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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Filterelement für ein Filtersystem zum Filtern eines Fluids, insbesondere Luft, mit einem Filterkörper mit einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium sowie ein Filtersystem zum Filtern eines Fluids, insbesondere Luft, mit einem auswechselbaren Filterelement.
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Stand der Technik
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Die Ansaugluft von Verbrennungsmotoren wird vor dem Eintritt in den Motor üblicherweise durch einen Luftfilter mit einem Filtergehäuse und einem darin angeordneten Filterelement geleitet, um in der Ansaugluft enthaltene Schmutzpartikel aus der Ansaugluft abzuscheiden. Ein derartiger Luftfilter ist beispielsweise aus der
DE 102 31 696 A1 bekannt geworden. Das Filterelement weist die Form eines flachen Quaders auf und umfasst ein Filtermedium aus Papier oder Filtervlies, das zickzackförmig gefaltet ist. Die Falze auf der einen Seite des Filtermediums begrenzen eine Hauptfilterfläche für die Rohluftseite des Filterelements und die in der Parallelebene liegenden Falze der gegenüberliegenden Seite des Filterelements begrenzen die Filterfläche für die Reinluftseite. Eine erforderliche Abdichtung der Faltenenden des Filtermediums wird mittels einer sogenannten Stirnkantenverklebung erreicht, die beispielsweise durch Auftrag einer Schmelzkleberraupe auf dem Filtermedium, Sprühverklebung, PUR-Schaumapplikation oder eine sogenannte Seitenbandverklebung realisiert werden kann.
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Aus
DE 10 2016 217 458 A1 ist ein trapezförmiger oder dreieckiger Luftfiltereinsatz mit einem zickzackförmig gefalteten Filtermaterial bekannt, der keine parallelen Seitenränder aufweist, sondern sich in eine Richtung verjüngt. Im Bereich der Seitenränder verlaufen abdichtende Klebstoffspuren orthogonal zu Faltachsen und in axialer Richtung zueinander versetzt. Benachbarte Klebstoffspuren verkleben keine gemeinsamen Falten, sondern können an einem konvexen Faltungsscheitel aneinander grenzender Falten enden.
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US 2018/0207566 A1 beschreibt einen Filter mit einem zu tiefen Falten gefalteten Filtermedium, wobei die Falten durch Klebstoffraupen voneinander beabstandet gehalten werden können. Einander gegenüberliegende radiale Außenseiten können durch eine umlaufende Klebstoffraupe abgedichtet sein, die einem gekrümmten Verlauf der Außenseiten folgt.
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Offenbarung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein robustes und kosteneffizientes Filterelement für ein Filtersystem zu schaffen.
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Eine weitere Aufgabe ist die Bereitstellung eines Filtersystems mit einem solchen robusten und kosteneffizienten Filterelement.
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Die vorgenannte Aufgabe wird nach einem Aspekt der Erfindung gelöst von einem Filterelement für ein Filtersystem zum Filtern eines Fluids, insbesondere Luft, mit einem Filterkörper mit einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium, welcher bei bestimmungsgemäßem Gebrauch in einer Strömungsrichtung von dem Fluid durchströmt wird, wobei zumindest eine reinseitige Stirnseite des Filterkörpers von einem Rahmenelement mit einer Dichtung in einer Umfangsrichtung umlaufend umgeben ist, wobei das Rahmenelement eine umlaufende Ringstruktur aufweist, welche über eine Verbindungsstruktur mit einer Gitterstruktur verbunden ist, die auf der Stirnseite des Filterkörpers angeordnet ist, und welche Verbindungsstruktur wenigstens teilweise in die Dichtung eingebettet ist, wobei die Verbindungsstruktur radial verlaufende Durchbrüche zur Verzahnung der Dichtung mit dem Rahmenelement aufweist.
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Die weitere Aufgabe wird gelöst von einem Filtersystem zum Filtern eines Fluids, insbesondere Luft, mit einem auswechselbaren Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einem Filtergehäuse mit einem Fluideinlass und einem Fluidauslass, wobei das Filterelement einen Filterkörper mit einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium aufweist, welcher bei bestimmungsgemäßem Gebrauch in einer Strömungsrichtung von dem Fluid durchströmt wird, wobei zumindest eine reinseitige Stirnseite des Filterkörpers von einem Rahmenelement mit einer Dichtung in einer Umfangsrichtung umlaufend umgeben ist, wobei das Rahmenelement eine umlaufende Ringstruktur aufweist, welche über eine Verbindungsstruktur mit einer Gitterstruktur verbunden ist, die auf der Stirnseite des Filterkörpers angeordnet ist, und welche Verbindungsstruktur wenigstens teilweise in die Dichtung eingebettet ist, wobei die Verbindungsstruktur radial verlaufende Durchbrüche zur Verzahnung der Dichtung mit dem Rahmenelement aufweist
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Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
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Es wird nach einem Aspekt der Erfindung ein Filterelement für ein Filtersystem zum Filtern eines Fluids, insbesondere Luft, vorgeschlagen, mit einem Filterkörper mit einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium, welcher bei bestimmungsgemäßem Gebrauch in einer Strömungsrichtung von dem Fluid durchströmt wird, wobei zumindest eine reinseitige Stirnseite des Filterkörpers von einem Rahmenelement mit einer Dichtung in einer Umfangsrichtung umlaufend umgeben ist. Das Rahmenelement weist eine umlaufende Ringstruktur auf, welche über eine Verbindungsstruktur mit einer inneren Ringstruktur verbunden ist, die auf der Stirnseite des Filterkörpers angeordnet ist, und welche Verbindungsstruktur wenigstens teilweise in die Dichtung eingebettet ist. Dabei weist die Verbindungsstruktur radial verlaufende Durchbrüche zur Verzahnung der Dichtung mit dem Rahmenelement auf. Hierbei handelt es sich um eine Vielzahl an Durchbrüchen, welche vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang des Rahmenelements verteilt angeordnet sind.
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Das Rahmenelement kann als einteiliges Kunststoffbauteil ausgeführt sein, welches den Filterkörper auf der Abströmseite schützt und stabilisiert. Die umlaufende Ringstruktur taucht radial in die Dichtung, welche bevorzugt als Polyurethan (PUR) - Dichtung ausgebildet sein kann, ein, um so die radialen Kräfte der Dichtung aufzunehmen und die Dichtkraft zu verstärken.
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Über die Durchbrüche ist eine feste mechanische Verzahnung zwischen Rahmenelement und Dichtung zu erreichen. Dies ist besonders vorteilhaft, weil so beispielsweise kostengünstiges Polypropylen (PP) als Werkstoff für das Rahmenelement verwendet werden kann, welches sich im Gegensatz zu dem teureren Polyamid (PA) als Werkstoff mit der PUR-Dichtung nicht chemisch verbindet.
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Weiter kann mit dem Rahmenelement eine Gitterstruktur verbunden sein, welche auf der Stirnseite des Filterkörpers angeordnet ist und den Filterkörper auf der Abströmseite mechanisch abstützt und stabilisiert.
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Außerdem kann das Rahmenelement mit einer Hülle verbunden sein, welche den Filterkörper an seiner radialen Mantelfläche schützt.
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Zusätzlich können an dem Rahmenelement Zusatzelemente wie Führungselemente und/oder Griffelemente zum Führen des Filterelements beim Einbau in ein Filtergehäuse und/oder zum Halten des Filterelements beim Einbau oder Ausbau aus einem Filtergehäuse angeordnet sein. Diese Zusatzelemente können vorteilhaft bei Wartungsaufgaben genutzt werden.
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Vorteilhaft können die Funktionen wie Schutz des Filterkörpers auf der Abströmseite, Aufnehmen der Kräfte der radialen Dichtung, Schutz der radialen Mantelfläche und Strukturen zum Führen, Halten und Greifen im Wartungsfall in einem Kunststoffbauteil vereint sein. Durch die Integration der Funktionen in einem Bauteil kann eine signifikante Kosteneinsparung bei der Herstellung des Filterelements erreicht werden.
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Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Filterelements kann die umlaufende Ringstruktur wenigstens in radialer Richtung in die Dichtung eingebettet sein. Dadurch kann die Ringstruktur vorteilhaft radiale Abstützkräfte der Dichtung aufnehmen.
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Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Filterelements kann die Dichtung mit Falten des Filterkörpers verbunden sein. Insbesondere kann die Dichtung an Falten des Filterkörpers angeschäumt sein. Auf diese Weise kann die Dichtung mit den Falten des Filterkörpers dauerhaft und zuverlässig verbunden sein. Zusätzlich kann gewährleistet werden, dass die Falten auch an Außenkanten bzw. in Bereichen, wo die Falten beschnitten sein können, zuverlässig abgedichtet sind.
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Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Filterelements kann das Rahmenelement eine Gitterstruktur aufweisen, welche mit der Ringstruktur verbunden ist, und welche die reinseitige Stirnseite vollflächig überdeckt. Insbesondere kann die Gitterstruktur mit der Ringstruktur einteilig ausgebildet sein. Die Gitterstruktur stützt und stabilisiert die Stirnseite des Filterkörpers vorteilhaft gegen den Druck des strömenden Fluids.
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Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Filterelements kann das Rahmenelement mit einer Hülle verbunden sein, welche eine Mantelfläche des Filterkörpers in axialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung zumindest bereichsweise umgibt. Auf diese Weise kann zum einen das empfindliche Filtermedium mechanisch geschützt werden. Zum anderen können Falten, die in Richtung der Mantelfläche offen sind, durch die Hülle abgedichtet werden.
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Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Filterelements kann die Hülle in einer axialen Richtung wenigstens eine insbesondere maximale Höhe aufweisen, welche 30%, 50% oder 70%, bevorzugt 80%, ganz besonders bevorzugt 90% einer Höhe der Mantelfläche entspricht. Dadurch kann die Mantelfläche des Filterkörpers ausreichend vor einer Beschädigung mechanisch geschützt werden.
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Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Filterelements kann die Hülle mit der Ringstruktur in Umfangsrichtung durchgehend verbunden sein. In einer solchen Anordnung kann die Ringstruktur nahtlos in die Hülle übergehen. Über Durchbrüche ist trotzdem eine ausreichende Verzahnung der Dichtung mit dem Rahmenelement möglich.
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Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Filterelements kann die Hülle wenigstens ein Führungselement zur Unterstützung der Positionierung in einem Filtergehäuse aufweisen. Insbesondere kann das Führungselement an der Hülle in einer radialen Richtung nach außen gerichtet angeordnet sein. Über das Führungselement ist eine geeignete Führung zum zuverlässigen Positionieren des Filterelements in einem Filtergehäuse zu erreichen. Das Führungselement kann beispielsweise in Form eines runden Pins oder auch in Form einer ansteigenden Schräge ausgebildet sein.
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Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Filterelements kann die Hülle wenigstens ein Griffelement aufweisen, wobei das Griffelement an der Hülle in einer radialen Richtung nach außen gerichtet angeordnet ist. Das Griffelement kann vorteilhaft zum sicheren Ergreifen des Filterelements beim Einbau in ein Filtergehäuse oder bei der Entnahme aus dem Filtergehäuse dienen.
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Die Hülle kann beispielsweise umlaufend eine konstante Höhe aufweisen oder alternativ eine abschnittsweise umlaufend unterschiedliche Höhe, wobei die Höhe abschnittsweise bevorzugt so gewählt werden kann, dass beispielsweise Führungselement(e) und/oder Griffelement(e) auf der in Bezug auf ihre gewählte Axialposition an der Hülle anordenbar sind.
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Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Filterelements kann das Rahmenelement mit Gitterstruktur und/oder Hülle und/oder Führungselement und/oder Griffelement einteilig ausgebildet sein. Durch die einteilige Bauweise ist eine besonders kostengünstige Fertigung des Rahmenelements mit den Zusatzelementen zu erreichen.
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Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Filterelements kann eine rohseitige Stirnseite des Filterkörpers von einer Einfassung in der Umfangsrichtung umlaufend umgeben sein. Rohseitig kann der Filterkörper von einer umlaufenden Einfassung eingefasst sein. Die Einfassung kann zur rohseitigen Abdichtung und Stabilisierung bzw. Schutz des Filterkörpers dienen. Die rohseitige Einfassung ist vorzugsweise von der gegebenenfalls vorhandenen Hülle axial beabstandet angeordnet.
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Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Filterelements kann der Filterkörper auf wenigstens einem Teil seiner Querschnittsfläche einen ovalen, runden oder rechteckförmigen Querschnitt aufweisen. Der Filterkörper kann so beispielsweise oval mit zwei parallelen Seiten ausgebildet sein. Jedoch sind auch andere Formen vorteilhaft zu realisieren.
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Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Filterelements kann die Dichtung parallel zur reinseitigen Stirnfläche in radialer Richtung nach innen mit Stufen ausgebildet sein. Durch die Ausbildung der Dichtung mit Stufen können beispielsweise Randbereiche der Falten des gefalteten Filterkörpers sicher mit abgedichtet werden.
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Es wird nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ein Filtersystem zum Filtern eines Fluids, insbesondere Luft, mit einem auswechselbaren Filterelement und einem Filtergehäuse mit einem Fluideinlass und einem Fluidauslass vorgeschlagen, wobei das Filterelement einen Filterkörper mit einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium aufweist, welcher bei bestimmungsgemäßem Gebrauch in einer Strömungsrichtung von dem Fluid durchströmt wird. Dabei ist zumindest eine reinseitige Stirnseite des Filterkörpers von einem Rahmenelement mit einer Dichtung in einer Umfangsrichtung umlaufend umgeben. Das Rahmenelement weist eine umlaufende Ringstruktur auf, welche über eine Verbindungsstruktur mit einer Gitterstruktur verbunden ist, die auf der Stirnseite des Filterkörpers angeordnet ist, und welche Verbindungsstruktur wenigstens teilweise in die Dichtung eingebettet ist. Die Verbindungsstruktur weist radial verlaufende Durchbrüche zur Verzahnung der Dichtung mit dem Rahmenelement auf.
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Vorteilhaft kann in dem vorgeschlagenen Filtersystem ein Filterelement eingesetzt sein, welches ein Rahmenelement aufweist. Das Rahmenelement kann als einteiliges Kunststoffbauteil ausgeführt sein, welches den Filterkörper auf der Abströmseite schützt und stabilisiert. Die Ringstruktur taucht radial in die Dichtung, welche bevorzugt als Polyurethan (PUR) - Dichtung ausgebildet sein kann, ein, um so die radialen Kräfte der Dichtung aufzunehmen und die Dichtkraft zu verstärken.
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Über die Durchbrüche ist eine feste mechanische Verzahnung zwischen Rahmenelement und Dichtung zu erreichen. Dies ist besonders vorteilhaft, weil so beispielsweise kostengünstiges Polypropylen (PP) als Werkstoff für das Rahmenelement verwendet werden kann, welches sich im Gegensatz zu dem teureren Polyamid (PA) als Werkstoff mit der PUR-Dichtung nicht chemisch verbindet.
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Die Gitterstruktur, mit welcher das Rahmenelement verbunden ist, stabilisiert den Filterkörper auf der Abströmseite und stützt ihn mechanisch ab.
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Weiterhin kann das Rahmenelement mit einer Hülle verbunden sein, welche den Filterkörper an seiner radialen Mantelfläche schützt.
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Zusätzlich können an dem Rahmenelement Zusatzelemente wie Führungselement und/oder Griffelemente zum Führen des Filterelements beim Einbau in ein Filtergehäuse und/oder zum Halten des Filterelements beim Einbau oder Ausbau aus einem Filtergehäuse angeordnet sein. Diese Zusatzelemente können vorteilhaft bei Wartungsaufgaben genutzt werden.
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Vorteilhaft können die Funktionen wie Schutz des Filterkörpers auf der Abströmseite, Aufnehmen der Kräfte der radialen Dichtung, Schutz der radialen Mantelfläche und Strukturen zum Führen, Halten und Greifen im Wartungsfall in einem Kunststoffbauteil vereint sein. Durch die Integration der Funktionen in einem Bauteil kann eine signifikante Kosteneinsparung bei der Herstellung des Filterelements und damit des Filtersystems erreicht werden.
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Figurenliste
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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 teilweise geschnittene isometrische Ansicht eines Filterelements nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit markierten Ausschnitten A und B;
- 2 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts A des Filterelements nach 1;
- 3 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts B des Filterelements nach 1;
- 4 eine anders geschnittene isometrische Ansicht des Filterelements nach 1 mit markierten Ausschnitten C und D;
- 5 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts C des Filterelements nach 4;
- 6 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts D des Filterelements nach 4;
- 7 die isometrische Ansicht des Filterelements nach 4 ohne Dichtung;
- 8 eine isometrische Ansicht des Rahmenelements mit Hülle des Filterelements;
- 9 einen Ausschnitt des Rahmenelements nach 8;
- 10 eine isometrische Darstellung des Filterkörpers des Filterelements; und
- 11 eine isometrische Ansicht eines Filtersystems mit montiertem Filterelement nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem Längsschnitt.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
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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.
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1 zeigt eine teilweise geschnittene isometrische Ansicht eines Filterelements 10 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit markierten Ausschnitten A und B. 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts A, während in 3 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts B dargestellt ist.
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4 zeigt eine anders geschnittene isometrische Ansicht des Filterelements 10 nach 1 mit markierten Ausschnitten C und D. 5 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts C, während in 6 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts D dargestellt ist.
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7 zeigt die isometrische Ansicht des Filterelements 10 ohne Dichtung 26, während in 8 eine isometrische Ansicht des Rahmenelements 20 mit Hülle 42 des Filterelements 10 dargestellt ist. 9 zeigt einen Ausschnitt des Rahmenelements nach 8.
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Das Filterelement 10 zum Filtern eines Fluids, insbesondere Luft, weist einen Filterkörper 12 mit einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium 14 auf, welcher bei bestimmungsgemäßem Gebrauch in einer Strömungsrichtung 50 (als Pfeil dargestellt) von dem Fluid durchströmt wird. Dabei ist zumindest eine reinseitige Stirnseite 16 des Filterkörpers 12 von einem Rahmenelement 20 mit einer Dichtung 26 in einer Umfangsrichtung 52 umlaufend umgeben. Das Rahmenelement 20 weist eine umlaufende Ringstruktur 22 auf, welche über eine Verbindungsstruktur 32, beispielsweise über Pfosten 36 und Brücken 34, mit einer Gitterstruktur 40 verbunden ist, die auf der reinseitigen Stirnseite 16 des Filterkörpers 12 angeordnet ist (siehe 7). Die Verbindungsstruktur 32 ist wenigstens teilweise, insbesondere wenigstens in radialer Richtung, in die Dichtung 26 eingebettet. Die Verbindungsstruktur 32 weist zwischen den Brücken 34 und Pfosten 36 radial verlaufende Durchbrüche 38 zur Verzahnung der Dichtung 26 mit dem Rahmenelement 20 auf. Die umlaufende Ringstruktur 22 ist in Strömungsrichtung axial hinter der abströmseitigen Stirnseite angeordnet und zu dieser axial beabstandet. Weiterhin ist die umlaufende Ringstruktur 22 relativ zur äußeren Mantelfläche 44 des Filtermediums 14 nach radial innen versetzt, d.h. die umlaufende Ringstruktur 22 weist einen geringeren Umfang auf als die Mantelfläche 44.
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Die Dichtung 26, welche bevorzugt aus PUR gebildet ist, ist mit Falten 60 des Filterkörpers 12 verbunden, insbesondere an Falten 60 des Filterkörpers 12 angeschäumt.
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Das Rahmenelement 20 weist so eine Gitterstruktur 40 auf, welche mit der Ringstruktur 22 verbunden ist, und welche die reinseitige Stirnseite 16 überdeckt. Die Gitterstruktur 40 kann insbesondere mit der Ringstruktur 22 einteilig ausgebildet sein. Die Gitterstruktur 40 stützt und stabilisiert die Stirnseite 16 des Filterkörpers 12 vorteilhaft gegen den Druck des strömenden Fluids.
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Das Rahmenelement 20 ist ferner mit einer Hülle 42 verbunden, welche eine Mantelfläche 44 des Filterkörpers 12 in axialer Richtung L und in Umfangsrichtung 52 zumindest bereichsweise umgibt. Die Hülle 42 kann insbesondere in einer axialen Richtung L wenigstens eine insbesondere maximale Höhe 54 aufweisen, welche 30%, 50% oder 70%, bevorzugt 80%, ganz besonders bevorzugt 90% einer Höhe 56 der Mantelfläche 44 entspricht.
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Die Hülle 42 weist wenigstens ein Griffelement 48 auf, welches an der Hülle 42 in einer radialen Richtung nach außen gerichtet angeordnet ist. Mit dem Griffelement 48 kann das Filterelement 10 zweckmäßig in ein Filtergehäuse eingesetzt oder daraus entnommen werden.
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Die Hülle 42 kann beispielsweise umlaufend eine konstante Höhe 54 aufweisen oder alternativ eine abschnittsweise umlaufend unterschiedliche Höhe 54 (nicht in den Abbildungen gezeigt), wobei die Höhe 54 abschnittsweise bevorzugt so gewählt werden kann, dass beispielsweise Führungselement(e) 46 und/oder Griffelement(e) 48 auf der in Bezug auf ihre gewählte Axialposition in axialer Richtung L anbindbar sind. In der in den Figuren gezeigten Ausführungsform kann beispielsweise in dem Bereich, in welchem das Griffelement 48 an der Hülle 42 angeordnet ist, beispielsweise abschnittsweise eine Höhe 54 von mindestens 70% der Mantelfläche 44 gewählt werden.
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Eine rohseitige Stirnseite 18 des Filterkörpers 12 ist von einer Einfassung 80 in der Umfangsrichtung 52 umlaufend umgeben. Die Einfassung 80 kann zur rohseitigen Abdichtung und Stabilisierung bzw. Schutz des Filterkörpers 12 dienen.
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Die Dichtung 26 ist parallel zur reinseitigen Stirnfläche 16 in radialer Richtung nach innen mit Stufen 62 ausgebildet. Die Stufen 62 werden beispielsweise über eine zusätzlich mit dem Rahmenelement 20 verbundene innere Ringstruktur 24 realisiert werden. Die innere Ringstruktur 24 gibt dabei die stufenförmigen Bereiche 62 für das Ausschäumen der PUR-Dichtung 26 vor. Durch die Ausbildung der Dichtung 26 mit Stufen 62 können beispielsweise Randbereiche der Falten 60 des gefalteten Filterkörpers 12 sicher mit abgedichtet werden. Die Stufen 62 sind insbesondere in den abgerundeten Bereichen des ovalen Filterkörpers 12 an der inneren Ringstruktur 24 angeordnet und dichten so zuverlässig beschnittene Bereiche 64 (siehe 10) des Filterkörpers 12 ab.
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In der vergrößerten Darstellung des Ausschnitts A in 2 ist die in die Dichtung 26 eingebettete Ringstruktur 22 zu erkennen. Auf dem Filterkörper 12 ist eine angeschnittene innere Ringstruktur 24 zu erkennen. Zwischen Ringstruktur 22 und innerer Ringstruktur 24 ist ein Durchbruch 38 ausgebildet, durch welchen die PUR-Dichtung 26 durchgreifen kann. Axial von unten tritt die Hülle 42 in die Dichtung 26 ein. Die innere Ringstruktur 24 tritt nach radial innen aus der Dichtung 26 aus.
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Die Dichtung 26 weist eine axiale Dichtfläche 30 und eine radiale Dichtfläche 28 für den Einbau in ein Filtergehäuse auf. Insbesondere die radiale Dichtfläche 28 wird durch die Gegenkraft der Ringstruktur 22 beim bestimmungsgemäßen Einbau des Filterelements 10 gestützt.
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In der vergrößerten Darstellung des Ausschnitts B in 3 sind wieder die angeschnittene Ringstruktur 22 und die angeschnittene innere Ringstruktur 24 mit einem dazwischen befindlichen Durchbruch 38 zu erkennen. Die Dichtung 26 ragt hier radial weiter nach innen, da hier die Dichtung 26 im gestuften Bereich der Dichtung 26 dargestellt ist.
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In den 2 und 3 sind jeweils angeschnittene Bereiche der Gitterstruktur 40 erkennbar, welche die Falten 60 des Filterkörpers 12 an der reinseitigen Stirnseite 16 stützen.
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In der vergrößerten Darstellung des Ausschnitts C in 5 geht die Ringstruktur 22 über den Pfosten 36 der Verbindungsstruktur 32 direkt in die mit der inneren Ringstruktur 24 verbundene Brücke 34 der Verbindungsstruktur 32 über, die ihrerseits direkt in die Hülle 42 übergeht. Die Hülle 42 kann so vorteilhaft mit der Ringstruktur 22 in Umfangsrichtung 52 durchgehend verbunden sein.
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Dies ist ebenfalls in der vergrößerten Darstellung des Ausschnitts D in 6 zu erkennen, wobei hier die innere Ringstruktur 24 im gestuften Bereich der Dichtung in radialer Richtung weiter nach innen ragt. Dadurch ist die Brücke 34 zwischen dem Pfosten 36 bzw. der Hülle 42 und der inneren Ringstruktur 24 länger ausgebildet.
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In der Darstellung des Filterelements 10 ohne Dichtung 26 in 7 ist der gestufte Verlauf der inneren Ringstruktur 24, welcher den Verlauf für die Dichtung 26 vorgibt, deutlich zu erkennen. Die Ringstruktur 22 ist über die Brücken 34 und Pfosten 36 der Verbindungsstruktur 32 mit der inneren Ringstruktur 24 verbunden.
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Aus Übersichtlichkeitsgründen ist jeweils nur ein Element von gleichen Elementen mit Bezugszeichen versehen.
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In 8, wo das Rahmenelement 20 mit Gitterstruktur 40 und Hülle 42 ohne den Filterkörper 12 dargestellt ist, ist wenigstens ein Führungselement 46 an der Hülle 42 zur Unterstützung der Positionierung in einem Filtergehäuse 110 erkennbar. Das Führungselement 46 ist an der Hülle 42 in einer radialen Richtung nach außen gerichtet angeordnet und weist eine ansteigende Rampenform auf. Alternativ kann das Führungselement 46 beispielsweise auch als runder Pin ausgebildet sein.
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Vorteilhaft kann das Rahmenelement 20 mit Gitterstruktur 40 und/oder Hülle 42 und/oder Führungselement 46 und/oder Griffelement 48 einteilig ausgebildet sein. Dadurch ist eine kostengünstige Fertigung des Rahmenelements 20 mit Zusatzelementen möglich.
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9 zeigt einen Ausschnitt des Rahmenelements nach 8 in vergrößerter Darstellung. Die Verbindung von umlaufender Ringstruktur 22 über die Pfosten 36 und Brücken 34 mit der Hülle 42 bzw. mit der inneren Ringstruktur 24 und der Gitterstruktur 40 ist so deutlicher erkennbar.
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10 zeigt eine isometrische Darstellung des Filterkörpers 12 des Filterelements 10 nach 1. Der Filterkörper 12 weist auf wenigstens einem Teil seiner Querschnittsfläche einen ovalen Querschnitt mit zwei parallelen Seitenflächen auf. Die abgerundeten Enden des Ovals weisen jeweils eine zusätzlich beschnittene Seite 64 auf.
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In einer alternativen Ausführung kann der Filterkörper 12 jedoch einen runden oder rechteckförmigen Querschnitt oder auch anders ausgebildeten Querschnitt aufweisen.
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11 zeigt eine isometrische Ansicht eines Filtersystems 100 mit montiertem Filterelement 10 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem Längsschnitt.
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Das Filtersystem 100 zum Filtern eines Fluids, insbesondere Luft, weist ein Filtergehäuse 110 mit einem Fluideinlass 102 und einem Fluidauslass 104 auf. Das Filtergehäuse 110 ist aus einem Gehäuseoberteil 112 und einem Gehäuseunterteil 114 gebildet, welche lösbar miteinander dicht verbunden sind und im Inneren das austauschbare Filterelement 10 aufnehmen.
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Das Filterelement 10 gemäß einer Ausführung, wie in den 1 bis 10 dargestellt, weist einen Filterkörper 12 mit einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium 14 auf, welcher bei bestimmungsgemäßem Gebrauch in einer Strömungsrichtung 50 von dem Fluid durchströmt wird. Die Strömungsrichtung 50 ist mit Pfeilen gekennzeichnet.
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Erkennbar ist, wie das eingesetzte Filterelement 10 über die radiale Dichtfläche 28 der Dichtung 26 an der Gehäusewand des Filtergehäuses 110 und mit der axialen Dichtfläche 30 an dem Absatz des Filtergehäuses 110 anliegt. Die Ringstruktur 22 des Rahmenelements 20 stützt dabei die Dichtung 26 insbesondere in radialer Richtung ab.
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Für das an der Hülle 42 angeordnete Griffelement 48 ist eine entsprechende Aufnahme 120 im Filtergehäuse 110 vorgesehen. Das Filterelement 10 ist vorzugsweise seitlich, also quer zur Durchströmungsrichtung 50, aus dem Filtergehäuse 110 entnehmbar.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Filterelement
- 12
- Filterkörper
- 14
- Filtermedium
- 16
- reinseitige Stirnseite
- 18
- rohseitige Stirnseite
- 20
- Rahmenelement
- 22
- Ringstruktur
- 24
- innere Ringstruktur
- 26
- Dichtung
- 28
- radiale Dichtfläche
- 30
- axiale Dichtfläche
- 32
- Verbindungsstruktur
- 34
- Brücke
- 36
- Pfosten
- 38
- Durchbruch
- 40
- Gitterstruktur
- 42
- Hülle
- 44
- Mantelfläche
- 46
- Führungselement
- 48
- Griffelement
- 50
- Strömungsrichtung
- 52
- Umfangsrichtung
- 54
- Höhe Hülle
- 56
- Höhe Mantelfläche
- 60
- Falte
- 62
- Stufe
- 64
- beschnittene Seite
- 80
- Einfassung
- 100
- Filtersystem
- 102
- Fluideinlass
- 104
- Fluidauslass
- 110
- Filtergehäuse
- 112
- Gehäuseoberteil
- 114
- Gehäuseunterteil
- 116
- Gehäusewand
- 118
- Absatz
- 120
- Aufnahme
- L
- axiale Richtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10231696 A1 [0002]
- DE 102016217458 A1 [0003]
- US 20180207566 A1 [0004]
