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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Gas-Filtereinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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Eine derartige Gas-Filtereinrichtung, die als Luftfilter für eine Brennkraftmaschine eingesetzt wird, ist aus der
EP 2 152 385 B1 bekannt. Die Filtereinrichtung weist ein U-förmiges Filterelement auf, das als Faltenfilter ausgebildet und in einem Kunststoff-Grundkörper aufgenommen ist. Das U-förmige Filterelement wird radial von außen nach innen von der herangeführten Umgebungsluft durchströmt, wobei die Ableitung der gereinigten Luft axial aus dem Zwischenraum zwischen den beiden Schenkeln des Filterelementes erfolgt. Der Kunststoff-Grundkörper weist eine obere und eine untere Deckscheibe auf, zwischen denen das Filterelement gehalten ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Maßnahmen den Abscheidegrad einer Gas-Filtereinrichtung mit einem Filterelement, das eine nicht-geschlossene, abschnittsweise gekrümmte Anströmseite aufweist, zu verbessern.
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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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Die erfindungsgemäße Filtereinrichtung wird zur Filtration gasförmiger Medien eingesetzt, beispielsweise als Luftfilter für eine Brennkraftmaschine. Die Gas-Filtereinrichtung weist ein Hauptfilterelement auf, das zumindest abschnittsweise gekrümmt ausgebildet ist, jedoch eine offene, nicht-geschlossene Grundform aufweist. Das Hauptfilterelement besitzt somit eine erste und eine zweite Stirnseite, wobei die Strömungsrichtung in Querrichtung zur Erstreckung des Hauptfilterelementes zwischen den beiden Stirnseiten erfolgt. Die Anström- bzw. Rohseite, an der das Hauptfilterelement angeströmt wird, ist zumindest abschnittsweise gekrümmt ausgebildet.
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Die Gas-Filtereinrichtung weist zusätzlich zum Hauptfilterelement ein Vorfilterelement auf, das sich entlang der gekrümmten Anströmseite des Hauptfilterelementes erstreckt und diese überdeckt. Das Vorfilterelement ist beispielsweise als ein Vorvlies ausgeführt und in der Lage, z. B. Staubpartikel in dem herangeführten Gas abzuscheiden.
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Durch diese Ausführung werden die Staubkapazität der Filtereinrichtung und damit die Standzeit erhöht. Der Gesamtabscheidegrad wird verbessert. Aufgrund der verbesserten Staubkapazität, die maßgeblich durch das Vorfilterelement bestimmt wird, ist die Standzeit des Hauptfilterelementes erhöht, außerdem kann ein kleiner bauendes Hauptfilterelement verwendet werden.
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Zweckmäßigerweise umgreift das Vorfilterelement das Hauptfilterelement entlang dessen gesamter Anströmseite. Dies kann neben einem oder mehreren gekrümmten Abschnitten auch einen oder mehrere geradlinige Abschnitte umfassen. Das Vorfilterelement besitzt somit die gleiche Grundgeometrie wie das Hauptfilterelement und weist die gleiche Länge wie dieses auf.
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Das Hauptfilterelement besitzt beispielsweise U-Form, wobei die radial außenliegende Seite die Anströmseite bildet und sowohl entlang der beiden Schenkel als auch des verbindenden, gekrümmten Abschnittes die Anströmung mit dem zu filtrierenden Gas erfolgt. Dementsprechend ist auch das Vorfilterelement U-förmig ausgeführt und erstreckt sich entlang der gesamten Außenseite des Hauptfilterelementes. Der zwischen den beiden Schenkeln gelegene Innen- bzw. Zwischenraum bildet die Reinseite, über die das filtrierte Fluid axial zwischen den beiden Stirnseiten der Schenkel abgeleitet wird.
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Das Vorfilterelement kann ggf. hydrophobe Eigenschaften aufweisen, so dass das Vorfilterelement zusätzlich eine Wasserabscheidefunktion übernimmt. Wassertröpfchen, die im zu filtrierenden Gas mitgeführt werden, werden aufgrund der hydrophoben Eigenschaften des Vorfilterelementes zu größeren Tröpfchen angelagert und können im Vorfilterelement nach unten abtropfen. Das Vorfilterelement weist die hydrophoben Eigenschaften zusätzlich zu den mechanischen Filtrationseigenschaften auf. Das Vorfilterelement besteht beispielsweise aus synthetischen Fasern wie z. B. Polyester.
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Alternativ zu einer U-förmigen Ausführung von Hauptfilterelement und vorteilhafterweise auch des Vorfilterelementes kommen auch sonstige offene Querschnittsgeometrien mit zumindest abschnittsweise gekrümmten Anströmflächen in Betracht, beispielsweise ein Filterelement in W-Form.
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Das Hauptfilterelement ist, gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung, als ein Faltenfilter ausgebildet, der aus einem gefalteten Filtermedium besteht, insbesondere aus einem gefalteten Filterpapier. Der Faltenfilter ist zickzackförmig gefaltet, wobei sich die einzelnen Falten annähernd in Durchströmungsrichtung erstrecken und die Stirnkanten der Falten auf der Anströmseite sowie gegenüberliegend auf der Abströmseite liegen.
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Das Vorfilterelement ist dagegen zweckmäßigerweise als ein Vlies aus verwobenen Fasern aufgebaut.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung liegt das Vorfilterelement unmittelbar auf der Anströmseite des Hauptfilterelementes auf, so dass ein unmittelbarer Kontakt zwischen dem Vorfilterelement und dem Hauptfilterelement besteht. Es kann zweckmäßig sein, das Vorfilterelement mittels Klebens mit dem Hauptfilterelement zu verbinden, wobei im Falle einer Ausführung des Hauptfilterelementes als Faltenfilter eine oder mehrere Kleberaupen entlang der Anströmseite zwischen den Stirnkanten der Falten verlaufen. Beispielsweise kann das Vorfilterelement auch mittels mehrerer Kleberaupen angeklebt sein, die auf die Faltenrücken des Hauptfilterelements aufgebracht sind und parallel zu den Faltenrücken verlaufen. Im Bereich der Abschnitte, die nicht unmittelbar mit dem Hauptfilterelement verklebt sind, kann die Abströmseite des Vorfilterelementes lose auf der Anströmseite des Hauptfilterelementes aufliegen oder zu dieser einen kleinen Abstand aufweisen.
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Durch eine besonders vorteilhafte Befestigung des Vorfilterelementes zeichnet sich ein Ausführungsbeispiel aus, bei welchem das Vorfilterelement mittels wenigstens einer Steck-, Klemm-, Klips-, Klebe- und/oder Schnappverbindung mit zumindest einer Deckscheibe und/oder einer Stirnflanschplatte der Gas-Filtereinrichtung verbunden ist.
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Zur Vermeidung von Fehlluftströmen, welche das Vorfilterelement umgehen, kann es zweckmäßig sein, die Stirnseiten des Hauptfilterelementes strömungsdicht abzudichten, so dass das zu reinigende Fluid gezwungen ist, im Strömungsweg überwiegend zunächst das Vorfilterelement, aber auf jeden Fall das Hauptfilterelement zu durchströmen.
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Vorteilhafterweise ist das Hauptfilterelement zwischen zwei Deckscheiben eingefasst, die Bestandteil eines Filtergrundkörpers sind, in welchem Haupt- und Vorfilterelement aufgenommen sind. Die Deckscheiben überdecken vorteilhafterweise auch die Stirnkanten des Vorfilterelementes. Auch über die Deckscheiben ist sichergestellt, dass keine Fehlluftströme mit Umgehung des Vorfilterelementes entstehen können. Die Deckscheiben können ggf. auch das Vorfilterelement zumindest teilweise überdecken.
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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 in perspektivischer Ansicht eine Gas-Filtereinrichtung mit einem U-förmigen Hauptfilterelement sowie einem an der Anströmseite angeordneten Vorfilterelement zwischen einer oberen und unteren Deckscheibe,
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2 in Draufsicht das Hauptfilterelement und das Vorfilterelement und
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3–11 in perspektivischer Ansicht weitere Varianten einer Gas-Filtereinrichtung mit einem U-förmigen Hauptfilterelement sowie einem an der Anströmseite angeordneten Vorfilterelement.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In 1 ist eine Gas-Filtereinrichtung 1 dargestellt, die als Luftfilter für Brennkraftmaschinen zur Filtration der den Zylindern der Brennkraftmaschine zuzuführenden Verbrennungsluft eingesetzt wird. Die Gas-Filtereinrichtung 1 weist, wie 1 in Verbindung mit 1 zu entnehmen ist, ein U-förmiges Hauptfilterelement 2 auf, das als Faltenfilter mit einer Vielzahl einzelner Falten ausgebildet ist. Das Hauptfilterelement 2 wird radial von außen nach innen durchströmt, so dass die Außenfläche die Anströmseite und der Innen- bzw. Zwischenraum 3 zwischen den beiden Schenkeln 2a, 2b die Abströmseite bildet, aus der das gereinigte Fluid axial über die offene Stirnseite des Hauptfilterelementes abgeleitet wird. Die beiden Schenkel 2a, 2b des Hauptfilterelementes 2 sind über den gekrümmten Abschnitt 2c miteinander verbunden, der als halbkreisförmiger Ring ausgebildet ist.
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Das Hauptfilterelement 2 ist in einem aus Kunststoff bestehenden Grundkörper 4 aufgenommen und zwischen einer oberen Deckscheibe 5 und einer unteren Deckscheibe 6, die jeweils Bestandteil des Grundkörpers 4 sind, eingefasst. Im Bereich der Frontseite weist der Grundkörper 4 eine Stirnflanschplatte 7 auf, welche die Stirnseiten des Hauptfilterelementes 2 überdeckt. In die Stirnflanschplatte 7 ist ein Abströmstutzen 8 mit einer Abströmöffnung eingebracht, über die das gereinigte Fluid aus dem Innenraum 3 axial abströmen kann. Durch den Innenraum zwischen den Schenkeln des Hauptfilterelementes verläuft ein Hohlfuß 9, der ebenfalls Bestandteil des Grundkörpers ist und zur Aufnahme und Befestigung der Filtereinrichtung 1 in einem Filtergehäuse dient.
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An der radial außenliegenden Anströmseite des Hauptfilterelementes 2 befindet sich ein Vorfilterelement 10, das ebenfalls einen U-förmigen Grundquerschnitt aufweist und sich über die gesamte Anströmseite des Hauptfilterelements 2 entlang der beiden Schenkel 2a, b und des gekrümmten Abschnittes 2c erstreckt. Das Vorfilterelement 10 ist mit der Anströmseite des Hauptfilterelementes 2 verklebt; entlang der Anströmseite verläuft mindestens eine Klebstoffraupe 11, die sich über die Stirnkanten der Falten des Hauptfilterelementes 2 hinweg erstreckt, so wie dies in 2 andeutungsweise dargestellt ist. Alternativ kann das Vorfilterelement 10 mittels mehrerer Klebstoffraupen angeklebt sein, die auf die Faltenrücken des Hauptfilterelements 2 aufgebracht sind und parallel zu den Faltenrücken verlaufen (in 2 senkrecht zur Zeichenebene). Außerhalb der Klebstoffraupe 11 liegt das Vorfilterelement 10 mit seiner Abströmseite entweder lose auf der Anströmseite des Hauptfilterelements 2 auf oder weist zu dieser einen geringen Abstand auf. Das Vorfilterelement 10 kann ggf. ebenso wie das Hauptfilterelement 2 von der oberen und unteren Deckscheibe 5, 6 eingefasst sein.
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Das Vorfilterelement 10 ist vorteilhafterweise als ein Filtervlies ausgebildet und besteht aus Kunststofffasern, beispielsweise aus Polyester. Vorteilhafterweise besitzt das Vorfilterelement 10 hydrophobe Eigenschaften, die ein Absondern von Wassertröpfchen, welche in dem zu filtrierenden Gasstrom mitgeführt werden, ermöglichen.
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Um Fehlluftströme auszuschließen, kann es vorteilhaft sein, die Stirnseiten 12a, 12b der Schenkel 2a, 2b des Hauptfilterelementes 2 strömungsdicht zu versiegeln, beispielsweise durch Aufbringen einer undurchlässigen Schicht. Hierdurch ist gewährleistet, dass das herangeführte Fluid zunächst das Vorfilterelement 10 durchströmen muss, bevor das Hauptfilterelement 2 erreicht wird.
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In den 3 bis 12 sind weitere Varianten einer Gas-Filtereinrichtung 1 dargestellt, die als Luftfilter für Brennkraftmaschinen zur Filtration der den Zylindern der Brennkraftmaschine zuzuführenden Verbrennungsluft eingesetzt wird. Die dort gezeigten Gas-Filtereinrichtungen 1 entsprechend weitgehend der Gas-Filtereinrichtung 1 gemäß den 1 und 2. Im Folgenden wird daher lediglich auf die Unterschiede der Gas-Filtereinrichtungen 1 gemäß den 3 bis 12 im Vergleich zu der Gas-Filteteinrichtung 1 gemäß den 1 und 2 abgehoben.
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Bei der Gas-Filtereinrichtung 1 gemäß 3 wird das Vorfilterelement 10 durch als Klemmhaken 13 ausgebildete Klemmelemente befestigt, welche sich an den Deckscheiben 5, 6 befinden. Die Klemmhaken 13 weisen an ihren dem Vorfilterelement 10 zugewandten Seiten Widerhaken auf, welche ein Herausrutschen des Vorfilterelementes 10 verhindern.
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Im Falle der Gas-Filtereinrichtung 1 gemäß 4 ist das Vorfilterelement 10 mittels mehrerer Schweißstellen 14, die beispielsweise durch Ultraschallschweißen erzeugt werden, an den Deckscheiben 5, 6 befestigt.
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Den 5 und 6 ist eine Variante der Gas-Filtereinrichtung 1 zu entnehmen, bei welcher das Vorfilterelement 10 mittels Klipsverbindungen befestigt ist. Die Klipsverbindungen weisen jeweils eine Haltelasche 16 und eine Rastlasche 17 auf. Die Haltelaschen 16 sind z. B. über je ein Filmscharnier mit den Deckscheiben 5, 6 verbunden und zwischen einer Raststellung (5) und einer Offenstellung (6) schwenkbar. Bei in der Offenstellung angeordneten Haltelaschen 16 wird das Vorfilterelement 10 eingelegt, wobei die Haltelaschen 16 durch Ausnehmungen im Vorfilterelement 10 ragen. Anschließend werden die Haltelaschen 16 in die Raststellung überführt, in welcher sie mit den Rastlaschen 17 verklipst sind.
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Die Variante der Gas-Filtereinrichtung 1 gemäß den 7 und 8 weist ebenfalls Klipsverbindungen auf, um das Vorfilterelement 10 zu fixieren. Die Klipsverbindungen entsprechen aufbaumäßig den Klipsverbindungen aus den 5 und 6 und umfassen analoge Halte- und Rastlaschen 16, 17. Im Unterschied zu der in den 5 und 6 gezeigten Gas-Filtereinrichtung 1 sind die Klipsverbindungen jedoch an der Stirnflanschplatte 7 angeordnet. Es versteht sich, dass bei einer weiteren Variante sowohl deckscheibenseitige als auch stirnflanschseitige Klipsverbindungen vorgesehen sein können.
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9 zeigt eine Bauart einer Gas-Filtereinrichtung 1, bei welcher das Vorfilterelement 10 vollständig umlaufend ausgebildet ist.
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10 ist ein Beispiel für eine Gas-Filtereinrichtung 1 zu entnehmen, die sich dadurch auszeichnet, dass das Vorfilterelement 10 zusammen mit dem Hauptfilterelement 2 an der Stirnflanschplatte 2 befestigt, insbesondere eingeklebt oder eingeklemmt ist.
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Schließlich zeigt 11 eine Variante der Gas-Filtereinrichtung 1, bei welcher das Vorfilterelement 10 mittels abstehenden Pins 18 gehalten wird, die durch Ausnehmungen des Vorfilterelementes 10 gesteckt sind. Beispielsweise verhindern (runde) Klemmscheiben 19, die auf die Pins 18 aufgeschoben und evtl. verschnappt werden, dass sich das Vorfilterelement 10 von den Pins 18 abrutschen kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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