weiteren Auslassstutzen 26 aufgesteckt, wobei eine luftdichte Verbindung zwischen dem weiteren Auslassstutzen 26 und der ersten Endscheibe 36 um den Primärluftdurchlass 46 herum erhalten werden kann.
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In einem anschließenden Schritt 104 wird das Filterelement 30 gegenüber dem Gehäusedeckel 16 um die Längsachse 33 gedreht, bis der Durchlassstutzen 50 und der Sekundärluftauslass 22 bzw. der Auslassstutzen 24, korrespondierend zueinander ausgerichtet sind. Dadurch wird eine dichte Verbindung zwischen dem Durchlassstutzen 50 und dem Auslassstutzen 24 eingerichtet. Insbesondere kann hierbei ein (in 1 nicht näher dargestelltes) Dichtelement zwischen dem Durchlassstutzen 50 und dem Auslassstutzen 24 angeordnet werden. Die Radialposition des Filterelements 30 im Gehäusetopf 14 kann durch die Führung einer Innenwand 58, welche den Kanal 54 nach radial innen begrenzt und den Primärluftdurchlass 46 umgibt, an dem weiteren Auslassstutzen 26 festgelegt sein. Vorzugsweise wird die im Schritt 104 eingerichtete Drehendstellung des Filterelements 30, in der der Durchlassstutzen 50 mit dem Auslassstutzen 24 korrespondiert, durch Verrasten eines (in den 1 bis 3 nicht näher dargestellten) Halteelements des Filterelements 30 am Gehäusedeckel 16 gesichert.
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Abschließend wird in einem Schritt 106 der Gehäusedeckel 16 auf den Gehäusetopf 14 aufgesetzt. Der Gehäusedeckel 16 kann die Axialposition des Filterelements 30 gegenüber dem Gehäusetopf 14 sichern, beispielsweise mittels eines nicht näher dargestellten Axialanschlags, welcher mit der zweiten Endscheibe 40 zusammenwirkt.
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5 zeigt einen weiteren Luftfilter 66. In den 6 und 7 ist ein Filterelement 68 des Luftfilters 66 von 5 dargestellt. Der Luftfilter 66 und das Filterelement 68 gemäß den 5 bis 7 entsprechen in Aufbau und Funktion im Wesentlichen dem oben beschriebenen Luftfilter 10 bzw. dem Filterelement 30 gemäß den 1 bis 3. Nachfolgend werden vorrangig die Unterschiede erläutert; im Übrigen sei auf die vorstehende Beschreibung verwiesen.
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Ein Filtergehäuse 12 des Luftfilters 66 weist einen Rohlufteinlass 18 auf. Der Rohlufteinlass 18 ist an einem Einlassstutzen 28 eines Gehäusedeckels 16 ausgebildet. Das Filtergehäuse 12 weist ferner einen Primärluftauslass 20 und einen Sekundärluftauslass 22 auf, die hier an einem Gehäusetopf 14 des Filtergehäuses 12 ausgebildet sind. Der Sekundärluftauslass 22 ist an einem Auslassstutzen 24 ausgebildet. Der Primärluftauslass 20 ist an einem weiteren Auslassstutzen 26 ausgebildet.
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Das Filterelement 68 weist eine erste Endscheibe 36 auf, an der ein Primärluftdurchlass 46 und ein Sekundärluftdurchlass 48 ausgebildet sind. Der Sekundärluftdurchlass 48 ist an einem Durchlassstutzen 50 ausgebildet. Der Durchlassstutzen 50 steht in axialer Richtung über einen axialen Frontabschnitt 52 vor. Mit anderen Worten ragt der Durchlassstutzen 50 von dem axialen Frontabschnitt 52 ab. Der axiale Frontabschnitt 52 kann sich in einer zu der Längsachse 33 senkrechten Ebene erstrecken.
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Ein Kanal 54, über welchen der Sekundärluftdurchlass 48 fluidisch mit der Reinseite 50 verbunden ist, durch einen planar-doppelwandigen Abschnitt 70 der ersten Endscheibe 36 in axialer Richtung begrenzt. Von dem Filtermedium 32 weg begrenzt der axiale Frontabschnitt 52 den Kanal 54. Zu dem Filtermedium 32 hin ist der Kanal 54 durch einen Verbindungsabschnitt 72 der ersten Endscheibe 36 begrenzt. Der Verbindungsabschnitt 72 ist stoffschlüssig mit dem Filtermedium 32 verbunden, beispielsweise verklebt. Der Verbindungsabschnitt 72 kann sich parallel zu dem axialen Frontabschnitt 52 erstrecken. Radial innen endet der Verbindungsabschnitt 72 an einer ringförmigen Einströmöffnung 64, durch welche der Kanal 54 zu der Reinseite 50 hin eröffnet ist. Die erste Endscheibe 36 kann mehrteilig sein, insbesondere wobei der axiale Frontabschnitt 52 unter Verbindungsabschnitt 72 an voneinander separaten Endscheibenelementen ausgebildet sind (in den 5 bis 7 nicht näher dargestellt).
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Auch der Luftfilter 66 kann mit dem Montageverfahren gemäß 4 montiert werden. Für die Montage des Filterelements 68 sei insofern auf die obige Beschreibung für die Montage des Filterelements 30 des Luftfilters 10 verwiesen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1451464 B1 [0003]
- WO 2017/103048 A1 [0004]
- WO 2012/172017 A1 [0005]
- DE 102014006117 B4 [0006]
