DE202008001819U1

DE202008001819U1 - Filtereinrichtung, insbesondere Ansaugluftfilter für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE202008001819U1
Application number: DE202008001819U
Authority: DE
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2008-02-08
Filing date: 2008-02-08
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2018-02-09

Abstract

Filtereinrichtung, insbesondere Ansaugluftfilter für eine Brennkraftmaschine, mit einem Hauptfilterelement (2), dessen Rohseite im Strömungsweg des zu reinigenden Fluids liegt, wobei das gereinigte Fluid in zwei Teilströmen abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (1) zusätzlich zum Hauptfilterelement (2) ein Sekundärfilterelement (3) umfasst, das ebenfalls im Strömungsweg des zu reinigenden Fluids liegt, wobei die Reinseite des Hauptfilterelements (2) und die Reinseite des Sekundärfilterelements (3) strömungsdicht voneinander separiert sind.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Filtereinrichtung, insbesondere einen Ansaugluftfilter für eine Brennkraftmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Stand der Technik
In der DE 101 59 097 A1 wird ein Ansaugluftfilter für eine Brennkraftmaschine beschrieben, der ein Filtergehäuse mit einem Rohlufteinlass und einem Reinluftauslass aufweist sowie einen im Filtergehäuse aufgenommenen, radial von außen nach innen zu durchströmenden Ringfiltereinsatz als Filterelement. Der Ringfiltereinsatz ist an beiden axialen Stirnseiten mit jeweils einer Endscheibe versehen, in die jeweils eine Öffnung eingebracht ist, über die der den Reinraum bildende Innenraum im Filtereinsatz mit jeweils einem Auslassstutzen verbunden ist. Der erste Auslassstutzen führt zum Zylindereinlass der Brennkraftmaschine zur Versorgung mit Verbrennungsluft, der zweite Auslassstutzen dient zur Sekundärluftversorgung, beispielsweise zum Einblasen von Frischluft in den Abgasstrang der Brennkraftmaschine, wodurch das Abgasgemisch abgemagert wird und ein gewünschter Sauerstoffgehalt eingestellt werden kann.
Die Öffnung in der Scheibe, über die Reinluft zur Brennkraftmaschine geführt wird, weist einen signifikant größeren Durchmesser auf als die Öffnung zur Sekundärluftversorgung, wodurch unterschiedlich hohe Luftmassenströme zur Brennkraftmaschine einerseits und zur Sekundärlufteinrichtung andererseits eingestellt werden.
Problematisch an dieser Ausführung ist jedoch, dass die Strömungszufuhr der Verbrennungsluft zu den Zylindern der Brennkraftmaschine durch die Aktivierung der Sekundärlufteinrichtung unmittelbar beeinflusst wird. Wird die Sekundärlufteinrichtung im laufenden Betrieb der Brennkraftmaschine zugeschaltet, ändert sich durch den Druckabfall im Augenblick des Zuschaltens der Luftmassenstrom zu der Brennkraftmaschine, was zu einer plötzlichen und unerwarteten Leistungseinbuße führen kann. Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Filtereinrichtung anzugeben, die es erlaubt, auf der Reinseite verschiedene Fluidströme ohne signifikante gegenseitige Beeinflussung abzuzweigen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Die erfindungsgemäße Filtereinrichtung weist ein Hauptfilterelement sowie ein Sekundärfilterelement auf, wobei das Hauptfilterelement und das Sekundärfilterelement beide im Strömungsweg des herangeführten und zu reinigenden Fluids liegen. Die Reinseite des Hauptfilterelements und die Reinseite des Sekundärfilterelements sind jedoch strömungsdicht voneinander separiert, so dass reinseitig keine Vermischung der gereinigten Fluidmassenströme erfolgt. Dies bedeutet, dass zunächst ein gemeinsamer Massenstrom des zu reinigenden Fluids dem Hauptfilterelement und dem Sekundärfilterelement zugeführt wird und dass eine Separierung der Massenströme innerhalb der jeweiligen Filterelemente bzw. an der Reinseite des jeweiligen Filterelements stattfindet.
Wird nun während des laufenden Betriebs die Sekundäreinrichtung zugeschaltet, wodurch ein entsprechender Sekundärmassenstrom angefordert wird, so bleibt dies ohne signifikanten Einfluss auf den Hauptmassenstrom durch das Hauptfilterelement. Insbesondere für den Fall eines Einsatzes als Ansaugluftfilter für eine Brennkraftmaschine hat dies den Vorteil, dass die Luftversorgung der Brennkraftmaschine unter allen Bedingungen, insbesondere auch während des Zuschaltens einer Sekundärlufteinrichtung in gewünschter Weise aufrechterhalten bleibt. Es findet keine oder nur eine geringe Beeinträchtigung der Luftversorgung der Brennkraftmaschine statt. Da die Separierung der Massenströme bereits an der Anströmseite bzw. Rohseite der Filterelemente stattfindet und nicht erst an der Reinseite, ist der Druckabfall beim Zuschalten der Sekundärlufteinrichtung erheblich geringer als bei einer Verzweigung an der Reinseite.
Das Hauptfilterelement und das Sekundärfilterelement sind gemäß einer bevorzugten Ausführung als separate Bauteile ausgeführt, was den Vorteil bietet, dass die Filterelemente auf ihren jeweiligen Einsatzzweck optimiert werden können. Wird beispielsweise das Hauptfilterelement als Ansaugluftfilter verwendet und das Sekundärfilterelement für eine Sekundärlufteinrichtung wie zum Beispiel die Luftversorgung im Abgasstrang der Brennkraftmaschine, so können für das Hauptfilterelement höhere Anforderungen im Hinblick auf den durchzusetzenden Massenstrom und die Filtrationsleistung als im Vergleich zum Sekundärtilterelement realisiert werden, bei dem die Anforderungen entsprechend geringer sind. Dadurch verlängern sich auch die Wartungsintervalle für das Sekundärtilterelement.
Grundsätzlich ist es aber auch möglich, Hauptfilterelement und Sekundärtilterelement zu einem gemeinsamen Bauteil zusammenzufassen. In diesem Fall existiert nur ein gemeinsames Filterelement, welches einen ersten, als Hauptfilter dienenden Abschnitt und einen zweiten, als Sekundärfilter dienenden Abschnitt aufweist. Die Separierung der Fluidmassenströme erfolgt in diesem Fall innerhalb des Filterelementes bzw. an der Reinseite.
Darüber hinaus ist es auch möglich, zwei an sich separate Filterelemente unmittelbar aneinandergrenzen zu lassen und die Strömungswege des Fluids durch die Filterelemente entweder innerhalb des Filtermaterials oder an der Reinseite zu trennen.
Das Hauptfilterelement ist gemäß einer zweckmäßigen Ausführung ringförmig ausgebildet und wird radial von dem zu reinigenden Fluid durchströmt. Möglich ist hierbei sowohl eine radiale Durchströmung von außen nach innen als auch in Gegenrichtung. In bevorzugter Ausführung erfolgt die Durchströmung radial von außen nach innen, so dass die äußere Mantelfläche des Ringfilterelementes die Rohseite bildet und der Innenraum des Ringfilterelements den Reinraum, über den das gereinigte Fluid abgeleitet wird. Das Sekundärfilterelement schließt sich vorteilhafterweise axial an das Hauptfilterelement an und ist beispielsweise als Filterscheibe ausgeführt, die im Unterschied zum Ringfilter nicht radial, sondern in Achsrichtung durchströmt wird. Zwischen dem Hauptfilterelement und dem Sekundärfilterelement liegt zweckmäßigerweise eine Trennscheibe, die insbesondere zugleich die axiale bzw. stirnseitige Endscheibe des Hauptfilterelementes bildet. Die Trennscheibe dient dazu, die Strömungswege am Hauptfilterelement und am Sekundärfilterelement zu separieren.
Es kann des Weiteren vorteilhaft sein, die Strömungswege des herangeführten Fluids bereits im Bereich der jeweiligen Rohseite der Filterelemente aufzuteilen, so dass zwar noch eine gemeinsame Heranführung des zu reinigenden Fluids in das Filtergehäuse der Filtereinrichtung gegeben ist, jedoch bereits jedes Filterelement separat angeströmt wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird dies dadurch erreicht, dass dem Sekundärfilterelement eine separate Strömungsführung zugeordnet ist, welche im Gehäuse der Filtereinrichtung ausgebildet ist. Dadurch ist es möglich, dass trotz der Positionierung des scheibenförmigen Sekundärfilterelementes mit axialem Abstand und parallel zur Endscheibe des Hauptfilterelementes eine axiale Durchströmung des Sekundärfilterelementes realisierbar ist.
Die Trennscheibe, welche zwischen dem Hauptfilterelement und dem Sekundärfilterelement angeordnet ist, ist zweckmäßigerweise von einem Stützgerüst getragen, welches zugleich Träger des Filtermaterials des Filterelementes ist. Die Trennscheibe bildet hierbei die axiale, stirnseitige Endscheibe des Stützgerüstes und damit zugleich des Hauptfilterelementes und schließt den innen liegenden Reinraum des Hauptfilterelementes strömungsdicht zum Sekundärfilterelement ab.
Die Reinseite jedes Filterelementes kommuniziert mit einem jeweils zugeordneten Strömungsstutzen, welcher gemäß einer bevorzugten Ausführung an entgegengesetzten Seiten der Filtereinrichtung angeordnet sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung einer Filtereinrichtung, bei der es sich um einen Ansaugluftfilter für eine Brennkraftmaschine handelt und die mit einem Hauptfilterelement sowie einem Sekundärfilterelement ausgestattet ist,
2 die Filtereinrichtung in einer weiteren perspektivischen Darstellung,
3 der untere Bereich der Filtereinrichtung, der das Sekundärfilterelement enthält,
4 einen Schnitt durch die Filtereinrichtung im Bereich des Sekundärfilterelementes.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Ausführungsform(en) der Erfindung
Wie den 1 und 2 zu entnehmen, umfasst die Filtereinrichtung 1, bei der es sich beispielsweise um einen Ansaugluftfilter für eine Brennkraftmaschine handelt, ein Hauptfilterelement 2 sowie ein Sekundärfilterelement 3 in einem nicht näher dargestellten Filtergehäuse. Das Hauptfilterelement 2, das als Ringfilter ausgebildet ist und von einem Stützgerüst 4 getragen wird, welches auf der Innenseite des Hauptfilterelementes angeordnet ist, wird wie mit den Pfeilen dargestellt radial von außen nach innen von dem zu reinigenden Fluid durchströmt. Der außen liegende Außenmantel stellt die Rohseite des Hauptfilterelementes dar, der vom Stützgerüst 4 eingeschlossene Innenraum dagegen den Reinraum, über den das gereinigte Fluid axial abgeleitet wird; im Falle eines Einsatzes als Ansaugluftfilter handelt es sich bei dem gereinigten Fluid um die Verbrennungsluft, die den Zylindern der Brennkraftmaschine zugeführt wird. An eine axiale Stirnseite schließt sich an das Stützgerüst 4 ein Strömungsstutzen 7 an, der dem Hauptfilterelement 2 zugeordnet ist und über den das gereinigte Fluid axial abgeleitet wird.
Das Sekundärfilterelement 3 befindet sich in einem Gehäuseabschnitt 5, der sich axial an die dem Strömungsstutzen 7 gegenüberliegende Stirnseite des Stützgerüstes 4 und des Hauptfilterelementes 2 anschließt. Wie der Schnittdarstellung nach 4 zu entnehmen, ist das Sekundärfilterelement 3 als Filterscheibe ausgebildet, die in dem Gehäuseabschnitt 5 aufgenommen ist. Sowohl die Rohseite als auch die Reinseite des Sekundärfilterelementes 3 sind strömungsdicht vom Reinraum des Hauptfilterelementes 2 separiert. Dies erfolgt dadurch, dass an der dem Sekundärfilterelement 3 zugewandten axialen Stirnseite eine Endscheibe 8 angeordnet ist, die von dem Stützgerüst 4 gehalten ist bzw. einteilig mit diesem ausgebildet ist und den Reinraum innerhalb des Stützgerüstes axial begrenzt.
Die Anströmung des Sekundärfilterelementes 3 erfolgt, wie den 3 und 4 zu entnehmen, axial in Pfeilrichtung 9 über Strömungsöffnungen 10, die an der axialen Stirnseite in dem Gehäuseabschnitt 5 eingebracht sind. Über den Umfang verteilt sind eine Mehrzahl derartiger Strömungsöffnungen 10 vorgesehen. Die Zufuhr des Rohfluids erfolgt somit beim Hauptfilterelement 2 radial von außen und beim Sekundärfilterelement 3 axial. Beide Fluidströme werden aber als gemeinsamer Fluidstrom in das Filtergehäuse der Filtereinrichtung eingeleitet und erst bei der Anströmung der jeweiligen Filterelemente separiert.
Wie der Schnittdarstellung nach 4 weiter zu entnehmen, wird das Rohfluid nach dem axialen Einführen in den Gehäuseabschnitt 5 an der Innenwand der Endscheibe 8, die dem Sekundärfilterelement 3 zugewandt ist, um 180° umgeleitet und axial auf die innere Stirnfläche des scheibenförmigen Sekundärfilterelementes 3 geleitet, welches anschließend axial durchströmt wird. Die Ableitung des gereinigten Fluids erfolgt über die Reinseite des Sekundärfilterelementes, die mit dem Strömungsstutzen 6 kommuniziert, welcher einteilig mit dem Gehäuseabschnitt 5 ausgebildet ist. Die Ableitung des gereinigten Fluids aus dem Hauptfilterelement und aus dem Sekundärfilterelement erfolgt in entgegengesetzte axiale Richtungen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10159097 A1 [0002]

Claims

Filtereinrichtung, insbesondere Ansaugluftfilter für eine Brennkraftmaschine, mit einem Hauptfilterelement (2), dessen Rohseite im Strömungsweg des zu reinigenden Fluids liegt, wobei das gereinigte Fluid in zwei Teilströmen abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (1) zusätzlich zum Hauptfilterelement (2) ein Sekundärfilterelement (3) umfasst, das ebenfalls im Strömungsweg des zu reinigenden Fluids liegt, wobei die Reinseite des Hauptfilterelements (2) und die Reinseite des Sekundärfilterelements (3) strömungsdicht voneinander separiert sind.
Filtereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptfilterelement (2) ringförmig ausgebildet und radial von dem zu reinigenden Fluid zu durchströmen ist.
Filtereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärfilterelement (3) scheibenförmig ausgebildet und axial von dem zu reinigenden Fluid zu durchströmen ist.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärfilterelement (3) benachbart zur axialen Stirnseite des Hauptfilterelements (2) angeordnet ist.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der axialen Stirnseite des Hauptfilterelements (2) eine Endscheibe (8) angeordnet ist.
Filtereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Endscheibe (8) des Hauptfilterelements (2) einen mit der Rohseite des Sekundärfilterelements (3) kommunizierenden Zuströmraum für das Fluid begrenzt.
Filtereinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Endscheibe (8) von einem Stützgerüst (4) des Hauptfilterelements (2) getragen ist.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der Reinseite des Hauptfilterelements (2) ein erster Strömungsstutzen (6) zum Ableiten des gereinigten Fluids angeordnet ist.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der Reinseite des Sekundärfilterelements (3) ein zweiter Strömungsstutzen (7) zum Ableiten des gereinigten Fluids angeordnet ist.
Filtereinrichtung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Strömungsstutzen (6, 7) an entgegengesetzten Seiten der Filtereinrichtung (1) angeordnet sind.