DE19944344A1 - Luftfilter - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Luftfilter (1) mit einem Filtergehäuse (2) und einem auswechselbaren Filtereinsatz (3) mit einem hohlzylindrischen Filterstoffkörper (30) und zwei angegossenen Stirnscheiben (31) aus einem elastischen Dichtmaterial, wobei mindestens eine der Stirnscheiben (31) mit einer Anschlußöffnung (32) versehen ist, die an ihrer von dem Filterstoffkörper (30) abgewandten Seite von einem mit der Stirnscheibe (31) einstückigen Radialdichtringabschnitt (33) umgeben ist, und wobei im Filtergehäuse (2) ein Anschlußstutzen (20) angeordnet ist, auf den der Filtereinsatz (3) mit seinem die Anschlußöffnung (32) umgebenden Radialdichtringabschnitt (33) aufsteckbar ist. DOLLAR A Der neue Luftfilter ist dadurch gekennzeichnet, DOLLAR A - daß die Innendurchmesser von Anschlußöffnung (32) und Anschlußstutzen (20) im wesentlichen übereinstimmen, DOLLAR A - daß der Radialdichtringabschnitt (33) in radialem Abstand von der Anschlußöffnung (32) angeordnet ist und daß dessen Innendurchmesser im entspannten Zustand kleiner ist als der Außendurchmessr des Anschlußstutzens (20) und DOLLAR A - daß der Radialdichtringabschnitt (33) mit einem einen integrierten Bestandteil bildenden umlaufenden, aus einem weniger oder nicht elastischen Material bestehenden Ring (34) ausgeführt ist, dessen Innendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Anschlußstutzens (20).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Luftfilter, be­ stehend aus einem Filtergehäuse und einem auswechselba­ ren Filtereinsatz, wobei der Filtereinsatz als Rundfil­ tereinsatz mit einem hohlzylindrischen Filterstoffkörper und mit zwei angegossenen Stirnscheiben aus einem elasti­ schen Dichtmaterial ausgeführt ist, wobei mindestens ei­ ne der Stirnscheiben mit einer Anschlußöffnung versehen ist, die an ihrer von dem Filterstoffkörper abgewandten Seite von einem mit der Stirnscheibe einstückigen Radial­ dichtringabschnitt umgeben ist, und wobei im Filtergehäu­ se ein Anschlußstutzen angeordnet ist, auf den der Fil­ tereinsatz mit seinem die Anschlußöffnung umgebenden Ra­ dialdichtringabschnitt aufsteckbar ist.

Ein Luftfilter der eingangs genannten Art ist aus der DE 43 22 226 C2 bekannt. Bei dem hier offenbarten Filter­ einsatz besitzt der Dichtringabschnitt innenseitig eine im Querschnitt dreieckförmige oder abgerundete Dichtungs­ lippe. Außen in radialem Abstand gegenüber dieser Dich­ tungslippe ist in dem Radialdichtringabschnitt eine um­ laufende Nut zur Aufnahme eines separaten Spannorganes eingeformt. Dieses Spannorgan ist bevorzugt eine Schrau­ benzugfeder; auch ein federnder Ring, eine gummielasti­ sches Band oder eine Schelle sind als Spannorgan hier verwendbar.

Als nachteilig wird bei diesem bekannten Stand der Tech­ nik angesehen, daß im Bereich des Anschlußstutzens des Filtergehäuses der zur Verfügung stehende Strömungsquer­ schnitt für die zu filternde oder gefilterte Luft gegen­ über dem Innendurchmesser des Filtereinsatzes vermindert ist, wodurch sich unerwünschte Strömungswiderstände erge­ ben. Weiterhin nachteilig ist die relativ komplizierte Form des Radialdichtringabschnitts, was die Herstellung des Filtereinsatzes aufwendig macht. Schließlich wird das Erfordernis eines separaten Spannorgans als Nachteil angesehen, da dieses Teil eigens angefertigt und an dem Filtereinsatz montiert werden muß. Dies erfordert zusätz­ liche Arbeitszeit und ist mit dem Risiko verbunden, daß das Spannorgan verloren geht oder sich im Betrieb des Luftfilters ungewollt von dem Radialdichtringabschnitt löst, wodurch dieser seine Dichtfunktion verliert und eine sichere Halterung des Filtereinsatzes auf dem An­ schlußstutzen nicht mehr gewährleistet ist.

Für die vorliegende Erfindung stellt sich deshalb die Aufgabe, einen Luftfilter der eingangs genannten Art zu schaffen, der die dargelegten Nachteile vermeidet und bei dem insbesondere ein möglichst widerstandsarmer Strö­ mungsweg für die zu filternde oder gefilterte Luft zur Verfügung gestellt wird, bei dem die Herstellung des Fil­ tereinsatzes mit seinen Stirnscheiben einfach ist und bei dem auf ein separates Spannorgan verzichtet werden kann, ohne daß die Betriebszuverlässigkeit des Luftfil­ ters leidet.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt erfindungsge­ mäß durch einen Luftfilter der eingangs genannten Art, der dadurch gekennzeichnet ist,

• - daß die Innendurchmesser von Anschlußöffnung und An­ schlußstutzen im wesentlichen übereinstimmen,
• - daß der Radialdichtringabschnitt in radialem Abstand von der Anschlußöffnung angeordnet ist und daß dessen Innendurchmesser im entspannten Zustand kleiner ist als der Außendurchmesser des Anschlußstutzens und
• - daß der Radialdichtringabschnitt mit einem einen inte­ grierten Bestandteil bildenden umlaufenden, aus einem weniger oder nicht elastischen Material bestehenden Ring ausgeführt ist, dessen Innendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Anschlußstutzens.

Durch die angegebene Gestaltung der Durchmesser und die beanspruchte Anordnung des Radialdichtringabschnitts wird erreicht, daß der Anschlußstutzen einen Innendurch­ messer aufweisen kann, der praktisch genau so groß ist wie der freie Innendurchmesser des Filtereinsatzes. Uner­ wünschte Strömungswiderstände an dieser Stelle werden dadurch vermieden. Ein sicherer Sitz des Filtereinsatzes auf dem Anschlußstutzen und eine dauerhafte Abdichtung, auch bei starken Erschütterungen und ständigen Vibratio­ nen, wie sie in Kraftfahrzeugen auftreten, werden durch den in den Radialdichtringabschnitt integrierten umlau­ fenden Ring gewährleistet. Dabei ist der umlaufende Ring unverlierbar und erfordert keinen besonderen Nontageauf­ wand beim Herstellen des Filtereinsatzes. Schließlich ist noch ein Vorteil darin zu sehen, daß für die Sicher­ stellung der Dichtfunktion kein innerer Stützkörper im Filtereinsatz mehr erforderlich ist; ein solcher Stütz­ körper wird höchstens noch zur Abstützung des Filter­ stoffkörpers bei besonders hohen Druckdifferenzen benö­ tigt, wobei die Stärke des Stützkörpers dann auf ein diesem Zweck entsprechendes Maß beschränkt werden kann.

Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Luftfilters sieht vor, daß der umlaufende Ring ein in den Radial­ dichtringabschnitt vollständig oder teilweise eingegosse­ ner Kunststoffring aus einem thermoplastischen oder duro­ plastischen Kunststoff ist. Ein solcher Kunststoffring ist einfach und kostengünstig herstellbar und läßt sich bei der Herstellung der Stirnscheiben leicht in das ela­ stische Dichtmaterial eingießen. Außerdem kann ein Kunst­ stoffring in einfacher Art und Weise durch entsprechende Materialauswahl und Dimensionierung hinsichtlich seiner Elastizität und der dadurch ausgeübten Radialdichtkraft an unterschiedliche Anwendungsfälle angepaßt und opti­ miert werden. Schließlich behindert ein Kunststoffring bei einer späteren thermischen Verwertung des Filterein­ satzes nach seiner Nutzung eine vollständige Veraschung nicht.

Um einen guten Zusammenhalt zwischen dem umlaufenden Ring und dem übrigen Teil der zugehörigen Stirnscheibe auch unter erschwerten Betriebsbedingungen, insbesondere bei starken Erschütterungen, zu gewährleisten, ist vor­ zugsweise der umlaufende Ring mit mindestens einem in den Radialdichtringabschnitt und/oder in die Stirnschei­ be ragenden und darin eingebetteten Verankerungsfortsatz ausgebildet.

Der zuvor erwähnte Verankerungsfortsatz kann vorteilhaft als Hohlzylinder ausgeführt sein, dessen in Radialrich­ tung gemessene Stärke geringer ist als die des umlaufen­ den Ringes an sich. Damit ergibt sich eine gute Veranke­ rung und zugleich hat der Verankerungsfortsatz nur einen relativ geringen Einfluß auf die Funktion, da er auf­ grund seiner geringeren Materialstärke in seiner Wirkung hinter die Wirkung des Ringes an sich zurücktritt. Zur Verbesserung der Verankerung kann der Verankerungsfort­ satz mit Unterbrechungen oder Durchbrechungen ausgeführt sein.

Eine hinsichtlich des Ringquerschnitts erste bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, daß der umlaufende Ring einen runden Querschnitt aufweist. Ein solcher Ring ist einfach herstellbar und dementsprechend besonders kostengünstig.

Eine alternative Ausführung sieht vor, daß der umlaufen­ de Ring einen drei- oder mehreckigen Querschnitt auf­ weist und daß die in Radialrichtung gemessene Stärke des Ringes in Axialrichtung gesehen vom Filterstoffkörper weg kleiner wird. Diese Ausführung erfordert zwar eine etwas aufwendigere Formgebung des Ringes, hat aber den Vorteil, daß das Aufstecken des Filtereinsatzes auf den zugehörigen Anschlußstutzen erleichtert ist, weil der Ring an seiner beim Aufstecken des Filtereinsatzes vor­ deren Seite schwächer ist, so daß zunächst die zwischen dem Anschlußstutzen und dem Filtereinsatz auftretenden Reibungskräfte geringer sind. Je weiter der Filterein­ satz auf den Anschlußstutzen aufgesteckt wird, desto größer wird die Wirkung des Ringes und damit auch die Kraft, die den Filtereinsatz auf dem Anschlußstutzen sichert und dichtet.

Eine dritte Ausgestaltung schlägt vor, daß der umlaufen­ de Ring einen winkel- oder L-förmigen Querschnitt auf­ weist, wobei dessen einer Schenkel in Radialrichtung nach außen und dessen anderer Schenkel in Axialrichtung vom Filterstoffkörper weg weist. Diese Ausführung des Ringes ist besonders materialsparend, ohne daß die Funk­ tion des Ringes darunter leidet. Außerdem ergibt sich bei der beschriebenen Ausrichtung der Schenkel des Rin­ ges der gleiche Vorteil, wie er sich bei der zuvor be­ schriebenen Ausführung des Ringes beim Aufstecken des Filtereinsatzes auf den Anschlußstutzen ergibt.

Eine alternative Ausgestaltung des Luftfilters nach An­ spruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Ring durch ein den radial äußeren Teil des Radialdicht­ ringabschnitts bildendes, auf eine geringere Elastizität eingestelltes Dichtmaterial gebildet ist. Bei dieser Aus­ führung des Luftfilters kann für den umlaufenden Ring grundsätzlich das gleiche Material verwendet werden wie für den übrigen Teil des Radialdichtringabschnitts und die Stirnscheibe, wobei lediglich die entsprechende Elas­ tizität eingestellt werden muß. Diese Einstellung der Elastizität kann relativ einfach durch Veränderung von Komponenten-Mischungsverhältnissen oder Zugabe von Zu­ schlagstoffen beim Anmischen des elastischen Dichtmateri- als bewirkt werden.

Bevorzugt ist das Dichtmaterial eine Vergußschaummasse, die an sich bekannt ist und die auch für den Filterein­ satz des erfindungsgemäßen Luftfilters gut geeignet ist, weil sie ein problemloses Eingießen des Ringes erlaubt und weil sie ein geringes Gewicht, eine einfache Verar­ beitbarkeit und eine problemlose Entsorgbarkeit bietet.

Besonders bevorzugt ist die Vergußschaummasse eine Poly­ urethan-Schaum, der als Material ebenfalls an sich be­ kannt ist und der alle gewünschten Eigenschaften bietet. Insbesondere kann bei einem Polyurethan-Schaum mit gerin­ gem Aufwand die Elastizität auf ein gewünschtes Maß ein­ gestellt werden, was die Herstellung des oben erläuter­ ten Radialdichtringabschnitts mit zwei Bereichen unter­ schiedlicher Elastizität erleichtert.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeich­ nung zeigen:

Fig. 1 einen Luftfilter im Teil-Querschnitt mit einem Filtereinsatz vor seinem Aufsetzen auf einen ge­ häuseseitigen Anschlußstutzen, in der rechten Hälfte der Zeichnung in einer ersten Ausführung und in der linken Hälfte der Zeichnung in einer zweiten Ausführung,

Fig. 2 den Luftfilter aus Fig. 1 in gleicher Darstel­ lungsweise, nun nach dem Aufsetzen des Filterein­ satzes auf den Anschlußstutzen, und

Fig. 3 den Luftfilter in einer dritten Ausführung (in der linken Hälfte) und in einer vierten Ausfüh­ rung (in der rechten Hälfte), in einer der Fig. 2 entsprechenden Darstellung.

Fig. 1 der Zeichnung zeigt in einem Teil-Querschnitt den unteren Teil eines Luftfilters 1, der aus einem Fil­ tergehäuse 2 und einem darin anzuordnenden, auswechsel­ baren Filtereinsatz 3 besteht. Das Filtergehäuse 2 ist in seiner Grundform becherförmig und besitzt unten einen zentralen, in Draufsicht runden Anschlußstutzen 21, durch den zu filternde Luft zugeführt oder gefilterte Luft abgeführt werden kann. An seiner in der Zeichnung nicht dargestellten Oberseite ist das Filtergehäuse 2 mit einem lösbaren Deckel versehen, um das Innere des Filtergehäuses 2 zum Zweck eines Filtereinsatzwechsels zugänglich zu machen.

Im oberen Teil der Fig. 1 ist der untere Teil des Fil­ tereinsatzes 3 erkennbar, der die Form eines hohlzylin­ drischen Rundfiltereinsatzes mit einem gefalteten Filter­ stoffkörper 30 aufweist. Oben und unten ist der Filter­ stoffkörper 30 in je eine Stirnscheibe 31 aus einem ela­ stischen Dichtmaterial dichtend eingesetzt. Mindestens eine der beiden Stirnscheiben 31, hier die sichtbare un­ tere Stirnscheibe 31, ist mit einer Anschlußöffnung 32 versehen, die in das Innere des Filtereinsatzes 3 mün­ det. Von der vom Filterstoffkörper 30 abgewandten Flach­ seite der Stirnscheibe 31 ragt ein mit dieser einstücki­ ger Radialdichtringabschnitt 33 vor, der zur dichtenden Anbringung und Halterung des Filtereinsatzes 3 auf dem Anschlußstutzen 21 dient.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist der minimale Innen­ durchmesser des Radialdichtringabschnitts 33 in seinem hier gezeigten entspannten Zustand kleiner als der Außen­ durchmesser des Anschlußstutzens 20.

Wie die Fig. 1 weiter zeigt, ist integriert mit dem Radialdichtringabschnitt 33 ein umlaufender Ring 34 aus­ gebildet, der sich insbesondere hinsichtlich seiner Elas­ tizität von dem übrigen Radialdichtringabschnitt 33 un­ terscheidet, wobei der umlaufende Ring 34 eine geringere Elastizität aufweist als der übrige Radialdichtringab­ schnitt 33.

In der rechten Hälfte der Fig. 1 ist der umlaufende Ring 34 in einer Ausführung mit einem runden Querschnitt dargestellt; alternativ kann, wie in der linken Hälfte von Fig. 1 dargestellt, der umlaufende Ring 34 auch mit nach oben vorragenden Verankerungsfortsätzen 35 ausge­ führt sein, die seine Halterung innerhalb des Materials des Radialdichtringabschnitts 33 verstärken. Die Ver­ ankerungsfortsätze 35 können durchlaufend oder mit Unter­ brechungen und/oder Durchbrechungen ausgeführt sein.

Um das Aufstecken des Filtereinsatzes 3 auf den Anschluß­ stutzen 20 zu erleichtern, ist dessen oberes Ende außen­ seitig mit einer Einlaufschräge 21 ausgebildet.

Fig. 2 der Zeichnung zeigt den Luftfilter 1 in einem Zustand nach dem Aufstecken des Filtereinsatzes 3 auf den Anschlußstutzen 20. Der Radialdichtringabschnitt 33 sitzt nun auf dem Außenumfang des Anschlußstutzens 20; der umlaufende Ring 34 geringerer Elastizität sorgt nun dafür, daß das elastische Dichtmaterial, das den übrigen Teil des Radialdichtringabschnitts 33 bildet, zwischen dem umlaufenden Ring 34 und dem Außenumfang des Anschluß­ stutzens 20 verdichtet wird. Hierdurch wird einerseits eine zuverlässige Dichtung und andererseits ein ausrei­ chend fester Sitz des Filtereinsatzes 3 auf dem Anschluß­ stutzen 20 erreicht.

Wie die Fig. 2 weiter zeigt, besitzen der Anschlußstut­ zen 20 und die Anschlußöffnung 32 gleiche Innendurchmes­ ser, wobei diese Innendurchmesser nur geringfügig klei­ ner sind als der freie Innendurchmesser des Filterein­ satzes 3 im Bereich des Filterstoffkörpers 30. Hierdurch werden die technisch maximal möglichen Strömungsquer­ schnitte für die zu- oder abzuführende Luft zur Verfü­ gung gestellt, was Leistungsverluste durch Strömungswi­ derstände minimiert.

Fig. 3 der Zeichnung schließlich zeigt in gleicher Dar­ stellungsweise wie die Fig. 2 den Luftfilter 1 in zwei geänderten Ausführungen, wobei die Änderungen die Aus­ führung des umlaufenden Ringes 34 betreffen.

Im Ausführungsbeispiel gemäß der linken Hälfte der Fig. 3 ist der umlaufende Ring 34 winkel- oder L-förmig in seinem Querschnitt ausgeführt und im radial äußeren unte­ ren Bereich des Radialdichtringabschnitts 33 angeordnet, wobei der eine Ring-Schenkel radial nach außen und der andere Ring-Schenkel axial vom Filterstoffkörper 30 weg weist. Durch die Ausführung des Ringes 34 mit zwei etwa rechtwinklig zueinander verlaufenden Schenkeln wird die­ ser bei geringem Materialverbrauch sehr stabil, was eine kostengünstige Fertigung bietet. Der Ring 34 ist hier in die den übrigen Radialdichtringabschnitt 33 und die zu­ gehörige Stirnscheibe 31 bildende Vergußmasse eingebet­ tet, so daß keine besonderen Maßnahmen für die Anbrin­ gung oder Halterung des Ringes 34 benötigt werden. Als Material für den Ring 34 ist hier zweckmäßig ein thermo­ plastischer oder duroplastischer Kunststoff eingesetzt, der die gewünschte Festigkeit aufbringt und der bei ei­ ner späteren Entsorgung des Filtereinsatzes keine Pro­ bleme aufwirft.

Im Ausführungsbeispiel gemäß der rechten Hälfte der Fig. 3 ist der umlaufende Ring 34 durch ein den radial äußeren Teil des Radialdichtringabschnitts 33 bildendes, auf eine geringere Elastizität eingestelltes Dichtmateri­ al gebildet. Im Grundsatz kann es sich dabei um das glei­ che Dichtmaterial handeln, aus dem auch der übrige Teil des Radialdichtringabschnitts 33 und die Stirnscheibe 31 bestehen; durch geeignete Mischungsverhältnisse von Kom­ ponenten des Dichtmaterials oder durch Zugabe geeigneter Zuschlagstoffe kann die gewünschte unterschiedliche Ela­ stizität eingestellt werden. Damit können beide Teile des Radialdichtringabschnitts 33 mit ihren unterschiedli­ chen Elastizitäten durch Gießen nacheinander erzeugt wer­ den.

Die Wirkung des Radialdichtringabschnitts 33 ist bei den beiden Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 3 identisch mit der Wirkung, wie sie anhand von Fig. 2 schon beschrie­ ben wurde.

Claims (10)

1. Luftfilter (1), bestehend aus einem Filtergehäuse (2) und einem auswechselbaren Filtereinsatz (3), wo­ bei der Filtereinsatz (3) als Rundfiltereinsatz mit einem hohlzylindrischen Filterstoffkörper (30) und mit zwei angegossenen Stirnscheiben (31) aus einem elastischen Dichtmaterial ausgeführt ist, wobei min­ destens eine der Stirnscheiben (31) mit einer An­ schlußöffnung (32) versehen ist, die an ihrer von dem Filterstoffkörper (30) abgewandten Seite von einem mit der Stirnscheibe (31) einstückigen Radial­ dichtringabschnitt (33) umgeben ist, und wobei im Filtergehäuse (2) ein Anschlußstutzen (20) angeord­ net ist, auf den der Filtereinsatz (3) mit seinem die Anschlußöffnung (32) umgebenden Radialdichtring­ abschnitt (33) aufsteckbar ist, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Innendurchmesser von Anschlußöffnung (32) und Anschlußstutzen (20) im wesentlichen überein­ stimmen,
• - daß der Radialdichtringabschnitt (33) in radialem Abstand von der Anschlußöffnung (32) angeordnet ist und daß dessen Innendurchmesser im entspannten Zustand kleiner ist als der Außendurchmesser des Anschlußstutzens (20) und
• - daß der Radialdichtringabschnitt (33) mit einem einen integrierten Bestandteil bildenden umlaufen­ den, aus einem weniger oder nicht elastischen Mate­ rial bestehenden Ring (34) ausgeführt ist, dessen Innendurchmesser größer ist als der Außendurchmes­ ser des Anschlußstutzens (20).

2. Luftfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Ring (34) ein in den Radialdicht­ ringabschnitt (33) vollständig oder teilweise einge­ gossener Kunststoffring aus einem thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoff ist.

3. Luftfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der umlaufende Ring (34) mit minde­ stens einem in den Radialdichtringabschnitt (33) und/oder in die Stirnscheibe (31) ragenden und darin eingebetteten Verankerungsfortsatz (35) ausgebildet ist.

4. Luftfilter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verankerungsfortsatz (35) als Hohlzylinder ausgeführt ist, dessen in Radialrichtung gemessene Stärke geringer ist als die des umlaufenden Ringes (34) an sich.

5. Luftfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Ring (34) einen runden Querschnitt aufweist.

6. Luftfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Ring (34) einen drei- oder mehreckigen Querschnitt aufweist und daß die in Radialrichtung gemessene Stärke des Ringes (34) in Axialrichtung gesehen von Filterstoffkörper (30) weg kleiner wird.

7. Luftfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Ring (34) einen winkel- oder L-förmigen Querschnitt aufweist, wobei dessen einer Schenkel in Radialrichtung nach außen und dessen anderer Schenkel in Axialrichtung vom Filterstoffkörper (30) weg weist.

8. Luftfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Ring (34) durch ein den radial äußeren Teil des Radialdichtringabschnitts (33) bil­ dendes, auf eine geringere Elastizität eingestelltes Dichtmaterial gebildet ist.

9. Luftfilter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtmaterial eine Vergußschaummasse ist.

10. Luftfilter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergußschaummasse ein Polyurethan-Schaum ist.