WO2015075061A1 - Filtereinsatz für eine filtereinrichtung - Google Patents

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WO2015075061A1
WO2015075061A1 PCT/EP2014/074991 EP2014074991W WO2015075061A1 WO 2015075061 A1 WO2015075061 A1 WO 2015075061A1 EP 2014074991 W EP2014074991 W EP 2014074991W WO 2015075061 A1 WO2015075061 A1 WO 2015075061A1
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WO
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filter
housing
outflow
filter element
outflow pipe
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PCT/EP2014/074991
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English (en)
French (fr)
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Frank PFLÜGER
Fabian Wagner
Daniel Schmid
Matthias Krohlow
Jörg Menßen
Stefan Walz
Christof Mangold
Original Assignee
Mann+Hummel Gmbh
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Publication date
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    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/52—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material
    • B01D46/521—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material using folded, pleated material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D46/10—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filter plates, sheets or pads having plane surfaces
    • B01D46/103—Curved filtering elements
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    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2411—Filter cartridges

Definitions

  • the invention relates to a filter insert for a filter device, in particular a gas filter, according to the preamble of claim 1.
  • a gas filter is described with a filter insert which is insertable into a filter housing and has a U-shaped filter element, which is flowed through radially from outside to inside by the fluid to be filtered. Between the two legs of the U-shaped filter element is the clean room, from which the filtered fluid is removed via a discharge opening, which is integrated at the free end faces of the legs in a cover plate.
  • cylindrical filter elements which are flowed through radially from outside to inside and enclose an axial outflow space, from which the fluid is discharged axially.
  • Such cylindrical filter elements are closed at the end faces of end plates, wherein in an end plate, an outflow opening is introduced, via which the fluid is discharged axially into a secondary channel.
  • the invention is based on the object to provide a filter insert for a filter device with simple measures, which can be fastened securely in a simple manner in a filter housing.
  • the invention relates to a filter insert for a filter device for the filtration of a fluid, in particular for gas filters such as air filters for internal combustion engines, with which the combustion air to be supplied to the cylinders of the internal combustion engine is subjected to a filtration.
  • gas filters such as air filters for internal combustion engines
  • the combustion air to be supplied to the cylinders of the internal combustion engine is subjected to a filtration.
  • an application to the liquid keitsfiltration possible, for example, for the filtration of oil or fuel in motor vehicles.
  • the filter device comprises a filter housing with a receiving space therein and a filter insert which can be inserted into the receiving space in the filter housing.
  • the filter insert has a filter element made of a filter medium or agent, for example a filter paper, and a discharge opening on the end face of the filter element, via which the cleaned fluid is removed from the filter element after it has flowed through the filter medium.
  • the discharge opening is located on the clean side of the filter element and communicates in the installed position with corresponding openings or pipes or channels for the discharge of the cleaned fluid.
  • the filter element of the filter insert encloses at least partially a clean room, which adjoins the clean side of the filter element. Furthermore, a hollow base is arranged in the filter insert, which serves for connection to at least one housing-side fastening element and which is arranged in or on the clean room. The interior of the hollow foot is sealed against the clean room flow-tight.
  • This embodiment makes it easy to fix the filter cartridge in the filter housing by attaching a fastener, such as a fastener.
  • a fixing dome which is connected to the filter housing or the housing cover, protrudes into the interior of the hollow foot and thereby fixes the filter insert in the receiving space of the filter housing.
  • the interior of the hollow foot may be formed continuously, but possibly also come into consideration, in which the interior of the hollow foot is broken. Furthermore, it is possible that in each case a fastening element protrudes from the bottom of the receiving space in the filter housing and the housing cover via different sides in the interior of the hollow foot.
  • a screw or the like into the interior of the hollow foot as a fastening element and to connect the screw to a further fastening element, for example a dome, which projects from the opposite side into the hollow foot.
  • the hollow foot Due to the flow-tight design of the hollow foot, the interior space is separated from the clean room so that no leakage flows from the clean room into the interior of the hollow foot can occur.
  • the hollow foot extends regardless of a continuous or openwork design of the Hohlfußinnenraums over the height of the filter element. It may be expedient that the hollow base is connected to the filter element, whereby the filter element is given additional stability.
  • the hollow foot is expediently designed as a plastic component, which is at least approximately hollow cylindrical, but preferably formed with an elongated cross-section.
  • the elongated cross-sectional shape of the hollow foot makes it possible to move the filter insert slightly in the direction of the longitudinal extension of the cross section, even with the housing-side fastening element projecting into the interior of the hollow foot in the receiving space, and thus e.g. to establish a contact between the discharge opening on the clean room and a nozzle on the housing.
  • a discharge pipe may be provided, which is connected to the clean room, through which the cleaned fluid is discharged.
  • the hollow foot can be integrated in the outflow pipe and project through this. Also in this case, the interior of the hollow foot is separated from the hollow base outer wall and thus from the outlet flow-tight, so that undesirable leakage currents are prevented.
  • the hollow foot extends orthogonally between an upper and a lower layer of the filter element, which delimit the clean room.
  • the filter element has e.g. a U-shaped or a V-shaped cross section, wherein the two legs of the U-shaped cross-section each form the upper and lower filter layer, which limit the clean room.
  • the discharge opening is expediently not at the free end faces of the legs, but at the longitudinal sides of the legs, so that the fluid flows out of the clean room transversely to the longitudinal extension of the legs.
  • the outer distance from leg to leg here defines the height of the filter element, which is adapted to the height of the receiving space in the filter housing.
  • the hollow foot extends, according to another expedient embodiment, transversely to the longitudinal axis of the discharge opening, via which the cleaned fluid is discharged from the clean room becomes.
  • the hollow foot extends transversely to the longitudinal axis of the outflow pipe.
  • the longitudinal axis of the discharge opening is transverse to the flow direction of the filter element, so that, for example, in a filter element with U-shaped base cross-section, the filter element is flowed through radially from the outside to the inside of the fluid to be cleaned and the fluid axially in the direction of the longitudinal axis of the discharge or discharge is derived from the clean room.
  • the filter element of the filter element advantageously has at least one flattened section with respect to the longitudinal axis of the outflow opening, which has a reduced radial thickness and extends immediately adjacent to the outflow opening along the circumference of the outflow opening.
  • the filter element has a reduced thickness along a defined angle segment along the discharge opening.
  • the thickness can be reduced to zero, so that a breakthrough in the filter element is present, which also extends over a defined angular segment along the circumference of the discharge opening.
  • This embodiment has the advantage that based on the outer dimensions of the filter element, a relatively large outflow opening for discharging the filtered fluid is present, which is associated with a reduced flow resistance on the clean side of the filter element.
  • the reduced flow resistance downstream of the filter element increases the cleaning efficiency, so that even with smaller sized filter elements predetermined requirements for a specific cleaning performance can be met.
  • a housing socket is arranged at the receiving space of the filter housing, which serves to receive the filter insert, which communicates with the clean side of the filter element in the mounted state and serves for the discharge of the cleaned fluid.
  • the diameter of the housing neck is at least 50%, preferably at least 75%, of the height of the receiving space into which the filter insert is inserted.
  • the housing neck and the outflow opening of the filter insert used communicate with each other, in particular in such a way that the outflow opening and the housing neck are arranged coaxially with each other in the mounted state.
  • the discharge opening bears directly against the housing stub of the filter housing. Also in this case, the flow resistance of the filter element or the filter element is reduced due to the relatively large diameter of the housing neck.
  • Another advantage of this embodiment is that relatively flat filter devices can be used without limiting the cleaning performance, such as filter housing, in which the height of the receiving space is at most half the width and / or length of the receiving space.
  • the diameter of the housing neck may possibly reach the entire height or at least approximately the entire height of the receiving space.
  • the diameter of the housing groove here refers to the inside diameter. Due to the thin-walled design of the housing neck, which is usually made of a plastic material, and the outer diameter can be used for the design of the geometries. The outer diameter of the discharge opening may possibly exceed the height of the filter element.
  • the filter element does not surround the outer circumference of the discharge opening, but rather there is an opening, so that an angular segment over the outer circumference of the discharge opening is free of filter means of the filter element. It may be expedient to equip the filter cartridge with a discharge pipe, against which the filter element rests and which is at least partially encompassed by the filter element.
  • the outflow pipe which is located on the clean side of the filter element, has at least one flow opening introduced into the wall, via which the fluid can flow into the outflow pipe on the clean side of the filter element and can flow away axially along the outflow pipe.
  • the outflow opening is located on the front side of the outflow pipe, wherein both versions come into consideration, in which the outflow opening is formed in a separately formed from the outflow pipe component, for example, a Abströmring, but up or is applied to the outflow pipe, as well as embodiments, in which the discharge opening forms the frontal opening of the discharge pipe.
  • the outflow tube has at least approximately the same length as the filter element, so that over the length of the filter element, a uniform passage of the cleaned fluid in the outflow pipe is possible.
  • a plug-in part is plugged into the outflow pipe, which has a smaller length than the outflow pipe and the acoustic see behavior, possibly also influenced the flow behavior of the filter device.
  • the male part is expediently inserted via the outflow opening from the outside into the outflow tube.
  • the plug-in part may have a tulip-shaped extension on one end face, preferably on the end face projecting into the outflow pipe, in order to influence the acoustic and / or flow behavior in the desired manner. Immediately before the tulip-shaped extension is a constriction in the plug, which causes a nozzle effect with the subsequent expansion.
  • the filter element can embrace the outflow opening over an angular range of at least 180 °, eg over an angular range of 270 °, possibly even more than 300 °, but less than 360 ° so that an angular segment on the outer circumference of the outflow opening is free of filter medium.
  • the discharge opening is completely enclosed by filter means of the filter element, wherein the filter element has a flattening over at least one angular segment and is thus provided with a smaller radial thickness to large diameter of the discharge opening in relation to the height allow the filter element.
  • the filter element surrounds the discharge opening over an angular range of a maximum of 180 °, in particular not more than 90 °, which opens up the possibility of having a plurality of independently formed filter elements adjoin the outflow opening, wherein a common outflow opening for the various filter elements for discharging the purified fluid is used.
  • a filter insert with two diagonally opposite filter elements can be arranged on the outflow opening and possibly a central outflow pipe.
  • Each filter element adjoins the discharge opening or the discharge pipe via an angular segment smaller than 180 °, so that in diagonally opposite arrangement of the filter elements in each case an angular segment at the periphery of the discharge opening or the discharge pipe remains free of filter medium.
  • the opposite filter elements are connected to each other via a flattened connecting portion, which rests directly on the outer periphery of the discharge opening or the discharge pipe, the thickness of which is reduced.
  • the inner spacing of the filter means of the filter element is smaller than the inner diameter of the discharge opening.
  • both embodiments come into consideration, in which the inside of the filter means rests on the outer circumference of the outflow opening or an extension of the inside is outside the inside diameter of the outflow opening as well as embodiments in which the extension of the inside cuts the clear inside diameter of the outflow opening.
  • the filter element is designed as a folded filter with a zigzag-folded filter medium.
  • the pleated filter can assume various basic geometries, for example as described above having a U-shaped cross-section.
  • the filter insert which is insertable into the receiving space in the filter housing, has at least one filter element and an outflow opening, which is designed, for example, as an outflow ring.
  • filter cartridges with at least two filter elements at a common outflow opening come into consideration. Furthermore, it is possible to insert into the receiving space in the filter housing only one filter insert or optionally also a plurality of filter inserts, for example two adjacent filter cartridges, each filter insert having an outflow opening, which in each case communicates with a housing connection piece on the filter housing.
  • the filter element is provided on its clean side with a secondary outflow opening, which is arranged at a distance from the first outflow opening.
  • the secondary exhaust port allows the use of the purified fluid in an additional aggregate.
  • the secondary outflow opening which is expediently assigned a secondary connection piece in the filter housing, can be arranged both on the same side as the main outflow opening and on the opposite side in the case of a U-shaped design of the filter element.
  • the outflow direction through the main outflow opening and the secondary outflow opening is expediently carried out in parallel. If two or more filter elements are assigned to a filter insert, both embodiments are suitable in which only one filter element is provided with a secondary outflow opening and embodiments in which several or all filter elements have at least one outflow opening each are equipped.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a filter device with a filter insert in a receiving space of a filter housing, wherein the filter element has two arranged on a discharge pipe, diagonally opposite filter elements with U-shaped cross-section and the outlet pipe is connected to a ses sockets on the filter housing,
  • FIG. 2 shows the filter device according to FIG. 1 from a different perspective
  • FIG. 3 shows the filter device in plan view, partly in section
  • FIG. 4 shows the filter device in a side view with a representation of the housing neck for the discharge of the cleaned fluid
  • FIG. 6 is an enlarged view of the detail VI of FIG. 5,
  • FIG. 7 is an enlarged view of the detail VII of FIG. 5,
  • FIG. 8 shows a sectional view of a filter insert in a schematic representation, with a filter element embodied as a pleated filter, which partially surrounds a discharge opening,
  • FIG. 9 shows a further embodiment with two separate filter elements, each adjacent to the discharge opening,
  • FIG. 1 1 is a perspective view of a filter cartridge whose basic construction corresponds to that of FIG. 9, in the partially assembled state,
  • FIG. 12 shows the filter insert according to FIG. 11 in the completely assembled state
  • FIG. 13 shows a filter insert in an embodiment variant with an oval discharge opening
  • FIG. 14 shows a filter device in an embodiment variant with two separate filter inserts in a receiving space of the filter housing
  • FIG. 15 shows a filter insert in a variant embodiment with additional secondary outflow opening, which is arranged parallel to the central outflow opening on the clean side of the filter element,
  • the filter cartridge of FIG. 15 in plan view, 17 is a filter device with a filter cartridge according to Fig. 15 and 1 6 in perspective view,
  • FIG. 19 shows a filter insert in a further embodiment in plan view.
  • a filter device 1 is shown in a perspective view, which is designed as an air filter for an internal combustion engine and in a receiving space 3 in a filter housing 2 has a filter cartridge 4 for filtration of the supplied combustion air.
  • the filter insert forms a structural unit and comprises two filter elements 5 and an outflow pipe 6.
  • the two filter elements 5 are arranged on diagonally opposite sides of the outflow pipe 6 and each have an approximately U-shaped cross-section.
  • V-shaped cross sections of the filter elements come into consideration.
  • the filter elements 5 are respectively flowed through radially from the outside to the inside - in the direction of the outflow pipe 6 - by the fluid to be filtered.
  • flow openings are introduced, which are in communication with the clean side of the filter elements 5, so that the fluid passes through the flow openings in the outflow pipe 6 after filtration and is discharged axially via the outflow pipe 6.
  • one or more Strömungsleitapparate may be arranged to guide the fluid.
  • a housing stub 7 is arranged, which encloses a recess in the housing wall and with which the outflow pipe 6 is connected.
  • the frontal opening of the discharge pipe 6 forms the discharge opening 8, which rests directly on the housing stub 7.
  • a channel or pipe for discharging the purified fluid can be connected.
  • the outflow pipe 6 can form part of the filter insert 4 and the housing neck part of the intake, via which the cylinders of the internal combustion engine are supplied with fresh air.
  • the filter element 5 has a support frame 9, is the carrier of the filter medium or medium, which is flowed through by the fluid to be filtered.
  • the filter element 5 has approximately U-shape, wherein the free end faces of the legs of the U-shape abut against the lateral surface of the outflow pipe 6. Accordingly, the rounded U-shape lies on the side facing away from the outflow pipe 6.
  • each U-shaped filter element 5 surround an intermediate clean room, which communicates via the flow openings in the wall of the outflow pipe 6 with the interior of the outflow pipe.
  • the front side, the filter elements 5 and thus the intermediate clean room of end plates 10 and 1 1 are closed.
  • the end plate 10 also closes the rear opening of the outflow pipe 6.
  • the diameter of the outflow pipe 6 and the outflow opening 8, which corresponds to the clear diameter of the outflow pipe on the outflow side, is approximately equal to the height of the filter element 5.
  • the filter elements 5 do not completely surround the outflow pipe 6, but allow two angular segments along the Umström-. fangs the outflow pipe 6 free.
  • the free end faces of the U-shaped filter elements 5 abut against the outer wall of the outflow pipe 6, wherein each of the filter element 5 an angle segment on the outer circumference of the outflow pipe 6 is less than 180 °, for example, approximately 90 ° covered.
  • the height of the filter cartridge 4 is significantly smaller than the width or length of the filter cartridge.
  • the height is in particular at most half as large as the width and / or the length of the filter cartridge. The same applies to the dimensions of the receiving space 3 in the filter housing 2 for receiving the filter insert 4th
  • the receiving space 3 in the filter housing 2 is to be closed by a detachable housing cover 12.
  • a line 13 is connected, via which the cleaned fluid is discharged.
  • an insertion part 14 is inserted into the outflow pipe 6, whose length, however, is less than the length of the outflow pipe 6.
  • the line 13 is designed as a stub, which is formed integrally with the insertion part 14 is wherein the nozzle 14 protrudes axially only slightly above the outflow opening 8 of the outflow pipe 6 and has a smaller diameter than the line 13 overall.
  • the insertion part 14 has over its axial length a changing diameter which, starting from the end region lying immediately outside the outflow opening, initially decreases continuously and widens in a tulip shape on the opposite end face, which protrudes into the outflow pipe 6.
  • a knurling or a groove section 15 can be arranged on the front end region of the outflow pipe 6, with which the outflow pipe 6 is inserted into the larger-sized housing connecting piece 7, whereby a sufficiently strong and flow-tight connection between the downstream side of the outflow pipe 6 and the housing stub 7 is achieved.
  • a corresponding knurling or groove portion may be arranged, which is overlapped by a further portion of the housing stub 7. If necessary, this knurling or the groove section can also be designed as a separate component, which is arranged between the outer jacket surface of the stub-shaped line 13 and the inside of the housing stub 7.
  • a hollow base 16 is introduced, which completely passes through the outflow pipe 6 in the radial direction.
  • the hollow base has an elongated, approximately oval-shaped cross-section and serves for fastening the filter insert 4 in the filter housing 2.
  • the hollow foot 16 has a circumferential wall which separates the interior of the hollow foot from the interior of the outlet pipe 6 in a flow-tight manner.
  • the interior of the hollow base 1 6 serves to receive housing-side fastening elements 17, 18 (FIGS. 5, 7), which are integrally formed with the filter housing 2 or the housing cover 12 and extend orthogonally to the longitudinal axis of the outflow pipe 6 and into the interior of the hollow foot 16 protrude.
  • the fastening elements 17, 18 each form a dome, which, however, has a smaller cross section than the interior of the hollow foot 16, so that an axial relative displacement of the outflow pipe 6 or filter insert 4 along the longitudinal axis of the outflow pipe is possible.
  • the dome-like fastening elements 17, 18 are connected via a screw 19 which extends over the housing. sedeckel 12 is inserted, firmly connected.
  • the dome-like fastening element 17 which is formed integrally with the filter housing 2 and rises from the bottom of the receiving space upwards, protrudes into the interior of the hollow leg 16 in the outflow pipe 6 .
  • the outflow pipe 6 is displaced along its longitudinal axis so that the frontal portion of the outflow pipe 6 with the knurling 15 and the groove portion in the housing stub 7, which is arranged on the filter housing 2, is inserted.
  • the male member 13, 14 are axially inserted through the discharge opening 8 in the outflow pipe 6.
  • the housing cover 12 is placed and the dome, downwardly projecting fastener 18 on the housing cover 12 in the interior of the hollow foot 1 6 inserted in the outflow pipe 6 until the dome-like fasteners 17, 18 are arranged coaxially to each other and firmly on the screw 19 with each other can be connected.
  • FIGS. 8 to 10 show various embodiments of filter elements 4 with filter elements 5 and an outflow opening 8 in a schematic illustration.
  • the discharge opening is located on the end face of the outflow pipe 6, whose inner diameter d, as can be seen in FIG. 8, is greater than the inner spacing a between the inner tips of the filter element 5 designed as a pleated filter.
  • the filter element 5 is U-shaped , so that the inside tips include a clean room whose clear height corresponds to the inner distance a. If the outflow pipe 6 does not have a round but an oval cross-section, the relationships relate to the radial inner extent of the outflow pipe, relative to the height in the direction of the inner spacing a of the filter element 5.
  • the radial extent d of the outflow pipe 6 is approximately equal to or smaller than the housing height, relative to the vertical direction or the direction of the inner spacing a of the filter element 5.
  • the filter element 5 has two U-shaped sections, which are connected to one another on one side of the outflow pipe 6, whereas an opening 20 is provided on the peripheral side of the outflow pipe 6 on the opposite side.
  • the opening 20 extends in the circumferential direction of the outflow pipe 6 via a Angular segment of approximately 90 °.
  • the free ends of the filter element 5 are on opposite sides of the opening 20 on the lateral surface of the outflow pipe 6 at.
  • the continuous section which lies in Fig. 8 above, touching the inner tips of the filter element 5, the lateral surface of the outflow pipe 6, whereas due to the smaller inner distance a, the inner tips on the opposite side of the filter element protrude further inward.
  • the filter insert 4 has two individual filter elements 5, which are formed separately from one another and each have a U-shaped base cross-section and are constructed as a folded filter.
  • the free end faces of the legs of the U-shaped filter elements abut against the lateral surface of the outflow pipe 6 and each encompass an angular segment which covers approximately 90 °.
  • the two filter elements 5 are arranged diagonally opposite, so that at the periphery of the outflow pipe 6 between the two filter elements 5, a top and a bottom opening 20 is formed, each of which also extends over an angular segment of about 90 °.
  • the filter insert 4 comprises only a single, U-shaped filter element 5, which is designed as a folded filter and whose free end faces rest against the outer circumference of the outflow tube 6.
  • the filter element 5 in this case encompasses approximately a 90 ° angle segment on the circumference of the Abströ mrohrs 6. Accordingly, the opening 20 covers an angular segment of about 270 °.
  • the filter insert 4 comprises a central outflow pipe 6, to which a support frame 9 is connected, wherein in each case a support frame 9 is provided on diagonally opposite sides of the outflow pipe 6 for a respective filter element 5.
  • a hollow foot 1 6 is introduced for mounting purposes in the manner described above, which passes through the outflow pipe 6 orthogonal to its longitudinal axis.
  • Each filter element 5 optionally consists of an outer filter or cover layer 21 and in each case of an inner filter means 22 which rests directly on the support frame 9, which is U-shaped, so that the filter element 5 with the two layers 21, 22 has a total of a U-shaped cross-section.
  • the filter insert 4 likewise has two filter elements 5 which are arranged on diagonally opposite sides of the outflow tube 6 and have a U-shaped cross-section.
  • the housing stub 7 has an oval cross section, and the outflow pipe 6 and the frontal discharge opening 8 are expediently provided with an oval cross section.
  • the outflow pipe, the discharge opening and the housing neck each have a round cross-section.
  • FIG. 14 shows a further embodiment variant for a filter device 1, in which two separately embodied filter inserts 4 are accommodated in the receiving space 3 of the filter housing 2.
  • the filter elements 4 are of identical construction and, as in the first exemplary embodiment, each consist of two filter elements 5, which are U-shaped in cross section, on diagonally opposite sides of a discharge pipe 6, which is connected to a housing-side nozzle 7.
  • FIGS. 15 to 18 show a further exemplary embodiment of a filter insert 4 or a filter device 1 with a filter insert.
  • the filter insert 4 shown in FIGS. 15 and 16 has basically the same structure as the filter insert shown in FIGS. 11 and 12 and comprises a centrally arranged outflow pipe 6 and two diagonally opposite, each provided with a U-shaped cross section Filter elements 5, the open U-side adjacent to the outlet pipe 6.
  • the filter elements 5 are flowed through transversely with respect to the longitudinal axis of the outflow pipe 6, wherein the clean side of the filter elements 5 is connected via flow openings in the wall of the outflow pipe 6 to the interior of the outflow pipe, so that the filtered fluid axially over the outflow pipe 6 and the front Outflow opening 8, which is directly adjacent to the housing stub 7, is derived.
  • a second, as a secondary discharge opening 24 is a marked outlet on the clean side of the filter element 4 is provided.
  • This Sekundärärabströmö réelle 24 is located on the same end face of the filter cartridge as the Hauptabströmö réelle 8, but offset parallel to this.
  • the Sekundärabströmö réelle 24 is introduced into the end plate 1 1 and is located with respect to the centric see discharge 8 laterally offset and adjacent to the U-shape of the two filter elements 5. It is only in the region of a filter element 5 a Sekundärärabströmö réelle 24 is provided, whereas the second filter element 5 has no such Sekundärärabströmö réelle.
  • the Sekundärärabströmö réelle 24 is associated with a secondary nozzle 25 which projects in the mounted in the filter housing 2 state (Fig. 17, 18) through a recess in the lateral wall of the filter housing 2.
  • the secondary nozzle 25 is as well as the Hauptabströmö réelle 8 associated housing socket 7 is provided with a groove portion on the outer jacket, with which the nozzle 7, 25 frictionally or force fit in the recesses in the side wall of the filter housing 2.
  • FIG. 19 another embodiment of a filter cartridge 4 is shown, which basically has the same structure as in the embodiment of FIG. 1 1, 12.
  • a discharge pipe 6 On diametrically opposite sides of a discharge pipe 6 are each U-shaped filter elements 5, whose open U-side is directly adjacent to the outflow pipe 6. Purified gas in the interior of the filter elements 5 is introduced via flow openings in the outflow pipe 6 and discharged axially via an end-side outflow opening 8 therefrom.
  • flow guide elements 26 On the outer wall of the outflow pipe 6 there are flow guide elements 26, which are curved and extend from the outer wall of the outflow pipe 6 in the direction of the respective filter elements 5.
  • the flow guide elements 6 are intended to support the outflow of the purified gas from the interior of the filter elements 5 via the flow openings in the wall into the outflow pipe 6.
  • Distributed over the axial length are several flow guide 26th at the outflow pipe 6, which extend into each of the two diametrically opposed filter elements 5 inside.

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Abstract

Ein Filtereinsatz für eine Filtereinrichtung weist ein Filterelement auf, das einen Reinraum zumindest teilweise umschließt. Im oder am Reinraum ist ein Hohlfuß zur Verbindung mit einem gehäuseseitigen Befestigungselement angeordnet.

Description

Beschreibung
Filtereinsatz für eine Filtereinrichtung
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf einen Filtereinsatz für eine Filtereinrichtung, insbesonde- re einen Gasfilter, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 .
Stand der Technik
In der EP 2 152 385 B1 wird ein Gasfilter mit einem Filtereinsatz beschrieben, der in ein Filtergehäuse einsetzbar ist und ein U-förmig ausgebildetes Filterelement aufweist, das radial von außen nach innen von dem zu filtrierenden Fluid durchströmt wird. Zwischen den beiden Schenkeln des U-förmigen Filterelements liegt der Reinraum, aus dem das filtrierte Fluid über eine Abströmöffnung abgeführt wird, die an den freien Stirnseiten der Schenkel in eine Abdeckplatte integriert ist.
Bekannt sind des Weiteren zylindrische Filterelemente, die radial von außen nach innen durchströmt werden und einen axialen Abströmraum umschließen, aus dem das Fluid axial abgeführt wird. Derartige zylindrische Filterelemente sind an den Stirnseiten von Endscheiben verschlossen, wobei in eine Endscheibe eine Abströmöffnung eingebracht ist, über die das Fluid axial in einen weiterführenden Kanal abgeleitet wird.
Allgemein ist bei Filtereinrichtungen auf eine hohe Reinigungsleistung bei zugleich möglichst geringen geometrischen Abmessungen zu achten.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, mit einfachen Maßnahmen einen Filtereinsatz für eine Filtereinrichtung zu schaffen, der in einfacher Weise sicher in einem Filtergehäuse befestigbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Filtereinsatz für eine Filtereinrichtung zur Filtration eines Fluids, insbesondere für Gasfilter wie z.B. Luftfilter für Brennkraftmaschinen, mit denen die den Zylindern der Brennkraftmaschine zuzuführende Verbrennungsluft einer Filtration unterzogen wird. Grundsätzlich ist aber auch eine Anwendung zur Flüssig- keitsfiltration möglich, beispielsweise zur Filtration von Öl oder Kraftstoff in Kraftfahrzeugen.
Die Filtereinrichtung umfasst ein Filtergehäuse mit einem darin befindlichen Aufnahme- räum sowie einen Filtereinsatz, der in den Aufnahmeraum im Filtergehäuse einsetzbar ist. Der Filtereinsatz weist ein Filterelement aus einem Filtermedium bzw. -mittel auf, beispielsweise einem Filterpapier, sowie eine Abströmöffnung an der Stirnseite des Filterelements, über die das gereinigte Fluid nach dem Durchströmen des Filtermittels aus dem Filterelement abgeführt wird. Die Abströmöffnung liegt an der Reinseite des Filter- elements und kommuniziert in Einbaulage mit entsprechenden Öffnungen bzw. Rohren oder Kanälen zur Ableitung des gereinigten Fluids.
Das Filterelement des Filtereinsatzes umschließt zumindest teilweise einen Reinraum, welcher an die Reinseite des Filterelements angrenzt. Des Weiteren ist im Filtereinsatz ein Hohlfuß angeordnet, der zur Verbindung mit mindestens einem gehäuseseitigen Befestigungselement dient und der im oder am Reinraum angeordnet ist. Der Innenraum des Hohlfußes ist gegenüber dem Reinraum strömungsdicht abgedichtet.
Diese Ausführung ermöglicht die Fixierung des Filtereinsatzes im Filtergehäuse auf ein- fache Weise, indem ein Befestigungselement wie z.B. ein Befestigungsdom, der mit dem Filtergehäuse oder dem Gehäusedeckel verbunden ist, in das Innere des Hohlfußes einragt und dadurch den Filtereinsatz im Aufnahmeraum des Filtergehäuses fixiert. Das Innere des Hohlfußes kann durchgehend ausgebildet sein, ggf. kommen aber auch Ausführungen in Betracht, bei denen der Innenraum des Hohlfußes durchbrochen ist. Des Weiteren ist es möglich, dass sowohl vom Boden des Aufnahmeraums im Filtergehäuse als auch vom Gehäusedeckel jeweils ein Befestigungselement über unterschiedliche Seiten in das Innere des Hohlfußes einragt. Schließlich kann es auch zweckmäßig sein, als Befestigungselement beispielsweise eine Schraube oder dergleichen in das Innere des Hohlfußes einzuführen und die Schraube mit einem weiteren Befestigungs- element, beispielsweise einem Dom zu verbinden, das von der gegenüberliegenden Seite aus in den Hohlfuß einragt.
Aufgrund der strömungsdichten Ausführung des Hohlfußes ist der Innenraum gegenüber dem Reinraum separiert, so dass keine Leckageströme vom Reinraum in den In- nenraum des Hohlfußes entstehen können. Gemäß einer vorteilhaften Ausführung erstreckt sich der Hohlfuß ungeachtet einer durchgehenden oder durchbrochenen Ausführung des Hohlfußinnenraums über die Höhe des Filterelements. Es kann hierbei zweckmäßig sein, dass der Hohlfuß mit dem Filterelement verbunden ist, wodurch dem Filterelement zusätzliche Stabilität verliehen wird. Es kommen sowohl Ausführungen in Betracht, bei denen der Hohlfuß innerhalb des Reinraumes liegt als auch Ausführungen, bei denen der Hohlfuß an den Reinraum angrenzt.
Der Hohlfuß ist zweckmäßigerweise als Kunststoffbauteil ausgeführt, welches zumindest annähernd hohlzylindrisch, vorzugsweise jedoch mit einem länglichen Querschnitt ausgebildet ist. Die längliche Querschnittsform des Hohlfußes ermöglicht es, den Filtereinsatz auch bei in das Innere des Hohlfußes einragendem, gehäuseseitigem Befestigungselement im Aufnahmeraum geringfügig in Richtung der Längserstreckung des Querschnittes zu verschieben und somit z.B. einen Kontakt zwischen der Abströmöffnung am Reinraum und einem Stutzen am Gehäuse herzustellen.
Im Filtereinsatz kann ein Abströmrohr vorgesehen sein, das mit dem Reinraum verbunden ist, über das das gereinigte Fluid abgeleitet wird. Der Hohlfuß kann in das Abströmrohr integriert sein und dieses durchragen. Auch in diesem Fall ist der Innenraum des Hohlfußes von der Hohlfußaußenwand und damit vom Abströmrohr strömungsdicht separiert, so dass unerwünschte Leckageströme verhindert werden.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung erstreckt sich der Hohlfuß orthogonal zwischen einer oberen und einer unteren Lage des Filterelements, die den Reinraum begrenzen. Das Filterelement besitzt z.B. einen U-förmigen oder einen V-förmigen Querschnitt, wobei die beiden Schenkel des U-förmigen Querschnittes jeweils die obere bzw. untere Filterlage bilden, die den Reinraum begrenzen. Die Abströmöffnung liegt zweckmäßigerweise nicht an den freien Stirnseiten der Schenkel, sondern an den Längsseiten der Schenkel, so dass das Fluid aus dem Reinraum quer zur Längserstreckung der Schenkel abströmt. Der Außenabstand von Schenkel zu Schenkel definiert hierbei die Höhe des Filterelements, die an die Höhe des Aufnahmeraums im Filtergehäuse angepasst ist.
Der Hohlfuß erstreckt sich, gemäß weiterer zweckmäßiger Ausführung, quer zur Längs- achse der Abströmöffnung, über die das gereinigte Fluid aus dem Reinraum abgeleitet wird. Soweit ein Abströmrohr im Filtereinsatz vorgesehen ist und die Abströmöffnung die Stirnseite des Abströmrohrs bildet, erstreckt sich der Hohlfuß quer zur Längsachse des Abströmrohrs. Bevorzugt liegt die Längsachse der Abströmöffnung quer zur Durchströmungsrichtung des Filterelements, so dass z.B. bei einem Filterelement mit U- förmigen Grundquerschnitt das Filterelement radial von außen nach innen von dem zu reinigenden Fluid durchströmt wird und das Fluid axial in Richtung der Längsachse von Abströmrohr bzw. Abströmöffnung aus dem Reinraum abgeleitet wird.
Das Filterelement des Filtereinsatzes weist vorteilhafterweise bezogen auf die Längs- achse der Abströmöffnung mindestens einen abgeflachten Abschnitt auf, der eine reduzierte radiale Dicke besitzt und sich unmittelbar benachbart zu der Abströmöffnung entlang des Umfanges der Abströmöffnung erstreckt. Somit weist das Filterelement entlang eines definierten Winkelsegments entlang der Abströmöffnung eine reduzierte Dicke auf. Gegebenenfalls kann die Dicke bis auf null reduziert werden, so dass eine Durch- brechung im Filterelement vorliegt, die sich ebenfalls über ein definiertes Winkelsegment entlang des Umfangs der Abströmöffnung erstreckt.
Diese Ausführung hat den Vorteil, dass bezogen auf die Außendimensionen des Filterelements eine verhältnismäßig große Abströmöffnung zur Ableitung des filtrierten Fluids vorhanden ist, was mit einem reduzierten Strömungswiderstand auf der Reinseite des Filterelements einhergeht. Der reduzierte Strömungswiderstand stromab des Filterelements erhöht die Reinigungseffizienz, so dass auch mit kleiner dimensionierten Filterelementen vorgegebene Anforderungen an eine bestimmte Reinigungsleistung erfüllt werden können.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist am Aufnahmeraum des Filtergehäuses, der zur Aufnahme des Filtereinsatzes dient, ein Gehäusestutzen angeordnet, der im montierten Zustand mit der Reinseite des Filterelements kommuniziert und zur Ableitung des gereinigten Fluids dient. Der Durchmesser des Gehäusestutzens beträgt min- destens 50 %, vorzugsweise mindestens 75 % der Höhe des Aufnahmeraums, in den der Filtereinsatz eingesetzt wird. Der Gehäusestutzen und die Abströmöffnung des eingesetzten Filtereinsatzes kommunizieren miteinander, insbesondere in der Weise, dass die Abströmöffnung und der Gehäusestutzen im montierten Zustand koaxial zueinander angeordnet sind. Die Abströmöffnung liegt insbesondere unmittelbar an dem Gehäuse- stutzen des Filtergehäuses an. Auch in diesem Fall wird aufgrund des verhältnismäßig großen Durchmessers des Gehäusestutzens der Strömungswiderstand des Filtereinsatzes bzw. des Filterelements reduziert. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführung liegt darin, dass verhältnismäßig flach bauende Filtereinrichtungen ohne Einschränkung der Reinigungsleistung eingesetzt werden können, beispielsweise Filtergehäuse, bei denen die Höhe des Aufnahmeraums maximal die Hälfte der Breite und/oder Länge des Aufnahmeraums beträgt. Der Durchmesser des Gehäusestutzens kann ggf. die gesamte Höhe oder zumindest annähernd die gesamte Höhe des Aufnahmeraums erreichen. Der Durchmesser des Gehäusestut- zens bezieht sich hierbei auf den lichten Innendurchmesser. Aufgrund der dünnwandigen Ausführung des Gehäusestutzens, der üblicherweise aus einem Kunststoffmaterial besteht, kann auch der Außendurchmesser für die Bemessung der Geometrien herangezogen werden. Der Außendurchmesser der Abströmöffnung kann ggf. die Höhe des Filterelements überschreiten. In diesem Fall umschließt das Filterelement nicht den Außenumfang der Abströmöffnung, vielmehr besteht eine Durchbrechung, so dass ein Winkelsegment über den Außenumfang der Abströmöffnung frei von Filtermittel des Filterelements ist. Es kann zweckmäßig sein, den Filtereinsatz mit einem Abströmrohr auszustatten, an dem das Filterelement anliegt und das zumindest teilweise vom Filterelement umgriffen ist. Das Abströmrohr, das sich auf der Reinseite des Filterelements befindet, weist mindestens eine in die Wandung eingebrachte Strömungsöffnung auf, über die das Fluid auf der Reinseite des Filterelements in das Abströmrohr einströmen und entlang des Abströmrohrs axial abfließen kann. Die Abströmöffnung befindet sich an der Stirnseite des Abströmrohrs, wobei sowohl Ausführungen in Betracht kommen, bei denen die Abströmöffnung in einem separat vom Abströmrohr ausgebildeten Bauteil, beispielsweise einem Abströmring ausgebildet ist, der jedoch auf das Abströmrohr auf- oder eingesetzt ist, als auch Ausführungen, bei denen die Abströmöffnung die stirnseitige Öffnung des Abströmrohrs bildet. Zweckmäßigerweise besitzt das Abströmrohr zumindest annähernd die gleiche Länge wie das Filterelement, so dass über die Länge des Filterelements ein gleichmäßiger Übertritt des gereinigten Fluids in das Abströmrohr möglich ist.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist in das Abströmrohr ein Einsteck- teil eingesteckt, das eine kleinere Länge als das Abströmrohr aufweist und das akusti- sehe Verhalten, ggf. auch das Strömungsverhalten der Filtereinrichtung beeinflusst. Das Einsteckteil wird zweckmäßigerweise über die Abströmöffnung von außen in das Abströmrohr eingesteckt. Das Einsteckteil kann an einer Stirnseite, vorzugsweise an der in das Abströmrohr einragenden Stirnseite eine tulpenförmige Erweiterung aufweisen, um in gewünschter Weise das akustische und/oder das Strömungsverhalten zu beeinflussen. Unmittelbar vor der tulpenförmigen Erweiterung befindet sich eine Engstelle im Einsteckteil, welche mit der nachfolgenden Erweiterung einen Düseneffekt bewirkt.
Es sind verschiedene Ausführungsvarianten des Filterelements in Bezug auf die Ab- Strömöffnung möglich. Beispielsweise kann das Filterelement die Abströmöffnung über einen Winkelbereich von mindestens 180° umgreifen, z.B. über einen Winkelbereich von 270° ggf. auch mehr als 300° jedoch weniger a Is 360° so dass ein Winkelsegment am Außenumfang der Abströmöffnung frei von Filtermittel ist. Möglich sind aber auch Ausführungen, in denen die Abströmöffnung vollständig von Filtermittel des Filter- elements umschlossen ist, wobei das Filterelement über mindestens ein Winkelsegment eine Abflachung aufweist und somit mit einer geringeren radialen Dicke versehen ist, um große Durchmesser der Abströmöffnung in Bezug auf die Höhe des Filterelements zu ermöglichen. Gemäß einer weiteren Ausführung umgreift das Filterelement die Abströmöffnung über einen Winkelbereich von maximal 180° insbesondere nicht mehr als 90° was die Möglichkeit eröffnet, mehrere, voneinander unabhängig ausgebildete Filterelemente an die Abströmöffnung angrenzen zu lassen, wobei eine gemeinsame Abströmöffnung für die verschiedenen Filterelemente zur Ableitung des gereinigten Fluids dient. So kann z.B. bei U-förmigem Grundquerschnitt des Filterelements ein Filtereinsatz mit zwei diagonal gegenüberliegenden Filterelementen an der Abströmöffnung und ggf. einem zentralen Abströmrohr angeordnet sein. Jedes Filterelement grenzt an die Abströmöffnung bzw. das Abströmrohr über ein Winkelsegment kleiner als 180° an, so dass bei diagonal gegenüberliegender Anordnung der Filterelemente jeweils ein Winkelsegment am Umfang der Abströmöffnung bzw. dem Abströmrohr frei von Filtermittel bleibt. Gemäß weiterer zweckmäßiger Ausführung sind die gegenüberliegenden Filterelemente über einen abgeflachten Verbindungsabschnitt miteinander verbunden, der unmittelbar an dem Außenumfang der Abströmöffnung bzw. des Abströmrohrs anliegt, dessen Dicke jedoch reduziert ist. Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung, die sich auf ein Filterelement bezieht, welches einen Reinraum zumindest teilweise umschließt, ist der Innenabstand des Filtermittels des Filterelements kleiner als der Innendurchmesser der Abströmöffnung. Hierbei kommen sowohl Ausführungen in Betracht, bei denen die Innenseite des Filtermittels am Außenumfang der Abströmöffnung anliegt bzw. eine Verlängerung der Innenseite sich außerhalb des Innendurchmessers der Abströmöffnung befindet als auch Ausführungen, bei denen die Verlängerung der Innenseite den lichten Innendurchmesser der Abströmöffnung schneidet. Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist das Filterelement als ein Faltenfilter mit zickzackförmig gefaltetem Filtermedium ausgeführt. Der Faltenfilter kann verschiedene Grundgeometrien einnehmen, beispielsweise wie vorbeschrieben einen U- förmigen Querschnitt aufweisen. Der Filtereinsatz, welcher in den Aufnahmeraum im Filtergehäuse einsetzbar ist, weist zumindest ein Filterelement und eine Abströmöffnung auf, welche beispielsweise als Abströmring ausgebildet ist. Gegebenenfalls kommen auch Filtereinsätze mit mindestens zwei Filterelementen an einer gemeinsamen Abströmöffnung in Betracht. Des Weiteren ist es möglich, in den Aufnahmeraum im Filtergehäuse nur einen Filtereinsatz o- der ggf. auch mehrere Filtereinsätze einzusetzen, beispielsweise zwei nebeneinander liegende Filtereinsätze, wobei jedem Filtereinsatz eine Abströmöffnung zugeordnet ist, die jeweils mit einem Gehäusestutzen am Filtergehäuse kommuniziert.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist das Filterelement an seiner Rein- seite mit einer Sekundärabströmöffnung versehen, die mit Abstand zur ersten Abströmöffnung angeordnet ist. Die Sekundärabströmöffnung erlaubt die Verwendung des gereinigten Fluids in einem zusätzlichen Aggregat. Die Sekundärabströmöffnung, der zweckmäßigerweise ein Sekundärstutzen im Filtergehäuse zugeordnet ist, kann bei U- förmiger Ausbildung des Filterelements sowohl an der gleichen Seite wie die Hauptab- Strömöffnung als auch auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet sein. Die Abströmrichtung durch die Hauptabströmöffnung und die Sekundärabströmöffnung erfolgt zweckmäßigerweise parallel. Sofern einem Filtereinsatz zwei oder mehr Filterelemente zugeordnet sind, kommen sowohl Ausführungen in Betracht, bei denen nur ein Filterelement mit einer Sekundärabströmöffnung versehen ist als auch Ausführungen, bei denen mehrere oder alle Filterelemente mit zumindest jeweils einer Abströmöffnung ausgestattet sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
Fig. 1 in perspektivischer Ansicht eine Filtereinrichtung mit einem Filtereinsatz in einem Aufnahmeraum eines Filtergehäuses, wobei der Filtereinsatz zwei an einem Abströmrohr angeordnete, diagonal gegenüberliegende Filterelemente mit U-förmigem Querschnitt aufweist und das Abströmrohr mit einem Gehäu- sestutzen am Filtergehäuse verbunden ist,
Fig. 2 die Filtereinrichtung gemäß Fig. 1 aus einer anderen Perspektive,
Fig. 3 die Filtereinrichtung in Draufsicht, teilweise im Schnitt,
Fig. 4 die Filtereinrichtung in einer Seitenansicht mit einer Darstellung des Gehäusestutzens zur Ableitung des gereinigten Fluids,
Fig. 5 einen Schnitt durch die Filtereinrichtung,
Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung des Details VI aus Fig. 5,
Fig. 7 eine vergrößerte Darstellung des Details VII aus Fig. 5,
Fig. 8 ein Filtereinsatz im Schnitt in schematischer Darstellung, mit einem als Faltenfilter ausgebildeten Filterelement, das eine Abströmöffnung teilweise um- greift,
Fig. 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit zwei separaten Filterelementen, die jeweils an die Abströmöffnung angrenzen,
Fig. 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem einzelnen Filterelement an der
Abströmöffnung,
Fig. 1 1 in perspektivischer Ansicht ein Filtereinsatz, dessen Grundaufbau demjenigen nach Fig. 9 entspricht, im teilweise montierten Zustand,
Fig. 12 der Filtereinsatz nach Fig. 1 1 im fertig montierten Zustand,
Fig. 13 ein Filtereinsatz in einer Ausführungsvariante mit ovaler Abströmöffnung, Fig. 14 eine Filtereinrichtung in einer Ausführungsvariante mit zwei separaten Filter- einsätzen in einem Aufnahmeraum des Filtergehäuses,
Fig. 15 ein Filtereinsatz in einer Ausführungsvariante mit zusätzlicher Sekundärabströmöffnung, die an der Reinseite des Filterelements parallel versetzt zur zentrischen Abströmöffnung angeordnet ist,
Fig. 1 6 der Filtereinsatz aus Fig. 15 in Draufsicht, Fig. 17 eine Filtereinrichtung mit einem Filtereinsatz nach Fig. 15 bzw. 1 6 in perspektivischer Ansicht,
Fig. 18 die Filtereinrichtung aus Fig. 17 im Schnitt,
Fig. 19 ein Filtereinsatz in einer weiteren Ausführung in Draufsicht.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren 1 und 2 ist in perspektivischer Ansicht eine Filtereinrichtung 1 dargestellt, die als Luftfilter für eine Brennkraftmaschine ausgeführt ist und in einem Aufnahmeraum 3 in einem Filtergehäuse 2 einen Filtereinsatz 4 zur Filtration der herangeführten Verbrennungsluft aufweist. Der Filtereinsatz bildet eine Baueinheit und umfasst zwei Filterelemente 5 und ein Abströmrohr 6. Die beiden Filterelemente 5 sind an diagonal gegenüberliegenden Seiten des Abströmrohrs 6 angeordnet und weisen jeweils einen näherungsweise U-förmigen Querschnitt auf. Gegebenenfalls kommen auch V- förmige Querschnitte der Filterelemente in Betracht. Die Filterelemente 5 werden jeweils radial von außen nach innen - in Richtung auf das Abströmrohr 6 - von dem zu filtrierenden Fluid durchströmt. In die Wandung des Abströmrohrs 6 sind Strömungsöffnungen eingebracht, die mit der Reinseite der Filterelemente 5 in Verbindung stehen, so dass das Fluid nach der Filtration über die Strömungsöffnungen in das Abströmrohr 6 gelangt und über das Abströmrohr 6 axial abgeleitet wird.
Im Abströmrohr 6 und/oder in den Filterelementen 5 können eine oder mehrere Strömungsleitapparate zur Führung des Fluids angeordnet sein.
An der Außenwand des Filtergehäuses 2 ist ein Gehäusestutzen 7 angeordnet, der eine Ausnehmung in der Gehäusewand einschließt und mit dem das Abströmrohr 6 verbunden ist. Die stirnseitige Öffnung des Abströmrohrs 6 bildet die Abströmöffnung 8, die unmittelbar am Gehäusestutzen 7 anliegt. An der dem Abströmrohr gegenüberliegenden Seite des Gehäusestutzens 7 kann ein Kanal oder Rohr zur Ableitung des gereinigten Fluids angeschlossen werden. In der Ausführung als Luftfilter können das Abströmrohr 6 als Bestandteil des Filtereinsatzes 4 und der Gehäusestutzen einen Teil der Ansaugleitung bilden, über die die Zylinder der Brennkraftmaschine mit Frischluft versorgt werden.
Wie insbesondere Fig. 3 zu entnehmen, weist das Filterelement 5 ein Stützgerüst 9 auf, das Träger des Filtermittels bzw. -mediums ist, welches von dem zu filtrierenden Fluid durchströmt wird. Das Filterelement 5 weist näherungsweise U-Form auf, wobei die freien Stirnseiten der Schenkel der U-Form an der Mantelfläche des Abströmrohrs 6 anliegen. Dementsprechend liegt die abgerundete U-Form auf der dem Abströmrohr 6 abge- wandten Seite.
Die Schenkel jedes U-förmigen Filterelements 5 umgreifen einen zwischenliegenden Reinraum, der über die Strömungsöffnungen in der Wandung des Abströmrohrs 6 mit dem Innenraum des Abströmrohrs kommuniziert. Stirnseitig sind die Filterelemente 5 und somit der zwischenliegende Reinraum von Endscheiben 10 und 1 1 verschlossen. Auf der der Abströmöffnung 8 gegenüberliegenden Seite verschließt die Endscheibe 10 zusätzlich auch die hintere Öffnung des Abströmrohrs 6.
Der Durchmesser des Abströmrohrs 6 sowie der Abströmöffnung 8, die dem lichten Durchmesser des Abströmrohrs auf dessen Abströmseite entspricht, ist annähernd gleich groß wie die Höhe des Filterelements 5. Die Filterelemente 5 umschließen das Abströmrohr 6 nicht vollständig, sondern lassen zwei Winkelsegmente entlang des Um- fangs des Abströmrohrs 6 frei. Die freien Stirnseiten der U-förmigen Filterelemente 5 liegen an der Außenwand des Abströmrohrs 6 an, wobei von jedem Filterelement 5 ein Winkelsegment am Außenumfang des Abströmrohrs 6 kleiner als 180° beispielsweise annähernd 90°überdeckt wird.
Die Höhe des Filtereinsatzes 4 ist signifikant kleiner als die Breite oder Länge des Filtereinsatzes. Die Höhe ist insbesondere maximal halb so groß wie die Breite und/oder die Länge des Filtereinsatzes. Gleiches gilt für die Abmessungen des Aufnahmeraums 3 im Filtergehäuse 2 zur Aufnahme des Filtereinsatzes 4.
Wie der Schnittdarstellung gemäß Fig. 5 sowie den Detaildarstellungen gemäß den Figuren 6 und 7 zu entnehmen, ist der Aufnahmeraum 3 im Filtergehäuse 2 von einem lösbaren Gehäusedeckel 12 zu verschließen. An den Gehäusestutzen 7, der in eine Ausnehmung im Filtergehäuse 2 eingesteckt ist, ist eine Leitung 13 angeschlossen, über die das gereinigte Fluid abgeführt wird. Über die Abströmöffnung 8, welche die Stirnseite des Abströmrohrs 6 bildet, ist ein Einsteckteil 14 in das Abströmrohr 6 eingesteckt, dessen Länge jedoch geringer ist als die Länge des Abströmrohrs 6. Die Leitung 13 ist als Stutzen ausgeführt, welcher einteilig mit dem Einsteckteil 14 ausgebildet ist, wobei der Stutzen 14 nur geringfügig über die Abströmöffnung 8 des Abströmrohrs 6 axial hinausragt und insgesamt einen kleineren Durchmesser als die Leitung 13 aufweist. Das Einsteckteil 14 besitzt über seine axiale Länge einen sich verändernden Durchmesser, der sich ausgehend von dem unmittelbar außerhalb der Abströmöffnung liegenden stirnseitigen Bereich zunächst kontinuierlich verringert und auf der gegenüberliegenden Stirnseite, welche in das Abströmrohr 6 einragt, tulpenförmig erweitert. Mittels des Einsteckteils 14 kann auf das Geräuschverhalten sowie ggf. auch auf das Strömungsverhalten Einfluss genommen werden.
Wie der vergrößerten Darstellung gemäß Fig. 6 zu entnehmen, kann am stirnseitigen Endbereich des Abströmrohrs 6 auf der Außenseite eine Rändelung bzw. ein Rillenabschnitt 15 angeordnet sein, mit dem das Abströmrohr 6 in den größer dimensionierten Gehäusestutzen 7 eingeschoben wird, wodurch eine hinreichend feste und strömungsdichte Verbindung zwischen der Abströmseite des Abströmrohrs 6 und dem Gehäusestutzen 7 erreicht wird. Auch am Außenmantel der stutzenförmigen Leitung 13, die einteilig mit dem Einsteckteil 14 ausgebildet ist, kann eine entsprechende Rändelung bzw. Rillenabschnitt angeordnet sein, der von einem weiteren Abschnitt des Gehäusestutzens 7 übergriffen wird. Diese Rändelung bzw. der Rillenabschnitt kann ggf. auch als separates Bauteil ausgeführt sein, das zwischen der äußeren Mantelfläche der stutzenförmigen Leitung 13 und der Innenseite des Gehäusestutzens 7 angeordnet ist.
In das Abströmrohr 6 ist ein Hohlfuß 16 eingebracht, welcher das Abströmrohr 6 in Radialrichtung vollständig durchsetzt. Der Hohlfuß weist einen länglichen, annähernd ovalförmigen Querschnitt auf und dient zur Befestigung des Filtereinsatzes 4 im Filter- gehäuse 2. Der Hohlfuß 1 6 weist eine umlaufende Wandung auf, die das Innere des Hohlfußes von dem Innenraum des Abströmrohrs 6 strömungsdicht separiert. Der Innenraum des Hohlfußes 1 6 dient zur Aufnahme gehäuseseitiger Befestigungselemente 17, 18 (Fig. 5, 7), die mit dem Filtergehäuse 2 bzw. dem Gehäusedeckel 12 einteilig ausgebildet sind und sich orthogonal zur Längsachse des Abströmrohrs 6 er- strecken und in das Innere des Hohlfußes 16 einragen. Die Befestigungselemente 17, 18 bilden jeweils einen Dom, der jedoch einen kleineren Querschnitt als das Innere des Hohlfußes 1 6 aufweist, so dass eine axiale Relativverschiebung des Abströmrohrs 6 bzw. Filtereinsatzes 4 entlang der Längsachse des Abströmrohrs möglich ist. Die domartigen Befestigungselemente 17, 18 sind über eine Schraube 19, die über den Gehäu- sedeckel 12 eingeführt wird, fest miteinander verbunden.
Zur Montage wird zunächst der Filtereinsatz 4 in den Aufnahmeraum 3 des Filtergehäuses 2 eingesetzt, wobei das domartige Befestigungselement 17, welches einteilig mit dem Filtergehäuse 2 ausgebildet ist und sich vom Boden des Aufnahmeraums nach oben erhebt, in das Innere des Hohlfußes 16 im Abströmrohr 6 einragt. Anschließend wird das Abströmrohr 6 entlang seiner Längsachse so verschoben, dass der stirnseitige Abschnitt des Abströmrohrs 6 mit der Rändelung 15 bzw. dem Rillenabschnitt in den Gehäusestutzen 7, der am Filtergehäuse 2 angeordnet ist, eingeschoben wird. Danach kann das Einsteckteil 13, 14 axial über die Abströmöffnung 8 in das Abströmrohr 6 eingesetzt werden. Abschließend wird der Gehäusedeckel 12 aufgesetzt und das domartige, nach unten ragende Befestigungselement 18 am Gehäusedeckel 12 in das Innere des Hohlfußes 1 6 im Abströmrohr 6 eingesetzt, bis die domartigen Befestigungselemente 17, 18 koaxial zueinander angeordnet sind und über die Schraube 19 fest mit- einander verbunden werden können.
In den Fig. 8 bis 10 sind in schematischer Darstellung verschiedene Ausführungsbeispiele für Filtereinsätze 4 mit Filterelementen 5 und einer Abströmöffnung 8 dargestellt. Die Abströmöffnung befindet sich an der Stirnseite des Abströmrohrs 6, dessen Innen- durchmesser d, wie Fig. 8 zu entnehmen ist, größer ist als der Innenabstand a zwischen den innenliegenden Spitzen des als Faltenfilter ausgebildeten Filterelements 5. Das Filterelement 5 ist U-förmig geformt, so dass die innen liegenden Spitzen einen Reinraum einschließen, dessen lichte Höhe dem Innenabstand a entspricht. Sofern das Abströmrohr 6 keinen runden, sondern einen ovalen Queschnitt aufweist, beziehen sich die Verhältnisse auf die radiale Innenerstreckung des Abströmrohrs, bezogen auf die Höhe in Richtung des Innenabstands a des Filterelements 5.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist die radiale Erstreckung d des Abströmrohrs 6 annähernd gleich oder kleiner als die Gehäusehöhe, bezogen auf die vertikale Richtung bzw. die Richtung des Innenabstands a des Filterelements 5.
Das Filterelement 5 weist zwei U-förmige Abschnitte auf, die an einer Seite des Abströmrohrs 6 miteinander verbunden sind, wohingegen an der gegenüberliegenden Seite eine Durchbrechung 20 an der Umfangsseite des Abströmrohrs 6 gegeben ist. Die Durchbrechung 20 erstreckt sich in Umfangsrichtung des Abströmrohrs 6 über ein Winkelsegment von annähernd 90°. Die freien Enden d es Filterelements 5 liegen an gegenüberliegenden Seiten der Durchbrechung 20 an der Mantelfläche des Abströmrohrs 6 an. Im durchgehenden Abschnitt, welcher in Fig. 8 oben liegt, berühren die innenliegenden Spitzen des Filterelements 5 die Mantelfläche des Abströmrohrs 6, wohingegen aufgrund des kleineren Innenabstandes a die innen liegenden Spitzen an der gegenüberliegenden Seite des Filterelements weiter nach innen einragen.
Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 weist der Filtereinsatz 4 zwei einzelne, voneinander separat ausgebildete Filterelemente 5 auf, die jeweils einen U-förmigen Grundquer- schnitt aufweisen und als Faltenfilter ausgebildet sind. Die freien Stirnseiten der Schenkel der U-förmigen Filterelemente liegen an der Mantelfläche des Abströmrohrs 6 an und umgreifen jeweils ein Winkelsegment, das etwa 90° abdeckt. Die beiden Filterelemente 5 sind diagonal gegenüberliegend angeordnet, so dass am Umfang des Abströmrohrs 6 zwischen den beiden Filterelementen 5 eine oben und eine unten liegende Durchbrechung 20 gebildet ist, die sich jeweils ebenfalls über ein Winkelsegment von etwa 90° erstreckt. Die im U-förmigen Grundquerschn itt parallelen Schenkel können auch in einem gewissen Winkel zueinander stehen, so dass eine V-förmige oder eine Kombination von U- und V-förmiger Anordnung entsteht. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10 umfasst der Filtereinsatz 4 nur ein einzelnes, U- förmiges Filterelement 5, das als Faltenfilter ausgebildet ist und dessen freie Stirnseiten an dem Außenumfang des Abströmrohrs 6 anliegen. Das Filterelement 5 umgreift hierbei etwa ein 90°-Winkelsegment am Umfang des Abströ mrohrs 6. Dementsprechend deckt die Durchbrechung 20 ein Winkelsegment von etwa 270°ab.
In den Fig. 1 1 und 12 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Filtereinsatz 4 dargestellt. Der Filtereinsatz 4 umfasst ein zentrales Abströmrohr 6, mit dem ein Stützgerüst 9 verbunden ist, wobei jeweils ein Stützgerüst 9 an diagonal gegenüberliegenden Seiten des Abströmrohrs 6 für jeweils ein Filterelement 5 vorgesehen ist. In das Ab- strömrohr 6 ist in vorbeschriebener Weise ein Hohlfuß 1 6 für Montagezwecke eingebracht, der das Abströmrohr 6 orthogonal zu dessen Längsachse durchsetzt. Jedes Filterelement 5 besteht optional aus einer äußeren Filter- bzw. Decklage 21 und in jedem Fall aus einem innen liegenden Filtermittel 22, welches unmittelbar an dem Stützgerüst 9 aufliegt, welches U-förmig ausgebildet ist, so dass auch das Filterelement 5 mit den beiden Lagen 21 , 22 insgesamt einen U-förmigen Querschnitt besitzt. In die Wandung des Abströmrohrs 6 sind Strömungsöffnungen 23 eingebracht, über die der Reinraum zwischen den Schenkeln der U-Form des Filterelements 5 mit dem Inneren des Abströmrohrs 6 verbunden ist. An den axialen Enden sind die Filterelemente 5 von Endscheiben 10 bzw. 1 1 abgedeckt.
Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 13 weist der Filtereinsatz 4 ebenfalls zwei an diagonal gegenüberliegenden Seiten des Abströmrohrs 6 angeordnete, im Querschnitt U-för- mige Filterelemente 5 auf. Der Gehäusestutzen 7 besitzt einen ovalen Querschnitt, auch das Abströmrohr 6 und die stirnseitige Abströmöffnung 8 sind zweckmäßigerweise mit einem ovalen Querschnitt versehen. In den vorangegangenen Ausführungsbeispielen weisen dagegen das Abströmrohr, die Abströmöffnung sowie der Gehäusestutzen jeweils einen runden Querschnitt auf.
In Fig. 14 ist eine weitere Ausführungsvariante für eine Filtereinrichtung 1 dargestellt, bei der im Aufnahmeraum 3 des Filtergehäuses 2 zwei separat ausgeführte Filtereinsätze 4 aufgenommen sind. Die Filtereinsätze 4 sind gleich aufgebaut und bestehen wie im ersten Ausführungsbeispiel jeweils aus zwei im Querschnitt U-förmigen Filterelementen 5 auf diagonal gegenüberliegenden Seiten eines Abströmrohrs 6, das an einen gehäu- seseitigen Stutzen 7 angeschlossen wird.
In den Fig. 15 bis 18 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Filtereinsatzes 4 bzw. einer Filtereinrichtung 1 mit einem Filtereinsatz dargestellt. Der in den Fig. 15 und 1 6 dargestellte Filtereinsatz 4 weist den grundsätzlich gleichen Aufbau wie der in den Fig. 1 1 und 12 dargestellte Filtereinsatz auf und umfasst ein zentrisch angeordnetes Abströmrohr 6 sowie zwei diagonal gegenüberliegende, jeweils mit einem U-förmigem Querschnitt versehene Filterelemente 5, deren offene U-Seite an das Abströmrohr 6 angrenzt. Die Filterelemente 5 werden bezogen auf die Längsachse des Abströmrohrs 6 in Querrichtung durchströmt, wobei die Reinseite der Filterelemente 5 über Strömungsöffnungen in der Wandung des Abströmrohrs 6 mit dem Inneren des Abströmrohrs verbunden ist, so dass das filtrierte Fluid axial über das Abströmrohr 6 und die stirnseitige Abströmöffnung 8, welche unmittelbar an den Gehäusestutzen 7 angrenzt, abgeleitet wird.
Zusätzlich zur Abströmöffnung 8 ist ein zweiter, als Sekundärabströmöffnung 24 be- zeichneter Auslass an der Reinseite des Filtereinsatzes 4 vorgesehen. Diese Sekundärabströmöffnung 24 befindet sich an der gleichen Stirnseite des Filtereinsatzes wie die Hauptabströmöffnung 8, jedoch parallel versetzt zu dieser. Die Sekundärabströmöffnung 24 ist in die Endscheibe 1 1 eingebracht und befindet sich bezogen auf die zentri- sehe Abströmöffnung 8 seitlich versetzt und benachbart zur U-Form eines der beiden Filterelemente 5. Es ist nur im Bereich eines Filterelements 5 eine Sekundärabströmöffnung 24 vorgesehen, wohingegen das zweite Filterelement 5 keine derartige Sekundärabströmöffnung aufweist. Gleichwohl kann es aber zweckmäßig sein, an beiden Filterelementen 5 jeweils eine gegenüber der zentrischen Abströmöffnung 8 versetzt ange- ordnete Sekundärabströmöffnung vorzusehen. Des Weiteren ist es möglich, die Sekundärabströmöffnung 24 auf der der Hauptabströmöffnung 8 gegenüberliegenden Stirnseite des Filterelements anzuordnen.
Der Sekundärabströmöffnung 24 ist ein Sekundärstutzen 25 zugeordnet, der im in das Filtergehäuse 2 montierten Zustand (Fig. 17, 18) durch eine Ausnehmung in der seitlichen Wandung des Filtergehäuses 2 hindurchragt. Der Sekundärstutzen 25 ist ebenso wie der der Hauptabströmöffnung 8 zugeordnete Gehäusestutzen 7 mit einem Rillenabschnitt am Außenmantel versehen, mit dem die Stutzen 7, 25 reib- bzw. kraftschlüssig in den Ausnehmungen in der seitlichen Wandung des Filtergehäuses 2 sitzen.
In Fig. 19 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Filtereinsatzes 4 dargestellt, der grundsätzlich den gleichen Aufbau wie im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 1 , 12 aufweist. An diametral gegenüberliegenden Seiten eines Abströmrohrs 6 befinden sich jeweils U-förmige Filterelemente 5, dessen offene U-Seite unmittelbar an das Abström- rohr 6 angrenzt. Gereinigtes Gas im Inneren der Filterelemente 5 wird über Strömungsöffnungen in das Abströmrohr 6 eingeleitet und axial über eine stirnseitige Abströmöffnung 8 aus diesem abgeführt.
An der Außenwand des Abströmrohrs 6 befinden sich Strömungsleitelemente 26, die geschwungen ausgebildet sind und sich ausgehend von der Außenwand des Abströmrohrs 6 in Richtung der jeweiligen Filterelemente 5 hinein erstrecken. Die Strömungsleitelemente 6 sollen die Abströmung des gereinigten Gases aus dem Inneren der Filterelemente 5 über die Strömungsöffnungen in der Wandung in das Abströmrohr 6 unterstützen. Über die axiale Länge verteilt befinden sich mehrere Strömungsleitelemente 26 am Abströmrohr 6, die sich in jedes der beiden diametral gegenüberliegenden Filterelemente 5 hinein erstrecken.

Claims

Ansprüche
1 . Filtereinsatz für eine Filtereinrichtung, insbesondere einen Gasfilter, beispielsweise einen Luftfilter für eine Brennkraftmaschine, mit einem Filterelement (5), das einen Reinraum zumindest teilweise umschließt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hohlfuß (1 6) zur Verbindung mit einem gehäuseseitigen Befestigungselement (17, 18) am oder im Reinraum angeordnet ist, wobei der Innenraum des Hohlfußes (16) gegenüber dem Reinraum strömungsdicht abgedichtet ist.
2. Filtereinsatz nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlfuß (16) sich orthogonal zu einer oberen und einer unteren Filterlage des Filterelements erstreckt, zwischen denen der Reinraum liegt.
3. Filtereinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlfuß (1 6) sich quer zur Längsachse einer Abströmöffnung (8) erstreckt, über die Fluid aus dem Reinraum ableitbar ist.
4. Filtereinsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse der Abströmöffnung (8) quer zur Durchströmungsrichtung des Filterelements (5) liegt.
5. Filtereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abströmöffnung (8) am Filterelement (5) an einem Abströmrohr (6) angeordnet ist.
6. Filtereinsatz nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Abströmrohr (6) vom Filterelement (5) zumindest teilweise umgriffen ist, wobei in dem vom Filterelement (5) umgriffenen Abschnitt mindestens eine Strömungsöffnung in die Wandung des Abströmrohrs (6) eingebracht ist.
7. Filtereinsatz nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlfuß (1 6) in das Abströmrohr (6) eingebracht ist.
8. Filtereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (5) als Faltenfilter ausgebildet ist.
9. Filtereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlfuß (1 6) einen länglichen Querschnitt aufweist.
10. Filtereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum des Hohlfußes (16) durchgehend ausgebildet ist.
1 1 . Filtereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (5) einen zumindest annähernd U-förmigen Querschnitt aufweist, wobei die Schenkel des U-förmigen Querschnitts die Reinseite einschließen und die Abströmöffnung (8) quer zur Längserstreckung der Schenkel liegt.
12. Filtereinrichtung mit einem Filtereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 .
13. Filtereinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Befestigungselement (17, 18) am Filtergehäuse (2) bzw. am Gehäusedeckel (12) in den Innenraum des Hohlfußes (1 6) einragt.
14. Filtereinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens das Befestigungselement (17, 18) am Filtergehäuse (2) bzw. am Gehäusedeckel (12) einen kleineren Querschnitt als der Hohlfuß (16) aufweist.
15. Filtereinrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Befestigungselemente (17, 18) am Filtergehäuse (2) und am Gehäusedeckel (12) in den Innenraum des Hohlfußes (1 6) einragen und miteinander verbunden sind.
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