DE112008002445B4 - Filterelement mit V-Dichtung, Filtersystem und dessen Verwendung - Google Patents

Filterelement mit V-Dichtung, Filtersystem und dessen Verwendung Download PDF

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Abstract

Filterelement, bestehend aus einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium (10) in konzentrischer Form, einer an einer Stirnseite angeordneten Endscheibe (11) und einer zweiten an der gegenüberliegenden Stirnseite angeordneten Endscheibe (12), wobei die Endscheibe (12) eine konzentrische Öffnung (13) aufweist und sich kreisringförmig über die Falten des Filtermediums erstreckt, wobei die Endscheibe einen sich axial erstreckenden Ringkragen (14) aus Hartkunststoff aufweist und dieser Ringkragen (14) eine den Ringkragen umgebende Elastomerdichtung (15) besitzt, wobei die Dichtung einen axial verlaufenden Bereich aufweist, der radial umlaufende Dichtlippen (17) trägt zum Abstützen in einer Nut (18) oder einer Gehäusewandung (19) eines das Filterelement aufnehmenden Gehäuses.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein Filterelement, ein Filtersystem und dessen Verwendung, insbesondere für die Ansaugluft einer Brennkraftmaschine.
  • Stand der Technik
  • Aus der US 4,720,292 A ist ein Luftfilter mit folgenden Merkmalen bekannt:
    • ein Gehäuse mit einer axialen Auslauföffnung und einem im Wesentlichen offenen, zweiten Ende, das durch eine entfernbare Abdeckung verschließbar ist. Am Umfang des Gehäuses ist eine Lufteinlassöffnung angeordnet.
    • Im Gehäuse befindet sich ein im Wesentlichen zylindrisches Filterelement mit einem inneren Stützrohr, einem Filter mit einem äußeren Stützrohr,
    • wobei das Filterelement in dem Gehäuse koaxial angeordnet ist. Die Abdichtung des Filterelements an dem Gehäuse erfolgt über eine ringförmige Endscheibe, die eine im Wesentlichen zylindrische, radial einwärts gerichtete Oberfläche aufweist und über einen inneren Abschnitt des Auslassteils geschoben wird.
  • Aus der Offenlegungsschrift DE 100 03 993 A1 ist ein Filtereinsatz für einen Flüssigkeitsfilter bekannt, bei welchem ein nach außen ragender rohrförmiger Stutzen so ausgebildet ist, dass er neben der Funktion Halterung auch die Funktion der Abdichtung übernimmt. Der Stutzen wird in eine entsprechende Anschlussöffnung eines Anschlussmoduls eingesteckt. Die Innenabdichtung zwischen Schmutz- und Reinseite wird über ein tannenbaumartiges Profil am Außenumfang des Stutzens hergestellt.
  • Bekannterweise werden die Filtereinsätze von Luftfiltern nach einer bestimmten Betriebszeit ausgetauscht. Je nach Staubanfall kann die Standzeit eines Luftfilters wenige Tage (Baumaschinen) bis zu mehreren Monaten betragen.
  • Der aus der oben genannten US-Schrift bekannte Filtereinsatz sowie andere üblicherweise verwendete Filtereinsätze bestehen aus einer Kombination von Werkstoffen, wobei insbesondere für die Stützrohre Stahlblech verwendet wird. Das Filtermedium ist Papier oder ein Kunststoffvlies. Die Endscheiben bestehen aus Kunststoff, beispielsweise aus einem Weichelastomer.
  • Gerade bei einem häufigen Austausch von Filterelementen ist die zuverlässige und prozesssichere Abdichtung des Filterelements in einem Gehäuse wichtig. Die Abdichtung soll temperaturbeständig und rüttelfest ausgeführt sein. Auch an Anlagen oder Einrichtungen, die starken Schwingungen oder Erschütterungen ausgesetzt sind, muss die Abdichtung des Filterelements gewährleistet sein. Gleichzeitig soll aber das Filterelement selbst möglichst keine metallischen Elemente aufweisen, damit es problemlos thermisch entsorgt werden kann.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Filterelement und ein Filtersystem mit einer hohen Filtrationseigenschaft und einer zuverlässigen Abdichtung zwischen dem Bereich des unfiltrierten und dem Bereich des filtrierten Mediums zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst-.
  • Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt darin, dass durch die Ausgestaltung der Dichtung des Filterelements mit einem Ringkragen und einer den Ringkragen umhüllenden oder teilweise umhüllenden Dichtung gewährleistet ist, dass einerseits eine hohe Abdichtwirkung und andererseits eine Abstützung des Filterelements in einem Gehäuse erzielt wird. Gerade bei der Verwendung von Kunststoff und der Abdichtung an schwingungsbelasteten Elementen ist eine Gestaltung erforderlich, die auch bei extremen Temperaturschwankungen zuverlässig arbeitet.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung besteht die Endscheibe, welche die Dichtung trägt, aus einem thermoplastischen Kunststoff. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, die Endscheibe aus einem anderen Werkstoff herzustellen oder aus mehreren Komponenten, zum Beispiel im Montagespritzgießverfahren, zu produzieren. Dabei besteht die Komponente, die die Dichtung bildet, aus einem Elastomer und die Komponente, die die Verbindung zu dem Filtermedium herstellt, aus einem Hartkunststoff. Dieser kann mit dem Filtermedium verschweißt oder verklebt sein.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen eine Staubschutzdichtung an der Lippe anzubringen. Diese sorgt dafür, dass an die Dichtlippen kein Staub gelangt, ebenso an die Oberfläche, an welcher die Dichtlippen anliegen. Damit wird vermieden, dass bei Vibrationen oder Reibung aufgrund eines Staubeintrags die Dichtverbindung gefährdet ist.
  • Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass sich die Dichtung an Stegen im Bereich der Dichtungsaufnahmenut abstützt. Die Stege üben dabei eine Kraft auf den Ringkragen derart aus, dass die Dichtlippen zuverlässig an der Gehäusewandung des Filtergehäuses anliegen.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Filtersystem mit einem Filterelement. Dieses Filtersystem dient insbesondere der Filtrierung der Ansaugluft einer Brennkraftmaschine und besteht aus einem Gehäuse und einem Deckel zur Aufnahme des Filterelements.
  • Die Endscheiben können auch im thixotropen Auftragsverfahren hergestellt werden. Dies bedeutet ein aufdosieren des thixotropen Materials bei dem gleichzeitig die Dichtungsstruktur ohne zusätzliche Formschalen gebildet wird.
  • In vorteilhafter Weise ist das Filtersystem mit einer Ringnut ausgestattet, die im Bereich der Abdichtung mit den Dichtkonturen des Filterelements kommuniziert.
  • Weiterbildungsgemäß ist an dem Gehäuse im Bereich des Einlasses ein Zyklon- oder ein Drehströmungsabscheider angeordnet. Dieser besteht aus Leitrippen, die das zu filternde Medium in eine Drehung oder Rotation versetzen. Durch diese Rotation wird der Schmutz nach außen geleitet und an einer geeigneten Stelle über einen Schmutzauslass ausgetragen.
  • Diese und weitere Merkmale gehen nicht nur aus den Ansprüchen, sondern auch aus den Figuren hervor.
  • Figurenliste
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
    • 1 einen Schnitt durch ein Filtersystem und
    • 2 die Detaildarstellung im Dichtungsbereich des Filtergehäuses.
  • Ausführungsform(en) der Erfindung
  • Das Filtersystem gemäß 1 besteht aus einem Gehäuse 26, welches konzentrisch aufgebaut ist und einen Einlass 28 aufweist. Das Filtersystem dient zur Filtrierung der Ansaugluft einer Brennkraftmaschine. Über den Einlass 28 wird die zu reinigende Luft gemäß dem Pfeil 38 zugeführt, strömt durch einen Zyklonvorabscheider 34 und wird dort in eine Drehströmung versetzt. Aufgrund dieser Drehströmung gelangen Partikel, die sich in der Luft befinden, an die Gehäuseaußenwand und werden von dort über einen Schmutzauslass 35, der über ein geeignetes Ventil verschlossen werden kann, nach außen getragen.
  • Am Gehäuse 26 ist ein Mittelstück 37 angeordnet. Dieses ist ebenfalls konzentrisch gestaltet und mit dem Gehäuse im Bereich 40, beispielsweise über eine Schweißverbindung, gekoppelt. Am Mittelstück 37 befindet sich ein Deckel 27. Dieser ist mit dem Mittelstück über Spannverschlüsse oder ein anderes geeignetes Verschlusssystem lösbar verbunden. Deckel, Mittelstück und Gehäuse stellen somit ein geschlossenes System dar, welches einen Auslass 29 zum Ableiten der gereinigten Luft aufweist.
  • Innerhalb des Gesamtsystems befindet sich ein Filterelement 39. Dieses besteht aus einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium 10 und ist in konzentrischer Form aufgebaut. An den Stirnseiten besitzt das Filterelement 39 Endscheiben 11, 12. Während eine Endscheibe 12 eine konzentrische Öffnung 13 aufweist, ist die weitere Endscheibe 11 mit einem Verschlussstück 24 verschlossen. Die zu reinigende Luft strömt gemäß dem Pfeil 41 durch das Filterelement hindurch und gemäß Pfeil 42 gereinigt über den Auslass 29 zu einer hier nicht dargestellten Brennkraftmaschine.
  • Das Filterelement besitzt an der linksseitig angeordneten Endscheibe 12 einen Ringkragen 14. Auf diesem befindet sich, wie in 1 und 2 gezeigt, eine Dichtung 15, die den Ringkragen vollständig umhüllt. Diese Dichtung ist auf den Ringkragen aufgesteckt oder im Zweikomponentenspritzgießverfahren an den Ringkragen angespritzt. Die Dichtung weist sich nach außen erstreckende Dichtlippen 17 auf. Den Dichtlippen vorgelagert ist eine Staubschutzlippe 21, die den mit Staub belasteten Bereich 20 von dem Dichtungsbereich trennt. Die Dichtlippen verlaufen konzentrisch längs der Gehäusewandung 19 und bilden mit der Gehäusewandung 19 die Abdichtung zwischen dem Rohluftbereich (Bereich 20) und dem Reinluftbereich 43.
  • Die Ringnut 31, welche letztendlich das Dichtungssystem aufnimmt, ist an der der Gehäusewandung 19 gegenüberliegenden Seite mit Stegen 21 ausgestattet. Diese Stege verlaufen axial und bilden damit eine geschlitzte Anlagekante für die Dichtung 15. Gleichzeitig erzeugen die Stege auf den Ringkragen 14 eine Kraft, die radial nach außen gerichtet ist und damit die Dichtwirkung erhöht.
  • Das Filterelement wird axial in das Gehäuse eingeschoben. Das bedeutet, dass die Dichtung an den Stegen 21 entlang gleiten muss. Zur Verbesserung der Positionierung und der Bewegung in die Solllage ist eine umlaufende Leitkante 44 vorgesehen, die in Verbindung mit einer Abschrägung 45 ein leichtes Einführen der Dichtung in die Nut 18 ermöglicht.
  • Die Endscheibe 11 ist mit Stützelementen 46, 47, 48, 49 versehen, die an dem Deckel 27 anliegen und für eine definierte Einbaulage des Filterelements im Gehäuse sorgen.

Claims (9)

  1. Filterelement, bestehend aus einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium (10) in konzentrischer Form, einer an einer Stirnseite angeordneten Endscheibe (11) und einer zweiten an der gegenüberliegenden Stirnseite angeordneten Endscheibe (12), wobei die Endscheibe (12) eine konzentrische Öffnung (13) aufweist und sich kreisringförmig über die Falten des Filtermediums erstreckt, wobei die Endscheibe einen sich axial erstreckenden Ringkragen (14) aus Hartkunststoff aufweist und dieser Ringkragen (14) eine den Ringkragen umgebende Elastomerdichtung (15) besitzt, wobei die Dichtung einen axial verlaufenden Bereich aufweist, der radial umlaufende Dichtlippen (17) trägt zum Abstützen in einer Nut (18) oder einer Gehäusewandung (19) eines das Filterelement aufnehmenden Gehäuses.
  2. Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Endscheibe (12) aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht und mit dem Filtermedium durch Kunststoffschweißen oder Kleben verbunden ist.
  3. Filterelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (15) zwischen den Dichtlippen und einem schmutzbeladenen Bereich (20) wenigstens eine radial umlaufende Staubschutzlippe (21) aufweist.
  4. Filterelement nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Endscheibe (12) mit der Dichtung (15) in einem Zweikomponentenspritzgießverfahren hergestellt ist.
  5. Filtersystem mit einem Filterelement nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend ein Gehäuse (26), welches konzentrisch aufgebaut ist, einen das Gehäuse (26) verschließenden Deckel (27), der ebenfalls konzentrisch aufgebaut ist, und einen am Gehäuse und/oder Deckel angeordneten Einlass (28) zum Zuführen des zu filternden Mediums, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse (26) ein konzentrischer Auslass (29) zur Ableitung des gefilterten Mediums vorgesehen ist, wobei am Gehäuse im Bereich des Auslasses (29) eine Dichtungskontur vorgesehen ist, die mit dem Ringkragen (14) und der Dichtung (15) korrespondiert.
  6. Filtersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungskontur aus einer konzentrisch verlaufenden Ringnut (31) besteht, wobei die Ringnut im Bereich (32) stegförmig gestaltet ist und die Stege axial verlaufen.
  7. Filtersystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Einlasses (28) ein Zyklonvorabscheider (34) vorgesehen ist und am Gehäuse (26) oder am Deckel (27) ein Schmutzauslass (35) vorgesehen ist.
  8. Filtersystem nach einem der vorherigen Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die an dem Ringkragen angeordnete Dichtung (15) sich an Stegen des das Filterelement aufnehmenden Gehäuses abstützt.
  9. Verwendung eines Filtersystems nach einem der Ansprüche 5 bis 8 zum Filtern von Luft.
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