Filtereinrichtung Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filtereinrichtung, die beispielsweise zum Filtern von Verbrennungsluft für eine Brennkraftmaschine geeignet ist.

Stand der Technik

Filtereinrichtungen umfassen häufig mehrere Filterstufen, um den Abscheidegrad für Schmutzpartikel aus Luft oder Fluid zu erhöhen. Beispielsweise kann eine Filtereinrichtung einen Fliehkraftabscheider zur Vorfilterung eines einströmenden Fluids umfassen. Nach solch einer Vorfilterung kann beispielsweise eine weitere Reinfilterung durch konventionelle Filtermedien erfolgen.

Fliehkraftabscheider umfassen beispielsweise eine Gehäuseplatte mit einer Vielzahl an Hülsen zum Ein- lassen eines einströmenden Fluids. Das einströmende Fluid wird dann derart in die Hülsen geleitet, dass Zentrifugalkräfte die vom Fluid abzusondernden Partikel beschleunigen, wodurch diese von dem Fluid getrennt werden. Die abzusondernden Partikel werden durch Austragsfenster aus den Hülsen entfernt, während das gereinigte Fluid durch Tauchrohre, die sich in die jeweiligen Hülsen erstrecken, ausströmt. Die Tauchrohre sind hierbei Teil einer Tauchrohrplatte mit mehreren abstehenden Rohrstücken. Die WO 201 1/124675 A1 zeigt einen entsprechenden Zyklonabscheider als Fliehkraftabscheider.

Die jeweiligen Hülsen sind vorzugsweise an den Füßen der Tauchrohre abgedichtet. Dies hat sich aufgrund des Verzuges und der damit erforderlichen Toleranzen bei großen, z. B. durch Spritzgussverfahren hergestellten, Tauchrohrplatten und Gehäuseplatten als schwierig erwiesen. Offenbarung der Erfindung

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Filtereinrichtung zur Verfügung zu stellen.

Demgemäß wird eine Filtereinrichtung vorgeschlagen. Die Filtereinrichtung umfasst eine Gehäuseplatte, welche mindestens eine Hülse aufweist, die sich entlang einer senkrecht zur Gehäuseplatte erstreckenden Längsachse erstreckt, wobei die Hülse dazu eingerichtet ist, zum Abscheiden von Partikeln aus einem Fluid, das Fluid an einer Innenfläche der Hülse entlangzuführen, und wobei die Hülse ein Austragsfenster zum Austragen von abgeschiedenen Partikeln aufweist. Die Filtereinrichtung umfasst ferner eine der Gehäuseplatte gegenüberliegende Tauchrohrplatte, welche mindestens ein Tauchrohr zum Ausströmen des gereinigten Fluids aufweist, wobei sich das Tauchrohr entlang der Längsachse erstreckt und koaxial in die Hülse hineinragt. Das Tauchrohr weist einen entlang eines Außenumfangs des Tauchrohrs umlaufenden Dicht- und Zentrierabschnitt auf, der dazu eingerichtet ist, eine sich parallel zur Längsachse erstreckende Dichtfläche zum radialen Abdichten mit einer Innenfläche der Hülse auszubilden, und der derart entlang des Außenumfangs des Tauchrohrs verläuft, dass das Tauchrohr koaxial zur Hülse ausgerichtet wird. Eine radiale und/oder axiale Ausdehnung des Dicht- und Zentrierabschnitts ist in einem vorbestimmten Bereich im Bereich des Austragsfensters verringert.

Die Filtervorrichtung ist insbesondere zum Filtern eines Fluids, beispielsweise Luft, geeignet. Die Filtervorrichtung kann beispielsweise als ein Luftfilter für Verbrennungsluft für Brennkraftmaschinen eingesetzt werden. Insbesondere eignet sich die Filtervorrichtung zur Verwendung in stark staubbeladenen Umgebungen, in denen insbesondere Land- oder Baumaschinen eingesetzt werden. Die Filtervorrichtung kann auch in einem Lastkraftwagen Anwendung finden.

Die Gehäuseplatte und die Tauchrohrplatte bilden insbesondere einen Fliehkraftabscheider, der auch Zyklonfilter, Zyklon oder Zyklonabscheider genannt wird. Der Fliehkraftabscheider kann beispielsweise als erste Abscheidestufe in Strömungsrichtung einem konventionellen Filtermedium vorgeschaltet sein. Der Fliehkraftabscheider kann zur Abscheidung von in Fluiden enthaltenen festen oder flüssigen Partikeln dienen.

Die sich entlang der Längsachse erstreckende Hülse kann als Einlass des zu filternden Fluids ausgebildet sein. Die Längsachse erstreckt sich insbesondere entlang einer Einströmrichtung des zu filternden Fluids. Die Hülse kann rohrförmig sein. Insbesondere weist die Hülse einen runden oder ovalen Querschnitt auf. Die Querschnittsfläche der Hülse kann sich in der Durchströmungsrichtung verändern, insbesondere verkleinern, um die Geschwindigkeit, mit der das Fluid die Hülse durchströmt, zu beeinflussen und somit den Vorabscheidegrad zu erhöhen. Durch einen erhöhten Vorabscheidegrad kann die Standzeit eines in Strömungsrichtung nachgeschalteten Filters erhöht werden.

Die Hülse wird insbesondere durch die Gehäuseplatte getragen. Zum Beispiel kann die Hülse an einem Hülsenfuß in die Gehäuseplatte übergehen. Die Hülse kann materialeinstückig mit der Gehäuseplatte gebildet sein. Beispielsweise kann die einstückig mit der Gehäuseplatte gebildete Hülse ein Spritzgutteil sein. Dadurch kann die Gehäuseplatte besonders kostengünstig hergestellt werden.

Das in die Hülse einströmende Fluid kann beim Eintritt in die Hülse derart in Rotation versetzt werden, dass es an der Innenwand der Hülse entlanggeführt wird. Hierbei können Partikel, die in dem einströmenden Fluid enthalten sind, von dem Fluid getrennt werden. Die Partikel können durch das Austragsfenster aus der Hülse ausgetragen werden, sodass gereinigtes Fluid an einem Ausgang der Hülse verbleibt. Das Tauchrohr ist hierzu entlang der Längsachse länger als eine Austragsfensterlänge.

Das gereinigte Fluid kann durch das Tauchrohr aus der Hülse austreten. Das Tauchrohr verbindet bei- spielsweise einen Innenraum der Hülse mit einem Filtermedium, das dem Fliehkraftabscheider in Strömungsrichtung nachgeschaltet ist. Das Tauchrohr kann insbesondere einen runden oder ovalen Querschnitt aufweisen. Der Querschnitt des Tauchrohrs kann sich entlang der Längsachse verändern.

Das Tauchrohr wird insbesondere durch die Tauchrohrplatte getragen. Zum Beispiel kann das Tauchrohr an einem Tauchrohrfuß in die Tauchrohrplatte übergehen. Das Tauchrohr kann materialeinstückig mit der Tauchrohrplatte gebildet sein. Beispielsweise kann die einstückig mit dem Tauchrohr gebildete Tauchrohrplatte ein Spritzgutteil sein. Dadurch kann die Tauchrohrplatte besonders kostengünstig hergestellt werden. Die Gehäuseplatte und die Tauchrohrplatte sind insbesondere parallel zueinander angeordnet, sodass die Hülse und das Tauchrohr sich entgegenstehen, und sodass das Tauchrohr in die Hülse hineinragt.

Der Dicht- und Zentrierabschnitt ermöglicht insbesondere eine radiale Abdichtung der Hülse mit dem Tauchrohr. Zudem kann der Dicht- und Zentrierabschnitt eine Zentrierung des Tauchrohrs innerhalb der Hülse derart, dass das Tauchrohr koaxial in die Hülse hineinragt, ermöglichen. Der Dicht- und Zentrierabschnitt kann beispielsweise eine Auskragung, ein Rand, eine Kante, eine Rille, eine Fase, eine Nut, eine Rippe oder eine Wulst sein, die an einer Umfangsfläche des Tauchrohrs verläuft. Der Dicht- und Zentrierabschnitt kann auch durch eine Verformung, insbesondere durch eine lokale Vergrößerung des Querschnitts des Tauchrohrs, gebildet sein. Insbesondere umfasst der Dicht- und Zentrierabschnitt zumindest eine Fläche, die sich in Richtung der Längsachse erstreckt und die Innenwand der Hülse derart kontaktiert, dass an der Kontaktstelle die Dichtfläche zum radialen Abdichten des Tauchrohrs mit der Innenfläche der Hülse (im Folgenden auch„Dichtfläche zum radialen Abdichten") gebildet wird. Der Begriff„radial" bezeichnet hier eine Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse ist. Der später beschriebene Radius erstreckt sich insbesondere entlang einer Radialrichtung. Der Begriff „axial" hingegen bezeichnet eine Richtung, die im Wesentlichen parallel zur Längsachse verläuft.

Beim Hineinführen des Tauchrohrs in die Hülse ermöglicht der Dicht- und Zentrierabschnitt insbesondere, dass das Tauchrohr koaxial zur Hülse ausgerichtet wird. Dieses ist insbesondere möglich, weil der Dicht- und Zentrierabschnitt, genauso wie die Tauchrohrplatte und die Gehäuseplatte, aus relativ flexiblem Kunststoffmaterial geformt sein können. Das koaxiale Ausrichten des Tauchrohrs innerhalb der Hülse erhöht ferner den Vorabscheidegrad. Die Zentrierfunktion des Dicht- und Zentrierabschnitts ist insbesondere zum Zentrieren von vielen parallelen Tauchrohren einer selben Tauchrohrplatte in viele parallele Hülsen einer selben Gehäuseplatte von Vorteil.

Mit dem Dicht- und Zentrierabschnitt können beispielsweise Toleranzen, insbesondere Fertigungstoleranzen der Tauchrohrplatte und der Gehäuseplatte ausgeglichen werden. Solche Toleranzen können zum Bei- spiel entstehen, wenn die Gehäuseplatte und die Tauchrohrplatte durch Spritzgussverfahren hergestellt werden. Insbesondere kann die Position der Hülse und/oder des Tauchrohrs an der Gehäuseplatte bzw. an der Tauchrohrplatte von einer nominellen Position abweichen, sodass das Tauchrohr ohne den Dicht- und Zentrierabschnitt nicht koaxial zur Hülse ausgerichtet werden kann. Mit dem Dicht- und Zentrierabschnitt können insbesondere unerwünschte Spalte zwischen der Gehäuseplatte und der Tauchrohrplatte ausgeglichen werden, wodurch der Vorabscheidegrad verbessert wird. Der radial entlang des Tauchrohrs verlaufende Dicht- und Zentrierabschnitt kann insbesondere sicherstellen, dass eine Abdichtung zwischen dem Tauchrohr und der Hülse erfolgt. Durch die radiale Abdichtung mit der Dichtfläche zum radialen Abdichten kann somit ein Vorabscheidegrad des Fliehkraftabscheiders bzw. der Filtereinrichtung erhöht werden.

Der Dicht- und Zentrierabschnitt kann auch einen Verzug der Bauteile, insbesondere der Gehäuseplatte und der Tauchrohrplatte, der beispielsweise bei Temperaturschwankungen auftritt, ausgleichen, und weiterhin eine radiale Abdichtung der Hülse gewährleisten. Der Bereich des Austragsfensters, auch Austragsfensterbereich, ist insbesondere ein Bereich des Tauchrohrs, der sich in der Nähe des Austragsfensters befindet. Insbesondere ist der Austragsfensterbereich der Bereich des Tauchrohrs, in dem das Tauchrohr einer durch das Austragsfenster gebildeten Austragsflache gegenüberliegt. Der Bereich des Austragsfensters erstreckt sich insbesondere entlang einem Teil des Dicht- und Zentrierabschnitts. Der Bereich des Austragsfensters kann den vorbestimmten Bereich, in welchem die radiale und/oder axiale Ausdehnung oder Erstreckung des Dicht- und Zentrierabschnitt verringert ist, umfassen. Die radiale Ausdehnung ist insbesondere eine Ausdehnung entlang eines Radius des Tauchrohrs bzw. entlang der Radialrichtung, die senkrecht zur Längsachse verläuft. Ein Radius des Dicht- und Zentrierabschnitts kann in dem vorbestimmten Bereich gegenüber einem Radius des Dicht- und Zen- trierabschnitts außerhalb des vorbestimmten Bereichs verringert sein. Die axiale Ausdehnung ist insbesondere eine Ausdehnung entlang der Längsachse oder Axialrichtung.

Die axiale und/oder radiale Ausdehnung des Dicht- und Zentrierabschnitts am Ort bzw. im Bereich des Austragfensters ist insbesondere im Vergleich zu einer axialen und/oder radialen Ausdehnung des Dicht- und Zentrierabschnitts in einem Bereich, in dem das Austragsfenster nicht vorliegt, verringert. Insbeson- dere ist die radiale Ausdehnung bzw. der Radius des Dicht- und Zentrierabschnitts und/oder die axiale Ausdehnung des Dicht- und Zentrierabschnitts in Richtung der Längsachse entlang des Außenumfangs des Tauchrohrs konstant, außer in dem Bereich des Austragsfensters. Beispielsweise kann die radiale und/oder axiale Ausdehnung des Dicht- und Zentrierabschnitts durch eine Verformung oder eine Aussparung in dem Dicht- und Zentrierabschnitt im Bereich des Austragsfensters verringert sein.

Die Austragsfläche zum Austragen der Partikel wird insbesondere durch das Austragsfenster und dem Dicht- und Zentrierabschnitt definiert. Die Austragsfläche verläuft zum Beispiel parallel zur Längsachse. Dadurch, dass die radiale und/oder axiale Ausdehnung des Dicht- und Zentrierabschnitts im Bereich des Austragsfensters verringert ist, ist insbesondere die Austragsfläche bzw. eine durch das Austragsfenster gebildete Öffnung zum Austragen der Partikel vergrößert. Dadurch können mehr Partikel aus dem Aus- tragsfenster ausgetragen werden und es kann ein Vorabscheidegrad der Filtereinrichtung erhöht werden.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Dicht- und Zentrierabschnitt in dem vorbestimmten Bereich, der durch eine Projektion eines Umrisses des Austragsfensters in Richtung zur Längsachse hin auf das Tauchrohr definiert ist, derart zurückversetzt, dass die Austragsfläche, über welche die abgeschiedenen Partikel durch das Austragsfenster ausgetragen werden können, vergrößert ist.

Der vorbestimmte Bereich kann der Bereich des Tauchrohrs sein, der nicht durch die Hülse verdeckt ist, sondern durch das Austragsfenster freigelegt ist. Der vorbestimmte Bereich ist insbesondere durch die Form des Austragsfensters bestimmt. In dem vorbestimmten Bereich kann der Dicht- und Zentrierabschnitt in Richtung zur Tauchrohrplatte hin zurückversetzt, und/oder in Richtung zur Längsachse hin zurückversetzt sein. Durch die vergrößerte Austragsfläche kann der Vorabscheidegrad der Filtereinrichtung erhöht werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Dicht- und Zentrierabschnitt in dem vorbestimmten Bereich entlang der Längsachse in Richtung zur Tauchrohrplatte hin zurückversetzt. Insbesondere ist ein Abstand zwischen der Tauchrohrplatte und dem Dicht- und Zentrierabschnitt in dem vorbestimmten Bereich geringer als außerhalb des vorbestimmten Bereichs.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Dicht- und Zentrierabschnitt an einem Fuß des Tauchrohrs, im Folgenden auch Tauchrohrfuß, vorgesehen, der in die Tauchrohrplatte übergeht. Dadurch kann die Tauchrohrplatte mit dem Tauchrohr und dem Dicht- und Zentrierabschnitt durch ein kostengünstiges Spritzgussverfahren hergestellt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Dicht- und Zentrierabschnitt zumindest eine radiale Stufe auf, die entlang des Dicht- und Zentrierabschnitts verläuft. Insbesondere verläuft die Stufe entlang des Außenumfangs des Tauchrohrs. Die Stufe kann auch Schulter genannt werden. Die Stufe weist insbeson- dere eine erste Fläche auf, die sich ringförmig und senkrecht zur Längsachse erstreckt, sowie eine zweite Fläche, die ringförmig um die Längsachse läuft. Die senkrecht zur Längsachse verlaufende erste Fläche der Stufe kontaktiert die Hülse insbesondere derart, dass an der Kontaktstelle die Dichtfläche zum radialen Abdichten gebildet wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegt eine Kante der Hülse an dem Fuß des Tauchrohrs, an der Stufe des umlaufenden Dicht- und Zentrierabschnitts und/oder an der Tauchrohrplatte zum axialen Abdichten derart an, dass eine Dichtfläche, die sich senkrecht zur Längsachse radial erstreckt, mit dem Tauchrohr gebildet ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Dicht- und Zentrierabschnitt in dem vorbestimmten Bereich entlang der Längsachse gesehen bis auf die axiale Position der Anlagefläche, insbesondere der Tauch- rohrfußfläche, zurückversetzt. Das heißt bevorzugt ist der Rückversatz in axialer Richtung durch die Anlagefläche, an welcher das Tauchrohr axial anliegt, insbesondere durch die Tauchrohrfußfläche, begrenzt. Die Anlagefläche erstreckt sich dabei bevorzugt senkrecht zur Längsachse in den Bereich, in welchem die radiale Ausdehnung des Tauchrohrs bzw. des Dicht- und Zentrierabschnitts reduziert ist.

Die Kante der Hülse bzw. Hülsenkante verläuft insbesondere senkrecht zur Längsachse. Die Kante ist ins- besondere Teil eines offenen Endes der Hülse und ist insbesondere dem Hülsenfuß, der in die Gehäuseplatte übergeht, entgegengesetzt. Diese Hülsenkante kann den Tauchrohrfuß, die Stufe und/oder die Tauchrohrplatte kontaktieren, um eine axiale Abdichtung zwischen dem Tauchrohr und der Hülse zu schaffen. Die Kontaktfläche ist hierbei insbesondere eine Dichtfläche, die senkrecht zur Längsachse verläuft. Die sich senkrecht zur Längsachse erstreckende Dichtfläche wird insbesondere auch Dichtfläche zum axialen Abdichten genannt.

Beispielsweise liegt das offene Ende der Hülse auf der parallel zur Längsachse verlaufenden Stufenfläche, und bildet, an der Kontaktstelle, die Dichtfläche zum axialen Abdichten.

Dadurch, dass zusätzlich zur radialen Abdichtung auch noch eine axiale Abdichtung vorgesehen werden kann, ist es möglich, den Vorabscheidegrad der Filtereinrichtung ferner zu erhöhen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Austragsfenster als eine Öffnung oder Aussparung an der Kante der Hülse ausgeführt. Das Austragsfenster ist insbesondere ein Ausschnitt aus einer Hülsenwand. Insbesondere ist das Austragsfenster strom-abwärtsseitig an der Hülse vorgesehen. Das Austragsfenster ist beispielsweise nach unten in Schwerkraftrichtung an der Hülse gebildet. Die aus der Hülse durch das Austragsfenster ausgetragenen Partikel können insbesondere durch ein in Schwerkraftrichtung nach unten gerichtetes Ventil aus der Filtereinrichtung ausgetragen werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Austragsfenster rechteckig. Das Austragsfenster kann auch parallelogrammförmig, rautenförmig oder trapezförmig sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Hülse einen Einlass mit einem Leit-element zum Einströmen des Fluids auf, das dazu eingerichtet ist, das Fluid zum Abscheiden der Partikel durch das Austragsfenster in eine Rotation entlang der Innen-fläche der Hülse zu versetzen. Das Leitelement ist insbesondere als mehrere Leitschaufeln ausgebildet, die am Einlass oder an einem Eingang der Hülse vorge- sehen sind und eine Wirbel- oder Drallströmung des einströmenden Fluids innerhalb der Hülse erzeugen. Insbesondere erzeugt das Leitelement eine spiralförmige Strömung des Fluids entlang der Innenfläche der Hülse. Anhand des Leitelements kann das einströmende Fluid effizient in Richtung der Innenwand der Hülse geleitet werden, wodurch ein Vorabscheidegrad der Filtereinrichtung erhöht werden kann.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Gehäuseplatte mehrere Hülsen, die sich jeweils ent- lang der Längsachse erstrecken, und die Tauchrohrplatte umfasst mehrere Tauchrohre, die sich jeweils entlang der Längsachse erstrecken, sodass die jeweiligen Tauchrohre koaxial in die jeweiligen Hülsen hineinragen. Die mehreren Hülsen und mehreren Tauchrohre können jeweils so wie die oberhalb oder unterhalb beschriebenen Hülsen und Tauchrohre ausgeführt sein. Insbesondere weist jede der Hülsen ein Austragsfenster, und jede der Tauchrohre einen radial entlang einem Außenumfang des Tauchrohrs um- laufenden Dicht- und Zentrierabschnitt auf. Die mehreren Tauchrohre können sich parallel zueinander, insbesondere entlang der Längsachse, erstrecken. Ferner können die mehreren Hülsen sich parallel zueinander, insbesondere entlang der Längsachse, erstrecken. Die mehreren Hülsen und Tauchrohre bilden insbesondere einen sogenannten Multizyklonblock.

Die radiale Abdichtung der jeweiligen Hülsen mit den Tauchrohren ist insbesondere bei Gehäuseplatten und Tauchrohrplatten mit einer Vielzahl von Hülsen und Tauchrohren nützlich, weil die Gehäuseplatten und Tauchrohrplatten große Bauteile sind, die insbesondere durch ihr Gewicht einen auffälligen Verzug aufweisen. Die Dicht- und Zentrierabschnitte sorgen insbesondere dafür, dass selbst bei großen Bauteilen die jeweiligen Tauchrohre koaxial in die jeweiligen Hülsen hineinragen. Dadurch kann eine spielfreie Kopplung der Hülsen mit den Tauchrohren erzielt werden. Ferner kann die radiale und/oder axiale Ausdehnung des Dicht- und Zentrierabschnitts im Austragsfensterbereich derart verringert sein, dass die durch die jeweiligen Austragsoffnungen gebildeten Austragsflächen vergrößert werden. Dadurch kann der Vorabscheidegrad der gesamten Filtereinrichtung mit mehreren Hülsen und Tauchrohren erhöht werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Filtereinrichtung ein Filterelement, das dazu eingerichtet ist, das aus dem Tauchrohr ausströmende Fluid zu filtern. Das Filterelement ist in Strömungsrichtung insbesondere nach dem Fliehkraftabscheider bzw. nach dem Tauchrohr angeordnet. Das Fluid, das das Filterelement erreicht, ist insbesondere vorgefiltert und ist von groben Partikeln befreit, da diese durch das Austragsfenster ausgeschieden wurden. Als Filterelemente sind insbesondere Luftfilter mit einem Filtermedium zum Filtern von Luft geeignet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform läuft das Tauchrohr in Richtung der Gehäuseplatte konisch zu. Insbesondere verjüngt sich der Querschnitt des Tauchrohrs in Richtung der Gehäuseplatte. Anders ausgedrückt, vergrößert sich die Querschnittsfläche des Tauchrohrs in der Durchströmungsrichtung. Dadurch, dass eine Querschnittsfläche des Tauchrohrs in Richtung der Gehäuseplatte klein ist, können keine Partikel in das Tauchrohr gelangen, und ein Vorabscheidegrad kann erhöht werden.

Weitere mögliche Implementierungen der Filtereinrichtung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen der Filtereinrichtung. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Filtereinrichtung hinzufügen oder ab- ändern.

Weitere Ausgestaltungen der Filtereinrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Filtereinrichtung. Im Weiteren wird die Filtereinrichtung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigt dabei:

Fig. 1 : eine Ansicht einer Filtereinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2: eine Schnittansicht der Filtereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform;

Fig. 3: eine Ansicht einer Gehäuseplatte gemäß der ersten Ausführungsform;

Fig. 4: eine Ansicht einer Tauchrohrplatte gemäß der ersten Ausführungsform ;

Fig. 5: eine Ansicht eines abgewickelten Dicht- und Zentrierabschnitts gemäß der ersten Ausführungsform ;

Fig. 6: eine Schnittansicht einer Tauchrohrplatte gemäß der ersten Ausführungsform ;

Fig. 7: eine Schnittansicht eines Teils der Filtereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform;

Fig. 8: eine detaillierte Ansicht des Teils der Filtereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform; und Fig. 9: eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Filtereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.

In den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.

Ausführungsformen der Erfindung

Die Fig. 1 zeigt eine Ansicht einer Ausführungsform einer Filtereinrichtung 1 und die Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht derselben Filtereinrichtung 1 . Im Folgenden wird auf die Fig. 1 und 2 gleichzeitig Bezug ge- nommen. Die Filtereinrichtung umfasst ein Gehäuse 20, welches aus einem Topf 27 und einem abnehmbaren Deckel 28 besteht. Der Deckel 28 kann durch ein Schnallmechanismus 29 an dem Topf 27 befestigt werden. Innerhalb des Gehäuses 20 ist ein Fliehkraftabscheider 2 vorgesehen, der in eine Strömungsrichtung F des Fluids einem Filterelement 3 vorgeschaltet ist.

Die Filtereinrichtung 1 ist insbesondere für Kraftfahrzeuge, wie zum Beispiel Lastkraftwagen, sowie für Schienenfahrzeuge, Luftfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, für die Gebäudetechnik, für Ketten- und Raupenfahrzeuge oder dergleichen geeignet.

Der Fliehkraftabscheider 2 umfasst eine Gehäuseplatte 4, die eine einströmseitige Wand des Gehäuses 20 bildet, sowie eine Tauchrohrplatte 6. Mit Hilfe des Fliehkraftabscheiders 2 wird ein mit Partikeln 24 be- ladenes Fluid von den Partikeln 24 gereinigt. Das Fluid ist ein Gas wie beispielsweise Luft. Die Partikel 24 können Feststoffe wie beispielsweise Staub, Sand oder Flüssigkeitströpfchen sein. In den Fig. 1 und 2 ist ein in die Filtereinrichtung 1 einströmendes, mit den Partikeln 24 beladenes Rohfluid 25 pfeilförmig angedeutet. Nach dem Durchlauf des Fliehkraftabscheiders 2 strömt die Luft durch das Filterelement 3, wo die Luft anhand eines Filtermediums 38 gefiltert wird. Anschließend strömt gereinigte Luft oder Reinfluid 26 aus einem Fluidauslass 22 aus der Filtereinrichtung 1 heraus.

Die Partikel 24 werden in dem Fliehkraftabscheider 2 von dem Rohfluid 25 abgeschieden und in Schwerkraftrichtung g nach unten durch ein Austragsrohr 21 , welches ein Ventil umfassen kann, aus der Filtereinrichtung 1 herausgeführt.

Die Gehäuseplatte 4 umfasst mehrere rohrförmige Hülsen 5, die sich parallel zueinander entlang einer Längsachse L senkrecht zur Gehäuseplatte 4 erstrecken. Die Längsachse L ist hier parallel zur Strömungsrichtung F. Der Klarheit wegen ist in den Fig. 1 und 2 jeweils nur eine einzige Hülse 5 mit einem Bezugszeichen versehen. Die jeweiligen Hülsen 5 umfassen einen Fluideinlass 18 zum Einströmen des Rohfluids 25. In jedem Fluideinlass 18 ist ein Leitelement 19 angeordnet, das insbesondere die Form von Leitschaufeln annimmt. Das Leitelement 19 ist dazu eingerichtet, das mit den Partikeln 24 beladene Rohfluid 25 derart zu beschleunigen, dass die Partikel 24 von dem Rohfluid 25 getrennt werden und die Partikel 24 gesondert von dem Reinfluid 26 aus dem Filterelement 1 abführbar sind. Hierzu versetzen die Leitschaufeln 19 das mit den Partikeln 24 beladene Rohfluid 25 in eine spiralförmige Rotation entlang der Innenfläche der jeweiligen Hülse 5.

Die Gehäuseplatte 4 wird anhand der Fig. 3 näher beschrieben. Die Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt der Ge- häuseplatte 4 gemäß einer Ausführungsform. In der Fig. 3 sind sechs identisch ausgebildete Hülsen 5 mit einem runden Querschnitt gezeigt, von denen nur eine mit Bezugszeichen versehen ist. Die Leitelemente 19 sind in der Fig. 3 nicht dargestellt. Die Durchströmungsrichtung der Hülsen 5 ist durch den Pfeil F markiert.

Jede Hülse 5 geht an einem Hülsenfuß 30 in die Gehäuseplatte 4 über. Die Gehäuseplatte 4 ist insbeson- dere ein Spritzgussteil, das materialeinstückig mit den Hülsen 5 geformt ist. An einer Kante 16 der Hülse 5, die distal von dem Hülsenfuß 30 angeordnet ist, ist ein Austragsfenster 9 zum Austragen von abgeschiedenen Partikeln 24 vorgesehen. Das Austragsfenster 9 ist als eine in Schwerkraftrichtung g nach unten orientierte rechteckige Öffnung bzw. als ein Ausschnitt mit einem Umriss 36 an der Kante 16 der Hülse 5 ausgeführt.

Fakultativ umfasst die Gehäuseplatte 4 zudem einen Trichter 31 , der die durch das Austragsfenster 9 ausgetragenen Partikel 24 in das Austragsrohr 21 führt.

In einem montierten Zustand der Filtereinrichtung 1 ist parallel zur Gehäuseplatte 4 und in Strömungsrichtung F nach der Gehäuseplatte 4 die in der Fig. 2 dargestellte Tauchrohrplatte 6 angeordnet. Diese wird anhand der Fig. 4 näher beschrieben.

Die Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt der Tauchrohrplatte 6 gemäß einer Ausführungsform. Die Tauchrohrplatte

6 umfasst mehrere identische Tauchrohre 7 mit runden Querschnitten, von denen in der Fig. 4 nur ein einziges ganz dargestellt ist. Insbesondere weist die Tauchrohrplatte 6 genauso viele Tauchrohre 7 auf, wie die Gehäuseplatte 4 Hülsen 5 aufweist.

Das Tauchrohr 7 ist senkrecht zur Tauchrohrplatte 6 entlang der Längsachse L angeordnet. Das Tauchrohr

7 geht an einem stufenartigen Tauchrohrfuß 14 des Tauchrohrs 7 in die Tauchrohrplatte 6 über. Die Tauchrohrplatte 6 ist insbesondere ein Spritzgussteil, das materialeinstückig mit den Tauchrohren 7 geformt ist. Der Tauchrohrfuß 14 geht in einen Dicht- und Zentrierabschnitt 10 über, welcher entlang des Außenum- fangs des Tauchrohrs 7 vorgesehen ist. Der Dicht- und Zentrierabschnitt 10 umfasst insbesondere eine Stufe 15, die entlang des umlaufenden Dicht- und Zentrierabschnitts 10 an dem Umfang des Tauchrohrs 7 entlang verläuft. Der Dicht- und Zentrierabschnitt 10 hat, außer in einem vorbestimmten Bereich 39, welcher einem Bereich des Austragsfensters bzw. einem Austragsfensterbereich 32 entspricht, entlang des Umfangs U des Tauchrohrs 7 eine konstante radiale Ausdehnung n entlang einer Radialrichtung r sowie eine konstante axiale Ausdehnung ai entlang einer Axialrichtung a. Die Axialrichtung a erstreckt sich entlang der Längsachse L und die Radialrichtung r erstreckt sich senkrecht zur Axialrichtung a bzw. senkrecht zur Längsachse L.

In dem vorbestimmten Bereich 39, welcher sich entlang eines Bereichs u des Außenumfangs U des Dicht- und Zentrierabschnitts 10 erstreckt, sind der Radius n sowie die axiale Ausdehnung ai verringert. Der Dicht- und Zentrierabschnitt 10 ist in dem vorbestimmten Bereich 39 derart in Richtung zur Tauchrohrplatte 6 hin zurückversetzt, dass eine radiale Ausdehnung Ϊ2 in dem vorbestimmten Bereich 39 kleiner als die radiale Ausdehnung n außerhalb des vorbestimmten Bereichs 39 ist. Ferner ist der Dicht- und Zentrierabschnitt 10 in dem vorbestimmten Bereich 39 derart in Richtung zur Tauchrohrmitte hin zurückversetzt, dass eine axiale Ausdehnung a2 in dem vorbestimmten Bereich 39 null ist, und somit auch kleiner als die axiale Ausdehnung ai außerhalb des vorbestimmten Bereichs 39 ist. Durch das Verringern der radialen Ausdehnung n und der axialen Ausdehnung ai des Dicht- und Zentrierabschnitts 10 ist in dem vorbestimmten Bereich 39 bzw. Austragsfenster 32 eine Aussparung 11 in dem Dicht- und Zentrierabschnitt 10 gebildet. Die Aussparung 1 1 erstreckt sich über den Bereich u des Außenumfangs U des Dicht- und Zentrierab- Schnitts 10.

Der Dicht- und Zentrierabschnitt 10 der Fig. 4 wird anhand der Fig. 5 und 6 näher beschrieben. Die Fig. 5 zeigt eine Ansicht des abgewickelten Dicht- und Zentrierabschnitts 10 des Tauchrohrs 7 der Fig. 4. Die Fig. 5 zeigt eine Variation der radialen und axialen Ausdehnungen n und ai des Dicht- und Zentrierabschnitts 10 entlang des Außenumfangs U des Tauchrohrs 7. Die radiale Ausdehnung des Tauchrohrs 7 liegt, außer in dem Bereich u des Außenumfangs U, im Wesentlichen konstant bei dem Wert n . In dem Bereich u ist die radiale Ausdehnung n des Tauchrohrs auf (2 reduziert, wodurch die Aussparung 1 1 entsteht.

Auch die axiale Ausdehnung des Tauchrohrs 7 liegt, außer in dem Bereich u des Außenumfangs U, im Wesentlichen konstant bei dem Wert ai . In dem Bereich u, also im Bereich der Aussparung 1 1 , ist die axiale Ausdehnung ai des Tauchrohrs auf a2 reduziert, wobei a2 null ist.

Die Fig. 6 zeigt eine Schnittansicht der Tauchrohrplatte 6 aus der Fig. 4 entlang einer Fläche, die parallel zur Längsachse L und senkrecht zur Schwerkraftrichtung g verläuft. Die Stufe 15 umfasst eine parallel zur Längsachse L verlaufende Fläche 35 und eine im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse verlaufende Fläche 33. Die Stufe 15 liegt an einer Tauchrohrfußfläche 34 des Tauchrohrfußes 16, die sich senkrecht zur Längsachse L erstreckt, an.

Ein tauchrohrplattenseitiger Durchmesser Q1 des Tauchrohrs 7 ist größer als ein gehäuseplattenseitiger Durchmesser Q2 des Tauchrohrs 7, sodass auch ein tauchrohrplattenseitiger Querschnitt des Tauchrohrs 7 größer als ein gehäuseplattenseitiger Querschnitt ist. Die Fig. 6 zeigt also ein entgegen der Durchströmungsrichtung F zylindrisch zulaufendes Tauchrohr 7.

Der Dicht- und Zentrierabschnitt 10 hat, außer in dem Austragsfensterbereich 32, welcher dem vorbestimm- ten Bereich 39 entspricht, einen bereits beschriebenen konstanten Radius n entlang der senkrecht zur Längsachse L verlaufenden Radialrichtung r und eine bereits beschriebene konstante axiale Ausdehnung ai entlang der sich parallel zur Längsachse L erstreckenden Axialrichtung a. In dem in Schwerkraftrichtung g nach unten zeigenden Austragsfensterbereich 32 sind, wie oberhalb bereits beschrieben, die radiale und die axiale Ausdehnung n , ai des Dicht- und Zentrierabschnitt 10 verringert, wodurch die Aussparung 1 1 in dem Dicht- und Zentrierabschnitt 10 gebildet wird.

In dem vorbestimmten Bereich 39 ist die radiale Ausdehnung n derart verringert, dass ein Radius R2 des Dicht- und Zentrierabschnitts 10 in dem vorbestimmten Bereich 39 kleiner als ein Radius R1 des Dicht- und Zentrierabschnitts 10 außerhalb des vorbestimmten Bereichs 39 ist.

In dem Austragsfensterbereich 32 ist die Stufe 15 zur durch die Längsachse L dargestellten Tauchrohr- mittelachse hin und zur Tauchrohrplatte 6 hin zurückversetzt. Die Stufenfläche 35 ist hierbei im Austragsfensterbereich 32 um einen Abstand n - r2 zur Tauchrohrmittelachse hin zurückversetzt. Die Stufenfläche 33 ist zudem im Austragsfensterbereich 32 um die axiale Ausdehnung ai entlang der Längsachse L zur Tauchrohrplatte 6 hin zurückversetzt.

In der Fig. 4 ist eine Hülse 5 dargestellt, die entlang einer Montagerichtung M, die parallel zur Längsachse verläuft, auf das Tauchrohr 7 koaxial aufgesetzt werden kann. Hierbei zeigt das gepunktet dargestellte Aus- tragsfenster 9 der Hülse 5 entlang der Schwerkraftrichtung g nach unten, sodass das Austragsfenster 9 und die Aussparung 1 1 in dem montierten Zustand der Filtereinrichtung 1 gegenüberliegen. In dem montierten Zustand ragen ferner die jeweiligen Tauchrohre 7 der Tauchrohrplatte 6 in die jeweiligen Hülsen 5 der Gehäuseplatte 4 hinein. Der montierte Zustand ist ferner dadurch definiert, dass die Kante 16 auf der Tauchrohrfläche 34 aufliegt, und dass eine Innenwand oder Innenfläche 13 der Hülse 5 an der Fläche 35 der Stufe 15 anliegt. Dieser montierte Zustand ist in den Fig. 7 bis 9 dargestellt. Die Fig. 9 zeigt einen Ausschnitt des in der Fig. 8 umrahmten Bereichs A. Im Folgenden wird auf die Fig. 7 bis 9 gemeinsam Bezug genommen.

Der Dicht- und Zentrierabschnitt 10 dient zur Ausrichtung des Tauchrohrs 7 innerhalb der Hülse 5 und zur Abdichtung des Tauchrohrs 7 mit der Hülse 5. An der Kontaktstelle zwischen der Innenwand 13 und der Fläche 35 wird somit eine Dichtfläche 12 zum radialen Abdichten des Tauchrohrs 7 mit der Innenfläche 13 der Hülse 5 ausgebildet, die sich um den Umfang des Tauchrohrs 7 parallel zur Längsachse L erstreckt. Die Dichtfläche 12 vermeidet ein Austreten des Fluids durch Spalten zwischen dem Tauchrohr 7 und der Hülse 5, wodurch ein Vorabscheidegrad des Fliehkraftabscheiders 2 erhöht wird. Dadurch kann ein Verzug der durch Spritzgussverfahren hergestellten Gehäuseplatte 4 und Tauchrohrplatte 6 ausgeglichen werden. Ferner ermöglicht der Dicht- und Zentrierabschnitt 10 eine koaxiale Ausrichtung des Tauchrohrs 7 innerhalb der Hülse 5.

Die in der Fig. 6 dargestellte Hülsenkante 16 liegt zudem mit einer senkrecht zur Längsachse L ausgerichteten Fläche in dem montierten Zustand an der in der Fig. 6 dargestellten Tauchrohrfußfläche 34 des Tauchrohrfußes 14 an. An einer Kontaktstelle zwischen der Tauchrohrfußfläche 34 und der Kante 16 wird eine Dichtfläche 17 zum radialen Abdichten gebildet, die senkrecht zur Längsachse L verläuft. Diese Dicht- fläche 17 führt zu einer weiteren Erhöhung des Vorabscheidegrads des Fliehkraftabscheiders 2.

In dem montierten Zustand liegen sich der vorbestimmte Bereich 39 des Austragsfensterbereichs 32 und das Austragsfenster 9 gegenüber, sodass der vorbestimmte Bereich 39 des Tauchrohrs 7 einer Projektion des Umrisses 36 des Austragsfensters 9 in Richtung zur Längsachse L hin auf das Tauchrohr 7 entspricht. Eine Öffnungsfläche oder Austragsfläche O einer Öffnung 37, die durch das Austragsfenster 9 einerseits, und durch den Dicht- und Zentrierabschnitt 10 anderseits, gebildet ist und zum Austragen der Partikel 24 aus der Hülse 5 dient, ist durch die in Bezug auf die Fig. 4 bis 6 beschriebene Aussparung 1 1 in dem Dicht- und Zentrierabschnitt 10 vergrößert. Die Aussparung 1 1 sowie die axiale und radiale Verkleinerung des Dicht- und Zentrierabschnitts 10 im vorbestimmten Bereich 39 sind besonders gut in der Fig. 9 zu sehen. Durch die vergrößerte Austragsfläche O können mehr Partikel 24 aus dem Austragsfenster 9 ausgetragen werden. Dadurch wird der Vorabscheidegrad des Fliehkraftabscheiders 2 erhöht.

Insbesondere ist es im Hinblick auf die Abdichtung der Tauchrohrplatte 6 gegenüber der Gehäuseplatte 4 unproblematisch, die Erstreckung des Dicht- und Zentrierabschnitts 10 entlang der Längsachse L in dem Bereich des Austragsfensters 9 zu verringern, weil der Dicht- und Zentrierabschnitt 10 dort sowieso nicht an der Hülse 5 anliegt und somit auch keine Abdichtfunktion hat.

Die Fig. 7 und 8 zeigen ferner die Leitelemente 19, die in dem Fluideinlass 18 der Hülse 15 angeordnet sind. Die Leitelemente 19, hier Leitschaufeln, beschleunigen das Rohfluid 25 und versetzen dieses in eine spiralförmige Rotation S, sodass das Rohfluid 25 innerhalb der Hülse 5 an der Innenwand 13 entlang geführt wird. Die Partikel 24 werden somit von dem Rohfluid 25 getrennt und aus dem Austragsfenster 9 aus der Hülse ausgetragen. Das gesäuberte Fluid hingegen strömt entlang der Strömungsrichtung F in das Tauchrohr 7.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar. Der Dicht- und Zentrierabschnitt 10 kann im Austragsfensterbereich 32 auch ganz entfernt sein. Die Form des Austragsfensters 9 ist beliebig veränderbar. Auch der Austragsfensterbereich 32 kann eine beliebige Form haben und auch größer oder kleiner als die Projektion des Umrisses 36 des Austragsfensters 9 auf das Tauchrohr 7 sein. Der Dicht- und Zentrierabschnitt 10 kann auch, anstelle der Aussparung 1 1 , in dem vorbestimmten Bereich 39 eine Verformung aufweisen. Beispielsweise kann der Dicht- und Zentrierabschnitt 10 mehrere Stufen 15 aufweisen, oder als erhöhter Rand des Tauchrohrs 7 ausge- bildet sein. Ferner kann die Kante 16 auch direkt an der Tauchrohrplatte 6 anliegen. Der vorbestimmte Bereich 39 und der Austragsfensterbereich 32 müssen zudem nicht identisch sein. Die Filtereinrichtung 1 und das Gehäuse 4 können eine beliebige Form annehmen und beliebig angeordnet sein, beispielsweise auch in einer liegenden Anordnung. Es ist auch denkbar, dass die mehreren Tauchrohre 7 und Hülsen 5 an der Tauchrohrplatte 6 und der Gehäuseplatte 4 nicht alle identisch ausgebildet sind. Insbesondere können die Tauchrohre 7 und die Hülsen 5 unterschiedliche Querschnittsflächen aufweisen. Auch ist eine Gehäuseplatte 4 mit einer einzigen Hülse 5 sowie eine Tauchrohrplatte 6 mit einem einzigen Tauchrohr 7 denkbar.

Verwendete Bezugszeichen:

1 Filtereinrichtung

2 Fliehkraftabscheider

3 Filterelement

4 Gehäuseplatte

5 Hülse

6 Tauchrohrplatte

7 Tauchrohr

9 Austragsfenster

10 Dicht- und Zentrierabschnitt

1 1 Aussparung

12 Dichtfläche zum radialen Abdichten

13 Hülseninnenfläche

14 Tauchrohrfuß

15 Stufe

16 Kante der Hülse

17 Dichtfläche zum axialen Abdichten

18 Fluideinlass

19 Leitelement

20 Gehäuse

21 Austragsrohr

22 Fluidauslass

24 Partikel

25 Rohfluid

26 Reinfluid

27 Topf

28 Deckel

29 Schnallmechanismus

30 Hülsenfuß

31 Trichter 32 Austragsfensterbereich

33, 35 Stufenfläche

34 Tauchrohrfußfläche

36 Umriss

37 Öffnung

38 Filtermedium

39 vorbestimmter Bereich

a Axialrichtung

ai , a2 axiale Ausdehnung

A Bereich

L Längsachse

F Strömungsrichtung

g Schwerkraftrichtung

M Montagerichtung

O Austrägst läche

Qi , Ck Tauchrohrdurchmesser

r Radialrichtung

n , (2 radiale Ausdehnung

Ri , R ₂ Radius

S Rotation

u Bereich des Außenumfangs des Tauchrohrs

U Außenumfang