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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Filterelement, insbesondere zur Gasfiltration, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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In der
DE 10 2007 024 287 A1 wird ein Filterelement beschrieben, das als Gas-Filtereinsatz für einen Luftfilter einer Brennkraftmaschine verwendet wird. Das Filterelement weist einen U-förmigen Filtermediumkörper auf, der als Faltenfilter ausgebildet ist und radial von außen nach innen von der herangeführten Umgebungsluft durchströmt wird. Der Innenraum des U-förmigen Filtermediumkörpers bildet einen Strömungsraum zur Aufnahme filtrierter Luft, die über einen Abströmstutzen abgeleitet wird, welcher in eine die offene U-Seite verbindende Wandplatte eingebracht ist. Um Fehlluftströme zu vermeiden, ist sowohl die Oberseite als auch die Unterseite des Filtermediumkörpers von jeweils einer Endscheibe abgedeckt.
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Die
DE 10 2008 028 834 A1 offenbart ein Filterelement, das aus einem ringförmigen Faltenfiltermedium und zwei Endscheiben besteht, wobei ein Strömungsstutzen zum Ableiten des gereinigten Gases bezogen auf seine Längsachse radial vollständig in dem Filtermedium angeordnet ist.
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Die
DE 10 2010 023 972 A1 offenbart eine Filtereinrichtung mit einem Filtergehäuse und einem darin eingesetzten Filterelement, bei dem das Filterelement aus einem gebogenen, einen Strömungsraum umschließenden Faltenfiltermedium und zwei Endscheiben besteht, wobei ein Strömungsstutzen zum Ableiten des gereinigten Gases teilweise in das Filtermedium einragt und teilweise über die eine Endscheibe hinausragt. Zwischen den beiden Enden des Filtermediums befindet sich ein Wandelement, das den Strömungsstutzen enthält und diesen strömungsdicht mit dem Filtermedium verbindet.
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Die
DE 10 2010 023 973 A1 offenbart eine Filtereinrichtung mit einem Filtergehäuse und einem darin eingesetzten Filterelement, bei dem das Filterelement aus einem gebogenen, einen Strömungsraum umschließenden Faltenfiltermedium und zwei Endscheiben besteht, wobei ein Strömungsstutzen zum Ableiten des gereinigten Gases eine Endscheibe senkrecht zur Ebene der Endscheibe überragt. Zwischen den beiden Enden des Filtermediums befindet sich ein Wandelement, das den Strömungsstutzen enthält und diesen strömungsdicht mit dem Filtermedium verbindet.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein konstruktiv einfach aufgebautes Filterelement mit gebogenem Filtermediumkörper zu schaffen, der einen Strömungsraum zumindest teilweise umschließt, wobei das Filterelement in einfacher Weise an unterschiedliche Einbaugeometrien anpassbar sein soll.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Das erfindungsgemäße Filterelement wird vorzugsweise zur Gasfiltration, beispielsweise zur Luftfiltration eingesetzt und kann zum Beispiel als Luftfilter für eine Brennkraftmaschine verwendet werden. Im Prinzip kommt aber auch ein Einsatz zur Flüssigkeitsfiltration in Betracht.
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Das Filterelement ist als ein Flachfilter ausgeführt, wobei der Filtermediumkörper des Filterelementes, an dem die Filtration stattfindet, gebogen ausgebildet ist und einen Strömungsraum zumindest teilweise umschließt. Der Strömungsraum stellt vorzugsweise den Reinraum dar, der innerhalb des gebogenen Filtermediumkörpers angeordnet ist, welcher radial von außen nach innen von dem zu reinigenden Fluid durchströmt wird.
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Der innen liegende Strömungsraum kommuniziert über einen Strömungsstutzen mit der Außenseite am Filterelement, wobei für den Fall, dass der innen liegende Strömungsraum den Reinraum bildet, das gereinigte Fluid über den Strömungsstutzen abgeleitet wird. Am Filterelement ist zusätzlich mindestens eine Endscheibe, vorzugsweise zwei Endscheiben angeordnet, die den Filtermediumkörper sowie den innen liegenden Strömungsraum abdecken.
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Der Strömungsstutzen ragt bezogen auf seine Längsachse radial zur Hälfte in eine randseitig offene Ausnehmung in den Filtermediumkörper ein und ragt teilweise über eine Endscheibe hinaus. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass der Kantenbereich des Filtermediumkörpers für die Strömungsführung genutzt werden kann, wodurch eine flexible Anpassung an unterschiedliche Einbaugeometrien für den Einbau des Filterelementes gegeben ist. Der Strömungsstutzen kann hierbei so ausgerichtet sein, dass die Längsachse durch den Strömungsstutzen im Bereich der nach außen gerichteten Strömungsöffnung parallel zur Ebene einer Endscheibe liegt. Möglich sind aber auch winklige Ausrichtungen des Strömungsstutzens zur Endscheibenebene, wobei der Winkel vorzugsweise kleiner als 90° beträgt. Insgesamt sind hierdurch eine Vielzahl von Anordnungen des Strömungsstutzens im Übergangsbereich zwischen der umlaufenden Außenseite des Filtermediumkörpers und einer Endscheibe möglich.
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Mit bevorzugter Ausführung ist der Strömungsstutzen hinterschneidungsfrei in den Filtermediumkörper eingebracht, so dass die randseitig offene Ausnehmung im Filtermediumkörper, die zur Aufnahme des Strömungsstutzens dient, orthogonal zur Endscheibenebene keine Hinterschneidung aufweist. Dies ermöglicht es, mittels einer geeigneten Schneidvorrichtung, beispielsweise einem Laser-Schneidgerät, die Ausnehmung zur Aufnahme des Strömungsstutzens in den Filtermediumkörper einzubringen, indem die Schneidvorrichtung und der Filtermediumkörper relativ zueinander bewegt werden, ohne die Bewegungsrichtung umkehren zu müssen. Die Ausnehmung lässt sich somit in einfacher Weise in den Filtermediumkörper einbringen. Außerdem wird der Strömungsstutzen ohne Hinterschneidung in der Ausnehmung im Filtermediumkörper aufgenommen, so dass das Einsetzen und Entfernen des Strömungsstutzens in die entsprechende Ausnehmung ohne Weiteres möglich ist, insbesondere ohne Verformung des Filtermediumkörpers.
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Im Prinzip kommen auch weitere Querschnittsformen für die Ausnehmung bzw. den Strömungsstutzen in Betracht, beispielsweise lang gestreckte Formen mit abgerundeter Schmalseite, welche orthogonal zur Endscheibenebene in den Filtermediumkörper einragt, beispielsweise eine Tropfenform oder Ähnliches. Auch in diesen Fällen ist Hinterschneidungsfreiheit gewährleistet. Zugleich ist es möglich, dass bei derartigen Querschnitten der Strömungsstutzen mit mehr als der Hälfte seines Strömungsquerschnittes in die Ausnehmung im Filtermediumkörper einragt.
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Der Strömungsstutzen ist, gemäß weiterer zweckmäßiger Ausführung, einteilig mit der Endscheibe ausgeführt, wobei im Prinzip auch eine separate Ausführung in Betracht kommt, bei der der Strömungsstutzen jedoch zweckmäßigerweise mit der Endscheibe verbunden ist. Strömungsstutzen und Endscheibe bestehen vorteilhafterweise aus Kunststoff. Der Strömungsstutzen überragt zweckmäßigerweise die Oberseite der Endscheibe.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist der Filtermediumkörper faltenförmig ausgebildet und besteht beispielsweise aus einem Filterpapier oder einem Vliesmaterial. Die Falten erstrecken sich hierbei orthogonal zur Endscheibenebene.
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Erfindungsgemäß schließt der Filtermediumkörper des Filterelementes den Strömungsraum ringsum ein. Dies wird dadurch erreicht, dass der Filtermediumkörper, der aus einem verformbaren Material besteht, in der Weise ringförmig gebogen wird, dass sich die Stirnseiten des Filtermediumkörpers berühren und miteinander verbunden sind.
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Um Fehlströme zu vermeiden, ist der Strömungsstutzen vorteilhafterweise strömungsdicht mit dem Filtermediumkörper verbunden. Dies wird zum Beispiel dadurch erreicht, dass in die randseitig offene Ausnehmung im Filtermediumkörper, in der der Strömungsstutzen aufgenommen ist, eine Klebstoffraupe oder ein klebendes Vlies eingebracht wird, über die bzw. das eine Verklebung des Strömungsstutzens mit dem Material des Filtermediumkörpers erfolgt.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist in das Filterelement zusätzlich zum Strömungsstutzen eine Sekundärströmungsöffnung eingebracht. Die Sekundärströmungsöffnung kann gegebenenfalls eine kleinere Querschnittsfläche als der Strömungsstutzen aufweisen und dient beispielsweise dazu, einem Nebenaggregat gereinigtes Fluid zuzuführen. Die Sekundärströmungsöffnung kann gegebenenfalls in einen Sekundärstutzen eingebracht sein, welcher entweder in Nachbarschaft zum Strömungsstutzen angeordnet ist und gegebenenfalls von diesem verzweigen kann, oder mit Abstand zum Strömungsstutzen platziert ist, beispielsweise an einer anderen Wandseite des Filterelementes. Die Sekundärströmungsöffnung kann gegebenenfalls vollständig in den Filtermediumkörper integriert sein, wobei auch Ausführungen möglich sind, bei denen die Sekundärströmungsöffnung nur teilweise in den Filtermediumkörper einragt und teilweise über eine Endscheibe hinausragt.
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Das Filterelement kann in ein aufnehmendes Filtergehäuse eingesetzt werden, das gemeinsam mit dem Filterelement eine Filtereinrichtung bildet, beispielsweise einen Luftfilter.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Filterelementes mit einem als Flachfilter ausgeführten, faltenförmigen Filtermediumkörper, der einen innen liegenden Strömungsraum umschließt und eine obere und untere Endscheibe aufweist, wobei in die obere Endscheibe ein Strömungsstutzen integriert ist,
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2 das Filterelement gemäß 1 aus einer anderen perspektivischen Ansicht.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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Bei dem in 1 und 2 dargestellten Filterelement 1 handelt es sich beispielsweise um einen Luftfilter für eine Brennkraftmaschine. Das Filterelement 1 ist als Flachfilter ausgeführt und weist einen Filtermediumkörper 2 auf, der gebogen bzw. umlaufend ausgeführt ist und an seinen axialen Stirnseiten von einer oberen bzw. unteren Endscheibe 3 bzw. 4 abgedeckt ist. Die Endscheiben 3, 4 sind strömungsdicht mit dem Filtermediumkörper 2 verbunden, beispielsweise mittels Verkleben. Der ringsum laufende Filtermediumkörper 2 schließt einen innen liegenden Strömungsraum 5 ein, der den Reinraum bildet. Der Filtermediumkörper 2 wird radial von außen nach innen durchströmt, so dass die ringsum laufende Außenseite die Rohseite des Filtermediumkörpers 2 bildet.
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Der Filtermediumkörper 2 ist als Faltenfilter ausgeführt, die Falten 6 erstrecken sich orthogonal zur Ebene der Endscheiben 3, 4. Dies ermöglicht es, den Filtermediumkörper 2 zu unterschiedlichen Grundgeometrien ringförmig zu biegen, wobei die beiden Stirnseiten des Filtermediumkörpers 2 sich berühren und miteinander verbunden sind. Es ist aber auch eine Ausführung möglich, bei der ein Wandelement zwischen die Stirnseiten des Filtermediumkörpers 2 eingesetzt ist.
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Einteilig mit der oberen Endscheibe 3, welche vorzugsweise ebenso wie die untere Endscheibe 4 als Kunststoffbauteil ausgeführt ist, ist ein Strömungsstutzen 7 ausgebildet, der mit dem umschlossenen Strömungsraum 5 im Filtermediumkörper 2 strömungsverbunden ist. Der Strömungsstutzen 7 weist im Bereich seiner außen liegenden Strömungsöffnung einen kreisrunden Querschnitt auf und ragt bezogen auf seine Längsachse radial zur Hälfte in eine randseitig offene Ausnehmung im Filtermediumkörper 2 ein; die oben liegende Hälfte des Strömungsstutzens 7 befindet sich in der oberen Endscheibe 3 bzw. überragt die obere Endscheibe 3. Im Bereich der stirnseitigen Strömungsöffnung weist der Strömungsstutzen 7 eine Ausrichtung mit einer parallel zur Endscheibenebene gerichteten Längsachse auf. Da die Außenseite des Filtermediumkörpers 2 orthogonal zur Endscheibenebene liegt, befindet sich die Strömungsöffnung im Strömungsstutzen 7 vorteilhafterweise parallel zur benachbarten Außenseite des Filtermediumkörpers 2.
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Da der Strömungsstutzen 7 nur zur Hälfte seines Strömungsquerschnittes in den Filtermediumkörper 2 einragt, besteht in der dem Strömungsstutzen 7 aufnehmenden randseitigen Ausnehmung Hinterschneidungsfreiheit. Dies ermöglicht es, die Ausnehmung mithilfe einer Schneideinrichtung wie zum Beispiel einem Laser hinterschneidungsfrei in den Filtermediumkörper 2 zu schneiden.
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Für eine strömungsdichte Verbindung des Strömungsstutzens 7 mit dem Filtermediumkörper 2 kann in die randseitig offene Ausnehmung im Filtermediumkörper eine Klebstoffraupe 9 oder ein klebendes Vlies eingebracht sein, über die bzw. das der Strömungsstutzen 9 mit dem Filtermediumkörper 2 verbunden und verklebt ist.
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Gegebenenfalls ist in das Filterelement 1 eine Sekundärströmungsöffnung 8 eingebracht, die eine zusätzliche Öffnung zum Strömungsstutzen 7 bildet und zusätzlich die Ableitung gereinigten Fluids aus dem innen liegenden Strömungsraum 5 für einen weiteren Verwendungszweck erlaubt. Die Sekundärströmungsöffnung 8 ist beispielsweise in unmittelbarer Nachbarschaft zu dem Strömungsstutzen 7 angeordnet. Es kann zweckmäßig sein, die Sekundärströmungsöffnung 8 mit dem Strömungsstutzen 7 zu verbinden, indem beispielsweise ein Sekundärströmungsstutzen mit der Sekundärströmungsöffnung 8 mit dem Strömungsstutzen 7 verbunden ist. Möglich ist auch eine Ausführung, bei der die Sekundärströmungsöffnung 8 in die Wandung des Strömungsstutzens 7 eingebracht ist. Des Weiteren kommen auch Ausführungen in Betracht, bei denen die Sekundärströmungsöffnung 8 wie in 1 dargestellt an einer anderen Wandseite des Filtermediumkörpers 2 angeordnet ist. Gegebenenfalls kann in eine der Endscheiben 3, 4 eine Sekundärströmungsöffnung eingebracht sein.
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Optional kann das Filterelement 1 auch mit einem Vorvlies versehen sein, dass anstromseitig an dem Filtermediumkörper 2 angebracht ist, um die Staubkapazität zu erhöhen bzw. eine Schutzvorrichtung gegen Wasser zu bilden.