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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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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
WO 2017/103048 A1 bekannt.
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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.
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Das Filtermedium des erfindungsgemäßen hohlzylindrischen Filterelements ist sternförmig gefaltet. Dadurch kann eine wirksame Filterfläche des Filtermediums vergrößert werden, ohne die Außenabmessungen des Filterelements zu erhöhen. Falzkanten und Falten des Filtermediums verlaufen typischerweise in axialer Richtung.
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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 ist im gefalteten Filtermedium eine umfänglich geschlossene Ausnehmung ausgebildet, die mehrere Falten des Filtermediums, insbesondere in axialer Richtung, unterbricht. Die unterbrochenen Falten erstrecken sich beidseits der Ausnehmung, typischerweise zu einer ersten bzw. zweiten Endscheibe. Die Ausnehmung kann einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Die Ausnehmung ist insbesondere nicht randständig an dem zu einem Filterbalg sternförmig gefalteten Filtermedium vorgesehen, sondern zwischen dessen beiderseitigen axialen Enden. Die axiale Erstreckung der Ausnehmung ist hierbei kleiner als eine axiale Erstreckung des sternförmig gefalteten Filtermediums, wodurch sich eine in Axialrichtung streng lokal begrenzte Ausnehmung ergibt. Vorteilhafterweise ist die axiale Erstreckung der Ausnehmung mindestens 4-mal kleiner, bevorzugt 6-mal kleiner, als die axiale Erstreckung des sternförmig gefalteten Filtermediums.
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Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass sich ein Durchlassstutzen, an dem der Sekundärluftdurchlass ausgebildet ist, durch die Ausnehmung erstreckt. Die Ausnehmung ermöglicht es, den Durchlassstutzen durch das Filtermedium hindurchzuführen. Dadurch kann mittels des am Durchlassstutzen ausgebildeten Sekundärluftdurchlasses eine fluidische Verbindung von der radial innenliegenden Reinseite zu einem Sekundärluftauslass eines Filtergehäuses für das Filterelement geschaffen werden. Der Sekundärluftdurchlass kann als ein Kanal, der durch den Durchlassstutzen verläuft, ausgebildet sein. Der Durchlassstutzen ist grundsätzlich exzentrisch am Filterelement angeordnet. Mit anderen Worten liegt jedenfalls ein radial äußerer Abschnitt, insbesondere ein freies Ende, des Durchlassstutzens nicht auf der Längsachse des Filterelements.
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Der Durchlassstutzen mit dem Sekundärluftdurchlass erlaubt 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 Sekundärluftdurchlass und 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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Vorzugsweise setzt sich axial an die Ausnehmung angrenzend ein Faltenverlauf des sternförmig gefalteten Filtermediums fort. Hierdurch wird durch die Einbringung der Ausnehmung ein möglichst kleiner Verlust an Filterfläche erreicht - anders als im Stand der Technik, wo sich die Ausnehmung über die komplette axiale Länge des Filterbalgs erstreckt. Vorteilhafterweise setzt sich der Faltenverlauf des sternförmig gefalteten Filtermediums axial beidseitig an die Ausnehmung angrenzend fort.
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Vorzugsweise sind Stirnkanten der (unterbrochenen) Falten des Filtermediums angrenzend an die Ausnehmung entlang eines Umfangs miteinander verleimt bzw. verklebt. Dadurch kann eine Leckage von Rohluft auf die Reinseite des Filterelements im Bereich der Ausnehmung vermieden werden. Zum Verleimen (Verkleben) der Stirnkanten kann ein Schmelzkleber verwendet werden. Die Verleimung der Stirnkanten umgibt die Ausnehmung typischerweise in Umfangsrichtung der Ausnehmung durchgängig umlaufend.
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Radial innen und/oder radial außen am Filtermedium kann eine Dichtung zwischen dem Durchlassstutzen und dem Filtermedium angeordnet sein. Die Dichtung verhindert eine Leckage zwischen der radial innenliegenden Reinseite und einer radial außenliegenden Rohseite des Filterelements am Durchlassstutzen vorbei. Die Dichtung umgibt den Durchlassstutzen typischerweise ringförmig. Die Dichtung kann aus Polyurethan bestehen.
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Der Durchlassstutzen kann radial innen und/oder radial außen am Filtermedium umlaufend mit dem Filtermedium verklebt sein. Die Verklebung wirkt wie eine Dichtung bzw. bildet eine Dichtung aus und verhindert eine Leckage am Durchlassstutzen vorbei.
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Der Durchlassstutzen kann radial außen bündig mit dem Filtermedium abschließen. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass der Durchlassstutzen in radialer Richtung über das Filtermedium hinaus ragt. Dies kann die Verbindung des Durchlassstutzens mit einem Sekundärluftauslass eines Filtergehäuses vereinfachen.
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Am freien Ende des Durchlassstutzens kann ein Dichtelement gehalten sein. Bei einem Austausch des Filterelements wird das Dichtelement somit ebenfalls 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 einem Elastomer oder Polyurethanschaum bestehen. Vorzugsweise ist das Dichtelement an den Durchlassstutzen angespritzt. Bei einem bündig abschließenden Durchlassstutzen kann das Dichtelement einstückig mit einer Dichtung zwischen dem Durchlassstutzen und dem Filtermedium ausgebildet sein. Insbesondere kann bei einem bündig abschließenden Durchlassstutzen eine außenseitig umlaufende Verklebung des Durchlassstutzens mit dem Filtermedium das Dichtelement mit ausbilden.
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Vorteilhafterweise ist der Durchlassstutzen an einem Stützrohr ausgebildet, das radial innen an dem Filtermedium angeordnet ist. Das Stützrohr kann das Filtermedium stabilisieren. Insbesondere kann das Stützrohr ein Kollabieren des Filtermediums nach radial innen und ein axiales Stauchen des Filtermediums verhindern. Das Stützrohr kann axial verlaufende Stege und in Umfangsrichtung verlaufende Stege aufweisen. Durch das gemeinsame Bereitstellen des Stützrohrs und des Durchlassstutzens kann die Fertigung des Filterelements vereinfacht werden. Zur Montage kann das Filterelement zunächst mit der Ausnehmung über den Durchlassstutzen geschoben und sodann an den Umfang des Stützrohrs angelegt werden. Abschließend können Endfalten des Filtermediums miteinander verbunden werden, so dass ein ringförmig geschlossenes Filtermedium erhalten wird.
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Vorzugsweise sind der Durchlassstutzen und das Stützrohr einstückig miteinander ausgebildet. Dies kann die Fertigung und Handhabung von Stützrohr und Durchlassstutzen vereinfachen.
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Der Durchlassstutzen kann gebogen ausgebildet sein bzw. einen gebogenen Abschnitt aufweisen, insbesondere an seinem freien Ende. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass sich der Durchlassstutzen geradlinig erstreckt. Dies kann die Montage von Filtermedium und Durchlassstutzen aneinander vereinfachen. Ferner kann dies für die Durchströmung des Filterelements, insbesondere des Sekundärluftdurchlasses, vorteilhaft sein.
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Der Durchlassstutzen kann schräg und/oder windschief zur Längsachse verlaufen. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass der Durchlassstutzen radial zur Längsachse verläuft. Das kann für die Montage des Filterelements in einem Filtergehäuse vorteilhaft sein, insbesondere im Hinblick auf Lagetoleranzen von Elementen am Filterelement bzw. Filtergehäuse.
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Der Durchlassstutzen kann einen Flansch zur Anlage an dem Filtermedium aufweisen. Der Flansch kann radial innen oder radial außen am Filtermedium anliegen. Der Flansch kann zur Vermeidung einer Leckage am Durchlassstutzen vorbei beitragen. Ferner kann der Flansch die Montage von Filtermedium und Durchlassstutzen aneinander vereinfachen.
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Das Filterelement kann eine erste und eine zweite Endscheibe aufweisen, die an gegenüberliegenden Stirnseiten des Filtermediums angeordnet sind. Die Endscheiben können das Filterelement stabilisieren. Die Endscheiben sind vorzugsweise dichtend, typischerweise stoffschlüssig, mit dem Filtermedium verbunden. Das Filtermedium kann mit den Endscheiben verschweißt (vorzugsweise durch thermisches Plastifizieren der Endscheiben, insbesondere mittels Infrarotstrahlung), verklebt oder in die Endscheiben eingeschäumt sein. Die Endscheiben können jeweils einen ringförmig umlaufenden Frontabschnitt aufweisen, der sich jeweils in einer vorzugsweise zur Längsachse senkrechten Ebene erstreckt. Die Endscheiben können aus Kunststoff oder Polyurethanschaum bestehen.
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Der Primärluftdurchlass kann als ein Durchbruch in der ersten Endscheibe ausgebildet sein. Die erste Endscheibe mit dem Durchbruch kann an einen Primärluftauslass eines Filtergehäuses angeschlossen werden. Die zweite Endscheibe ist vorzugsweise geschlossen ausgebildet. Die zweite Endscheibe bewirkt damit eine Trennung einer Rohseite von der Reinseite innerhalb des Filterelements.
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An der ersten Endscheibe kann ein weiteres Dichtelement gehalten sein, das den Primärluftdurchlass ringförmig umgibt. Das weitere Dichtelement kann die Verbindung des Primärluftdurchlasses mit dem Primärluftauslass des Filtergehäuses vereinfachen. Vorzugsweise ist das weitere Dichtelement an die erste Endscheibe angespritzt. Das weitere Dichtelement kann aus einem Elastomer oder Polyurethanschaum bestehen.
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Vorzugsweise ist der Primärluftdurchlass von einem Vorsprung der ersten Endscheibe ringförmig umgeben. Der Vorsprung kann das Filterelement relativ zum Primärluftauslass am Filtergehäuse zentrieren. Der Vorsprung kann insbesondere über einen ebenen Frontabschnitt der ersten Endscheibe vorstehen (von dem Frontabschnitt abragen). Das weitere Dichtelement kann an dem Vorsprung gehalten bzw. an den Vorsprung angespritzt sein.
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Die Ausnehmung im Filterelement kann durch Durchbohren des sternförmig gefalteten Filtermediums hergestellt sein. Zum Durchbohren des gefalteten Filtermediums kann eine Bohrkrone verwendet werden. Alternativ können Ultraschallwellen eingesetzt werden.
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Alternativ kann die Ausnehmung im Filterelement durch Beschneiden des ungefalteten Filtermediums, insbesondere mittels Laserstrahlung, eines Wasserstrahls, eines, vorzugsweise rollenden, Messers oder Ultraschallwellen, hergestellt sein. Anschließend an das Beschneiden wird das Filtermedium sternförmig gefaltet.
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Erfindungsgemäßer Luftfilter
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In den 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 kommunizieren der Primärluftauslass über den Primärluftdurchlass und der Sekundärluftauslass über den Sekundärluftdurchlass mit der Reinseite. Mit anderen Worten ist der Primärluftauslass über den Primärluftdurchlass fluidisch mit der Reinseite verbunden; der Sekundärluftauslass ist über den Sekundärluftdurchlass 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 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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Der Durchlassstutzen kann 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 abschlie-ßen.
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Erfindungsgemäßes Montageverfahren
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In den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt weiterhin ein Verfahren zum Montieren eines erfindungsgemäßen Luftfilters, bei dem der Durchlassstutzen 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, so dass der Durchlassstutzen und der Auslassstutzen dicht miteinander verbunden werden.
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Vor der Durchführung von Schritt a) können ggf. 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 eingerichtet. Diese Verbindung wird auf einfache Weise durch Drehen des Filterelements erhalten.
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Vorzugsweise ist die in 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 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 mit einem Primärluftdurchlass und einem Sekundärluftdurchlass, das in dem Filtergehäuse angeordnet ist und das ein sternförmig gefaltetes Filtermedium aufweist, in welchem eine Ausnehmung mehrere Falten durchbricht, wobei ein Durchlassstutzen, an dem der Sekundärluftdurchlass ausgebildet ist, durch die Ausnehmung verläuft, in einer schematischen Schnittansicht;
- 2 das Filterelement des Luftfilters von 1 in einer vergrößerten schematischen Schnittansicht;
- 3 das Filterelement des Luftfilters von 1 in einer schematischen Perspektivansicht;
- 4 ein schematisches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Montageverfahrens.
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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 Primärluftauslass 20 und der Sekundärluftauslass 22 sind hier an dem Gehäusetopf 14 ausgebildet. Der Rohlufteinlass 18 ist vorliegend an dem Gehäusedeckel 16 ausgebildet. Das Filtergehäuse 12 kann diagonal geteilt sein, wie dies schematisch durch Wellenlinien T 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 gegenüber 1 vergrößerten 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 außen nach radial innen durchströmbar. Das Filtermedium 32 ist sternförmig gefaltet. 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. Der Primärluftdurchlass 46 ist durch einen Durchbruch in der ersten Endscheibe 36 gebildet. Über den Primärluftdurchlass 46 kommuniziert die Reinseite 44 mit dem Primärluftauslass 20. Der Primärluftdurchlass 46 kann von einem ringförmigen Vorsprung 48 umgeben sein. Der Vorsprung 48 steht in axialer Richtung über einen Frontabschnitt 50 der ersten Endscheibe 36 vor. Der Frontabschnitt 50 erstreckt sich hier in einer zur Längsachse 33 senkrechten Ebene. An dem Vorsprung 48 kann ein Dichtelement 52 gehalten sein, insbesondere an den Vorsprung 48 angespritzt sein. Das Dichtelement 52 dichtet den Primärluftauslass 20, hier den weiteren Auslassstutzen 26, gegenüber der ersten Endscheibe 36 ab. Der Primärluftdurchlass 46 und der Vorsprung 48 können koaxial zur Längsachse 33 angeordnet sein.
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Das Filterelement 30 weist einen Sekundärluftdurchlass 54 auf. Der Sekundärluftdurchlass 54 ist an einem Durchlassstutzen 56 ausgebildet. Der Durchlassstutzen 56 umgibt einen Kanal, welcher den Sekundärluftdurchlass 54 bildet. Der Durchlassstutzen 56 durchragt das Filtermedium 32. Bei der dargestellten Ausführungsform des Filterelements 30 erstreckt sich der Durchlassstutzen 56 geradlinig und radial zur Längsachse 33. Der Durchlassstutzen 56 mit dem Sekundärluftauslass 54 kann in axialer Richtung mittig am Filterelement 30 angeordnet sein.
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Das Filtermedium 32 weist eine Ausnehmung 58 auf, durch welche der Durchlassstutzen 56 geführt ist. Die Ausnehmung 58 durchbricht das Filtermedium 32 im Bereich mehrerer seiner Falten 60, vergleiche insbesondere 3. In 3 sind radial äußere Falzkanten 62 der Falten 60 zu erkennen; in 1 und 2 sind radial innere Falzkanten 62 der Falten 60 zu erkennen. Die Falten 60 bzw. Falzkanten 62 können sich parallel zur Längsachse 33 erstrecken. Im Bereich der Ausnehmung 58 verlaufen Teilabschnitte der Falten 60 jeweils von der ersten bzw. zweiten Endscheibe 36, 40 bis zu der Ausnehmung 58. Im übrigen Umfangsbereich des Filterelements 30 verlaufen die Falten 60 durchgängig von der ersten Endscheibe 36 zur zweiten Endscheibe 40.
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Zur Abdichtung der Rohseite 42 gegenüber der Reinseite 44 im Bereich der Ausnehmung 58 sind an die Ausnehmung 58 angrenzende Stirnkanten 64 der (durch die Ausnehmung 58 unterbrochenen) Falten 60 miteinander verleimt, vergleiche insbesondere 2. Radial außen am Filtermedium 32 ist eine Dichtung 66 angeordnet, welche den Durchlassstutzen 56 ringförmig umgibt. Die Dichtung 66 dichtet den Durchlassstutzen 56 außenseitig gegenüber dem Filtermedium 32 ab. Die Dichtung 66 kann als eine Verklebung des Durchlassstutzens 56 mit dem Filtermedium 32 ausgeführt sein.
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Das Filterelement 30 weist hier ein Stützrohr 68 auf. Das Stützrohr 68 ist radial innen am Filtermedium 32 angeordnet. Das Stützrohr 68 erstreckt sich von der ersten Endscheibe 36 zur zweiten Endscheibe 40. Das Stützrohr 68 kann axial verlaufende Stege 70 und in Umfangsrichtung verlaufende Stege 72 aufweisen. Zwischen den Stegen 70, 72 sind durchströmbare Fenster 74 ausgebildet.
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Der Durchlassstutzen 56 kann einstückig mit dem Stützrohr 68 ausgebildet sein. Der Durchlassstutzen 56 kann an seinem radial inneren Ende einen Flansch 76 zur Anlage an dem Filtermedium 32 aufweisen. Vorliegend umgibt der Flansch 76 die Ausnehmung 58 reinseitig.
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Radial außen kann der Durchlassstutzen 56 über das Filtermedium 32 hinausragen. Der Durchlassstutzen 56 steht mit anderen Worten über das Filtermedium 32 über. An dem überstehenden freien Ende des Durchlassstutzens 56 kann ein in 1 bis 3 nicht näher dargestelltes Dichtelement gehalten sein. Bei in dem Filtergehäuse 12 montiertem Filterelement 30 ist das Dichtelement zwischen dem Durchlassstutzen 56 und Auslassstutzen 24 angeordnet.
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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 56 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 56 und der Sekundärluftauslass 22 bzw. Auslassstutzen 24, korrespondierend zueinander ausgerichtet sind. Dadurch wird eine dichte Verbindung zwischen dem Durchlassstutzen 56 und dem Auslassstutzen 24 eingerichtet. Insbesondere kann hierbei ein (in 1 nicht näher dargestelltes) Dichtelement zwischen dem Durchlassstutzen 56 und Auslassstutzen 24 angeordnet werden. Die Radialposition des Filterelements 30 im Gehäusetopf 14 kann durch die Führung des Vorsprungs 48, welcher 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 56 mit dem Auslassstutzen 24 korrespondiert, durch Verrasten eines (in 1 bis 3 nicht näher dargestellten) Halteelements des Filterelements 30 am Gehäusedeckel 16 gesichert.
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Abschließend wird in 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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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]
