DE102021112125A1

DE102021112125A1 - Filtersystem mit einem Resonator

Info

Publication number: DE102021112125A1
Application number: DE102021112125.6A
Authority: DE
Inventors: Daniel Schmid; Kevin Kohn; Sven Epli
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2021-05-10
Filing date: 2021-05-10
Publication date: 2022-11-10
Also published as: WO2022238159A1; US20240075418A1; CN117295889A; EP4337851A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Filtersystem (100) zum Filtern eines Fluids, wenigstens umfassend ein Filtergehäuse (110) mit wenigstens einem Gehäuseoberteil (112) und einem Gehäuseunterteil (114), die sich entlang einer Gehäuseachse (M) erstrecken, ein Filterpaket (1), das eine Reinfluidseite (52) und eine Rohfluidseite (50) trennt, umfassend wenigstens ein Filterelement (10), wobei das wenigstens eine Filterelement (10) einen um seine Längsachse (L) angeordneten hohlzylinderartigen Filterbalg (12) umfasst, wobei das Filterelement (10) an wenigstens einer ersten Stirnseite (26) im Wesentlichen geschlossen ausgebildet ist und eine erste Endscheibe (14) aufweist, die einer zweiten Endscheibe (16) mit einem Fluiddurchlass (29) für das gefilterte Fluid gegenüberliegt, sowie einen Resonator (40) mit einem, durch einen Boden (42) geschlossenen Ende, wobei der Resonator (40) im Inneren des Filterpakets (1) mit seinem Boden (42) zu der ersten Endscheibe (14) des Filterelements (10) gerichtet angeordnet ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Filtersystem zum Filtern eines Fluids mit einem Resonator, sowie ein Filterelement und ein Sekundärelement für ein solches Filtersystem, insbesondere eines Luftführungssystems einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs.
Stand der Technik
Aus der US 2014/102304 A1 ist eine Luftfilteranordnung für einen Motor bekannt, welche ein Filterelement, ein Schalldämpfungselement und eine Endkappe umfasst. Das Filterelement ist ein zylindrisches Filterelement, das einen hohlen Innenraum definiert. Das Schalldämpfungselement erstreckt sich in das hohle Innere des zylindrischen Filterelements. Das Schalldämpfungselement weist an einem ersten Ende einen Flansch auf. Der Flansch hat einen Durchmesser, der größer als ein Durchmesser des hohlen Innenraums ist. Die Endkappe ist an dem zylindrischen Filterelement befestigt und dient dazu, das Schalldämpfungselement relativ zum Filterelement zu fixieren. Das Schalldämpfungselement ist wirksam, um Motorgeräusche zu reduzieren, die durch die Luftfilteranordnung wandern.
Offenbarung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Filtersystem zum Filtern eines Fluids mit einem Resonator zu schaffen, welches eine verbesserte Geräuschdämpfung ermöglicht.
Eine weitere Aufgabe ist die Bereitstellung eines Filterelements für ein solches Filtersystem, welches eine verbesserte Geräuschdämpfung ermöglicht.
Eine weitere Aufgabe ist die Bereitstellung eines Sekundärelements für ein solches Filtersystem, welches eine verbesserte Geräuschdämpfung ermöglicht.
Die vorgenannte Aufgabe wird nach einem Aspekt der Erfindung von einem Filtersystem zum Filtern eines Fluids gelöst, wenigstens umfassend ein Filtergehäuse mit wenigstens einem Gehäuseoberteil und einem Gehäuseunterteil, die sich entlang einer Gehäuseachse erstrecken, ein Filterpaket das eine Reinfluidseite und eine Rohfluidseite trennt, umfassend wenigstens ein Filterelement, wobei das wenigstens eine Filterelement einen um seine Längsachse angeordneten hohlzylinderartigen Filterbalg umfasst, wobei das Filterelement an wenigstens einer ersten Stirnseite im Wesentlichen geschlossen ausgebildet ist und eine erste Endscheibe aufweist, die einer zweiten Endscheibe mit einem Fluiddurchlass für das gefilterte Fluid gegenüberliegt, sowie einen Resonator mit einem, durch einen Boden geschlossenen Ende, wobei der Resonator im Inneren des Filterpakets mit seinem Boden zu der ersten Endscheibe des Filterelements gerichtet angeordnet ist.
Die weitere Aufgabe wird gelöst von einem Filterelement zur Verwendung in einem Filtersystem, mit einem um seine Längsachse angeordneten hohlzylinderartigen Filterbalg, wobei das Filterelement an einer ersten Stirnseite im Wesentlichen geschlossen ausgebildet ist und die erste Stirnseite wenigstens eine erste Endscheibe aufweist, die einer zweiten Endscheibe mit einem Fluiddurchlass für das gefilterte Fluid gegenüberliegt.
Die weitere Aufgabe wird gelöst von einem Sekundärelement zur Verwendung in einem Filtersystem, mit einem um seine Längsachse angeordneten hohlzylinderartigen Filterbalg, wobei das Sekundärelement an einer Stirnseite eine Endscheibe aufweist.
Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
Es wird nach einem Aspekt der Erfindung ein Filtersystem zum Filtern eines Fluids vorgeschlagen, wenigstens umfassend ein Filtergehäuse mit wenigstens einem Gehäuseoberteil und einem Gehäuseunterteil, die sich entlang einer Gehäuseachse erstrecken, ein Filterpaket, das eine Reinfluidseite und eine Rohfluidseite fluiddicht trennt, umfassend wenigstens ein Filterelement, wobei das wenigstens eine Filterelement einen um seine Längsachse angeordneten hohlzylinderartigen Filterbalg umfasst, und wobei das Filterelement an wenigstens einer ersten Stirnseite im Wesentlichen geschlossen ausgebildet ist und eine erste Endscheibe aufweist, die einer zweiten Endscheibe mit einem Fluiddurchlass für das gefilterte Fluid gegenüberliegt, sowie einen Resonator mit einem durch einen Boden geschlossenen Ende. Dabei ist der Resonator im Inneren des Filterpakets mit seinem Boden zu der ersten Endscheibe des Filterelements gerichtet angeordnet.
Vorteilhaft weist das Filtersystem, welches zum Filtern eines Fluids, insbesondere eines Luftführungssystems einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs ausgebildet ist, einen Resonator zur Geräuschdämpfung des strömenden Fluids bei Durchströmen des Filterelements des Filtersystems auf. Der Resonator kann als Teil des Filtergehäuses, mit diesem fest verbunden, beispielsweise verschweißt, oder austauschbar, beispielsweise geklipst oder geschraubt, auf der Reinfluidseite des Filtersystems angeordnet sein.
Der Resonator kann aus akustischen Gründen vorteilhaft als Rohr, das einseitig geöffnet ist und auf der anderen Seite mit einem Boden verschlossen ist, ausgebildet sein. Der Resonator ist im Inneren des Filterpakets so angeordnet, dass sein Boden zu der ersten Endscheibe des Filterpakets hin ausgerichtet ist. Insbesondere kann der Resonator zweckmäßigerweise konzentrisch zu der Gehäuseachse angeordnet sein, um eine vorteilhafte akustische Dämpfung des Filtersystems zu bewirken.
Das Filterpaket kann beispielsweise ein Filterelement umfassen, das entlang seiner Längsachse beidseitig geöffnet ist, wobei eine Seite des Filterelements zum Filtergehäuse abdichtet.
Der hohlzylinderartige Filterbalg weist eine geschlossene Umfangswand auf, die eine Längsachse umgibt und kann einen beliebigen Querschnitt aufweisen. Der Querschnitt des Filterbalgs kann kreisrund, rechteckig, dreieckig, mehreckig, oval oder dergleichen sein und kann günstig an einen vorhandenen Bauraum angepasst werden. Der Filterbalg kann ein gefaltetes Filtermedium oder gewickelte Lagen von Filtermedium umfassen. Auch eine Kombination von gefalteten und gewickelten Filtermedien ist möglich.
Die zweite offene Seite des Filterelements kann in einem Ausführungsbeispiel zum Resonatorrohr abgedichtet sein. Die Dichtung kann dabei als Zweikomponenten (2K) - Dichtung, als Polyurethan (PUR) - Dichtung, als O-Ring- oder Kunststoff-Kunststoff-Dichtung, bzw. als Labyrinth-Dichtung ausgebildet sein. Die Dichtung kann dabei am Filterelement, beispielsweise an einem Mittelrohr oder an einer Endscheibe oder am Resonator angeordnet sein.
Das Filterpaket kann weiter ein Sekundärelement aufweisen, welches als Sicherheitselement im Inneren des Filterelements angeordnet ist und welches auch zum Filtergehäuse hin abdichtet. Das Sekundärelement dient dazu, bei einem Wechsel des Filterelements zu verhindern, dass Rohfluid auf die Reinfluidseite und somit zum Reinfluidausgang gelangen kann. Das Sekundärelement kann beispielsweise ausgeführt als sogenanntes Sockenelement ausgebildet sein, welches am nicht gegen das Filtergehäuse gedichteten Ende mit einem dichten Kunststoffdeckel abgedichtet ist. Alternativ kann das Sekundärelement auch als geschraubtes Sicherheitselement ausgebildet sein, das am Boden geöffnet ist und dann durch den Resonator abgedichtet wird. Beim Sockenelement kann eine Stützstruktur des Sekundärelements zum Stützen des Filterbalgs Teil des Gehäuses sein oder als separates Bauteil eingeklipst, geschweißt oder geschraubt werden.
Das Sekundärelement kann durch eine Dichtungseinrichtung an der offenen Endscheibe gegenüber dem Resonator abgedichtet sein. Die Dichtung kann dabei beispielsweise als 2K-Dichtung, als PUR-Dichtung, als O-Ring-Dichtung oder als Kunststoff-Kunststoff-Dichtung, bzw. als Labyrinth-Dichtung, ausgeführt sein. Die Dichtung kann dabei an der Endscheibe des Sekundärelements oder am Resonator angeordnet sein.
Ein solcher Resonator lässt sich in einem Filtersystem bauraumsparend unterbringen und kann kostengünstig hergestellt werden.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Filtersystems können der Resonator und das Filterpaket über eine Dichteinrichtung aneinandergrenzen. Der Resonator kann vorteilhaft gegen das Filterelement oder ein Sekundärelement, beispielsweise an einer offenen Endscheibe abgedichtet sein. Auf diese Weise kann der Resonator das Filterelement und/oder das Sekundärelement an der offenen Endscheibe abdichten. Die Dichtung kann dabei beispielsweise als 2K-Dichtung, als PUR-Dichtung, als O-Ring-Dichtung oder als Kunststoff-Kunststoff-Dichtung, bzw. als Labyrinth-Dichtung, ausgeführt sein. Die Dichtung kann dabei an der Endscheibe des Sekundärelements oder Filterelements oder am Resonator angeordnet sein.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Filtersystems kann das Filterpaket ein im Inneren des Filterbalgs angeordnetes Mittelrohr umfassen, wobei der Boden des Resonators in einen Boden des Mittelrohrs des Filterpakets integriert ist. Auf diese Weise kann der Resonator günstig gefertigt und stabil im Filterpaket fixiert werden. Auch die Montage des Resonators kann so vereinfacht werden.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Filtersystems kann ein dem Boden gegenüber liegendes offenes Ende des Resonators im Bereich der zweiten Endscheibe befestigt sein. Dadurch kann der Resonator auf günstige Weise an dem Filterelement, beispielsweise an der Endscheibe oder an einem Sekundärelement montiert werden und lässt sich beim Wechsel des Filterelements bei Bedarf ebenfalls leicht entfernen und in ein anderes Filterelement montieren. Auf diese Weise kann der Resonator, der wenig Verschleiß unterliegt, günstig wiederverwendet werden.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Filtersystems kann die erste Endscheibe eine Öffnung aufweisen, durch welche der Resonator teilweise durchgreift, wobei die Öffnung der Endscheibe zu dem Resonator abschließt. Die Öffnung kann insbesondere bei einer konzentrischen Anordnung des Resonators zentral in der Endscheibe ausgebildet sein. Der Resonator dichtet das Filterelement auf diese Weise ab. Bei einem Wechsel des Filterelements kann der Resonator vorteilhaft an dem Filtergehäuse montiert bleiben und muss nicht mit dem Filterelement gewechselt werden.
Die Öffnung der Endscheibe zu dem Resonator kann fluiddicht abschließen. Eine lediglich akustische Abdichtung kann jedoch ausreichend sein, wenn die Dichtstelle auf der Reinseite des Filterelements, insbesondere des Hauptelements, liegt.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Filtersystems kann die erste Endscheibe eine um die Öffnung umlaufende Dichtstruktur als Dichteinrichtung, insbesondere eine PUR-Dichtung oder eine O-Ring-Dichtung oder eine 2K-Dichtung, oder eine Labyrinth-Dichtung aufweisen. Dadurch kann die Rohfluidseite vorteilhaft gegen die Reinfluidseite des Filtersystems abgedichtet werden. Die Dichtstruktur kann an der Endscheibe angeordnet sein, da sich so der Resonator günstig fertigen lässt. Alternativ kann die Dichtstruktur jedoch auch an dem Resonator angeordnet sein.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Filtersystems kann der Resonator über eine Rastverbindung mit dem Mittelrohr verbunden sein. Auf diese Weise kann der Resonator auf einfache Art in das Filterelement eingesetzt werden und bei einem Wechsel des Filterelements auch entnommen werden. Dadurch lässt sich der Resonator günstig wiederverwenden, da er im Wesentlichen keinem Verschleiß unterliegt.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Filtersystems kann der Resonator mit einem der ersten Stirnseite des Filterelements gegenüber liegenden Ende des Mittelrohrs verbunden sein. Insbesondere kann der Resonator über eine Rastverbindung verbunden sein. Insbesondere kann der Resonator von der Reinfluidseite aus wechselbar angeordnet sein. Dadurch kann der Resonator auf günstige Weise an dem Filterelement montiert werden und lässt sich beim Wechsel des Filterelements ebenfalls leicht entfernen und in ein anderes Filterelement montieren. Auf diese Weise kann der Resonator, der wenig Verschleiß unterliegt, günstig wiederverwendet werden.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Filtersystems kann der Resonator von der ersten Stirnseite des Filterelements in die Öffnung der Endscheibe eingeschoben sein. Insbesondere kann der Resonator über eine Rastverbindung mit der Endscheibe verbunden sein. Auf diese Weise kann der Resonator einfach montiert und auch bei Bedarf wieder entfernt werden. Eine Abdichtung zwischen Resonator und Endscheibe des Filterelements kann günstig an der Endscheibe angeordnet sein. Dabei kann zweckmäßig eine umlaufende PUR-Dichtung oder eine O-Ring-Dichtung oder eine 2K-Dichtung oder eine Labyrinth-Dichtung als Dichteinrichtung eingesetzt werden. Damit ist eine sichere Abdichtung auch bei einem Wechsel des Resonators vorteilhaft möglich, da hierbei bei jedem Wechsel des Filterelements auch die Dichtung mit ausgetauscht wird.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Filtersystems kann das Filterpaket ferner ein Sekundärelement mit einem um seine Längsachse angeordneten hohlzylinderartigen Filterbalg umfassen, welches, insbesondere konzentrisch zu der Gehäuseachse, innerhalb des Mittelrohrs des Filterelements angeordnet ist. Dabei kann der Resonator wenigstens bereichsweise, insbesondere konzentrisch zu der Längsachse, im Inneren des Sekundärelements mit dem geschlossenen Ende zu der ersten Endscheibe des Filterelements gerichtet angeordnet sein.
Das Filterpaket kann ein Sekundärelement aufweisen, welches als Sicherheitselement im Inneren des Filterelements angeordnet ist und welches auch zum Filtergehäuse hin abdichtet. Das Sekundärelement dient dazu, bei einem Wechsel des Filterelements zu verhindern, dass Rohfluid auf die Reinfluidseite und somit zum Reinfluidausgang gelangen kann. Das Sekundärelement kann beispielsweise ausgeführt als sogenanntes Sockenelement ausgebildet sein, welches am nicht gegen das Filtergehäuse gedichteten Ende mit einem dichten Kunststoffdeckel abgedichtet ist. Alternativ kann das Sekundärelement auch als geschraubtes Sicherheitselement ausgebildet sein, das am Boden geöffnet ist und dann durch den Resonator abgedichtet wird. Beim Sockenelement kann das Mittelrohr Teil des Gehäuses sein oder als separates Bauteil eingeklipst, geschweißt, verklebt oder geschraubt werden.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Filtersystems kann das Sekundärelement eine Endscheibe mit einer Öffnung aufweisen, durch welche der Resonator teilweise durchgreift, wobei die Öffnung der Endscheibe zu dem Resonator dicht abschließt. Auf diese Weise kann der Resonator das Sekundärelement zweckmäßig abdichten. Dadurch kann der Resonator bei einem Wechsel des Sekundärelements an dem Filtergehäuse montiert bleiben und muss nicht mit ausgebaut und/oder gewechselt werden.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Filtersystems kann die Endscheibe eine um die Öffnung umlaufende Dichtstruktur, insbesondere eine 2K-Dichtung oder eine PUR-Dichtung oder eine O-Ring-Dichtung oder eine Labyrinth-Dichtung aufweisen. Das Sekundärelement kann durch eine Dichtungseinrichtung an der offenen Endscheibe gegenüber dem Resonator abgedichtet sein. Die Dichtung kann dabei beispielsweise als 2K-Dichtung, als PUR-Dichtung, als O-Ring-Dichtung oder als Kunststoff-Kunststoff-Dichtung, bzw. als Labyrinth-Dichtung, ausgeführt sein. Die Dichtung kann dabei an der Endscheibe des Sekundärelements oder alternativ auch am Resonator angeordnet sein.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Filtersystems kann der Resonator mit einer Stützstruktur des Sekundärelements verbunden, insbesondere einteilig verbunden sein. Auf diese Weise kann der Resonator günstig gefertigt und stabil im Sekundärelement fixiert werden. Auch die Montage des Resonators kann so vereinfacht werden, da der Resonator zusammen mit dem Sekundärelement in das Filtergehäuse eingesetzt werden kann.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Filtersystems kann der Resonator mit der Endscheibe des Sekundärelements über eine Rastverbindung verbunden sein. Auf diese Weise kann der Resonator auf einfache Art in das Sekundärelement eingesetzt werden und bei einem Wechsel des Sekundärelements auch entnommen werden. Dadurch lässt sich der Resonator günstig wiederverwenden, da er im Wesentlichen keinem Verschleiß unterliegt
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Filtersystems kann der Resonator von der Stirnseite des Sekundärelements in die Öffnung der Endscheibe eingeschoben sein. Insbesondere kann der Resonator über eine Rastverbindung mit der Endscheibe verbunden sein. Auf diese Weise kann der Resonator einfach montiert und auch bei Bedarf wieder entfernt werden. Eine Abdichtung zwischen Resonator und Endscheibe des Sekundärelements kann günstig an der Endscheibe angeordnet sein. Dabei kann zweckmäßig eine umlaufende PUR-Dichtung oder eine O-Ring-Dichtung oder eine 2K-Dichtung oder eine Labyrinth-Dichtung als Dichteinrichtung eingesetzt werden. Damit ist eine sichere Abdichtung auch bei einem Wechsel des Resonators vorteilhaft möglich.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Filtersystems kann der Resonator mit einem der ersten Stirnseite des Filterelements gegenüber liegenden Ende der Stützstruktur des Sekundärelements verbunden sein, insbesondere über eine Rastverbindung verbunden sein. Insbesondere kann der Resonator von einer Reinfluidseite aus wechselbar angeordnet sein. Dadurch kann der Resonator auf günstige Weise an dem Sekundärelement montiert werden und lässt sich beim Wechsel des Sekundärelements ebenfalls leicht entfernen und in ein anderes Sekundärelement montieren. Auf diese Weise kann der Resonator, der wenig Verschleiß unterliegt, günstig wiederverwendet werden.
Vorteilhaft kann das Filtersystem an der geschlossenen Seite des Filterpakets zusätzliche Maßnahmen zur Reduktion der Schallemission aufweisen. So kann in den Boden des Filterpakets zusätzlich eine Resonatorstruktur als Nebenschlussresonator integriert sein. An dem Boden kann wenigstens eine elementseitige Resonatorstruktur zur Geräuschdämpfung eines strömenden Fluids ausgebildet sein. Die elementseitige Resonatorstruktur kann zwei durch eine Trennwand voneinander getrennten Nuten aufweisen, wobei wenigstens eine der beiden Nuten über eine Öffnung mit einem Innenraum des Filterpakets verbunden ist. Auf einer Innenseite des Gehäuseunterteils kann ein zu der elementseitigen Resonatorstruktur komplementäre gehäuseseitige Resonatorstruktur ausgebildet sein, welche zwei durch eine Trennwand voneinander getrennte Nuten aufweist. Beim bestimmungsgemäßen Zusammenbau des Filtersystems kann die elementseitige Resonatorstruktur mit der gehäuseseitigen Resonatorstruktur dicht abschließen. Die elementseitigen und gehäuseseitigen Nuten können wenigstens einer der beiden Resonatorstrukturen über Verbindungsöffnungen in wenigstens einer der Trennwände fluidisch verbunden sein.
Die gehäuseseitige Resonatorstruktur kann auf der Innenseite des Gehäuseunterteils ausgebildet sein und kann zweckmäßigerweise spiegelbildlich komplementär zu der elementseitigen Resonatorstruktur ausgebildet sein. Beim Einbau des Filterelements in das Filtergehäuse und Verschließen des Filtergehäuses mit dem Gehäuseunterteil wirken die beiden Resonatorstrukturen zusammen und bilden zwei durch Trennwände getrennte Hohlräume, welche über Verbindungsöffnungen in den Trennwänden einen gewissen Fluidaustausch miteinander zur Geräuschdämpfung ermöglichen. So wird der eigentlich Resonator erst beim Zusammenbau des Filtersystems mit den zwei zueinander passenden Resonatorstrukturen gebildet.
Die Abdichtung der beiden Resonatorstrukturen kann über ein geeignetes Dichtmaterial erfolgen, beispielsweise Polyurethan (PUR), welches üblicherweise zur Fertigung einer Endscheibe eines solchen Filterelements durch Anschäumen von PUR-Schaum an den Boden des Filterelements verwendet wird. Auf diese Weise kann die Abdichtung einfach und zuverlässig erreicht werden, und es sind keine zusätzlichen Fertigungsschritte erforderlich.
Ein solcher Nebenschlussresonator lässt sich auf sehr begrenztem Bauraum umsetzen und kann kostengünstig hergestellt werden.
Es wird nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ein Filterelement zur Verwendung in einem Filtersystem vorgeschlagen, mit einem um seine Längsachse angeordneten hohlzylinderartigen Filterbalg, wobei das Filterelement an einer ersten Stirnseite zumindest im Wesentlichen geschlossen ausgebildet ist und die erste Stirnseite wenigstens eine erste Endscheibe aufweist, die einer zweiten Endscheibe mit einem Fluiddurchlass für das gefilterte Fluid gegenüberliegt. Mit dem erfindungsgemäßen Filterelement ist eine vorteilhafte Verwendung eines Resonators in dem Filtersystem möglich, um so eine wirksame Geräuschdämpfung des strömenden Fluids in dem Filtersystem zu erreichen. Dies ist besonders vorteilhaft bei einer Anwendung in einem Luftführungssystem einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug.
Das Filterelement kann an seiner ersten Stirnseite eine Endscheibe mit einer Öffnung aufweisen, welche wie vorstehend beschrieben, durch einen Resonator abgedichtet sein kann. In einer alternativen Ausführungsform kann die Endscheibe jedoch auch geschlossen ausgebildet sein und der Resonator im Inneren des Filterelements angeordnet sein.
Die Endscheibe kann beispielsweise komplett aus PUR ausgebildet sein. In alternativen Ausführungsformen kann die Endscheibe jedoch auch als Kunststoffendscheibe, als geklebte Metallendscheibe oder als Kombination einer Endscheibe aus PUR und Kunststoff ausgebildet sein.
Es wird nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ein Sekundärelement zur Verwendung in einem Filtersystem vorgeschlagen, mit einem um seine Längsachse angeordneten hohlzylinderartigen Filterbalg, wobei das Sekundärelement an einer Stirnseite eine Endscheibe aufweist. Mit dem erfindungsgemäßen Sekundärelement ist eine vorteilhafte Verwendung eines Resonators in dem Filtersystem möglich, um so eine wirksame Geräuschdämpfung des strömenden Fluids in dem Filtersystem zu erreichen. Dies ist besonders vorteilhaft bei einer Anwendung in einem Luftführungssystem einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug.
Figurenliste
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen beispielhaft:

1 eine isometrische Darstellung eines Filtersystems nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 einen Längsschnitt durch ein Filtersystem nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Resonator, welcher eine offene Endscheibe eines Sekundärelements eines Filterpakets verschließt;
3 einen vergrößerten Längsschnitt des Filtersystems nach 2 im Bereich der Endscheiben des Filterpakets;
4 eine Ausschnittvergrößerung aus 3;
5 einen vergrößerten Längsschnitt des Filtersystems nach 2 im Bereich der Endscheiben des Filterpakets mit einer Dichteinrichtung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel;
6 eine Ausschnittvergrößerung aus 5;
7 einen Längsschnitt durch ein Filtersystem nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Resonator, welcher eine offene Endscheibe eines Filterelements eines Filterpakets verschließt;
8 eine Ausschnittvergrößerung aus 7 im Bereich der Endscheibe des Filterelements;
9 eine Ausschnittvergrößerung aus 7 im Bereich der Endscheibe des Filterelements mit einer Dichteinrichtung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel;
10 einen Längsschnitt durch ein Filtersystem nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Resonator, welcher die offenen Endscheiben eines Filterelements und eines Sekundärelements eines Filterpakets verschließt;
11 eine Ausschnittvergrößerung aus 10 im Bereich der Endscheiben des Filterpakets;
12 eine Ausschnittvergrößerung aus 10 im Bereich der Endscheiben des Filterpakets mit einer Dichteinrichtung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel;
13 einen Längsschnitt durch ein Filterelement mit Resonator nach einem weiteren Ausführungsbeispiel, bei dem der Resonator als Teil des Mittelrohrs des Filterelements ausgebildet ist;
14 das Mittelrohr mit integriertem Resonator nach dem Ausführungsbeispiel aus 13 in längsgeschnittener isometrischer Darstellung;
15 einen Längsschnitt durch ein Filtersystem mit Resonator nach einem weiteren Ausführungsbeispiel, bei dem der Resonator als Teil einer Endscheibe eines Sekundärelements ausgebildet ist;
16 eine Explosionsdarstellung eines Filtersystems mit Resonator nach einem weiteren Ausführungsbeispiel, bei dem der Resonator als Teil einer Stützstruktur eines Sekundärelements ausgebildet ist;
17 eine längsgeschnittene isometrische Darstellung des Filtersystems nach 16;
18 das Sekundärelement des Filtersystems nach 17;
19 einen Längsschnitt durch ein Filtersystem mit Resonator nach einem weiteren Ausführungsbeispiel, bei dem der Resonator über eine Rastverbindung mit einer Endscheibe eines Sekundärelements verbunden ist;
20 eine Ausschnittvergrößerung der Rastverbindung des Resonators nach dem Ausführungsbeispiel in 19 in isometrischer Darstellung;
21 das Sekundärelement des Filtersystems nach 19 in längsgeschnittener isometrischer Darstellung;
22 eine Explosionsdarstellung eines Filtersystems mit Resonator nach einem weiteren Ausführungsbeispiel, bei dem der Resonator mit einem der ersten Stirnseite des Filterelements gegenüber liegenden Ende des Mittelrohrs verbunden ist;
23 das Filterelement des Filtersystems nach 22 mit montiertem Resonator in isometrischer Darstellung;
24 eine Ausschnittvergrößerung der Rastverbindung des Resonators nach 23;
25 einen Längsschnitt durch ein Filtersystem mit Resonator nach einem weiteren Ausführungsbeispiel, bei dem der Resonator in eine Öffnung einer Endscheibe eines Sekundärelements eingeschoben ist;
26 eine Ausschnittvergrößerung der Rastverbindung des Resonators nach 25;
27 eine Ausschnittvergrößerung einer Dichtstruktur des Resonators nach 25;
28 eine längsgeschnittene isometrische Darstellung des Sekundärelements des Ausführungsbeispiels nach 25 in Draufsicht auf die Endscheibe;
29 eine isometrische Darstellung der Rastverbindung des Resonators nach 28;
30 eine Explosionsdarstellung des Sekundärelements mit Resonator des Ausführungsbeispiels nach 25;
31 eine isometrische Darstellung eines Filterelements mit Resonator nach einem weiteren Ausführungsbeispiel, bei dem der Resonator in eine Öffnung einer Endscheibe des Filterelements eingeschoben ist;
32 das Filterelement nach 31 mit montiertem Resonator;
33 eine isometrische Darstellung der Rastverbindung des Resonators nach 31;
34 eine längsgeschnittene isometrische Darstellung eines Filtersystems nach einem weiteren Ausführungsbeispiel, bei dem der Resonator am Sekundärelement montiert und von einer Reinfluidseite aus wechselbar ist;
35 eine Explosionsdarstellung des Sekundärelements mit Resonator des Ausführungsbeispiels nach 34;
36 eine isometrische Darstellung der Rastverbindung des Resonators nach 34;
37 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Filtersystems mit einem zusätzlichen Nebenschlussresonator mit isometrischer Ansicht auf eine filterelementseitige Resonatorstruktur; und
38 eine isometrische Ansicht des Filtersystems mit dem Filterpaket aus 37 mit Sicht auf eine Innenseite des Gehäuseunterteils mit einer gehäuseseitigen Resonatorstruktur.

Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
Im Folgenden verwendete Richtungsterminologie mit Begriffen wie „links“, „rechts“, „oben“, „unten“, „davor“ „dahinter“, „danach“ und dergleichen dient lediglich dem besseren Verständnis der Figuren und soll in keinem Fall eine Beschränkung der Allgemeinheit darstellen. Die dargestellten Komponenten und Elemente, deren Auslegung und Verwendung können im Sinne der Überlegungen eines Fachmanns variieren und an die jeweiligen Anwendungen angepasst werden.
1 zeigt eine isometrische Darstellung eines Filtersystems 100 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, während in 2 ein Längsschnitt durch das Filtersystem mit Resonator 40 dargestellt ist, welcher eine offene Endscheibe 14 eines Sekundärelements 60 eines Filterpakets 1 verschließt. 3 zeigt einen vergrößerten Längsschnitt des Filtersystems nach 2 im Bereich von Endscheiben 14, 66 des Filterpakets 1. In 4 ist eine Ausschnittvergrößerung aus 3 erkennbar.
Das Filtersystem 100 zum Filtern eines Fluids, insbesondere eines Luftführungssystems einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, umfasst ein Filtergehäuse 110 mit einem Gehäuseoberteil 112 und einem Gehäuseunterteil 114, die sich entlang einer Gehäuseachse M erstrecken. Die beiden Gehäuseteile 112, 114 sind über Verbindungselemente 118 verbunden, beispielsweise verklipst, sodass zum Wechsel des Filterelements 10 das Filtergehäuse 110 leicht geöffnet, das Gehäuseunterteil 114 abgenommen und das Filterelement 10 dem Gehäuseoberteil 112 entnommen werden kann.
Das Filtersystem 100 umfasst weiter ein Filterpaket 1, das eine Reinfluidseite 52 und eine Rohfluidseite 50 fluiddicht trennt. Das Filterpaket 1 umfasst ein Filterelement 10, wobei das Filterelement 10 einen um seine Längsachse L angeordneten hohlzylinderartigen Filterbalg 12 umfasst. Das Filterelement 10 weist an einer ersten Stirnseite 26 eine erste Endscheibe 14 aufweist, die einer zweiten Endscheibe 16 an einer zweiten Stirnseite 28 gegenüberliegt, die einen Fluiddurchlass 29 für das gefilterte Fluid aufweist.
Das Filterelement 10 weist ein konzentrisch im Inneren des Filterbalgs 12 angeordnetes Mittelrohr 30 auf, welches den Filterbalg 12 gegen den Druck des von radial außen nach innen strömenden Fluids abstützt.
Das Filterpaket 1 umfasst ferner ein Sekundärelement 60 mit einem um seine Längsachse N angeordneten hohlzylinderartigen Filterbalg 62, welcher, insbesondere in dem gezeigten Ausführungsbeispiel konzentrisch zu der Gehäuseachse M, innerhalb des Mittelrohrs 30 des Filterelements 10 angeordnet ist. Das Sekundärelement 60 weist eine im Inneren des Filterbalgs 62 angeordnete Stützstruktur 64 auf, welche den Filterbalg 62 gegen Kräfte des durch den Filterbalg 62 strömenden Fluids abstützt.
Das Sekundärelement 60 ist über eine innen liegende Verschraubung 80 mit dem Gehäuseoberteil 112 verschraubt und dient beispielsweise dazu, bei einem Wechsel des Filterelements 10 den Reinfluidauslass 104 und den weiteren Fluidtrakt vor Verschmutzung zu schützen. Außerdem kann das Sekundärelement 60 auch bei einem Versagen des Filterbalgs 12 des Filterelements 10 zumindest einen Teil der Filterung übernehmen und so ebenfalls den Reinfluidauslass 104 und den weiteren Fluidtrakt vor Verschmutzung schützen.
Das Sekundärelement 60 ist am oberen, zum Reinfluidauslass 104 gerichteten Ende offen ausgebildet und weist an einer Stirnseite 68 an seinem gegenüber liegenden Ende 77 eine Endscheibe 66 auf.
Das Gehäuseoberteil 112 weist einen seitlichen Fluideinlass 102 auf, durch den das Fluid, beispielsweise Luft, in das Filtergehäuse 110 einströmen, durch Filterelement 10 und Sekundärelement 60 von der radial außen liegenden Rohfluidseite 50 auf die innen liegende Reinfluidseite 52 strömen und durch einen oben liegenden Fluidauslass 104 das Filtergehäuse 110 gefiltert wieder verlassen kann.
Das Filterpaket 1 umfasst weiter einen Resonator 40 mit einem, durch einen Boden 42 geschlossenen Ende. Der Resonator 40 ist im Inneren des Filterpakets 1 mit seinem Boden 42 zu der ersten Endscheibe 14 des Filterelements 10 gerichtet angeordnet.
Der Resonator 40 ist als ein sich konisch zum offenen Ende 43 weitendes Rohr ausgebildet.
Bei dem in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Resonator 40 konzentrisch zu der Längsachse N im Inneren des Sekundärelements 60 mit dem geschlossenen Ende 42 zu der ersten Endscheibe 14 des Filterelements 10 gerichtet angeordnet.
Der Resonator 40 und das Filterpaket 1 grenzen über eine Dichteinrichtung 22 aneinander. Das dem Boden 42 gegenüber liegende offene Ende 43 des Resonators 40 ist im Bereich der zweiten Endscheibe 16 befestigt, beispielsweise am oberen Ende der Stützstruktur 64 des Sekundärelements 60.
Das Sekundärelement 60 weist eine Endscheibe 66 mit einer zentralen Öffnung 70 auf, durch welche der Resonator 40 teilweise durchgreift. Die Endscheibe 66 ist mit der Stützstruktur 64 des Sekundärelements 60 verbunden und weist beispielsweise eine mit PUR umschäumte profilierte Scheibe mit der zentralen Öffnung 70 auf.
Die Öffnung 70 der Endscheibe 66 schließt zu dem Resonator 40 dicht ab.
Die Dichteinrichtung 22, mittels welcher der Resonator 40 gegen die Endscheibe 66 des Sekundärelements 60 gedichtet ist, weist eine um die Öffnung 70 umlaufende Dichtstruktur 72 auf, welche insbesondere als eine 2K-Dichtung 73 oder eine PUR-Dichtung 75 oder eine O-Ring-Dichtung 76 oder eine Labyrinth-Dichtung ausgebildet sein kann.
Bei dem in den 2 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Dichtstruktur 72 als 2K-Dichtung 73 ausgebildet, wie insbesondere der Ausschnittvergrößerung in der 4 zu entnehmen ist. Die Dichtstruktur 72 ist an das Strukturmaterial der Endscheibe 66 angespritzt und weist mehrere an dem Resonator 40 anliegende Dichtlippen auf.
Der Resonator 40 dichtet in diesem Ausführungsbeispiel die Öffnung 70 der Endscheibe 66 gegen den Innenraum 33 des Filterelements 10 ab. Auf diese Weise ist der Reinfluidauslass 104 durch das Sekundärelement 60 wirksam gegen die Umgebung abgedichtet, wenn das Filterelement 10 bei einem Wechsel entfernt wird oder der Filterbalg 12 des Filterelements 10 versagt. Das Sekundärelement 60 kann so seine Schutzfunktion wirksam erfüllen.
In 5 ist in einem vergrößerten Längsschnitt des Filtersystems 100 nach 2 im Bereich der Endscheibe 66 des Sekundärelements 60 eine Dichteinrichtung 22 mit einer Dichtstruktur 72 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel dargestellt, welche als PUR-Dichtung 75 ausgebildet ist. Die Endscheibe 66 selbst ist wie bei dem vorigen Ausführungsbeispiel ausgebildet.
6 zeigt dazu eine Ausschnittvergrößerung aus 5. Die PUR-Dichtung 75 ist an das Strukturmaterial der Endscheibe 66 angeschäumt und liegt bei durch die Öffnung 70 geschobenem Resonator 40 an der Resonatorwand 41 an und dichtet so gegen die Resonatorwand 41 ab. Damit ist das Sekundärelement 60 wirksam gegen den Innenraum 33 des Filterelements 10 abgedichtet.
In 7 ist ein Längsschnitt durch ein Filtersystem 100 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Resonator 40 dargestellt, welcher eine offene Endscheibe 14 eines Filterelements 10 eines Filterpakets 1 verschließt. Das Filtersystem 100 weist in diesem Beispiel kein Sekundärelement auf.
Die erste Endscheibe 14 des Filterelements 10 weist eine Öffnung 18 auf, durch welche der Resonator 40 teilweise durchgreift. Dabei schließt die Öffnung 18 der Endscheibe 14 zu dem Resonator 40 ab. Die Öffnung 18 der Endscheibe 14 zu dem Resonator 40 kann fluiddicht abschließen. Eine akustische Abdichtung kann ausreichend sein, wenn die Dichtstelle auf der Reinseite des Filterelements, insbesondere des Hauptelements, liegt. Die erste Endscheibe 14 weist dazu eine um die Öffnung 18 umlaufende Dichtstruktur 20 als Dichteinrichtung 22 auf, welche insbesondere als eine PUR-Dichtung 24 oder eine O-Ring-Dichtung 25 oder eine 2K-Dichtung 23 oder als Kunststoff-Kunststoff-Dichtung in Form einer Labyrinth-Dichtung ausgebildet sein kann.
8 zeigt eine Ausschnittvergrößerung aus 7 im Bereich der Endscheibe 14 des Filterelements 10 mit einer als 2K-Dichtung 23 ausgebildeten Dichteinrichtung 22, während in 9 eine Ausschnittvergrößerung aus 7 im Bereich der Endscheibe 14 des Filterelements 10 mit einer Dichteinrichtung 22 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel in Form einer PUR-Dichtung 24 dargestellt ist.
10 zeigt einen Längsschnitt durch ein Filtersystem 100 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Resonator 40, welcher die offenen Endscheiben 14, 66 eines Filterelements 10 und eines Sekundärelements 60 eines Filterpakets 1 verschließt. Beide Endscheiben 14, 66 sowohl des Filterelements 10 als auch des Sekundärelements 60 weisen zentrale Öffnungen 18, bzw. 70 auf, durch welche der Resonator 40 durchgreift und so die Endscheiben 14, 66 verschließt und abdichtet.
11 zeigt dazu eine Ausschnittvergrößerung aus 10 im Bereich der Endscheiben 14, 66 des Filterpakets 1. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Dichtstrukturen 20, 72 als 2K-Dichtungen 23, 73 an den Öffnungen 18, 70 der Endscheiben 14, 66 angespritzt ausgebildet sind, welche bei eingeschobenem Resonator 40 mit Dichtlippen an der Resonatorwand 41 dicht anliegen.
12 zeigt eine Ausschnittvergrößerung aus 10 im Bereich der Endscheiben 14, 66 des Filterpakets 1 mit einer Dichteinrichtung 22 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel, bei dem die Dichtstrukturen 20, 72 als PUR-Dichtungen 24, 75 an den Öffnungen 18, 70 der Endscheiben 14, 66 angeschäumt ausgebildet sind, welche bei eingeschobenem Resonator 40 an der Resonatorwand 41 dicht anliegen.
In 13 ist ein Längsschnitt durch ein Filterelement 10 mit Resonator 40 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der Resonator 40 als Teil des Mittelrohrs 30 des Filterelements 10 ausgebildet ist.
Das Filterelement 10 umfasst den hohlzylinderartigen Filterbalg 12, welcher mit an den beiden gegenüber liegenden Stirnseiten 26, 28 mit den Endscheiben 14, 16 abgeschlossen ist. Die erste Endscheibe 14 weist einzelne Abstützelemente 36 auf, mit welcher das Filterelement 10 auf dem Gehäuseunterteil 114 eines Filtergehäuses 110 aufliegen kann. Die zweite Endscheibe 16 weist eine als kreisförmige Wulst ausgebildete Abstützstruktur 34 auf, mit welcher das Filterelement 10 am Gehäuseoberteil 112 abgestützt werden kann.
Der Filterbalg 12 wird auf der Innenseite von dem Mittelrohr 30 gegen den Druck des strömenden Fluids, welches von der außen liegenden Rohfluidseite 50 auf die innen liegende Reinfluidseite 52 strömt, abgestützt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Boden 42 des Resonators 40 in einen Boden 31 des Mittelrohrs 30 des Filterpakets 1 integriert. So ist der Resonator 40 einteilig mit dem Mittelrohr 30 ausgebildet und kann kostengünstig gefertigt werden. Außerdem muss der Resonator 40 so nicht in einem separaten Arbeitsgang montiert werden.
14 zeigt dazu das Mittelrohr 30 mit integriertem Resonator 40 nach dem Ausführungsbeispiel aus 13 in längsgeschnittener isometrischer Darstellung. Der Resonator 40 ist über mehrere radial von der Resonatorwand 41 zu dem Mittelrohr 30 verlaufende Versteifungselemente 38 mit dem Mittelrohr 30 verbunden und stabilisiert. Die Versteifungselemente 38 sind ebenfalls einteilig mit dem Mittelrohr verbunden.
Das offene Ende 43 des Resonators weist einen gezackten Rand auf. Dadurch können besonders vorteilhafte akustische Dämpfungseigenschaften des Resonators 40 erreicht werden.
In 15 ist ein Längsschnitt durch ein Filtersystem 100 mit Resonator 40 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der Resonator 40 als Teil einer Endscheibe 66 eines Sekundärelements 60 ausgebildet ist.
Das im Inneren des Filterelements 10 angeordnete Sekundärelement 60 weist eine Höhe auf, welche nur ungefähr der halben Höhe des Filterelements 10 entspricht. Das Sekundärelement 60 ist im oberen Teil des Filtergehäuses 110 mittels einer Verschraubung 80 in das Mittelrohr 30 auf Höhe der zweiten Endscheibe 16 des Filterelements angeordnet. Die im Bereich der Stirnseite 68 angeordnete Endscheibe 66 des Sekundärelements 60 weist eine zentrale Öffnung 70 auf, welche in das offene Ende 43 des Resonators 40 übergeht. Der Resonator ist in seiner Länge außerhalb des Sekundärelements 60 angeordnet und ist mit seinem Boden 42 als geschlossenem Ende zu der ersten Endscheibe 14 des Filterelements 10 gerichtet. Vorteilhaft kann der Resonator 40 mit der Endscheibe 66 des Sekundärelements 60 oder mit einer (nicht abgebildeten) Stützstruktur 64 des Sekundärelements 60 einteilig ausgebildet sein.
16 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Filtersystems 100 mit Resonator 40 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel, bei dem der Resonator 40 als Teil einer Stützstruktur 64 eines Sekundärelements 60 ausgebildet ist. Die Ansicht ist von der Seite des Gehäuseunterteils 114 des Filtergehäuses 110 dargestellt. Der Resonator 40 ist als Teil des Sekundärelements 60 nur mit seinem Boden 42 erkennbar.
In 17 ist dazu eine längsgeschnittene isometrische Darstellung des Filtersystems 100 nach 16 dargestellt, während in 18 das Sekundärelement 60 des Filtersystems 100 mit Resonator 40 dargestellt ist.
Der Resonator 40 ist bei diesem Ausführungsbeispiel mit der Stützstruktur 64 des Sekundärelements 60 verbunden, und kann insbesondere einteilig mit der Stützstruktur 64 ausgebildet sein. Die Resonatorwand 42 des Resonators 40 ist mit Versteifungselementen 38 mit der Stützstruktur 64 zur Stabilisierung des Resonators 40 verbunden. Die Versteifungselemente 38 können insbesondere auch einteilig mit der Stützstruktur 64 ausgebildet sein. Das offene Ende 43 des Resonators 40 kann aus akustischen Gründen als gezacktes Ende ausgebildet sein.
Die Endscheibe 66 des Sekundärelements 60 kann an die Stützstruktur 64 beispielsweise mit PUR angeschäumt sein. Das Sekundärelement 60 kann radial außerhalb der Stützstruktur 64 einen Filterbalg 62 aufweisen, der auch als Vlies ausgebildet sein kann.
19 zeigt einen Längsschnitt durch ein Filtersystem 100 mit Resonator 40 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel, bei dem der Resonator 40 über eine Rastverbindung 49 mit einer Endscheibe 66 eines Sekundärelements 60 verbunden ist. Der Resonator 40 ist mit seinem Boden 42 als geschlossenem Ende im Bereich der Endscheibe 66 des Sekundärelements 60 angeordnet. Die Endscheibe 66 ist mit der Stützstruktur 64 des Sekundärelements 60 verbunden.
20 zeigt eine Ausschnittvergrößerung der Rastverbindung 49 des Resonators 40 nach dem Ausführungsbeispiel in 19 in isometrischer Darstellung, während in 21 das Sekundärelement 60 in längsgeschnittener isometrischer Darstellung dargestellt ist.
Die Rastverbindung 49 umfasst mehrere auf dem Umfang des Resonators 40 angeordnete resonatorseitige Rastelemente 92, welche über eine Drehbewegung des Resonators 40 um die Längsachse N des Sekundärelements 60 mit mehreren komplementär dazu ausgebildeten stützstrukturseitigen Rastelementen 93 verrasten können. So kann der Resonator 40 mit der Stützstruktur 64, bzw. der Endscheibe 66 des Sekundärelements 60 verbunden werden, indem der Resonator 40 im Inneren des Sekundärelements 60 auf die Endscheibe 66 gestellt wird und um die Längsachse N gedreht wird. Der Boden 42 des Resonators 40 ist in diesem Ausführungsbeispiel auf Höhe der Rastverbindung 49 angeordnet, um eine günstige Versteifung der resonatorseitigen Rastelemente 92 zu erreichen. Die stützstrukturseitigen Rastelemente 93 sind mit der Stützstruktur 64 des Sekundärelements 60 fest verbunden.
22 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Filtersystems 100 mit Resonator 40 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel, bei dem der Resonator 40 mit einem der ersten Stirnseite 26 des Filterelements 10 gegenüber liegenden Ende 32 des Mittelrohrs 30 verbunden ist. In 23 ist dazu das Filterelement 10 des Filtersystems 100 nach 22 mit montiertem Resonator 40 in isometrischer Darstellung gezeigt. Der Resonator 40 ist bei diesem Ausführungsbeispiel über eine Rastverbindung 45 mit dem Mittelrohr 30 verbunden und kann so von der Reinfluidseite 52 aus gewechselt werden.
24 zeigt eine Ausschnittvergrößerung der Rastverbindung 45 des Resonators 40 nach 23.
Die Rastverbindung 45 umfasst mehrere auf dem Umfang des Resonators 40 angeordnete resonatorseitige Rastelemente 84, welche über eine Drehbewegung des Resonators 40 um die Längsachse L des Filterelements 10 mit mehreren komplementär dazu ausgebildeten mittelrohrseitigen Rastelementen 85 verrasten können. So kann der Resonator 40 mit dem Mittelrohr 30 des Filterelements 10 verbunden werden, indem der Resonator 40 im Inneren des Filterelements 10 um die Längsachse L gedreht wird. Die mittelrohrseitigen Rastelemente 85 sind mit dem Mittelrohr 30 des Filterelements 10 fest verbunden.
25 zeigt einen Längsschnitt durch ein Filtersystem 100 mit Resonator 40 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel, bei dem der Resonator 40 in eine Öffnung 70 einer Endscheibe 66 eines Sekundärelements 60 eingeschoben ist. Vorteilhaft ist der Resonator 40 dabei über eine Rastverbindung 47 mit der Endscheibe 66 verbunden.
26 zeigt eine Ausschnittvergrößerung der Rastverbindung 47 des Resonators 40 nach 25, während in 27 eine Ausschnittvergrößerung einer Dichtstruktur 72 des Resonators 40 dargestellt ist. Die Dichtstruktur 72 umfasst bei diesem Ausführungsbeispiel eine PUR-Dichtung 75, welche an die Endscheibe 66 des Sekundärelements 60 angeschäumt ist und bei montiertem Resonator 40 an der Resonatorwand 41 des Resonators 40 dicht anliegt.
28 zeigt eine längsgeschnittene isometrische Darstellung des Sekundärelements 60 in Draufsicht auf die Endscheibe 66, während in 29 eine isometrische Darstellung der Rastverbindung 47 des Resonators 40 dargestellt ist. 30 zeigt eine Explosionsdarstellung des Sekundärelements 60 mit Resonator 40.
Die Rastverbindung 47 umfasst mehrere auf dem Umfang des Resonators 40 angeordnete resonatorseitige Rastelemente 88, welche über eine Drehbewegung des Resonators 40 um die Längsachse N des Sekundärelements 60 mit mehreren komplementär dazu ausgebildeten endscheibenseitigen Rastelementen 89 verrasten können. So kann der Resonator 40 mit der Endscheibe 66 des Sekundärelements 60 verbunden werden, indem der Resonator 40 im Inneren des Sekundärelements 60 um die Längsachse N gedreht wird. Die endscheibenseitigen Rastelemente 89 sind mit der Endscheibe 66 des Sekundärelements 60 fest verbunden.
31 zeigt eine isometrische Darstellung eines Filterelements 10 mit Resonator 40 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel, bei dem der Resonator 40 in eine Öffnung 18 einer Endscheibe 14 des Filterelements 10 eingeschoben ist.
Der Resonator 40 ist von der ersten Stirnseite 26 des Filterelements 10 in die Öffnung 18 der Endscheibe 14 eingeschoben. Dabei ist der Resonator 40 insbesondere über eine Rastverbindung 46 mit der Endscheibe 14 verbunden.
32 zeigt das Filterelement 10 nach 31 mit montiertem Resonator 40, während in 33 eine isometrische Darstellung der Rastverbindung 46 des Resonators 40 dargestellt ist.
Die Rastverbindung 46 umfasst mehrere auf dem Umfang des Resonators 40 angeordnete resonatorseitige Rastelemente 86, welche über eine Drehbewegung des Resonators 40 um die Längsachse L des Filterelements 10 mit mehreren komplementär dazu ausgebildeten endscheibenseitigen Rastelementen 87 verrasten können. So kann der Resonator 40 mit dem Mittelrohr 30 des Filterelements 10 verbunden werden, indem der Resonator 40 im Inneren des Filterelements 10 um die Längsachse L gedreht wird. Die endscheibenseitigen Rastelemente 87 sind mit der Endscheibe 14 des Filterelements 10 fest verbunden.
34 zeigt eine längsgeschnittene isometrische Darstellung eines Filtersystems 100 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel, bei dem der Resonator 40 am Sekundärelement 60 montiert und von einer Reinfluidseite aus wechselbar ist.
Der Resonator 40 ist mit einem der ersten Stirnseite 26 des Filterelements 10 gegenüber liegenden Ende 74 der Stützstruktur 64 des Sekundärelements 60 über eine Rastverbindung 48 verbunden. Auf diese Weise kann der Resonator 40 günstigerweise von einer Reinfluidseite 52 aus gewechselt werden.
35 zeigt eine Explosionsdarstellung des Sekundärelements 60 mit Resonator 40 des Ausführungsbeispiels nach 34, während in 36 eine isometrische Darstellung der Rastverbindung 48 des Resonators 40 dargestellt ist.
Die Rastverbindung 48 umfasst mehrere auf dem Umfang des Resonators 40 angeordnete resonatorseitige Rastelemente 90, welche über eine Drehbewegung des Resonators 40 um die Längsachse N des Sekundärelements 60 mit mehreren komplementär dazu ausgebildeten stützstrukturseitigen Rastelementen 91 verrasten können. So kann der Resonator 40 mit der Stützstruktur 64 des Sekundärelements 60 verbunden werden, indem der Resonator 40 im Inneren des Sekundärelements 60 um die Längsachse N gedreht wird. Die stützstrukturseitigen Rastelemente 91 sind mit der Stützstruktur 64 des Sekundärelements 60 fest verbunden.
Die 37 und 38 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Filtersystems 100 mit einem zusätzlichen Nebenschlussresonator außerhalb des Filterpakets 1. 37 zeigt eine isometrische Ansicht auf eine filterelementseitige Resonatorstruktur 220 und 38 eine isometrische Ansicht des Filtersystems 100 mit dem Filterpaket 1 aus 37 mit Sicht auf eine Innenseite 116des Gehäuseunterteils 114 mit einer gehäuseseitigen Resonatorstruktur 120.
Vorteilhaft kann das Filtersystem 100 an der geschlossenen Seite des Filterpakets 1 zusätzliche Maßnahmen zur Reduktion der Schallemission aufweisen. So kann in einen Boden 31 des Filterpakets 1 zusätzlich eine Resonatorstruktur 220 als Nebenschlussresonator integriert sein. Der Boden 31 kann vorteilhaft als Boden eines Mittelrohrs 30 des Filterelements 10 ausgebildet sein, welches den Filterbalg 12 von einer Innenseite gegen den Druck des strömenden Fluids abstützt. An dem Boden 31 kann wenigstens eine elementseitige Resonatorstruktur 220 zur Geräuschdämpfung eines strömenden Fluids ausgebildet sein. Die elementseitige Resonatorstruktur 220 kann zwei durch eine Trennwand 226 voneinander getrennten Nuten 222, 224 aufweisen, wobei wenigstens eine der beiden Nuten 222, 224 über eine Öffnung 228 mit einem Innenraum 230 des Filterpakets 1 verbunden ist. Auf einer Innenseite 116 des Gehäuseunterteils 114 kann ein zu der elementseitigen Resonatorstruktur 220 komplementäre gehäuseseitige Resonatorstruktur 120 ausgebildet sein, welche zwei durch eine Trennwand 126 voneinander getrennte Nuten 122, 124 aufweist. Beim bestimmungsgemäßen Zusammenbau des Filtersystems 100 kann die elementseitige Resonatorstruktur 220 mit der gehäuseseitigen Resonatorstruktur 120 dicht abschließen. Die elementseitigen und gehäuseseitigen Nuten 222, 224, 122, 124 können wenigstens mit einer der beiden Resonatorstrukturen 220, 120 über Verbindungsöffnungen 128 in wenigstens einer der Trennwände 226, 126 fluidisch verbunden sein.
Die gehäuseseitige Resonatorstruktur 120 kann auf der Innenseite 116 des Gehäuseunterteils 114 ausgebildet sein und kann zweckmäßigerweise spiegelbildlich komplementär zu der elementseitigen Resonatorstruktur 220 ausgebildet sein. Beim Einbau des Filterelements 10 in das Filtergehäuse 110 und Verschließen des Filtergehäuses 110mit dem Gehäuseunterteil 114 wirken die beiden Resonatorstrukturen 220, 120 zusammen und bilden zwei durch Trennwände 226. 126 getrennte Hohlräume, welche über Verbindungsöffnungen 128 in den Trennwänden 226, 126 einen gewissen Fluidaustausch miteinander zur Geräuschdämpfung ermöglichen. So wird der eigentliche Resonator erst beim Zusammenbau des Filtersystems 100 mit den zwei zueinander passenden Resonatorstrukturen 220, 120 gebildet.
Die Abdichtung der beiden Resonatorstrukturen 220, 120 kann über eine Dichtstruktur 234 mit einem geeigneten Dichtmaterial erfolgen, beispielsweise Polyurethan (PUR), welches üblicherweise zur Fertigung einer Endscheibe 232 eines solchen Filterelements 10 durch Anschäumen von PUR-Schaum an einer Stirnseite 216 des Bodens 31 des Filterelements 10 verwendet wird. Auf diese Weise kann die Abdichtung einfach und zuverlässig erreicht werden, und es sind keine zusätzlichen Fertigungsschritte erforderlich. In die so gebildete Endscheibe 232 können auch Abstützelemente 236 zur Abstützung des Filterelements 10 auf der Innenseite 116 des Gehäuseunterteils 114 bei der Montage des Filterelements 10 im Filtergehäuse 110 integriert sein.
Bezugszeichenliste

1: Filterpaket
10: Filterelement
12: Filterbalg
14: erste Endscheibe
16: zweite Endscheibe
18: Öffnung
20: Dichtstruktur
22: Dichteinrichtung
23: 2K-Dichtung
24: PUR-Dichtung
25: O-Ring-Dichtung
26: erste Stirnseite
28: zweite Stirnseite
29: Fluiddurchlass
30: Mittelrohr
31: Boden
32: Ende
33: Innenraum
34: Abstützstruktur
36: Abstützelement
38: Versteifungselement
40: Resonator
41: Resonatorwand
42: Boden
43: Ende
45: Rastverbindung
46: Rastverbindung
47: Rastverbindung
48: Rastverbindung
49: Rastverbindung
50: Rohfluidbereich
52: Reinfluidbereich
60: Sekundärelement
62: Filterbalg
64: Stützstruktur
66: Endscheibe
68: Stirnseite
70: Öffnung
72: Dichtstruktur
73: 2K-Dichtung
74: Ende
75: PUR-Dichtung
76: O-Ring-Dichtung
77: Ende
80: Verschraubung
84: Rastelement
85: Rastelement
86: Rastelement
87: Rastelement
88: Rastelement
89: Rastelement
90: Rastelement
91: Rastelement
92: Rastelement
93: Rastelement
100: Filtersystem
102: Einlass
104: Auslass
110: Filtergehäuse
112: Gehäuseoberteil
114: Gehäuseunterteil
116: Innenseite
118: Verbindungselement
120: gehäuseseitige Resonatorstruktur
122: Nut
124: Nut
126: Trennwand
128: Verbindungsöffnungen
130: Ausgang
134: Dichtstruktur
136: Ringnut
216: Stirnseite
220: Resonatorstruktur
222: Nut
224: Nut
226: Trennwand
228: Öffnung
230: Innenraum
232: Endscheibe
234: Dichtstruktur
236: Abstützelement
L: Längsachse Filterelement
M: Gehäuseachse
N: Längsachse Sekundärelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2014102304 A1 [0002]

Claims

Filtersystem (100) zum Filtern eines Fluids, wenigstens umfassend - ein Filtergehäuse (110) mit wenigstens einem Gehäuseoberteil (112) und einem Gehäuseunterteil (114), die sich entlang einer Gehäuseachse (M) erstrecken, - ein Filterpaket (1), das eine Reinfluidseite (52) und eine Rohfluidseite (50) fluiddicht trennt, umfassend wenigstens ein Filterelement (10), wobei das wenigstens eine Filterelement (10) einen um seine Längsachse (L) angeordneten hohlzylinderartigen Filterbalg (12) umfasst, wobei das Filterelement (10) an wenigstens einer ersten Stirnseite (26) im Wesentlichen geschlossen ausgebildet ist und eine erste Endscheibe (14) aufweist, die einer zweiten Endscheibe (16) mit einem Fluiddurchlass (29) für das gefilterte Fluid gegenüberliegt, - sowie einen Resonator (40) mit einem, durch einen Boden (42) geschlossenen Ende, wobei der Resonator (40) im Inneren des Filterpakets (1) mit seinem Boden (42) zu der ersten Endscheibe (14) des Filterelements (10) gerichtet angeordnet ist.
Filtersystem nach Anspruch 1, wobei der Resonator (40) und das Filterpaket (1) über eine Dichteinrichtung (22) aneinandergrenzen.
Filtersystem nach Anspruch 1, wobei das Filterpaket (1) ein im Inneren angeordnetes Mittelrohr (30) umfasst, wobei der Boden (42) des Resonators (40) in einen Boden (31) des Mittelrohrs (30) des Filterpakets (1) integriert ist.
Filtersystem nach Anspruch 1, wobei ein dem Boden (42) gegenüber liegendes offenes Ende (43) des Resonators (40) im Bereich der zweiten Endscheibe (16) befestigt ist.
Filtersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Endscheibe (14) eine Öffnung (18) aufweist, durch welche der Resonator (40) teilweise durchgreift, wobei die Öffnung (18) der Endscheibe (14) zu dem Resonator (40) abschließt.
Filtersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Endscheibe (14) eine um die Öffnung (18) umlaufende Dichtstruktur (20) als Dichteinrichtung (22), insbesondere eine PUR-Dichtung (24) oder eine O-Ring-Dichtung (25) oder eine 2K-Dichtung (23) oder eine Labyrinth-Dichtung, aufweist.
Filtersystem nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei der Resonator (40) über eine Rastverbindung (45) mit dem Mittelrohr (30) verbunden ist.
Filtersystem nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei der Resonator (40) mit einem der ersten Stirnseite (26) des Filterelements (10) gegenüber liegenden Ende (32) des Mittelrohrs (30) verbunden ist, insbesondere über eine Rastverbindung (45) verbunden ist, insbesondere wobei der Resonator (40) von der Reinfluidseite (52) aus wechselbar angeordnet ist.
Filtersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Resonator (40) von der ersten Stirnseite (26) des Filterelements (10) in die Öffnung (18) der Endscheibe (14) eingeschoben ist, insbesondere über eine Rastverbindung (46) mit der Endscheibe (14) verbunden ist.
Filtersystem nach einem der Ansprüche 3 bis 9, wobei das Filterpaket (1) ferner ein Sekundärelement (60) mit einem um seine Längsachse (N) angeordneten hohlzylinderartigen Filterbalg (62) umfasst, welches, insbesondere konzentrisch, zu der Gehäuseachse (M), innerhalb des Mittelrohrs (30) des Filterelements (10) angeordnet ist, wobei der Resonator (40) wenigstens bereichsweise, insbesondere konzentrisch, zu der Längsachse (N), im Inneren des Sekundärelements (60) mit dem geschlossenen Ende (42) zu der ersten Endscheibe (14) des Filterelements (10) gerichtet angeordnet ist.
Filtersystem nach Anspruch 10, wobei das Sekundärelement (60) eine Endscheibe (66) mit einer Öffnung (70) aufweist, durch welche der Resonator (40) teilweise durchgreift, wobei die Öffnung (70) der Endscheibe (66) zu dem Resonator (40) dicht abschließt.
Filtersystem nach Anspruch 11, wobei die Endscheibe (66) eine um die Öffnung (70) umlaufende Dichtstruktur (72), insbesondere eine 2K-Dichtung (73) oder eine PUR-Dichtung (75) oder eine O-Ring-Dichtung (76) oder eine Labyrinth-Dichtung aufweist.
Filtersystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der Resonator (40) mit einer Stützstruktur (64) des Sekundärelements (60) verbunden, insbesondere einteilig verbunden ist.
Filtersystem nach Anspruch 13, wobei der Resonator (40) mit der Endscheibe (66) des Sekundärelements (60) über eine Rastverbindung (49) verbunden ist.
Filtersystem nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei der Resonator (40) von der Stirnseite (68) des Sekundärelements (60) in die Öffnung (70) der Endscheibe (66) eingeschoben ist, insbesondere über eine Rastverbindung (47) mit der Endscheibe (66) verbunden ist.
Filtersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 15, wobei der Resonator (40) mit einem der ersten Stirnseite (26) des Filterelements (10) gegenüber liegenden Ende (74) der Stützstruktur (64) des Sekundärelements (60) verbunden ist, insbesondere über eine Rastverbindung (48) verbunden ist, insbesondere wobei der Resonator (40) von einer Reinfluidseite (52) aus wechselbar angeordnet ist.
Filterelement (10) zur Verwendung in einem Filtersystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, mit einem um seine Längsachse (L) angeordneten hohlzylinderartigen Filterbalg (12), wobei das Filterelement (10) an einer ersten Stirnseite (26) zumindest im Wesentlichen geschlossen ausgebildet ist und die erste Stirnseite (26) wenigstens eine erste Endscheibe (14) aufweist, die einer zweiten Endscheibe (16) mit einem Fluiddurchlass (29) für das gefilterte Fluid gegenüberliegt.
Sekundärelement (60) zur Verwendung in einem Filtersystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, mit einem um seine Längsachse (N) angeordneten hohlzylinderartigen Filterbalg (62), wobei das Sekundärelement (60) an einer Stirnseite (68) eine Endscheibe (66) aufweist.