WO2020193145A1 - Filter element and filter system with a filter element - Google Patents

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WO2020193145A1
WO2020193145A1 PCT/EP2020/056538 EP2020056538W WO2020193145A1 WO 2020193145 A1 WO2020193145 A1 WO 2020193145A1 EP 2020056538 W EP2020056538 W EP 2020056538W WO 2020193145 A1 WO2020193145 A1 WO 2020193145A1
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filter
filter element
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PCT/EP2020/056538
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Klaus-Dieter Ruhland
Michael Kaufmann
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Mann+Hummel Gmbh
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    • B01D46/2411—Filter cartridges
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    • B01D46/523—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material using folded, pleated material with means for maintaining spacing between the pleats or folds
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    • B01D2275/50—Stabilised filter material, stabilised by, e.g. structuring, calendering

Definitions

  • the invention relates to a filter element, in particular for use as an air filter for an internal combustion engine, and a filter system for installing such a filter element.
  • a filter system for removing liquid and / or solid contaminants from a gaseous or liquid fluid flow usually has a housing which contains a receiving space and has at least one inlet and at least one outlet. In the receiving space there is at least one filter element which separates a raw side fluidically connected to the at least one inlet from a clean side fluidically connected to the at least one outlet.
  • the dirt load on the filter body can be made more uniform.
  • the mechanical load on the filter element can be made more even.
  • the arrangement of the flow protection on one of the end disks is advantageous, at least in those cases in which the tendency towards premature contamination of the filter body is pronounced in an axial end section of the filter body.
  • the flow protection can be designed over the entire surface or perforated. Likewise, the flow protection can have at least one full-area wall area and at least one perforated wall area. By distributing perforated and non-perforated Wall areas as well as through the dimensioning of the respective perforation, in particular through different pore sizes and / or pore densities, a loading of the filter material with impurities that is as symmetrical as possible, adapted to the respective inflow situation, can be achieved for a certain installation rotational position.
  • One object of the invention is to create a filter element with flow protection against direct flow of a filter medium, which supports a long service life of the filter element and can be produced efficiently and inexpensively.
  • Another object of the invention is to create a filter system for receiving such a replaceable filter element with a flow protection that supports a long service life of the filter element and can be manufactured efficiently and inexpensively.
  • a filter element and a filter system with a filter element comprising a filter body with a longitudinal axis, the inner and outer surface of which is permeable to a medium to be filtered, in particular air, a first open or closed one arranged on an end face End disk and a second end disk arranged on the opposite end face, the outer surface of the filter body having at least one flow-inhibiting area that is partially permeable to the medium to be filtered.
  • a filter element comprising a filter body with a longitudinal axis, the inner and outer surface of which is permeable to a medium to be filtered, in particular air, a first open or closed end plate on one end face and a second on the opposite end face arranged end plate.
  • the outer jacket surface of the filter body has at least one flow-inhibiting area that is partially permeable to the medium to be filtered.
  • Partially permeable means that gas diffusion through the material to the filter medium of the filter body is possible and that small dust particles pass through
  • the material essentially acts as a barrier to real air flow in an air filter as well as to large fibers.
  • the fluid flow can be deflected in the flow-inhibiting area.
  • the filter element the filter body of which is designed to be permeable to the medium to be filtered and which is closed at both ends by end plates, one of which is usually impermeable to the medium to be filtered, is advantageously arranged in a filter system so that the Me medium, e.g. dust-laden air, flows into the housing via an inlet and can be guided tangentially past the filter element.
  • the tangential flow of the filter element causes the flow to rotate around the filter element, a so-called cyclone movement. In this cyclone pre-separation, centrifugal forces act on possible coarser dust particles in the air due to the rotation of the flow, which can be pre-separated for the most part.
  • the inventive solution provides that a partially flow-permeable, but flow-inhibiting area is provided on the inflow side.
  • the advantage is a significantly lower initial pressure loss in the filter system, since the flow deflection is significantly less than with a fluid-tight flow protection device.
  • the lower pressure loss has a positive effect on the exhaust gas composition of the internal combustion engine located afterwards. Due to the flow permeability, the degree of pre-separation due to the centrifugal separation via the cyclone effect is initially lower than with closed flow protection structures, but this only applies to the beginning of dust.
  • the flow-inhibiting area for example the foam, becomes increasingly clogged with dust, the flow through the flow protection decreases and the degree of pre-separation increases to a sufficient extent.
  • the flow-inhibiting area in which the medium to be filtered impinges on the filter body is advantageously designed to be partially permeable to the medium to be filtered so that the impinging medium is not only deflected tangentially, but also partly guided into the filter body.
  • the inventive arrangement of the flow-inhibiting area furthermore prevents the filter medium, that is to say For example, paper that is damaged by the impacting suspended matter or dust particles. Since the impinging flow can have high velocities, eroding effects could otherwise arise on the surface of the filter medium.
  • the axial extent of the flow-inhibiting area can, for example, protrude at least a few millimeters beyond the area in which the inflowing medium meets the filter element.
  • the axial extent can preferably protrude 5 mm to 10 mm beyond the area. This means that the entire width of the medium can be effectively captured. At least the axial extent of the flow-inhibiting area should extend beyond the width of the inlet by a few millimeters, preferably 5 mm to 10 mm. In addition, the flow-inhibiting area is advantageously arranged directly opposite the inlet on the outer jacket surface of the filter element, so that it also fully covers the inflowing medium.
  • the flow-inhibiting area can have an axial length which is smaller than an axial length of the filter body.
  • the foam which only extends over part of the axial length as flow protection, offers the advantage that the pressure loss is reduced and still supports the annular flow around the filter body to improve the degree of pre-separation and better distribution of the dust load the filter element takes place.
  • the flow-inhibiting area is advantageously arranged directly opposite the inlet of the filter system on the outer surface of the filter body.
  • the axial extent of the flow-inhibiting area can advantageously be selected in such a way that it extends beyond the width of the inlet by a few millimeters, preferably 5 mm to 10 mm. This usually results in axial expansions of the flow protection that are between 20 and 40% of the axial length of the filter element.
  • the axial extent of the flow-inhibiting area for a filter element which is suitable for installation in a filter system according to the invention is preferably about (for example 30-35%) or exactly 1/3 of the total length of the filter element.
  • the total length of the axial extent of the flow protection can be advantageous be chosen so that a sufficiently long area for the medium to be filtered remains permeable, so that a sufficiently high filter effect of the filter system is given.
  • the flow-inhibiting area can be formed by an in particular self-supporting flow protection lying on the outer jacket surface.
  • the area that is only partially permeable to the medium to be filtered can in this way provide protection against flow. This protects the filter element from being damaged by dust particles when the medium to be filtered flows against it.
  • this is often referred to as a frame or filter frame and is often injected or attached as an additional plastic or sheet metal part at some distance around the filter body on the housing.
  • the flow protection can be designed to be self-supporting.
  • Self-supporting means that operating forces can be safely absorbed and held by the flow protection when changing the filter element and neither additional stabilizing, protective or load-bearing auxiliary structure surrounds the flow protection, nor does the flow protection contact this auxiliary structure from the outside.
  • the cross section of the flow protection is purely cylindrical (circular cylindrical or oval cylindrical, corresponding to the shape of the filter body). This means that there are no radial extensions to the outside or to the inside either in the area of the end disks or in the end facing away from the respective end disk. An extension at the end facing away from the end disk could hinder the circulating flow, an extension at the end disk-side end would increase the stability, but would be more complex to manufacture and, since it is axially adjacent to the filter body, would increase the total length of a filter element without increasing the filter area.
  • the flow protection can be formed from a foam, in particular an open-pore foam.
  • open-pore polyurethane foams based on polyester can advantageously be used.
  • the porosity can for example be in the range from 40 to 90 ppi (Pores per inch) have a density (according to ISO 845) of approx. 30 kg / m 3 .
  • Compression hardness (according to ISO 3386) can be 3 kPa.
  • a tensile strength (according to ISO 1798) can be> 180 kPa for a foam with a porosity of 41 to 49 ppi, and elongation at break (according to ISO 1798) can be> 200%.
  • the flow protection can be formed from a nonwoven fabric that is comparatively open-pored for the filtration area instead of open-pored foam. In any case, it is preferred if the flow protection has an air permeability of at least 500 l / m 2 s (measured at a differential pressure of 200 Pa and a test area of 20 cm 2 ).
  • a flow-inhibiting area made of foam or fleece which preferably extends only over part of the axial length of the filter body, has the advantage that the pressure loss is reduced and still supports the annular flow of the filter body to improve the degree of pre-separation and better distribution of the dust load over the filter element.
  • Another advantage is that very coarse particles such as pieces of straw or similar are caught on the foam and do not block the spaces between the folds.
  • Foams and / or nonwovens with a different degree of open pores can advantageously be combined in order to vary the permeability.
  • Another embodiment is to use the foam as an exchangeable separation stage on the element, especially in applications with organic dust, for example in the field of construction / agricultural machinery, compressors, or other devices with internal combustion engines.
  • the foam filters the light, large organic fibers and only the heavy, small dust particles get onto the filter body, so that large organic fibers can no longer block the filter body in the outer area and in the folds. If the foam is not firmly attached to the element, it can be cleaned off and reinstalled or replaced with a new foam. By cleaning off the foam, the service life of the filter element can advantageously be extended.
  • the flow protection can be designed to be removable from the filter body. If the flow protection is not firmly connected to the element, it can be cleaned and reinstalled or replaced with a new foam. By cleaning off the foam, the service life of the filter element can advantageously be extended.
  • the filter body can be folded in a star shape, designed to be closed in a ring shape and preferably made of paper or cellulose or a mixed fiber made of plastic and cellulose.
  • the folding can for example be made by knife folding, for longer filter bodies, or rotary folding.
  • the filter body itself can for example consist of paper or cellulose or a mixed fiber made of plastic and cellulose.
  • the filter body can be made with a smooth surface, rolled and / or designed in various embossed shapes surface to stiffen and / or create flea spaces for dust deposition.
  • the filter body can have a coating and / or impregnation in order to repel moisture. Alternatively, it can also be coated with nanofibers.
  • the use of these materials as a filter medium is a very economical way of realizing such a filter element.
  • the shape design described offers a stable arrangement, so that the filter body has a self-supporting construction and thus favorable assembly properties.
  • folds of the filter body can be stabilized by means of a stabilizing means, in particular by means of a thread winding and / or by means of radially indented edge regions of the outer fold edges that abut one another in the circumferential direction.
  • the filter body can also be structurally stiffened with a thread winding.
  • the folds of the The filter body can also be fixed in position with an adhesive, so that the filter body retains its shape even under a certain flow pressure when the filter system is in operation.
  • the shape described offers a stable arrangement, so that a self-supporting design of the filter body and thus a favorable assembly property are given.
  • a filter element as an air filter is proposed, in particular as an air filter of an internal combustion engine.
  • the safe operation of internal combustion engines is also based on safe and inexpensive filtering of the intake air for combustion operation.
  • the filter element described is an economical way of doing this.
  • the safe assembly, long service life of the filter element described and economic interchangeability of the Fil terelements are of decisive importance.
  • the filter element can also be advantageous to use the filter element as a particle filter, in particular as a particle filter of an internal combustion engine.
  • the safe assembly and economic interchangeability of the filter element described are of decisive importance.
  • a filter system with a filter element as described above, in particular replaceable is proposed to summarize a housing which is built essentially concentrically around a longitudinal axis, a cover closing the housing, which is also concentric around the longitudinal axis is constructed, an inlet arranged on the housing and / or cover for supplying the medium to be filtered, in particular air.
  • An outlet for discharging the filtered medium is provided on the housing concentrically to the longitudinal axis.
  • a sealing contour is provided on the housing in the area of the outlet, which corresponds to a radial seal of the first end disk of the filter element.
  • the filter element is exchangeably arranged in the housing of the filter system.
  • the main advantage of such a replaceable filter system is the safe and stable installation of the filter element and the very economical interchangeability of the filter element when servicing. Especially with short downtimes, such as they can occur in agricultural and construction machinery use, the quick interchangeability is of great importance.
  • the inventive solution provides that a partially flow-permeable flow protection is provided as a flow-inhibiting area on the flow side of the filter element.
  • the advantage is a significantly lower initial pressure loss in the filter system, since the flow deflection is significantly lower than with a fluid-tight flow protection.
  • the lower pressure loss has a positive effect on the exhaust gas composition of the internal combustion engine located afterwards. Due to the lower pressure loss, the degree of pre-separation also falls due to the centrifugal separation via the cyclone effect, but this only applies to the beginning of dusting. As the foam becomes increasingly clogged with dust, the flow through the flow protection decreases and the degree of pre-separation increases.
  • flow protection can be arranged on an outer jacket surface of the filter element.
  • the area that is designed to be only partially permeable to the medium to be filtered can in this way represent a flow protection. This protects the filter element from being damaged by dust particles when the medium to be filtered flows against it.
  • the flow protection can be formed from a foam, in particular open-pore foam.
  • open-pore polyurethane foams based on polyester can advantageously be used.
  • the porosity can for example be in the range from 40 to 90 ppi (pores per inch) with a density (according to ISO 845) of approx. 30 kg / m 3 .
  • Compression hardness (according to ISO 3386) can be 3 kPa.
  • a tensile strength (according to ISO 1798) can be> 180 kPa for a foam with a porosity of 41 to 49 ppi, and elongation at break (according to ISO 1798) can be> 200%.
  • the flow protection can be designed to be removable from the filter body. If the flow protection is not firmly attached to the ok
  • a cyclone separator can be provided in the filter housing and / or a dirt outlet can be provided on the housing or on the cover.
  • This cyclone separator consists of a guide geometry that causes the medium to be filtered to rotate. As a result of this rotation, the dirt is concentrated in the area of the housing wall and discharged at a suitable point via a dirt outlet. By pre-separating most of the dirt from the air to be filtered, the service life of the actual filter element can be significantly extended.
  • a secondary element can be arranged inside the filter element.
  • the secondary element which can consist of a supporting structure in a cylindrical configuration, which is clad with a permeable filter medium, for example a fleece, has the task of keeping the outlet of the filter system closed when the filter element is replaced, so that no dirt can penetrate into this area while the filter element is being cleaned or replaced.
  • the secondary element which can be arranged concentrically to the longitudinal axis of the filter system inside the filter element, is connected to the housing, for example, via a screw connection and is provided with a seal to the housing.
  • the secondary element connected to the housing, can remain in the housing when the filter element is changed. In this way, it can expediently be prevented that dirt particles can get into the clean area of the filter system when a loaded filter element is changed.
  • FIG. 1 shows an isometric view of a filter element according to an exemplary embodiment of the invention with a flow-inhibiting area as flow protection;
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through the filter element according to FIG. 1;
  • Fig. 3 is a partially sectioned plan view of a filter system according to an embodiment of the invention with a tangential inlet, central outlet and bottom-side dirt outlet;
  • FIG. 4 is an isometric partially sectioned view of the filter system according to FIG. 3.
  • FIG. 1 shows an isometric view of a filter element 10 according to an embodiment of the invention with a flow-inhibiting area 60 as flow protection 66
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through the filter element 10 according to FIG.
  • the filter element 10 can be used, for example, as an air filter, in particular as an air filter of an internal combustion engine.
  • the filter element 10 comprises a filter body 12 with a longitudinal axis L, the inner and outer jacket surface 22 of which is permeable to a medium to be filtered, in particular air. Furthermore, the filter element 10 comprises a first open or closed end plate 16 arranged on an end face 15 and a second end plate 18 arranged on the opposite end face 17, the outer jacket surface 22 of the filter body 12 having a flow-inhibiting area 60 which is used for the Medium, especially air, is partially permeable.
  • the region 60 has an axial length 62 which is smaller than an axial length 64 of the filter body 12.
  • the region 60 is formed by a one on the outer jacket surface 22 overlying, in particular self-supporting flow protection 66 is formed.
  • This flow protection 66 is made of a foam, in particular an open-pored foam, and can be designed to be removable from the filter body 12. In this way, the flow protection 66 can be removed from the filter body 12 and cleaned separately. The flow protection 66 can then be pushed onto the filter body 12 again.
  • the filter body 12 is folded in a star shape, has a closed ring shape and can preferably be made of paper or cellulose or a mixed fiber made of plastic and cellulose. Folds of the filter body 12 can be stabilized by means of a stabilization means, in particular by means of a thread winding 30, as shown in FIG. 1, and / or radially indented edge regions of the outer fold edges which abut one another in the circumferential direction.
  • the filter body 12 is placed on an internal support tube 14 for stiffening.
  • the open end disk 16 has centering knobs 24 on its outer edge, with which the filter element 10 can be installed in a centered manner in a filter housing 108 (see FIG. 3).
  • the filter element 10 seals a raw side against a clean side of the filter system 100 via the radial seal 26.
  • the closed end disk 18 has support knobs 20 in the axial direction, by means of which the filter element can be braced after installation in a filter housing 108 (see FIG. 3).
  • FIG. 3 shows a partially sectioned plan view of a filter system 100 according to an exemplary embodiment of the invention with a tangential inlet 102, central outlet 104 and bottom-side dirt outlet 106
  • FIG. 4 shows an isometric partially sectioned view of the filter system 100 according to FIG.
  • the filter system 100 with an exchangeable filter element 10 comprises a housing 108 which is constructed essentially concentrically around a longitudinal axis L, a cover 110 which closes the housing 108 and which is also constructed concentrically around the longitudinal axis L, and one on the housing 108 Inlet 102 for supplying the medium to be filtered, in particular air.
  • the housing 108 is concentric to the longitudinal axis L an outlet 104 is provided for discharging the filtered medium.
  • a sealing contour 116 is provided on the housing 108 in the area of the outlet 104, which corresponds to a radial seal 26 of the first end plate 16 of the filter element 10.
  • the filter element 10 is arranged exchangeably in the housing 108 of the filter system 100.
  • a cyclone separator 36 (not visible) is provided in the filter housing 108 and a dirt outlet 106 for discharging the previously separated dirt is provided on the cover 110 for this purpose.
  • a round filter design is shown, which consists of the housing 108, which is closed with a cover 110, for example with a screw or bayonet lock.
  • dust-laden air flows into the inlet 102, which is arranged tangentially to the air filter element installed on the inside, so that the air inside the housing 108 is set in rotation by a flow protection 66 on the filter element 10. Due to the cyclone effect caused by the rotational movement of the air, centrifugal forces act on the dust particles in the flowing air, so that these are partially deposited on the housing wall and can flow out of the filter system 100 via the dirt outlet 106. As a result, the filter element is less stressed and the service life of the filter element 10 is increased. The cleaned air can be discharged from the housing 108 via the central outlet 104.
  • a secondary element 28 is arranged in the interior 50 of the filter element 10, as can be seen in particular in FIG.
  • the secondary element 28 can be connected to the housing 108 and remain in the housing 108 when the filter element 10 is changed.
  • the filter element 10 has a flow-inhibiting area 60 on the outer jacket surface 22 of the filter body 12 which is only partially permeable to the medium to be filtered, in particular air.
  • the region 60 has an axial length 62 which is smaller than an axial length 64 of the filter body 12.
  • the area 60 is formed by a particularly self-supporting flow protection 66 resting on the outer jacket surface 22.
  • This flow protection 66 is formed from a foam, in particular an open-pored foam, and can be designed to be removable from the filter body 12. In this way, the flow protection 66 can be removed from the filter body 12 and separated be cleaned. The flow protection 66 can then be pushed onto the filter body 12 again.
  • the axial extent of the flow-inhibiting area 60 expediently protrudes at least a few millimeters, preferably 5 mm to 10 mm, beyond the area in which the inflowing medium meets the filter element 10, so that the entire width of the medium is effectively captured. At least the axial extent of the flow-inhibiting area should protrude beyond the width of the inlet 102 by a few millimeters, preferably 5 mm to 10 mm.
  • the flow-inhibiting area is advantageously arranged directly opposite the inlet 102 on the outer jacket surface 22 of the filter element 10, so that it also fully covers the inflowing medium.
  • the filter system 100 has a flow protection 112 which is connected to the housing 108 and is arranged on the outer jacket surface 22 of the filter body 12 and is arranged at a small distance from the jacket surface 22.
  • the filter body 12 is placed on an internal support tube 14 for stiffening.
  • the open end disk 16 has centering knobs 24 on its outer edge, with which the filter element 10 can be installed in a centered manner in a filter housing 108 (see FIG. 3).
  • the filter element 10 seals a raw side against a clean side of the filter system 100 via the radial seal 26, which engages in a corresponding log contour 1 16 of the filter housing 108.
  • the closed end disk 18 has support knobs 20 in the axial direction, by means of which the filter element can be braced after installation in a filter housing 108 (see FIG. 3).
  • a fluid flow is indicated by arrows in FIGS. 3 and 4.
  • a raw air flow enters the filter housing 108 through the inlet 102 and first meets the flow protection 66 of the filter element 10.
  • a partial flow 84 is converted by the flow protection 66 into a tangential cyclone flow 82 (see FIG. 4) around the cylindrical filter body. diverted by 12.
  • the cyclone flow 82 is used to pre-separate coarser particles due to centrifugal force. These particles can collect in the floor space in the cover area 110 and be removed from time to time through the dirt outlet 106.
  • a smaller part of the raw air flow 80 can, however, also enter the filter body 12 through the partially permeable flow protection 66, where the fluid is cleaned and exits into the inner region 50 as a clean air region.
  • a further partial flow 86 of the raw air flow 80 is distributed in the filter housing 108 outside the filter element 10 and can pass tangentially through the filter body 12, the fluid being filtered.
  • the clean air flow 88 can exit again axially from the filter housing 108 through the outlet 104.
  • Such filter systems 100 as shown in FIGS. 3 and 4 are usually used in construction machinery and agricultural machinery. They are characterized by their great robustness and have short service lives due to the high filter load. A filter system 100 with a loaded filter element 10 must tolerate an increase in weight of 10 kg or more.

Abstract

The invention relates to a filter element (10) comprising a filter body (12) with a longitudinal axis (L), the inner and outer lateral surface (22) of said filter body being permeable for a medium to be filtered, in particular air, a first end plate (16) which is arranged on one end face (15) and is open or closed, and a second end plate (18) which is arranged on the opposite end face (17). The outer lateral surface (22) of the filter body (12) has at least one flow-inhibiting region (60) which is partly permeable for the medium to be filtered. The invention additionally relates to a filter system (100) for installing such a filter element (10) in a replaceable manner.

Description

Beschreibung description
Filterelement und Filtersystem mit einem Filterelement Filter element and filter system with one filter element
Technisches Gebiet Technical area
Die Erfindung betrifft ein Filterelement, insbesondere zur Verwendung als Luftfilter einer Brennkraftmaschine, sowie ein Filtersystem zum Einbau eines solchen Filterelements. The invention relates to a filter element, in particular for use as an air filter for an internal combustion engine, and a filter system for installing such a filter element.
Stand der Technik State of the art
Ein Filtersystem zum Entfernen flüssiger und/oder fester Verunreinigungen aus einer gasförmigen oder flüssigen Fluidströmung weist üblicherweise ein Gehäuse auf, das ei nen Aufnahmeraum enthält und wenigstens einen Einlass sowie wenigstens einen Aus lass aufweist. Im Aufnahmeraum ist zumindest ein Filterelement angeordnet, das eine mit dem wenigstens einen Einlass fluidisch verbundene Rohseite von einer mit dem we nigstens einen Auslass fluidisch verbundenen Reinseite trennt. A filter system for removing liquid and / or solid contaminants from a gaseous or liquid fluid flow usually has a housing which contains a receiving space and has at least one inlet and at least one outlet. In the receiving space there is at least one filter element which separates a raw side fluidically connected to the at least one inlet from a clean side fluidically connected to the at least one outlet.
DE 10 201 1 005 942 A1 beschreibt ein Filterelement zum Entfernen flüssiger und/oder fester Verunreinigungen aus einer gasförmigen oder flüssigen Fluidströmung, das sich dadurch auszeichnet, dass die Tendenz zu einer asymmetrischen Verunreinigung und/ oder Belastung des Filterkörpers durch die rohseitige Anströmung des Filterkörpers re duziert ist. Zumindest eine der Endscheiben ist dazu mit einem Anströmschutz ausge stattet. Der Anströmschutz erstreckt sich radial außen oder radial innen entlang des Fil terkörpers axial und in Umfangsrichtung. Durch die Ausstattung des Filterelements mit einem derartigen Anströmschutz können Bereiche, die einer verstärkten Anströmung mit der rohseitigen Fluidströmung ausgesetzt sind, mehr oder weniger abgedeckt werden, um in diesen Bereichen eine direkte Beaufschlagung mit der schmutzbeladenen Strö mung zu reduzieren. Hierdurch kann eine Vergleichmäßigung der Schmutzbeladung des Filterkörpers erreicht werden. Gleichzeitig kann dadurch auch eine Vergleichmäßigung der mechanischen Belastung des Filterelements erreicht werden. Die Anordnung des An- strömschutzes an einer der Endscheiben ist dabei von Vorteil, zumindest in den Fällen, in denen die Tendenz zur verfrühten Verschmutzung des Filterkörpers in einem axialen Endabschnitt des Filterkörpers ausgeprägt ist. DE 10 201 1 005 942 A1 describes a filter element for removing liquid and / or solid contaminants from a gaseous or liquid fluid flow, which is characterized in that the tendency towards asymmetrical contamination and / or loading of the filter body due to the unfiltered flow against the filter body re is duced. For this purpose, at least one of the end disks is equipped with a flow protection device. The flow protection extends radially outside or radially inside along the Fil terkörpers axially and in the circumferential direction. By equipping the filter element with such a flow protection, areas that are exposed to an increased flow of the raw-side fluid flow can be more or less covered in order to reduce direct exposure to the dirt-laden flow in these areas. As a result, the dirt load on the filter body can be made more uniform. At the same time, the mechanical load on the filter element can be made more even. The arrangement of the flow protection on one of the end disks is advantageous, at least in those cases in which the tendency towards premature contamination of the filter body is pronounced in an axial end section of the filter body.
Der Anströmschutz kann vollflächig oder perforiert ausgestaltet sein. Ebenso kann der Anströmschutz zumindest einen vollflächigen Wandbereich und zumindest einen perfo rierten Wandbereich aufweisen. Durch die Verteilung perforierter und nicht perforierter Wandbereiche sowie durch die Dimensionierung der jeweiligen Perforation, insbeson dere durch unterschiedliche Porengrößen und/oder Porendichten, kann für eine be stimmte Einbaudrehlage eine an die jeweilige Anströmsituation angepasste, möglichst symmetrische Beladung des Filtermaterials mit Verunreinigungen erzielt werden. The flow protection can be designed over the entire surface or perforated. Likewise, the flow protection can have at least one full-area wall area and at least one perforated wall area. By distributing perforated and non-perforated Wall areas as well as through the dimensioning of the respective perforation, in particular through different pore sizes and / or pore densities, a loading of the filter material with impurities that is as symmetrical as possible, adapted to the respective inflow situation, can be achieved for a certain installation rotational position.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Filterelement mit einem Anströmschutz gegen di rekte Anströmung eines Filtermediums zu schaffen, der eine hohe Standzeit des Filter elements unterstützt und effizient und kostengünstig hergestellt werden kann. One object of the invention is to create a filter element with flow protection against direct flow of a filter medium, which supports a long service life of the filter element and can be produced efficiently and inexpensively.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Filtersystem zur Aufnahme eines solchen austauschbaren Filterelements mit einem Anströmschutz zu schaffen, der eine hohe Standzeit des Filterelements unterstützt und effizient und kostengünstig hergestellt wer den kann. Another object of the invention is to create a filter system for receiving such a replaceable filter element with a flow protection that supports a long service life of the filter element and can be manufactured efficiently and inexpensively.
Die vorgenannten Aufgaben werden gelöst von einem Filterelement sowie einem Filter system mit einem Filterelement, umfassend einen Filterkörper mit einer Längsachse, des sen innere und äußere Mantelfläche für ein zu filterndes Medium, insbesondere Luft, durchlässig ist, eine erste an einer Stirnseite angeordnete offene oder geschlossene End scheibe und eine zweite an der gegenüberliegenden Stirnseite angeordnete Endscheibe, wobei die äußere Mantelfläche des Filterkörpers zumindest einen durchströmungshem- menden Bereich aufweist, der für das zu filternde Medium teilweise durchlässig ist. The aforementioned objects are achieved by a filter element and a filter system with a filter element, comprising a filter body with a longitudinal axis, the inner and outer surface of which is permeable to a medium to be filtered, in particular air, a first open or closed one arranged on an end face End disk and a second end disk arranged on the opposite end face, the outer surface of the filter body having at least one flow-inhibiting area that is partially permeable to the medium to be filtered.
Es wird ein Filterelement vorgeschlagen, umfassend einen Filterkörper mit einer Längs achse, dessen innere und äußere Mantelfläche für ein zu filterndes Medium, insbeson dere Luft, durchlässig ist, eine erste an einer Stirnseite angeordnete offene oder ge schlossene Endscheibe und eine zweite an der gegenüberliegenden Stirnseite angeord nete Endscheibe. Dabei weist die äußere Mantelfläche des Filterkörpers zumindest einen durchströmungshemmenden Bereich auf, der für das zu filternde Medium teilweise durch lässig ist. A filter element is proposed, comprising a filter body with a longitudinal axis, the inner and outer surface of which is permeable to a medium to be filtered, in particular air, a first open or closed end plate on one end face and a second on the opposite end face arranged end plate. The outer jacket surface of the filter body has at least one flow-inhibiting area that is partially permeable to the medium to be filtered.
Mit "teilweise durchlässig" ist dabei gemeint, dass eine Gasdiffusion durch das Material hin zum Filtermedium des Filterkörpers möglich ist und dass kleine Staubteilchen durch das Material gelangen können, dass das Material jedoch im Wesentlichen als eine Sperre für wirkliche Luftströmung in einem Luftfilter sowie für große Fasern wirkt. Insbesondere kann im durchströmungshemmenden Bereich eine Ablenkung der Fluidströmung bewirkt werden. "Partially permeable" means that gas diffusion through the material to the filter medium of the filter body is possible and that small dust particles pass through However, the material essentially acts as a barrier to real air flow in an air filter as well as to large fibers. In particular, the fluid flow can be deflected in the flow-inhibiting area.
Das Filterelement, dessen Filterkörper bestimmungsgemäß für das zu filternde Medium durchlässig gestaltet ist und der an beiden Enden durch Endscheiben abgeschlossen ist, von denen eine Endscheibe üblicherweise für das zu filternde Medium undurchlässig ist, wird vorteilhafterweise so in einem Filtersystem angeordnet, dass das zu filternde Me dium, also beispielsweise staubbeladene Luft, über einen Einlass in das Gehäuse strömt und tangential am Filterelement vorbei geleitet werden kann. Durch die tangentiale An strömung des Filterelements wird die Strömung in eine um das Filterelement rotierende Bewegung, eine sog. Zyklonbewegung, gebracht. In dieser Zyklonvorabscheidung wirken durch die Rotation der Strömung Fliehkräfte auf mögliche gröbere Staubpartikel in der Luft, die dadurch zum großen Teil vorabgeschieden werden können. The filter element, the filter body of which is designed to be permeable to the medium to be filtered and which is closed at both ends by end plates, one of which is usually impermeable to the medium to be filtered, is advantageously arranged in a filter system so that the Me medium, e.g. dust-laden air, flows into the housing via an inlet and can be guided tangentially past the filter element. The tangential flow of the filter element causes the flow to rotate around the filter element, a so-called cyclone movement. In this cyclone pre-separation, centrifugal forces act on possible coarser dust particles in the air due to the rotation of the flow, which can be pre-separated for the most part.
Die erfinderische Lösung sieht vor, dass ein teilweise strömungsdurchlässiger, jedoch durchströmungshemmender Bereich an der Anströmseite vorgesehen ist. Der Vorteil ist ein deutlich geringerer Anfangsdruckverlust des Filtersystems, da die Strömungsumlen- kung gegenüber einem fluiddichten Anströmschutz deutlich geringer ausfällt. Der niedri gere Druckverlust wirkt sich positiv auf die Abgaszusammensetzung des danach befind lichen Verbrennungsmotors aus. Durch die Strömungsdurchlässigkeit ist zwar zunächst der Vorabscheidegrad auf Grund der Fliehkraftabscheidung über den Zykloneffekt gerin ger als bei geschlossenen Anströmschutzkonstruktionen, aber dies gilt nur für den Be staubungsbeginn. Nach zunehmender Zusetzung des durchströmungshemmenden Be reichs, beispielsweise des Schaumes, mit Staub, nimmt die Durchströmung des Anström- schutzes ab und der Vorabscheidegrad nimmt in ausreichendem Maße zu. The inventive solution provides that a partially flow-permeable, but flow-inhibiting area is provided on the inflow side. The advantage is a significantly lower initial pressure loss in the filter system, since the flow deflection is significantly less than with a fluid-tight flow protection device. The lower pressure loss has a positive effect on the exhaust gas composition of the internal combustion engine located afterwards. Due to the flow permeability, the degree of pre-separation due to the centrifugal separation via the cyclone effect is initially lower than with closed flow protection structures, but this only applies to the beginning of dust. As the flow-inhibiting area, for example the foam, becomes increasingly clogged with dust, the flow through the flow protection decreases and the degree of pre-separation increases to a sufficient extent.
Der durchströmungshemmende Bereich, in dem das zu filternde Medium auf den Filter körper auftrifft, wird vorteilhafterweise teilweise durchlässig für das zu filternde Medium gestaltet, damit das auftreffende Medium nicht nur tangential abgelenkt, sondern zum Teil in den Filterkörper geleitet wird. Durch die erfindungsgemäße Anordnung des durch strömungshemmenden Bereichs wird weiterhin vermieden, dass das Filtermedium, also beispielsweise Papier, durch die auftreffenden Schwebstoff- oder Staubteilchen beschä digt wird. Da die auftreffende Strömung hohe Geschwindigkeiten aufweisen kann, könn ten sonst erodierende Effekte an der Oberfläche des Filtermediums entstehen. Die axiale Ausdehnung des durchströmungshemmenden Bereichs kann dabei bei üblichen Abmes sungen von Luftfiltern beispielsweise mindestens einige Millimeter über den Bereich hin ausragen, in dem das einströmende Medium auf das Filterelement trifft. Bevorzugt kann die axiale Ausdehnung 5 mm bis 10 mm über den Bereich hinausragen. Damit kann das Medium auch wirksam in der ganzen Breite erfasst werden. Mindestens sollte die axiale Ausdehnung des durchströmungshemmenden Bereichs die Breite des Einlasses um ei nige Millimeter, bevorzugt 5 mm bis 10 mm überragen. Außerdem ist der durchströ- mungshemmende Bereich günstigerweise direkt gegenüber dem Einlass auf der äußeren Mantelfläche des Filterelements angeordnet, so dass er das einströmende Medium auch voll abdeckt. The flow-inhibiting area in which the medium to be filtered impinges on the filter body is advantageously designed to be partially permeable to the medium to be filtered so that the impinging medium is not only deflected tangentially, but also partly guided into the filter body. The inventive arrangement of the flow-inhibiting area furthermore prevents the filter medium, that is to say For example, paper that is damaged by the impacting suspended matter or dust particles. Since the impinging flow can have high velocities, eroding effects could otherwise arise on the surface of the filter medium. With the usual dimensions of air filters, the axial extent of the flow-inhibiting area can, for example, protrude at least a few millimeters beyond the area in which the inflowing medium meets the filter element. The axial extent can preferably protrude 5 mm to 10 mm beyond the area. This means that the entire width of the medium can be effectively captured. At least the axial extent of the flow-inhibiting area should extend beyond the width of the inlet by a few millimeters, preferably 5 mm to 10 mm. In addition, the flow-inhibiting area is advantageously arranged directly opposite the inlet on the outer jacket surface of the filter element, so that it also fully covers the inflowing medium.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filterelements kann der durchströmungs- hemmende Bereich eine axiale Länge aufweisen, welche kleiner als eine axiale Länge des Filterkörpers ist. Auf diese Weise bietet der Schaum, der sich als Anströmschutz nur über einen Teil der axialen Länge erstreckt, den Vorteil, dass der Druckverlust reduziert wird und trotzdem noch eine Unterstützung der ringförmigen Umströmung des Filterkör pers zur Verbesserung des Vorabscheidegrades und besseren Verteilung der Staubbe ladung über das Filterelement erfolgt. According to an advantageous embodiment of the filter element, the flow-inhibiting area can have an axial length which is smaller than an axial length of the filter body. In this way, the foam, which only extends over part of the axial length as flow protection, offers the advantage that the pressure loss is reduced and still supports the annular flow around the filter body to improve the degree of pre-separation and better distribution of the dust load the filter element takes place.
Der durchströmungshemmende Bereich ist günstigerweise direkt gegenüber dem Einlass des Filtersystems auf der äußeren Mantelfläche des Filterkörpers angeordnet. Dabei kann die axiale Ausdehnung des durchströmungshemmenden Bereichs vorteilhaft so ge wählt werden, dass er die Breite des Einlasses um einige Millimeter, bevorzugt 5 mm bis 10 mm, überragt. Üblicherweise ergeben sich damit axiale Ausdehnungen des Anström- schutzes, die zwischen 20 und 40% der axialen Länge des Filterelements betragen. Be vorzugt beträgt die axiale Ausdehnungen des durchströmungshemmenden Bereichs für ein Filterelement, welches für den Einbau in ein erfindungsgemäßes Filtersystem geeig net ist, etwa (beispielsweise 30-35%) oder genau 1/3 der Gesamtlänge des Filterele ments. Die Gesamtlänge der axialen Ausdehnung des Anströmschutzes kann vorteilhaft so gewählt werden, dass ein genügend langer Bereich für das zu filternde Medium durch lässig bleibt, damit auch eine genügend hohe Filterwirkung des Filtersystems gegeben ist. The flow-inhibiting area is advantageously arranged directly opposite the inlet of the filter system on the outer surface of the filter body. The axial extent of the flow-inhibiting area can advantageously be selected in such a way that it extends beyond the width of the inlet by a few millimeters, preferably 5 mm to 10 mm. This usually results in axial expansions of the flow protection that are between 20 and 40% of the axial length of the filter element. The axial extent of the flow-inhibiting area for a filter element which is suitable for installation in a filter system according to the invention is preferably about (for example 30-35%) or exactly 1/3 of the total length of the filter element. The total length of the axial extent of the flow protection can be advantageous be chosen so that a sufficiently long area for the medium to be filtered remains permeable, so that a sufficiently high filter effect of the filter system is given.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filterelements kann der durchströmungs- hemmende Bereich durch einen auf der äußeren Mantelfläche aufliegenden, insbeson dere selbsttragenden Anströmschutz gebildet sein. Der Bereich, der für das zu filternde Medium nur teildurchlässig gestaltet ist, kann auf diese Weise einen Anströmschutz dar stellen. Dadurch wird das Filterelement beim Anströmen durch das zu filternde Medium vor Beschädigung des Filtermediums durch Staubpartikel geschützt. Im Stand der Tech nik wird dieser häufig auch als Zarge oder Filterzarge bezeichnet und ist oft als zusätzli ches Kunststoff- oder Blechteil in einigem Abstand um den Filterkörper am Gehäuse an gespritzt oder angebracht. According to an advantageous embodiment of the filter element, the flow-inhibiting area can be formed by an in particular self-supporting flow protection lying on the outer jacket surface. The area that is only partially permeable to the medium to be filtered can in this way provide protection against flow. This protects the filter element from being damaged by dust particles when the medium to be filtered flows against it. In the prior art, this is often referred to as a frame or filter frame and is often injected or attached as an additional plastic or sheet metal part at some distance around the filter body on the housing.
Weiter bevorzugt kann der Anströmschutz selbsttragend ausgebildet sein. Selbsttragend heißt, dass Bedienkräfte beim Wechseln des Filterelements sicher vom Anströmschutz aufgenommen und gehalten werden können und weder zusätzliche stabilisierende, schützende oder tragende Hilfsstruktur den Anströmschutz außen umgibt noch der An strömschutz an dieser Hilfsstruktur von außen anliegt. More preferably, the flow protection can be designed to be self-supporting. Self-supporting means that operating forces can be safely absorbed and held by the flow protection when changing the filter element and neither additional stabilizing, protective or load-bearing auxiliary structure surrounds the flow protection, nor does the flow protection contact this auxiliary structure from the outside.
Weiter bevorzugt ist es, wenn der Querschnitt des Anströmschutzes rein zylindrisch ist (kreiszylindrisch oder ovalzylindrisch, entsprechend der Form des Filterkörpers). Dies be deutet, dass weder im Bereich der Endscheiben noch im von der jeweiligen Endscheibe abgewandten Ende radiale Fortsätze nach außen oder innen vorhanden sind. Ein Fort satz am der Endscheibe abgewandten Ende könnte die umlaufende Strömung behindern, ein Fortsatz am endscheibenseitigen Ende würde zwar die Stabilität erhöhen, wäre je doch aufwändiger herzustellen und würde, da an den Filterkörper axial angrenzend, die Gesamtlänge eines Filterelements ohne Vergrößerung der Filterfläche erhöhen. It is further preferred if the cross section of the flow protection is purely cylindrical (circular cylindrical or oval cylindrical, corresponding to the shape of the filter body). This means that there are no radial extensions to the outside or to the inside either in the area of the end disks or in the end facing away from the respective end disk. An extension at the end facing away from the end disk could hinder the circulating flow, an extension at the end disk-side end would increase the stability, but would be more complex to manufacture and, since it is axially adjacent to the filter body, would increase the total length of a filter element without increasing the filter area.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filterelements kann der Anströmschutz aus einem Schaum, insbesondere einem offenporigen Schaum, gebildet sein. Dabei können vorteilhaft beispielsweise offenporige Polyurethanschaumstoffe auf Polyesterbasis ein gesetzt werden. Die Porosität kann dabei beispielsweise im Bereich von 40 bis 90 ppi (Poren pro Inch) liegen bei einem Raumgewicht (nach ISO 845) von ca. 30 kg/m3 liegen. Stauch Harte (nach ISO 3386) kann bei 3 kPa liegen. Eine Zugfestigkeit (nach ISO 1798) kann beispielsweise bei einem Schaum mit einer Porosität von 41 bis 49 ppi >180 kPa, und Bruchdehnung (nach ISO 1798) kann >200 % betragen. Bei einem Schaum mit einer Porosität von 57 bis 70 ppi, kann die Zugfestigkeit >100 kPa, die Bruchdehnung >150 %, bei einem Schaum mit einer Porosität von 75 bis 90 ppi kann die Zugfestigkeit >250 kPa, die Bruchdehnung >250 % betragen. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung des Fil terelements kann der Anströmschutz statt aus offenporigem Schaum aus einem für den Bereich der Filtration vergleichsweise offenporigen Vlies gebildet sein. In jedem Fall ist es bevorzugt, wenn der Anströmschutz eine Luftdurchlässigkeit von mindestens 500 l/m2s aufweist (gemessen bei einem Differenzdruck von 200 Pa und einer Prüffläche von 20 cm2). According to an advantageous embodiment of the filter element, the flow protection can be formed from a foam, in particular an open-pore foam. For example, open-pore polyurethane foams based on polyester can advantageously be used. The porosity can for example be in the range from 40 to 90 ppi (Pores per inch) have a density (according to ISO 845) of approx. 30 kg / m 3 . Compression hardness (according to ISO 3386) can be 3 kPa. A tensile strength (according to ISO 1798) can be> 180 kPa for a foam with a porosity of 41 to 49 ppi, and elongation at break (according to ISO 1798) can be> 200%. For a foam with a porosity of 57 to 70 ppi, the tensile strength> 100 kPa, the elongation at break> 150%, for a foam with a porosity of 75 to 90 ppi, the tensile strength> 250 kPa, the elongation at break> 250%. According to an alternative embodiment of the filter element, the flow protection can be formed from a nonwoven fabric that is comparatively open-pored for the filtration area instead of open-pored foam. In any case, it is preferred if the flow protection has an air permeability of at least 500 l / m 2 s (measured at a differential pressure of 200 Pa and a test area of 20 cm 2 ).
Im Gegensatz zu einem strömungsundurchlässigen Folienanströmschutz bietet ein güns tigerweise aus Schaum oder Vlies gebildeter strömungshemmender Bereich, der sich vorzugsweise nur über einen Teil der axialen Länge des Filterkörpers erstreckt, den Vor teil, dass der Druckverlust reduziert wird und trotzdem noch eine Unterstützung der ring förmigen Umströmung des Filterkörpers zur Verbesserung des Vorabscheidegrades und besseren Verteilung der Staubbeladung über das Filterelement erfolgt. Ein weiter Vorteil ist, dass ganz grobe Partikel wie Strohteile oder ähnliches am Schaum abgefangen wer den und nicht die Faltenzwischenräume verblocken. In contrast to a flow-impermeable film flow protection, a flow-inhibiting area made of foam or fleece, which preferably extends only over part of the axial length of the filter body, has the advantage that the pressure loss is reduced and still supports the annular flow of the filter body to improve the degree of pre-separation and better distribution of the dust load over the filter element. Another advantage is that very coarse particles such as pieces of straw or similar are caught on the foam and do not block the spaces between the folds.
Schäume und/oder Vliese mit einem unterschiedlichen Grad an Offenporigkeit können vorteilhaft kombiniert werden, um die Durchlässigkeit zu variieren. Foams and / or nonwovens with a different degree of open pores can advantageously be combined in order to vary the permeability.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist, den Schaum als wechselbare Abscheidestufe auf dem Element zu nutzen, insbesondere in Anwendungen mit organischem Staub, bei spielsweise im Bereich Bau-/Landmaschinen, Kompressoren, oder sonstige Geräte mit Verbrennungsmotoren. Another embodiment is to use the foam as an exchangeable separation stage on the element, especially in applications with organic dust, for example in the field of construction / agricultural machinery, compressors, or other devices with internal combustion engines.
Der Schaum filtert die leichten, großen organischen Fasern ab und nur die schweren, kleinen Staubteilchen gelangen auf den Filterkörper, sodass große organische Fasern nicht mehr den Filterkörper im Außenbereich und in den Falten verblocken können. Wenn der Schaum nicht fest mit dem Element verbunden ist, kann dieser abgereinigt und wieder eingebaut werden oder durch einen neuen Schaum ersetzt werden. Durch das Abreinigen des Schaumes kann die Standzeit des Filterelements vorteilhaft verlängert werden. The foam filters the light, large organic fibers and only the heavy, small dust particles get onto the filter body, so that large organic fibers can no longer block the filter body in the outer area and in the folds. If the foam is not firmly attached to the element, it can be cleaned off and reinstalled or replaced with a new foam. By cleaning off the foam, the service life of the filter element can advantageously be extended.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filterelements kann der Anströmschutz vom Filterkörper abnehmbar ausgebildet sein. Wenn der Anströmschutz nicht fest mit dem Element verbunden ist, kann dieser abgereinigt und wieder eingebaut werden oder durch einen neuen Schaum ersetzt werden. Durch das Abreinigen des Schaumes kann die Standzeit des Filterelements vorteilhaft verlängert werden. According to an advantageous embodiment of the filter element, the flow protection can be designed to be removable from the filter body. If the flow protection is not firmly connected to the element, it can be cleaned and reinstalled or replaced with a new foam. By cleaning off the foam, the service life of the filter element can advantageously be extended.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filterelements kann der Filterkörper stern förmig gefaltet, ringförmig geschlossen ausgeführt sein und vorzugsweise aus Papier o- der aus Zellulose oder aus einer Mischfaser aus Kunststoff und Zellulose bestehen. Die Faltung kann beispielsweise durch Messerfaltung, für längere Filterkörper, oder Rotati onsfaltung hergestellt werden. Der Filterkörper selbst kann beispielsweise aus Papier o- der aus Zellulose oder aus einer Mischfaser aus Kunststoff und Zellulose bestehen. Der Filterkörper kann mit glatter Oberfläche, rolliert und/oder in verschiedenen Prägeformen gestalteter Oberfläche zur Versteifung und/oder Schaffung von Flohlräumen zur Staubab lagerung ausgeführt sein. Der Filterkörper kann eine Beschichtung und/oder Imprägnie rung aufweisen, um Feuchtigkeit abzuweisen. Er kann alternativ auch mit Nanofasern beschichtet sein. Der Einsatz dieser Werkstoffe als Filtermedium stellt eine sehr wirt schaftliche Möglichkeit dar, ein solches Filterelement zu realisieren. Gleichzeitig bietet die beschriebene Formgestaltung eine stabile Anordnung, so dass eine selbsttragende Bauweise des Filterkörpers und damit eine günstige Montageeigenschaft gegeben sind. According to an advantageous embodiment of the filter element, the filter body can be folded in a star shape, designed to be closed in a ring shape and preferably made of paper or cellulose or a mixed fiber made of plastic and cellulose. The folding can for example be made by knife folding, for longer filter bodies, or rotary folding. The filter body itself can for example consist of paper or cellulose or a mixed fiber made of plastic and cellulose. The filter body can be made with a smooth surface, rolled and / or designed in various embossed shapes surface to stiffen and / or create flea spaces for dust deposition. The filter body can have a coating and / or impregnation in order to repel moisture. Alternatively, it can also be coated with nanofibers. The use of these materials as a filter medium is a very economical way of realizing such a filter element. At the same time, the shape design described offers a stable arrangement, so that the filter body has a self-supporting construction and thus favorable assembly properties.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filterelements können Falten des Filterkör pers mittels eines Stabilisierungsmittels, insbesondere mittels eines Fadenwickels und/o der mittels radial eingedrückter Kantenbereiche der äußeren Faltkanten, die in Umfangs richtung aneinander anliegen, stabilisiert sein. Der Filterkörper kann weiterhin mit einem Fadenwickel strukturell versteift sein. Alternativ oder zusätzlich können die Falten des Filterkörpers auch mit einem Klebemittel in ihrer Position fixiert werden, sodass der Fil terkörper auch unter einem gewissen Strömungsdruck im Betrieb des Filtersystems seine Form behält. Damit bietet die beschriebene Formgestaltung eine stabile Anordnung, so dass eine selbsttragende Bauweise des Filterkörpers und damit eine günstige Montage eigenschaft gegeben sind. According to an advantageous embodiment of the filter element, folds of the filter body can be stabilized by means of a stabilizing means, in particular by means of a thread winding and / or by means of radially indented edge regions of the outer fold edges that abut one another in the circumferential direction. The filter body can also be structurally stiffened with a thread winding. Alternatively or additionally, the folds of the The filter body can also be fixed in position with an adhesive, so that the filter body retains its shape even under a certain flow pressure when the filter system is in operation. Thus, the shape described offers a stable arrangement, so that a self-supporting design of the filter body and thus a favorable assembly property are given.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Verwendung eines Filterelements als Luftfilter vorgeschlagen, insbesondere als Luftfilter einer Brennkraftmaschine. Der si chere Betrieb von Brennkraftmaschinen beruht auch auf einer sicheren und günstigen Filterung der Ansaugluft für den Verbrennungsbetrieb. Das beschriebene Filterelement stellt dafür eine wirtschaftliche Möglichkeit dar. Auch hier sind die sichere Montage, große Standzeit des beschriebenen Filterelements und wirtschaftliche Austauschbarkeit des Fil terelements von entscheidender Bedeutung. According to a further aspect of the invention, the use of a filter element as an air filter is proposed, in particular as an air filter of an internal combustion engine. The safe operation of internal combustion engines is also based on safe and inexpensive filtering of the intake air for combustion operation. The filter element described is an economical way of doing this. Here, too, the safe assembly, long service life of the filter element described and economic interchangeability of the Fil terelements are of decisive importance.
Vorteilhaft kann ebenso die Verwendung des Filterelements als Partikelfilter sein, insbe sondere als Partikelfilter einer Brennkraftmaschine. Auch hier sind die sichere Montage und wirtschaftliche Austauschbarkeit des beschriebenen Filterelements von entscheiden der Bedeutung. It can also be advantageous to use the filter element as a particle filter, in particular as a particle filter of an internal combustion engine. Here, too, the safe assembly and economic interchangeability of the filter element described are of decisive importance.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Filtersystem mit einem wie vorste hend beschriebenen, insbesondere austauschbaren, Filterelement vorgeschlagen, um fassend ein Gehäuse, welches im Wesentlichen konzentrisch um eine Längsachse auf gebaut ist, einen das Gehäuse verschließenden Deckel, der ebenfalls konzentrisch um die Längsachse aufgebaut ist, einen am Gehäuse und/oder Deckel angeordneten Einlass zum Zuführen des zu filternden Mediums, insbesondere Luft. Dabei ist am Gehäuse kon zentrisch zur Längsachse ein Auslass zur Ableitung des gefilterten Mediums vorgesehen. Weiter ist am Gehäuse im Bereich des Auslasses eine Dichtungskontur vorgesehen, die mit einer radialen Dichtung der ersten Endscheibe des Filterelements korrespondiert. Das Filterelement ist auswechselbar in dem Gehäuse des Filtersystems angeordnet. According to a further aspect of the invention, a filter system with a filter element as described above, in particular replaceable, is proposed to summarize a housing which is built essentially concentrically around a longitudinal axis, a cover closing the housing, which is also concentric around the longitudinal axis is constructed, an inlet arranged on the housing and / or cover for supplying the medium to be filtered, in particular air. An outlet for discharging the filtered medium is provided on the housing concentrically to the longitudinal axis. Furthermore, a sealing contour is provided on the housing in the area of the outlet, which corresponds to a radial seal of the first end disk of the filter element. The filter element is exchangeably arranged in the housing of the filter system.
Der wesentliche Vorteil eines solchen auswechselbaren Filtersystems liegt dabei in der sicheren und stabilen Montage des Filterelements sowie einer sehr wirtschaftlichen Aus tauschbarkeit des Filterelements im Servicefall. Gerade bei niedrigen Standzeiten, wie sie im Land- und Baumaschineneinsatz auftreten können, ist die schnelle Austauschbar keit von großer Bedeutung. The main advantage of such a replaceable filter system is the safe and stable installation of the filter element and the very economical interchangeability of the filter element when servicing. Especially with short downtimes, such as they can occur in agricultural and construction machinery use, the quick interchangeability is of great importance.
Die erfinderische Lösung sieht vor, dass ein teilweise strömungsdurchlässiger Anström- schutz als durchströmungshemmender Bereich an der Anströmseite des Filterelements vorgesehen wird. Der Vorteil ist ein deutlich geringerer Anfangsdruckverlust des Filter systems, da die Strömungsumlenkung gegenüber einem fluiddichten Anströmschutz deutlich geringer ausfällt. Der niedrigere Druckverlust wirkt sich positiv auf die Abgaszu sammensetzung des danach befindlichen Verbrennungsmotors aus. Durch den niedrige ren Druckverlust sinkt zwar auch der Vorabscheidegrad auf Grund der Fliehkraftabschei dung über den Zykloneffekt, aber dies gilt nur für den Bestaubungsbeginn. Nach zuneh mender Zusetzung des Schaumes mit Staub, nimmt die Durchströmung des Anström- schutzes ab und der Vorabscheidegrad nimmt zu. The inventive solution provides that a partially flow-permeable flow protection is provided as a flow-inhibiting area on the flow side of the filter element. The advantage is a significantly lower initial pressure loss in the filter system, since the flow deflection is significantly lower than with a fluid-tight flow protection. The lower pressure loss has a positive effect on the exhaust gas composition of the internal combustion engine located afterwards. Due to the lower pressure loss, the degree of pre-separation also falls due to the centrifugal separation via the cyclone effect, but this only applies to the beginning of dusting. As the foam becomes increasingly clogged with dust, the flow through the flow protection decreases and the degree of pre-separation increases.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filtersystems kann ein Anströmschutz an einer äußeren Mantelfläche des Filterelements angeordnet sein. Der Bereich, der für das zu filternde Medium nur teildurchlässig gestaltet ist, kann auf diese Weise einen Anström schutz darstellen. Dadurch wird das Filterelement beim Anströmen durch das zu filternde Medium vor Beschädigung des Filtermediums durch Staubpartikel geschützt. According to an advantageous embodiment of the filter system, flow protection can be arranged on an outer jacket surface of the filter element. The area that is designed to be only partially permeable to the medium to be filtered can in this way represent a flow protection. This protects the filter element from being damaged by dust particles when the medium to be filtered flows against it.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filtersystems kann der Anströmschutz aus einem Schaum, insbesondere offenporigen Schaum, gebildet sein. Dabei können vorteil haft beispielsweise offenporige Polyurethanschaumstoffe auf Polyesterbasis eingesetzt werden. Die Porosität kann dabei beispielsweise im Bereich von 40 bis 90 ppi (Poren pro Inch) liegen bei einem Raumgewicht (nach ISO 845) von ca. 30 kg/m3 liegen. Stauch härte (nach ISO 3386) kann bei 3 kPa liegen. Eine Zugfestigkeit (nach ISO 1798) kann beispielsweise bei einem Schaum mit einer Porosität von 41 bis 49 ppi >180 kPa, und Bruchdehnung (nach ISO 1798) kann >200 % betragen. Bei einem Schaum mit einer Porosität von 57 bis 70 ppi, kann die Zugfestigkeit >100 kPa, die Bruchdehnung >150 %, bei einem Schaum mit einer Porosität von 75 bis 90 ppi kann die Zugfestigkeit >250 kPa, die Bruchdehnung >250 % betragen. According to an advantageous embodiment of the filter system, the flow protection can be formed from a foam, in particular open-pore foam. For example, open-pore polyurethane foams based on polyester can advantageously be used. The porosity can for example be in the range from 40 to 90 ppi (pores per inch) with a density (according to ISO 845) of approx. 30 kg / m 3 . Compression hardness (according to ISO 3386) can be 3 kPa. A tensile strength (according to ISO 1798) can be> 180 kPa for a foam with a porosity of 41 to 49 ppi, and elongation at break (according to ISO 1798) can be> 200%. For a foam with a porosity of 57 to 70 ppi, the tensile strength> 100 kPa, the elongation at break> 150%, for a foam with a porosity of 75 to 90 ppi, the tensile strength> 250 kPa, the elongation at break> 250%.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filtersystems kann der Anströmschutz vom Filterkörper abnehmbar ausgebildet sein. Wenn der Anströmschutz nicht fest mit dem io According to an advantageous embodiment of the filter system, the flow protection can be designed to be removable from the filter body. If the flow protection is not firmly attached to the ok
Element verbunden ist, kann dieser abgereinigt und wieder eingebaut werden oder durch einen neuen Schaum ersetzt werden. Durch das Abreinigen des Schaumes kann die Standzeit des Filterelements vorteilhaft verlängert werden. Element is connected, this can be cleaned and reinstalled or replaced with a new foam. By cleaning off the foam, the service life of the filter element can advantageously be extended.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filtersystems kann im Filtergehäuse ein Zyklonabscheider vorgesehen sein und/oder am Gehäuse oder am Deckel ein Schmutz auslass vorgesehen sein. Dieser Zyklonabscheider besteht aus einer Leitgeometrie, die das zu filternde Medium in eine Rotation versetzt. Durch diese Rotation wird der Schmutz im Bereich der Gehäusewand aufkonzentriert und an einer geeigneten Stelle über einen Schmutzauslass ausgetragen. Durch die Vorabscheidung des größten Teils an Schmutz aus der zu filternden Luft kann die Standzeit des eigentlichen Filterelements entschei dend verlängert werden. According to an advantageous embodiment of the filter system, a cyclone separator can be provided in the filter housing and / or a dirt outlet can be provided on the housing or on the cover. This cyclone separator consists of a guide geometry that causes the medium to be filtered to rotate. As a result of this rotation, the dirt is concentrated in the area of the housing wall and discharged at a suitable point via a dirt outlet. By pre-separating most of the dirt from the air to be filtered, the service life of the actual filter element can be significantly extended.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filtersystems kann ein Sekundärelement im Inneren des Filterelements angeordnet sein. Das Sekundärelement, das aus einer tragenden Struktur in zylinderförmiger Ausgestaltung bestehen kann, die mit einem durchlässigen Filtermedium, beispielsweise einem Vlies, verkleidet ist, hat die Aufgabe, bei einem Austausch des Filterelements den Auslass des Filtersystems weiterhin ver schlossen zu halten, so dass kein Schmutz in diesen Bereich eindringen kann, während das Filterelement gereinigt oder erneuert wird. Das Sekundärelement, das konzentrisch zur Längsachse des Filtersystems im Inneren des Filterelements angeordnet sein kann, ist beispielsweise über eine Schraubverbindung mit dem Gehäuse verbunden und zum Gehäuse mit einer Dichtung versehen. According to an advantageous embodiment of the filter system, a secondary element can be arranged inside the filter element. The secondary element, which can consist of a supporting structure in a cylindrical configuration, which is clad with a permeable filter medium, for example a fleece, has the task of keeping the outlet of the filter system closed when the filter element is replaced, so that no dirt can penetrate into this area while the filter element is being cleaned or replaced. The secondary element, which can be arranged concentrically to the longitudinal axis of the filter system inside the filter element, is connected to the housing, for example, via a screw connection and is provided with a seal to the housing.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filtersystems kann das Sekundärelement, mit dem Gehäuse verbunden, beim Wechsel des Filterelements im Gehäuse verbleiben. Auf diese Weise kann zweckmäßigerweise verhindert werden, dass Schmutzpartikel beim Wechsel eines beladenen Filterelements in den Reinbereich des Filtersystems ge langen können. According to an advantageous embodiment of the filter system, the secondary element, connected to the housing, can remain in the housing when the filter element is changed. In this way, it can expediently be prevented that dirt particles can get into the clean area of the filter system when a loaded filter element is changed.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeich nungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Be- Schreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fach mann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen beispielhaft: Further advantages emerge from the following description of the drawings. In the drawings, embodiments of the invention are shown. The drawings, the The spelling and the claims contain numerous features in combination. The specialist will expediently consider the features individually and combine them into meaningful further combinations. It shows as an example:
Fig. 1 eine isometrische Ansicht eines Filterelements nach einem Ausführungsbei spiel der Erfindung mit einem durchströmungshemmenden Bereich als An- strömschutz; 1 shows an isometric view of a filter element according to an exemplary embodiment of the invention with a flow-inhibiting area as flow protection;
Fig. 2 ein Längsschnitt durch das Filterelement nach Figur 1 ; FIG. 2 shows a longitudinal section through the filter element according to FIG. 1;
Fig. 3 eine teilgeschnittene Draufsicht eines Filtersystems nach einem Ausführungs beispiel der Erfindung mit tangentialem Einlass, zentrischem Auslass und bo denseitigem Schmutzauslass; und Fig. 3 is a partially sectioned plan view of a filter system according to an embodiment of the invention with a tangential inlet, central outlet and bottom-side dirt outlet; and
Fig. 4 eine isometrische teilgeschnittene Ansicht des Filtersystems nach Figur 3. FIG. 4 is an isometric partially sectioned view of the filter system according to FIG. 3.
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verste hen. Identical or similar components are numbered with the same reference symbols in the figures. The figures show only examples and are not to be understood as limiting.
Figur 1 zeigt eine isometrische Ansicht eines Filterelements 10 nach einem Ausführungs beispiel der Erfindung mit einem durchströmungshemmenden Bereich 60 als Anström- schutz 66, während Figur 2 einen Längsschnitt durch das Filterelement 10 nach Figur 1 darstellt. Das Filterelement 10 kann beispielsweise als Luftfilter, insbesondere als Luftfil ter einer Brennkraftmaschine verwendet werden. FIG. 1 shows an isometric view of a filter element 10 according to an embodiment of the invention with a flow-inhibiting area 60 as flow protection 66, while FIG. 2 shows a longitudinal section through the filter element 10 according to FIG. The filter element 10 can be used, for example, as an air filter, in particular as an air filter of an internal combustion engine.
Das Filterelement 10 umfasst einen Filterkörper 12 mit einer Längsachse L, dessen in nere und äußere Mantelfläche 22 für ein zu filterndes Medium, insbesondere Luft, durch lässig ist. Weiter umfasst das Filterelement 10 eine erste an einer Stirnseite 15 angeord nete offene oder geschlossene Endscheibe 16 und eine zweite an der gegenüberliegen den Stirnseite 17 angeordnete Endscheibe 18, wobei die äußere Mantelfläche 22 des Filterkörpers 12 einen durchströmungshemmenden Bereich 60 aufweist, der für das zu filternde Medium, insbesondere Luft, teilweise durchlässig ist. The filter element 10 comprises a filter body 12 with a longitudinal axis L, the inner and outer jacket surface 22 of which is permeable to a medium to be filtered, in particular air. Furthermore, the filter element 10 comprises a first open or closed end plate 16 arranged on an end face 15 and a second end plate 18 arranged on the opposite end face 17, the outer jacket surface 22 of the filter body 12 having a flow-inhibiting area 60 which is used for the Medium, especially air, is partially permeable.
Der Bereich 60 weist eine axiale Länge 62 auf, welche kleiner als eine axiale Länge 64 des Filterkörpers 12 ist. Der Bereich 60 ist durch einen auf der äußeren Mantelfläche 22 aufliegenden, insbesondere selbsttragenden Anströmschutz 66 gebildet. Dieser An- strömschutz 66 ist aus einem Schaum, insbesondere einem offenporigen Schaum, gebil det und kann vom Filterkörper 12 abnehmbar ausgebildet sein. Auf diese Weise kann der Anströmschutz 66 vom Filterkörper 12 abgenommen und separat abgereinigt werden. Danach kann der Anströmschutz 66 wieder auf den Filterkörper 12 aufgesteckt werden. The region 60 has an axial length 62 which is smaller than an axial length 64 of the filter body 12. The region 60 is formed by a one on the outer jacket surface 22 overlying, in particular self-supporting flow protection 66 is formed. This flow protection 66 is made of a foam, in particular an open-pored foam, and can be designed to be removable from the filter body 12. In this way, the flow protection 66 can be removed from the filter body 12 and cleaned separately. The flow protection 66 can then be pushed onto the filter body 12 again.
Der Filterkörper 12 ist sternförmig gefaltet, ringförmig geschlossen ausgeführt und kann vorzugsweise aus Papier oder aus Zellulose oder aus einer Mischfaser aus Kunststoff und Zellulose bestehen. Falten des Filterkörpers 12 können mittels eines Stabilisierungs mittels, insbesondere mittels eines Fadenwickels 30, wie in Figur 1 dargestellt, und/oder radial eingedrückter Kantenbereiche der äußeren Faltkanten, die in Umfangsrichtung an einander anliegen, stabilisiert sein. The filter body 12 is folded in a star shape, has a closed ring shape and can preferably be made of paper or cellulose or a mixed fiber made of plastic and cellulose. Folds of the filter body 12 can be stabilized by means of a stabilization means, in particular by means of a thread winding 30, as shown in FIG. 1, and / or radially indented edge regions of the outer fold edges which abut one another in the circumferential direction.
Der Filterkörper 12 ist auf zur Versteifung auf ein innen liegendes Stützrohr 14 aufge bracht. Die offene Endscheibe 16 weist außerhalb einer axial gerichteten Radialdichtung 26 an ihrem Außenrand Zentriernoppen 24 auf, mit welcher das Filterelement 10 in einem Filtergehäuse 108 (siehe Figur 3) zentriert montiert eingebaut werden kann. Das Filterele ment 10 dichtet über die Radialdichtung 26 eine Rohseite gegen eine Reinseite des Fil tersystems 100 ab. Wie insbesondere in Figur 2 im Längsschnitt zu erkennen ist, weist die geschlossene Endscheibe 18 in axialer Richtung Abstütznoppen 20 auf, mittels derer das Filterelement nach Einbau in ein Filtergehäuse 108 (siehe Figur 3) verspannt werden kann. The filter body 12 is placed on an internal support tube 14 for stiffening. Outside of an axially directed radial seal 26, the open end disk 16 has centering knobs 24 on its outer edge, with which the filter element 10 can be installed in a centered manner in a filter housing 108 (see FIG. 3). The filter element 10 seals a raw side against a clean side of the filter system 100 via the radial seal 26. As can be seen in longitudinal section in particular in FIG. 2, the closed end disk 18 has support knobs 20 in the axial direction, by means of which the filter element can be braced after installation in a filter housing 108 (see FIG. 3).
Figur 3 zeigt eine teilgeschnittene Draufsicht eines Filtersystems 100 nach einem Aus führungsbeispiel der Erfindung mit tangentialem Einlass 102, zentrischem Auslass 104 und bodenseitigem Schmutzauslass 106, während Figur 4 eine isometrische teilgeschnit tene Ansicht des Filtersystems 100 nach Figur 3 darstellt. FIG. 3 shows a partially sectioned plan view of a filter system 100 according to an exemplary embodiment of the invention with a tangential inlet 102, central outlet 104 and bottom-side dirt outlet 106, while FIG. 4 shows an isometric partially sectioned view of the filter system 100 according to FIG.
Das Filtersystem 100 mit einem austauschbaren Filterelement 10 umfasst ein Gehäuse 108, welches im Wesentlichen konzentrisch um eine Längsachse L aufgebaut ist, einen das Gehäuse 108 verschließenden Deckel 1 10, der ebenfalls konzentrisch um die Längs achse L aufgebaut ist, und einen am Gehäuse 108 angeordneten Einlass 102 zum Zu führen des zu filternden Mediums, insbesondere Luft. Am Gehäuse 108 ist konzentrisch zur Längsachse L ein Auslass 104 zur Ableitung des gefiltertem Mediums vorgesehen. Weiter ist am Gehäuse 108 im Bereich des Auslasses 104 eine Dichtungskontur 1 16 vorgesehen ist, die mit einer radialen Dichtung 26 der ersten Endscheibe 16 des Filterele ments 10 korrespondiert. Das Filterelement 10 ist auswechselbar in dem Gehäuse 108 des Filtersystems 100 angeordnet. Im Filtergehäuse 108 ist ein (nicht sichtbarer) Zyklon abscheider 36 vorgesehen und am Deckel 1 10 ist dafür ein Schmutzauslass 106 zum Austrag des vorabgeschiedenen Schmutzes vorgesehen. The filter system 100 with an exchangeable filter element 10 comprises a housing 108 which is constructed essentially concentrically around a longitudinal axis L, a cover 110 which closes the housing 108 and which is also constructed concentrically around the longitudinal axis L, and one on the housing 108 Inlet 102 for supplying the medium to be filtered, in particular air. The housing 108 is concentric to the longitudinal axis L an outlet 104 is provided for discharging the filtered medium. Furthermore, a sealing contour 116 is provided on the housing 108 in the area of the outlet 104, which corresponds to a radial seal 26 of the first end plate 16 of the filter element 10. The filter element 10 is arranged exchangeably in the housing 108 of the filter system 100. A cyclone separator 36 (not visible) is provided in the filter housing 108 and a dirt outlet 106 for discharging the previously separated dirt is provided on the cover 110 for this purpose.
Dargestellt ist eine Rundfilterbauform, die aus dem Gehäuse 108 besteht, das mit einem Deckel 1 10, beispielsweise mit Schraub- oder Bajonettverschluss, verschlossen wird. Bei einer Verwendung als Luftfiltersystem strömt staubbeladene Luft in den Einlass 102, der tangential zum innen eingebauten Luftfilterelement angeordnet ist, so dass die Luft im Innern des Gehäuses 108 durch einen Anströmschutz 66 am Filterelement 10 in eine Rotationsbewegung versetzt wird. Durch den über die Rotationsbewegung der Luft be wirkten Zykloneffekt wirken Fliehkräfte auf die Staubpartikel der strömenden Luft, so dass diese sich teilweise an der Gehäusewand abscheiden und über den Schmutzauslass 106 aus dem Filtersystem 100 abströmen können. Dadurch wird das Filterelement weniger belastet, die Standzeit des Filterelements 10 wird erhöht. Die gereinigte Luft kann über den zentrischen Auslass 104 aus dem Gehäuse 108 abgeführt werden. A round filter design is shown, which consists of the housing 108, which is closed with a cover 110, for example with a screw or bayonet lock. When used as an air filter system, dust-laden air flows into the inlet 102, which is arranged tangentially to the air filter element installed on the inside, so that the air inside the housing 108 is set in rotation by a flow protection 66 on the filter element 10. Due to the cyclone effect caused by the rotational movement of the air, centrifugal forces act on the dust particles in the flowing air, so that these are partially deposited on the housing wall and can flow out of the filter system 100 via the dirt outlet 106. As a result, the filter element is less stressed and the service life of the filter element 10 is increased. The cleaned air can be discharged from the housing 108 via the central outlet 104.
Ein Sekundärelement 28 ist im Inneren 50 des Filterelements 10 angeordnet, wie insbe sondere in Figur 4 zu erkennen ist. Das Sekundärelement 28 kann mit dem Gehäuse 108 verbunden sein und beim Wechsel des Filterelements 10 im Gehäuse 108 verbleiben. A secondary element 28 is arranged in the interior 50 of the filter element 10, as can be seen in particular in FIG. The secondary element 28 can be connected to the housing 108 and remain in the housing 108 when the filter element 10 is changed.
Das Filterelement 10 weist, wie bei dem in Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungs beispiel, auf der äußeren Mantelfläche 22 des Filterkörpers 12 einen durchströmungs- hemmenden Bereich 60 auf, der für das zu filternde Medium, insbesondere Luft, nur teil weise durchlässig ist. Der Bereich 60 weist eine axiale Länge 62 auf, welche kleiner als eine axiale Länge 64 des Filterkörpers 12 ist. Der Bereich 60 ist durch einen auf der äußeren Mantelfläche 22 aufliegenden, insbesondere selbsttragenden Anströmschutz 66 gebildet. Dieser Anströmschutz 66 ist aus einem Schaum, insbesondere einem offenpo rigen Schaum, gebildet und kann vom Filterkörper 12 abnehmbar ausgebildet sein. Auf diese Weise kann der Anströmschutz 66 vom Filterkörper 12 abgenommen und separat abgereinigt werden. Danach kann der Anströmschutz 66 wieder auf den Filterkörper 12 aufgesteckt werden. As in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the filter element 10 has a flow-inhibiting area 60 on the outer jacket surface 22 of the filter body 12 which is only partially permeable to the medium to be filtered, in particular air. The region 60 has an axial length 62 which is smaller than an axial length 64 of the filter body 12. The area 60 is formed by a particularly self-supporting flow protection 66 resting on the outer jacket surface 22. This flow protection 66 is formed from a foam, in particular an open-pored foam, and can be designed to be removable from the filter body 12. In this way, the flow protection 66 can be removed from the filter body 12 and separated be cleaned. The flow protection 66 can then be pushed onto the filter body 12 again.
Die axiale Ausdehnung des durchströmungshemmenden Bereichs 60 ragt dabei zweck mäßigerweise mindestens einige Millimeter, bevorzugt 5 mm bis 10 mm über den Bereich hinaus, in dem das einströmende Medium auf das Filterelement 10 trifft, damit das Me dium auch wirksam in der ganzen Breite erfasst wird. Mindestens sollte die axiale Aus dehnung des durchströmungshemmenden Bereichs die Breite des Einlasses 102 um ei nige Millimeter, bevorzugt 5 mm bis 10 mm überragen. Außerdem ist der durchströ- mungshemmende Bereich günstigerweise direkt gegenüber dem Einlass 102 auf der äu ßeren Mantelfläche 22 des Filterelements 10 angeordnet, so dass er das einströmende Medium auch voll abdeckt. The axial extent of the flow-inhibiting area 60 expediently protrudes at least a few millimeters, preferably 5 mm to 10 mm, beyond the area in which the inflowing medium meets the filter element 10, so that the entire width of the medium is effectively captured. At least the axial extent of the flow-inhibiting area should protrude beyond the width of the inlet 102 by a few millimeters, preferably 5 mm to 10 mm. In addition, the flow-inhibiting area is advantageously arranged directly opposite the inlet 102 on the outer jacket surface 22 of the filter element 10, so that it also fully covers the inflowing medium.
Zusätzlich weist das Filtersystem 100 einen mit dem Gehäuse 108 verbundenen, auf der äußeren Mantelfläche 22 des Filterkörpers 12 angeordneten Anströmschutz 1 12 auf, der in einem geringen Abstand zur Mantelfläche 22 angeordnet ist. In addition, the filter system 100 has a flow protection 112 which is connected to the housing 108 and is arranged on the outer jacket surface 22 of the filter body 12 and is arranged at a small distance from the jacket surface 22.
Der Filterkörper 12 ist auf zur Versteifung auf ein innen liegendes Stützrohr 14 aufge bracht. Die offene Endscheibe 16 weist außerhalb einer axial gerichteten Radialdichtung 26 an ihrem Außenrand Zentriernoppen 24 auf, mit welcher das Filterelement 10 in einem Filtergehäuse 108 (siehe Figur 3) zentriert montiert eingebaut werden kann. Das Filterele ment 10 dichtet über die Radialdichtung 26, welche in eine dazu korrespondierende Dich tungskontur 1 16 des Filtergehäuses 108 eingreift, eine Rohseite gegen eine Reinseite des Filtersystems 100 ab. Wie insbesondere in Figur 2 im Längsschnitt zu erkennen ist, weist die geschlossene Endscheibe 18 in axialer Richtung Abstütznoppen 20 auf, mittels derer das Filterelement nach Einbau in ein Filtergehäuse 108 (siehe Figur 3) verspannt werden kann. The filter body 12 is placed on an internal support tube 14 for stiffening. Outside of an axially directed radial seal 26, the open end disk 16 has centering knobs 24 on its outer edge, with which the filter element 10 can be installed in a centered manner in a filter housing 108 (see FIG. 3). The filter element 10 seals a raw side against a clean side of the filter system 100 via the radial seal 26, which engages in a corresponding log contour 1 16 of the filter housing 108. As can be seen in longitudinal section in particular in FIG. 2, the closed end disk 18 has support knobs 20 in the axial direction, by means of which the filter element can be braced after installation in a filter housing 108 (see FIG. 3).
Mit Pfeilen ist in Figuren 3 und 4 eine Fluidströmung angezeigt. Eine Roh luftström ung tritt durch den Einlass 102 in das Filtergehäuse 108 ein und trifft zunächst auf den Anström schutz 66 des Filterelements 10. Eine Teilströmung 84 wird von dem Anströmschutz 66 in eine tangentiale Zyklonströmung 82 (siehe Figur 4) um den zylinderförmigen Filterkör- per 12 umgelenkt. Die Zyklonströmung 82 dient zum Vorabscheiden von gröberen Parti keln auf Grund der Zentrifugalkraft. Diese Partikel können sich im Bodenraum im Deckel bereich 110 sammeln und durch den Schmutzauslass 106 von Zeit zu Zeit abgeführt werden. A fluid flow is indicated by arrows in FIGS. 3 and 4. A raw air flow enters the filter housing 108 through the inlet 102 and first meets the flow protection 66 of the filter element 10. A partial flow 84 is converted by the flow protection 66 into a tangential cyclone flow 82 (see FIG. 4) around the cylindrical filter body. diverted by 12. The cyclone flow 82 is used to pre-separate coarser particles due to centrifugal force. These particles can collect in the floor space in the cover area 110 and be removed from time to time through the dirt outlet 106.
Ein kleinerer Teil der Rohluftströmung 80 kann jedoch auch durch den teilweise durch lässigen Anströmschutz 66 in den Filterkörper 12 eintreten, wo das Fluid gereinigt wird und in den Innenbereich 50 als Reinluftbereich austritt. Eine weitere Teilströmung 86 der Rohluftströmung 80 verteilt sich im Filtergehäuse 108 außerhalb des Filterelements 10 und kann tangential durch den Filterkörper 12 hindurchtreten, wobei das Fluid gefiltert wird. Im Innenbereich 50 des Filterkörpers 12 kann die Reinluftströmung 88 axial durch den Auslass 104 aus dem Filtergehäuse 108 wieder austreten. A smaller part of the raw air flow 80 can, however, also enter the filter body 12 through the partially permeable flow protection 66, where the fluid is cleaned and exits into the inner region 50 as a clean air region. A further partial flow 86 of the raw air flow 80 is distributed in the filter housing 108 outside the filter element 10 and can pass tangentially through the filter body 12, the fluid being filtered. In the inner region 50 of the filter body 12, the clean air flow 88 can exit again axially from the filter housing 108 through the outlet 104.
Derartige Filtersysteme 100 wie in Figur 3 und 4 dargestellt, werden üblicherweise im Baumaschinen und Landmaschinenbereich eingesetzt. Sie zeichnen sich durch große Robustheit aus und weisen wegen der hohen Filterlast kurze Standzeiten auf. Ein Filter system 100 mit beladenem Filterelement 10 muss dabei einen Gewichtszuwachs von 10 kg oder mehr tolerieren. Such filter systems 100 as shown in FIGS. 3 and 4 are usually used in construction machinery and agricultural machinery. They are characterized by their great robustness and have short service lives due to the high filter load. A filter system 100 with a loaded filter element 10 must tolerate an increase in weight of 10 kg or more.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Filterelement (10), umfassend einen Filterkörper (12) mit einer Längsachse (L), dessen innere und äußere Mantelfläche (22) für ein zu filterndes Medium, insbe sondere Luft, durchlässig ist, eine erste an einer Stirnseite (15) angeordnete offene oder geschlossene Endscheibe (16) und eine zweite an der gegenüberliegenden Stirnseite (17) angeordnete Endscheibe (18), wobei die äußere Mantelfläche (22) des Filterkörpers (12) zumindest einen durchströmungshemmenden Bereich (60) aufweist, der für das zu filternde Medium teilweise durchlässig ist. 1. Filter element (10) comprising a filter body (12) with a longitudinal axis (L), the inner and outer circumferential surface (22) of which is permeable to a medium to be filtered, in particular special air, a first arranged on an end face (15) open or closed end plate (16) and a second end plate (18) arranged on the opposite end face (17), the outer jacket surface (22) of the filter body (12) having at least one flow-inhibiting area (60) for the medium to be filtered is partially permeable.
2. Filterelement nach Anspruch 1 , wobei der Bereich (60) eine axiale Länge (62) auf weist, welche kleiner als eine axiale Länge (64) des Filterkörpers (12) ist. 2. Filter element according to claim 1, wherein the region (60) has an axial length (62) which is smaller than an axial length (64) of the filter body (12).
3. Filterelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Bereich (60) durch einen auf der äußeren Mantelfläche (22) aufliegenden, insbesondere selbsttragenden Anström- schutz (66) gebildet ist. 3. Filter element according to claim 1 or 2, wherein the area (60) is formed by an in particular self-supporting flow protection (66) resting on the outer jacket surface (22).
4. Filterelement nach Anspruch 3, wobei der Anströmschutz (66) aus einem Schaum, insbesondere einem offenporigen Schaum, und/oder einem Vlies gebildet ist. 4. Filter element according to claim 3, wherein the flow protection (66) is formed from a foam, in particular an open-pore foam, and / or a fleece.
5. Filterelement nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Anströmschutz (66) vom Filter körper (12) abnehmbar ausgebildet ist. 5. Filter element according to claim 3 or 4, wherein the flow protection (66) from the filter body (12) is designed to be removable.
6. Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Filterkörper (12) sternförmig gefaltet, ringförmig geschlossen ausgeführt ist und vorzugsweise aus Papier oder aus Zellulose oder aus einer Mischfaser aus Kunststoff und Zel lulose besteht. 6. Filter element according to one of the preceding claims, wherein the filter body (12) is folded in a star shape, is designed to be closed in a ring and is preferably made of paper or cellulose or a mixed fiber made of plastic and cellulose.
7. Filterelement nach Anspruch 6, wobei Falten des Filterkörpers (12) mittels eines Stabilisierungsmittels, insbesondere mittels eines Fadenwickels und/oder radial eingedrückter Kantenbereiche der äußeren Faltkanten, die in Umfangsrichtung an einander anliegen, stabilisiert sind. 7. Filter element according to claim 6, wherein folds of the filter body (12) are stabilized by means of a stabilizing means, in particular by means of a thread winding and / or radially indented edge regions of the outer fold edges, which abut one another in the circumferential direction.
8. Verwendung eines Filterelements (10) nach einem der vorhergehenden Ansprü che als Luftfilter, insbesondere als Luftfilter einer Brennkraftmaschine. 8. Use of a filter element (10) according to one of the preceding Ansprü surface as an air filter, in particular as an air filter of an internal combustion engine.
9. Filtersystem (100) mit einem, insbesondere austauschbaren, Filterelement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend 9. Filter system (100) with an, in particular exchangeable, filter element (10) according to one of claims 1 to 7, comprising
- ein Gehäuse (108), welches im Wesentlichen konzentrisch um eine Längs achse (L) aufgebaut ist, - A housing (108) which is constructed essentially concentrically around a longitudinal axis (L),
- einen das Gehäuse (108) verschließenden Deckel (110), der ebenfalls konzen trisch um die Längsachse (L) aufgebaut ist, - A cover (110) which closes the housing (108) and which is also constructed concentrically around the longitudinal axis (L),
- einen am Gehäuse (108) und/oder Deckel (1 10) angeordneten Einlass (102) zum Zuführen des zu filternden Mediums, insbesondere Luft, - An inlet (102) arranged on the housing (108) and / or cover (110) for supplying the medium to be filtered, in particular air,
wobei am Gehäuse (108) konzentrisch zur Längsachse (L) ein Auslass (104) zur Ableitung des gefilterten Mediums vorgesehen ist, wobei am Gehäuse (108) im Bereich des Auslasses (104) eine Dichtungskontur (116) vorgesehen ist, die mit einer radialen Dichtung (26) der ersten Endscheibe (16) des Filterelements (10) korrespondiert, wobei das Filterelement (10) auswechselbar in dem Gehäuse (108) des Filtersystems (100) angeordnet ist. an outlet (104) for discharging the filtered medium is provided on the housing (108) concentric to the longitudinal axis (L), a sealing contour (116) being provided on the housing (108) in the region of the outlet (104), which is provided with a radial The seal (26) of the first end disk (16) of the filter element (10) corresponds, the filter element (10) being exchangeably arranged in the housing (108) of the filter system (100).
10. Filtersystem nach Anspruch 9, wobei ein Anströmschutz (66) an einer äußeren Mantelfläche (22) des Filterelements (10) angeordnet ist. 10. Filter system according to claim 9, wherein a flow protection (66) is arranged on an outer jacket surface (22) of the filter element (10).
11. Filtersystem nach Anspruch 10, wobei der Anströmschutz (66) aus einem Schaum, insbesondere offenporigen Schaum, gebildet ist. 11. Filter system according to claim 10, wherein the flow protection (66) is formed from a foam, in particular open-pored foam.
12. Filtersystem nach Anspruch 10 oder 11 , wobei der Anströmschutz (66) vom Filter körper (12) abnehmbar ausgebildet ist. 12. Filter system according to claim 10 or 11, wherein the flow protection (66) from the filter body (12) is designed to be removable.
13. Filtersystem nach Anspruch 9 bis 12, wobei im Filtergehäuse (108) ein Zyklonab scheider (36) vorgesehen ist und/oder am Gehäuse (108) oder am Deckel (110) ein Schmutzauslass (106) vorgesehen ist. 13. Filter system according to claim 9 to 12, wherein a Zyklonab separator (36) is provided in the filter housing (108) and / or a dirt outlet (106) is provided on the housing (108) or on the cover (110).
14. Filtersystem nach Anspruch 9 bis 13, wobei ein Sekundärelement (28) im Inneren (50) des Filterelements (10) angeordnet ist. 14. Filter system according to claim 9 to 13, wherein a secondary element (28) is arranged in the interior (50) of the filter element (10).
15. Filtersystem nach Anspruch 14, wobei das Sekundärelement (28), mit dem Ge häuse (108) verbunden, beim Wechsel des Filterelements (10) im Gehäuse (108) verbleibt. 15. The filter system according to claim 14, wherein the secondary element (28), connected to the housing (108), remains in the housing (108) when the filter element (10) is changed.
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