DE112020005699T5

DE112020005699T5 - Luftfilter mit geringen widerstand

Info

Publication number: DE112020005699T5
Application number: DE112020005699.6T
Authority: DE
Inventors: Matthew Louison
Original assignee: Cummins Filtration Inc
Current assignee: Cummins Filtration Inc
Priority date: 2019-11-18
Filing date: 2020-11-10
Publication date: 2022-09-01
Also published as: US20220387921A1; WO2021101756A1; CN114667181A

Abstract

Ein Luftreinigersystem, das ein Gehäuse einschließt, das ein erstes Gehäuseende mit einer Öffnung, ein zweites Gehäuseende und einen Einlass in der Nähe des zweiten Gehäuseendes aufweist. Das Luftreinigersystem schließt auch ein Filterelement ein, das durch die Öffnung entfernbar innerhalb des Gehäuses installiert ist, wobei das Filterelement ein Filtermedium, eine erste Endplatte, die mit dem Filtermedium an einem ersten Filterende gekoppelt ist, eine offene zweite Endplatte, die mit dem Filtermedium an einem zweiten Filterende gekoppelt ist, und einen ringförmigen Vorsprung einschließt, der sich axial von der offenen zweiten Endplatte erstreckt, wobei der ringförmige Vorsprung gegen das Gehäuse abdichtet und einen axialen Spalt zwischen dem Filterelement und dem Gehäuse erzeugt.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE PATENTANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Vorteil und die Priorität auf die vorläufige US-Patentanmeldung Nr. 62/936,774 , eingereicht am 18. November, 2019, deren Inhalt hierin durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit aufgenommen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Filterbaugruppen zum Filtern von Fluiden in Verbrennungsmotoren.
STAND DER TECHNIK
Luftreiniger werden häufig verwendet, um Luft in Luftansaugsystemen von Vorrichtungen, wie Verbrennungsmotoren, zu filtern. Luftreiniger schließen ein Gehäuse ein, das sich entlang einer Achse erstreckt und mindestens eine Seitenwand aufweist, die sich zwischen einem ersten und einem zweiten axialen Ende erstreckt, wobei die Seitenwand einen Lufteinlass einschließt, der verschmutzte Zuluft aufnimmt. Eines der axialen Enden des Gehäuses schließt einen Auslass ein, der saubere gefilterte Luft ableitet. Ein Luftfilterelement ist in der Regel durch ein offenes axiales Ende axial in das Gehäuse einsetzbar. Der Druckverlust eines Luftfilters ist ein entscheidendes Leistungsmerkmal, wobei ein geringerer Druckverlust wünschenswert ist, da dadurch weniger Energie verschwendet wird.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß einer Ausführungsform wird ein Luftreinigersystem bereitgestellt. Das Luftreinigersystem schließt ein Gehäuse ein, das ein erstes Gehäuseende mit einer Öffnung, ein zweites Gehäuseende und einen Einlass in der Nähe des zweiten Gehäuseendes aufweist. Das Luftreinigersystem schließt auch ein Filterelement ein, das durch die Öffnung entfernbar innerhalb des Gehäuses installiert ist, wobei das Filterelement ein Filtermedium, eine erste Endplatte, die mit dem Filtermedium an einem ersten Filterende gekoppelt ist, eine offene zweite Endplatte, die mit dem Filtermedium an einem zweiten Filterende gekoppelt ist, und einen ringförmigen Vorsprung einschließt, der sich axial von der offenen zweiten Endplatte erstreckt. Der ringförmige Vorsprung dichtet gegen das Gehäuse ab und erzeugt einen axialen Spalt zwischen dem Filterelement und dem Gehäuse. Fluid, das durch den Einlass in das Gehäuse eintritt, strömt in den axialen Spalt.
Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Axiallastfilterelement bereitgestellt. Das Axiallastfilterelement schließt ein Filtermedium, eine geschlossene erste Endplatte, die an einem ersten Filterende mit dem Filtermedium gekoppelt ist und eine Griffbaugruppe aufweist, eine offene zweite Endplatte, die an einem zweiten Filterende mit dem Filtermedium gekoppelt ist, und einen ringförmigen Vorsprung ein, der sich axial von der offenen zweiten Endplatte erstreckt. Der ringförmige Vorsprung weist einen ringförmigen Vorsprung von weniger als 90 % eines Filtermedienaußendurchmessers auf.
Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Luftreinigersystem bereitgestellt. Das Luftreinigersystem schließt ein Gehäuse und ein Filterelement ein, das entfernbar innerhalb des Gehäuses installiert ist. Das Gehäuse schließt ein erstes Gehäuseende, ein zweites Gehäuseende, einen Einlass in der Nähe des zweiten Gehäuseendes und eine Abdeckung ein. Die Abdeckung ist in der Nähe des ersten Gehäuseendes entfernbar mit dem Körper des Gehäuses gekoppelt. Die Abdeckung schließt eine äußere Abdeckungsoberfläche und eine innere Abdeckungsoberfläche ein, die radial durch eine Abdeckungsdicke getrennt sind. Die innere Abdeckungsoberfläche definiert eine Abdeckungsöffnung. Das Filterelement wird über die Abdeckungsöffnung in das Gehäuse eingesetzt. Das Filterelement schließt Filtermedium, eine erste Endplatte, die mit dem Filtermedium an einem ersten Filterende eingeschlossen ist, und eine offene zweite Endplatte, die mit dem Filtermedium an einem zweiten Filterende eingeschlossen ist, ein. Ein ringförmiger Vorsprung erstreckt sich axial von der offenen zweiten Endplatte in einer Richtung weg von der ersten Endplatte. Der ringförmige Vorsprung kann aus einem nachgiebigen Material gebildet sein, das konfiguriert ist, um eine im Wesentlichen flüssigkeitsdichte Abdichtung mit dem Gehäuse in der Nähe des zweiten Gehäuseendes zu bilden.
Diese und andere Merkmale sowie deren Organisation und Funktionsweise werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen deutlich, wobei gleiche Elemente in den verschiedenen, nachstehend beschriebenen Zeichnungen durchgehend mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Figurenliste

1 zeigt eine perspektivische Vorderansicht eines Luftreinigungssystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
2 zeigt eine perspektivische Rückansicht des Luftreinigungssystems von 1.
3 zeigt eine Draufsicht des Luftreinigungssystems von 1.
4 zeigt eine Vorderansicht des Luftreinigungssystems von 1.
5 zeigt eine Seitenschnittansicht des Luftreinigungssystems von 1.
6 zeigt eine perspektivische Vorderansicht eines Filterelements zur Verwendung mit dem Luftreinigersystem von 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
7 zeigt eine perspektivische Rückansicht des Filterelements von 6.
8 zeigt eine Seitenansicht des Filterelements von 6.
9 zeigt eine Vorderansicht des Filterelements von 6.
10 zeigt eine Seitenschnittansicht des Filterelements von 6.
11 zeigt ein Diagramm des dimensionslosen Druckverlusts, aufgetragen gegen die Spaltbreite im Verhältnis zum Einlassdurchmesser.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Figuren im Allgemeinen wird ein Luftreinigersystem beschrieben. Das Luftreinigersystem schließt ein zylindrisches Luftfilterelement ein, das in einem tangentialen Einlassluftreinigergehäuse verwendet wird. Das Luftreinigergehäuse schließt ein erstes axiales Ende und ein zweites axiales Ende ein, wobei das erste axiale Ende eine Öffnung zum Aufnehmen des Filterelements einschließt. Das Filterelement kann innerhalb des Luftreinigungsgehäuses angeordnet sein und ist durch das offene erste axiale Ende des Luftreinigungssystems zugänglich.
Eine Endplatte des Filterelements schließt einen Griff und eine Verriegelung ein, die konfiguriert sind, um das Luftreinigungsgehäuse in Eingriff zu bringen, wenn sich das Filterelement in einer Einbauposition befindet. Durch Ergreifen des Griffs kann ein Benutzer mit einer Hand die Verriegelung vom Luftreinigergehäuse lösen und das Filterelement in axialer Richtung leicht herausnehmen, zum Beispiel zu Wartungs- oder Austauschzwecken. Das Filterelement ist zylindrisch und das Luftreinigergehäuse schließt einen tangentialen Einlass ein. Das Filterelement schließt eine offene Endkappe und eine geschlossene Endkappe ein. Ein Abschnitt der offenen Endkappe des Filterelements ist vom zweiten axialen Ende des Luftreinigergehäuses versetzt. Dieser Versatz erzeugt einen axialen Spalt zwischen dem Luftreinigergehäuse und dem Filterelement, wodurch eine zusätzliche Strömungsfläche bereitgestellt wird, die zu einem geringeren Druckabfall führt als bei herkömmlichen Filtern.
Unter Bezugnahme auf 1-5 ist das Luftreinigersystem 100 gemäß einer beispielhaften Ausführung gezeigt. Das Luftreinigersystem 100 schließt ein Gehäuse 102 ein, das sich axial entlang einer Längsachse 115 erstreckt und eine ringförmige Seitenwand 105 aufweist, die sich zwischen einem ersten Ende 101 und einem zweiten Ende 103 erstreckt. Die ringförmige Seitenwand 105 schließt einen Lufteinlass 106 ein, der konfiguriert ist, um Luft im Wesentlichen entlang der Einlassrichtung 112 in das Gehäuse 102 zu leiten, und einen Luftauslass 108, der konfiguriert ist, um saubere gefilterte Luft aus dem Gehäuse 102 im Wesentlichen entlang der Auslassrichtung 114 abzuleiten. Die Einlassrichtung 112 verläuft im Wesentlichen tangential zu der Außenoberfläche des Filterelements 110, das innerhalb des Gehäuses 102 angeordnet ist. Der Lufteinlass 106 und der Luftauslass 108 sind beide in der Nähe des zweiten Endes 103 des Gehäuses 102 angeordnet. Das Gehäuse 102 schließt eine Abdeckung 104 ein, die mit dem ersten Ende 101 gekoppelt ist. In einigen Ausführungsformen ist die Abdeckung 104 entfernbar mit dem Rest des Gehäuses 102 gekoppelt. Zum Beispiel kann die Abdeckung 104 mit Verriegelungen, Befestigungen, Gewinden, Klebstoffen, Bajonettverschlüssen, Clips oder ähnlichen Kopplungen mit dem Rest des Gehäuses 102 gekoppelt sein. Die Abdeckung 104 ist am ersten Ende 101 offen, um einen Austausch und eine Wartung des Filterelements 110 zu ermöglichen, ohne die Abdeckung 104 vom Rest des Gehäuses 102 zu entfernen. In anderen Ausführungsformen ist die Abdeckung 104 eine geschlossene Abdeckung, sodass die Abdeckung 104 entfernt werden muss, um einen Austausch und eine Wartung des Filterelements 110 zu ermöglichen. In einigen Ausführungsformen ist die Abdeckung 104 dauerhaft mit dem Rest des Gehäuses 102 gekoppelt, sodass die Abdeckung 104 nicht vom Rest des Gehäuses 102 entfernt werden kann, ohne dass mindestens eines der Abdeckung 104 und/oder des anderen Abschnitts des Gehäuses 102 beschädigt wird. In einigen Ausführungsformen ist die Abdeckung 104 einstückig mit einem Körper des Gehäuses 102 ausgebildet, sodass die Abdeckung 104 und der Körper des Gehäuses 102 zusammen als eine einzige Einheit ausgebildet sind. In einigen Ausführungsformen sind die Abdeckung 104 und der Körper des Gehäuses 102 aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet. Zum Beispiel kann der Körper des Gehäuses 102 aus Metall ausgebildet sein und die Abdeckung 104 kann aus Kunststoff ausgebildet sein.
Die Abdeckung 104 bildet einen im Wesentlichen ringförmigen Körper, der bei einem Schnitt senkrecht zur Längsachse 115 eine donutförmige Querschnittsform aufweist. Wenn die Abdeckung 104 mit dem Rest des Gehäuses 102 gekoppelt ist, ist die Abdeckung 104 auf der Längsachse 115 zentriert. In einigen Ausführungsformen ist die Abdeckung 104 konzentrisch um die Längsachse 115, wenn die Abdeckung 104 mit dem Rest des Gehäuses 102 gekoppelt ist. Die Abdeckung 104 definiert eine im Wesentlichen ringförmige äußere Abdeckungsoberfläche 120 und eine im Wesentlichen ringförmige innere Abdeckungsoberfläche 121 (5). Die äußere Abdeckungsoberfläche 120 und die innere Abdeckungsoberfläche 121 können durch einen radialen Abstand getrennt sein, der als Abdeckungsdicke 119 dargestellt ist. Die Abdeckungsdicke 119 erleichtert das Positionieren des Filterelements 110 weg von einer Gehäuseinnenoberfläche 129. Das Anordnen des Filterelements 110 weg von der Gehäuseinnenoberfläche 129 ermöglicht das Strömen von Fluid zwischen dem Gehäuse 102 und dem Filterelement 110. In einigen Ausführungsformen ist ein radialer Abstand zwischen dem Filterelement 110 und dem Gehäuse 102 (z. B. zwischen einer Außenoberfläche 127 des Filterelements 110 und der Gehäuseinnenoberfläche 129) größer als die Abdeckungsdicke 119.
Die innere Abdeckungsoberfläche 121 definiert eine Abdeckungsöffnung 141, die konfiguriert ist, um das Filterelement 110 aufzunehmen. In einigen Ausführungsformen bildet die innere Abdeckungsoberfläche 121 eine Schnittstelle mit dem Filterelement 110. In einigen Ausführungsformen ist die innere Abdeckungsoberfläche 121 von dem Filterelement 110 entfernt angeordnet, sodass Fluid (z. B. Luft) zwischen dem Filterelement 110 und der inneren Abdeckungsoberfläche 121 strömen kann. Ein Abdeckungsflansch 142 kann sich von der inneren Abdeckungsoberfläche 121 in radialer Richtung zur äußeren Abdeckungsoberfläche 120 erstrecken (5). Der Abdeckungsflansch 142 bildet eine Schnittstelle mit einem Abschnitt des Filterelements 110 eine Schnittstelle, um das Anordnen des Filterelements 110 innerhalb des Gehäuses 102 zu erleichtern. In einigen Ausführungsformen wirkt das Filterelement 110 mit dem Abdeckungsflansch 142 zusammen, um einen dichtenden Eingriff zu bilden, sodass kein Fluidstrom aus der Abdeckungsöffnung 141 ausströmen kann. In einigen Ausführungsformen wirkt das Filterelement 110 mit der inneren Abdeckungsoberfläche 121 zusammen, um einen dichtenden Eingriff zu bilden, um zu verhindern, dass Fluid aus der Abdeckungsöffnung 141 strömt.
Ein Abdeckungsvorsprung 143 kann sich radial von der äußeren Abdeckungsoberfläche 120 weg erstrecken und ist konfiguriert, um in einem Verriegelungselement 145 aufgenommen zu werden, das sich axial vom Körper des Gehäuses 102 in einer Richtung weg von dem Luftauslass 108 erstreckt. Das Verriegelungselement 145 schließt eine Verriegelungsöffnung 147 ein, die sich durch das Verriegelungselement 145 erstreckt und konfiguriert ist, um den Abdeckungsvorsprung 143 aufzunehmen. Der Abdeckungsvorsprung 143 wirkt mit dem Verriegelungselement 145 zusammen, um die Abdeckung 104 entfernbar mit dem Rest des Gehäuses 102 zu koppeln.
Das Gehäuse 102 schließt ferner eine Staubabsaugöffnung 140 ein. In einigen Ausführungsformen erstreckt sich die Staubabsaugöffnung 140 von der Abdeckung 104 weg. Die Staubabsaugöffnung 140 steht in Fluidverbindung mit einem Fluidkanal, der zwischen der äußeren Abdeckungsoberfläche 120 und der inneren Abdeckungsoberfläche 121 angeordnet ist. In einigen Ausführungsformen schließt die Staubabsaugöffnung 140 ein Ventil ein. In einigen Ausführungsformen ist die Staubabsaugöffnung 140 fluidisch mit einer Ansaugleitung gekoppelt, der die Entfernung von Ablagerungen (z. B. Schmutz, Staub usw.) aus dem Inneren des Gehäuses 102 erleichtert.
Unter Bezugnahme auf 5-10 schließt das Luftreinigersystem 100 ein Filterelement 110 ein. Das Filterelement 110 ist im Gehäuse 102 angeordnet und erstreckt sich axial zwischen einem ersten axialen Elementende 111 angrenzend an das erste Ende 101 des Gehäuses 102 und einem zweiten axialen Elementende 113 angrenzend an das zweite Ende 103 des Gehäuses 102. In einigen Ausführungsformen greift ein Abschnitt der ersten Endplatte 122 in die Abdeckung 104 ein, um einen dichtenden Eingriff zu bilden. Die erste Endplatte 122 ist geschlossen und die zweite Endplatte 124 ist offen. Das Filterelement 110 schließt ein zylindrisch angeordnetes Filtermedium 125 mit einer Innenoberfläche 138 ein, die einen Reinluftauslasskanal 148 definiert. Das Filtermedium 125 erstreckt sich zwischen der ersten Endplatte 122 und der zweiten Endplatte 124. Ein ringförmiger Schmutzlufteinlasskanal 131 ist zwischen der Außenoberfläche 127 des Filtermediums 125 und der Gehäuseinnenoberfläche 129 definiert. Der Schmutzlufteinlasskanal 131 erstreckt sich in die Abdeckung 104 (z. B. zwischen der äußeren Abdeckungsoberfläche 120 und der inneren Abdeckungsoberfläche 121), und der Schmutzlufteinlasskanal 131 steht in Fluidverbindung mit der Staubabsaugöffnung 140.
Im Betrieb gelangt die verschmutzte Luft durch den Lufteinlass 106 in Einlassrichtung 112 in das Luftreinigersystem 100, in den ringförmigen Schmutzlufteinlasskanal 131 und durch das Filtermedium 125 in einer Richtung von außen nach innen. Die gereinigte Luft strömt von dem Reinluftauslasskanal 148 und durch den Luftauslass 108 in der Auslassrichtung 114.
Unter Bezugnahme auf 6-8 schließt die erste Endplatte 122 eine Griffbaugruppe 130 ein, die konfiguriert ist, um das Einsetzen und Entfernen des Filterelements 110 an und von dem Gehäuse 102 durch die Abdeckungsöffnung 141 zu ermöglichen. Das Filterelement 110 ist durch das erste Ende 101 axial in das Gehäuse 102 einsetzbar (z. B. innerhalb der in der Abdeckung 104 ausgebildeten Öffnung, innerhalb der Abdeckungsöffnung 141). Durch die Abdeckungsöffnung 141 kann ein Benutzer auf das Filterelement 110 zugreifen und es warten. Die Griffbaugruppe 130 ist als einstückiges Teil mit der ersten Endplatte 122 ausgebildet. Die Griffbaugruppe 130 schließt ein Griffelement 118 und ein Verriegelungselement 116 ein. Das Verriegelungselement 116 schließt eine Lasche 126 ein, die mit einer Öffnung 128 des Gehäuses 102 zusammenwirkt, um das Filterelement 110 innerhalb des Gehäuses 102 in Position zu verriegeln. Die Lasche 126 erstreckt sich von dem Verriegelungselement 116 in eine Richtung weg von der Längsachse 115. Die Öffnung 128 erstreckt sich durch einen zweiten Abdeckungsflansch 150, der sich axial weg vom Gehäuse 102 erstreckt. In einigen Ausführungsformen erstreckt sich der zweite Abdeckungsflansch 150 von der Abdeckung 104 weg in einer Richtung weg vom ersten Ende 101 des Gehäuses 102. Der zweite Abdeckungsflansch 150 greift mit dem Verriegelungselement 116 in Eingriff, um das Filterelement 110 innerhalb des Gehäuses 102 zu halten.
Das Verriegelungselement 116 schließt auch ein Griffelement 136 ein. Das Verriegelungselement 116 ist von Natur aus so flexibel, dass der Benutzer auf das Griffelement 136 nach unten drücken kann, um die Lasche 126 aus der Öffnung 128 zu lösen und das Filterelement 110 unter Verwendung des Griffelements 118 in einer axialen Richtung (z. B. entlang der Längsachse 115) aus dem Gehäuse 102 herauszuziehen.
Unter Bezugnahme auf 3 und 5 schließt das Filterelement 110 einen ringförmigen, annularen Vorsprung 132 ein, der sich axial (z. B. entlang der Längsachse 115) von einer zweiten Endplattenendfläche 123 der zweiten Endplatte 124 an einem zweiten axialen Elementende 113 des Filterelements 110 erstreckt. Der ringförmige Vorsprung 132 erstreckt sich von der Endfläche 123 der zweiten Endplatte und endet an einer Endfläche 133 des ringförmigen Vorsprungs. Der ringförmige Vorsprung 132 schließt eine radiale Außenoberfläche 135 und eine radiale Innenoberfläche 137 ein, wobei sich sowohl die radiale Außenoberfläche 135 als auch die radiale Innenoberfläche 137 zwischen der zweiten Endplattenendfläche 123 und der Endfläche 133 des ringförmigen Vorsprungs erstrecken. Der ringförmige Vorsprung 132 ist in der Nähe des zweiten Endes 103 des Gehäuses 102 angeordnet, sodass der ringförmige Vorsprung 132 auch in der Nähe sowohl des Lufteinlasses 106 als auch des Luftauslasses 108 des Gehäuses 102 angeordnet ist. Der ringförmige Vorsprung 132 ist radial auswärts des Luftauslasses 108 des Gehäuses 102 angeordnet (z. B. relativ zur Längsachse 115 des Gehäuses 102), wenn sich das Filterelement 110 in einer Einbauposition innerhalb des Gehäuses 102 befindet. Der ringförmige Vorsprung 132 ist ebenfalls radial einwärts des Lufteinlasses 106 des Gehäuses 102 angeordnet. Der ringförmige Vorsprung 132 ist um die Längsachse 115 zentriert und zwischen der zweiten Endplatte 124 und der Gehäuseinnenoberfläche 129 angeordnet. Der ringförmige Vorsprung 132 dichtet am zweiten Ende 103 des Gehäuses 102 gegen die Gehäuseinnenoberfläche 129 ab, wenn sich das Filterelement 110 in einer Einbauposition innerhalb des Gehäuses 102 befindet. Die Endfläche 133 des ringförmigen Vorsprungs liegt an der Gehäuseinnenoberfläche 129 des Gehäuses 102 an und dichtet dort ab. Die radiale Außenoberfläche 135 des ringförmigen Vorsprungs 132 liegt an der Gehäuseinnenoberfläche 129 an und dichtet dort ab.
Unter Bezugnahme auf 7 und 9 schließt der ringförmige Vorsprung 132 Sehnen 134 ein, die in den ringförmigen Vorsprung 132 eingearbeitet sind (z. B. auf der inneren radialen Abdichtungsoberfläche des Filterelements 110). In einigen Ausführungsformen weist der ringförmige Vorsprung 132 einen Durchmesser auf, der ungefähr 90 % des Durchmessers der zweiten Endplatte 124 beträgt (z. B. ungefähr 90 % des Außendurchmessers des Filtermediums/ungefähr 90 % des Durchmessers der Außenoberfläche 127 des Filtermediums 125). In einigen Ausführungsformen weist der ringförmige Vorsprung 132 einen Durchmesser auf, der 90 % oder weniger des Durchmessers der zweiten Endplatte 124 beträgt (z. B. 90 % oder weniger des Außendurchmessers des Filtermediums/90 % oder weniger des Durchmessers der Außenoberfläche 127 des Filtermediums 125). In einigen Ausführungsformen weist der ringförmige Vorsprung 132 eine Länge (z. B. axiale Länge) von mindestens 10 Millimetern auf. In einigen Ausführungsformen weist der ringförmige Vorsprung 132 eine Länge (z. B. axiale Länge) von mindestens 25 Millimetern oder ungefähr 5 % der Gesamtlänge des Filterelements 110 auf.
Ein ringförmiger Gehäusevorsprung 154 erstreckt sich von dem zweiten Ende 103 des Gehäuses 102 weg in einer Richtung zum ersten Ende 101. Der Gehäusevorsprung 154 erstreckt sich von einer zweiten inneren Endoberfläche 156 des Gehäuses 102 weg. Der Gehäusevorsprung 154 ist um die Längsachse 115 angeordnet und definiert einen Durchmesser, der größer als der Durchmesser des ringförmigen Vorsprungs 132 ist. Der Gehäusevorsprung 154 und der Luftauslass 108 wirken zusammen, um einen ringförmigen Gehäusehohlraum 158 zu definieren, der konfiguriert ist, um den ringförmigen Vorsprung 132 aufzunehmen. Der Gehäusevorsprung 154 kann mit der zweiten Endplatte 124 eine Schnittstelle bilden, um die zweite Endplatte 124 von der Gehäuseinnenoberfläche 129 weg und insbesondere von der zweiten inneren Endoberfläche 156 weg anzuordnen.
Der ringförmige Vorsprung 132 erzeugt einen axialen Spalt 146 zwischen dem radial äußersten Abschnitt des Filterelements 110 und dem Gehäuse 102. Der axiale Spalt 146 ist zwischen der zweiten Endplatte 124 und der zweiten inneren Endoberfläche 156 ausgebildet. Eine Spaltbreite 159 ist als ein Abstand zwischen der zweiten Endplatte 124 und der zweiten inneren Endoberfläche 156 definiert. Der axiale Spalt 146 ist innerhalb des Zuluftstroms (dargestellt durch die Einlassrichtung 112) in der Nähe des Lufteinlasses 106 des Gehäuses 102 angeordnet. Dementsprechend tritt der durch den Lufteinlass 106 in das Gehäuse 102 eintretende Zuluftstrom in den axialen Spalt 146 zwischen dem zweiten Ende 103 des Filterelements 110 (z. B. der zweiten Endplatte 124) und der Gehäuseinnenoberfläche 129 des Gehäuses 102 (z. B. der zweiten inneren Endoberfläche 156) ein. Der axiale Spalt 146 erzeugt einen zusätzlichen Strömungsbereich für den Zuluftstrom. Durch Erzeugen des zusätzlichen Strömungsbereichs wird der Druckabfall verringert.
Das Filterelement 110 wird unter Verwendung eines oder mehrerer Dichtungselemente gegen das Gehäuse 102 (z. B. im Luftauslass 108) abgedichtet (z. B. radial abgedichtet, axial abgedichtet). In verschiedenen Ausführungsformen können in dem hier beschriebenen Luftreinigersystem 100 unterschiedliche Arten von Dichtungen ausgebildet sein. Verschiedene Arten von Dichtungen können axial, radial, elliptisch usw. einschließen. In einigen Ausführungsformen schließt der ringförmige Vorsprung 132 ein Dichtungselement ein. In einigen Ausführungsformen ist der ringförmige Vorsprung 132 aus einem nachgiebigen Material ausgebildet, das konfiguriert ist, um innerhalb des Gehäusehohlraums 158 komprimiert zu werden und einen dichtenden Eingriff mit mindestens einem des Gehäusevorsprungs 154 und des Luftauslasses 108 zu bilden. Das Luftreinigersystem 100 kann ein Sekundärfilterelement 160 einschließen. Das Sekundärfilterelement 160 kann ein Dichtungselement 152 einschließen, das konfiguriert ist, um eine axiale Dichtung mit dem Luftauslass 108 zu bilden. In einigen Ausführungsformen schließt das Filterelement 110 ein durchlässiges Leitblech 144 (z. B. eine Maschenumwicklung) ein, das auf einer Außenoberfläche 127 des Filtermediums 125 angeordnet ist. Das durchlässige Leitblech 144 umgibt das Filtermedium 125 in der Nähe des Lufteinlasses 106 des Luftreinigersystems 100. In einigen Ausführungsformen schließt das durchlässige Leitblech 144 eine durchschnittliche Porengröße zwischen ungefähr 20 Mikrometern und 200 Mikrometern ein. In einigen Ausführungsformen schließt das Filterelement 110 ein integriertes Mittelrohr ein, und in einigen Ausführungsformen ist die erste Endplatte 122 von dem Mittelrohr getrennt.
Unter Bezugnahme auf 11 ist ein Diagramm 200 des dimensionslosen Druckverlusts 202 dargestellt, das gegen die Spaltbreite 159 in Bezug auf den Einlassdurchmesser 204 aufgetragen ist. Wie durch die eingezeichnete Linie 206 veranschaulicht, nimmt der dimensionslose Druckverlust 202 ab, wenn die Spaltbreite 159 relativ zum Einlassdurchmesser 204 zunimmt. Somit wurde durch Erzeugen des axialen Spalts 146 wie hierin beschrieben der Druckverlust für das Luftreinigersystem 100 verringert. Zum Beispiel beträgt, wie in 3 gezeigt, die Spaltbreite 159 ungefähr 33 % des Durchmessers des Einlasses 106. Unter Bezugnahme auf das Diagramm 200 würde der dimensionslose Druckverlust ungefähr 0,65 betragen.
Bezugnahmen hierin auf die Positionen der Elemente (z. B. „oben“, „unten“, „über“, „unter“ usw.) werden nur verwendet, um die Ausrichtung der verschiedenen Elemente in den Figuren zu beschreiben. Es sollte beachtet werden, dass die Ausrichtung verschiedener Elemente je nach anderen beispielhaften Ausführungsformen unterschiedlich ausfallen kann und die vorliegende Offenbarung derartige Varianten umfasst. Ferner kann die Bildung eines Durchgangs durch eine oder mehrere Oberflächen eine breite Vielfalt an Durchgangsquerschnittsformen, zum Beispiel Durchgänge mit kreisförmigen, rechteckigen, ovalen usw. Querschnittsformen, umfassen.
Wie hierin verwendet, sollen der Begriff „im Wesentlichen“ und ähnliche Begriffe eine weitreichende Bedeutung haben im Einklang mit der gebräuchlichen und akzeptierten Verwendung durch den Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich der Gegenstand dieser Offenbarung bezieht. Es ist für den Fachmann, der diese Offenbarung liest, offensichtlich, dass diese Begriffe eine Beschreibung bestimmter beschriebener und beanspruchter Merkmale zulassen sollen, ohne den Schutzumfang dieser Merkmale auf die bereitgestellten, genauen numerischen Bereiche einzuschränken. Demgemäß sollen diese Begriffe so ausgelegt werden, dass sie angeben, dass unwesentliche oder unbedeutende Modifikationen oder Abänderungen an dem beschriebenen und beanspruchten Gegenstand (z. B. innerhalb von plus oder minus fünf Prozent eines angegebenen Winkels oder eines anderen Wertes) als innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung liegend betrachtet werden, wie in den beigefügten Ansprüchen aufgeführt. Der Begriff „ungefähr“ bedeutet in Bezug auf die Werte plus oder minus fünf Prozent des zugehörigen Wertes.
Der hierin verwendete Begriff „gekoppelt“ 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. Eine solche Verbindung kann dadurch erreicht werden, dass die beiden Elemente, oder die beiden Elemente und beliebige weitere Zwischenelemente, einstückig als ein einheitlicher Körper miteinander ausgebildet werden, oder dadurch, dass die beiden Elemente, oder die beiden Elemente und beliebige weitere Zwischenelemente, aneinander befestigt werden.
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 an den Strömungsstrukturen möglich sind (z. B. Variationen in Größen, Abmessungen, Strukturen, Formen und Proportionen der verschiedenen Elemente, Werte von Parametern, Montageanordnungen, Verwendung von Materialien, Farben, Ausrichtungen usw.), ohne erheblich von den neuartigen Lehren und Vorteilen des hierin beschriebenen Gegenstands abzuweichen. Beispielsweise können Elemente, die als einstückig geformt dargestellt werden, aus mehreren Teilen oder Elementen konstruiert werden, die Position der Elemente kann umgekehrt oder anderweitig variiert werden, und die Art oder Anzahl separater Elemente bzw. Positionen kann geändert oder variiert werden. Die Reihenfolge oder Abfolge von Prozess- oder Verfahrensschritten kann gemäß alternativen Ausführungsformen variiert oder neu geordnet werden. Darüber hinaus können Merkmale aus bestimmten Ausführungsformen mit Merkmalen aus anderen Ausführungsformen kombiniert werden, was dem Fachmann klar sein dürfte. Weitere Ersetzungen, Abwandlungen, Änderungen und Auslassungen können ebenfalls bezüglich der Konstruktion, der Betriebsbedingungen und der Anordnung der diversen beispielhaften Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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

US 62/936774 [0001]

Claims

Luftreinigersystem, umfassend: ein Gehäuse, das ein erstes Gehäuseende umfasst, das eine Öffnung, ein zweites Gehäuseende und einen Einlass in der Nähe des zweiten Gehäuseendes aufweist; und ein Filterelement, das entfernbar innerhalb des Gehäuses installiert ist, wobei das Filterelement umfasst: Filtermedium; eine erste Endplatte, die mit dem Filtermedium an einem ersten Filterende gekoppelt ist; eine offene zweite Endplatte, die mit dem Filtermedium an einem zweiten Filterende gekoppelt ist; und einen ringförmigen Vorsprung, der sich axial von der offenen zweiten Endplatte in einer Richtung weg von der ersten Endplatte erstreckt, wobei der ringförmige Vorsprung gegen das Gehäuse abdichtet und einen axialen Spalt zwischen einem radial äußersten Abschnitt des Filterelements und dem Gehäuse in der Nähe des Einlasses erzeugt; wobei Fluid, das durch den Einlass in das Gehäuse eintritt, in den axialen Spalt strömt.
Luftreinigersystem nach Anspruch 1, wobei der Einlass tangential zum radial äußersten Abschnitt des Gehäuses ist.
Luftreinigersystem nach Anspruch 1, wobei die erste Endplatte eine Griffbaugruppe umfasst, die ein Griffelement und eine Verriegelung umfasst, wobei die Verriegelung in eine Öffnung eingreift, die in dem Gehäuse ausgebildet ist, um das Filterelement innerhalb des Gehäuses zu halten.
Luftreinigersystem nach Anspruch 1, wobei der ringförmige Vorsprung einen Außendurchmesser des ringförmigen Vorsprungs umfasst und das Filtermedium einen Außendurchmesser des Filtermediums umfasst, wobei der Außendurchmesser des ringförmigen Vorsprungs weniger als 90 % des Außendurchmessers des Filtermediums beträgt.
Luftreinigersystem nach Anspruch 1, wobei der ringförmige Vorsprung eine ringförmige Vorsprungslänge von mindestens 10 Millimetern umfasst.
Luftreinigersystem nach Anspruch 1, wobei sich die erste Endplatte aus der Öffnung des ersten Gehäuseendes erstreckt.
Luftreinigersystem nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse ferner eine Abdeckung umfasst, die entfernbar mit dem Gehäuse in der Nähe des ersten Gehäuseendes gekoppelt ist, wobei die Abdeckung die Öffnung definiert, die konfiguriert ist, um das Filterelement aufzunehmen, wobei sich das Filterelement durch die Abdeckung erstreckt, wenn: die Abdeckung mit dem ersten Gehäuseende gekoppelt ist; und das Filterelement innerhalb des Gehäuses angeordnet ist.
Luftreinigersystem nach Anspruch 7, wobei: die erste Endplatte eine Griffbaugruppe umfasst, die ein Griffelement, eine Verriegelung und eine sich von der Verriegelung weg erstreckende Lasche umfasst; und die Abdeckung einen Abdeckungsflansch umfasst, der sich axial weg von der Abdeckung in einer Richtung weg von dem zweiten Gehäuseende erstreckt, wobei der Abdeckungsflansch eine Öffnung umfasst, die konfiguriert ist, um die Lasche aufzunehmen, um das Filterelement innerhalb des Gehäuses zu halten.
Luftreinigersystem nach Anspruch 7, wobei das Filterelement mit der Abdeckung in Eingriff bringbar ist, um einen im Wesentlichen flüssigkeitsdichten Dichtungseingriff zu bilden.
Axiallastfilterelement, umfassend: Filtermedium; eine geschlossene erste Endplatte, die an einem ersten Filterende mit dem Filtermedium gekoppelt ist und eine Griffbaugruppe umfasst; eine offene zweite Endplatte, die mit dem Filtermedium an einem zweiten Filterende gekoppelt ist; und einen ringförmigen Vorsprung, der sich axial von der offenen zweiten Endplatte erstreckt, wobei der ringförmige Vorsprung einen ringförmigen Vorsprung von weniger als 90 % eines Filtermedienaußendurchmessers aufweist.
Axiallastfilterelement nach Anspruch 10, wobei die Griffbaugruppe ein Griffelement und eine Verriegelung umfasst, wobei die Verriegelung in eine Öffnung eingreift, die in einem Gehäuse ausgebildet ist, um das Axiallastfilterelement innerhalb des Gehäuses zu halten.
Axiallastfilterelement nach Anspruch 10, wobei der ringförmige Vorsprung eine ringförmige Vorsprungslänge von mindestens 10 Millimetern umfasst.
Axiallastfilterelement nach Anspruch 10, ferner umfassend ein Dichtungselement, das um das Filtermedium in der Nähe der geschlossenen ersten Endplatte angeordnet ist, wobei das Dichtungselement konfiguriert ist, um in eine Abdeckung eines Gehäuses einzugreifen, um eine im Wesentlichen flüssigkeitsdichte Abdichtung zu bilden.
Axiallastfilterelement nach Anspruch 10, ferner umfassend ein durchlässiges Leitblech, das um das Filtermedium gewickelt ist, wobei das durchlässige Leitblech eine durchschnittliche Porengröße zwischen 20 Mikrometer und 200 Mikrometer einschließt.
Luftreinigersystem, umfassend: ein Gehäuse, das ein erstes Gehäuseende, ein zweites Gehäuseende, einen Einlass in der Nähe des zweiten Gehäuseendes und eine Abdeckung umfasst, die entfernbar mit einem Körper des Gehäuses in der Nähe des ersten Gehäuseendes gekoppelt ist, wobei die Abdeckung eine äußere Abdeckungsoberfläche und eine innere Abdeckungsoberfläche umfasst, die radial durch eine Abdeckungsdicke getrennt ist, wobei die innere Abdeckungsoberfläche eine Abdeckungsöffnung definiert, und ein Filterelement, das entfernbar innerhalb des Gehäuses durch die Abdeckungsöffnung installiert ist, wobei das Filterelement umfasst: Filtermedium; eine erste Endplatte, die mit dem Filtermedium an einem ersten Filterende gekoppelt ist; eine offene zweite Endplatte, die mit dem Filtermedium an einem zweiten Filterende gekoppelt ist; und einen ringförmigen Vorsprung, der sich axial von der offenen zweiten Endplatte in einer Richtung weg von der ersten Endplatte erstreckt.
Luftreinigersystem nach Anspruch 15, wobei die erste Endplatte eine Griffbaugruppe umfasst, die entfernbar mit der Abdeckung gekoppelt ist.
Luftreinigersystem nach Anspruch 16, wobei: die Griffbaugruppe ein Griffelement und eine Verriegelung umfasst, wobei die Verriegelung einen Vorsprung umfasst; und die Abdeckung einen Abdeckungsflansch umfasst, der sich axial weg von der Abdeckung in einer Richtung weg von dem zweiten Gehäuseende erstreckt, wobei der Abdeckungsflansch eine Öffnung umfasst, die konfiguriert ist, um den Vorsprung aufzunehmen und das Filterelement entfernbar innerhalb des Gehäuses zu koppeln.
Luftreinigersystem nach Anspruch 15, wobei das Gehäuse ferner einen Gehäusevorsprung umfasst, der sich axial weg von dem zweiten Gehäuseende in einer Richtung zum ersten Gehäuseende erstreckt, wobei der Gehäusevorsprung eine Trennung zwischen der offenen zweiten Endplatte und einer zweiten inneren Endoberfläche des Gehäuses ermöglicht, um einen axialen Spalt mit einer Spaltbreite zu bilden, wobei Fluid, das durch den Einlass in das Gehäuse eintritt, in den axialen Spalt strömt.
Luftreinigersystem nach Anspruch 18, wobei das Gehäuse ferner einen Auslass umfasst, wobei der Auslass mit dem Gehäusevorsprung zusammenwirkt, um einen Gehäusehohlraum zum Aufnehmen des ringförmigen Vorsprungs zu bilden, wobei der ringförmige Vorsprung mit dem Gehäusehohlraum zusammenwirkt, um eine im Wesentlichen flüssigkeitsdichte Abdichtung zu bilden.
Luftreinigersystem nach Anspruch 15, wobei das Filterelement ferner ein Dichtungselement umfasst, das um das Filtermedium in der Nähe der ersten Endplatte angeordnet ist, wobei das Dichtungselement konfiguriert ist, um in die Abdeckung einzugreifen, um eine im Wesentlichen flüssigkeitsdichte Abdichtung zu bilden.