DE19930614A1 - Filtereinsatz - Google Patents

Filtereinsatz

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Abstract

Es wird ein Filtereinsatz insbesondere für das Luftfilter einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen, wobei das Luftfilter einen Rohlufteinlaß 12, einen Reinluftauslaß 13 sowie ein Gehäuse 10 zur Aufnahme des Filtereinsatzes 16 aufweist. Der Filtereinsatz besteht insbesondere aus einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium, welches an den stirnseitigen Endscheiben 18, 19 mit Dichtungselementen versehen ist. An der Innenwandung des Filtereinsatzes ist ein Stützkörper 17 vorgesehen, dieser weist Anlageflächen 23 auf, zur axialen und radialen Positionierung des Filtereinsatzes. Im Bereich des Stützkörpers 17 ist ferner ein sich in axialer Richtung über den Stützkörper 17 erstreckendes Abdichtelement 26 vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Filtereinsatz nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Ein solcher Filtereinsatz ist beispielsweise aus der WO 95/19832 bekannt. Der Fil­ tereinsatz ist in einem Gehäuse angeordnet, welches einen Rohluftzutritt sowie einen Reinluftaustritt aufweist. Ein solches Filter dient der Reinigung von Ansaugluft einer Brennkraftmaschine. Der Filtereinsatz wird in regelmäßigen Intervallen ausgetauscht. Es ist daher erforderlich, den Filtereinsatz möglichst kostengünstig herzustellen. Au­ ßerdem muß gewährleistet sein, daß der Filtereinsatz einfach zu demontieren und einfach zu montieren ist und ferner eine zuverlässige Dichtwirkung zwischen dem Rohluftbereich und dem Reinluftbereich erzielt.
Der bekannte Filtereinsatz wird zwischen zwei konzentrischen Flächen des Filterge­ häuses eingespannt, die Einspannung ist gleichzeitig die Abdichtung, wobei auch bei Erschütterungen oder Schwingungen eine zuverlässige Abdichtung gewährleistet sein muß.
Ein Nachteil dieses Systems ist darin zu sehen, daß jeder Filtereinsatz gewisse Län­ gentoleranzen aufweist. Dies führt dazu, daß die Einspannung des Filtereinsatzes in dem Gehäuse, je nach Längenmaßverhältnis, mit einer größeren oder geringeren Spannkraft erfolgt. Eine zu große Spannkraft bewirkt eine Deformation des Filterein­ satzes, eine zu geringe Spannkraft schafft Dichtungsprobleme des Filtereinsatzes bei Schwingungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu vermeiden und einen Filtereinsatz zu schaffen, welcher geeignet ist, eine zuverlässige Abdich­ tung zwischen Rohluftraum und Reinluftraum bei unterschiedlichen Betriebsbedin­ gungen herzustellen.
Diese Aufgabe wird ausgehend von dem Oberbegriff des Hauptanspruchs, durch dessen kennzeichnenden Merkmale gelöst.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Funktionen Befesti­ gen des Filtereinsatzes in Gehäuse und Abdichtung zwischen Rohluftraum und Reinluftraum getrennt werden. Die Befestigung bzw. Fixierung des Filtereinsatzes wird über einen Stützkörper vorgenommen, welcher Anlageflächen aufweist, die Ab­ dichtung zwischen Rohluftraum und Reinluftraum erfolgt über ein Abdichtelement, welches sich im Bereich des Stützkörpers befindet. Der Stützkörper ist in bevorzug­ ter Weise ein hohlzylindrisches und gelochtes Element und besteht aus einem Spritzgießkunststoff. Ein solches Element kann mit hoher Genauigkeit hergestellt werden, damit besteht kein Erfordernis einer Toleranzkompensation. Eine eventuelle Längentoleranz des Filtereinsatzes wirkt sich damit nicht auf die Abdichtfunktion des Abdichtelements aus.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, das Abdichtelement und die Endscheibe des Filtereinsatzes zu einem einzigen Bauteil zusammenzufassen, hier bietet sich die Verwendung von Polyurethanschaum an, da dieser eine hohe Elastizität aufweist. Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung von Polyurethanschaum liegt in der einfachen thermischen Entsorgbarkeit nach dem Gebrauch des Filterein­ satzes.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, den Filtereinsatz auf der dem Reinluftstutzen gegenüberliegenden Seite mit dem Stützkörper unmittelbar oder mittelbar an der Gehäusewand oder einem Deckel abzustützen. Zusätzliche Stützt­ elemente oder Befestigungsmittel sind nicht erforderlich.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung betrifft die Staubvorabscheidung. Im Be­ reich des Rohlufteinlasses ist ein Axialzyklon angeordnet, dieses versetzt die zuge­ führte Rohluft in eine Drallströmung, so daß sich Grobstaub an der Innenwandung des Gehäuses niederschlägt und von dort beispielsweise über ein Austragventil ab­ transportiert werden kann.
Gemäß einem nebengeordneten Anspruch betrifft die Erfindung ein Filtergehäuse für einen im wesentlichen zylindrischen Filtereinsatz, wobei das Filtergehäuse einen Rohlufteintritt und einen Reinluftaustritt aufweist. Das Filtergehäuse ist mit einem Stutzen im Bereich des Reinluftauslasses versehen. An diesem Stutzen wird ein Fil­ tereinsatz über einen inneren Stützkörper fixiert, wobei der innere Stützkörper im Bereich des Stutzens Anlageflächen zur axialen und radialen Positionierung auf­ weist.
Es ist weiterhin an dem Filtereinsatz ein Abdichtelement vorgesehen, mit welchem die Abdichtung zwischen Rohluftraum und Reinluftraum erfolgt.
Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen her­ vor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.
Die Erfindung wird nachfolgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläu­ tert.
Die Figur zeigt ein Luftfilter in einer Schnittdarstellung.
Das Luftfilter gemäß der Schnittdarstellung besteht aus einem Filtergehäuse 10, welches mit einem Deckel 11 verschlossen wird. Am Filtergehäuse 10 befindet sich ein Rohlufteinlaß 12, sowie an der, dem Deckel 11 gegenüberliegenden Stirnseite ein Reinluftauslaß 13. Im Filtergehäuse 10 ist am Innenumfang ein Axialzyklon 14 vorgesehen, im Bereich des Reinluftauslasses 13 ist ein konzentrischer Stutzen 15 angeordnet der sich nach innen in den Gehäuseinnenraum erstreckt. Im Filtergehäu­ se 10 befindet sich ein Filtereinsatz 16, dieser besteht aus einem zickzackförmig gefalteten Filtermittel, beispielsweise Filterpapier, welches auf ein Stützkörper 17 angeordnet ist. Die Stirnseiten des Filtereinsatzes 16 sind mit elastischen Endschei­ ben 18, 19 versehen. In dem Gehäuse befindet sich ferner noch ein Sicherheitsfil­ terelement 21, dieses besteht ebenfalls aus einem zickzackförmigen Filtereinsatz 20. Dieses Sicherheitsfilterelement 21 ist über einen Befestigungsstutzen 22 im Reinluft­ auslaß 13 angeordnet. Der Stützkörper 17 des Filtereinsatzes 16 ist an dem, dem Reinluftausgang zugewandten Ende mit Anlageflächen 23 versehen. Diese stützen sich auf dem Stutzen 15 des Reinluftauslasses ab und bewirken damit die radiale Fixierung des Filtereinsatzes 16. Der Stützkörper 17 liegt axial auf Anschlag an einer Anlageringfläche 24, damit wird die axiale Lage des Filtereinsatzes definiert. Auf der dem Deckel zugewandten Seite des Filtereinsatzes geht der Stützkörper 17 unmit­ telbar in die Endscheibe 18 über, die Endscheibe 18 weist ebenfalls Anlageflächen 25 auf, die mit dem Deckel 11 zusammenwirken und eine Axialbewegung des Fil­ tereinsatzes verhindern. Die Endscheibe 19 ist mit einem Dichtkragen 26 versehen, dieser Dichtkragen liegt auf der Anlageringfläche 24 auf und sorgt für die Abdichtung zwischen Rohluftraum und Reinluftraum. Damit ist die Endscheibe und insbesondere der Dichtkragen 26 nicht mechanisch mit dem Stützkörper 17 verbunden.
Ein Vorteil dieser Gestaltung liegt darin, daß der eingebaute Filtereinsatz 16 keine Spannkräfte aufnehmen muß, lediglich der Stützkörper 17 übernimmt die Verspan­ nung des Filtereinsatzes. Der gesamte Filtereinsatz 16 befindet sich damit in einem kräftefreien Zustand. Die dem Rohlufteinlaß zugeführte Luft strömt gemäß den in der Figur gezeigten Pfeilen durch den Filtereinsatz 16 sowie durch das Sicherheitselement 21 und verläßt gereinigt den Reinluftauslaß 13.
In Fig. 2 ist ein Filtergehäuse 110 mit eingebauter Luftfilterpatrone 111 dargestellt. Die Luft tritt durch einen Rohlufteinlaß 112 in das Filtergehäuse ein, durchtritt ein Filtermedium 113 der Filterpatronen von außen nach innen, strömt zu einem Auslaß 114 und verläßt das Filtergehäuse durch einen Rohluftauslaß 115, der mit dem Auslaß 114 in Verbindung steht.
Das Filtergehäuse 110 besteht aus einem Gehäusetopf 116 und einem Deckel 117, die durch Spannelemente als Verschlußmittel 118 zusammengehalten werden. Zur Montage der Luftfilterpatrone wird der Gehäusedeckel abgenommen und die Filter­ patrone mit einem Dichtwulst 119, welcher Teil einer Deckelscheibe 120 der Filter­ patrone ist, auf einen Rohrstutzen 121 aufgeschoben. Innerhalb des Rohrstutzens in der Bodenfläche des Gehäusetopfes 116 ist der Reinluftauslaß 115 angeordnet. Der Dichtwulst 119 wird durch Aufschieben auf den Rohrstutzen 121 aufgeweitet, so daß eine dichtende Verbindung zwischen diesen Bauelementen besteht. Der Auslaß 114 der Filterpatrone und der Reinluftauslaß 115 des Gehäuses sind somit dichtend von dem restlichen Volumen des Filtergehäuses getrennt.
Im Deckel 117 sowie im Gehäusetopf 16 sind außerdem Zentrierstutzen 123 ange­ bracht, die an den Außenseiten der Deckelscheibe 120 sowie einer Bodenscheibe 124 der Luftfilterpatrone zur Wirkung kommen. Die Zentrierstutzen dienen nicht allein der Zentrierung des Elementes sondern auch der Abstützung bei schwingender Be­ anspruchung des Filtergehäuses. Durch Aufsetzen des Deckels 117 wird die Luftfil­ terpatrone 111 in der montierten Stellung fixiert. Durch elastische Nasen 125, die sich im Deckel 117 abstützen und an die Bodenscheibe 124 angespritzt sind, wird die Luftfilterpatrone fest auf den Rohrstutzen 121 gedrückt.
Die Luftfilterpatrone besteht aus dem Filtermedium 113, insbesondere einem zick­ zackförmig gefaltetem Filterpapier, welches zu einem zylindrischen Mantel der Luft­ filterpatrone ringförmig zusammengeschlossen ist. Die Stirnseiten des Filtermediums sind in die Bodenscheibe 124 und die Deckelscheibe 120 eingegossen. Im zylindri­ schen Innenraum 126 der Luftfilterpatrone befindet sich ein Stützrohr 127. Das aus­ laßseitige Ende des Stützrohrs weist eine elastische Zone 128 auf, die durch axiale Schlitze 129 im Rohrende gebildet wird. Durch die elastische Zone ist das Ende des Stützrohrs 127 in radialer Richtung elastisch. Da es in die Deckelscheibe 120 mit eingegossen ist, weitet es sich mit dieser zusammen bei der Montage der Luftfilter­ patrone 111 auf dem Rohrstutzen 121 auf, so daß eine formschlüssige Verbindung 135 zwischen Stützrohr und Deckelscheibe erhalten bleibt.
Das Stützrohr besteht aus einem zylindrischen Gitter 130, welches den Luftfluß nur unwesentlich stört und dabei eine genügende radiale Abstützung des Filtermediums 113 zum Innenraum 126 der Filterpatrone hin gewährleistet. An dem dem Auslaß 114 abgewandten Ende des Stützrohres ist ein deckelförmiger Abschluß 131 ange­ spritzt. Der Abschluß weist eine konvexe Gestalt auf, um dem zwischen dem Innen­ raum 126 und dem Gehäuseinneren herrschenden Druckunterschied standhalten zu können. Das untere Rohrende sowie ein Rand 132 des Abschlusses 131 sind in die Bodenscheibe 124 mit eingegossen. Dadurch kommt die Abdichtung in diesem Be­ reich zustande.

Claims (8)

1. Filtereinsatz insbesondere für den Luftfilter einer Brennkraftmaschine, wobei der Luftfilter einen Rohlufteintritt, einen Reinluftaustritt sowie ein Gehäuse zur Auf­ nahme des Filtereinsatzes aufweist und wobei der Filtereinsatz aus einem, ins­ besondere zickzackförmig gefalteten Filtermedium besteht, welches an den stirn­ seitigen Endscheiben mit Dichtungselementen versehen ist, wobei an der Innen­ wandung des Filtereinsatzes ein Stützkörper vorgesehen ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an der dem Reinluftaustritt (13) zugewandten Ende des Filterein­ satzes (16) an dem Stützkörper (17) Anlageflächen (23) zur axialen und radialen Positionierung vorgesehen sind und daß ferner an der dem reinluftseitigen Aus­ gang zugewandten Ende des Filtereinsatzes (16) ein sich in axialer Richtung über den Stützkörper (17) erstreckendes Abdichtelement (26) vorgesehen ist.
2. Filtereinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdichtelement (26) mit der Endscheibe (19) eine bauliche Einheit bildet.
3. Filtereinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Fil­ tereinsatz an dem, dem Reinluftausgang gegenüberliegenden Ende in axialer Richtung an einer Gehäusewandung oder einem Deckel (11) abstützt.
4. Filtereinsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das die Abstützung mittelbar oder unmittelbar über den Stützkörper (17) erfolgt.
5. Filtereinsatz nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Eintrittsbereich der Rohluft ein Axialzyklon (14) angeordnet ist.
6. Filtereinsatz mit einer Rundfilterpatrone, bestehend aus einem ringförmig zu ei­ nem Hohlzylinder zusammengefaßten, insbesondere zickzackförmig gefalteten Filtermedium, einer Bodenscheibe und einer verformbaren Deckelscheibe, wobei diese einen Auslaß für das gefilterte Medium aufweist und wobei ein Stützrohr in die Rundfilterpatrone integriert ist, welches mit der Deckelscheibe im Formschluß steht, und am Rohrende im Bereich der formschlüssigen Verbindung eine elasti­ sche Zone aufweist.
7. Filtergehäuse für einen im wesentlichen zylindrischen Filtereinsatz, wobei ein Rohlufteintritt und ein Reinluftaustritt vorgesehen ist und der Filtereinsatz an ei­ nem Stutzen des Reinluftauslasses fixiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Filtereinsatz (16) einen inneren Stützkörper (17) aufweist, an welchem im Bereich des Stutzens Anlageflächen (23) zur axialen und radialen Positionierung vorge­ sehen sind und wobei im Bereich der Anlageflächen (23) ein Abdichtelement (26) zur radialen und oder axialen Abdichtung des Filtereinsatzes (16) an dem Ge­ häuse (24) vorgesehen ist.
8. Filtergehäuse, insbesondere zum Einbau einer Rundfilterpatrone, mit folgenden Merkmalen:
  • - Das Filtergehäuse (110) weist einen Gehäusetopf (116) und einen Deckel (117) auf,
  • - für die Verschlußmittel (118) vorgesehen sind,
  • - der Gehäusetopf besitzt einen Rohlufteinlaß (112) und einen Reinluftauslaß (115),
  • - der Reinluftauslaß (115) weist einen in das Gehäuseinnere ragenden Rohrstut­ zen (121) auf,
  • - die Deckelscheibe (120) der Rundfilterpatrone stützt sich dichtend am Rohrstut­ zen (121) ab und
  • - die Bodenscheibe (124) der Rundfilterpatrone stützt sich im Deckel (117) ab.
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