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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft einen Luftfilter nach dem Oberbegriff des Anspruches
1.
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Stand der Technik
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Das
EP 0828546 B offenbart
einen Luftfilter für
den Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine. Der Luftfilter verfügt über einen
Vorabscheider und ein in einem Gehäuse angeordnetes Filterelement.
Der Vorabscheider ist in Strömungsrichtung
vor dem Filterelement angeordnet, wodurch ein erheblicher Teil der
in der Luft enthaltenen Verschmutzungen aus der Luft abgeschieden
werden, bevor sie zu dem Filterelement gelangen. Somit verfügt das Filterelement über eine
relativ lange Standzeit. Die aus der Luft abgeschiedenen Verschmutzungen,
wie z.B. Staub, werden durch ein an dem Gehäuse angeordnetes Staubaustragsventil
aus dem Gehäuse
entfernt. Das Gehäuse
verfügt über einen
Stutzen, an welchem das Staubaustragsventil befestigt ist. Das Staubaustragsventil öffnet bei
bestimmten Betriebszuständen der
Brennkraftmaschine, wodurch der in dem Staubaustragsventil gesammelte
Staub herausfällt.
Um den Luftfilter einer Größe an die
unterschiedlichen Einsatzbedingungen anzupassen, sind unterschiedliche
Gehäusedeckel
mit den jeweiligen Staubaustragsventilen notwendig. Die Herstellung
unterschiedlicher Gehäusedeckel
ist jedoch teuer, da für jeden
Gehäusedeckel
ein eigenes Spritzgusswerkzeug gefertigt werden muss. Weiterhin
müssen
die einzelnen Gehäusedeckel
gelagert und als eigenständiger
Artikel firmenintern geführt
und gepflegt werden. Dies verursacht ebenfalls hohe Kosten.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Luftfilter zu schaffen, welcher kostengünstig an
unterschiedliche Einsatzbedingungen angepasst werden kann. Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft einen Luftfilter, insbesondere für die Reinigung
von Verbrennungsluft für Brennkraftmaschinen.
Der Luftfilter weist ein Gehäuse
mit einem Rohlufteinlass, einem Reinluftauslass und einer Schmutzaustragsöffnung auf.
Das Gehäuse
besteht vorzugsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff, wobei
zwei Gehäuseteile
miteinander verbunden sind. Die Schmutzaustragsöffnung ist vorzugsweise als
Stutzen ausgeführt
und an das Gehäuse
angeformt, wobei die Schmutzaustragsöffnung vorteilhafterweise an
einem Tiefpunkt des Gehäuses
angeordnet ist. Die Schmutzaustragsöffnung ist mit einem Schmutzaustragsorgan
verschließbar, welches über eine
entsprechende Öffnung
verfügt. Vorzugsweise
ist das Schmutzaustragsorgan ein Staubentleerventil mit einer Lippenöffnung,
welche durch Vibrationen oder Druckpulsationen der Brennkraftmaschine öffnet und
den Schmutz in die Umgebung oder einen Staubsammelbehälter abgibt.
Weiterhin kann das Schmutzaustrags organ auch als Schirmventil ausgeführt sein,
wobei sich der Schirm durch Vibrationen bzw. Pulsationen von seinem
Sitz abhebt und der Staub ausgerüttelt
wird. Das Schmutzaustragsorgan ist mittels eines Adapterrings an
der Schmutzaustragsöffnung
angeordnet. Hierzu verfügt
der Adapterring einerseits über
eine Anschlussgeometrie, welche an die Schmutzaustragsöffnung montierbar
ist, und andererseits verfügt
der Adapterring über
eine Aufnahmegeometrie für
das Schmutzaustragsorgan. Die Anschlussgeometrie des Adapterrings
an der Schmutzaustragsöffnung kann
z.B. eine Ringnut sein, welche über
einen Wulst an der Staubaustragsöffnung
bzw. den sie bildenden Stutzen geschoben wird. Hierzu ist es von
Vorteil, wenn die Fügepartner
in gewissen Grenzen elastisch sind, so dass eine Montage erleichtert
wird. Diese Elastizität
bieten z.B. Kunststoffe, insbesondere Polyamid, Polypropylen, welche
gefüllt
mit z.B. Glas- oder Kohlefasern sein können. Vorzugsweise wird ein
mit Talkum gefülltes
Polypropylen verwendet, welches über
eine bessere Steifigkeit und UV-Stabilität verfügt.
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Bei
einer weiteren Ausgestaltung des Adapterrings kann ein Bajonettverschluss
vorgesehen sein, um den Adapterring an der Staubaustragsöffnung zu
fixieren. Diese Geometrien sind an Kunststoffteilen einfach und
kostengünstig
realisierbar und bieten eine zuverlässige Fixierung des Adapterringes an
der Staubaustragsöffnung.
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Die
Aufnahmegeometrie des Adapterringes, an welcher das Staubaustragsorgan
fixiert ist, ist abhängig
von der jeweiligen Ausgestaltung des Staubaustragsorgans. Hierbei
sind die Geometrien an dem Adapterring derart ausgestaltet, dass
das Staubaustragsorgan zuverlässig
fixiert ist und das Austragen des Staubes möglich ist.
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Durch
die Verwendung eines Adapterringes zur Anordnung des Staubaustragsorgans
können
die Gehäuseteile
stets die gleichen Abmessungen haben und somit für alle Einsatzbedingungen universell verwendet
werden. Das Herstellen eines Adapterringes ist im Verhältnis zu
einem Gehäuseteil
sehr kostengünstig.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung verfügt
der Adapterring über
eine Höhe
h, welche derart gewählt
ist, dass das Schmutzaustragsorgan von dem Innenbereich des Gehäuses beabstandet ist.
Durch die Beabstandung des Schmutzaustragsorgans wird erreicht,
dass die Strömungsverhältnisse in
dem Gehäuse
nicht beeinträchtigt
werden. Hierbei können
die von dem Schmutzaustragsorgan ausgehenden Geometrien nicht in
den durchströmten
Bereich des Gehäuses
ragen und die Strömung,
insbesondere die rotative Strömung
in dem Gehäuse
nicht stören.
Da sämtliche
Teile des Schmutzaustragsventils außerhalb des Strömungsbereichs
angeordnet sind, sind keine Störkonturen
vorhanden, welche in den Innenbereich des Gehäuses hineinragen.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung, sind in dem Gehäuse ein
Vorabscheider und ein Filterelement angeordnet sind, wobei der Vorabscheider
in Strömungsrichtung
vor dem Filterelement angeordnet ist. Der Vorabscheider scheidet
gröbere Schmutzpartikel
aus der Ansaugluft ab, bevor sie auf das Filterelement auftreffen.
Diese abgeschiedenen Schmutzpartikel sind durch das Schmutzaustragsorgan
aus dem Gehäuse
entfernbar. Durch die Anordnung eines Vorabscheiders werden ohne
Absaugung bis zu 95% der Verunreinigungen aus dem Luftstrom abgeschieden,
wodurch das Filterelement über
eine erheblich längere
Standzeit verfügt.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verfügt das Gehäuse über einen Schmutzsammelbereich,
welcher im Bereich der Schmutzaustragsöffnung angeordnet ist. Die
insbesondere durch den Vorabscheider abgeschiedenen Verunreinigungen
sammeln sich in diesem Bereich, von wo aus sie leichter aus dem
Gehäuse
ausgetragen werden können.
Der Schmutzsammelbereich ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass
eine Verwirbelung der abgeschiedenen Verunreinigungen verhindert
wird. Hierzu ist der Schmutzsammelbereich vorzugsweise nicht den
Luftströmungen
in dem Gehäuse
direkt ausgesetzt.
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Bei
einer besonderen Ausgestaltung verfügt das Schmutzaustragsorgan über einen
Schmutzsammelbereich. Hierbei sammeln sich die Verunreinigungen
direkt in dem Schmutzaustragsorgan. Der Schmutzsammelbereich grenzt
direkt an die Öffnung in
dem Schmutzaustragsorgan, durch welche der Schmutz ausgerüttelt werden
kann. Somit befindet sich stets der auszutragende Schmutz dort,
wo er direkt ausgetragen werden kann.
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Gemäß einer
alternativen Ausgestaltung verfügt
der Adapterring über
einen Schmutzsammelbereich, wodurch der Schmutz nahe dem Schmutzaustragsorgan
gesammelt wird und auf dem kürzesten Weg
dem Schmutzaustragsorgan zuführbar
ist. Vorteilhafterweise kann die Höhe h des Adapterringes derart
ausgestaltet sein, dass diese den Schmutzsammelbereich bildet. Hierbei
sind dann die Funktionen des Beabstandens des Schmutzaustragsorgans und
das Sammeln der Verunreinigungen in den Adapterring integriert.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren
beschrieben. Hierbei zeigt:
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1 einen
Luftfilter im Schnitt,
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2 ein
Deckel in Explosionsdarstellung,
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3 einen
Ausschnitt aus einem Deckel,
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4 einen
Adapterring in der Draufsicht,
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5 einen
alternativen Deckel in Explosionsdarstellung und
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6 einen
Ausschnitt aus einem alternativen Deckel.
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In 1 ist
ein Luftfilter im Schnitt dargestellt. Der Luftfilter verfügt über ein
zylindrisches Gehäuse 10,
mit einem Rohlufteinlass 11 und einem Reinluftauslass 12.
Im Bereich des Rohlufteinlasses 11 ist eine Ableitwandung 13 vorgesehen,
welche als Tauchrohr ausgestaltet ist. In Verbindung mit dem tangential
in das Gehäuse 10 einführenden
Rohlufteinlass 11 bildet sich eine Drallströmung der
Rohluft. Diese bewirkt ein Abscheiden grober Staubpartikel, wobei
diese groben Staubpartikel an der Innenwandung des Gehäuses 10 nach
unten gelangen und über
eine Staubaustragsöffnung 14 ins
Freie geführt werden.
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Das
Gehäuse 10 ist
ferner mit einem Ansatzrohr 15 sowie mit einem umlaufenden
Rastvorsprung 16 und einer zylinderförmigen Aufnahme 17 für einen Deckel 18 versehen.
Der Deckel 18 ist topfförmig ausgebildet
und weist wenigstens zwei Rastelemente 19, 20 auf.
Diese Rastelemente 19, 20 sind schwenkbar mit
dem Deckel 18 über
sogenannte Biegescharniere verbunden und werden mit dem Deckel 18 gemeinsam
in einem Arbeitsgang aus Kunststoff hergestellt. Sie greifen über den
Rastvorsprung 16 des Gehäuses 10. Im linken
Teilschnitt der 1 ist das Rastelement 19 in
der Offenstellung gezeigt. Im rechten Bereich bzw. in der ausgeschnittenen
Ansicht ist das Rastelement 20 in geschlossener Stellung
dargestellt.
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An
dem Ansatzrohr 15 des Gehäuses 10 ist ein Metall-
oder Kunststoff-Mittelrohr 22 befestigt.
Zur formschlüssigen
Befestigung dieses Mittelrohres 22 ist dieses mit einem
Wulst 23 versehen, welcher in eine Nut 24 des
Ansatzrohres 15 einrastet. Ein unbeabsichtigtes Entfernen
des Mittel rohres 22 ist damit nicht mehr möglich. Über das
Mittelrohr 22 ist ein Filterelement 21 geschoben.
Dieses Filterelement 21 trägt an seiner oberen Stirnseite
eine Radialdichtung, welche mit der Endscheibe des Filterelementes 21 eine
Einheit bildet. Diese Radialdichtung besteht aus einem umlaufenden
und außerhalb
der Filterebene liegenden Wulst 25. Der Wulst 25 umfasst
abdichtend das Ansatzrohr 15. Bei dieser Dichtungsart spielt
eine axiale Lageänderung
des Filterelementes 21 eine unerhebliche Rolle. Außerdem ist
diese Art der Abdichtung auch bei Erschütterungen und Schwingungen,
wie sie bei großen
Nutzfahrzeugen vorkommen, äußerst zuverlässig. Der
Filtereinsatz 21 stützt
sich an seinem rückwärtigen Ende über Noppen 26 an
dem Deckel 18 ab. Diese Noppen 26, die auch als
Deformationsrippen ausgestaltet sein können, dienen zur axialen Fixierung
des Filtereinsatzes 21 und zur Schwingungsdämpfung der
in dem rückwärtigen Bereich
lediglich auf dem Mittelrohr 22 freifliegend angeordneten
Element. Innerhalb des Mittelrohrs 22 ist ein Sekundärelement 27 angeordnet.
Dieses ist an seinem vorderen Ende mit einer PUR-Schaum-Stirnflächenabdichtung 28 versehen. Diese
Stirnflächenabdichtung 28 ist
kraftschlüssig mit
dem Ansatzrohr 15 verbunden. Das rückwärtige Ende des Sekundärelements 27 ist
mit einer PUR-Schaum-Stirnseitenabdichtung 29 versehen.
In diese Stirnseitenabdichtung 29 ist ein Kunststoffgriff integriert,
der dazu dient, das Sekundärelement 27 nötigenfalls
manuell zu entfernen. Das Sekundärelement 27 besteht
zweckmäßigerweise
aus einem Vlies 31, welches auf ein Stützrohr 32 geschoben
ist.
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Im
Bereich des Rohlufteinlasses 11 sind in dem Gehäuse 10 Leitschaufeln 30 angeordnet,
welche die einströmende
Rohluft in Rotation versetzen. Durch diese Luftströmung bildet
sich im unteren Bereich des Gehäuses 10 ein
Staudruck. Weiterhin werden die groberen Verunreinigungen durch
die Fliehkräfte
abgeschieden und sammeln sich in dem Deckel 18. Durch die
Staubaustragsöffnung 14 können die
Verunreinigungen dann aus dem Gehäuse 10 ausgetragen
werden. Die Staubaustragsöffnung 14 ist
als Stutzen 33 ausgeführt,
wobei auf den Stutzen 33 ein Adapterring 34 aufgesteckt
ist. An dem Adapterring 34 ist ein Staubentleerventil 35 fixiert.
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2 zeigt
ein Gehäuseunterteil
mit Deckel 18, Adapterring 34 und Staubentleerventil 35 in
Explosionsdarstellung. 3 zeigt das Gehäuseunterteil
gemäß 2 in
montiertem Zustand im Schnitt. Der 1 entsprechende
Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der Stutzen 33 verfügt über einen
Wulst 36, welcher den Stutzen 33 zumindest teilweise
umgibt. Der Adapterring 34 ist als zylindrisches Bauteil
ausgeführt,
welches über
den Stutzen 33 und den Wulst 36 geschoben werden
kann. Hierbei verfügt
der Adapterring 34 über
eine entsprechende Innenkontur, welche den Wulst 36 aufnimmt. Die
Montage des Adapterringes 34 erfolgt mit einem Kraftaufwand,
welcher so groß ist,
dass der Adapterring 34 auch durch stärkere Vibrationen nicht gelöst werden
kann.
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In
den Adapterring 34 ist das Staubentleerventil 35 einsteckbar.
Das Staubentleerventil 35 verfügt hierzu über einen Dorn 37,
welcher in eine entsprechende Aufnahme in dem Adapterring 34 einsteckbar
ist. Der Dorn 37 verfügt über einen
Einführbereich 38,
welcher von einem zylindrischen Bereich in einen konischen Bereich übergeht.
An diesen Einführbereich 38 schließt eine
Nut 39 an, welche in dem Adapterring 34 gehalten
ist. Weiterhin verfügt
das Staubentleerventil 35 über einen Schirm 44,
welcher tellerförmig
ausgestaltet ist und eine entsprechende Öffnung 40 (gemäß 4)
in dem Adapterring 34 abdeckt. Durch die Vibrationen und
Lastwechsel an der Brennkraftmaschine entstehen unterschiedliche Druckzustände in dem
Luftfilter (gemäß 1).
Der Schirm 44 vibriert und hebt sich von dem Ventilsitz 41 des
Adapterringes 34 ab, wodurch die in dem Stutzen 33 bzw.
Adapterring 34 gesammelten Stäube herausrieseln können.
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In 4 ist
ein Adapterring 34, welcher gemäß den 2 und 3 ausgestaltet
ist, in der Draufsicht dargestellt. Der Adapterring 34 verfügt über eine
mittels Stegen 42 zentrierte Bohrung 43, in welche
das Staubentleerventil 35 einsteckbar ist. Zwischen den
Stegen 42 bildet sich eine Öffnung 40, durch welche
der abgeschiedene Staub hindurchtreten kann. Die Öffnung 40 ist
von einem Ventilsitz 41 umgeben, auf welchem der Schirm 44 aufliegt.
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In 5 ist
ein alternatives Gehäuseunterteil mit
Deckel 18, Adapterring 34' und Staubentleerventil 35' in Explosionsdarstellung
dargestellt. 6 zeigt das in 5 dargestellte
Gehäuseunterteil
in montiertem Zustand. Bauteile, welche den vorstehend beschriebenen
Figuren entsprechen, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die
Merkmale und Abmessungen des Deckels 18 entsprechen den
vorstehend beschriebenen Deckeln 18. Die Anpassung des
Gehäuseunterteils
an unterschiedliche Anforderungen erfolgt ausschließlich durch
die Wahl eines geeigneten Staubentleerventils 35', welches mit
einem an dieses angepassten Adapterring 34 an dem Stutzen 33 des
Deckels 18 befestigt wird. Bei dieser Ausführung ist
das Staubentleerventil 35' als
Scheibenventil ausgebildet. Hierzu verfügt das Staubentleerventil 35' über eine
kreisförmige
Membran 45, welche auf einem umlaufenden Ventilsitz 41' aufliegt. Die
Membran 45 ist mit einer Lasche 46 in den Adapterring 34' eingesteckt.
Hierbei verfügt
die Lasche 46 über
eine Verdickung 47, welche sich in dem Adapterring 34' verklemmt und
ein Herausfallen aus dem Adapterring 34' verhindert.