DE112019001132T5

DE112019001132T5 - Filterelement und gehäuse mit nicht kreisförmigen querschnitten

Info

Publication number: DE112019001132T5
Application number: DE112019001132.4T
Authority: DE
Inventors: Ronan Corvec; Emmanuel Page
Original assignee: Cummins Filtration SARL
Current assignee: Cummins Filtration SARL
Priority date: 2018-03-05
Filing date: 2019-03-04
Publication date: 2020-11-26
Also published as: WO2019170579A1; US20200406181A1; FR3078490A1; CN111867702A; FR3078490B1

Abstract

Eine Filterbaugruppe umfasst ein Filterelement und ein Gehäuse. Das Filterelement umfasst ein Filtermedium und ein Ausrichtungsmerkmal, das auf zumindest einem Abschnitt einer Außenoberfläche des Filtermediums positioniert ist. Das Ausrichtungsmerkmal umfasst einen Ausrichtungskanal. Das Gehäuse bestimmt ein Gehäuseinnenvolumen. Zumindest ein Abschnitt des Filterelements ist innerhalb des Gehäuseinnenvolumens positioniert. Das Gehäuse umfasst einen Ausrichtungsvorsprung, der sich axial von einer Gehäuseinnenoberfläche zu dem Filterelement hin erstreckt, um mit dem Ausrichtungskanal zusammenzupassen. Das Ausrichtungsmerkmal umfasst ein Ringelement, das umlaufend um das Filtermedium herum an einem ersten Ende des Filtermediums in der Nähe des Gehäuses positioniert ist, und eine Filterablenkplatte, die sich von dem Ringelement aus erstreckt. Die Filterablenkplatte ist umlaufend auf zumindest einem Abschnitt der Außenoberfläche des Filtermediums positioniert und bestimmt den Ausrichtungskanal.

Description

Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität und den Vorteil der französischen Patentanmeldung Nr. 1851888 , eingereicht am 5. März 2018, mit dem Titel „Filter Element and Housing Having Non-Circular Cross-Sections“ („Filterelement und Gehäuse mit nicht kreisförmigen Querschnitten“), deren gesamte Offenbarung hiermit durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Filter zur Verwendung mit Verbrennungsmotorsystemen.
HINTERGRUND
Verbrennungsmotoren verwenden im Allgemeinen während des Betriebs verschiedene Fluide. Zum Beispiel wird Kraftstoff (z. B. Diesel, Benzin, Erdgas usw.) verwendet, um den Motor zu betreiben. Mit dem Kraftstoff kann Luft gemischt werden, um ein Luft/Kraftstoff-Gemisch zu erzeugen, das dann vom Motor verwendet wird, um unter stöchiometrischen oder mageren Bedingungen zu laufen. Außerdem kann der Motor mit einem oder mehreren Schmiermitteln versorgt werden, um verschiedene Teile des Motors (z. B. Kolbenzylinder, Kurbelwelle, Lager, Zahnräder, Ventile, Nocken usw.) zu schmieren. Diese Fluide können mit Partikeln (z. B. Kohlenstoff, Staub, Metallpartikeln usw.) verunreinigt werden, die die verschiedenen Teile des Motors beschädigen können, wenn sie nicht aus dem Fluid entfernt werden. Um solche Partikel oder anderweitige Verunreinigungen zu entfernen, wird das Fluid im Allgemeinen durch ein Filterelement (z. B. einen Kraftstofffilter, einen Schmiermittelfilter, einen Luftfilter usw.) geleitet, das strukturiert ist, um die Partikel aus dem Fluid zu entfernen, bevor das Fluid zugeführt wird.
Einige Filterbaugruppen schließen ein entfernbares Filterelement ein. Zum Beispiel kann das Filterelement innerhalb eines Gehäuses positioniert sein. Sobald eine Filtereffizienz eines gebrauchten Filterelements unter einen Schwellenwert fällt (z. B. das Filterelement verstopft wird), kann das gebrauchte Filterelement aus dem Gehäuse entfernt und durch einen frischen Filter ersetzt werden. Jedoch ist Fälschen ein Problem bei derartigen Filterbaugruppen. Zum Beispiel kann ein nicht autorisierter Filter (z. B. ein gefälschter Filter, ein nicht originaler Filter, ein ungeeigneter Filter usw.) an dem Gehäuse installiert sein, was zur Verringerung einer Filtereffizienz der Filterbaugruppe führen kann.
KURZDARSTELLUNG
Hierin beschriebene Ausführungsformen beziehen sich im Allgemeinen auf Filterbaugruppen zum Filtern eines Fluids, zum Beispiel Luft oder Luft/KraftstoffGemisch, und insbesondere auf Filterbaugruppen, die ein Filterelement und ein Gehäuse mit entsprechenden Ausrichtungsmerkmalen sowie entsprechenden nicht kreisförmigen Querschnitten einschließen, um eine Ausrichtung zu ermöglichen und die Installation eines nicht autorisierten Filterelements an dem Filtergehäuse zu verhindern.
In einem ersten Satz von Ausführungsformen umfasst eine Filterbaugruppe, die ein Filterelement umfasst, ein Filtermedium und ein Ausrichtungsmerkmal, das auf zumindest einem Abschnitt einer Außenoberfläche des Filtermediums positioniert ist. Das Ausrichtungsmerkmal umfasst einen Ausrichtungskanal. Das Filterelement umfasst auch ein Gehäuse, das ein Gehäuseinnenvolumen bestimmt. Zumindest ein Abschnitt des Filterelements ist innerhalb des Gehäuseinnenvolumens positioniert. Das Gehäuse umfasst einen Ausrichtungsvorsprung, der sich axial von einer Gehäuseinnenoberfläche zu dem Filterelement hin erstreckt, um mit dem Ausrichtungskanal zusammenzupassen. Das Ausrichtungsmerkmal umfasst ein Ringelement, das umlaufend um das Filtermedium herum an einem ersten Ende des Filtermediums in der Nähe des Gehäuses positioniert ist, und eine Filterablenkplatte, die sich von dem Ringelement aus weg von dem ersten Ende des Filtermediums entlang der Außenoberfläche des Filtermediums erstreckt, wobei die Filterablenkplatte umlaufend auf zumindest einem Abschnitt der Außenoberfläche des Filtermediums positioniert ist und den Ausrichtungskanal bestimmt.
In einem anderen Satz von Ausführungsformen umfasst eine Vorrichtung zum Aufnehmen eines Filterelements ein Gehäuse, das ein Gehäuseinnenvolumen, einen Einlass und einen Auslass bestimmt. Das Innenvolumen ist strukturiert, um zumindest einen Abschnitt des Filterelements aufzunehmen. Eine Gehäuseablenkplatte erstreckt sich umlaufend von zumindest einem Abschnitt einer Gehäuseinnenoberfläche in das Innenvolumen. Ein Ausrichtungsvorsprung ist an der Gehäuseablenkplatte ausgebildet und konfiguriert, um mit einem entsprechenden Ausrichtungskanal des Filterelements zusammenzupassen. Der Ausrichtungsvorsprung bestimmt einen ersten Querschnitt an einem ersten Längsende und einen zweiten Querschnitt an einem zweiten Längsende davon, das dem ersten Längsende gegenüberliegt, wobei sich der zweite Querschnitt von dem ersten Querschnitt unterscheidet, sodass der Ausrichtungsvorsprung einen Querschnitt bestimmt, der einem Querschnitt des Ausrichtungskanals entspricht.
In noch einem anderen Satz von Ausführungsformen umfasst ein Filterelement für eine Filterbaugruppe ein Filtermedium. Ein Ausrichtungsmerkmal ist auf zumindest einem Abschnitt einer Außenoberfläche des Filtermediums positioniert. Das Ausrichtungsmerkmal umfasst ein Ringelement, das umlaufend um das Filtermedium herum an einem ersten Ende des Filtermediums in der Nähe des Gehäuses positioniert ist. Eine Filterablenkplatte erstreckt sich von dem Ringelement aus weg von dem ersten Ende des Filtermediums. Die Filterablenkplatte ist umlaufend auf zumindest einem Abschnitt der Außenoberfläche des Filtermediums positioniert und bestimmt einen Ausrichtungskanal, der strukturiert ist, um einen entsprechenden Ausrichtungsvorsprung eines Gehäuses der Filterbaugruppe aufzunehmen. Der Ausrichtungskanal bestimmt einen ersten Querschnitt in der Nähe eines ersten Endes des Filtermediums, das konfiguriert ist, um in das Gehäuse eingeführt zu werden, und einen zweiten Querschnitt distal von dem ersten Ende des Filtermediums, wobei sich der zweite Querschnitt von dem ersten Querschnitt unterscheidet, sodass der Ausrichtungskanal einen Querschnitt aufweist, der einem Querschnitt des Ausrichtungsvorsprungs entspricht.
Es sei klargestellt, dass alle Kombinationen der vorstehenden Konzepte und weiterer Konzepte, die nachfolgend eingehender erörtert werden (vorausgesetzt, dass diese Konzepte nicht gegenseitig unvereinbar sind), als Teil des hierin offenbarten Gegenstands gedacht sind. Insbesondere sind alle Kombinationen des beanspruchten Gegenstands, die am Ende dieser Offenbarung aufgeführt sind, als Teil des hierin offenbarten Gegenstands gedacht.
Figurenliste
Die vorstehenden und weiteren Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden anhand der folgenden Beschreibung und beigefügten Ansprüche deutlicher, die in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen zu lesen sind. Unter der Voraussetzung, dass diese Zeichnungen lediglich mehrere Ausführungen gemäß der Offenbarung darstellen und daher nicht als Einschränkung ihres Schutzbereichs zu betrachten sind, wird die Offenbarung unter Verwendung der beiliegenden Zeichnungen genauer und ausführlicher beschrieben.

1 ist eine Explosionsansicht einer Filterbaugruppe gemäß einer Ausführungsform.
2 ist eine perspektivische Ansicht eines durch den Pfeil A in 1 gezeigten Abschnitts der Filterbaugruppe von 1.
3 ist eine Unteransicht der Filterbaugruppe von 1.
4 ist ein seitlicher Querschnitt der Filterbaugruppe von 1 entlang der Linie A-A in 3.
5 ist eine perspektivische Ansicht einer in die Filterbaugruppe von 1 eingeschlossenen Filterablenkplatte, die aus der Filterbaugruppe entfernt ist.
6 ist eine perspektivische Unteransicht eines Gehäuses der Filterbaugruppe von 1, das aus der Filterbaugruppe entfernt ist.

In der gesamten folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen. In den Zeichnungen kennzeichnen ähnliche Symbole in der Regel ähnliche Komponenten, sofern der Kontext nichts anderes vorgibt. Die veranschaulichenden Ausführungen, die in der ausführlichen Beschreibung, in den Zeichnungen und Ansprüchen beschrieben sind, sind nicht einschränkend gedacht. Andere Ausführungen können genutzt werden, und es können andere Änderungen vorgenommen werden, ohne vom Grundgedanken oder Schutzumfang des hier vorgestellten Gegenstands abzuweichen. Es versteht sich, dass die Aspekte der vorliegenden Offenlegung wie allgemein hierin beschrieben und in den Zeichnungen veranschaulicht, in vielen verschiedenen Konfigurierungen angeordnet, ersetzt, kombiniert und konzipiert werden können, die alle ausdrücklich berücksichtigt sind und Teil dieser Offenlegung sind.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Hierin beschriebene Ausführungsformen beziehen sich im Allgemeinen auf Filterbaugruppen zum Filtern eines Fluids, zum Beispiel Luft oder Luft/KraftstoffGemisch, und insbesondere auf Filterbaugruppen, die ein Filterelement und ein Gehäuse mit entsprechenden Ausrichtungsmerkmalen sowie entsprechenden nicht kreisförmigen Querschnitten einschließen, um eine Ausrichtung zu ermöglichen und die Installation eines nicht autorisierten Filterelements an dem Filtergehäuse zu verhindern.
Einige Filterbaugruppen schließen ein entfernbares Filterelement ein. Zum Beispiel kann das Filterelement innerhalb oder teilweise innerhalb eines Gehäuses positioniert sein. Sobald eine Filtereffizienz eines gebrauchten Filterelements unter einen Schwellenwert fällt (z. B. das Filterelement verstopft wird), kann das gebrauchte Filterelement aus dem Gehäuse entfernt und durch einen frischen Filter ersetzt werden. Jedoch ist Fälschen ein Problem bei derartigen Filterbaugruppen. Zum Beispiel kann ein nicht autorisierter Filter (z. B. ein gefälschter Filter, ein nicht originaler Filter, ein ungeeigneter Filter usw.) an dem Gehäuse installiert sein, was zur Verringerung einer Filtereffizienz der Filterbaugruppe sowie zu entgangenen Einnahmen für den Hersteller des autorisierten oder originalen Filterelements führen kann.
Die hier beschriebenen Ausführungsformen können Vorteile bieten, wie beispielsweise:

(1) Bereitstellen einzigartiger Ausrichtungsmerkmale und/oder einer nicht kreisförmigen Form an einem Filterelement und einem Gehäuse der Filterbaugruppe, um die Installation eines nicht autorisierten Filters an einem Filtergehäuse der Filterbaugruppe zu verhindern; (2) Bereitstellen von Ausrichtungsmerkmalen, welche die richtige Ausrichtung des Filterelements relativ zu einem Einlass und einem Auslass des Gehäuses sicherstellen; und (3) eine einfache Konstruktion, die eine kostengünstige Herstellung ermöglicht.

1 ist eine Explosionsansicht einer Filterbaugruppe 100 gemäß einer Ausführungsform. 2 bis 4 sind verschiedene Ansichten der Filterbaugruppe 100. Die Filterbaugruppe 100 kann verwendet werden, um ein Gas (z. B. Luft, Luft/KraftstoffGemisch usw.) oder ein beliebiges anderes Fluid, das einem Motor oder einer mit dem Motor verbundenen Komponente bereitgestellt wird, zu filtern. Die Filterbaugruppe 100 umfasst ein Filterelement 101 und ein Gehäuse 130.
Das Filterelement 101 umfasst ein Filtermedium 102. Das Filtermedium 102 ist entlang einer Längsachse A_L der Filterbaugruppe 100 positioniert. Das Filtermedium 102 umfasst ein poröses Material mit einer vorher festgelegten Porengröße und ist konfiguriert, um Partikel aus dem dadurch hindurchströmenden Fluid (z. B. Luft oder Luft/KraftstoffGemisch) zu filtern. Das Filtermedium 102 kann einen nicht kreisförmigen Filtermediumquerschnitt, zum Beispiel oval, elliptisch, vieleckig, asymmetrisch usw., aufweisen. In bestimmten Ausführungsformen bestimmt das Filtermedium 102 einen elliptischen Filtermediumquerschnitt, wie in 1 und 3 gezeigt. Zum Beispiel kann, wie in 3 gezeigt, das Filtermedium 102 einen ersten Radius X entlang einer Hauptachse des Filtermediums 102 aufweisen, der größer ist als ein zweiter Radius Y entlang einer Nebenachse des Filtermediums 102, sodass das Filtermedium 102 einen elliptischen Filtermediumquerschnitt bestimmt.
Das Filtermedium 102 kann gefaltete Medien, gewellte Medien, tetraedische Medien oder Variationen davon umfassen. US-Patent Nr. 8,397,920 mit dem Titel („PLEATED FILTER ELEMENT WITH TAPERING BEND LINES“ („GEFALTETES FILTERELEMENT MIT SICH VERJÜNGENDEN BIEGELINIEN“) von Moy et al., eingereicht am 14. Oktober 2011 und erteilt am 19. März 2013, übertragen an Cummins Filtration IP Inc., das durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit und für alle Zwecke aufgenommen ist, beschreibt ein tetraedrisches Filtermedium. Einige Konfigurationen von tetraedrischen Filtermedien können eine Vielzahl von Einlass-Tetraeder-Strömungskanälen und eine Vielzahl von Auslass-Tetraeder-Strömungskanälen umfassen. Die Einlass-Tetraeder werden in einem mittigen Abschnitt des tetraedischen Filtermediums zusammengeführt, wodurch axiale Querluftströmung zwischen den Einlass-Tetraeder-Kanälen ermöglicht wird, bevor die Luft durch das tetraedische Filtermedium strömt. Solch eine Anordnung stellt zusätzliche Staubbeladung auf der vorgelagerten Seite des Mediums bereit, was eine Filterkapazität des Filtermediums erhöht.
In einigen Ausführungsformen kann das Filtermedium 102 entlang einer Vielzahl von Biegelinien gefaltet sein, die sich axial entlang einer axialen Richtung zwischen einem vorgelagerten Einlass und einem nachgelagerten Auslass erstrecken. Eine Vielzahl von Wandsegmenten können sich in Serpentinenform zwischen den Biegelinien erstrecken und dazwischen axiale Strömungskanäle bestimmen. Die axialen Strömungskanäle können eine Höhe entlang einer Querrichtung aufweisen, die senkrecht zu der axialen Richtung ist. Die Kanäle können eine laterale Breite entlang einer lateralen Richtung aufweisen, die senkrecht zu der axialen Richtung und senkrecht zu der Querrichtung ist. Fluid kann gefiltert werden, indem es durch die Filtermedienwandsegmente von einem Kanal zu einem anderen strömt. Spezifische Anordnungen solcher tetraedrischen Filtermedien sind ferner in US-Patent Nr. 8,397,920 beschrieben.
In einigen Ausführungsformen kann sich das Filtermedium 102 in einem Käfig befinden. Zum Beispiel kann das Filterelement 101 auch eine poröse steife Struktur (z. B. ein Drahtgeflecht) umfassen, die um das Filtermedium 102 herum positioniert und strukturiert ist, um Beschädigungen an dem Filtermedium 102, zum Beispiel während der Installation des Filterelements 101 in dem Gehäuse 130, zu verhindern. In anderen Ausführungsformen kann ein Vorfilter 140 (z. B. ein Sicherheitsfilter) um das Filtermedium 102 herum positioniert sein, wie in 4 gezeigt. Der Vorfilter 140 kann einen Vorfilterquerschnitt aufweisen, der dem Filtermediumquerschnitt entspricht (z. B. elliptisch).
Das Filtermedium 102 schließt ein erstes Ende 105 des Filtermediums in der Nähe des Gehäuses 130 und ein zweites Ende des Filtermediums gegenüber dem ersten Ende 105 des Filtermediums ein. Eine zweite Endkappe 103 ist mit dem zweiten Ende des Filtermediums gekoppelt. Die zweite Endkappe 103 kann aus einem beliebigen geeigneten Material, zum Beispiel Kunststoffen, Metallen, verstärktem Gummi, Polymeren (z. B. Polyurethan oder Polyharnstoff), ausgebildet sein. Das Filtermedium 102 kann in die zweite Endkappe 103 eingebettet oder vergossen werden (z. B. während eines Formungsprozesses der zweiten Endkappe 103) oder durch Schmelzkleben (z. B. Heißschmelzkleben) oder einen Klebstoff mit der zweiten Endkappe 103 gekoppelt werden.
Das Filtermedium 102 bestimmt einen Axialkanal 104 um die Längsachse A_L der Filterbaugruppe 100. Eine Mittelröhre 122 ist innerhalb des Axialkanals 104 positioniert. In einigen Ausführungsformen kann der Axialkanal 104 einen nicht kreisförmigen Axialkanalquerschnitt, zum Beispiel einen elliptischen Querschnitt, bestimmen. Außerdem kann die Mittelröhre 122 einen nicht kreisförmigen Mittelröhrenquerschnitt (z. B. einen elliptischen Querschnitt) bestimmen, der dem nicht kreisförmigen Axialkanalquerschnitt entspricht. Auf diese Weise können die Mittelröhre 122, das Filtermedium 102 und der innerhalb des Filtermediums 102 bestimmte Axialkanal 104 jeweils entsprechende nicht kreisförmige Querschnitte (z. B. elliptische Querschnitte) aufweisen.
In einigen Ausführungsformen kann die Mittelröhre 122 in das Filterelement 101 eingeschlossen sein. Zum Beispiel kann das Filtermedium 102 um die Mittelröhre 122 herum gewickelt sein, sodass die Mittelröhre 122 mit dem Filtermedium 102 aus dem Gehäuse 130 entfernbar ist, wie hierin beschrieben. In solchen Ausführungsformen kann die Mittelröhre 122 aus einem kostengünstigen Material, zum Beispiel Karton, ausgebildet sein, das umweltfreundlicher sein kann als Kunststoff oder andere nicht entsorgbare oder nicht biologisch abbaubare Materialien. Die Mittelröhre 122 kann auch ein Mittelröhrendichtungselement 124 umfassen, das an einem ersten Ende der Mittelröhre in der Nähe des Gehäuses 130 positioniert ist. Das Mittelröhrendichtungselement 124 kann sich von dem ersten Ende der Mittelröhre radial nach außen erstrecken. Das Mittelröhrendichtungselement 124 ist strukturiert, um eine fluiddichte Dichtung mit einem zweiten Dichtungselement 108 des Filterelements 101 und/oder mit einer Gehäuseinnenoberfläche 133 des Gehäuses 130 zu bilden, wie hierin ausführlicher beschrieben.
Die Mittelröhre 122 bestimmt einen Mittelröhrenkanal 128. Eine Vielzahl von Poren oder Öffnungen können in der Mittelröhre 122 bestimmt sein. Das Fluid (z. B. Luft oder Luft/Kraftstoff-Gemisch) kann radial durch das Filtermedium 102 in den Mittelröhrenkanal 128 strömen und wird durch das Filtermedium 102 gefiltert (d. h., darin eingeschlossene Partikel oder Verunreinigungen werden entfernt). Das gefilterte Fluid kann dann durch den Mittelröhrenkanal 128 aus der Filterbaugruppe 100 geleitet werden. In anderen Anordnungen kann ungefiltertes Fluid in den Mittelröhrenkanal 128 strömen und aus dem Mittelröhrenkanal 128 durch das Filtermedium 102 strömen, um dadurch gefiltert zu werden. In solchen Anordnungen kann der Vorfilter 140 innerhalb des Mittelröhrenkanals 128 positioniert sein.
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 umfasst das Filterelement 101 ein erstes Dichtungselement 106, das umlaufend an dem ersten Ende 105 des Filtermediums in der Nähe des Gehäuses 130 positioniert ist. Das erste Dichtungselement 106 erstreckt sich axial von dem ersten Ende 105 des Filtermediums zu der Gehäuseinnenoberfläche 133, um eine fluiddichte Dichtung mit der Gehäuseinnenoberfläche 133 zu bilden. Das Filterelement 101 umfasst ferner das zweite Dichtungselement 108, das an dem ersten Ende 105 des Filtermediums innerhalb des ersten Dichtungselements 106 positioniert ist.
Zum Beispiel kann das erste Dichtungselement 106 einen Querschnitt aufweisen, der größer ist als ein Querschnitt des zweiten Dichtungselements 108, sodass das erste Dichtungselement 106 um das zweite Dichtungselement 108 herum positioniert ist. Das zweite Dichtungselement 108 berührt das Mittelröhrendichtungselement 124, um eine fluiddichte Dichtung mit dem Mittelröhrendichtungselement 124 zu bilden. In einigen Ausführungsformen kann das erste Dichtungselement 106 eine axiale Höhe aufweisen, die größer ist als eine axiale Höhe des zweiten Dichtungselements 108, sodass das erste Dichtungselement 106 um das Mittelröhrendichtungselement 124 herum positioniert ist, wie in 4 gezeigt. Auf diese Weise können das erste Dichtungselement 106 und das zweite Dichtungselement 108 zusammenwirkend einen Sitz bilden, um das Mittelröhrendichtungselement 124 aufzunehmen. In bestimmten Ausführungsformen kann eine radiale Innenoberfläche des ersten Dichtungselements 106 eine radiale Außenoberfläche des Mittelröhrendichtungselements 124 berühren, um eine radiale fluiddichte Dichtung damit zu bilden.
Das erste Dichtungselement 106 und das zweite Dichtungselement 108 können aus einem flexiblen Material, zum Beispiel Polymeren (z. B. Polyurethan, Polyharnstoff usw.), Gummi usw., ausgebildet sein. In einigen Ausführungsformen können das erste Dichtungselement 106 und das zweite Dichtungselement 108 monolithisch ausgebildet werden, zum Beispiel in einem einzigen Formungsprozess. In bestimmten Ausführungsformen können das erste Dichtungselement 106 und das zweite Dichtungselement 108 in eine erste Endkappe des Filtermediums eingeschlossen sein, die mit dem ersten Ende 105 des Filtermediums gekoppelt ist (z. B. durch Einbetten des ersten Endes 105 des Filtermediums dort während eines Formungsprozesses, durch Heißkleben oder einen Klebstoff usw.). In anderen Ausführungsformen können das erste Dichtungselement 106 und das zweite Dichtungselement 108 auf der ersten Endkappe positioniert und damit gekoppelt sein (z. B. durch einen Klebstoff).
Das Filterelement 101 umfasst auch ein Ausrichtungsmerkmal 110. Das Ausrichtungsmerkmal 110 umfasst einen Ausrichtungskanal 116, der auf zumindest einem Abschnitt einer Außenoberfläche des Filtermediums 102 positioniert und strukturiert ist, um einen Ausrichtungsvorsprung 136 des Gehäuses 130 aufzunehmen, beispielsweise um die Orientierung und/oder Ausrichtung des Filterelements 101 mit dem Gehäuse 130 zu ermöglichen. Unter Bezugnahme auf 1, 2 und 5 kann das Ausrichtungsmerkmal 110 ein Ringelement 112 (z. B. einen Metall- oder Kunststoffring) umfassen, das umlaufend um das Filtermedium 102 herum an dem ersten Ende 105 des Filtermediums in der Nähe des Gehäuses 130 positioniert ist. Eine Vielzahl von Armen 113 können von einem ersten Ende des Ringelements in der Nähe des ersten Endes 105 des Filtermediums radial nach innen vorstehen. Die Vielzahl von Armen 113 können zwischen dem ersten Dichtungselement 106 und dem ersten Ende 105 des Filtermediums angeordnet sein, um das Ausrichtungsmerkmal 110 an dem ersten
Ende 105 des Filtermediums zu befestigen.
Eine Filterablenkplatte 114 erstreckt sich von dem Ringelement 112 aus weg von dem Gehäuse 130. Die Filterablenkplatte 114 ist umlaufend auf zumindest einem Abschnitt der Außenoberfläche des Filtermediums 102 positioniert und bestimmt den Ausrichtungskanal 116 darin. Der Ausrichtungskanal 116 bestimmt einen ersten Querschnitt an einem ersten Ende 115 des Ausrichtungskanals in der Nähe des Gehäuses 130 (d. h. an dem ersten Ende 105 des Filtermediums) und einen zweiten Querschnitt an einem zweiten Ende 117 des Ausrichtungskanals distal von dem Gehäuse 130. Der zweite Querschnitt ist kleiner als der erste Querschnitt, sodass der Ausrichtungskanal 116 einen sich konstant verengenden Querschnitt von dem ersten Ende 115 des Ausrichtungskanals zu dem zweiten Ende 117 des Ausrichtungskanals aufweist. Zum Beispiel kann der Ausrichtungskanal 116 eine geneigte Seitenwand umfassen, um einen keilförmigen Kanal zu bestimmen.
Das Gehäuse 130 bestimmt ein Gehäuseinnenvolumen, einen Einlass 131 und einen Auslass 132. Der Einlass 131 ist in einer radialen Seitenwand des Gehäuses 130 parallel zu der Längsachse A_L bestimmt, während der Auslass 132 an einer Endwand des Gehäuses 130 entlang der Längsachse A_L bestimmt ist. Das Gehäuse 130 kann aus einem festen und steifen Material, zum Beispiel Kunststoffen (z. B. Polypropylen, Polyethylen hoher Dichte, Polyvinylchlorid usw.), Metallen (z. B. Aluminium, Edelstahl usw.), Polymeren (z. B. verstärktem Gummi, Silikon) oder einem beliebigen anderen geeigneten Material, ausgebildet sein.
Zumindest ein Abschnitt des Filterelements 101 ist innerhalb des Gehäuseinnenvolumens positioniert. Das Gehäuse 130 kann einen nicht kreisförmigen Gehäusequerschnitt (z. B. einen elliptischen Querschnitt) aufweisen, der dem nicht kreisförmigen Filtermediumquerschnitt (z. B. elliptisch) entspricht. In anderen Ausführungsformen können das erste Dichtungselement 106 und/oder das zweite Dichtungselement 108 einen nicht kreisförmigen Querschnitt aufweisen, der dem nicht kreisförmigen Querschnitt des Gehäuses 130 entspricht, und das Filtermedium 102 kann einen kreisförmigen oder einen beliebigen anderen Querschnitt aufweisen, der nicht dem nicht kreisförmigen Querschnitt des Gehäuses 130 entspricht.
Das Gehäuse 130 umfasst einen Ausrichtungsvorsprung 136, der sich axial von der Gehäuseinnenoberfläche 133 zu dem Filterelement 101 hin erstreckt, um mit dem Ausrichtungskanal 116 zusammenzupassen. Unter Bezugnahme auf 4 und 6 umfasst das Gehäuse 130 eine Gehäuseablenkplatte 134, die sich umlaufend von zumindest einem Abschnitt der Gehäuseinnenoberfläche 133 zu dem Filterelement 101 hin erstreckt. Der Ausrichtungsvorsprung 136 ist an der Gehäuseablenkplatte 134, zum Beispiel an einer radialen Innenoberfläche davon, ausgebildet. Die Gehäuseablenkplatte 134 kann monolithisch mit dem Gehäuse 130 ausgebildet werden (z. B. während eines Formungsprozesses).
In bestimmten Ausführungsformen kann der Ausrichtungsvorsprung 136 eine Keilform bestimmen, die dem keilförmigen Querschnitt des Ausrichtungskanals 116 entspricht.
Auf diese Weise können die entsprechenden nicht kreisförmigen Querschnitte des Filterelements 101 oder zumindest eines Abschnitts davon und des Gehäuses 130 als ein primäres Ausrichtungsmerkmal zum Ausrichten des Filterelements 101 relativ zu dem Gehäuse 130 dienen. Außerdem können der Ausrichtungskanal 116 und der Ausrichtungsvorsprung 136 als sekundäre Ausrichtungsmerkmale dienen, um die richtige Ausrichtung des Filterelements 101 mit dem Gehäuse 130 zu ermöglichen, beispielsweise um die richtige Positionierung des Filterelements 101 in Bezug auf den Einlass 131 und den Auslass 132 des Gehäuses 130 sicherzustellen.
Wie in 4 und 6 gezeigt, kann das Gehäuse 130 eine erste Umfangswand 138 umfassen, die sich axial von der Gehäuseinnenoberfläche 133 zu dem Filterelement 101 hin erstreckt. Das Gehäuse 130 umfasst auch eine zweite Umfangswand 139, die sich axial von der Gehäuseinnenoberfläche 133 zu dem Filterelement 101 hin erstreckt. Die zweite Umfangswand 139 ist von der ersten Umfangswand 138 radial versetzt (z. B. von der ersten Umfangswand 138 radial nach innen positioniert), sodass eine Spur 137 zwischen der ersten Umfangswand 138 und der zweiten Umfangswand 139 bestimmt ist.
Zumindest ein Abschnitt des ersten Dichtungselements 106 des Filterelements 101 ist in der Spur 137 positioniert. In bestimmten Ausführungsformen kann die Spur 137 eine Breite aufweisen, die einer Dicke des ersten Dichtungselements 106 entspricht, sodass das erste Dichtungselement 106 die erste Umfangswand 138 und die zweite Umfangswand 139 berühren kann, um eine fluiddichte Dichtung damit zu bilden. Gewinde 109 können auf einer radialen Innenoberfläche des ersten Dichtungselements 106 bestimmt sein. Außerdem können Gegengewinde auf einer entsprechenden Oberfläche der zweiten Umfangswand 139 bestimmt sein. Die Gewinde 109 können in die Gegengewinde eingreifen, um das Filterelement 101 mit dem Gehäuse 130 zu koppeln. In anderen Ausführungsformen kann das erste Dichtungselement 106 reibschlüssig in die Spur 137 eingepasst sein. In noch anderen Ausführungsformen können das erste Dichtungselement 106 und die erste und/oder die zweite Umfangswand 138, 139 Einrastmerkmale (z. B. Kerben, Nuten, Einschnitte, Arretierungen, Leisten, Vorsprünge usw.) einschließen, die konfiguriert sind, um das erste Dichtungselement 106 an der ersten und/oder der zweiten Umfangswand 138, 139 einzurasten.
Der Gehäusequerschnitt des Gehäuses 130 kann größer sein als der Filtermediumquerschnitt des Filtermediums 102, sodass ein radialer Spalt 141 zwischen zumindest einem Abschnitt des Gehäuses 130 und dem Filterelement 101 bestimmt ist. Der radiale Spalt 141 kann strukturiert sein, um den Vorfilter 140 aufzunehmen. Der Vorfilter 140 kann auch einen nicht kreisförmigen Querschnitt aufweisen, der dem nicht kreisförmigen Filtermediumquerschnitt entspricht.
Es gilt zu beachten, dass der Begriff „Beispiel“, wie hier zur Beschreibung verschiedener Ausführungsformen verwendet, angeben soll, dass solche Ausführungsformen mögliche Beispiele, Darstellungen und/oder Abbildungen möglicher Ausführungsformen sind (und dass ein solcher Begriff nicht notwendigerweise darauf schließen lassen soll, dass solche Ausführungsformen außergewöhnliche oder hervorragende Beispiele sind).
Der hierin verwendete Begriff „verbunden“ und dergleichen bedeutet die direkte oder indirekte Verbindung von zwei Elementen miteinander. Dieses Verbinden kann stationär (z. B. permanent) oder beweglich (z. B. abnehmbar oder lösbar) geschehen. Diese Verbindung kann dadurch erreicht werden, dass die beiden Elemente oder die beiden Elemente und beliebige weitere Zwischenelemente untereinander einstückig als ein einheitlicher Körper ausgebildet sind, oder dadurch, dass die beiden Elemente oder die beiden Elemente und beliebige weitere Zwischenelemente aneinander befestigt sind.
Es sei darauf hingewiesen, dass der Aufbau und die Anordnung der verschiedenen, beispielhaften Ausführungsformen lediglich der Veranschaulichung dienen. Obwohl nur einige Ausführungsformen in dieser Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, erkennt die Fachwelt beim Lesen dieser Offenbarung unschwer, dass viele Modifikationen möglich sind (z. B. Variationen in Größen, Dimensionen, Strukturen, Formen und Proportionen der verschiedenen Elemente, Werte von Parametern, Montageanordnungen, Verwendung von Materialien, Farben, Orientierungen usw.), ohne erheblich von den neuen Lehren und Vorteilen des hierin beschriebenen Gegenstands abzuweichen. Weitere Ersetzungen, Modifikationen, Änderungen und Auslassungen können ebenfalls an der Konstruktion, den Betriebsbedingungen und der Anordnung der verschiedenen Ausführungsbeispiele vorgenommen werden, ohne vom Schutzumfang der hier beschriebenen Ausführungsformen abzuweichen.
Obwohl diese Beschreibung viele spezielle Ausführungseinzelheiten enthält, sollten diese nicht als Einschränkung des Schutzumfangs der Ausführungsformen oder der Ansprüche gedacht sein, sondern vielmehr als Beschreibungen von Merkmalen, die für bestimmte Ausführungen von bestimmten Ausführungsformen spezifisch sind. Bestimmte, in dieser Patentschrift im Kontext separater Implementierungen beschriebene Merkmale können auch in Kombination in einer einzigen Implementierung umgesetzt werden. Im Gegensatz dazu können verschiedene, im Kontext einer einzigen Implementierung beschriebene Merkmale auch in mehreren Implementierungen separat oder in einer beliebigen, geeigneten Unterkombination umgesetzt werden. Obwohl Merkmale vorstehend so beschrieben sein können, dass sie in bestimmten Kombinationen wirksam sind und auch anfänglich als solche beansprucht sein können, können zudem ein oder mehrere Merkmale aus einer beanspruchten Kombination in manchen Fällen aus der Kombination ausgesondert werden, und die beanspruchte Kombination kann sich auf eine Unterkombination oder Variation einer Unterkombination beziehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

FR 1851888 [0001]
US 8397920 [0017, 0018]

Claims

Filterbaugruppe, umfassend: ein Filterelement, umfassend: ein Filtermedium und ein Ausrichtungsmerkmal, das auf zumindest einem Abschnitt einer Außenoberfläche des Filtermediums positioniert ist, wobei das Ausrichtungsmerkmal einen Ausrichtungskanal umfasst; und ein Gehäuse, das ein Gehäuseinnenvolumen bestimmt, wobei zumindest ein Abschnitt des Filterelements innerhalb des Gehäuseinnenvolumens positioniert ist, wobei das Gehäuse einen Ausrichtungsvorsprung umfasst, der sich axial von einer Gehäuseinnenoberfläche zu dem Filterelement hin erstreckt, um mit dem Ausrichtungskanal zusammenzupassen, wobei das Ausrichtungsmerkmal umfasst: ein Ringelement, das umlaufend um das Filtermedium herum an einem ersten Ende des Filtermediums in der Nähe des Gehäuses positioniert ist, und eine Filterablenkplatte, die sich von dem Ringelement aus weg von dem ersten Ende des Filtermediums entlang der Außenoberfläche des Filtermediums erstreckt, wobei die Filterablenkplatte umlaufend auf zumindest einem Abschnitt der Außenoberfläche des Filtermediums positioniert ist und den Ausrichtungskanal bestimmt.
Filterbaugruppe nach Anspruch 1, wobei das Filtermedium einen nicht kreisförmigen Filtermediumquerschnitt aufweist, und wobei das Gehäuse einen nicht kreisförmigen Gehäusequerschnitt aufweist, der dem nicht kreisförmigen Filtermediumquerschnitt entspricht.
Filterbaugruppe nach Anspruch 2, wobei das Filtermedium einen Axialkanal um eine Längsachse der Filterbaugruppe bestimmt, wobei der Axialkanal einen nicht kreisförmigen Axialkanalquerschnitt bestimmt, und wobei die Filterbaugruppe ferner eine Mittelröhre umfasst, die innerhalb des Kanals positioniert ist, wobei die Mittelröhre einen nicht kreisförmigen Mittelröhrenquerschnitt bestimmt, der dem nicht kreisförmigen Axialkanalquerschnitt entspricht.
Filterbaugruppe nach Anspruch 3, wobei der nicht kreisförmige Filtermediumquerschnitt und der nicht kreisförmige Axialkanalquerschnitt elliptisch sind.
Filterbaugruppe nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse ferner eine Gehäuseablenkplatte umfasst, die sich umlaufend von zumindest einem Abschnitt der Gehäuseinnenoberfläche zu dem Filterelement hin erstreckt und um die Filterablenkplatte herum positioniert ist, wobei der Ausrichtungsvorsprung an der Gehäuseablenkplatte ausgebildet ist.
Filterbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der Ausrichtungskanal einen ersten Querschnitt in der Nähe des ersten Endes des Filtermediums und einen zweiten Querschnitt distal von dem ersten Ende des Filtermediums bestimmt, wobei der zweite Querschnitt kleiner ist als der erste Querschnitt, sodass der Ausrichtungskanal einen sich konstant verengenden Querschnitt von dem ersten Querschnitt zu dem zweiten Querschnitt aufweist.
Filterbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der Ausrichtungsvorsprung eine Keilform bestimmt, die dem Querschnitt des Ausrichtungskanals entspricht.
Filterbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner umfassend ein erstes Dichtungselement, das umlaufend an einem ersten Ende des Filtermediums in der Nähe des Gehäuses positioniert ist, wobei sich das erste Dichtungselement axial von dem ersten Ende des Filtermediums zu der Gehäuseinnenoberfläche erstreckt, um eine fluiddichte Dichtung mit der Gehäuseinnenoberfläche zu bilden.
Filterbaugruppe nach Anspruch 8, wobei das Gehäuse ferner umfasst: eine erste Umfangswand, die sich axial von der Gehäuseinnenoberfläche zu dem Filterelement hin erstreckt; und eine zweite Umfangswand, die sich axial von der Gehäuseinnenoberfläche zu dem Filterelement hin erstreckt, wobei die zweite Umfangswand von der ersten Umfangswand radial versetzt ist, sodass eine Spur zwischen der ersten Umfangswand und der zweiten Umfangswand bestimmt ist, wobei zumindest ein Abschnitt des ersten Dichtungselements in der Spur positioniert ist.
Filterbaugruppe nach Anspruch 9, wobei die Spur eine Breite aufweist, die einer Dicke des ersten Dichtungselements entspricht.
Filterbaugruppe nach Anspruch 9 oder 10, wobei Gewinde auf einer radialen Innenoberfläche des ersten Dichtungselements bestimmt sind, und wobei Gegengewinde auf einer entsprechenden Oberfläche der zweiten Umfangswand bestimmt sind, wobei die Gewinde in die Gegengewinde eingreifen, um das Filterelement mit dem Gehäuse zu koppeln.
Filterbaugruppe nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Mittelröhre ein Mittelröhrendichtungselement umfasst, das an einem ersten Ende der Mittelröhre in der Nähe des Gehäuses positioniert ist, und wobei das Filterelement ferner ein zweites Dichtungselement umfasst, das an dem ersten Ende des Filtermediums innerhalb des ersten Dichtungselements positioniert ist, wobei das zweite Dichtungselement das Mittelröhrendichtungselement berührt, um eine fluiddichte Dichtung mit dem Mittelröhrendichtungselement zu bilden.
Filterbaugruppe nach Anspruch 12, wobei das erste Dichtungselement um das Mittelröhrendichtungselement herum positioniert ist.
Filterbaugruppe nach Anspruch 1, wobei ein radialer Spalt zwischen zumindest einem Abschnitt des Gehäuses und dem Filterelement bestimmt ist, wobei der radiale Spalt strukturiert ist, um einen Vorfilter aufzunehmen, der einen nicht kreisförmigen Querschnitt aufweist, der dem nicht kreisförmigen Filtermediumquerschnitt entspricht.
Vorrichtung zum Aufnehmen eines Filterelements, umfassend: ein Gehäuse, das ein Gehäuseinnenvolumen, einen Einlass und einen Auslass bestimmt, wobei das Innenvolumen strukturiert ist, um zumindest einen Abschnitt des Filterelements aufzunehmen; und eine Gehäuseablenkplatte, die sich umlaufend von zumindest einem Abschnitt einer Gehäuseinnenoberfläche in das Innenvolumen erstreckt, wobei ein Ausrichtungsvorsprung an der Gehäuseablenkplatte ausgebildet und konfiguriert ist, um mit einem entsprechenden Ausrichtungskanal des Filterelements zusammenzupassen, wobei der Ausrichtungsvorsprung einen ersten Querschnitt an einem ersten Längsende und einen zweiten Querschnitt an einem zweiten Längsende davon, das dem ersten Längsende gegenüberliegt, bestimmt, wobei sich der zweite Querschnitt von dem ersten Querschnitt unterscheidet, sodass der Ausrichtungsvorsprung einen Querschnitt bestimmt, der einem Querschnitt des Ausrichtungskanals entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei das Filterelement einen nicht kreisförmigen Filtermediumquerschnitt aufweist, und wobei das Gehäuse einen nicht kreisförmigen Gehäusequerschnitt aufweist, der dem nicht kreisförmigen Filtermediumquerschnitt entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei das Gehäuse einen elliptischen Querschnitt aufweist.
Filterelement für eine Filterbaugruppe, umfassend: ein Filtermedium und ein Ausrichtungsmerkmal, das auf zumindest einem Abschnitt einer Außenoberfläche des Filtermediums positioniert ist, wobei das Ausrichtungsmerkmal umfasst: ein Ringelement, das umlaufend um das Filtermedium herum an einem ersten Ende des Filtermediums in der Nähe des Gehäuses positioniert ist, und eine Filterablenkplatte, die sich von dem Ringelement aus weg von dem ersten Ende des Filtermediums erstreckt, wobei die Filterablenkplatte umlaufend auf zumindest einem Abschnitt der Außenoberfläche des Filtermediums positioniert ist und einen Ausrichtungskanal bestimmt, der strukturiert ist, um einen entsprechenden Ausrichtungsvorsprung eines Gehäuses der Filterbaugruppe aufzunehmen, wobei der Ausrichtungskanal einen ersten Querschnitt in der Nähe eines ersten Endes des Filtermediums, das konfiguriert ist, um in das Gehäuse eingeführt zu werden, und einen zweiten Querschnitt distal von dem ersten Ende des Filtermediums bestimmt, wobei sich der zweite Querschnitt von dem ersten Querschnitt unterscheidet, sodass der Ausrichtungskanal einen Querschnitt aufweist, der einem Querschnitt des Ausrichtungsvorsprungs entspricht.
Filterelement nach Anspruch 18, wobei das Gehäuse einen nicht kreisförmigen Gehäusequerschnitt aufweist, der dem nicht kreisförmigen Filtermediumquerschnitt entspricht, und wobei das Filtermedium einen nicht kreisförmigen Filtermediumquerschnitt aufweist.
Filterelement nach Anspruch 19, wobei das Filtermedium einen Axialkanal um eine Längsachse der Filterbaugruppe bestimmt, wobei der Axialkanal einen nicht kreisförmigen Axialkanalquerschnitt bestimmt, und wobei das Filterelement ferner eine Mittelröhre umfasst, die innerhalb des Kanals positioniert ist, wobei die Mittelröhre einen nicht kreisförmigen Mittelröhrenquerschnitt bestimmt, der dem nicht kreisförmigen Axialkanalquerschnitt entspricht.