-
Technisches Gebiet
-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Filterelement, insbesondere zur Gasfiltration wie beispielsweise für einen Luftfilter, mit einem faltenförmigen Filtermediumkörper und mit einer Zusatzfiltereinheit, die benachbart zu den Filterfalten des Filtermediumkörpers angeordnet ist.
-
Stand der Technik
-
In der
EP 1 716 905 A1 wird eine Filteranordnung mit einer Hauptfiltereinheit und einer Vorfiltereinheit beschrieben. Die Hauptfiltereinheit ist faltenförmig ausgebildet, wohingegen die Vorfiltereinheit von einem ebenen Vliesstoff gebildet ist, der mittels einer Schweißverbindung mit den Faltenspitzen der Hauptfiltereinheit verbunden ist. Die Filteranordnung wird zur Luftfiltration eingesetzt, wobei die zu filtrierende Luft zunächst den Vliesstoff der Vorfiltereinheit und anschließend die faltenförmige Hauptfiltereinheit durchströmt.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Filterelement mit einer faltenförmigen Hauptfiltereinheit und einer Zusatzfiltereinheit mit hoher Filtrationsleistung auszubilden.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
-
Das erfindungsgemäße Filterelement wird vorzugsweise zur Gasfiltration eingesetzt, beispielsweise für einen Luftfilter in einem Fahrzeug, insbesondere im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine zur Filtration der Verbrennungsluft.
-
Das Filterelement umfasst zwei separat ausgebildete Filtermediumkörper, die in Strömungsrichtung hintereinanderliegend angeordnet sind. Ein Filtermediumkörper ist faltenförmig ausgebildet und hat die Funktion einer Hauptfiltereinheit. Der zweite Filtermediumkörper bildet eine Zusatzfiltereinheit, die mit der faltenförmigen Hauptfiltereinheit verbunden ist. Die Hauptfiltereinheit und die Zusatzfiltereinheit sind in Strömungsrichtung hintereinanderliegend angeordnet, so dass das zu reinigende Fluid nacheinander sowohl die Hauptfiltereinheit als auch die Zusatzfiltereinheit durchströmt.
-
Die Zusatzfiltereinheit kann eine Vorfiltereinheit bilden, welche der Hauptfiltereinheit vorgelagert ist und an der Anströmseite der Hauptfiltereinheit liegt. In dieser Ausführung wird zunächst die Zusatzfiltereinheit und anschließend die Hauptfiltereinheit von dem Fluid durchströmt.
-
In einer alternativen Ausführung ist es auch möglich, dass die Zusatzfiltereinheit der Hauptfiltereinheit nachgeschaltet ist und sich somit an der Abströmseite der Hauptfiltereinheit befindet. In dieser Ausführung wird zunächst die Hauptfiltereinheit und erst anschließend die Zusatzfiltereinheit von dem Fluid durchströmt.
-
Die Zusatzfiltereinheit liegt auf Kontakt zur Hauptfiltereinheit. Ein Teil der Zusatzfiltereinheit befindet sich an der Außenseite der Hauptfiltereinheit und ein weiterer Teil der Zusatzfiltereinheit ragt in den Zwischenraum zwischen den Filterfalten der Hauptfiltereinheit hinein. Das Maß, mit dem die Zusatzfiltereinheit in den Zwischenraum zwischen den Filterfalten der Hauptfiltereinheit hineinragt (Eindringtiefe), ist mindestens so groß wie das Maß, mit dem der erste Teil der Zusatzfiltereinheit über die Außenseite der Hauptfiltereinheit übersteht.
-
Diese Ausführung hat den Vorteil, dass die zur Verfügung stehende Filterfläche der Zusatzfiltereinheit gegenüber Ausführungen aus dem Stand der Technik vergrößert ist. Der in die Filterfalten der Hauptfiltereinheit hineinragende Teil der Zusatzfiltereinheit weist eine vergrößerte Strömungsfläche auf, welche bei der Durchströmung mit dem Fluid zur Verfügung steht. Außerdem stabilisiert die Zusatzfiltereinheit die Filterfalten der Hauptfiltereinheit, so dass die Filterfalten der Hauptfiltereinheit stabil in ihrer Sollposition bleiben und ein unerwünschtes Zusammendrücken von benachbarten Filterfalten vermieden wird. Auch hierdurch ist eine hohe Filtrationsleistung über einen langen Zeitraum gewährleistet.
-
Das Maß, mit dem die Zusatzfiltereinheit in den Zwischenraum zwischen den Filterfalten der Hauptfiltereinheit hineinragt, ist groß genug, dass die Filterfalten benachbart zu ihrer offenen Stirnseite von dem hineinragenden Teil der Zusatzfiltereinheit seitlich abgestützt und hierdurch stabilisiert werden. Die Hauptfiltereinheit ist in der Lage, die Sollposition ihrer Filterfalten auch unter der Einwirkung äußerer Kräfte wie z.B. Stöße oder Vibrationen aufrechtzuerhalten.
-
Der in die Filterfalten hineinragende Teil weist auf der dem Faltengrund zugewandten Seite vorteilhafterweise eine abgerundete Kontur auf, deren seitliche Bereiche das Filtermaterial der Hauptfiltereinheit abstützen. Alternativ zu einer abgerundeten Kontur kommt auch eine abgeflachte Kontur in Betracht, insbesondere eine ebene Kontur, die orthogonal zur Durchströmungsrichtung liegt.
-
Es kann zweckmäßig sein, dass das Maß, mit dem die Zusatzfiltereinheit in den Zwischenraum zwischen den Filterfalten der Hauptfiltereinheit hineinragt, mindestens das 1.4-fache des Maßes beträgt, mit dem die Zusatzfiltereinheit über die Außenseite des Filtermediumkörpers übersteht. Hierdurch ist gewährleistet, dass die Zusatzfiltereinheit verhältnismäßig weit in den Zwischenraum zwischen den Filterfalten hineinragt und eine entsprechend gute Stabilisierung der Filterfalten sowie eine erhöhte Strömungsfläche in der Zusatzfiltereinheit gewährleistet sind.
-
Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung liegt der in den Zwischenraum der Filterfalten hineinragende Teil der Zusatzfiltereinheit auf Abstand zum Grund der Filterfalten der Hauptfiltereinheit. Hierdurch ist gewährleistet, dass der Zwischenraum zwischen Filterfalten nur teilweise von dem Material der Zusatzfiltereinheit ausgefüllt ist und entsprechend zwischen den Filterfalten ein Freiraum liegt, welcher von dem zu reinigenden Fluid ausgefüllt werden kann. Die Eindringtiefe der Zusatzfiltereinheit in den Zwischenraum zwischen den Filterfalten kann bis zu 80 % der Zwischenraumhöhe der Hauptfiltereinheit betragen. Es kann vorteilhaft und ausreichend sein, dass die Eindringtiefe zwischen 30 % und 70 % der Zwischenraumhöhe der Hauptfiltereinheit beträgt. In jedem Fall besteht ein Abstand zwischen dem Grund des Zwischenraums zwischen den Filterfalten der Hauptfiltereinheit und dem einragenden Teil der Zusatzfiltereinheit.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist die Zusatzfiltereinheit zumindest abschnittsweise faltenförmig ausgebildet, wobei die Filterfalten der Zusatzfiltereinheit in den Zwischenraum zwischen den Filterfalten der Hauptfiltereinheit hineinragen. Die Zusatzfiltereinheit kann vollständig faltenförmig ausgebildet sein, so dass sowohl der außerhalb der Hauptfiltereinheit liegende Teil als auch der in die Zwischenräume zwischen Filterfalten hineinragende Teil der Zusatzfiltereinheit faltenförmig sind.
-
In einer weiteren Ausbildung ist dagegen vorgesehen, dass nur der in die Zwischenräume zwischen den Filterfalten der Hauptfiltereinheit hineinragende Teil der Zusatzfiltereinheit faltenförmig ausgebildet ist. Der außerhalb der Hauptfiltereinheit gelegene Teil der Zusatzfiltereinheit kann dagegen beispielhaft als Blockfilter oder als Filterlage ausgebildet sein, dessen außenliegende Seite vorzugsweise glattwandig ist.
-
Bei einem blockförmigen, außenliegenden Teil der Zusatzfiltereinheit, der ggf. als eine Filterlage ausgebildet ist, können sich an der der Hauptfiltereinheit zugewandten Seite Erhebungen befinden, die den Teil der Zusatzfiltereinheit bilden, welcher in die Zwischenräume zwischen den Filterfalten der Hauptfiltereinheit hineinragt. Diese Erhebungen besitzen insbesondere eine abgerundete, ggf. teilkreisförmige Kontur, die dem Grund im Zwischenraum zwischen den Filterfalten der Hauptfiltereinheit zugewandt ist.
-
Die Zusatzfiltereinheit ist vorzugsweise einteilig ausgebildet und besteht aus einem einheitlichen Filtermaterial, beispielsweise aus einem Vliesmaterial oder einem Schaumstoffmaterial.
-
Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung sind die Hauptfiltereinheit und die Zusatzfiltereinheit miteinander verklebt. Dementsprechend bilden die Haupt- und die Zusatzfiltereinheit eine zusammenhängende Baueinheit, welche das Filterelement darstellt.
-
Die Hauptfiltereinheit und die Zusatzfiltereinheit weisen eine gemeinsame Kontaktfläche auf, entlang der die Zusatzfiltereinheit an den Filterfalten der Hauptfiltereinheit anliegt. Im Bereich der Kontaktfläche können Hauptfiltereinheit und Zusatzfiltereinheit miteinander verbunden werden, insbesondere durch Verkleben. Hierbei kann es vorteilhaft sein, nur einzelne Klebepunkte in der Kontaktfläche zwischen Haupt- und Zusatzfiltereinheit vorzusehen, um die Strömung des Fluids durch die Kontaktfläche in einem möglichst geringen Maß zu beeinflussen.
-
Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist das Filterelement mit der Hauptfiltereinheit und der Zusatzfiltereinheit als ein Flachfilterelement ausgebildet. Es kommt beispielsweise eine quaderförmige Ausführung des Filterelements mit parallelen Anström- und Abströmseiten in Betracht.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist das Filterelement als ein Rundfilterelement ausgebildet, das in Radialrichtung - bezogen auf seine Längsachse - von dem Fluid durchströmt wird. Es kommt beispielsweise eine Durchströmung radial von außen nach innen in Betracht. Beispielsweise kann die Zusatzfiltereinheit als Vorfiltereinheit ausgebildet sein und sich an der radial außenliegenden Seite der Hauptfiltereinheit befinden. Das Filterelement ist in der Ausführung als Rundfilterelement vorzugsweise hohlzylindrisch ausgebildet und besitzt einen innenliegenden Strömungsraum, der bei radialer Durchströmung des Filterelementes von außen nach innen den Reinraum bildet, aus dem das gereinigte Fluid axial abgeleitet wird.
-
Die Zusatzfiltereinheit kann ggf., über die Filtrationsfunktion hinaus, eine Zusatzfunktion übernehmen, beispielsweise mit Aktivkohle versehen sein, um eine Adsorptionsfunktion zu übernehmen, oder eine akustisch relevante Funktion übernehmen. Eine derartige Zusatzfunktion kann von der Zusatzfiltereinheit sowohl bei einer Anordnung an Anströmseite als auch bei einer Anordnung an der Abströmseite der Hauptfiltereinheit übernommen werden.
-
Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf eine Filtereinrichtung mit einem Filtergehäuse, in welches ein vorbeschriebenes Filterelement, das eine Hauptfiltereinheit und eine Zusatzfiltereinheit umfasst, aufgenommen ist.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
- 1 einen Schnitt durch ein Filterelement mit einer faltenförmigen Hauptfiltereinheit und einer Zusatzfiltereinheit, die sich in die Zwischenräume zwischen den Filterfalten der Hauptfiltereinheit hineinerstreckt und als faltenförmiger Filterbalg ausgebildet ist,
- 2 ein Filterelement in einer Ausführungsvariante, mit einer faltenförmigen Hauptfiltereinheit und einer blockförmigen Zusatzfiltereinheit, an der Erhebungen ausgebildet sind, die in den Zwischenraum zwischen den Filterfalten der Hauptfiltereinheit hineinragen.
-
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Ausführungsformen der Erfindung
-
1 zeigt ein Filterelement 1, das zur Gasfiltration, insbesondere für einen Luftfilter im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine, eingesetzt werden kann. Das Filterelement 1 ist zweiteilig aufgebaut und umfasst eine Hauptfiltereinheit 2, die faltenförmig ausgebildet ist, sowie eine Zusatzfiltereinheit 3, die im Ausführungsbeispiel als Vorfiltereinheit fungiert und bezogen auf die Durchströmungsrichtung 4 der Hauptfiltereinheit 2 vorgeschaltet ist. Dementsprechend wird, wie mit den Pfeilen 4 dargestellt, bei der Durchströmung des Filterelementes 1 von dem zu reinigenden Fluid zunächst die Zusatzfiltereinheit 3 und im Anschluss daran die Hauptfiltereinheit 2 durchströmt. Die Hauptfiltereinheit 2 und die Zusatzfiltereinheit 3 bilden eine zusammenhängende Einheit. Vorteilhafterweise sind die Zusatzfiltereinheit 3 und die Hauptfiltereinheit 2 miteinander verklebt.
-
Die Hauptfiltereinheit 2 ist faltenförmig ausgebildet und besteht aus einem Filtermaterial, das die Ausbildung von Filterfalten ermöglicht, beispielsweise aus einem Papiermaterial oder papierähnlichen Material. Die vorgeschaltete Zusatzfiltereinheit 3 weist ebenfalls einen prinzipiell faltenförmigen Verlauf auf und ist als Filterbalg ausgebildet. Das Filtermaterial der Zusatzfiltereinheit 3 ist beispielsweise ein Vliesmaterial oder ein Schaumstoffmaterial.
-
Die Zusatzfiltereinheit 3 weist, bezogen auf die Durchströmungsrichtung 4, einen ersten Teil 3a auf, der außerhalb der Hauptfiltereinheit 2 liegt, sowie einen zweiten Teil 3b, der in die Zwischenräume 5 zwischen den Filterfalten der Hauptfiltereinheit 2 hineinragt. Der erste Teil 3a, der außerhalb der Zwischenräume 5 der Hauptfiltereinheit 2 liegt, weist, bezogen auf die Durchströmungsrichtung 4, eine Erstreckung a auf, der zweite Teil 3b, der sich innerhalb eines Zwischenraums 5 befindet, besitzt die Erstreckung b, wobei diese Erstreckung b des zweiten Teils 3b größer ist als die Erstreckung a des ersten Teils 3a. Es kann insbesondere zweckmäßig sein, dass die Erstreckung b des zweiten Teils 3b mindestens das 1.4-fache der Erstreckung a des ersten Teils 3a beträgt.
-
Diese verhältnismäßig große Eindringtiefe des zweiten Teils 3b der Zusatzfiltereinheit 3 gewährleistet eine effektive Abstützung der Filterfalten der Hauptfiltereinheit 2, so dass auch unter der Einwirkung äußerer Kräfte wie z.B. Stöße oder Vibrationen die Filterfalten und damit auch die Zwischenräume 5 zwischen den Filterfalten ihre Sollposition beibehalten.
-
Der zweite Teil 3b der Zusatzfiltereinheit 3 weist konvex ausgebildete Erhebungen 6 auf, die in die Zwischenräume 5 zwischen den Filterfalten der Hauptfiltereinheit 2 hineinragen. Die Eindringtiefe der Erhebungen 6 des zweiten Teils 3b der Zusatzfiltereinheit 3 ist jedoch begrenzt, so dass die konvexen Erhebungen 6, die eine abgerundete Außenseite aufweisen, mit dem Abstand c zum Grund des Zwischenraums 5 zwischen benachbarten Filterfalten liegen. Es kann beispielsweise zweckmäßig sein, dass die Eindringtiefe b der Erhebungen 6 bezogen auf die gesamte Höhe b + c des Zwischenraums 5 mindestens 30 % und maximal 80 % beträgt. Vorteilhafterweise liegt die Eindringtiefe b in einem Bereich zwischen 30 % und 70 % der gesamten Zwischenraumhöhe b + c. Dies gewährleistet, dass das Material der Zusatzfiltereinheit 3 beim Faltungsprozess nicht zu stark gequetscht wird, was mit einer lokalen Verdichtung des Filtermaterials einhergehen würde. Bei der erfindungsgemäßen Ausführung werden derartige Ausführungen vermieden, so dass auch eine gleichmäßige Durchströmung der Zusatzfiltereinheit 3 gewährleistet ist.
-
In 2 ist eine Ausführungsvariante der Filtereinheit 1 dargestellt, bei der ebenso wie beim ersten Ausführungsbeispiel die Hauptfiltereinheit 2 mit einer Reihe von Filterfalten mit zwischenliegenden Zwischenräumen 5 ausgebildet ist. Bezogen auf die Durchströmungsrichtung 4 ist der faltenförmigen Hauptfiltereinheit 2 eine Zusatzfiltereinheit 3 vorgeschaltet, die eine Vorfiltereinheit bildet. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist jedoch bei 2 die Zusatzfiltereinheit 3 in ihrem ersten, außerhalb der Hauptfiltereinheit 2 liegenden Teil 3a blockförmig ausgebildet, wobei die außenliegende Anströmseite geradflächig ausgeführt ist. Einteilig mit dem ersten Teil 3a sind eine Reihe von Erhebungen 6 ausgebildet, die in die Zwischenräume 5 zwischen den Filterfalten der Hauptfiltereinheit 3 hineinragen. Die Erhebungen weisen auf ihrer Außenseite eine abgerundete, konvexe Fläche auf, die dem Grund der Zwischenräume 5 zugewandt ist.
-
Die Größenverhältnisse, bezogen auf die Durchströmungsrichtung 4, sind in entsprechender Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt. Auch in 2 ist die Erstreckung b - die Eindringtiefe - des zweiten Teils 3b mit den Erhebungen 6, die in die Zwischenräume 5 hineinragen, größer als die Erstreckung a des ersten Teils 3a, der außerhalb der Hauptfiltereinheit liegt. Die Eindringtiefe ist insbesondere mindestens um 40 % höher als die Erstreckung a des ersten Teils 3a.
-
Bezogen auf die gesamte Erstreckung b + c der Zwischenräume 5 zwischen dem Grund und den Faltenspitzen beträgt die Eindringtiefe b mindestens 20 % und maximal 80 %. Vorteilhafterweise liegt die Eindringtiefe b in einem Wertebereich zwischen 30 % und 70 % der Erstreckung b + c.
-
Es kann ggf. zweckmäßig sein, zusätzlich oder alternativ zu der Anordnung einer Zusatzfiltereinheit 3 an der Anströmseite auch eine Zusatzfiltereinheit an der Abströmseite der Hauptfiltereinheit 2 anzuordnen. Auch an der Abströmseite kann die Zusatzfiltereinheit so ausgebildet sein, dass ein Teil der Zusatzfiltereinheit in die Zwischenräume zwischen benachbarten Falten der Hauptfiltereinheit 2 hineinragt.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
