Beschreibung
Filterelement, insbesondere zur Gasfiltration Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Filterelement, insbesondere zur Gasfiltration, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 .
Stand der Technik
In der DE 10 201 1 083 657 A1 wird ein Filterelement beschrieben, das für eine Frischluftanlage eines Fahrzeugs eingesetzt wird und zwei separat ausgebildete, als Faltenfilter ausgeführte Filtermediumkörper aufweist. Das Filterelement umfasst einen Trägerkörper mit zwei Stirnplatten, die über zwei parallele Leisten miteinander verbunden sind. In einer der Stirnplatten ist eine Abströmöffnung für das gereinigte Fluid eingebracht. Die beiden Filtermediumkörper werden einander gegenüberliegend und mit Abstand zueinander zwischen die Stirnplatten und die verbindenden Leisten eingesetzt, so dass ein zwischenliegender Reinraum gebildet ist, aus dem das gereinigte Fluid über die Abströmöffnung in der einen Stirnplatte abgeleitet werden kann. Die beiden Filtermediumkörper sind quaderförmig ausgebildet und im Filterelement spiegelbildlich zueinander angeordnet.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kompakt ausgeführtes Filterelement mit hoher Filtrationsleistung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Das erfindungsgemäße Filterelement wird bevorzugt zur Gasfiltration eingesetzt, bei- spielsweise zur Filtration der Verbrennungsluft für eine Brennkraftmaschine oder zur Reinigung der Frischluft, welche Kabinen wie zum Beispiel Fahrzeuginnenräumen zugeführt wird. Es ist aber auch eine Anwendung zur Filtration von Flüssigkeiten möglich.
Das Filterelement umfasst ein Filterelementgehäuse, welches einen Trägerkörper bildet, und mindestens einen ersten und einen zweiten Filtermediumkörper, an denen die Filtration des Fluids stattfindet. Der erste und der zweite Filtermediumkörper sind in das Filterelementgehäuse des Filterelements eingesetzt und begrenzen einen gemein- samen Reinraum, in welchem das gereingte Fluid abströmseitig der beiden Filtermediumkörper gesammelt wird, welches anschließend über eine Abströmöffnung abgeleitet wird. In das Filterelementgehäuse können Aufnahmetaschen eingebracht sein, in die die Filtermediumkörper eingesetzt sind. Die Abströmseiten des ersten und des zweiten Filtermediumkörpers liegen winklig zueinander und nehmen somit eine nicht-parallele Relativlage zueinander ein. Die winklige Anordnung verbessert die Anpassung des Filterelements an unterschiedliche Einbaugegebenheiten bei zugleich kompakter Ausführung des Filterelements. Es ist beispielsweise möglich, sich über Eck erstreckende Einbauräume zum Einbau des winklig ausgebildeten Filterelements zu nutzen, so dass auch derartige Einbauräume in effizienter Weise für die Filtration von Fluiden genutzt werden können.
Alternativ oder zusätzlich zur winkligen Relativanordnung der Abströmseite der Filtermediumkörper ist es auch möglich, die Anströmseiten der Filtermediumkörper winklig zueinander auszurichten. In bevorzugter Ausführung weisen die beiden Filtermediumkörper jeweils zumindest annähernd Quaderform auf, so dass die Anström- und die Abströmseite innerhalb jedes Filtermediumkörpers parallel zueinander liegen und bei winkliger Relativanordnung sowohl die Anströmseiten als auch die Abströmseiten der Filtermediumkörper zueinander eine Winkelposition einnehmen.
Die beiden Filtermediumkörper sind entweder identisch aufgebaut und vorzugsweise spiegelsymmetrisch zueinander im Filterelementgehäuse des Filterelements aufgenommen oder, gemäß einer alternativen Ausführung, nicht-symmetrisch aufgebaut, indem beispielsweise ein Filtermediumkörper eine Stufe oder Abschrägung aufweist.
Die Filtermediumkörper sind im Filterelement in der Weise angeordnet, dass die senkrecht zu den Abströmseiten und/oder die Anströmseiten stehenden Mittelebenen durch den ersten und/oder zweiten Filtermediumkörper zueinander winklig angeordnet sind.
Die Mittelebenen-Schnittachse kann ggf. mit der Längsachse des Filterelements zusammenfallen, welche beispielsweise parallel zu einer Abströmseite eines Filtermediumkörpers verläuft. Die Mittelebenen-Schnittachse kann aber auch nicht-identisch mit der Längsachse des Filterelements sein.
Die Mittelebenen schließen miteinander beispielsweise einen Winkel ein, der kleiner als 180° ist und maximal 90° beträgt. Vorteilhafterweise besitzt auch das Filterelement mit dem Filterelementgehäuse in dieser Ausführung Winkelform, wobei der Winkel des Filterelementgehäuses dem Winkel entspricht, den die Mittelebenen miteinander ein- schließen.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung sind die Abströmseite und/oder die Anströmseite des ersten und/oder zweiten Filtermediumkörpers gegenüber der Mittelebenen-Schnittachse - ggf. der Längsachse des Filterelements - winklig angeordnet. Beispielsweise kann die Abströmseite des ersten Filtermediumkörpers parallel und die Abströmseite des zweiten Filtermediumkörpers winklig und damit nicht-parallel zur Mittelebenen-Schnittachse bzw. der Längsachse des Filterelements verlaufen. Es ist auch möglich, dass die Abströmseiten des ersten und des zweiten Filtermediumkörpers unterschiedliche Winkel mit der Mittelebenen-Schnittachse bzw. der Längsachse des Filterelements einnehmen. Der Winkel gegenüber der Mittelebenen-Schnittachse bzw. der Längsachse des Filterelements ist vorzugsweise größer als 0° und beträgt maximal 60°.
Die Mittelebenen durch die Filtermediumkörper können parallel oder koplanar zu- einander angeordnet sein, wobei im Falle einer koplanaren Ausführung die Mittelebenen die Längsachse des Filterelementes schneiden und bei paralleler Anordnung die Filtermediumkörper versetzt zueinander angeordnet sind. Es ist aber auch möglich, zusätzlich zu der winkligen Anordnung der Anström- oder Abströmseite eines Filtermediumkörpers auch eine winklige Anordnung der Mittelebene mindestens eines Filter- mediumkörpers vorzusehen, so dass ein oder beide Filtermediumkörper in zwei verschiedenen Ebenen winklig geneigt sind.
Die Filtermediumkörper sind beispielsweise als Faltenfilter ausgeführt, es konnnnen aber auch Ausführungen der Filtermediumkörper aus einem kompakten Filtermaterial in Betracht. Im Falle einer Ausführung als Faltenfilter weist wenigstens eine Faltentasche des ersten Filtermediumkörpers eine andere Ausrichtung auf als wenigstens eine Faltentasche des zweiten Filtermediumkörpers. Im Speziellen weisen die Falten des ersten Filtermediumkörpers eine übereinstimmende erste Ausrichtung auf und weisen die Falten des zweiten Filtermediumkörpers eine übereinstimmende zweite Ausrichtung auf, wobei sich die erste und zweite Ausrichtung aber unterscheiden. Die Ausrichtung einer Faltentasche entspricht insbesondere ihrer Tiefenrichtung, d. h. die Richtung, in der der Faltengrund auf die Faltenöffnung folgt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung erstreckt sich die Abströmöffnung zu- mindest annähernd koaxial oder zumindest annähernd parallel zur Längsachse des Filterelements. Hierbei verläuft die Achse durch die Abströmöffnung koaxial bzw. parallel oder annähernd koaxial bzw. parallel zur Längsachse des Filterelements. Die Abströmöffnung befindet sich in diesem Fall bevorzugt in einem Seiten- oder Stirnteil des Filterelementgehäuses, das den Reinraum beherbergt.
In Betracht kommt aber auch eine Ausführung, bei der die Achse der Abströmöffnung zumindest annähernd senkrecht zur Längsachse des Filterelements angeordnet ist. In diesem Fall liegt die Abströmöffnung in einem Boden- oder Deckelteil des Filterelementgehäuses.
An die Abströmöffnung kann sich ein Abströmrohr anschließen, das entweder einteilig mit dem Filterelementgehäuse oder als separates Bauteil ausgeführt ist und mit dem Filterelementgehäuse verbunden wird. Das Filterelementgehäuse kann, gemäß weiterer zweckmäßiger Ausführung, im Bereich des Reinraums gekrümmt oder geknickt ausgeführt sein. Die Krümmung folgt insbesondere der winkligen Anordnung der Filtermediumkörper an diagonal gegenüberliegenden Seiten des Filterelementgehäuses. Es kommt sowohl eine gebogene Aus-
führung des Filterelementgehäuses im Bereich des Reinraums in Betracht als auch eine winklige Ausbildung des Filterelementgehäuses.
Sofern die Anström- und/oder Abströmseiten der beiden Filtermediumkörper winklig zur Längsachse des Filterelements gerichtet sind und zugleich die Mittelebenen durch die Filtermediumkörper koplanar angeordnet sind, kommt auch eine Ausführung des Filterelementgehäuses im Bereich des Reinraums in Trapezform in Betracht.
Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung sind am Filterelementgehäuse Aufnahmetaschen ausgebildet, die zur Aufnahme des ersten und des zweiten Filtermediumkörpers dienen. Die Innenkontur der Aufnahmetaschen kann an die Außenkontur des jeweils aufgenommenen Filtermediumkörpers angepasst sein. Hierdurch wird eine formschlüssige, sichere Aufnahme der Filtermediumkörper in den Aufnahmetaschen erreicht. Filtermediumkörper können in einfacher Weise in die nach außen offenen Aufnahmetaschen eingesteckt werden, die mit dem Reinraum strömungsver- bunden sind, insbesondere unmittelbar an den Reinraum in dem Filterelementgehäuse angrenzen. Vorteilhafterweise ist für eine strömungsdichte Verbindung der Filtermediumkörper am Filterelementgehäuse ein umlaufender Dichtrand in jeder Aufnahmetasche gebildet, an dem der jeweilige Filtermediumkörper auf Kontakt liegt. Die Dicht- masse des Dichtrandes kann zugleich für eine Verklebung des Filtermediumkörpers in der Aufnahmetasche dienen.
Die Filtermediumkörper können die gleiche Geometrie aufweisen und gleich groß ausgebildet sein oder unterschiedlich groß und/oder mit unterschiedlicher Geometrie ver- sehen sein.
Das Filterelementgehäuse ist zweckmäßigerweise als ein Kunststoff-Spritzgussbauteil ausgeführt. Es ist sowohl möglich, das Filterelementgehäuse als einteiliges Kunststoff- Spritzgussbauteil auszuführen als auch aus mehreren, separaten Bauteilen zusammen- zusetzen, die jeweils als Kunststoff-Spritzgussbauteile ausgebildet sind.
Das Filterelement mit den mindestens zwei Filtermediumkörpern bildet ein Filtereinsatzteil, das in ein Filtergehäuse einer Filtereinrichtung einsetzbar ist. Das Filterelement
bildet hierbei eine zusammenhängende Baueinheit, die insgesamt in das Filtergehäuse einsetzbar bzw. aus diesem zu entnehmen ist.
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 Explosionsdarstellung ein Filterelement mit einem Filterelementgehäuse, das einen Trägerkörper zur Aufnahme von zwei quaderförmigen, diametral gegen- überliegenden Filtermediumkörpern aufweist, die in jeweils eine Aufnahmetasche am Filterelementgehäuse einsetzbar sind, wobei die Aufnahmetaschen und die Filtermediumkörper winklig zueinander sowie gegenüber der Längsachse des Filterelements ausgerichtet sind, Fig. 2 das Filterelement gemäß Fig. 1 im zusammengesetzten Zustand,
Fig. 3 einen Schnitt quer durch das Filterelement gemäß den Fig. 1 bzw. 2,
Fig. 4 ein Filterelement in einer Ausführungsvariante, bei der eine Abströmöffnung eines Reinraums in dem Filterelementgehäuse senkrecht zur Längsachse des
Filterelements angeordnet ist,
Fig. 5 einen Schnitt quer durch das Filterelement gemäß Fig. 4, Fig. 6 ein Filterelement in einer weiteren Ausführungsvariante, die ebenso wie bei Fig.
4 eine Abströmöffnung in senkrechter Anordnung zur Längsachse des Filterelements aufweist, wobei die Abströmöffnung auf der konvex gekrümmten Seite des Filterelementgehäuses angeordnet ist, Fig. 7 einen Schnitt quer durch das Filterelement gemäß Fig. 6,
Fig. 8 ein Filterelement in einer weiteren Ausführungsvariante, in der die Anström- und Abströmseite eines Filtermediumkörpers mit der Längsachse des Filterelements einen Winkel einschließt, Fig. 9 eine perspektivische Ansicht eines Filterelements mit zwei als Faltenfilter ausgeführten Filtermediumkörpern,
Fig. 10 das Filterelement gemäß Fig. 9 in Draufsicht. In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In den Fig. 1 bis 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel mit einem Filterelement 1 für eine Filtereinrichtung zur Gasfiltration dargestellt. Das Filterelement 1 bildet eine zusammen- hängende Baueinheit und umfasst einen ersten Filtermediumkörper 2 und einen zweiten Filtermediumkörper 3 an einem Filterelementgehäuse 17, das einen Reinraum 4 für das in den Filtermeidumkörpern 2, 3 filtrierte Fluid aufweist. Die Filtermediumkörper 2, 3 sind in Aufnahmetaschen 18, 19 eingesetzt, die sich an diametral gegenüberliegenden Seiten des Filterelementgehäuses 17 befinden und nach außen offen ausgebildet sind. Die Aufnahmetaschen 18, 19 sind mit ihrer Innenkontur an die Außenkontur der aufzunehmenden Filtermediumkörper 2, 3 angepasst und weisen eine umlaufende Wandung 21 bzw. 22 auf, die im Bereich ihrer Längsseiten mit einer reduzierten Höhe versehen ist, so dass die aufgenommenen Filtermediumkörper 2, 3 zum Teil auch über ihre Umfangsseiten von dem zu filtrierenden Fluid angeströmt werden können.
In den Aufnahmetaschen 18, 19 befindet sich ein umlaufender Kontaktbereich 20, der beispielsweise als nach innen vorstehender, umlaufender Absatz ausgeführt ist und auf dem die eingesetzten Filtermediumkörper 2, 3 aufliegen. Auf den Kontaktbereich kann gegebenenfalls eine Dichtmasse aufgetragen werden, welche einen Dichtrand zum Abdichten und Verkleben der eingesetzten Filtermediumkörper 2, 3 bildet.
In das Filterelementgehäuse 17, das einen Trägerkörper zur Aufnahme und Halterung der Filtermediumkörper 2, 3 bildet, ist eine Abströmöffnung 8 eingebracht, an die ein kurzes Abströmrohr 9 angeschlossen ist, welches einteilig mit dem Filterelementgehäuse 17 ausgebildet ist. Abströmöffnung 8 und Abströmrohr 9 liegen mit ihrer Achse koaxial zur Längsachse 10 des Filterelementgehäuse 17. Die beiden quaderförmigen Filtermediumkörper 2, 3 liegen mit ihrer Anström- bzw. Rohseite sowie mit ihrer Abström- bzw. Reinseite, die an den Reinraum 4 unmittelbar angrenzt, parallel zur Längsachse 10 des Filterelements 1 . In Fig. 3 sind Mittelebenen 25, 26 durch die Filtermediumkörper 2, 3 eingetragen, die senkrecht zu den Anström- und Abströmseiten der Filtermediumkörper 2, 3 stehen. Die Mittelebenen-Schnittachse fällt mit der parallel zur Abströmseite mindestens eines Filtermediumkörpers verlaufenden Längsachse 10 des Filterelements zusammen. Die Mittelebenen 25, 26 schließen zueinander einen Winkel ein, der im Ausführungsbeispiel bei annähernd 30° liegt. Das Filterelementgehäuse 17 weist auf der Außenseite eine konvexe, gebogene Krümmung auf und ist auf der Innenseite mit einem Winkel versehen, der dem Winkel zwischen den Mittelebenen 25 und 26 entspricht. Die Abströmöffnung 8 und das Abströmrohr 9 befinden sich an dem Seiten- bzw. Stirnteil des Filterelementgehäuses 17 zwischen den beiden Filtermediumkörpern 2, 3.
In den Fig. 4 und 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem analog zum ersten Ausführungsbeispiel die Mittelebenen der beiden diametral gegenüberliegend angeordneten Filtermediumkörper 2, 3 sich in der Längsachse 10 des Filterelements 1 schneiden und einen Winkel einschließen. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbei- spiel befindet sich jedoch die Abströmöffnung 8 und das angeschlossene Abströmrohr auf einem Wandteil des Filterelementgehäuses 17, das sich parallel zur Längsachse 10 des Filterelements 1 erstreckt; die Achse von Abströmöffnung 8 und Abströmrohr 9 verläuft senkrecht zur Längsachse 10 des Filterelements. Das Filterelementgehäuse 17 ist gekrümmt bzw. gebogen ausgeführt, wobei sich die Abströmöffnung und das Abströmrohr 9 auf der konkav gekrümmten Innenseite des Filterelementgehäuses 17 befinden.
In den Fig. 6 und 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Filterelement 1 dargestellt, bei dem ebenso wie beim Beispiel gemäß den Fig. 4 und 5 die Abströmöffnung sowie das Abströmrohr 9 senkrecht zur Längsachse 10 des Filterelements 1 angeordnet sind. Im Unterschied zum vorherigen Ausführungsbeispiel sind jedoch Abström- Öffnung 8 und Abströmrohr 9 auf der konvex gekrümmten Außenseite des Filterelementgehäuses 17 im Bereich zwischen den Filtermediumkörpern 2 und 3 angeordnet.
In Figur 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Filterelements 1 dargestellt, bei dem die beiden Filtermediumkorper 2 und 3, die den zwischenliegenden Reinraum 4 begrenzen, jeweils quaderförmig ausgebildet sind, wobei jedoch nur der erste Filtermediumkorper 2 parallel zur Längsachse 10 des Filterelements 1 verläuft, wohingegen der zweite Filtermediumkorper 3 unter einem Winkel zur Längsachse 10 liegt. Die beiden Filtermediumkorper 2 und 3 sind vorzugsweise identisch aufgebaut und weisen die gleichen Dimensionen auf. Aufgrund der Schrägstellung des zweiten Filtermediumkörpers 3 bezogen auf die Längsachse 10 ergibt sich ein von Bodenteil 5, Deckelteil 6 und Seitenteilen 7 des Filterelementgehäuses eingeschlossener Reinraum 4 mit einem trapezförmigen Grundquerschnitt. Die Mittelebenen der Filtermediumkorper 2 und 3 liegen koplanar zueinander, die Längsachse 10 des Filterelements 1 liegt in den Mittel- ebenen.
In den Fig. 9 und 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem Filterelement 1 dargestellt, dessen beide Filtermediumkorper 2 und 3 als Faltenfilter ausgebildet sind. Die Falten erstrecken sich zwischen der außen liegenden Anström- bzw. Rohseite der Filtermediumkorper und der innen liegenden, an den Reinraum 4 angrenzenden Abström- bzw. Reinseite 2a bzw. 3a. Die Filtermediumkorper 2 und 3 sind jeweils quaderförmig ausgebildet und können gleiche Dimensionen aufweisen.
Die Filtermediumkorper 2 und 3 unterscheiden sich im Hinblick auf ihre Winkelaus- richtung bezogen auf die Längsachse 10 des Filterelements 1 . Der erste Filtermediumkorper 2 ist parallel zur Längsachse 10 ausgerichtet, so dass seine Abströmseite 2a ebenfalls parallel zur Längsachse 10 verläuft. Die Abströmseite 3a des zweiten Filtermediumkörpers 3 nimmt dagegen mit der Längsachse 10 einen Winkel ein, der im Aus-
führungsbeispiel in einem Winkelbereich größer als 5° und kleiner als 10° liegt. Aufgrund der quaderförmigen Ausführung des Filtermediumkörpers 3 nimmt auch die Außen- bzw. Anströmseite, die parallel zur Abströmseite 3a verläuft, mit der Längsachse 10 einen Winkel ein. Bei dem ersten Filtermediumkörper 2 ist dagegen aufgrund der parallelen Ausrichtung auch die Anströmseite parallel zur Längsachse 10. Die Mittelebenen der Filtermediumkörper 2 und 3 liegen wie beim vorherigen Ausführungsbeispiel koplanar zueinander, wobei die Längsachse 10 des Filterelements 1 in den Mittelebenen liegt. In einigen Figuren sind die Faltenrücken 30 der als Faltenfilter ausgebildeten Filtermediumkörper 2, 3 angedeutet.