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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Filter für einen
Verbrennungsmotor. Der Filter ist insbesondere für die Luftfiltration bestimmt
(siehe z.B. die DE-A-1815065).
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Unter
den in Frage kommenden Filtern betrifft die Erfindung insbesondere
diejenigen mit
- – einem Sitz, welcher mit einem
Boden und Seitenwänden
ausgestattet ist, welche sich vom Boden aus bis zu einem offenen
Ende hin erstrecken, wobei der Sitz einen Einlass und einen Auslass
aufweist;
- – einem
Filterelement, das in den Sitz derart eingesetzt ist, dass es zwischen
dem Einlass und dem Auslass angeordnet ist, wobei das Filterelement
eine Tragkonstruktion mit einem ersten und einem zweiten Flansch
aufweist, zwischen denen eine Filterwand angeordnet ist, wobei der
erste und der zweite Flansch jeweils in der Nähe des offenen Endes und des
Bodens des Sitzes angeordnet sind.
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Nachdem
der Filter eine gewisse Zeit lang benutzt wurde, wird das in den
Sitz des Filters eingesetzte Filterelement als schmutzig angesehen.
Es ist dann notwendig, dieses durch ein neues Filterelement zu ersetzen.
Hierfür
muss eine Bedienperson das alte Filterelement vom Sitz lösen und
das neue Filterelement neu positionieren. Dies erfordert eine große Anzahl
von Teilen sowie nicht immer leichte Handgriffe, was zu hohen Kosten
führt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile
dadurch zu beheben, dass ein Filter mit verringerter Anzahl von
Teilen angegeben gestellt wird, bei dem die Fixierung sowie das
Lösen des
Filterelements im Sitz erleichtert sind.
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Hierzu
ist ein Filter der in Frage kommenden Art erfindungsgemäß im Wesentlichen
dadurch gekennzeichnet, dass der Filter ferner Mittel zur Fixierung
des Filterelements umfasst, welche vom Boden des Sitzes aus in Richtung
des offenen Endes dieses Sitzes koaxial zum ersten und zum zweiten
Flansch hervorstehen und eine mit dem Boden fest verbundene Basis
sowie einen freien Kopf umfassen, wobei der Kopf einen ovalen Querschnitt
aufweist, dass die Tragkonstruktion des Filterelements Befestigungsmittel
umfasst, welche durch eine elastische Schnappverbindung mit dem
Kopf der Fixierungsmittel zusammenwirken, um eine Montage des Filterelements
durch eine elastische Aufsteckverbindung zu ermöglichen sowie einen Ausbau
des Filterelements durch Drehen des Filterelements, um es elastisch aus
der Aufsteckverbindung zu lösen,
und dass die Tragkonstruktion des Filterelements und der Sitz des Gehäuses Mittel
zur radialen Abdichtung umfassen.
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Aufgrund
dieser Maßnahmen
lässt sich
ein Filter erzielen, bei dem das Einsetzen und das Herausnehmen
des Filterelements kein zusätzliches Werkzeug
erfordern.
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In
bevorzugten Ausführungsformen
wird ferner die eine und/oder die andere der folgenden Maßnahmen
herangezogen:
- – die Befestigungsmittel weisen
eine Vertiefung auf, welche vom ersten Flansch getragen wird und
dem zweiten Flansch entgegengesetzt ist, und deren Innenform als
Gegenstück
zur Form des Kopfes ausgebildet ist;
- – die
Vertiefung trägt
innenseitig eine Wulst und der Kopf weist eine umlaufende Kehle
auf, in welche die Wulst elastisch einsetzbar ist, um das Filterelement
axial im Sitz festzuhalten;
- – die
Vertiefung ist elastisch-flexibel;
- – der
erste Flansch schließt
das offene Ende des Sitzes ab, um zusammen mit dem Sitz ein inneres Hohlvolumen
abzugrenzen, in welches die Filterwand des Filterelements eingesetzt
ist, wobei der erste Flansch einen umlaufenden Rand aufweist, der
Mittel zur radialen Abdichtung umfasst, welche mit den Seitenwänden des
Sitzes zusammenwirken;
- – die
Basis und der Kopf der Fixierungsmittel sind über ein mittiges Rohr verbunden;
- – das
mittige Rohr konvergiert von der Basis aus zum Kopf hin;
- – die
Basis des mittigen Rohrs ist mit dem Auslass verbunden und das mittige
Rohr ist durchlässig;
- – der
zweite Flansch des Filterelements ist ringförmig, wodurch ein Innenrand
und ein Außenrand abgegrenzt
werden, wobei der Innenrand radial abgedichtet gegen die Basis des
mittigen Rohrs anliegt;
- – der
Einlass ist in den Seitenwänden
des Sitzes gebildet und der Außenrand
des zweiten Flansches schlägt
radial abgedichtet gegen die Seitenwände des Sitzes an;
- – das
Filterelement umfasst ein durchlässiges Rohr,
welches sich zwischen einem ersten, den ersten Flansch tragenden
Ende und einem zweiten, den zweiten Flansch tragenden Ende erstreckt
und um welches die Filterwand angeordnet ist, wobei das mittige
Rohr der Fixierungsmittel koaxial zum durchlässigen Rohr ist und
- – die
Höhe des
Sitzes übersteigt
die Höhe
des Filterelements, wobei eine Kammer zwischen dem zweiten Flansch
und dem Boden des Sitzes abgegrenzt ist.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
ausführlichen
Beschreibung einer ihrer Ausführungsformen,
welche als nicht einschränkende
Beispiele angegeben werden, sowie aus den beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
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1 ein Übersicht
einer ersten Ausführungsform
des Filterelements und des Filtersitzes gemäß der vorliegenden Erfindung
in einer Explosionszeichnung;
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2 eine
Querschnittansicht des Filterelements gemäß der 1;
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3 eine Übersicht
der vom Filtersitz getragenen Mittel zur Fixierung des Filterelements;
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4 eine
Querschnittansicht des im Filtersitz fixierten Filterelements;
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5 und 6 Querschnittansichten
des in den Sitz eingesetzten Filterelements gemäß einer zweiten und einer dritten
Ausführungsform.
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In
den einzelnen Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen
Bezugszeichen angegeben.
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Der
in 1 in einer Explosionszeichnung dargestellte Filter 1 besteht
aus einem Sitz 2 und einem Filterelement 3, welche
jeweils die Form eines Zylinders aufweisen, der sich um eine gemeinsame Achse
X-X dreht.
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Der
Sitz 2 ist ein Hohlzylinder mit kreisförmiger Basis, welcher sich
zwischen einem vollen, den Boden des Sitzes definierenden Ende 5 und
einem offenen Ende 6 erstreckt. Zwischen dem Boden 5 und
dem offenen Ende 6 weist der Sitz 2 Seitenwände 7 auf,
mit denen ein Einlass 8 für das zu filternde Gas oder
die zu filternde Flüssigkeit
verbunden ist. Im Boden 5 dieses Sitzes ist ein Auslass 9 für das gefilterte
Gas oder die gefilterte Flüssigkeit
angeschlossen.
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Der
Sitz 2 weist somit einen Querschnitt auf, welcher die Form
eines geraden „U" hat und für den Einbau
in einer festen Stellung beispielsweise durch Verschraubung direkt
an einer (nicht dargestellten) Fläche eines Kraftfahrzeugmotors
bestimmt ist. Ferner ist das offene Ende 6 nach außen ausgeweitet. Der
Sitz 2 ist beispielsweise durch Spritzgießen eines Kunststoffes
wie Polyamid 6/6 hergestellt. Es könnten jedoch andere Werkstoffe
in Betracht gezogen werden, ohne dass dabei der Rahmen der Erfindung verlassen
wird.
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Das
in den 1 und 2 dargestellte Filterelement 3 weist
in an sich bekannter Weise eine Tragkonstruktion 10 auf,
welche eine Filterwand 11 trägt.
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Die
Tragkonstruktion 10 besteht aus einem steifen durchlässigen Rohr 15 mit
einer Achse X-X, welches sich zwischen einem ersten Ende 16 und
einem zweiten Ende 17 erstreckt. An jedem dieser Enden
sind ein erster Flansch 18 beziehungsweise ein zweiter
Flansch 19 angeordnet. Der erste Flansch 18 und
der zweite Flansch 19 sind flach, weitestgehend senkrecht
zur Achse X-X und weisen jeweils einen Außenrand 20, 21 auf,
welcher in die Nähe
der Seitenwände 7 des
Sitzes 2 gelangen soll. Die Tragkonstruktion 10 weist
einen I-förmigen
Querschnitt auf.
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Die
Länge des
Rohrs 15 entspricht weitestgehend der Höhe des Sitzes 2, so
dass der erste Flansch 18 in die Nähe des offenen Endes 6 des
Sitzes 2 und der zweite Flansch 19 in die Nähe des Bodens 5 gelangen
sollen. Der zweite Flansch 19 besitzt ferner eine mittige Öffnung 22,
welche von einem Innenrand 23 abgegrenzt ist, der in die
Verlängerung
des Auslasses 9 gelangen soll.
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Die
Tragkonstruktion 10 ist ebenfalls durch Spritzgießen von
Kunststoff hergestellt; auch können der
erste und der zweite Flansch 18, 19 aus einem metallischen
Werkstoff hergestellt werden.
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Die
Filterwand 11 ist beispielsweise aus gefalztem Filterpapier
ausgebildet und um das steife Rohr 15 angeordnet, wobei
sie sich zwischen den Flanschen 18 und 19 erstreckt.
Um die Durchströmung
des Gases oder der Flüssigkeit
durch die Filterwand 11 zu ermöglichen, ist das Rohr 15 hohl
und durchlässig.
Es ist mit dem Filterpapier der Filterwand beispielsweise über mehrere Öffnungen
verbunden, welche auf seiner Länge
gebildet sind (nicht dargestellt).
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Wie
insbesondere aus der 4 ersichtlich, ist das Filterelement 3 innerhalb
des Sitzes 2 eingesetzt und in Bezug auf diesen fixiert.
Hierzu weist der Sitz 2 Mittel 25 zur Fixierung
des Filterelements 3 auf, welche vom Boden 5 des
Sitzes 2 aus in Richtung des offenen Endes 6 vorspringen
und sich dabei durch das Rohr 15 der Tragkonstruktion 10 erstrecken.
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Die
Fixierungsmittel 25 bestehen aus einem mittigen Rohr 26,
welches sich zwischen einer mit dem Boden 5 des Sitzes 2 fest
verbundenen Basis 27 und einem freien Kopf 28 erstreckt.
Das Rohr 26 ist koaxial zum Rohr 15 der Tragkonstruktion 10 und läuft zusammen
von der Basis aus zum Kopf hin. Die Länge des mittigen Rohrs 26 übersteigt
die Länge des
Rohrs 15 der Tragkonstruktion. Die Basis 27 und der
Kopf 28 haben einen ovalen Querschnitt. In einer Variante
ist die Basis 27 kreisförmig.
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Die
Basis 27 des mittigen Rohrs 26 ist mit dem Auslass 9 verbunden
und das Rohr 26 weist auf seiner Länge Öffnungen 29 auf, so
dass das Gas oder die Flüssigkeit
von der Filterwand 11 zum Auslass 9 durchströmen können.
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Die
Tragkonstruktion 10 des Filterelements 3 weist
Befestigungsmittel 30 auf, welche durch eine elastische
Schnappverbindung mit dem Kopf 28 zusammenwirken, um eine
Montage des Filterelements 3 in Sitz 2 durch eine
elastische Aufsteckverbindung zu ermöglichen sowie einen Ausbau
dieses Filterelements durch Drehen des Filterelements um die Achse
X-X, um es elastisch aus der Aufsteckverbindung zu lösen.
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Die
Befestigungsmittel 30 bestehen in einer vom ersten Flansch 18 getragenen
Vertiefung 31, welche zur Außenseite der Tragkonstruktion 10 hin gerichtet
ist, d.h. dem zweiten Flansch 19 gegenüberliegend.
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Die
Vertiefung 31 ist auf die Achse X-X zentriert und ihre
Innenform ist als Gegenstück
zur Form des Kopfes 28 ausgebildet. Der Querschnitt der
Innenform der Vertiefung ist somit oval. Das Filterelement 3 ist
daher drehunbeweglich um die Achse X-X aufgrund des Zusammenwirkens
der Vertiefung 31 des ersten Flansches 18 und
des mit dem Sitz 2 fest verbundenen Kopfes 28,
welche länglich
geformt sind.
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Wenn
die Vertiefung 31 auf den Kopf 28 aufgenommen
ist, schlägt
der Innenrand 23 des zweiten Flansches 19 gegen
die Basis 27 des mittigen Rohrs 26 an, so dass
das Filterelement 3 winkelmäßig fixiert ist und nicht um
die Achse X-X schwenken kann.
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Um
das Filterelement 3 in Bezug auf den Sitz 2 axial
formschlüssig
zu fixieren, weist der Kopf 28 eine umlaufende Kehle 35 auf,
deren Ebene senkrecht zur Achse X-X verläuft, und der Kopf 31 weist eine
Innenwulst 36 auf, welche durch eine Schnappverbindung
mit der Kehle 35 zusammenwirkt.
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Die
Vertiefung 31 ist aus einem elastisch-flexiblen Werkstoff
hergestellt, um das Einschnappen der Vertiefung 31 auf
den Kopf 28 beim Einsetzen des Filterelements 3 in
den Sitz 2 zu erleichtern sowie zur Erleichterung der Verformung
dieser Vertiefung bei der Drehung des Filterelements 3 um
die Achse X-X, um die Wulst 36 von der Kehle 35 zu
lösen.
Die Vertiefung 31 kann aus einem Kunststoff hergestellt
werden, welcher weicher ist als der für den restlichen ersten Flansch 18 verwendeten
Kunststoff. Dieser Flansch kann somit aus zwei Kunststoffen mit
unterschiedlichen Härten
hergestellt werden.
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Die
Funktion des ersten Flansches 18 besteht ferner darin,
das offene Ende 6 des Sitzes 2 dicht abzuschließen derart,
dass ein inneres Hohlvolumen abgegrenzt wird, in das die Filterwand 11 eingesetzt
ist. Der umlaufende Rand 20 des ersten Flansches 18 ist
gewölbt
derart, dass die radiale Abdichtung gegen die Seitenwände 7 des
Sitzes 2 gewährleistet
ist.
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Der
Außenrand 21 und
der Innenrand 23 des zweiten Flansches 19 sind
ebenfalls beide gewölbt derart,
dass sie jeweils in abgedichteten Kontakt mit den Seitenwänden 7 des
Sitzes 2 und mit der Basis 27 des mittigen Rohrs 26 gelangen.
Wenn daher das Gas oder die Flüssigkeit
in der Richtung des Pfeils F1 in die Filterwand 11 durch
den Einlass 8 strömen, sind
sie aufgrund der durch die Flansche 18 und 19 geschaffenen
radialen Abdichtung gezwungen, durch das Rohr 15 der Tragkonstruktion 10 sowie durch
das mittige Rohr 26 zu strömen, um in der Richtung des
Pfeils F2 durch den Auslass 9 wieder auszutreten.
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In
einer Variante steht der Außenrand 21 des zweiten
Flansches 19 nicht in abgedichtetem Kontakt mit den Seitenwänden 7 des
Sitzes 2, so dass das Filterelement 3 leicht in
den Sitz eingesetzt oder aus dem Sitz herausgenommen werden kann.
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Die
zweite, in der 5 dargestellte Ausführungsform
unterscheidet sich von der ersten, oben beschriebenen Ausführungsform
lediglich dadurch, dass das Filterelement 3 kein Innenrohr
mit einer Achse X-X aufweist. Die Filterwand 11 wird direkt vom
ersten und vom zweiten Flansch 18 und 19 getragen.
Die Steifigkeit der Filterwand 11 ist ihrer Länge nach
ausreichend, um bei dem Einsetzen des Filterelements 3 in
den Sitz 2 einen guten Kontakt zwischen dem Innenrand 23 des
zweiten Flansches 19 und der Basis 27 des mittigen
Rohrs 26 zu bewerkstelligen.
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In
der 6 ist eine dritte Ausführungsform des Filters 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung dargestellt. Diese dritte Ausführungsform unterscheidet sich
von den zwei vorigen Ausführungsformen
dadurch, dass die Höhe
des Sitzes 2 die Höhe
des Filterelements 3 übersteigt.
Insbesondere ist die Basis 27 des mittigen Rohrs 26 durch
einen zylindrischen, eine volle Wand aufweisenden Abschnitt 40 verlängert, wobei
das restliche mittige Rohr unverändert bleibt.
Der Querschnitt des Abschnitts 40 ist weitestgehend identisch
mit dem Querschnitt der Basis 27.
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In
dieser dritten Ausführungsform
erhöht
sich daher die Höhe
der Seitenwände 7 des
Sitzes 2 um einen Wert, welcher der Länge des Abschnitts 40 gleicht.
Der zweite Flansch 19 steht noch in abgedichtetem Kontakt
mit der Basis 27 des mittigen Rohrs 26 und eine
Kammer 41 ist zwischen dem Boden 5 des Sitzes 2 und
dem Flansch 19 abgegrenzt.
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Ferner
ist der Durchmesser des zweiten Flansches 19 geringer als
der Durchmesser des Sitzes 2 oder des ersten Flansches 18,
so dass der Außenrand 21 des
Flansches 19 nicht mehr in Kontakt mit den Seitenwänden 7 des
Sitzes steht. Ein ringförmiger
Durchgang 42 ist somit zwischen dem zweiten Flansch 19 und
dem Sitz 2 abgegrenzt. Die Restpartikeln aus der Filtration
des Gases oder der Flüssigkeit
werden durch die Schwerkraft durch den Durchgang 42 in
die Kammer 41 mitgenommen, wo sie sich ansammeln.