WO2019145136A1 - Filtereinrichtung, insbesondere zur gasfiltration - Google Patents

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WO2019145136A1 PCT/EP2019/050174 EP2019050174W WO2019145136A1 WO 2019145136 A1 WO2019145136 A1 WO 2019145136A1 EP 2019050174 W EP2019050174 W EP 2019050174W WO 2019145136 A1 WO2019145136 A1 WO 2019145136A1
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dirt collecting
filter medium
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Mario Rieger
Pedro Miguel Pereira Madeira
Stefan Kunze
Ulrich Dehnen
Johannes STÜRNER
Markus Beylich
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Definitions

  • the invention relates to a filter device, in particular for gas filtration, the tergeophuse a filter and a filter element having an annular filter medium body, wherein the filter element is received in a receiving space in the filter housing, according to the preamble of claim 1.
  • a filter device which is designed as an air filter and having a hollow cylindrical filter element in a filter housing.
  • the filter element has two concentrically arranged, perforated cylinder, between which lies a filter medium body which is flowed through radially from outside to inside by the air to be filtered.
  • the filter element In a receiving space in the filter housing in which the filter element is accommodated, the filter element is located axially upstream of a dirt discharge, can be removed via the deposited dirt particles from the receiving space in the filter housing.
  • the Schmutzaustragsö réelle opens via a funnel in a dirt collecting chamber, which is closed by a valve. As soon as the weight of the accumulated dirt particles is sufficiently large, the valve opens so that the dirt particles can escape into the environment.
  • DE 10 2014 01 1 444 A1 shows a filter device with a hollow cylindrical filter element, which has a housing-side calming wall adjacent to an end disk, which surrounds the filter element in an annular manner and extends over an axial partial length of the filter element.
  • a bottom-side dirt outlet is introduced in the filter housing.
  • the invention is based on the object with simple constructive measures a filter device in such a way that in an effective manner dirt particles are separated from the fluid stream to be filtered.
  • the filter device comprises a filter housing and a filter element accommodated in a receiving space of the filter housing with an annular filter medium body on which the filtration of a fluid to be cleaned takes place.
  • the filter device is used in particular for gas filtration, for example for filtration of the combustion air to be supplied to an internal combustion engine. In principle, however, an application for liquid fluids is also possible.
  • the annular filter medium body of the filter element is flowed through in the radial direction by the reini ing fluid, in particular radially from outside to inside, so that the outside of the filter medium body forms the inflow or raw side and the inner side of the clean side.
  • the filter medium body is in particular formed annularly closed and has an internal flow space for receiving the fluid. In a flow through the filter medium body radially from outside to inside, the purified fluid is discharged from the internal flow space in the axial direction.
  • the filter housing In the filter housing is a dirt collecting space, which is fluidly connected to the receiving space for receiving the filter element.
  • the dirt collecting area is integrated in particular in the filter housing.
  • the dirt collecting area absorbs dirt particles which are deposited from the fluid before flowing through the filter medium body.
  • the dirt particles can be advantageously derived from the filter housing.
  • the dirt collecting area has in the radial direction - with respect to the longitudinal axis of the ringför shaped filter medium body and the filter element - a greater extent than a Anström Scheme within the receiving space, which extends to the upstream side of the filter medium body.
  • the radially larger extent of the dirt collecting area provides for a flow tempering, whereby the deposition of dirt particles from the fluid is supported.
  • the dirt collecting area is formed annularly encircling. This allows a ringför shaped flow and storage of dirt particles in the dirt collecting area. Irrespective of their circumferential position, particles guided axially in the direction of the dirt collecting area pass into the radially widened section of the dirt collecting area, where they undergo flow settling and attachment to the wall of the dirt collecting area.
  • the dirt collecting area adjoins a flow-proof separating element which is located either directly on the filter medium body or at least adjacent to the filter medium body.
  • the flow-proof separating element extends over a partial surface of the Filter medium body and prevents or reduces at least one flow of the Filtermedi- um emotionss in this section, whereby a flow calming of the raw fluid is achieved on the upstream side of the filter medium body.
  • the separating element is designed, for example, as a calming wall or as a separating film and prevents the fluid to be cleaned at the upstream side from flowing directly through the filter medium body at the position of the separating element.
  • the uncleaned raw fluid directed in the upstream side is prevented from flowing directly past the filter medium body at the position of the separating element and is therefore forced to stay in the space on the upstream side of the filter medium body for at least a slightly longer period, with a flow calming accompanied. Following this, the unpurified fluid can flow through the filter medium body.
  • the flow calming has the consequence that larger dirt particles, which are carried in the crude fluid, can settle in the space upstream of the upstream side of the filter medium body.
  • there is a pre-separation wherein the deposited particles can be advantageously derived via a discharge valve from the filter housing. Due to the pre-separation, the dirt load of the filter medium body is reduced.
  • the separating element is located on the filter housing, in which the filter element is received with the filter medium body. If necessary, the separating element can be formed in one piece with the filter housing.
  • the separating element is a calming wall, which surrounds the filter medium body in an annular manner and has a spacing from the outside of the filter medium body.
  • the separating element is arranged directly on the filter element, for example applied to the outside of the filter medium body.
  • the separating element is, for example, a separating film which is applied directly to the outside of the filter medium body. In the area of the separating film, no direct radial flow of the filter medium body is possible.
  • the separating film rests on the outer edges of the filter folds, wherein along the longitudinal extent of the filter folds a spreading of raw fluid on the inflow side is possible.
  • a separating element in the form of a housing-side calming wall and also a further separating element in the form of a filter element-side separating film. These two separating elements are located, in particular, on axially opposite sides of the filter medium body of the filter element.
  • the separating element extends from an axial end side of the filter medium body starting in the axial direction and completely in the circumferential direction of the filter medium body.
  • the axial extent of the calming element is in any case smaller than the axial total length of the filter medium body, so that a portion of the filter medium body remains free of the separating element.
  • the axial extent of a separating element is at most as large as half the total axial length of the filter medium body, for example only a maximum of one third of the total axial length of the filter medium body.
  • the separating film is fixedly connected to the filter medium body, for example by gluing or by welding.
  • the filter medium body is formed in a fold shape, wherein the longitudinal extent of the filter folds in the axial direction - with respect to the longitudinal axis of the filter element - runs.
  • a discharge valve is arranged in or on the dirt collection area, which is adjustable between a closed and an open position, preferably a beak valve, which when applying a negative pressure relative to the environment closes.
  • the discharge valve is moved from the closed to the open position, for example by manual operation, by vibration or by a transition of the system into a depressurized state (at standstill).
  • the active adjustment of the discharge valve can be done either in a manually controlled manner or by means of an actuator.
  • a passive embodiment of the discharge valve is also possible, in particular in such a way that the discharge valve is transferred from the closed to the open position by external action, for example, by the own weight of the collected dirt particles or by the negative pressure on the discharge valve - Closed component, such as a line which is connected to the negative pressure side of a device, for. B. with a radiator fan.
  • the dirt collecting area is integrated in the filter housing and forms a section of the filter housing.
  • the dirt collecting area is located in the filter housing axially adjacent to the downstream side of the filter element and / or axially spaced from the inlet opening, preferably at the opposite end of the filter housing with respect to the inlet opening, which allows a separation of the dirt particles from the fluid over to carry out the entire inside of the housing wall of the filter housing before the dirt particles reach the dirt collecting area. Due to the centrifugal forces, the dirt particles are carried radially outward, this effect being intensified by an increasing number of roundings of the flow around the filter element.
  • the pitch of the guide vanes is thus preferably adjusted so that the flow circulates around the filter element several times after entering through the inlet opening, so that as many particles as possible are carried to the inside of the housing wall before the particles pass over the axial length be carried in the direction of the circulating dirt collecting space.
  • the dirt collecting area is preferably formed integrally with the filter housing.
  • a wall of the dirt collecting area extends as part of the housing wall further radially outward than a directly axially adjacent region of the housing wall of the filter housing.
  • the dirt collecting area is formed in this embodiment as a circumferential, radially outwardly extending extension of the housing wall of the filter housing.
  • such a radial extension of the filter housing is dispensed with and instead the dirt collecting area extends axially into the region which lies adjacent to an end face of the filter element.
  • the dirt collecting area is completely axially outside the filter medium body and is adjacent to an end face of the filter medium body.
  • an end plate disposed on the filter medium body forms a separation member that separates the dirt collection area from the filter medium body.
  • the dirt collecting area radially adjoins an outlet, which adjoins an end face of the filter medium body and over which the cleaned fluid is discharged axially from the internal flow space in the filter medium body.
  • the dirt collecting area arranged axially on the front side of the filter element and of the filter medium body can be combined with a radially widened housing wall. Furthermore, it is possible for the dirt collecting region to extend in the axial direction partly along the filter medium body and partly outside the filter medium body and adjacent to the end face of the filter element.
  • the end disk adjacent to which the dirt collecting area is advantageously arranged, is in particular an open end disk which only covers the filter medium body in a flow-tight manner.
  • a central recess in the end disk can be used to discharge clean fluid in the internal flow space axially out of the filter medium body.
  • the filter medium body has an elongated cross-sectional shape, for example an oval or ovalized cross-sectional shape.
  • Non-oval, elongated cross-sectional shapes may also be considered, for example, concavely curved longitudinal sides or straight-sided, flat longitudinal sides or non-oval, curved, convex longitudinal sides.
  • the extent of the longitudinal sides is greater than the extension of the narrow sides, it may be appropriate, for example, that the extent of the longitudinal sides is at least twice as large as the extent of the narrow sides.
  • the narrow sides are provided for example with a semicircular cross-sectional shape.
  • the elongated cross-sectional shape of the filter medium body or of the filter element has the advantage that relatively low installation space can be used for the filter device. In addition, a large inflow area is given on the longitudinal sides of the filter medium body.
  • a circular cross-sectional shape of the filter medium body may also be considered.
  • the filter element or the filter medium body may have over the axial length - with respect to the longitudinal axis of the filter element - a non-constant cross-sectional area which differs from one end face to the opposite end changes.
  • the cross-sectional area increases from the closed end disk to the opposite, open end disk.
  • filter elements or filter media bodies having a constant cross-sectional area over the length are also possible.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a filter device, which is designed as an air filter for an internal combustion engine, with a filter element with an annular filter medium body and with an annular, radially expanded dirt collecting area in the filter housing,
  • FIG. 3 shows a partial section through a filter device in a variant embodiment
  • Fig. 4 is designed as an air filter filter device in a variant.
  • FIGS. 1 and 2 two variants of a filter device 1 are shown, which are designed as air filters in the intake tract of an internal combustion engine for filtering the combustion air to be supplied to the cylinders of the internal combustion engine.
  • the flow through the shape and the channel guidance of the inlet housing 5 is transferred into a flow circulating around the filter element 2, in the variant according to FIG. 2 by a winged lattice.
  • the filter device 1 comprises a filter element 2, which is formed as a hollow cylinder or with an elongated cross-sectional shape and arranged in a filter housing 3, wel Ches a filter base housing 4 and an upstream inlet housing 5 includes.
  • the filter base housing 4 and the inlet housing 5, on which an inflow opening 6 is located, are formed in one piece.
  • the filter base housing 4 accommodates the filter element 2 in its receiving space 26.
  • the combustion air to be filtered is introduced via the laterally arranged inflow opening 6 into the filter housing 3 and directed in the direction of the filter element 2.
  • the inflow opening 6 is displaced laterally or radially, wherein the inflow axis of the inflow opening 6 is at an angle of approximately 90 ° to the central longitudinal axis 15 of the filter element 2.
  • the filter element 2 has a filter medium body 7, which is formed annularly closed and provided with an elongated cross-sectional shape.
  • the filter medium body 7 is based on its central longitudinal axis 15 radially from outside to inside of the fluid to be filtered - the combustion air - flows through, so that the outside of the filter medium body 7, the raw or upstream side and the inside forms the clean side.
  • the filter medium body 7 is lined on its inner or clean side by a support frame 8, which consists of plastic.
  • the internal flow space in the filter medium body 7 forms the clean room in which collects the purified fluid and from which the purified fluid is discharged axially.
  • one end disk 9, 10 is arranged on both opposite end faces of the filter medium body 7, wherein the first end disk 9 adjoining the inflow opening 6 is closed and the second, opposite end disk 10 facing away from the inflow opening 6 is open, so that the Fluid from the internal clean room can flow axially through the open end plate 10.
  • the outlet section 1 1 is formed separately from the filter base housing 4, but connected to the filter base housing 4.
  • the cross-sectional shape of the filter element 2 or filter medium body 7 can be made elongated, wherein the longitudinal sides are exemplary flat and parallel to each other and connected by curved narrow sides. But it is also a circular cross-sectional shape of the filter element 2 and the filter medium body 7 possible.
  • the filter element 2 and the filter medium body 7 have over the axial length - based on the central longitudinal axis 15 - a non-constant cross-sectional area, which is smaller in the region of the closed end plate 9 than in the opposite region with the open end plate 10 and increases continuously and uniformly from the smaller to the larger cross-sectional area.
  • a radially expanded annular space 14 Adjacent to the housing-side outlet section 1 1 is located in the filter base housing 4, a radially expanded annular space 14, which forms a dirt collecting area and on which a discharge valve 13 is arranged.
  • a radially expanded dirt collecting area 14 which is of annular design, separated dirt particles can accumulate, which can be discharged from the filter housing 3 via the discharge valve 13.
  • the discharge valve 13 is preferably designed as a passive valve, which can be adjusted by external influences from the usually closed position to an open position in which the dirt particles can be discharged.
  • a vacuum source e.g. to connect with the suction side of a radiator fan in a vehicle, so that the discharge valve 13 is opened at a sufficiently high negative pressure.
  • the dirt collecting area 14 communicates with the receiving space 26 on the raw or upstream side of the filter medium body 7. Axially, the dirt collecting area 14 is adjacent to the open end disk 10 on the outflow side of the filter element 2. Based on the total axial length of the filter element 2, the dirt collecting area 14 extends over an axial partial length, which is not more than 20% of the total length of the Filterele Mentes 2. The dirt collecting area 14 is widened radially with respect to the immediately adjoining housing wall of the filter base housing 4. In the axial center of the dirt collecting area 14, the filter base housing 4 and the outlet section 1 1 of the housing abut each other.
  • the dirt collecting area 14 is separated from the filter medium body 7 via a circumferential, conically formed calming wall 27.
  • the calming wall 27 forms the radially inner boundary wall of the dirt collecting area 14.
  • the calming wall 27 runs around and lies at a short distance from the inflow side or the raw side of the filter medium body 7.
  • the calming wall 27 extends from an end section of the filter housing 3 , in particular of the outlet section 11, at the level of the end plate 10 beyond the axial extent of the dirt collecting area 14.
  • the axial Length of the calming wall 27 is, for example, at least one quarter of the total axial length of the filter element 2.
  • the calming wall 27 ensures a flow calming in this axial section in the receiving space 26 and reduces the flow of the filter medium body 7 in this section.
  • the dirt collecting area 14 is with fluidly connected to the receiving space 26.
  • FIG. 3 shows a variant embodiment of a filter device 1 in which the filter element 2 basically has the same construction as in the first exemplary embodiment and comprises an annularly closed filter medium body 7 which is closed on its downstream side by an open end plate 10, wherein via the opening in the end plate 10, the cleaned fluid is discharged axially via the outlet portion 1 1.
  • the dirt collecting area 14 adjoins the end disk 10 axially and thus lies axially outside the filter medium body 7.
  • the dirt collecting area 14 is delimited axially by the end disk 10, which forms a flow-tight separating element between the filter medium body 7 and the dirt collecting area 14.
  • An axially extending connecting piece 10a is formed on the end plate 10, which forms a sealing connection and seals against the outside of a discharge channel in the outlet section 11.
  • the outflow channel 11a is formed integrally with the outlet section 11 of the housing.
  • the dirt collecting area 14 is bounded radially inwardly, in part, by the axial Dichtstut- zen 10 a of the end plate 10 and partially by the outflow channel 1 1 a of the outlet portion 1 1.
  • an outlet opening 28 is introduced in the dirt collecting area 14, to which the discharge valve 13 adjoins.
  • the discharge opening 28 and the discharge valve 13 are located axially completely in the dirt collecting area 14 and thus axially outside the filter medium body 7.
  • the radial extent of the annular dirt collecting area 14 is greater than the radial extent of the receiving space 26 in the region of the filter medium body 7 and thus the The outflow channel 1 1 a and the sealing nozzle 10 a have a smaller radius than the outside of the filter medium body 7, whereby the dirt collecting area 14 is correspondingly provided with the larger radial extent.
  • the radial outer side of the dirt collecting area 14 is formed by the outer wall of the filter base housing 4 without additional radial bulge.
  • the axial boundary on the side of the dirt collecting area 14 facing away from the filter medium body 7 is formed by a wall section of the outlet section 11 at the housing side.
  • FIG. 4 illustrates a variant of a filter device 1 designed as an air filter.
  • the filter device 1 according to FIG. 4 comprises a filter element 2 which is hollow-cylindrical or has an elongated cross-sectional shape and is arranged in a filter housing 3 which comprises a filter base housing 4 and an upstream inlet housing 5.
  • the filter base housing 4 and the inlet housing 5, on which an inflow opening 6 is located, are integrally formed.
  • the filter base housing 4 takes in its receiving space 26, the Filterele element 2.
  • the combustion air to be filtered is introduced into the filter housing 3 via the laterally arranged inflow opening 6 and directed in the direction of the filter element 2.
  • the inflow opening 6 is displaced laterally or radially, wherein the inflow axis of the inflow opening 6 is at an angle of approximately 90 ° to the central longitudinal axis 15 of the filter element 2.
  • the filter element 2 has a filter medium body 7, which is formed annularly closed and provided with an elongated cross-sectional shape.
  • the filter medium body 7 is based on its central longitudinal axis 15 radially from outside to inside of the fluid to be filtered - the combustion air - flows through, so that the outside of the filter medium body 7, the raw or upstream side and the inside forms the clean side.
  • the filter medium body 7 is lined on its inner or clean side by a support frame 8, which consists of plastic.
  • the internal flow space in the filter medium body 7 forms the clean room in which collects the purified fluid and from which the purified fluid is discharged axially.
  • one end disk 9, 10 is arranged on both opposite end faces of the filter medium body 7, wherein the first end disk 9 adjoining the inflow opening 6 is closed and the second, opposite end disk 10 facing away from the inflow opening 6 is open, so that the Fluid from the internal clean room can flow axially through the open end plate 10.
  • the outlet section 1 1 is formed separately from the filter base housing 4, but connected to the filter base housing 4.
  • the cross-sectional shape of the filter element 2 and the filter medium body 7 may be made elongated, the longitudinal sides are exemplary flat and parallel to each other and connected by curved narrow sides. However, a circular cross-sectional shape of the filter element 2 and of the filter medium body 7 is also possible.
  • the filter element 2 and the filter medium body 7 have over the axial length - with respect to the central longitudinal axis 15 - a non-constant cross-sectional area which is smaller in the region of the closed end plate 9 than in the opposite region with the open end plate 10 and grows the smaller to the larger cross-sectional area continuously and uniformly.
  • a radially expanded annular space 14 Adjacent to the housing-side outlet section 1 1 is located in the filter base housing 4, a radially expanded annular space 14, which forms a dirt collecting area and on which a discharge valve 13 is arranged.
  • a radially expanded dirt collecting area 14 which is of annular design, separated dirt particles can accumulate, which can be discharged from the filter housing 3 via the discharge valve 13.
  • the discharge valve 13 is preferably designed as a passive valve, which can be adjusted by external influences from the usually closed position to an open position in which the dirt particles can be discharged.
  • a vacuum source e.g. to connect with the suction side of a radiator fan in a vehicle, so that the discharge valve 13 is opened at a sufficiently high negative pressure.
  • the dirt collecting area 14 communicates with the receiving space 26 on the raw or upstream side of the filter medium body 7. Axially, the dirt collecting area 14 is adjacent to the open end disk 10 on the outflow side of the filter element 2. Based on the total axial length of the filter element 2, the dirt collecting area 14 extends over an axial partial length, which is not more than 20% of the total length of the Filterele Mentes 2. The dirt collecting area 14 is widened radially with respect to the immediately adjoining housing wall of the filter base housing 4. In the axial center of the dirt collecting area 14, the filter base housing 4 and the outlet portion 1 1 of the housing abut together.
  • the dirt collecting area 14 is separated from the filter medium body 7 via a separating element 27, wherein the separating element 27 is formed as a circumferential, conically formed calming wall 27, which is part of the filter housing 3.
  • the calming wall 27 forms the radially inner boundary wall of the dirt collecting area 14.
  • the calming wall 27 runs all around and lies at a short distance to the inflow side or raw side of the filter medium body 7.
  • the calming wall 27 extends from an end section of the filter housing 3, in particular the outlet section 1 1, in the amount of the end plate 10 to beyond the axial extent of the dirt collecting area 14 addition.
  • the axial length of the calming wall 27 is, for example, at least one fourth of the axial overall length of the filter element 2.
  • the calming wall 27 ensures a flow tempering in this axial section in the receiving space 26 and reduces the flow of the filter medium body 7 in this section.
  • the dirt collecting area 14 is fluidly connected to the receiving space 26.
  • the calming wall 27 is located axially adjacent to the open end disk 10 and extends in the axial direction, starting from the open end disk 10, over a partial region of the filter medium body 7.
  • separating element 27a On the axially opposite side is another separating element 27a in the form of a separating film, which is applied directly to the filter medium body 7.
  • the separating film 27a extends in the axial direction from the closed end disk 9 so that the calming wall 27 and the separating film 27a extend axially from the opposite end sides toward the center of the filter medium body 7.
  • the axial length of the calming wall 27 and the separating film 27a is at least approximately equal.
  • Both separating elements 27 and 27a ensure a flow calming of the raw fluid flowing into the inlet space on the inflow side of the filter medium body, which makes it possible for coarse dirt particles to settle in the annular space 14, which can be discharged via the discharge valve 13.
  • the filter medium body 7 can be flown over its entire axial length and its entire upstream side of the raw fluid.
  • the calming wall 27 is radially spaced from the inflow side of the filter medium body 7, whereby an annular space is formed between the calming wall 27 and the inflow side of the filter medium body into which the raw fluid can flow.
  • the filter medium body 7 is formed in a fold shape, wherein the longitudinal extent of the folds runs parallel to the longitudinal axis 15 of the filter element.
  • the raw fluid can flow axially along the folds of the filter media body 7, starting from the subsection of the filter medium body without separating elements flow the portion which is covered by the separation film 27a.
  • the filter medium body 7 is also available in the region of the separating film 27a for the filtration of the raw fluid.

Abstract

Eine Filtereinrichtung (1) weist ein Filtergehäuse (3) mit einem Filterelement (2) auf, das einen ringförmigen Filtermediumkörper (7) umfasst. Im Filtergehäuse ist ein Schmutzsammelbereich (14) gebildet, der an ein strömungsdichtes Separierungselement (27) am oder benachbart zum Filtermediumkörper angrenzt, wobei der Schmutzsammelbereich in Radialrichtung eine größere Erstreckung aufweist als ein unmittelbar an den Schmutzsammelbereich angrenzender Anströmbereich.

Description

Beschreibung
Filtereinrichtung, insbesondere zur Gasfiltration
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Filtereinrichtung, insbesondere zur Gasfiltration, die ein Fil- tergehäuse und ein Filterelement mit einem ringförmigen Filtermediumkörper aufweist, wobei das Filterelement in einem Aufnahmeraum im Filtergehäuse aufgenommen ist, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Stand der Technik
In US 4,388,091 wird eine Filtereinrichtung beschrieben, die als Luftfilter ausgebildet ist und in einem Filtergehäuse ein hohlzylindrisches Filterelement aufweist. Das Filterelement weist zwei konzentrisch angeordnete, perforierte Zylinder auf, zwischen denen ein Filtermediumkörper liegt, welcher radial von außen nach innen von der zu filtrierenden Luft durchströmt wird. In einem Aufnahmeraum im Filtergehäuse, in welchem das Filterelement aufgenommen ist, befindet sich dem Filterelement axial vorgelagert eine Schmutzaustragsöffnung, über die abgeschiedene Schmutzpartikel aus dem Aufnahmeraum im Filtergehäuse abgeführt werden können. Die Schmutzaustragsöffnung mündet über einen Trichter in eine Schmutzsammelkammer, die von einem Ventil verschlossen ist. Sobald das Gewicht der gesammelten Schmutzpartikel ausrei- chend groß ist, öffnet das Ventil, so dass die Schmutzpartikel in die Umgebung entweichen kön- nen.
DE 10 2014 01 1 444 A1 zeigt eine Filtereinrichtung mit einem hohlzylindrischen Filterelement, das benachbart zu einer Endscheibe eine gehäuseseitige Beruhigungswand aufweist, welche das Filterelement ringförmig umgreif und sich über eine axiale Teillänge des Filterelements erstreckt. In das Filtergehäuse ist ein bodenseitiger Schmutzauslass eingebracht.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen eine Filter einrichtung so auszubilden, dass in effektiver Weise Schmutzpartikel aus dem zu filtrierenden Fluidstrom abgeschieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unter- ansprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Die erfindungsgemäße Filtereinrichtung umfasst ein Filtergehäuse und ein in einem Aufnahme- raum des Filtergehäuses aufgenommenes Filterelement mit einem ringförmigen Filtermedium- körper, an dem die Filtration eines zu reinigenden Fluids stattfindet. Die Filtereinrichtung wird insbesondere zur Gasfiltration verwendet, beispielsweise zur Filtration der einer Brennkraftma- schine zuzuführenden Verbrennungsluft. Im Prinzip kommt aber auch eine Anwendung für flüs- sige Fluide in Betracht.
Der ringförmige Filtermediumkörper des Filterelementes wird in Radialrichtung von dem zu reini genden Fluid durchströmt, insbesondere radial von außen nach innen, so dass die Außenseite des Filtermediumkörpers die Anström- bzw. Rohseite und die innenliegende Seite die Reinseite bildet. Grundsätzlich kommt auch eine umgekehrte Durchströmung des Filtermediumkörpers ra- dial von innen nach außen in Betracht. Der Filtermediumkörper ist insbesondere ringförmig ge- schlossen ausgebildet und weist einen innenliegenden Strömungsraum zur Aufnahme des Fluids auf. Bei einer Durchströmung des Filtermediumkörpers radial von außen nach innen wird das gereinigte Fluid aus dem innenliegenden Strömungsraum in Achsrichtung abgeleitet.
Im Filtergehäuse befindet sich ein Schmutzsammelraum, der mit dem Aufnahmeraum zur Auf- nahme des Filterelementes strömungsverbunden ist. Der Schmutzsammelbereich ist insbeson- dere in das Filtergehäuse integriert. Der Schmutzsammelbereich nimmt Schmutzpartikel auf, die vor der Durchströmung des Filtermediumkörpers aus dem Fluid abgeschieden werden. Über den Schmutzsammelbereich können die Schmutzpartikel vorteilhafterweise aus dem Filtergehäuse abgeleitet werden.
Der Schmutzsammelbereich weist in Radialrichtung - bezogen auf die Längsachse des ringför migen Filtermediumkörpers und des Filterelementes - eine größere Erstreckung auf als ein An- strömbereich innerhalb des Aufnahmeraums, der bis zur Anströmseite des Filtermediumkörpers reicht. Die radial größere Erstreckung des Schmutzsammelbereichs sorgt für eine Strömungsbe- ruhigung, wodurch die Abscheidung der Schmutzpartikel aus dem Fluid unterstützt wird.
Der Schmutzsammelbereich ist ringförmig umlaufend ausgebildet. Dies ermöglicht eine ringför mige Durchströmung und Ablage der Schmutzpartikel in dem Schmutzsammelbereich. Axial in Richtung des Schmutzsammelbereichs geleitete Partikel gelangen unabhängig von ihrer Um- fangsposition in den radial erweiterten Abschnitt des Schmutzsammelbereichs und erfahren dort eine Strömungsberuhigung und Anlagerung an die Wandung des Schmutzsammelbereichs.
Der Schmutzsammelbereich grenzt an ein strömungsdichtes Separierungselement an, das sich entweder unmittelbar am Filtermediumkörper oder zumindest benachbart zum Filtermediumkör- per befindet. Das strömungsdichte Separierungselement erstreckt sich über eine Teilfläche des Filtermediumkörpers und verhindert oder reduziert zumindest eine Anströmung des Filtermedi- umkörpers in diesem Abschnitt, wodurch eine Strömungsberuhigung des Rohfluids an der An- strömseite des Filtermediumkörpers erreicht wird.
Das Separierungselement ist beispielsweise als eine Beruhigungswand oder als eine Separie- rungsfolie ausgebildet und verhindert, dass an der Anströmseite das zu reinigende Fluid an der Position des Separierungselementes unmittelbar durch den Filtermediumkörper strömt. Das in Richtung der Anströmseite geleitete, ungereinigte Rohfluid wird an einem unmittelbaren Hin- durchströmen des Filtermediumkörpers an der Position des Separierungselementes gehindert und ist daher gezwungen, sich in dem Raum an der Anströmseite des Filtermediumkörpers für einen zumindest geringfügig längeren Zeitraum aufzuhalten, was mit einer Strömungsberuhigung einhergeht. Im Anschluss hieran kann das ungereinigte Fluid den Filtermediumkörper durchströ- men. Die Strömungsberuhigung hat zur Folge, dass größere Schmutzpartikel, die im Rohfluid mitgeführt werden, sich in dem der Anströmseite des Filtermediumkörpers vorgelagerten Raum absetzen können. Es findet somit eine Vorabscheidung statt, wobei die abgeschiedenen Partikel vorteilhafterweise über ein Austragventil aus dem Filtergehäuse abgeleitet werden können. Auf- grund der Vorabscheidung ist die Schmutzbelastung des Filtermediumkörpers reduziert.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung befindet sich das Separierungselement am Filtergehäuse, in welchem das Filterelement mit dem Filtermediumkörper aufgenommen ist. Das Separierungs- element kann ggf. einteilig mit dem Filtergehäuse ausgebildet sein. Es handelt sich beispiels- weise bei dem Separierungselement um eine Beruhigungswand, welche den Filtermediumkörper ringförmig umschließt und einen Abstand zur Außenseite des Filtermediumkörpers aufweist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist das Separierungselement unmittelbar an dem Filterelement angeordnet, beispielsweise auf die Außenseite des Filtermediumkörpers aufge- bracht. Bei dem Separierungselement handelt es sich zum Beispiel um eine Separierungsfolie, welche unmittelbar auf die Außenseite des Filtermediumkörpers aufgebracht ist. Im Bereich der Separierungsfolie ist keine unmittelbare radiale Anströmung des Filtermediumkörpers möglich. In einer faltenförmigen Ausführung des Filtermediumkörpers liegt die Separierungsfolie auf den Au- ßenkanten der Filterfalten auf, wobei entlang der Längserstreckung der Filterfalten eine Ausbrei- tung von Rohfluid an der Anströmseite möglich ist. Auf diese Weise kann Rohfluid, welches an einer Stelle des Filtermediumkörpers ohne derartige Separierungsfolie radial eintritt, entlang der Längserstreckung der Falten axial bis in den Bereich geführt werden, in welchem sich die Sepa- rierungsfolie befindet, woraufhin der Filtermediumkörper auch in diesem Abschnitt radial durch- strömt wird. Auf diese Weise kann auch der Abschnitt des Filtermediumkörpers für die Filtration genutzt werden, der von der Separierungsfolie abgedeckt ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist es sowohl möglich, ein Separierungselement in Form einer gehäuseseitigen Beruhigungswand als auch ein weiteres Separierungselement in Form einer filterelementseitigen Separierungsfolie vorzusehen. Diese beiden Separierungsele- mente befinden sich insbesondere an axial gegenüberliegenden Seiten des Filtermediumkörpers des Filterelements.
In jedem Fall ist es zweckmäßig, dass das Separierungselement - oder die Summe sämtlicher Separierungselemente - sich nur über eine Teilfläche an der Anströmseite des Filtermediumkör- pers erstrecken, so dass ein weiterer Teilabschnitt an der Anströmseite des Filtermediumkörpers frei von einem derartigen Separierungselement bleibt.
Gemäß noch einerweiteren vorteilhaften Ausführung erstreckt sich das Separierungselement von einer axialen Stirnseite des Filtermediumkörpers ausgehend in Achsrichtung sowie vollständig in Umfangsrichtung des Filtermediumkörpers. Die axiale Erstreckung des Beruhigungselementes ist jedoch in jedem Fall kleiner als die axiale Gesamtlänge des Filtermediumkörpers, so dass ein Teilabschnitt des Filtermediumkörpers frei von dem Separierungselement bleibt. Vorteilhafter- weise ist die axiale Erstreckung eines Separierungselementes maximal so groß wie die halbe axiale Gesamtlänge des Filtermediumkörpers, beispielsweise nur maximal so groß wie ein Drittel der axialen Gesamtlänge des Filtermediumkörpers.
Im Fall einer Separierungsfolie als Separierungselement ist es zweckmäßig, dass die Separie- rungsfolie fest mit dem Filtermediumkörper verbunden ist, beispielsweise durch Aufkleben oder durch Verschweißen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist der Filtermediumkörper faltenförmig ausgebildet, wobei die Längserstreckung der Filterfalten in Achsrichtung - bezogen auf die Längsachse des Filterelements - verläuft.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist im oder am Schmutzsammelbereich ein Austragventil angeordnet, das zwischen einer geschlossenen und einer geöffneten Position verstellbar ist, be- vorzugt ein Schnabelventil, welches beim Anliegen eines Unterdrucks gegenüber der Umgebung schließt. Zum Ableiten der im Schmutzsammelbereich gesammelten Partikel wird das Austrag- ventil von der geschlossenen in die geöffnete Position verstellt, beispielsweise durch manuelle Betätigung, durch Vibration oder durch einen Übergang des Systems in drucklosem Zustand (bei Stillstand). Die aktive Verstellung des Austragventils kann entweder auf manuell gesteuerte Weise oder mithilfe eines Aktuators erfolgen. Möglich ist wie beschrieben auch eine passive Aus- führung des Austragventils, insbesondere derart, dass durch äußere Einwirkung das Austragven- til von der geschlossenen in die geöffnete Position überführt wird, z.B. durch das Eigengewicht der gesammelten Schmutzpartikel oder durch den Unterdrück eines an das Austragventil ange- schlossenen Bauteils, beispielsweise eine Leitung, die mit der Unterdruckseite einer Einrichtung verbunden ist, z. B. mit einem Kühlergebläse.
Der Schmutzsammelbereich ist in das Filtergehäuse integriert und bildet einen Abschnitt des Fil- tergehäuses. Vorteilhafterweise befindet sich der Schmutzsammelbereich in dem Filtergehäuse axial benachbart zur Abströmseite des Filterelements und/oder axial beabstandet von der Ein- lassöffnung, bevorzugt am in Bezug auf die Einlassöffnung entgegengesetzten Ende des Filter gehäuses, was es erlaubt, eine Abscheidung der Schmutzpartikel aus dem Fluid über die ge- samte Innenseite der Gehäusewand des Filtergehäuses durchzuführen, bevor die Schmutzparti- kel den Schmutzsammelbereich erreichen. Durch die Zentrifugalkräfte werden die Schmutzparti- kel radial nach außen getragen, dieser Effekt verstärkt sich durch zunehmende Anzahl von Um- rundungen der Strömung um das Filterelement. Die Steigung der Leitschaufeln ist somit bevor- zugt so eingestellt, dass die Strömung nach dem Eintreten durch die Einlassöffnung mehrfach um das Filterelement umläuft, so dass möglichst viele Partikel bis an die Innenseite der Gehäu- sewand getragen werden, bevor die Partikel über die axiale Länge in Richtung des umlaufenden Schmutzsammelraums getragen werden.
Der Schmutzsammelbereich ist vorzugsweise einteilig mit dem Filtergehäuse ausgebildet. Bei- spielsweise erstreckt sich eine Wand des Schmutzsammelbereichs als Teil der Gehäusewand weiter radial nach außen als ein unmittelbar axial benachbarter Bereich der Gehäusewand des Filtergehäuses. Der Schmutzsammelbereich ist in dieser Ausführung als eine umlaufende, radial sich nach außen erstreckende Erweiterung der Gehäusewand des Filtergehäuses ausgebildet.
Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, dass auf eine derartige radiale Erweiterung des Filtergehäuses verzichtet wird und stattdessen der Schmutzsammelbereich sich axial bis in den- jenigen Bereich hinein erstreckt, der benachbart zu einer Stirnseite des Filterelementes liegt. Ggf. befindet sich der Schmutzsammelbereich vollständig axial außerhalb des Filtermediumkörpers und liegt benachbart zu einer Stirnseite des Filtermediumkörpers. In diesem Fall bildet eine End- scheibe, die am Filtermediumkörper angeordnet ist, ein Separierungselement, das den Schmutz- sammelbereich von dem Filtermediumkörper separiert. Des Weiteren kann es zweckmäßig sein, dass der Schmutzsammelbereich radial an einen Auslassstutzen angrenzt, der sich an eine Stirn seite des Filtermediumkörpers anschließt und über den das gereinigte Fluid aus dem innenlie- genden Strömungsraum im Filtermediumkörper axial abgeleitet wird.
Ggf. kann der axial an der Stirnseite des Filterelementes und des Filtermediumkörpers angeord- nete Schmutzsammelbereich mit einer radial erweiterten Gehäusewand kombiniert werden. Des Weiteren ist es möglich, dass sich der Schmutzsammelbereich in Achsrichtung teilweise entlang des Filtermediumkörpers und teilweise außerhalb des Filtermediumkörpers erstreckt und benach- bart zur Stirnseite des Filterelements angeordnet ist.
Bei der Endscheibe, benachbart zu der vorteilhafterweise der Schmutzsammelbereich angeord- net ist, handelt es sich insbesondere um eine offen ausgebildete Endscheibe, die lediglich den Filtermediumkörper strömungsdicht abdeckt. Über eine zentrische Ausnehmung in der End- scheibe kann, bei radialer Durchströmung des Filtermediumkörpers von außen nach innen, Rein- fluid im innenliegenden Strömungsraum axial aus dem Filtermediumkörper abgeleitet werden.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung weist der Filtermediumkörper eine langge- streckte Querschnittsform auf, beispielsweise eine ovale oder ovalisierte Querschnittsform. Es kommen auch nicht-ovale, längsgestreckte Querschnittsformen in Betracht, beispielsweise kon- kav gekrümmte Längsseiten oder geradflächige, ebene Längsseiten oder nicht-oval gekrümmte, konvexe Längsseiten. Die Erstreckung der Längsseiten ist größer als die Erstreckung der Schmalseiten, es kann beispielsweise zweckmäßig sein, dass die Erstreckung der Längsseiten mindestens doppelt so groß ist wie die Erstreckung der Schmalseiten. Die Schmalseiten sind beispielsweise mit einer halbkreisförmigen Querschnittsform versehen. Die langgestreckte Quer- schnittsform des Filtermediumkörpers bzw. des Filterelementes hat den Vorteil, dass verhältnis- mäßig niedrig bauende Einbauräume für die Filtereinrichtung genutzt werden können. Außerdem ist eine große Anströmfläche an den Längsseiten des Filtermediumkörpers gegeben.
Alternativ zu einer langgestreckten Querschnittsform kommt auch eine kreisrunde Querschnitts- form des Filtermediumkörpers in Betracht.
Das Filterelement oder der Filtermediumkörper können über die axiale Länge - bezogen auf die Längsachse des Filterelements - eine nicht-konstante Querschnittsfläche aufweisen, die sich von einer Stirnseite zur gegenüberliegenden Stirnseite ändert. Beispielsweise wächst die Quer- schnittsfläche von der geschlossenen Endscheibe zur gegenüberliegenden, offenen Endscheibe an.
Alternativ zu einer nicht-konstanten Querschnittsfläche sind auch Filterelemente bzw. Filtermedi- umkörper mit über die Länge konstanter Querschnittsfläche möglich.
Es kann zweckmäßig sein, dass zwei Gehäuseteile des Filtergehäuses im Schmutzsammelbe- reich aneinanderstoßen. Möglich ist aber auch eine einteilige Ausführung des Filtergehäuses im Schmutzsammelbereich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbe- schreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Filtereinrichtung, die als Luftfilter für eine Brennkraftma- schine ausgebildet ist, mit einem Filterelement mit ringförmigem Filtermediumkörper und mit einem ringförmig umlaufenden, radial erweiterten Schmutzsammelbereich im Filterge- häuse,
Fig. 2 eine zur Filtereinrichtung aus Fig. 1 ähnliche Filtereinrichtung in einem weiteren, um 90° gedrehten Längsschnitt, die sich durch die Mittel zur Drallerzeugung von der Filtereinrich tung aus Fig. 1 unterscheidet,
Fig. 3 einen Teilschnitt durch eine Filtereinrichtung in einer Ausführungsvariante,
Fig. 4 eine als Luftfilter ausgeführte Filtereinrichtung in einer Ausführungsvariante.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Ausführungsformen der Erfindung
Im Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 1 und 2 sind zwei Varianten einer Filtereinrichtung 1 dar- gestellt, die als Luftfilter im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine zur Filtration der den Zylindern der Brennkraftmaschine zuzuführenden Verbrennungsluft ausgebildet sind. In der Variante nach Figur 1 wird die Strömung durch die Form und die Kanalführung des Einlassgehäuses 5 in eine um das Filterelement 2 umlaufende Strömung überführt, in der Variante nach Figur 2 durch ein Flügelleitwerk. Die Filtereinrichtung 1 umfasst ein Filterelement 2, das hohlzylindrisch oder mit langgestreckter Querschnittsform ausgebildet und in einem Filtergehäuse 3 angeordnet ist, wel- ches ein Filtergrundgehäuse 4 und ein vorgelagertes Einlassgehäuse 5 umfasst. Das Filtergrund- gehäuse 4 und das Einlassgehäuse 5, an dem sich eine Einströmöffnung 6 befindet, sind einteilig ausgebildet. Das Filtergrundgehäuse 4 nimmt in seinem Aufnahmeraum 26 das Filterelement 2 auf. Die zu filtrierende Verbrennungsluft wird über die seitlich angeordnete Einströmöffnung 6 in das Filtergehäuse 3 eingeführt und in Richtung des Filterelementes 2 geleitet. Bezogen auf die Mittellängsachse 15 des Filterelementes 2 liegt die Einströmöffnung 6 seitlich bzw. radial ver- schoben, wobei die Einströmachse der Einströmöffnung 6 unter einem Winkel von annähernd 90° zur Mittellängsachse 15 des Filterelementes 2 steht.
Das Filterelement 2 weist einen Filtermediumkörper 7 auf, der ringförmig geschlossen ausgebil- det und mit einer langgestreckten Querschnittsform versehen ist. Der Filtermediumkörper 7 wird bezogen auf seine Mittellängsachse 15 radial von außen nach innen von dem zu filtrierenden Fluid - der Verbrennungsluft - durchströmt, so dass die Außenseite des Filtermediumkörpers 7 die Roh- oder Anströmseite und die Innenseite die Reinseite bildet. Der Filtermediumkörper 7 ist an seiner Innen- bzw. Reinseite von einem Stützgerüst 8, welches aus Kunststoff besteht, aus- gekleidet. Der innenliegende Strömungsraum im Filtermediumkörper 7 bildet den Reinraum, in welchem sich das gereinigte Fluid sammelt und aus dem das gereinigte Fluid axial abgeleitet wird.
An beiden gegenüberliegenden Stirnseiten des Filtermediumkörpers 7 ist jeweils eine End- scheibe 9, 10 angeordnet, wobei die der Einströmöffnung 6 benachbarte erste Endscheibe 9 ge- schlossen ausgebildet und die zweite, gegenüberliegende, der Einströmöffnung 6 abgewandte Endscheibe 10 offen ausgebildet ist, so dass das Fluid aus dem innenliegenden Reinraum axial über die offene Endscheibe 10 abströmen kann. An das Filtergrundgehäuse 4 schließt sich be- nachbart zur offenen Endscheibe 10 des Filterelementes 2 ein gehäuseseitiger Auslassabschnitt 1 1 mit einer Abströmöffnung 12 an, über die das gereinigte Fluid aus der Filtereinrichtung 1 ab- geleitet wird. Der Auslassabschnitt 1 1 ist separat von dem Filtergrundgehäuse 4 ausgebildet, jedoch mit dem Filtergrundgehäuse 4 verbunden.
Die Querschnittsform des Filterelementes 2 bzw. Filtermediumkörpers 7 kann langgestreckt aus- geführt sein, wobei die Längsseiten beispielhaft eben und parallel zueinander verlaufen und über gekrümmte Schmalseiten verbunden sind. Es ist aber auch eine kreisrunde Querschnittsform des Filterelementes 2 und des Filtermediumkörpers 7 möglich.
Das Filterelement 2 und der Filtermediumkörper 7 weisen über die axiale Länge - bezogen auf die Mittellängsachse 15 - eine nicht-konstante Querschnittsfläche auf, die im Bereich der ge- schlossenen Endscheibe 9 kleiner ist als im gegenüberliegenden Bereich mit der offenen End- scheibe 10 und von der kleineren zur größeren Querschnittsfläche kontinuierlich und gleichmäßig anwächst.
Benachbart zu dem gehäuseseitigen Auslassabschnitt 1 1 befindet sich im Filtergrundgehäuse 4 ein radial erweiterter Ringraum 14, der einen Schmutzsammelbereich bildet und an dem ein Aus- tragventil 13 angeordnet ist. In dem radial erweiterten Schmutzsammelbereich 14, der ringförmig ausgebildet ist, können sich abgesonderte Schmutzpartikel sammeln, die über das Austragventil 13 aus dem Filtergehäuse 3 abgeleitet werden können.
Das Austragventil 13 ist vorzugsweise als passives Ventil ausgebildet, das durch äußere Ein- flüsse von der üblicherweise geschlossenen Position in eine geöffnete Position verstellt werden kann, in der die Schmutzpartikel abgeleitet werden können. Es ist beispielsweise möglich, das Austragventil 13 an eine Unterdruckquelle anzuschließen, z.B. mit der Saugseite eines Kühler- gebläses in einem Fahrzeug zu verbinden, so dass das Austragventil 13 bei ausreichend hohem Unterdrück geöffnet wird.
Der Schmutzsammelbereich 14 kommuniziert mit dem Aufnahmeraum 26 an der Roh- bzw. An- strömseite des Filtermediumkörpers 7. Axial befindet sich der Schmutzsammelbereich 14 be- nachbart zu der offen ausgebildeten Endscheibe 10 an der Abströmseite des Filterelements 2. Bezogen auf die axiale Gesamtlänge des Filterelementes 2 erstreckt sich der Schmutzsammel- bereich 14 über eine axiale Teillänge, die nicht mehr als 20 % der Gesamtlänge des Filterele mentes 2 beträgt. Der Schmutzsammelbereich 14 ist radial gegenüber der unmittelbar angren- zenden Gehäusewand des Filtergrundgehäuses 4 erweitert. In der axialen Mitte des Schmutz- sammelbereichs 14 stoßen das Filtergrundgehäuse 4 und der Auslassabschnitt 1 1 des Gehäuses aneinander.
In Radialrichtung ist der Schmutzsammelbereich 14 über eine umlaufende, konisch ausgebildete Beruhigungswand 27 von dem Filtermediumkörper 7 separiert. Die Beruhigungswand 27 bildet die radial innenliegende Begrenzungswand des Schmutzsammelbereichs 14. Die Beruhigungs- wand 27 läuft ringsum und liegt mit geringem Abstand zur Anström- bzw. Rohseite des Filterme- diumkörpers 7. In Achsrichtung erstreckt sich die Beruhigungswand 27 von einem stirnseitigen Abschnitt des Filtergehäuses 3, insbesondere des Auslassabschnittes 1 1 , in Höhe der End- scheibe 10 bis über die axiale Erstreckung des Schmutzsammelbereichs 14 hinaus. Die axiale Länge der Beruhigungswand 27 beträgt beispielsweise mindestens ein Viertel der axialen Ge- samtlänge des Filterelementes 2. Die Beruhigungswand 27 sorgt für eine Strömungsberuhigung in diesem axialen Abschnitt im Aufnahmeraum 26 und reduziert in diesem Abschnitt die Anströ- mung des Filtermediumkörpers 7. Der Schmutzsammelbereich 14 ist mit dem Aufnahmeraum 26 strömungsverbunden.
Aufgrund der Strömungsberuhigung und der größeren radialen Erstreckung des Schmutzsam- melbereichs 14 im Vergleich zu der unmittelbar benachbarten Gehäusewand des Filtergrundge- häuses 4 können sich Schmutzpartikel im Schmutzsammelbereich 14 ablagern, die anschließend über das Austragventil 13 abgeführt werden.
In Fig. 3 ist eine Ausführungsvariante einer Filtereinrichtung 1 dargestellt, in der das Filterelement 2 grundsätzlich den gleichen Aufbau wie im ersten Ausführungsbeispiel aufweist und einen ring- förmig geschlossenen Filtermediumkörper 7 umfasst, der an seiner Abströmseite von einer offe- nen Endscheibe 10 verschlossen ist, wobei über die Öffnung in der Endscheibe 10 das gereinigte Fluid axial über den Auslassabschnitt 1 1 abgeleitet wird. Der Schmutzsammelbereich 14 schließt sich axial an die Endscheibe 10 an und liegt somit axial außerhalb des Filtermediumkörpers 7. Der Schmutzsammelbereich 14 wird axial von der Endscheibe 10 begrenzt, die ein strömungs- dichtes Separierungselement zwischen dem Filtermediumkörper 7 und dem Schmutzsammelbe- reich 14 bildet.
An der Endscheibe 10 ist ein sich axial erstreckender Stutzen 10a angeformt, der einen Dicht- stutzen bildet und an der Außenseite eines Abströmkanals in dem Auslassabschnitt 1 1 dichtend anliegt. Der Abströmkanal 1 1 a ist einteilig mit dem Auslassabschnitt 1 1 des Gehäuses ausgebil- det. Der Schmutzsammelbereich 14 wird radial nach innen teilweise von dem axialen Dichtstut- zen 10a der Endscheibe 10 und teilweise von dem Abströmkanal 1 1 a des Auslassabschnittes 1 1 begrenzt.
In der Gehäusewand des Filtergrundgehäuses 4 ist im Schmutzsammelbereich 14 eine Austra- göffnung 28 eingebracht, an die sich das Austragventil 13 anschließt. Die Austragöffnung 28 und das Austragventil 13 befinden sich axial vollständig im Schmutzsammelbereich 14 und somit axial außerhalb des Filtermediumkörpers 7.
Die radiale Erstreckung des ringförmigen Schmutzsammelbereichs 14 ist größer als die radiale Erstreckung des Aufnahmeraums 26 im Bereich des Filtermediumkörpers 7 und damit des An- strömbereichs des Filtermediumkörpers 7. Der Abströmkanal 1 1 a und der Dichtstutzen 10a wei- sen einen kleineren Radius auf als die Außenseite des Filtermediumkörpers 7, wodurch entspre- chend der Schmutzsammelbereich 14 mit der größeren radialen Erstreckung versehen ist. Die radiale Außenseite des Schmutzsammelbereichs 14 wird von der Außenwand des Filtergrundge- häuses 4 ohne zusätzliche radiale Auswölbung gebildet. Die axiale Begrenzung auf der dem Fil- termediumkörper 7 abgewandten Seite des Schmutzsammelbereichs 14 wird von einem Wand- abschnitt des gehäuseseitigen Auslassabschnittes 1 1 gebildet.
In Fig. 4 ist eine Ausführungsvariante einer als Luftfilter ausgebildeten Filtereinrichtung 1 darge- stellt. Die Filtereinrichtung 1 gemäß Fig. 4 umfasst ein Filterelement 2, das hohlzylindrisch oder mit langgestreckter Querschnittsform ausgebildet und in einem Filtergehäuse 3 angeordnet ist, welches ein Filtergrundgehäuse 4 und ein vorgelagertes Einlassgehäuse 5 umfasst. Das Filter- grundgehäuse 4 und das Einlassgehäuse 5, an dem sich eine Einströmöffnung 6 befindet, sind einteilig ausgebildet. Das Filtergrundgehäuse 4 nimmt in seinem Aufnahmeraum 26 das Filterele ment 2 auf. Die zu filtrierende Verbrennungsluft wird über die seitlich angeordnete Einströmöff- nung 6 in das Filtergehäuse 3 eingeführt und in Richtung des Filterelementes 2 geleitet. Bezogen auf die Mittellängsachse 15 des Filterelementes 2 liegt die Einströmöffnung 6 seitlich bzw. radial verschoben, wobei die Einströmachse der Einströmöffnung 6 unter einem Winkel von annähernd 90° zur Mittellängsachse 15 des Filterelementes 2 steht.
Das Filterelement 2 weist einen Filtermediumkörper 7 auf, der ringförmig geschlossen ausgebil- det und mit einer langgestreckten Querschnittsform versehen ist. Der Filtermediumkörper 7 wird bezogen auf seine Mittellängsachse 15 radial von außen nach innen von dem zu filtrierenden Fluid - der Verbrennungsluft - durchströmt, so dass die Außenseite des Filtermediumkörpers 7 die Roh- oder Anströmseite und die Innenseite die Reinseite bildet. Der Filtermediumkörper 7 ist an seiner Innen- bzw. Reinseite von einem Stützgerüst 8, welches aus Kunststoff besteht, aus- gekleidet. Der innenliegende Strömungsraum im Filtermediumkörper 7 bildet den Reinraum, in welchem sich das gereinigte Fluid sammelt und aus dem das gereinigte Fluid axial abgeleitet wird.
An beiden gegenüberliegenden Stirnseiten des Filtermediumkörpers 7 ist jeweils eine End- scheibe 9, 10 angeordnet, wobei die der Einströmöffnung 6 benachbarte erste Endscheibe 9 ge- schlossen ausgebildet und die zweite, gegenüberliegende, der Einströmöffnung 6 abgewandte Endscheibe 10 offen ausgebildet ist, so dass das Fluid aus dem innenliegenden Reinraum axial über die offene Endscheibe 10 abströmen kann. An das Filtergrundgehäuse 4 schließt sich be- nachbart zur offenen Endscheibe 10 des Filterelementes 2 ein gehäuseseitiger Auslassabschnitt 1 1 mit einer Abströmöffnung 12 an, über die das gereinigte Fluid aus der Filtereinrichtung 1 ab- geleitet wird. Der Auslassabschnitt 1 1 ist separat von dem Filtergrundgehäuse 4 ausgebildet, jedoch mit dem Filtergrundgehäuse 4 verbunden.
Die Querschnittsform des Filterelementes 2 bzw. des Filtermediumkörpers 7 kann langgestreckt ausgeführt sein, wobei die Längsseiten beispielhaft eben und parallel zueinander verlaufen und über gekrümmte Schmalseiten verbunden sind. Es ist aber auch eine kreisrunde Querschnitts- form des Filterelementes 2 und des Filtermediumkörpers 7 möglich.
Das Filterelement 2 und der Filtermediumkörper 7 weisen über die axiale Länge - bezogen auf die Mittellängsachse 15 - eine nicht-konstante Querschnittsfläche auf, die im Bereich der ge- schlossenen Endscheibe 9 kleiner ist als im gegenüberliegenden Bereich mit der offenen End- scheibe 10 und von der kleineren zur größeren Querschnittsfläche kontinuierlich und gleichmäßig anwächst.
Benachbart zu dem gehäuseseitigen Auslassabschnitt 1 1 befindet sich im Filtergrundgehäuse 4 ein radial erweiterter Ringraum 14, der einen Schmutzsammelbereich bildet und an dem ein Aus- tragventil 13 angeordnet ist. In dem radial erweiterten Schmutzsammelbereich 14, der ringförmig ausgebildet ist, können sich abgesonderte Schmutzpartikel sammeln, die über das Austragventil 13 aus dem Filtergehäuse 3 abgeleitet werden können.
Das Austragventil 13 ist vorzugsweise als passives Ventil ausgebildet, das durch äußere Ein- flüsse von der üblicherweise geschlossenen Position in eine geöffnete Position verstellt werden kann, in der die Schmutzpartikel abgeleitet werden können. Es ist beispielsweise möglich, das Austragventil 13 an eine Unterdruckquelle anzuschließen, z.B. mit der Saugseite eines Kühler- gebläses in einem Fahrzeug zu verbinden, so dass das Austragventil 13 bei ausreichend hohem Unterdrück geöffnet wird.
Der Schmutzsammelbereich 14 kommuniziert mit dem Aufnahmeraum 26 an der Roh- bzw. An- strömseite des Filtermediumkörpers 7. Axial befindet sich der Schmutzsammelbereich 14 be- nachbart zu der offen ausgebildeten Endscheibe 10 an der Abströmseite des Filterelements 2. Bezogen auf die axiale Gesamtlänge des Filterelementes 2 erstreckt sich der Schmutzsammel- bereich 14 über eine axiale Teillänge, die nicht mehr als 20 % der Gesamtlänge des Filterele mentes 2 beträgt. Der Schmutzsammelbereich 14 ist radial gegenüber der unmittelbar angren- zenden Gehäusewand des Filtergrundgehäuses 4 erweitert. In der axialen Mitte des Schmutz- sammelbereichs 14 stoßen das Filtergrundgehäuse 4 und der Auslassabschnitt 1 1 des Gehäuses aneinander.
In Radialrichtung ist der Schmutzsammelbereich 14 über ein Separierungselement 27 von dem Filtermediumkörper 7 separiert, wobei das Separierungselement 27 als eine umlaufende, konisch ausgebildete Beruhigungswand 27 ausgebildet ist, die Teil des Filtergehäuses 3 ist. Die Beruhi- gungswand 27 bildet die radial innenliegende Begrenzungswand des Schmutzsammelbereichs 14. Die Beruhigungswand 27 läuft ringsum und liegt mit geringem Abstand zur Anström- bzw. Rohseite des Filtermediumkörpers 7. In Achsrichtung erstreckt sich die Beruhigungswand 27 von einem stirnseitigen Abschnitt des Filtergehäuses 3, insbesondere des Auslassabschnittes 1 1 , in Höhe der Endscheibe 10 bis über die axiale Erstreckung des Schmutzsammelbereichs 14 hinaus. Die axiale Länge der Beruhigungswand 27 beträgt beispielsweise mindestens ein Viertel der axi- alen Gesamtlänge des Filterelementes 2. Die Beruhigungswand 27 sorgt für eine Strömungsbe- ruhigung in diesem axialen Abschnitt im Aufnahmeraum 26 und reduziert in diesem Abschnitt die Anströmung des Filtermediumkörpers 7. Der Schmutzsammelbereich 14 ist mit dem Aufnahme- raum 26 strömungsverbunden.
Aufgrund der Strömungsberuhigung und der größeren radialen Erstreckung des Schmutzsam- melbereichs 14 im Vergleich zu der unmittelbar benachbarten Gehäusewand des Filtergrundge- häuses 4 können sich Schmutzpartikel im Schmutzsammelbereich 14 ablagern, die anschließend über das Austragventil 13 abgeführt werden.
Die Beruhigungswand 27 befindet sich axial benachbart zur offenen Endscheibe 10 und erstreckt sich in Achsrichtung, von der offenen Endscheibe 10 ausgehend, über einen Teilbereich des Fil- termediumkörpers 7.
An der axial gegenüberliegenden Seite befindet sich ein weiteres Separierungselement 27a in Form einer Separierungsfolie, die unmittelbar auf den Filtermediumkörper 7 aufgebracht ist. Die Separierungsfolie 27a erstreckt sich von der geschlossenen Endscheibe 9 ausgehend in Achs- richtung, so dass die Beruhigungswand 27 und die Separierungsfolie 27a sich von gegenüberlie- genden Stirnseiten aus axial in Richtung der Mitte des Filtermediumkörpers 7 erstrecken. Die axiale Länge der Beruhigungswand 27 und der Separierungsfolie 27a ist zumindest annähernd gleich groß. In der Mitte zwischen den beiden Separierungselementen 27 und 27a befindet sich ein Teilabschnitt des Filtermediumkörpers 7, der frei ist von Separierungselementen und somit unmittelbar von dem zu reinigenden Rohfluid radial angeströmt werden kann. Beide Separierungselemente 27 und 27a sorgen für eine Strömungsberuhigung des in den An- strömraum an der Anströmseite des Filtermediumkörpers einströmenden Rohfluids, wodurch es ermöglicht wird, dass sich grobe Schmutzpartikel im Ringraum 14 absetzen, die über das Aus- tragventil 13 ausgetragen werden können. Trotz der Separierungselemente 27 und 27a kann der Filtermediumkörper 7 über seine gesamte axiale Länge und seine gesamte Anströmseite von dem Rohfluid angeströmt werden. Die Beruhigungswand 27 liegt radial auf Abstand zur Anström- seite des Filtermediumkörpers 7, wodurch ein Ringraum zwischen der Beruhigungswand 27 und der Anströmseite des Filtermediumkörpers gebildet ist, in den das Rohfluid einströmen kann. Der Filtermediumkörper 7 ist faltenförmig ausgebildet, wobei die Längserstreckung der Falten parallel zur Längsachse 15 des Filterelements verläuft. Im Bereich der Beruhigungsfolie 27a, die unmittelbar auf den Filtermediumkörper 7 aufgebracht ist und beispielsweise mit dem Filtermedi- umkörper 7 verschweißt oder verklebt ist, kann das Rohfluid entlang der Falten des Filtermedi- umkörpers 7 ausgehend von dem Teilabschnitt des Filtermediumkörpers ohne Separierungsele- mente axial in den Teilbereich strömen, der von der Separierungsfolie 27a abgedeckt ist. Auf diese Weise steht auch im Bereich der Separierungsfolie 27a der Filtermediumkörper 7 für die Filtration des Rohfluids zur Verfügung.

Claims

Ansprüche
1. Filtereinrichtung, insbesondere zur Gasfiltration, mit einem Filtergehäuse (3) und mit einem Filterelement (2), das einen ringförmigen Filtermediumkörper (7) aufweist und in einem Auf- nahmeraum im Filtergehäuse (3) aufgenommen ist, und mit einem Schmutzsammelbereich (14) im Filtergehäuse (3), der mit der Anströmseite des Filtermediumkörpers (7) strömungs- verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmutzsammelbereich (14) an ein strö- mungsdichtes Separierungselement (27) am oder benachbart zum Filtermediumkörper (7) des Filterelements (2) angrenzt und dass der Schmutzsammelbereich (14) in Radialrichtung - bezogen auf die Längsachse (15) des ringförmigen Filtermediumkörpers (7) - eine größere Erstreckung aufweist als ein unmittelbar an den Schmutzsammelbereich (14) angrenzender Anströmbereich, der an der Anströmseite des Filtermediumkörpers (7) liegt, wobei der Schmutzsammelbereich (14) ringförmig umlaufend ausgebildet ist.
2. Filtereinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass am Schmutzsammelbe- reich (14) ein Austragventil (13) angeordnet ist.
3. Filtereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmutzsam- melbereich (14) sich axial benachbart zur Abströmseite des Filterelements (2) befindet.
4. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Separierungselement (27) eine Beruhigungswand ist, die im Anströmungsbereich an der An- strömseite des Filtermediumkörpers (7) angeordnet ist und sich über eine Teillänge des Fil termediumkörpers (7) erstreckt.
5. Filtereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beruhigungswand (27) Teil des Filtergehäuses (3) ist.
6. Filtereinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beruhigungs- wand (27) hohlzylindrisch oder konisch ausgebildet ist.
7. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beruhigungswand (27) sich axial über den Schmutzsammelbereich (14) hinaus erstreckt.
8. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wand des Schmutzsammelbereichs (14) Teil der Gehäusewand des Filtergehäuses (3) ist und sich gegenüber einem axial benachbarten Bereich der Gehäusewand radial nach außen erstreckt.
9. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wand des Schmutzsammelbereichs (14) Teil der Gehäusewand des Filtergehäuses (3) ohne radiale Erweiterung ist.
10. Filtereinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmutzsam- melbereich (14) sich in den Bereich hinein erstreckt, der benachbart zu einer Stirnseite des Filterelements (2) liegt.
1 1. Filtereinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmutz- sammelbereich (14) an einen Auslassstutzen (11a) angrenzt, der sich an eine Stirnseite des Filtermediumkörpers (7) anschließt.
12. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Separierungselement von einer Endscheibe (10) gebildet ist, die an einer Stirnseite des Fil- termediumkörpers (7) angeordnet ist.
13. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass an axial gegenüberliegenden Seiten des Filtermediumkörpers (7) jeweils ein Separierungsele- ment (27, 27a) angeordnet ist.
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