WO2019063456A1 - Luftfiltereinrichtung, insbesondere für eine brennkraftmaschine - Google Patents

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WO2019063456A1
WO2019063456A1 PCT/EP2018/075733 EP2018075733W WO2019063456A1 WO 2019063456 A1 WO2019063456 A1 WO 2019063456A1 EP 2018075733 W EP2018075733 W EP 2018075733W WO 2019063456 A1 WO2019063456 A1 WO 2019063456A1
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air
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flow
round
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Daniel Schmid
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Mann+Hummel Gmbh
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    • F02M35/024Air cleaners using filters, e.g. moistened
    • F02M35/02416Fixing, mounting, supporting or arranging filter elements; Filter element cartridges
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    • F02M35/0205Details, e.g. sensors or measuring devices
    • F02M35/0207Details, e.g. sensors or measuring devices on the clean air side

Definitions

  • Air filter device in particular for an internal combustion engine.
  • the invention relates to an air filter device, in particular for an internal combustion engine, with a round filter element, which can be flowed through radially by the air, according to the preamble of claim 1.
  • an air filter for an internal combustion engine which has a hollow cylindrical round filter element in a filter housing, which is flowed through radially from outside to inside by the air to be cleaned.
  • the air filter is provided with a so-called cold Landansaug shark, which is a chambered chamber on the raw side of the round filter element, is sucked into the air via a vacuum valve. In regular operation, the vacuum valve remains closed and the sucked air is passed over the other areas of the lateral surface of the round filter element to perform the filtration.
  • the round filter element sets and it can be performed with the exceeding of a defined pressure difference over the chambered area air to the unpolluted portion of the round filter element.
  • Comparable air filters are also described in DE 10 2013 014 628 A1 and DE 103 32 453 A1.
  • DE 20 2007 001 798 U1 discloses an air filter housing with therein received air filter element, which is formed as a hollow cylinder.
  • the air filter housing can be fastened via connecting elements to a support part of a motor vehicle or a machine.
  • the hollow cylindrical filter element lies obliquely in the receiving air filter housing, wherein the longitudinal axis of the filter element with respect to the horizontal at an angle of takes about 30 °.
  • the air to be cleaned is introduced via an inflow opening in the air filter housing, then the filter element is flown over its cylindrical outer sides, wherein the cleaned air is discharged axially from the interior of the filter element and from the filter housing.
  • DE 1 1 2008 002 514 B4 discloses an air filter for an internal combustion engine, wherein the air filter comprises a filter housing and a filter element with a filter medium body designed as a flat filter in cuboid shape.
  • the filter element is inserted obliquely into the filter housing and occupies an angle of approximately 30 ° with respect to the horizontal.
  • the partition divides a water collecting space within the filter housing, in which water is collected, which drips off from the filter element.
  • the invention has for its object to improve the reliability of an air filter device with simple constructive measures. This object is achieved with the features of claim 1.
  • the dependent claims indicate expedient developments.
  • the air filter device according to the invention is used in particular for filtering the combustion air for internal combustion engines.
  • the air filter device can be installed in the intake tract of an internal combustion engine in a motor vehicle.
  • the air filter device has a filter housing and a filter element accommodated in the round filter element, which is formed as a hollow cylinder and radially from outside to inside - based on the longitudinal axis of the round filter element - is traversed by the air to be cleaned.
  • a flow opening is introduced, which is located within a housing-side flow chamber.
  • the Strömungskannnner is partitioned with chamber walls of the surrounding areas in the filter housing, the chamber walls facing in the direction of the round filter element.
  • the round filter element can be inserted into the filter housing such that the round filter element lies obliquely in the filter housing and the longitudinal axis of the round filter element encloses an angle greater than 0 ° and less than 90 ° with the plane of at least one chamber wall.
  • This oblique position of the round filter element ensures that the lateral surface of the round filter element points downwards in the direction of the upwardly open flow chamber and, accordingly, an obliquely extending discharge or draining surface is provided on the lateral surface in the direction of the flow chamber.
  • water droplets on the lateral surface of the round filter element can be dripped into the flow chamber under the effect of its weight and collected in the flow chamber, the collected water being discharged continuously or periodically from the flow chamber.
  • Particles such as dust or dirt particles can solve better due to the inclination of the round filter element of the lateral surface, so that the risk of loss of function due to a clogging of the lateral surface is reduced.
  • the round filter element comprises, for example, a hollow-cylindrical filter medium body and a nonwoven covering the outside of the filter medium body for separating water droplets.
  • a portion of an end edge of the round filter element which is formed in the transition from the cylindrical surface to the end face, within the flow chamber or at least on the end face of a chamber wall of the flow chamber. This ensures that the corresponding portion of the end edge occupies the lowest, lowest and the bottom of the filter housing facing position of the round filter element.
  • Water droplets settling on the lateral surface can flow down the oblique lateral surface in the direction of the low-lying front edge, the flow being limited by the chamber wall and the water droplets reaching the chamber wall the Kannnnerwandinnenseite run down towards the bottom of the flow chamber.
  • the angle between the longitudinal axis of the round filter element and the plane of at least one chamber wall is between 30 ° and 60 °, for example between 30 ° and 45 °.
  • This angular position is sufficient to clearly support an outflow and drop of settled water from the lateral surface of the round filter element into the flow chamber.
  • the flow chamber extends for example over an angular range of the round filter element of at least 10 °, at least 15 °, at least 20 °, at least 25 ° or at least 30 ° and on the other hand, for example, a maximum of 45 °.
  • This angular segment ensures a sufficiently large flow chamber in the circumferential direction.
  • the flow chamber extends for example over at least 30% to a maximum of 60% of the axial length of the round filter element.
  • the flow chamber in a preferred embodiment has a rectangular cross-sectional shape.
  • the chamber walls on each side of the rectangular circular cross-sectional shape run approximately vertically to the bottom region of the flow chamber.
  • the flow chamber forms a water discharge chamber, in which dripping water is collected and discharged from the jacket surface of the round filter element.
  • the water discharge chamber has an outlet valve, which is usually in a closed position and is placed in the opening position with the exceeding of a limit pressure of the water in the water discharge chamber, whereupon the water is discharged from the water discharge chamber via the flow opening.
  • the outlet valve is located in or adjacent to the flow opening in the water discharge chamber, which is located at the bottom or near the ground in the water discharge chamber.
  • the outlet valve may for example be formed as a beak valve, which is arranged below and at a vertical distance from the flow opening in the water discharge chamber, so that builds up with increasing water level in the water discharge a hydrostatic pressure with the reaching or exceeding of a limit pressure to open the discharge valve and a discharge of water from the water discharge chamber leads. If necessary, other versions of exhaust valves come into consideration.
  • the outlet valve may be located in or at the end of a length of tubing extending down the bottom of the flow opening so that water may accumulate in the length of tubing and build up a corresponding hydrostatic pressure.
  • the flow chamber forms an air intake chamber, which is divided off in particular from the surrounding areas in the interior of the filter housing via the chamber walls.
  • the flow opening in the air intake chamber is provided with a negative pressure valve, which is adjusted from a closed to an open position with the exceeding of a defined pressure difference between the air in the air intake chamber and the ambient air, so that from the outside via the flow opening air into the air intake chamber can flow in and continue to flow through the chambered area of the round filter element.
  • a cold land suction device is realized, which opens in cases where the remaining areas of the lateral surface of the round filter element, for example, snow or ice crystals are added and sufficient air flow through these areas is no longer guaranteed.
  • the air intake chamber but also an operation in a dusty, dirt-laden environment in which the outer surface of the round filter element can be clogged with dust or dirt particles outside of the air intake chamber.
  • the negative pressure valve opens in the flow opening as soon as a defined differential pressure between the negative pressure in the air intake chamber and the environment is exceeded.
  • the flow chamber is used either only as Wasseraustragshunt or only as Heilansaughunt.
  • the flow chamber forms both a water discharge chamber and an air intake chamber; In this case, adjacent to or in the flow opening, which is introduced into the flow chamber, both an outlet valve and a vacuum valve is introduced.
  • both valves can be integrated within a common valve housing.
  • the end faces of the chamber walls are located on the mantle surface of the round filter element.
  • On the outside of the round filter element may be a Fleece are located on which water droplets can accumulate.
  • the end faces of the chamber walls are advantageously pressed into the lateral surface of the round filter element.
  • FIG. 1 shows a section through an air filter device for an internal combustion engine with a water discharge chamber at the bottom of the filter housing and an obliquely inserted round filter element
  • FIG. 4 shows a section through an air filter device in a variant embodiment in which a bottom-side air intake chamber is introduced into the filter housing, with a circular filter element obliquely inserted into the filter housing, FIG.
  • FIG. 5 is a perspective view of the air filter device with the housing cover removed
  • FIG. 8 shows a section through an air filter device in a further embodiment, in which a bottom-side flow chamber forms both a water discharge chamber and an air intake chamber,
  • Fig. 10 is a plan view of the filter housing with removed housing cover.
  • FIG. 1 to 3 a first embodiment of an air filter device 1 is shown, which can be integrated into the intake tract of an internal combustion engine for filtration of the combustion air.
  • the air filter device 1 comprises a filter housing 2 and a filter element 3 inserted into the filter housing 2 as an air filter element, which is formed as a hollow cylinder and by the air to be filtered radially from outside to insideteur- is flowing.
  • the longitudinal axis of the round filter element 3 is marked with reference character 4.
  • the supply of the unfiltered air takes place in accordance with flow arrow 5 via a housing-side inlet connection 6, via which the air is introduced into the interior of the filter housing 2.
  • the cleaned air is discharged axially in accordance with the flow arrow 7 via a housing-side outlet connection 8.
  • the hollow cylindrical round filter element 3 has a likewise hollow cylindrical filter medium body 9, on the inside of a support frame 10 is arranged made of plastic, which lines an internal flow space through which the cleaned air is discharged axially according to arrow 7.
  • a fleece 1 On the outside of the filter medium body 9 is a fleece 1 1, are collected on the water droplets, which are carried in the unfiltered air.
  • an internal flow chamber 12 At the bottom of the filter housing 2 is an internal flow chamber 12, which is enclosed by chamber walls 13 and the bottom side has a flow opening 14 which serves as a discharge opening.
  • the flow chamber 12 has the function of a water discharge chamber for collecting and discharging water, which deposits on the web 1 1 of the round filter element 3.
  • a pipe section 15 is attached from the outside, which extends vertically downwards and on whose end face there is an outlet valve 16 which is designed, for example, as a beak valve. With the accumulation of water in the flow chamber 12, this passes through the flow opening 14 in the pipe section 15 and here builds up a hydrostatic water pressure. As soon as the hydrostatic water pressure exceeds a defined limit pressure, the outlet valve 16 opens and the water flows down from the flow chamber 12 and the pipe section 15.
  • the round filter element 3 is arranged obliquely in the filter housing 2.
  • the longitudinal axis 4 of the round filter element 3 is at an angle to the chamber walls 13, which surround the flow chamber 12. The angle between the longitudinal axis 4 and the chamber walls 13 is in the embodiment according to FIGS.
  • the flow chamber 12 has a rectangular cross-sectional shape.
  • the chamber walls 13 on each side of the rectangular circular cross-sectional shape extend approximately vertically to the bottom region of the flow chamber 12.
  • An end edge 17 in the transition between the cylindrical jacket surface and the end face of the round filter element 3 rests on the end face of a chamber wall 13 '(FIG. 1).
  • the relevant section of the end edge 17 forms the lowest position of the round filter element 3 within the filter housing 2.
  • FIG. 4 to 7 an air filter device is shown in a variant embodiment.
  • the air filter device 1 has in essential parts the same structure as in the first embodiment shown in FIG. 1 to 3. However, different is the formation of the flow chamber 12, which forms a Gutansaughunt shown in FIG. 4 to 7, which comes to fruition, if the outside of the partitioned from the chamber walls 13 sections of the lateral surface of the round filter element 3 by snow or ice crystals, dust or dirt particles so that a proper flow through these areas is not guaranteed.
  • a flow opening 14 which forms an inlet opening for ambient air.
  • a negative pressure valve 18 is used, which is normally in the closed position and the flow port 14 closes, but is set in the open position when the differential pressure between the flow chamber 12 and the environment exceeds a limit. In this case, via the open vacuum valve 18 ambient air into the interior the flow chamber 12 flow and from there on through the non-added, chambered region of the lateral surface through the round filter element 3 therethrough.
  • FIGS. 8 to 10 show yet another embodiment of an air filter device 1.
  • the air filter device 1 basically has the same structure as in the previous embodiments.
  • the function of the flow chamber 12, which forms both a water discharge chamber and an air intake chamber according to FIGS. 8 to 10 is different.
  • the flow chamber 12 are assigned two different valves: on the one hand, an outlet valve 16 at the end of a pipe section 15 and the other a vacuum valve 18.
  • the vacuum valve 18 is as in FIGS. 4 to 7 integrated directly into the flow opening 14 and is of the closing position is offset to the opening position as soon as the differential air pressure between the interior of the flow chamber 12 and the surroundings exceeds a limit value.
  • the outlet valve 16 at the end of the pipeline piece 15 corresponds to its function to that according to the embodiment of FIGS. 1 to 3 and is moved from the closed to the open position as soon as the hydrostatic pressure in the pipe section 15 and in the flow chamber 12 exceeds a limiting pressure.
  • the embodiment according to FIGS. 8 to 10 combines two different functionalities, namely an air intake function and a water discharge function.

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Abstract

Eine Luftfiltereinrichtung umfassendein Rundfilterelement in einem Filtergehäuse und eine gehäuseseitige Strömungskammer mit einer Strömungsöffnung, wobei das Rundfilterelement schräg im Filtergehäuse liegt.

Description

Beschreibung
Luftfiltereinrichtung, insbesondere für eine Brennkraftmaschine Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Luftfiltereinrichtung, insbesondere für eine Brennkraft- maschine, mit einem Rundfilterelement, das radial von der Luft durchströmbar ist, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 .
Stand der Technik
In DE 10 2009 048 209 A1 wird ein Luftfilter für eine Brennkraftmaschine beschrieben, der in einem Filtergehäuse ein hohlzylindrisches Rundfilterelement aufweist, das radial von außen nach innen von der zu reinigenden Luft durchströmt wird. Der Luftfilter ist mit einer sogenannten Kaltlandansaugeinrichtung versehen, bei der es sich um einen ge- kammerten Bereich an der Rohseite des Rundfilterelementes handelt, in den über ein Unterdruckventil Luft angesaugt wird. Im regulären Betrieb bleibt das Unterdruckventil geschlossen und die angesaugte Luft wird über die sonstigen Bereiche der Mantelfläche des Rundfilterelementes geleitet, um die Filtration durchzuführen. Falls über den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine schneehaltige Luft angesaugt wird, welche die Mantelfläche des Rundfilterelementes zusetzt, steigt der Unterdruck im gekammerten Bereich und das Unterdruckventil wird mit dem Überschreiten einer Druckdifferenz geöffnet, so dass die Luft über den gekammerten Bereich, der frei von Schneekristallen ist, durch das Rundfilterelement geleitet wird.
Auch bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine, beispielsweise unter staubigen Bedin- gungen, setzt sich das Rundfilterelement zu und es kann mit dem Überschreiten einer definierten Druckdifferenz über den gekammerten Bereich Luft zu dem unverschmutzten Abschnitt des Rundfilterelementes geführt werden.
Vergleichbare Luftfilter werden auch in DE 10 2013 014 628 A1 und DE 103 32 453 A1 beschrieben.
DE 20 2007 001 798 U1 offenbart ein Luftfiltergehäuse mit darin aufgenommenem Luftfilterelement, das hohlzylindrisch ausgebildet ist. Das Luftfiltergehäuse ist über Verbindungselemente an einem Tragteil eines Kraftfahrzeugs oder einer Maschine befestigbar. Das hohlzylindrische Filterelement liegt schräg im aufnehmenden Luftfiltergehäuse, wo- bei die Längsachse des Filterelementes gegenüber der Horizontalen einen Winkel von ca. 30° einnimmt. Die zu reinigende Luft wird über eine Einströmöffnung in das Luftfiltergehäuse eingeführt, anschließend wird das Filterelement über seine zylindrischen Außenseiten angeströmt, wobei die gereinigte Luft axial aus dem Innenraum des Filterelementes und aus dem Filtergehäuse abgeleitet wird.
DE 1 1 2008 002 514 B4 offenbart einen Luftfilter für einen Verbrennungsmotor, wobei der Luftfilter ein Filtergehäuse und ein Filterelement mit einem als Flachfilter ausgebildeten Filtermediumkörper in Quaderform umfasst. Das Filterelement ist schräg in das Filtergehäuse eingesetzt und nimmt gegenüber der Horizontalen einen Winkel von etwa 30° ein. Die schräg unten liegende Seite des Filterelementes grenzt an eine gehäuseseitige Trennwand an, welche einteilig mit dem Filtergehäuse ausgebildet ist und in den Filterelementaufnahmeraum im Filtergehäuse hineinragt. Die Trennwand teilt einen Wassersammeiraum innerhalb des Filtergehäuses ab, in welchem Wasser gesammelt wird, das vom Filterelement abtropft.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen die Betriebssicherheit einer Luftfiltereinrichtung zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Die erfindungsgemäße Luftfiltereinrichtung wird insbesondere zur Filtration der Verbrennungsluft für Brennkraftmaschinen eingesetzt. Die Luftfiltereinrichtung kann hierfür in den Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug eingebaut werden.
Die Luftfiltereinrichtung weist ein Filtergehäuse und ein im Filtergehäuse aufgenommenes Rundfilterelement auf, das hohlzylindrisch ausgebildet ist und radial von außen nach innen - bezogen auf die Längsachse des Rundfilterelements - von der zu reinigenden Luft durchströmt wird. In das Filtergehäuse, insbesondere den Boden des Filtergehäuses - bezogen auf die reguläre Einbaulage der Luftfiltereinrichtung - ist eine Strömungsöffnung eingebracht, die sich innerhalb einer gehäuseseitigen Strömungskammer befindet. Die Strömungskannnner ist mit Kammerwänden von den umgebenden Bereichen im Filtergehäuse abgeteilt, wobei die Kammerwände in Richtung des Rundfilterelementes weisen. Bei der erfindungsgemäßen Luftfiltereinrichtung ist das Rundfilterelement in der Weise in das Filtergehäuse einsetzbar, dass das Rundfilterelement schräg im Filtergehäuse liegt und die Längsachse des Rundfilterelements mit der Ebene mindestens einer Kammerwand einen Winkel größer als 0° und kleiner als 90° einschließt. Diese Schrägstellung des Rundfilterelementes stellt sicher, dass die Mantelfläche des Rundfilter-elementes nach unten in Richtung der nach oben offenen Strömungskammer weist und entsprechend eine schräg verlaufende Abström- oder Abtropffläche an der Mantelfläche in Richtung der Strömungskammer gegeben ist. Beispielsweise können Wassertropfen an der Mantelfläche des Rundfilterelementes unter der Wirkung ihrer Gewichtskraft in die Strömungskammer abtropfen und in der Strömungskammer gesammelt werden, wobei das gesammelte Wasser fortlaufend oder periodisch aus der Strömungskammer abgeleitet wird. Auch Partikel wie beispielsweise Staub- oder Schmutzpartikel können aufgrund der Schrägstellung des Rundfilterelementes sich besser von der Mantelfläche lösen, so dass die Gefahr eines Funktionsverlustes aufgrund eines Zusetzens der Mantelfläche herabgesetzt ist.
Das Rundfilterelement umfasst beispielsweise einen hohlzylindrischen Filtermediumkörper sowie ein die Außenseite des Filtermediumkörpers einfassendes Vlies zur Abschei- dung von Wassertröpfchen. Vorteilhafterweise liegt ein Abschnitt einer Stirnkante des Rundfilterelementes, die im Übergang von der zylindrischen Mantelfläche zur Stirnseite gebildet ist, innerhalb der Strömungskammer oder zumindest an der Stirnseite einer Kammerwand der Strömungskammer. Hierdurch ist sichergestellt, dass der entsprechende Abschnitt der Stirnkante die tiefste, am weitesten unten liegende und dem Boden des Filtergehäuses zugewandte Position des Rundfilterelementes einnimmt. Sich an der Mantelfläche absetzende Wassertröpfchen können der Schwerkraft folgend entlang der schräg gestellten Mantelfläche in Richtung der tiefliegenden Stirnkante abströmen, wobei die Strömung von der Kammerwand begrenzt ist und mit dem Erreichen der Kammerwand die Wassertröpfchen an der Kannnnerwandinnenseite nach unten in Richtung des Bodens der Strömungskammer ablaufen.
Vorteilhafterweise beträgt der Winkel zwischen der Längsachse des Rundfilterelementes und der Ebene mindestens einer Kammerwand zwischen 30° und 60°, beispielsweise zwischen 30° und 45°. Diese Winkellage reicht aus, um ein Abströmen und -tropfen abgesetzten Wassers von der Mantelfläche des Rundfilterelementes in die Strömungskammer hinein deutlich zu unterstützen. In Umfangsrichtung erstreckt sich die Strömungskammer beispielsweise über einen Winkelbereich des Rundfilterelementes von mindestens 10°, mindestens 15°, mindestens 20°, mindestens 25° oder mindestens 30° und andererseits beispielsweise maximal 45°. Dieses Winkelsegment gewährleistet eine hinreichend große Strömungs-kammer in Umfangsrichtung. Bezogen auf die Längsachse des Rundfilterelementes erstreckt sich die Strömungskammer beispielsweise über mindestens 30 % bis maximal 60 % der axialen Länge des Rundfilterelementes.
Die Strömungskammer weist in bevorzugter Ausführung eine rechteckige Querschnittsform auf. Die Kammerwände an jeder Seite der rechteckigen Rundquerschnittsform ver- laufen annähernd vertikal zum Bodenbereich der Strömungskammer.
Die Strömungskammer bildet in bevorzugter Ausführung eine Wasseraustragskammer, in der abtropfendes Wasser von der Mantelfläche des Rundfilterelementes gesammelt und abgeleitet wird. In bevorzugter Ausführung weist die Wasseraustragskammer ein Auslassventil auf, das üblicherweise in einer Schließposition steht und mit dem Über- schreiten eines Grenzdrucks des Wassers in der Wasseraustragskammer in die Öffnungsposition versetzt wird, woraufhin das Wasser aus der Wasseraustragskammer über die Strömungsöffnung abgeleitet wird. Das Auslassventil befindet sich in oder benachbart zu der Strömungsöffnung in der Wasseraustragskammer, die sich am Boden oder bodennah in der Wasseraustragskammer befindet. Das Auslassventil kann beispielsweise als ein Schnabelventil ausgebildet sein, das unterhalb und mit vertikalem Abstand zur Strömungsöffnung in der Wasseraustragskammer angeordnet ist, so dass sich mit zunehmendem Wasserstand in der Wasseraustragskammer ein hydrostatischer Druck aufbaut, der mit dem Erreichen bzw. Überschreiten eines Grenzdrucks zu einem Öffnen des Auslassventils und einem Ablassen des Wassers aus der Wasseraustragskammer führt. Gegebenenfalls kommen auch sonstige Ausführungen von Auslassventilen in Betracht. Das Auslassventil kann sich im oder am Ende eines Rohrleitungsstücks befinden, das sich an der Unterseite der Strömungsöffnung nach unten erstreckt, so dass sich Wasser in dem Rohrleitungsstück ansammeln kann und sich ein entsprechend hydrostatischer Druck aufbaut.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung bildet die Strömungskammer eine Luftansaugkammer, die insbesondere von den umgebenden Bereichen im Inneren des Filtergehäuses über die Kammerwände abgeteilt ist. Die Strömungsöffnung in der Luft- ansaugkammer ist mit einem Unterdruckventil versehen, das mit dem Überschreiten einer definierten Druckdifferenz zwischen der Luft in der Luftansaugkammer und der Umgebungsluft von einer Schließ- in eine Öffnungsposition verstellt wird, so dass von außen über die Strömungsöffnung Luft in die Luftansaugkammer einströmen und weiter durch den gekammerten Bereich des Rundfilterelementes hindurchströmen kann. Hierdurch ist insbesondere eine Kaltlandansaugeinrichtung realisiert, die in Fällen öffnet, in denen die übrigen Bereiche der Mantelfläche des Rundfilterelementes beispielsweise von Schneeoder Eiskristallen zugesetzt sind und über diese Bereiche eine ausreichende Luftdurchströmung nicht mehr gewährleistet ist. Die Luftansaugkammer aber auch einen Betrieb in einer staubigen, schmutzbeladenen Umgebung, in der sich die Mantelfläche des Rund- filterelementes außerhalb der Luftansaugkammer mit Staub- oder Schmutzpartikeln zusetzen kann. Auch in diesem Fall öffnet das Unterdruckventil in der Strömungsöffnung, sobald ein definierter Differenzdruck zwischen dem Unterdruck in der Luftansaugkammer und der Umgebung überschritten wird. Es sind sowohl Ausführungen möglich, bei denen die Strömungskammer entweder nur als Wasseraustragskammer oder nur als Luftansaugkammer dient. Des Weiteren sind auch Ausführungen möglich, in denen die Strömungskammer sowohl eine Wasseraustragskammer als auch eine Luftansaugkammer bildet; in diesem Fall ist benachbart zu oder in der Strömungsöffnung, die in die Strömungskammer eingebracht ist, sowohl ein Auslassventil als auch ein Unterdruckventil eingebracht. Gegebenenfalls können beide Ventile innerhalb eines gemeinsamen Ventilgehäuses integriert sein.
In bevorzugter Ausführung liegen die Stirnseiten der Kammerwände an der Mantel-fläche des Rundfilterelementes an. An der Außenseite des Rundfilterelementes kann sich ein Vlies befinden, an welchem sich Wassertropfen ansammeln können. Die Stirnseiten der Kammerwände sind vorteilhafterweise in die Mantelfläche des Rundfilter-elementes eingedrückt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine Luftfiltereinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer Wasseraustragskammer am Boden des Filtergehäuses und einem schräg eingesetzten Rundfilterelement,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Luftfiltereinrichtung,
Fig. 3 eine Draufsicht auf das Filtergehäuse bei abgeschraubtem Gehäusedeckel, Fig. 4 einen Schnitt durch eine Luftfiltereinrichtung in einer Ausführungsvariante, in der in das Filtergehäuse eine bodenseitige Luftansaugkammer eingebracht ist, mit schräg in das Filtergehäuse eingesetztem Rundfilterelement,
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht der Luftfiltereinrichtung bei abgenommenem Gehäusedeckel,
Fig. 6 die Luftfiltereinrichtung in perspektivischer Ansicht,
Fig. 7 eine Draufsicht auf das Filtergehäuse bei abgenommenem Gehäusedeckel,
Fig. 8 einen Schnitt durch eine Luftfiltereinrichtung in einer weiteren Ausführungsvariante, bei der eine bodenseitige Strömungskammer sowohl eine Wasseraustragskammer als auch eine Luftansaugkammer bildet,
Fig. 9 eine perspektivische Ansicht der Luftfiltereinrichtung,
Fig. 10 eine Draufsicht auf das Filtergehäuse bei abgenommenem Gehäusedeckel.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In Fig. 1 bis 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Luftfiltereinrichtung 1 dargestellt, die in den Ansaugtrakt einer Brenn kraftmasch ine zur Filtration der Verbrennungsluft integriert werden kann. Die Luftfiltereinrichtung 1 umfasst ein Filtergehäuse 2 und ein in das Filtergehäuse 2 eingesetztes Rundfilterelement 3 als Luftfilterelement, das hohlzylindrisch ausgebildet ist und von der zu filtrierenden Luft radial von außen nach innen durch- strömt wird. Die Längsachse des Rundfilterelementes 3 ist mit Bezugs-zeichen 4 gekennzeichnet. Die Zufuhr der unfiltrierten Luft erfolgt gemäß Strömungspfeil 5 über einen ge- häuseseitigen Einlassstutzen 6, über den die Luft in das Innere des Filtergehäuses 2 eingeleitet wird. Nach der Durchströmung des Rundfilterelementes 3 radial von außen nach innen wird die gereinigte Luft axial gemäß Strömungspfeil 7 über einen gehäuse- seitigen Auslassstutzen 8 abgeleitet.
Das hohlzylindrische Rundfilterelement 3 weist einen ebenfalls hohlzylindrischen Filtermediumkörper 9 auf, an dessen Innenseite ein Stützgerüst 10 aus Kunststoff angeordnet ist, das einen innenliegenden Strömungsraum auskleidet, über den die gereinigte Luft axial gemäß Pfeil 7 abgeleitet wird. Auf der Außenseite des Filtermediumkörpers 9 befindet sich ein Vlies 1 1 , an dem Wassertropfen gesammelt werden, die in der Rohluft mitgeführt werden. Am Boden des Filtergehäuses 2 befindet sich eine innenliegende Strömungskammer 12, die von Kammerwänden 13 eingefasst ist und die bodenseitig eine Strömungs-öffnung 14 aufweist, die als Abströmöffnung dient. Die Strömungskammer 12 hat die Funktion einer Wasseraustragskammer zum Sammeln und Ableiten von Wasser, das sich an dem Vlies 1 1 des Rundfilterelementes 3 absetzt.
An die Strömungsöffnung 14 ist von außen ein Rohrleitungsstück 15 angesetzt, das sich vertikal nach unten erstreckt und an dessen Stirnseite sich ein Auslassventil 16 befindet, das beispielsweise als ein Schnabelventil ausgebildet ist. Mit dem Ansammeln von Wasser in der Strömungskammer 12 gelangt dieses über die Strömungsöffnung 14 in das Rohrleitungsstück 15 und baut hier einen hydrostatischen Wasserdruck auf. Sobald der hydrostatische Wasserdruck einen definierten Grenzdruck überschreitet, öffnet das Auslassventil 16 und das Wasser strömt aus der Strömungskammer 12 und dem Rohrleitungsstück 15 nach unten ab. Das Rundfilterelement 3 ist schräg im Filtergehäuse 2 angeordnet. Die Längsachse 4 des Rundfilterelementes 3 liegt unter einem Winkel zu den Kammerwänden 13, welche die Strömungskammer 12 einfassen. Der Winkel zwischen der Längsachse 4 und den Kammerwänden 13 liegt im Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 bis 3 in einem Winkelbereich zwischen 45° und 60°. Wie Fig. 3 zu entnehmen, weist die Strömungskammer 12 eine rechteckige Querschnittsform auf. Die Kammerwände 13 an jeder Seite der rechteckigen Rundquerschnittsform verlaufen annähernd vertikal zum Bodenbereich der Strömungskammer 12.
Eine Stirnkante 17 im Übergang zwischen der zylindrischen Mantelfläche und der Stirnseite des Rundfilterelements 3 liegt auf der Stirnseite einer Kammerwand 13' auf (Fig. 1 ). Der betreffende Abschnitt der Stirnkante 17 bildet die tiefste Position des Rundfilterelementes 3 innerhalb des Filtergehäuses 2.
Wassertröpfchen, die sich an dem Vlies 1 1 ansammeln, bewegen sich entlang des Vlieses 1 1 der Schwerkraft folgend nach unten und erreichen den Abschnitt an der Mantelfläche, der von der Strömungskammer 12 umschlossen ist. Die Stirnseiten der Kammerwände 13 drücken in das weiche Vliesmaterial hinein, so dass gewährleistet ist, dass im Bereich des untenliegenden Abschnittes der Stirnkante 17 des Filterelementes 3 die Wassertröpfchen entlang der Innenseite der Kammerwand 13' nach unten zum Boden der Strömungskammer 12 strömen und sich dort ansammeln, sowie in das Rohrleitungsstück 15 einströmen. In Fig. 4 bis 7 ist eine Luftfiltereinrichtung in einer Ausführungsvariante dargestellt. Die Luftfiltereinrichtung 1 weist in wesentlichen Teilen den gleichen Aufbau wie im ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bis 3 auf. Unterschiedlich ist jedoch die Ausbildung der Strömungskammer 12, die gemäß Fig. 4 bis 7 eine Luftansaugkammer bildet, die zum Tragen kommt, falls sich die außerhalb der von den Kammerwänden 13 abgeteilten Abschnitte der Mantelfläche des Rundfilterelementes 3 durch Schnee- oder Eiskristalle, Staub oder Schmutzteilchen zusetzen, so dass eine ordnungsgemäße Durchströmung dieser Bereiche nicht gewährleistet ist.
Im Boden der Strömungskammer 12 befindet sich eine Strömungsöffnung 14, die eine Einlassöffnung für Umgebungsluft bildet. In die Strömungsöffnung 14 ist ein Unterdruckventil 18 eingesetzt, das normalerweise in der Schließposition steht und die Strömungsöffnung 14 verschließt, jedoch in Öffnungsstellung versetzt wird, wenn der Differenzdruck zwischen der Strömungskammer 12 und der Umgebung einen Grenzwert überschreitet. In diesem Fall kann über das geöffnete Unterdruckventil 18 Umgebungsluft in das Innere der Strömungskammer 12 strömen und von dort weiter über den nicht zugesetzten, ge- kammerten Bereich der Mantelfläche durch das Rundfilterelement 3 hindurch. Es ist somit gewährleistet, dass auch bei einem Einsatz unter staubigen oder schmutzigen Umweltbedingungen oder bei Schnee und Eis das Rundfilterelement 3 von Luft durchströmt wird, selbst wenn die außerhalb des gekammerten Bereiches der Strömungskammer 12 liegenden Bereiche der Mantelfläche des Rundfilterelementes 3 mit Partikeln oder Kristallen zugesetzt sind.
In Fig. 8 bis 10 ist noch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Luftfiltereinrichtung 1 dar- gestellt. Auch in diesem Ausführungsbeispiel weist die Luftfiltereinrichtung 1 grundsätzlich den gleichen Aufbau wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen auf. Unterschiedlich ist jedoch die Funktion der Strömungskammer 12, die gemäß Fig. 8 bis 10 sowohl eine Wasseraustragskammer als auch eine Luftansaugkammer bildet. Zu diesem Zweck sind der Strömungskammer 12 zwei unterschiedliche Ventile zugeordnet: zum einen ein Auslassventil 16 am Ende eines Rohrleitungsstückes 15 und zum anderen ein Unterdruckventil 18. Das Unterdruckventil 18 ist wie bei den Fig. 4 bis 7 unmittelbar in die Strömungsöffnung 14 integriert und wird von der Schließ- in die Öffnungsposition versetzt, sobald der Differenzluftdruck zwischen dem Inneren der Strömungskammer 12 und der Umgebung einen Grenzwert übersteigt. Das Auslassventil 16 am Ende des Rohrlei- tungsstücks 15 entspricht seiner Funktion demjenigen gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 3 und wird von der Schließ- in die Öffnungsposition verstellt, sobald der hydrostatische Druck im Rohrleitungsstück 15 und in der Strömungskammer 12 einen Grenzdruck übersteigt. Insoweit vereint die Aus-führung gemäß Fig. 8 bis 10 zwei unterschiedliche Funktionalitäten, nämlich eine Luftansaugfunktion und eine Wasseraustrags- funktion.

Claims

Ansprüche
1 . Luftfiltereinrichtung, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit einem Rundfilterelement, das radial von der Luft durchströmbar ist, und mit einem Filtergehäuse (2) zur Aufnahme des Rundfilterelements (3), wobei in das Filtergehäuse (2) eine Strömungsöffnung (14) eingebracht ist, die sich innerhalb einer gehäuseseitigen Strömungskammer (12) befindet, wobei optional die Strömungskammer (12) mit Kammerwänden (13) von den umgebenden Bereichen im Filtergehäuse (2) abgeteilt ist und die Kammerwände (13) in Richtung des Rundfilterelementes (3) weisen, dadurch gekennzeichnet, dass das Rundfilterelement (3) schräg im Filtergehäuse (2) liegt und die Längsachse (4) des Rundfilterelements (3) mit der Ebene mindestens einer Kammerwand (13) einen Winkel größer als 0° und kleiner als 90° einschließt.
2. Luftfiltereinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Stirn- kante (17) des Rundfilterelements (3) abschnittsweise innerhalb der Strömungskammer (12) oder an der Stirnseite einer Kammerwand (13) liegt.
3. Luftfiltereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Strömungskammer (12) eine rechteckige Querschnittsform aufweist und die Kammer- wände (13) orthogonal zum Boden der Strömungskammer (12) gerichtet sind.
4. Luftfiltereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammerwände (13) an der Mantelfläche des Rundfilterelements (3) an-lie- gen.
5. Luftfiltereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen der Längsachse (4) des Rundfilterelements (3) und der Ebene mindestens einer Kammerwand (13) zwischen 30° und 60° liegt.
6. Luftfiltereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskammer (12) eine Wasseraustragskammer bildet.
7. Luftfiltereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasseraustragskammer ein Auslassventil (16) aufweist, das mit dem Überschreiten eines Grenzdrucks des Wassers in der Wasseraustragskammer von einer Schließ- in eine Öffnungsposition verstellbar ist.
8. Luftfiltereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslass- ventil (16) als ein Schnabelventil ausgebildet ist.
9. Luftfiltereinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das
Auslassventil (16) unterhalb und mit Abstand zur Strömungsöffnung (14) in der Wasseraustragskammer angeordnet ist.
10. Luftfiltereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskammer (12) eine Luftansaugkammer bildet.
1 1 . Luftfiltereinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in die Strö- mungsöffnung (14) in der Luftansaugkammer ein Unterdruckventil (18) eingebracht ist, das mit dem Unterschreiten eines Grenzdrucks der Luft in der Luftansaugkammer von einer Schließ- in eine Öffnungsposition verstellbar ist.
12. Rundfilterelement für eine Luftfiltereinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 .
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