DE102015005563A1

DE102015005563A1 - Filtereinrichtung

Info

Publication number: DE102015005563A1
Application number: DE102015005563.1A
Authority: DE
Inventors: Fabian Wagner; Robert Hasenfratz; André Rösgen; Christian Thalmann; Frank Pflüger
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2014-05-05
Filing date: 2015-05-04
Publication date: 2015-11-05
Also published as: US9687768B2; US20150337778A1; BR102015009994B1; CN105080232B; CN105080232A; BR102015009994A2

Abstract

Eine Filtereinrichtung weist in einem Filtergehäuse ein plattenförmiges Filterelement auf sowie ein durch das Filterelement geführtes Abströmrohr zur Ableitung gereinigten Fluids. Zusätzlich ist eine Reinfluidabströmöffnung in das Filtergehäuse eingebracht.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Filtereinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Stand der Technik
In der DE 199 41 303 A1 wird ein Luftfilter für eine Brennkraftmaschine beschrieben, der in einem Gehäuse ein plattenförmiges Filterelement aufweist, welches quer zur Filterelementebene von der Luft durchströmt wird. Das Filterelement ist in einem Filtergehäuse aufgenommen, in das die ungereinigte Luft über einen seitlichen Stutzen zur Rohseite des Filterelementes geleitet wird. Das Filterelement weist eine zentrale Ausnehmung auf, in die ein Abströmrohr einragt, über das die gereinigte Luft aus dem Filtergehäuse abgeleitet wird.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Maßnahmen eine kompakte und vielseitig einsetzbare Filtereinrichtung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Die erfindungsgemäße Filtereinrichtung kann zur Filtration gasförmiger oder flüssiger Fluide eingesetzt werden, beispielsweise als Luftfilter für eine Brennkraftmaschine. Die Filtereinrichtung weist ein plattenförmiges Filterelement auf, das quer zu seiner Filterelementebene von dem zu reinigenden Fluid durchströmt wird; die gegenüberliegenden Seitenflächen des Filterelementes bilden die rohseitige Anströmseite und die reinseitige Abströmseite. Das platten- oder quaderförmig aufgebaute Filterelement kann als Faltenfilter mit einem faltenförmigen Filtermediumkörper ausgebildet sein oder einen kompakt aufgebauten Filtermediumkörper aufweisen. Das Filterelement ist in einem Filtergehäuse aufgenommen, in das das Rohfluid eingeleitet und aus dem das Reinfluid zur weiteren Verwendung abgeleitet wird.
Das Filterelement weist eine Ausnehmung auf, durch die ein Abströmrohr zur Ableitung des gereinigten Fluids führt. Das ungereinigte Fluid wird nach dem Einleiten in das Filtergehäuse zur Rohseite des Filterelementes geführt, durchströmt das Filterelement und wird anschließend von der Reinseite über das Abströmrohr durch die Ausnehmung im Filterelement aus dem Filtergehäuse abgeleitet.
Insbesondere kann die Ausnehmung durch eine Durchgangsöffnung, ein Loch bzw. einen Ausschnitt im Filtermedium des Filterelements gebildet sein. Im Speziellen kann Fluid durch die Ausnehmung des Filterelements strömen, ohne dass es das Filtermedium selbst (erneut) durchströmen muss.
Zusätzlich zu der Ableitung über das durch das Filterelement geführte Abströmrohr ist in das Filtergehäuse eine erste, gehäuseseitige Reinfluidabströmöffnung eingebracht, die beabstandet zum Abströmrohr angeordnet ist. Es besteht somit die Möglichkeit, das Reinfluid alternativ oder zusätzlich über die gehäuseseitige Reinfluidabströmöffnung abzuleiten. Dementsprechend gibt es die Möglichkeit, einen Teil des Fluidstroms über die Reinfluidabströmöffnung des Abströmrohrs und einen weiteren Teil des Fluidstroms über die gehäuseseitige Reinfluidabströmöffnung aus dem Filtergehäuse abzuführen. Sofern die Filtereinrichtung mit ansteuerbaren Stellgliedern ausgerüstet ist, beispielsweise mit Stellklappen, kann der Fluidstrom von der Reinseite des Filterelements wahlweise über das Abströmrohr oder die gehäuseseitige Reinfluidabströmöffnung abgeleitet werden oder, gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung, es kann die Höhe der Teilfluidströme durch das Abströmrohr und die Reinfluidabströmöffnung eingestellt werden. Die zweite Reinfluidabströmöffnung im Abströmrohr wird beispielsweise von der stirnseitigen Öffnung im Abströmrohr gebildet.
Die separat vom Abströmrohr ausgeführte, gehäuseseitige Reinfluidabströmöffnung in der Wandung des Filtergehäuses ermöglicht es, den hierüber abgeleiteten Fluidstrom einem anderen Verwendungszweck zuzuführen als den über das Abströmrohr abgeleiteten Fluidstrom. Über die gehäuseseitige Reinfluidabströmöffnung erfolgt beispielsweise die Abströmung von Primärluft und über die Reinfluidabströmöffnung im Abströmrohr die Ableitung von Sekundärluft, die einem Zusatzaggregat zugeführt werden kann. So ist es zum Beispiel möglich, einen ersten Teilstrom (Primärluft) der Brennkraftmaschine und einen zweiten Teilstrom (Sekundärluft) der Fahrzeugkabine zuzuführen.
Es kommen verschiedene Ausführungen in Betracht, an welcher Stelle des Filtergehäuses die gehäuseseitige Reinfluidabströmöffnung angeordnet ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführung befindet sich die gehäuseseitige Reinfluidabströmöffnung in einem Reinraum im Filtergehäuse, der der Abströmseite des Filterelementes unmittelbar zugewandt ist. Dementsprechend kann das gereinigte Fluid unmittelbar und mit minimalem Strömungswiderstand aus dem Reinraum abgeleitet werden. Es kann zweckmäßig sein, den größeren Fluidstromanteil über die gehäuseseitige Reinfluidabströmöffnung und den kleineren Fluidstromanteil über das Abströmrohr abzuleiten. Hierfür weist die gehäuseseitige Reinfluidabströmöffnung vorteilhafterweise eine größere Querschnittsfläche auf als das Abströmrohr.
Vorteilhafterweise ist in das Filterelement eine Ausnehmung eingebracht, durch die das Abströmrohr hindurchgeführt ist. Gemäß einer alternativen Ausführung ist das Abströmrohr seitlich am Filterelement angeordnet und am Filterelement vorbei- oder durch eine halbseitig offene Ausnehmung im Filterelement geführt. Das Abströmrohr kommuniziert mit seinem einen Ende mit dem Reinraum im Filtergehäuse und mündet mit seinem gegenüberliegenden Ende in eine Abströmöffnung, über die das gereinigte Fluid aus dem Reinraum abgeleitet wird.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist in die Ausnehmung in dem Filterelement, durch die das Abströmrohr geführt ist, ein Dichtungselement eingesetzt, an dem das Abströmrohr anliegt. Vorteilhafterweise ist an einem Gehäusebauteil ein Abstützteil angeordnet, das sich an dem Filterelement, vorzugsweise an dem Dichtungselement abstützt, welches in die Ausnehmung im Filterelement eingesetzt ist. Bei dem Gehäusebauteil handelt es sich beispielsweise um einen Deckel des Filtergehäuses, der auf einen Gehäusegrundkörper des Filtergehäuses aufsetzbar ist. Das Abstützteil, das beispielsweise als ein Stützgitter ausgeführt ist, ist entweder einteilig mit dem Gehäusebauteil ausgeführt, insbesondere als Spritzgussbauteil, oder als separates Bauteil, welches mit dem Gehäusebauteil verbunden ist. Das Abstützteil verleiht dem damit verbundenen Gehäusebauteil zusätzliche Stabilität. In das Abstützteil sind Strömungsöffnungen eingebracht, über die das Reinfluid in das Abströmrohr gelangt.
Das Abstützteil kann entweder in das ringförmige Dichtungselement einragen, wobei in diesem Fall eine Abstützung in Radialrichtung und aufgrund von Reibung auch in Achsrichtung des Abstützteils gegeben ist. Möglich ist es auch, dass sich das Abstützteil mit seiner Stirnseite an dem Dichtungselement abstützt, in diesem Fall erfolgt die Abstützung axial.
Das Abströmrohr kann gegebenenfalls einteilig mit einem Gehäusebauteil, insbesondere dem Gehäusegrundkörper ausgeführt sein. Bei den Gehäusebauteilen handelt es sich vorzugsweise um Kunststoff-Spritzgussbauteile. Eine Stirnseite des Abströmrohrs ragt vorteilhafterweise als Stutzen aus dem Gehäuse heraus und kann zum Anschluss eines Schlauches oder Rohres verwendet werden.
Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf ein Filterelement für eine Filtereinrichtung, vorzugsweise einen Gasfilter wie zum Beispiel einen Luftfilter, wobei das Filterelement platten- bzw. quaderförmig ausgeführt und vorzugsweise mit einer Ausnehmung versehen ist, durch die ein Abströmrohr geführt werden kann. Das Filterelement ist Teil der vorbeschriebenen Filtereinrichtung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
1 in perspektivischer Darstellung einen Luftfilter für eine Brennkraftmaschine,
2 den Luftfilter gemäß 1 in einer Schnittdarstellung,
3 ein in eine Ausnehmung im Filterelement eingesetztes Abströmrohr in vergrößerter Darstellung,
4 einen Luftfilter in einer weiteren Ausführung in perspektivischer Darstellung,
5 den Luftfilter gemäß 4 in einer teilgeschnittenen Darstellung,
6 den Luftfilter gemäß 4 und 5 im Schnitt,
7 eine vergrößerte Darstellung des Luftfilters gemäß 6 im Bereich eines durch eine Ausnehmung im Filtereelement geführten Abströmrohrs,
8 ein Luftfilter in einer weiteren Ausführung im Schnitt,
9 den Luftfilter aus 8 in vergrößerter Darstellung im Bereich des durch die Ausnehmung im Filterelement geführten Abströmrohrs.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In den 1 bis 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Luftfilters für eine Brennkraftmaschine dargestellt. Die als Luftfilter ausgeführte Filtereinrichtung 1 weist ein Filtergehäuse 2 mit einem Gehäusegrundkörper 3 und einem darauf aufgesetzten Deckel 4 auf; der Gehäusegrundkörper 3 und der Deckel 4 bilden Gehäusebauteile. In das Filtergehäuse 2 ist ein platten- bzw. quaderförmiges Filterelement 5 eingesetzt, das beispielsweise als Faltenfilter ausgeführt ist oder aus einem kompakten Filtermediumkörper besteht. Die Durchströmung des Filterelementes 5 mit dem zu reinigenden Fluid erfolgt wie in der Darstellung gemäß 2 mit den Strömungspfeilen dargestellt quer zur Ebene des Filterelementes. Der der Anströmseite des Filterelementes 5 zugewandte Bereich im Filtergehäuse 2 bildet hierbei den Rohraum, der der Abströmseite zugewandte Bereich den Reinraum. Das Rohfluid wird über eine Einströmöffnung 6 im Gehäusegrundkörper 3 in den Rohraum eingeleitet. Der Rohraum befindet sich im Gehäusegrundkörper 3, der Reinraum wird von dem Deckel 4 übergriffen.
Die Ableitung des gereinigten Fluids aus dem Reinraum im Filtergehäuse 2 erfolgt auf zwei Wegen mit jeweils einem Teilstrom. Zum einen ist in das Filterelement 5 eine zentrale Ausnehmung 7 eingebracht, in die ein Abströmrohr 8 einragt. Aus dem Reinraum kann das gereinigte Fluid über das in die Ausnehmung 7 einragende Abströmrohr 8 aus dem Filtergehäuse 2 nach außen abgeleitet werden. An die freie Stirnseite des Abströmrohrs 8 ist beispielsweise ein Schlauch 9 angeschlossen. Das Abströmrohr 8 ist einteilig mit dem Gehäusegrundkörper 3 ausgebildet, die freie Stirnseite des Abströmrohrs 8 ragt stutzenförmig über die Außenwand des Gehäusegrundkörpers 3 hinaus und bildet eine Reinfluidabströmöffnung.
Zum anderen ist in den Deckel 4 eine gehäuseseitige Reinfluidabströmöffnung 10 eingebracht, über die ein weiterer Teilstrom des gereinigten Fluids aus dem Reinraum abgeleitet werden kann. Die gehäuseseitige Reinfluidabströmöffnung 10 ist ebenfalls stutzenförmig ausgebildet und befindet sich an der Seite des Deckels 4, so dass der über die gehäuseseitige Reinfluidabströmöffnung 10 geleitete Teilluftstrom bezogen auf die Längsachse des Abströmrohrs 8 radial aus der Filtereinrichtung 1 abgeführt wird. Die gehäuseseitige Reinfluidabströmöffnung 10 weist einen größeren Querschnitt als das Abströmrohr 8 auf, was in Verbindung mit der Anordnung der Öffnung 10 in der Wandung des Deckels 4 dazu führt, dass über die gehäuseseitige Reinfluidabströmöffnung ein größerer Teilfluidstrom abgeleitet wird als über das Abströmrohr 8.
An der Innenseite des Deckels 4 befindet sich ein Abstützteil 11 in Form eines zylindrischen Stützgitters, das einteilig mit dem Deckel 4 ausgebildet ist. Das Abstützteil 11 ist koaxial zu dem Abströmrohr 8 angeordnet und liegt im Reinraum im Filtergehäuse 2. Das Abstützteil 11 ragt mit seiner freien Stirnseite in das Abströmrohr 8 ein. In die Ausnehmung 7 im Filterelement 5 ist ein ringförmiges Dichtungselement 12 eingesetzt, das der Reinraumseite zugewandt ist und in das der stirnseitige Bereich des Abstützteils 11 einragt. Hierdurch erfahren das Abstützteil 11 sowie der Deckel 4 in Radialrichtung eine zusätzliche Abstützung. Das Abstützteil 11 ragt mit Reibung in das Dichtungselement 12 ein, wodurch auch eine axiale Abstützung gegeben ist.
Die Stirnseite des Abströmrohrs 8 liegt an dem Dichtungselement 12 an und ragt insbesondere in eine umlaufende Nut ein, die in das Dichtungselement 12 eingebracht ist. Das Abstützrohr 8 weist Abschnitte mit unterschiedlich großem Durchmesser auf, der in die Ausnehmung 7 im Filterelement 5 einragende Abschnitt des Abstützrohrs 8 besitzt einen erweiterten Durchmesser, welcher größer ist als der Durchmesser des Abstützteils 11, so dass der in die Ausnehmung 7 einragende stirnseitige Teil des Abstützteils 11 von dem Abströmrohr 8 umgriffen wird. Das Dichtungselement 12 erfährt über das Abströmrohr 8, welches stirnseitig an dem Dichtungselement 12 anliegt, eine axiale Abstützung.
Im ersten Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 3 ist das Abströmrohr 8 zu der Unterseite des Gehäusegrundkörpers 3 geführt, so dass der durch das Abströmrohr 8 geführte Teilfluidstrom nach unten abgeleitet wird.
In den 4 bis 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer als Luftfilter ausgebildeten Filtereinrichtung 1 dargestellt, die den gleichen Grundaufbau wie das erste Ausführungsbeispiel aufweist. Auch bei der Filtereinrichtung 1 gemäß den 4 bis 7 ist ein platten- bzw. quaderförmiges Filterelement 5 in einem Filtergehäuse 2 mit einem Gehäusegrundkörper 3 und einem Deckel 4 angeordnet. Im Deckel 4 befindet sich im seitlichen Bereich eine gehäuseseitige Reinfluidabströmöffnung 10, die als Stutzen ausgebildet ist und über die, wie den Strömungspfeilen gemäß 6 zu entnehmen, ein erster Reinfluidteilstrom abgeleitet wird. In das Filterelement 5 ist eine zentrale Ausnehmung 7 eingebracht, in die ein Abströmrohr 8 einragt, das einteilig mit dem Gehäusegrundkörper 3 ausgebildet ist und an dem eine weitere Reinfluidabströmöffnung gebildet ist. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist jedoch die dem Filterelement 5 abgewandte Stirnseite des Abströmrohrs 8 geschlossen ausgebildet. Das Abströmrohr 8 ist mit einem Ausleitungsrohr 13 verbunden, das vorteilhafterweise einteilig mit dem Abströmrohr 8 ausgebildet ist und von diesem verzweigt und im Rohraum verläuft. Die offene Stirnseite des Ausleitungsrohrs 13 ist, wie 5 zu entnehmen, als Stutzen ausgeführt und zur Seitenwand des Gehäusegrundkörpers 3 geführt. Die offene Stirnseite des Ausleitungsrohrs 13, die die zweite Reinfluidabströmöffnung bildet, befindet sich neben der stutzenförmigen Einströmöffnung 6, über die Rohfluid eingeleitet wird.
An der Innenseite des Deckels 4 befindet sich ebenfalls ein zylindrisches, als Stützgitter ausgeführtes Abstützteil 11, das in ein ringförmiges Dichtungselement 12 einragt, welches im Bereich der Reinseite in die Ausnehmung 7 im Filterelement 5 eingesetzt ist. Das Dichtungselement 12 wird von der Stirnseite des Abströmrohrs 8 abgestützt. Das Abstützteil 11 ragt in das Dichtungselement 12 ein, die Stirnseite des Abstützteils 11 liegt frei innerhalb des umgreifenden Abströmrohrs 8.
In den 8 und 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer als Luftfilter ausgeführten Filtereinrichtung 1 dargestellt, die weitgehend dem Ausführungsbeispiel gemäß den 4 bis 7 entspricht. Unterschiedlich ist jedoch die Ausführung im Bereich des Abstützteils 11 und des ringförmigen Dichtungselementes 12, das in die Ausnehmung 7 im Filterelement 5 eingesetzt ist. Gemäß den 8 und 9 liegt eine umlaufende, radial nach außen gerichtete Schulter am Abstützteil 11, die benachbart zur Stirnseite angeordnet ist, axial auf dem ringförmigen Dichtungselement 12 auf, das in die Ausnehmung 7 eingesetzt ist. Der stirnseitige Abschnitt des Abstützteils 11 ragt axial in das Dichtungselement 12 ein, das axial auf der gegenüberliegenden Seite von der Stirnseite des Abströmrohrs 8 abgestützt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19941303 A1 [0002]

Claims

Filtereinrichtung, insbesondere Gasfilter wie zum Beispiel ein Luftfilter für eine Brennkraftmaschine, mit einem in einem Filtergehäuse (2) aufgenommenen, plattenförmigen Filterelement (5), dessen gegenüberliegende Seitenflächen die Anström- und die Abströmseite bilden, mit einem durch das Filterelement (5) geführten Abströmrohr (8) zur Ableitung gereinigten Fluids, dadurch gekennzeichnet, dass in das Filtergehäuse (2) zusätzlich eine zum Abströmrohr (8) beabstandete erste Reinfluidabströmöffnung (10) zur Ableitung gereinigten Fluids eingebracht ist und sich am Abströmrohr (8) eine zweite Reinfluidabströmöffnung (10) zur Ableitung gereinigten Fluids befindet.
Filtereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gehäuseseitige Reinfluidabströmöffnung (10) einen größeren Querschnitt aufweist als das Abströmrohr (8).
Filtereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in das Filterelement (5) eine Ausnehmung (7) zur Aufnahme des Abströmrohrs (8) eingebracht ist.
Filtereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in die Ausnehmung (7) ein Dichtungselement (12) eingesetzt ist, an dem das Abströmrohr (8) anliegt.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Gehäusebauteil ein Abstützteil (11) angeordnet ist, das sich am Filterelement (5) abstützt.
Filtereinrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützteil (11) auf der dem Abströmrohr (8) gegenüberliegenden Seite das Dichtungselement (12) kontaktiert.
Filtereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützteil (11) in das Dichtungselement (12) einragt.
Filtereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützteil (11) sich mit seiner Stirnseite am Dichtungselement (12) abstützt.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützteil (11) als Stützgitter ausgebildet ist.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die gehäuseseitige Reinfluidabströmöffnung (10) in einem Reinraum im Filtergehäuse (2) angeordnet ist, der der Abströmseite des Filterelements (5) zugewandt ist.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die gehäuseseitige Reinfluidabströmöffnung (10) in einen Deckel (4) eingebracht ist, der auf einen Gehäusegrundkörper (3) aufsetzbar ist.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die gehäuseseitige Reinfluidabströmöffnung (10) in eine Seitenwand eines Gehäusebauteils des Filtergehäuses (2) eingebracht ist.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Abströmrohr (8) einteilig mit einem Gehäusebauteil ausgeführt ist.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass über die gehäuseseitige Reinfluidabströmöffnung (10) Primärluft zu einer Brennkraftmaschine und über das Abströmrohr (8) Sekundärluft zu einem Zusatzaggregat, das separat von der Brennkraftmaschine ausgebildet ist, geführt ist.
Filterelement (5) für eine Filtereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.