WO2015082444A1 - Filtersystem mit wasserauslassöffnung - Google Patents

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WO2015082444A1
WO2015082444A1 PCT/EP2014/076194 EP2014076194W WO2015082444A1 WO 2015082444 A1 WO2015082444 A1 WO 2015082444A1 EP 2014076194 W EP2014076194 W EP 2014076194W WO 2015082444 A1 WO2015082444 A1 WO 2015082444A1
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WO
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filter system
water
filter
water outlet
housing
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PCT/EP2014/076194
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English (en)
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Inventor
Markus Hanselmann
Johannes STÜRNER
Andreas Weber
Robert Hasenfratz
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Mann and Hummel GmbH
Original Assignee
Mann and Hummel GmbH
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Publication date
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    • B01D46/0002—Casings; Housings; Frame constructions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
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    • B01D46/0027—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions
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    • B01D46/0031—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions including coalescing means for the separation of liquid with collecting, draining means
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/02—Air cleaners
    • F02M35/024—Air cleaners using filters, e.g. moistened
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    • F02M35/02491—Flat filter elements, e.g. rectangular
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M35/08—Air cleaners with means for removing dust, particles or liquids from cleaners; with means for indicating clogging; with by-pass means; Regeneration of cleaners
    • F02M35/088—Water, snow or ice proofing; Separation or drainage of water, snow or ice

Definitions

  • the invention relates to a filter system having a water outlet opening, in particular for use as an air filter of an internal combustion engine.
  • a water outlet opening is provided in an air filter system, because under certain circumstances z. B. whirled water can be sucked from the road in the air filter of a motor vehicle. Although it is trying to place the suction so that no water is sucked, but because of the space conditions in the engine compartment of a motor vehicle, this is not always possible.
  • the amount of sucked water is also determined by the size of the inlet opening of the air filter housing and the prevailing air velocity due to the air intake by the internal combustion engine of the motor vehicle. By increasing the cross-section of the air filter inlet opening, the air velocity can be reduced so as to prevent entrainment of water from the environment with the flow.
  • a motor vehicle air filter in which the water outlet opening, which is arranged at the bottom of the filter housing, is provided with a water receiving device, at whose lower end a water outlet valve is arranged.
  • the water intake device this may be in the raw side of the air film Collect collected water from the housing without being thrown into the filter mat by the air flow on the raw side.
  • the water outlet valve is kept closed by the negative pressure in the filter housing, so that through the water outlet opening no air can be sucked in, which could swirl the water collected in the water absorption device.
  • valve Only when a certain amount of water has accumulated and the resulting water column has built a pressure on the valve, which is greater than the negative pressure in the filter housing, the valve opens and the water can drain.
  • the water intake device must be dimensioned so that a sufficient water column pressure can build up.
  • the aforementioned object is achieved according to one aspect of the invention with a filter system which comprises a water outlet opening arranged on the filter housing and in which, in particular, the floor area is tilted at an angle to the horizontal in the direction of the water outlet opening during normal operation of the filter system, the water outlet opening being close to the floor area is arranged on the housing wall.
  • a filter system comprising a filter housing with bottom portion and lid and a housing wall extending therebetween, an inlet arranged on the filter housing for supplying a fluid to be filtered, in particular air, an outlet arranged on the filter housing for discharging the filtered fluid, and at least one filter element , which is arranged between inlet and outlet, and which separates a raw side from a clean side of the filter system comprises.
  • the filter system comprises a water outlet opening arranged on the filter housing.
  • the bottom area is tilted in the normal operation of the filter system with an angle to the horizontal in the direction of Wasserauslasso réelle, wherein the Wasserauslasso réelle is disposed near the bottom portion of the housing wall.
  • bottom area is meant the area of the bottom of the filter housing in which the water outlet opening is located.
  • the floor and the housing wall may have complex space curved surfaces and consist of several part walls which together form the filter housing.
  • the separated in the filter system water can collect in the bottom area of the filter system and flow through the inclination of the bottom portion in normal operation in the direction of Wasserauslasso réelle, where it can then leave the filter system.
  • the angle at which the bottom region in the region of the water outlet opening is inclined to the horizontal in the direction of the water outlet opening can be any angle greater than 0 ° and less than 45 °, but preferably less than 20 °.
  • a region of the bottom region represents the lowest point of the filter housing during normal operation.
  • the water outlet opening is arranged near the lowest point of the bottom region in the intended operation and communicates with the latter in terms of flow, thus the largest part of the accumulated Water can leave the filter system.
  • the water outlet opening may be provided with a water intake device, at the lower end of which a water outlet valve is arranged, the water outlet valve opening when a sufficient amount of water has accumulated in the water absorption device which produces a water column pressure which is greater than a negative pressure in the filter housing ,
  • the water intake device the sucked into the raw side of the filter system water can collect without being thrown by the air flow on the raw side in the filter mat of the filter element.
  • the water outlet valve is kept closed by the negative pressure in the filter housing, so that through the water outlet opening, no air can be sucked in, which could swirl the water accumulated in the water collecting device.
  • the water intake device Only when a certain amount of water has accumulated and the resulting water column has built a pressure at the water outlet valve, which is greater than the negative pressure in the filter housing, opens the water outlet valve and the water can drain.
  • the water intake device must be dimensioned so that sufficient water column pressure can build up.
  • the water outlet valve can be designed as a check valve. In this way it can be effectively and easily prevented that air can be sucked through the water outlet opening by a negative pressure in the filter housing, which could swirl the accumulated in the water collecting device water.
  • the water outlet valve may also be designed as a diaphragm with an opening. At least can be prevented with this very cost-effective solution that larger dirt particles or other foreign parts can get over the water intake device in the filter housing. The accumulated water, however, can escape without obstacles as soon as it exceeds the height of the bottom of the water intake device, or from the bottom of the water outlet valve to the opening in the aperture.
  • the water outlet opening can also be arranged higher than the lowest point of the bottom area in the intended operation of the filter system.
  • the water intake device can be formed integrally with the housing wall.
  • Filter housings are typically plastic injection molded parts, so that the water intake device is conveniently injected with the same. In this way, the entire manufacturing process of the filter housing with water intake device designed very cost, since the assembly technology is very simplified and eliminates sealing problems in the connection of the two components.
  • the water intake device can be formed integrally with the water outlet valve. Again, the manufacture of the water intake device and the water outlet valve from one part may possibly be very favorable. Manufacturing technology, the one-piece production of the two parts can be represented with reasonable effort, while the installation of the filter system is simplified, and eliminates sealing problems in the connection of the two components.
  • the bottom region may be provided on its inside with at least one rib for reducing the turbulence of the inflowing fluid, wherein the rib is provided with openings for the outflow of the separated water to the water outlet.
  • Ribs may represent a flow-moderated area for the air-water mixture flowing through the inlet. This facilitates the separation of water from the air-water mixture. Breakthroughs in the ribs allow the water to still flow towards the water outlet.
  • the raw side can be provided with a flow guide element arranged obliquely to the inlet.
  • a flow guide element By means of such a flow guiding element, a calming of the flow of the inflowing fluid can additionally take place. Due to the inclination to the inlet part of the inflowing fluid can be redirected in the direction of the filter element, while behind the Stromungsleitelement a strongly calmed area is created from which also the separation of water is facilitated.
  • the flow-guiding element may favorably comprise a perforated intermediate wall. This makes it easier to calm the flow of the inflowing fluid, since a portion of the fluid impinging on the perforated intermediate wall passes through the openings in the intermediate wall, while another part is deflected in the direction of the filter element. Typical angles of attack depend on the exact geometry of the filter system and may be in the range 10 ° to 45 ° to the direction of the inflowing fluid.
  • the water intake device may be tubular, for example in the form of a nozzle or hose. It can be integrally formed with the housing wall of the filter housing or also integrally with the water outlet valve and attached to a short nozzle on the filter housing or attached in a similar manner.
  • the filter system can be used as an air filter, in particular as an air filter of an internal combustion engine.
  • the safe operation of internal combustion engines is also based on a safe and cheap filtering of the intake air for combustion operation.
  • the described filter system represents an economical possibility.
  • FIG. 1 shows a schematic arrangement of a filter system with a water outlet opening according to an embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a schematic arrangement of a filter system with a higher water outlet opening according to a further exemplary embodiment of the invention
  • Fig. 3 is a schematic arrangement of a filter system with a downwardly directed water intake device according to another embodiment of the invention.
  • FIG. 4 shows a schematic arrangement of a filter system with ribs on the inside of the bottom area for reducing the turbulence of the inflowing fluid according to a further embodiment of the invention.
  • Fig. 5 shows a schematic arrangement of a filter system with a flow guide in the form of a perforated partition on the raw side according to a further embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic arrangement of a filter system 100 with a water outlet opening 120 according to an exemplary embodiment of the invention.
  • the filter system 100 includes a filter housing 108 with bottom portion 1 14 and cover 1 10 and a housing wall 1 12 extending therebetween, an inlet 102 arranged on the filter housing 108 for supplying a fluid to be filtered, in particular air, an outlet 104 arranged on the filter housing 108 for discharging the filtered fluid, and at least one filter element 10 between inlet 102 and outlet 104, and that separates a raw side 50 from a clean side 52 of the filter system 100.
  • the filter system 100 has a water outlet opening 120 arranged on the filter housing 108.
  • the bottom area 14 is inclined at an angle 12 to the horizontal in the direction of the water outlet opening 120, the water outlet opening 120 being arranged close to the floor area 14 on the housing wall 12.
  • the angle 12, with the bottom portion 1 14 is inclined to the horizontal in the direction of the water outlet 120, any angle greater than 0 ° and less than 45 °, but preferably typically less than 20 °, amount.
  • the water outlet opening 120 is provided with a substantially horizontally located water intake device 122, at the rear end of which a water outlet valve 124 is arranged, whereby the water outlet valve 124 opens when a sufficient amount of water is present in the water absorption device 122 and in the lower part of the floor area 1 14 has accumulated, which produces a water column pressure which is greater than a negative pressure in the filter housing.
  • the water intake device 122 itself may be curved and / or have a varying cross section.
  • the water outlet valve 124 is typically formed as a check valve. In this way, it can be effectively and easily prevented that air can be sucked through the water outlet port 120 by a negative pressure in the filter housing 108, which could swirl the water accumulated in the water receiving device 122.
  • the water outlet valve 124 may also be formed as a shutter with an opening.
  • the water receiving device 122 which may preferably be tubular in shape, integral with the housing wall 1 12 form.
  • Filter housings are typically plastic injection molded parts, so that the water intake device 122 is conveniently injected with the same.
  • the entire manufacturing process of the filter housing 108 with water intake device 122 is very cost-effective, since the assembly technique is very simplified and eliminates sealing problems in the connection of the two components.
  • the water Take device 122 also be integrally formed with the water outlet valve 124. Again, possibly the manufacture of the water intake device 122 and the water outlet valve 124 from one part may be very beneficial. Injection molding technology, the one-piece production of the two plastic parts 122, 124 can be represented with reasonable effort, while the assembly of the filter system 100 is simplified, and sealing problems in the connection of the two components 122, 124 omitted.
  • FIG. 2 shows a schematic arrangement of a filter system 100 with a higher-placed water outlet opening 120 according to a further exemplary embodiment of the invention.
  • the water outlet opening 120 is higher than the lowest point of the bottom portion 1 14 disposed in the normal operation of the filter system 100. Since the outflowing water must first exceed the paragraph 130 to get to the water outlet, a small amount of water remains in the filter housing 108 normally, this does not interfere with the unhindered operation of the filter system 100, unless the existing water is stirred up and in the Filter mat of the filter element 10 is spun.
  • FIG. 3 shows a schematic arrangement of a filter system 100 with a downwardly directed water intake device 122 according to another exemplary embodiment of the invention.
  • the outflowing water can collect in the downwardly directed water intake device 122 and then open the water outlet valve 124 by the occurring hydrostatic pressure when a defined limit pressure of the water outlet valve 124 and the possibly prevailing in the filter system 100 negative pressure, the water outlet valve 124 so that it into the environment can drain away.
  • FIG. 4 shows a schematic arrangement of a filter system 100 with ribs 126 on the inner side 1 16 of the bottom portion 1 14 for turbulence reduction of the inflowing fluid according to a further embodiment of the invention.
  • the bottom portion 1 14 is provided on its inside 1 16 with the ribs 126 for reducing the turbulence of the inflowing fluid, wherein the ribs 126 openings (not visible), such as openings, holes or recesses in the ribs 126, for draining the separated water to the water outlet 120.
  • FIG. 5 shows a schematic arrangement of a filter system 100 with a flow guiding element 128 in the form of a perforated intermediate wall on the raw side 50 of the filter system 100 according to a further exemplary embodiment of the invention.
  • the raw side 50 is provided with an obliquely arranged to the inlet 102 flow guide 128.
  • a calming of the flow of the inflowing fluid can additionally take place. Due to the oblique position to the inlet, a part of the inflowing fluid can be diverted in the direction of the filter element 10, while on the side facing away from the flow of the flow guide 128 a strongly calmed area arises, from which the water separation is facilitated.
  • the flow guide 128 may comprise a perforated partition. This makes it easier to calm the flow of the inflowing fluid, since a part of the fluid impinging on the perforated intermediate wall passes through the openings in the intermediate wall, while another part is deflected in the direction of the filter element 10. Typical angles of attack depend on the exact geometry of the filter system 100 and may range from 10 ° to 45 ° to the direction of the inflowing fluid.
  • the flow guide 128 may be curved for improved flow guidance.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Filtersystem (100), das ein Filtergehäuse (108) mit Bodenbereich (114) und Deckel (110) und einer sich dazwischen erstreckenden Gehäusewand (112), einen am Filtergehäuse (108) angeordneten Einlass (102) zum Zuführen eines zu filternden Fluids, insbesondere Luft, einen am Filtergehäuse (108) angeordneten Auslass (104) zur Ableitung des gefilterten Fluids, sowie wenigstens ein Filterelement (10), das zwischen Einlass (102) und Auslass (104) angeordnet ist, und das eine Rohseite (50) von einer Reinseite (52) des Filtersystems (100) trennt, umfasst. Weiter umfasst das Filtersystem (100) eine am Filtergehäuse (108) angeordnete Wasserauslassöffnung (120). Vorteilhafterweise ist der Bodenbereich (114) im bestimmungsgemäßen Betrieb des Filtersystems (100) mit einem Winkel (12) zur Waagrechten in Richtung der Wasserauslassöffnung (120) geneigt, wobei die Wasserauslassöffnung (120) nahe dem Bodenbereich (114) an der Gehäusewand (112) angeordnet ist.

Description

Beschreibung
Filtersystem mit Wasserauslassöffnung Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Filtersystem mit einer Wasserauslassöffnung, insbesondere zur Verwendung als Luftfilter einer Brennkraftmaschine. Stand der Technik
Eine Wasserauslassöffnung ist in einem Luftfiltersystem vorgesehen, weil unter bestimmten Umständen z. B. aufgewirbeltes Wasser von der Fahrbahn in den Luftfilter eines Kraftfahrzeuges angesaugt werden kann. Es wird zwar versucht, die Ansaugstelle so zu legen, dass kein Wasser angesaugt wird, aufgrund der Platzbedingungen im Motorraum eines Kraftfahrzeugs ist dies aber nicht immer möglich. Die Menge des angesaugten Wassers wird außerdem durch die Größe der Einlassöffnung des Luftfiltergehäuses und die herrschende Luftgeschwindigkeit aufgrund der Luftansaugung durch die Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs bestimmt. Durch eine Vergrößerung des Quer- Schnitts der Luftfiltereinlassöffnung kann die Luftgeschwindigkeit reduziert werden, um so zu verhindern, dass Wasser aus der Umgebung mit der Strömung mitgerissen wird. Meist ist die Überdimensionierung der Luftfiltereinlassöffnung aus Platzgründen und auch aus Gründen der Geräuschdämpfung jedoch nicht möglich. Das angesaugte Wasser sammelt sich am Boden des Luftfiltergehäuses. Wenn sich dort zuviel Wasser ansammelt, kann es durch die Luftfiltermatte gesaugt werden. Dies führt einerseits zu einer Beschädigung der Filtermatte und kann andererseits auch zu einer Beschädigung der Brenn kraftmasch ine führen. Außerdem kann es zu einer Beschädigung und/oder einer Fehlmessung des Luftmassensensors kommen.
Aus der DE 102 00 673 B4 ist ein Kraftfahrzeug-Luftfilter bekannt, bei dem die Wasser- auslassöffnung, die am Boden des Filtergehäuses angeordnet ist, mit einer Wasseraufnahmevorrichtung versehen ist, an deren unterem Ende ein Wasserauslassventil angeordnet ist. In der Wasseraufnahmevorrichtung kann sich das in die Rohseite des Luftfil- tergehäuses angesaugte Wasser sammeln, ohne dass es durch die Luftströmung auf der Rohseite in die Filtermatte geschleudert wird. Das Wasserauslassventil wird durch den Unterdruck im Filtergehäuse geschlossen gehalten, so dass durch die Wasserauslassöffnung keine Luft angesaugt werden kann, die das in der Wasseraufnahmevorrich- tung angesammelte Wasser verwirbeln könnte. Erst wenn sich eine bestimmte Menge Wasser angesammelt hat und die dadurch entstandene Wassersäule einen Druck am Ventil aufgebaut hat, der größer als der Unterdruck im Filtergehäuse ist, öffnet das Ventil und das Wasser kann abfließen. Die Wasseraufnahmevorrichtung muss dabei so dimensioniert sein, dass sich ein ausreichender Wassersäulendruck aufbauen kann.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Filtersystem mit einer Wasserauslassöff- nung zu schaffen, bei dem das angesammelte Wasser bauraumtechnisch günstig aus dem Filtersystem zu entsorgen ist. Die vorgenannte Aufgabe wird nach einem Aspekt der Erfindung gelöst mit einem Filtersystem, das eine am Filtergehäuse angeordnete Wasserauslassöffnung umfasst und bei dem insbesondere der Bodenbereich im bestimmungsgemäßen Betrieb des Filtersystems mit einem Winkel zur Waagrechten in Richtung der Wasserauslassöffnung geneigt ist, wobei die Wasserauslassöffnung nahe dem Bodenbereich an der Gehäuse- wand angeordnet ist.
Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung. Offenbarung der Erfindung
Es wird ein Filtersystem vorgeschlagen, das ein Filtergehäuse mit Bodenbereich und Deckel und einer sich dazwischen erstreckenden Gehäusewand, einen am Filtergehäuse angeordneten Einlass zum Zuführen eines zu filternden Fluids, insbesondere Luft, einen am Filtergehäuse angeordneten Auslass zur Ableitung des gefilterten Fluids, sowie wenigstens ein Filterelement, das zwischen Einlass und Auslass angeordnet ist, und das eine Rohseite von einer Reinseite des Filtersystems trennt, umfasst. Weiter umfasst das Filtersystem eine am Filtergehäuse angeordnete Wasserauslassöffnung. Vorteilhaft ist der Bodenbereich im bestimmungsgemäßen Betrieb des Filtersystems mit einem Winkel zur Waagrechten in Richtung der Wasserauslassoffnung geneigt, wobei die Wasserauslassoffnung nahe dem Bodenbereich an der Gehäusewand angeordnet ist.
Unter„Bodenbereich" wird der Bereich des Bodens des Filtergehäuses verstanden, in dem die Wasserauslassoffnung angeordnet ist. Der Boden und die Gehäusewand können komplexe, im Raum gekrümmte Flächen aufweisen und aus mehreren Teilwänden bestehen, die in der Gesamtheit das Filtergehäuse bilden.
Das im Filtersystem abgeschiedene Wasser kann sich im Bodenbereich des Filtersystems sammeln und durch die Neigung des Bodenbereichs im bestimmungsgemäßen Betrieb in Richtung der Wasserauslassoffnung fließen, wo es dann das Filtersystem verlassen kann. Dabei kann der Winkel, mit dem der Bodenbereich im Bereich der Wasserauslassoffnung zur Waagrechten in Richtung der Wasserauslassoffnung geneigt ist, jeden Winkel größer als 0° und kleiner 45°, bevorzugt jedoch typischerweise kleiner als 20°, betragen. Ein Bereich des Bodenbereichs stellt im bestimmungsgemäßen Betrieb je nach Einbaulage den tiefsten Punkt des Filtergehäuses dar. Die Wasserauslassoffnung ist dabei in der Nähe des tiefsten Punktes des Bodenbereichs im bestim- mungsgemäßen Betrieb angeordnet und steht mit dieser strömungsmäßig in Verbindung, damit der größte Teil des angesammelten Wassers das Filtersystem verlassen kann. Sollten dabei kleine Restmengen an Wasser im Filtersystem verbleiben, so stört es den ordnungsgemäßen Betrieb des Filtersystems nicht. Der Vorteil der Anordnung der Wasserauslassoffnung an der Gehäusewand besteht darin, dass etwa eingetragener und abgelagerter Schmutz sich im Bodenbereich des Filtergehäuses sammeln kann. So wird die Gefahr, dass die Wasserauslassoffnung durch Schmutz verstopft wird, der vom abfließenden Wasser mitgerissen wird, reduziert gegenüber einer Anordnung der Wasserauslassoffnung direkt im Bodenbereich des Filtergehäuses. Auf diese Weise kann auch auf ein Schutzgitter an der Wasserauslassoffnung verzichtet werden. Vorteilhaft kann die Wasserauslassöffnung mit einer Wasseraufnahmevorrichtung versehen sein, an deren unterem Ende ein Wasserauslassventil angeordnet ist, wobei sich das Wasserauslassventil öffnet, wenn sich eine ausreichende Menge Wasser in die Wasseraufnahmevorrichtung angesammelt hat, die einen Wassersäulendruck erzeugt, der größer als ein Unterdruck im Filtergehäuse ist. In der Wasseraufnahmevorrichtung kann sich das in die Rohseite des Filtersystems angesaugte Wasser sammeln, ohne dass es durch die Luftströmung auf der Rohseite in die Filtermatte des Filterelements geschleudert wird. Das Wasserauslassventil wird durch den Unterdruck im Filtergehäuse geschlossen gehalten, so dass durch die Wasserauslassöffnung keine Luft ange- saugt werden kann, die das in der Wasseraufnahmevorrichtung angesammelte Wasser verwirbeln könnte. Erst wenn sich eine bestimmte Menge Wasser angesammelt hat und die dadurch entstandene Wassersäule einen Druck am Wasserauslassventil aufgebaut hat, der größer als der Unterdruck im Filtergehäuse ist, öffnet das Wasserauslassventil und das Wasser kann abfließen. Die Wasseraufnahmevorrichtung muss dabei so di- mensioniert sein, dass sich ein ausreichender Wassersäulendruck aufbauen kann.
Zweckmäßigerweise kann dazu das Wasserauslassventil als Rückschlagventil ausgebildet sein. Auf diese Weise kann wirksam und einfach verhindert werden, dass durch einen Unterdruck im Filtergehäuse Luft durch die Wasserauslassöffnung angesaugt werden kann, die das in der Wasseraufnahmevorrichtung angesammelte Wasser verwirbeln könnte.
In einer alternativen Ausgestaltung kann das Wasserauslassventil auch als eine Blende mit einer Öffnung ausgebildet sein. Zumindest kann mit dieser sehr kostengünstigen Lösung verhindert werden, dass größere Schmutzteilchen oder sonstige Fremdteile über die Wasseraufnahmevorrichtung in das Filtergehäuse gelangen können. Das angesammelte Wasser kann dagegen ohne Hindernisse austreten, sobald es die Höhe vom Boden der Wasseraufnahmevorrichtung, bzw. vom Boden des Wasserauslassventils zur Öffnung in der Blende übersteigt.
In einer anderen alternativen Ausgestaltung kann die Wasserauslassöffnung auch höher als der tiefste Punkt des Bodenbereichs im bestimmungsgemäßen Betrieb des Filtersystems angeordnet sein. Dabei bleibt im Normalfall zwar eine kleine Restmenge an Wasser im Filtergehäuse, dies stört den ungehinderten Betrieb des Filtersystems nicht weiter, sofern das vorhandene Wasser nicht aufgewirbelt und in die Filtermatte geschleudert wird. Vorteilhaft kann die Wasseraufnahmevorrichtung einstückig mit der Gehäusewand ausgebildet sein. Filtergehäuse sind typischerweise Kunststoffspritzgussteile, sodass die Wasseraufnahmevorrichtung günstigerweise gleich mit angespritzt wird. Auf diese Weise gestaltet sich der gesamte Fertigungsprozess des Filtergehäuses mit Wasseraufnahmevorrichtung sehr kostengünstig, da auch die Montagetechnik sehr vereinfacht wird und Abdichtungsprobleme bei der Verbindung der beiden Bauteile wegfallen.
Gleichermaßen günstig kann die Wasseraufnahmevorrichtung einstückig mit dem Wasserauslassventil ausgebildet sein. Auch hier kann möglicherweise die Herstellung der Wasseraufnahmevorrichtung und des Wasserauslassventils aus einem Teil sehr güns- tig sein. Fertigungstechnisch kann die einstückige Fertigung der beiden Teile mit vertretbarem Aufwand dargestellt werden, während die Montage des Filtersystems vereinfacht wird, und Abdichtungsprobleme bei der Verbindung der beiden Bauteile wegfallen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Bodenbereich auf seiner Innenseite mit wenigstens einer Rippe zur Turbulenzminderung des einströmenden Fluids versehen sein, wobei die Rippe mit Durchbrüchen zum Abfließen des abgeschiedenen Wassers zu der Wasserauslassöffnung versehen ist. Rippen können einen strömungsmäßig beruhigten Bereich für das durch den Einlass strömende Luft-Wasser-Gemisch darstellen. Dadurch wird die Abscheidung von Wasser aus dem Luft-Wasser-Gemisch erleichtert. Durchbrüche in den Rippen ermöglichen, dass das Wasser trotzdem in Richtung der Wasserauslassöffnung abströmen kann.
In vorteilhafter Weiterbildung kann die Rohseite mit einem schräg zum Einlass angeordneten Stromungsleitelement versehen sein. Durch ein solches Stromungsleitelement kann zusätzlich ein Beruhigen der Strömung des einströmenden Fluids stattfinden. Durch die Schrägstellung zum Einlass kann ein Teil des einströmenden Fluids in Richtung des Filterelements umgeleitet werden, während hinter dem Stromungsleitelement ein stark beruhigter Bereich entsteht, aus dem auch die Wasserabscheidung erleichtert wird.
Günstigerweise kann das Strömungsleitelement eine perforierte Zwischenwand umfas- sen. Dadurch wird das Beruhigen der Strömung des einströmenden Fluids erleichtert, da ein Teil des auf die perforierte Zwischenwand auftreffenden Fluids durch die Öffnungen in der Zwischenwand hindurchtritt, während ein anderer Teil in Richtung des Filterelements abgelenkt wird. Typische Anstellwinkel hängen von der genauen Geometrie des Filtersystems ab und können im Bereich 10° bis 45° zu der Richtung des einströ- menden Fluids liegen.
Vorteilhaft kann die Wasseraufnahmevorrichtung rohrförmig ausgebildet sein, beispielsweise in Form eines Stutzens oder Schlauchs. Sie kann dabei einstückig mit Gehäusewand des Filtergehäuses ausgebildet sein oder auch einstückig mit dem Wasser- auslassventil und auf einen kurzen Stutzen am Filtergehäuse aufgesteckt oder in ähnlicher Weise befestigt sein.
Zweckmäßigerweise kann das Filtersystem als Luftfilter, insbesondere als Luftfilter einer Brennkraftmaschine verwendet werden. Der sichere Betrieb von Brennkraftmaschinen beruht auch auf einer sicheren und günstigen Filterung der Ansaugluft für den Verbrennungsbetrieb. Das beschriebene Filtersystem stellt dafür eine wirtschaftliche Möglichkeit dar.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen beispielhaft: Fig. 1 eine schematische Anordnung eines Filtersystems mit einer Wasserauslassöffnung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Anordnung eines Filtersystems mit einer höher gelegten Wasserauslassöffnung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 3 eine schematische Anordnung eines Filtersystems mit einer nach unten gerichteten Wasseraufnahmevorrichtung nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 4 eine schematische Anordnung eines Filtersystems mit Rippen an der Innenseite des Bodenbereichs zur Turbulenzminderung des einströmenden Fluids nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
Fig. 5 eine schematische Anordnung eines Filtersystems mit einem Strömungsleitelement in Form einer perforierten Zwischenwand auf der Rohseite nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
Die Darstelllungen in den folgenden Figuren stellen schematische Prinzipdarstellungen eines erfindungsgemäßen Filtersystems 100 dar. Sie sollen dabei die wesentlichen Merkmale in schematischer Form eines erfindungsgemäßen Filtersystems wiedergeben.
Figur 1 zeigt eine schematische Anordnung eines Filtersystems 100 mit einer Wasser- auslassöffnung 120 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Filtersystem 100 umfasst dabei ein Filtergehäuse 108 mit Bodenbereich 1 14 und Deckel 1 10 und einer sich dazwischen erstreckenden Gehäusewand 1 12, einen am Filtergehäuse 108 angeordneten Einlass 102 zum Zuführen eines zu filternden Fluids, insbesondere Luft, einen am Filtergehäuse 108 angeordneten Auslass 104 zur Ableitung des gefilterten Fluids, sowie wenigstens ein Filterelement 10, das zwischen Einlass 102 und Auslass 104 angeordnet ist, und das eine Rohseite 50 von einer Reinseite 52 des Filtersystems 100 trennt. Weiter weist das Filtersystem 100 eine am Filtergehäuse 108 angeordnete Wasserauslassöffnung 120 auf. Dabei ist der Bodenbereich 1 14 im bestimmungsgemäßen Betrieb des Filtersystems 100 mit einem Winkel 12 zur Waagrechten in Richtung der Wasserauslassöffnung 120 geneigt, wobei die Wasserauslassöffnung 120 nahe dem Bodenbereich 1 14 an der Gehäusewand 1 12 angeordnet ist. Dabei kann der Winkel 12, mit dem der Bodenbereich 1 14 zur Waagrechten in Richtung der Wasserauslassöffnung 120 geneigt ist, jeden Winkel größer als 0° und kleiner 45°, bevorzugt jedoch typischerweise kleiner als 20°, betragen. Die Wasserauslassöffnung 120 ist mit einer im Wesentlichen waagrecht liegenden Wasseraufnahmevorrichtung 122 verse- hen, an deren hinterem Ende ein Wasserauslassventil 124 angeordnet ist, wobei sich das Wasserauslassventil 124 öffnet, wenn sich eine ausreichende Menge Wasser in der Wasseraufnahmevorrichtung 122 und im unteren Teil des Bodenbereichs 1 14 angesammelt hat, die einen Wassersäulendruck erzeugt, der größer als ein Unterdruck im Filtergehäuse ist. Die Wasseraufnahmevorrichtung 122 selbst kann gekrümmt sein und/oder einen sich verändernden Querschnitt aufweisen. Das Wasserauslassventil 124 ist typischerweise als Rückschlagventil ausgebildet. Auf diese Weise kann wirksam und einfach verhindert werden, dass durch einen Unterdruck im Filtergehäuse 108 Luft durch die Wasserauslassöffnung 120 angesaugt werden kann, die das in der Wasseraufnahmevorrichtung 122 angesammelte Wasser verwirbeln könnte. Alternativ kann das Wasserauslassventil 124 auch als eine Blende mit einer Öffnung ausgebildet sein.
Es ist möglich, die Wasseraufnahmevorrichtung 122, die bevorzugt rohrförmig ausgebildet sein kann, einstückig mit der Gehäusewand 1 12 auszubilden. Filtergehäuse sind typischerweise Kunststoffspritzgussteile, sodass die Wasseraufnahmevorrichtung 122 günstigerweise gleich mit angespritzt wird. Auf diese Weise gestaltet sich der gesamte Fertigungsprozess des Filtergehäuses 108 mit Wasseraufnahmevorrichtung 122 sehr kostengünstig, da auch die Montagetechnik sehr vereinfacht wird und Abdichtungsprobleme bei der Verbindung der beiden Bauteile wegfallen. Weiter kann die Wasserauf- nahmevorrichtung 122 ebenfalls einstückig mit dem Wasserauslassventil 124 ausgebildet sein. Auch hier kann möglicherweise die Herstellung der Wasseraufnahmevorrichtung 122 und des Wasserauslassventils 124 aus einem Teil sehr günstig sein. Spritzgusstechnisch kann die einstückige Fertigung der beiden Kunststoffteile 122, 124 mit vertretbarem Aufwand dargestellt werden, während die Montage des Filtersystems 100 vereinfacht wird, und Abdichtungsprobleme bei der Verbindung der beiden Bauteile 122, 124 wegfallen.
In Figur 2 ist eine schematische Anordnung eines Filtersystems 100 mit einer höher gelegten Wasserauslassöffnung 120 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Dabei ist die Wasserauslassöffnung 120 höher als der tiefste Punkt des Bodenbereichs 1 14 im bestimmungsgemäßen Betrieb des Filtersystems 100 angeordnet. Da das abfließende Wasser erst den Absatz 130 übersteigen muss, um zur Wasserauslassöffnung zu gelangen, bleibt im Normalfall zwar eine kleine Restmenge an Wasser im Filtergehäuse 108, dies stört den ungehinderten Betrieb des Filtersystems 100 nicht weiter, sofern das vorhandene Wasser nicht aufgewirbelt und in die Filtermatte des Filterelements 10 geschleudert wird.
Figur 3 zeigt eine schematische Anordnung eines Filtersystems 100 mit einer nach un- ten gerichteten Wasseraufnahmevorrichtung 122 nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dabei kann das abfließende Wasser sich in der nach unten gerichteten Wasseraufnahmevorrichtung 122 sammeln und dann durch den dabei auftretenden hydrostatischen Druck bei Überschreiten eines definierten Grenzdrucks des Wasserauslassventils 124 und des im Filtersystem 100 möglicherweise herrschenden Un- terdrucks das Wasserauslassventil 124 öffnen, sodass es in die Umgebung abfließen kann.
In Figur 4 ist eine schematische Anordnung eines Filtersystems 100 mit Rippen 126 an der Innenseite 1 16 des Bodenbereichs 1 14 zur Turbulenzminderung des einströmenden Fluids nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Der Bodenbereich 1 14 ist auf seiner Innenseite 1 16 mit den Rippen 126 zur Turbulenzminderung des einströmenden Fluids versehen, wobei die Rippen 126 Durchbrüche (nicht sichtbar), beispielsweise Öffnungen, Bohrungen oder Aussparungen in den Rippen 126, zum Abfließen des abgeschiedenen Wassers zu der Wasserauslassöffnung 120 aufweisen.
Figur 5 zeigt eine schematische Anordnung eines Filtersystems 100 mit einem Strö- mungsleitelement 128 in Form einer perforierten Zwischenwand auf der Rohseite 50 des Filtersystems 100 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Rohseite 50 ist dabei mit einem schräg zum Einlass 102 angeordneten Strömungsleitelement 128 versehen. Durch ein solches Strömungsleitelement 128 kann zusätzlich ein Beruhigen der Strömung des einströmenden Fluids stattfinden. Durch die Schräg- Stellung zum Einlass kann ein Teil des einströmenden Fluids in Richtung des Filterelements 10 umgeleitet werden, während auf der der Strömung abgewandten Seite des Strömungsleitelementes 128 ein stark beruhigter Bereich entsteht, aus dem auch die Wasserabscheidung erleichtert wird. Günstigerweise kann das Strömungsleitelement 128 eine perforierte Zwischenwand umfassen. Dadurch wird das Beruhigen der Strö- mung des einströmenden Fluids erleichtert, da ein Teil des auf die perforierte Zwischenwand auftreffenden Fluids durch die Öffnungen in der Zwischenwand hindurchtritt, während ein anderer Teil in Richtung des Filterelements 10 abgelenkt wird. Typische Anstellwinkel hängen von der genauen Geometrie des Filtersystems 100 ab und können im Bereich 10° bis 45° zu der Richtung des einströmenden Fluids liegen. Das Strömungsleitelement 128 kann zur verbesserten Strömungsführung gekrümmt sein.

Claims

Ansprüche
1 . Filtersystem (100) umfassend
- ein Filtergehäuse (108) mit Bodenbereich (1 14) und Deckel (1 10) und einer sich dazwischen erstreckenden Gehäusewand (1 12),
einen am Filtergehäuse (108) angeordneten Einlass (102) zum Zuführen eines zu filternden Fluids, insbesondere Luft,
einen am Filtergehäuse (108) angeordneten Auslass (104) zur Ableitung des gefilterten Fluids,
wenigstens ein Filterelement (10), das zwischen Einlass (102) und Auslass (104) angeordnet ist, und das eine Rohseite (50) von einer Reinseite (52) des Filtersystems (100) trennt,
eine am Filtergehäuse (108) angeordnete Wasserauslassoffnung (120), wobei insbesondere der Bodenbereich (1 14) im bestimmungsgemäßen Betrieb des Filtersystems (100) mit einem Winkel (12) zur Waagrechten in Richtung der Wasserauslassoffnung (120) geneigt ist, wobei die Wasserauslassoffnung (120) nahe dem Bodenbereich (1 14) an der Gehäusewand (1 12) angeordnet ist.
2. Filtersystem nach Anspruch 1 , wobei die Wasserauslassoffnung (120) mit einer Wasseraufnahmevorrichtung (122) versehen ist, an deren unterem Ende ein Wasserauslassventil (124) angeordnet ist, wobei sich das Wasserauslassventil (124) öffnet, wenn sich eine ausreichende Menge Wasser in der Wasseraufnahmevorrichtung (122) angesammelt hat, die einen Wassersäulendruck erzeugt, der größer als ein Unterdruck im Filtergehäuse ist.
3. Filtersystem nach Anspruch 2, wobei das Wasserauslassventil (124) als Rückschlagventil ausgebildet ist.
4. Filtersystem nach Anspruch 2, wobei das Wasserauslassventil (124) als eine Blende mit einer Öffnung ausgebildet ist.
5. Filtersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wasseraus- lassöffnung (120) höher als der tiefste Punkt des Bodenbereichs (1 14) im bestimmungsgemäßen Betrieb des Filtersystems (100) angeordnet ist.
6. Filtersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wasserauf- nahmevorrichtung (122) einstückig mit der Gehäusewand (1 12) ausgebildet ist.
7. Filtersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Wasseraufnahmevorrichtung (122) einstückig mit dem Wasserauslassventil (124) ausgebildet ist.
8. Filtersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Bodenbereich (1 14) auf seiner Innenseite (1 16) mit wenigstens einer Rippe (126) zur Turbulenzminderung des einströmenden Fluids versehen ist, wobei die Rippe (126) mit Durchbrüchen zum Abfließen des abgeschiedenen Wassers zu der Wasser- auslassöffnung (120) versehen ist.
9. Filtersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rohseite (50) mit einem schräg zum Einlass (102) angeordneten Strömungsleitelement (128) versehen ist.
10. Filtersystem nach Anspruch 9, wobei das Strömungsleitelement (128) eine perforierte Zwischenwand umfasst.
1 1 . Filtersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wasseraufnahmevorrichtung (122) rohrförmig ausgebildet ist.
12. Filterelement, trennend eine Rohseite (50) und eine Reinseite (52), wobei das Filterelement (10) angeordnet ist zwischen Einlass (102) und Auslass (104) eines Filtersystems (100) nach einem der vorherigen Ansprüche.
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