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Dokumentenidentifikation DE202006011991U1 10.01.2008
Titel Luftfiltereinheit mit einem radial geteilten Gehäuse
Anmelder Mann + Hummel GmbH, 71638 Ludwigsburg, DE
DE-Aktenzeichen 202006011991
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 10.01.2008
Registration date 06.12.2007
Application date from patent application 03.08.2006
IPC-Hauptklasse B01D 27/06(2006.01)A, F, I, 20060803, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B01D 27/08(2006.01)A, L, I, 20060803, B, H, DE   

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Luftfiltereinheit mit einem radial geteilten Gehäuse und einem darin einsetzbaren, zylindrischen Filterelement mit einem Filterbalg, der endseitig jeweils mit einer Endscheibe verbunden ist, wobei das Gehäuse wenigstens zwei Gehäuseteile umfasst, die über ein Zugankerelement miteinander zu verbinden sind.

Stand der Technik

Luftfiltereinheiten sind bekannt, die ein im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse umfassen, das an wenigstens einer Stirnseite durch Abnahme eines Deckels oder dergleichen geöffnet werden kann, um das zylindrisch ausgebildete Filterelement entnehmen und austauschen zu können. Zur Verbindung von Gehäuse- und Deckelelement sind Schraubverbindungen bekannt. Hierzu muss der Deckelrand aber frei zugänglich sein und randseitig mit ei ner haftungserhöhenden Struktur versehen sein, beispielsweise einer Rändelung, damit der Deckel von Hand beidseitig ergriffen und losgedreht werden kann. Es muss somit für den Wartungsfall zusätzlicher Bauraum seitlich der Filtereinheit bereitgestellt werden.

Außerdem müssen mehrere Gewindegänge vorgesehen sein, um eine ausreichend feste Verschraubung bewirken zu können, so dass das Losschrauben des Deckels entsprechend viel Zeit benötigt. Beim Aufschrauben des Deckels ist zusätzlich darauf zu achten, dass die Gewindegänge von Deckeln und Gehäuse ineinander eingeführt werden.

Weiterhin ist es bekannt, Zugankerelemente zwischen einem Gehäuseboden und einem Deckel vorzusehen. Dieses kann beispielsweise als Gewindestange ausgebildet sein, die durch den Deckel hindurch geht und mittels einer Flügelmutter den Deckel an das Gehäuse presst. Auch hier besteht der Nachteil im hohen Zeitbedarf für das Lösen und Festschrauben des Zugan kerelements, wie auch an den Kosten für das zusätzliche Zugankerelement, das darüber hinaus auch noch ein Strömungshindernis im durchströmten In neren des Luftfilterelements bildet.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, bei einer Luftfiltereinheit mit einem einseitig offenen Gehäuse mit Deckel und/oder einem zweiteiligen Gehäuse mit zwei Gehäusehälften eine im Betrieb ausreichend dichte und im Wartungsfall schnell zu lösende Verbindung zu schaffen.

Offenbarung der Erfindung

Diese Aufgabe wird durch eine Luftfiltereinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Kerngedanke der Erfindung ist somit, dass die Gehäuseteile untereinander bzw. das Gehäuse und ein zugehöriger Deckel über das eingesetzte Filterelement kommunizieren, das heißt, es wird eine formschlüssige Verbindung zwischen den miteinander zu verbindenden Gehäuseteilen geschaffen, bei welcher das Filterelement als Zuganker dient und eine formschlüssige Kopplung bewirkt. Zusätzliche Zugankerelemente können dadurch entfallen. Da das Filterelement von dem geschlossenen Gehäuse allseitig umgeben ist, ergeben sich keine zusätzlichen Dichtungsprobleme. Wesentlich ist zudem, dass eine Verbindung der Gehäuseteile ohne eingesetztes Filterelement nicht möglich ist. Es ist damit insbesondere nicht möglich, die Luftfiltereinheit vorsätzlich oder fahrlässig ohne eingesetztes Luftfilterelement zu betreiben.

Sofern im Folgenden die Bezeichnungen „Gehäuseunterteil" und „Gehäuseoberteil" verwendet werden, wird damit einer in der Praxis gängigen Nomenklatur gefolgt, nach der im Hinblick auf zweistufige Luftfiltereinheiten mit einem Vorabscheider dasjenige Gehäuseteil als „Unterteil" bezeichnet wird, welches den Vorabscheider enthält. Die erfindungsgemäßen Funktionen sind jedoch von Einbauort und Einbaulage der Luftfiltereinheit unabhängig.

Eine erste bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass das Luftfilterelement mit wenigstens einem Gehäuseteil über einen Gewindeabsatz an einer End scheibe verbunden ist, der ein konisches Gewinde aufweist. Aufgrund der Konizität von Gewindeabsatz und Gewindebohrung ist eine Selbstzentrierung gegeben, wenn das Luftfilterelement auf das Gehäuseelement geschoben wird. Es genügt dann eine Drehung um einen relativ kleinen Winkel, um eine Vielzahl von Gewindegängen miteinander in Eingriff zu bringen und so eine entsprechend hohe Festigkeit der Gewindeverbindung gegenüber axialen Kräften zu bewirken.

Als vorteilhaft hat sich hier ein Sägezahngewinde erwiesen, welches als Bewegungsgewinde gut geeignet ist, welches schmutzempfindlich ist und welches sich darüber hinaus leicht bewegen lässt. Beispielsweise ist ein konisches Sägezahngewinde geeignet, das bei einem Durchmesser von ca. 100 mm 4 bis 5 Gewindegänge aufweist, die in einem Kegelwinkel von 6° bis 12° angeordnet sind.

Vorzugsweise wird die Verbindung zwischen dem Filterelement und einem der Gehäuseteile in der beschriebenen Weise mit einem konischen Gewinde ausgebildet. Um das Filterelement seitlich greifen und drehen zu können steht ein ausreichend großer Raum zur Verfügung, der zumindest dem Außendurchmesser des auf das Gehäuseoberteil aufzusetzenden Gehäuseunterteils entspricht.

Grundsätzlich ist es möglich, beide Gehäuseteile über ein konisches Gewinde mit dem Filtereinsatzelement in Verbindung zu bringen. Bei zwei Gewinden kann sich allerdings eine unterschiedliche Winkellage der miteinander verschraubten Gehäuseteile ergeben. Sofern die Filtereinheit beispielsweise als zweistufiger Filter mit einem Vorabscheider ausgebildet ist, ist es notwendig, das Gehäuseteil mit der Abscheideröffnung nach unten weisend montieren zu können. Bevorzugt ist daher eine Verbindung zwischen einem zweiten Gehäuseteil und dem Filterelement, die verschiedene Winkellagen zulässt, beispielsweise eine Bajonettverbindung mit in gleichen Winkelabständen angeordneten Rastaufnahmen.

Möglich ist auch, eine Ringschnappverbindung vorzusehen, die besonders dann vorteilhaft ist, wenn Filterelement und Gehäuseunterteil bzw. Deckel als unlösbare Einheit im Wartungsfall ersetzt werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform sieht an wenigstens einer Verbindungs stelle zwischen Luftfilterelement und Gehäuseteil wenigstens zwei radial ver schiebbare Riegelelemente am Gehäuseunterteil vor, welche derart am Deckel verschiebbar sind, dass sie bis in eine Rille, einen Hinterschnitt oder eine sonstige Ausnehmung an einem Absatz des Luftfilterelements eingescho ben werden können und dadurch das Gehäuseunterteil formschlüssig mit dem Filterelement verriegeln. Sofern die Ausnehmung am Luftfilterelement als durchgängige Rille ausgebildet ist, ist eine beliebige Positionierung des Gehäuseunterteils gegenüber dem Filterelement und damit auch gegenüber dem Gehäuseoberteil möglich.

Vorzugsweise sind die Riegelelemente als Drahtbügel ausgebildet, die an ihrer zum Zentrum des Gehäuseunterteils bzw. zum Absatz am Luftfilter weisenden Seite bogenförmig ausgebildet sind. Eine solche bügelförmige Ausbildung aus einem ausreichend festen Draht hat den Vorteil, dass eine Fe derwirkung besteht und damit eine Vorspannung der Verbindung bewirkt werden kann, ohne dass zusätzliche Federelemente erforderlich sind.

Vorzugsweise ist das als Bügel gestaltete Riegelelement mit einer rückwärtigen Achse an einer Klapplasche schwenkbar gelagert, wobei die Klapplasche ihrerseits schwenkbar an dem Gehäuseunterteil gelagert ist. Da somit zwei zueinander beabstandet angeordnete Achsen vorhanden sind, kann die Geometrie so gewählt werden, dass zum Anpressen der Klemmbügel auf den Verriegelungsabsatz des Luftfilterelements ein Totpunkt überwunden werden muss, der ein unbeabsichtigtes Lösen der Verbindung unterbindet.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Gehäuseunterteil an seiner Stirnsei te einen zentralen, überhöhten Absatz aufweist, der seitlich geschlitzt ist, so dass die Riegelelemente von der Außenseite der Luftfiltereinheit her durch die Schlitze ins Innere des Gehäuse eingeschoben werden können, wo sie auf dem Verriegelungsabsatz des Luftfilterelements verriegeln.

Bei dieser Ausführungsform ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die Klapplaschen an ihren Seitenkanten mit Stegen versehen sind, welche sich auf die Stirnseite des Gehäuseunterteils zu erstrecken, so dass dazwischen ein Hohlraum gebildet ist, in welchem die Schiebeelemente aufgenommen werden können. Werden jetzt noch die Stege selbst bzw. die Unterseite von deren kanten aus einem elastomeren Werkstoff gebildet, so erfolgt eine Abdichtung der schlitzförmigen Ausnehmungen in der zentralen Erhebung am Gehäuseunterteil. Damit wird einerseits die Luftdichtigkeit der Luftfiltereinheit erhöht und andererseits werden unerwünschte akustische Störwirkungen vermieden.

Auch bei der Ausführungsform mit den verschiebbaren Riegelelementen ist ein Zusammenhalt des Gehäuses ohne das eingesetzte Filterelement und damit ein Betrieb der Filtereinheit ohne Luftfilterelement nicht möglich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert.

Die Figuren zeigen im Einzelnen:

1 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine Luftfiltereinheit,

2 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Luftfiltereinheit in perspektivischer Ansicht,

3, 4 jeweils eine perspektivische Ansicht einer geschlossenen Luftfiltereinheit, und

5 eine Luftfiltereinheit in perspektivischer Ansicht mit einem abgenommenen Gehäuseteil.

Ausführungsform(en) der Erfindung

In 1 ist die erfindungsgemäße Luftfiltereinheit 100 in einer schematischen Schnittdarstellung gezeigt. Im Inneren eines Gehäuses, welches aus drei Gehäuseteilen 20, 30, 40 gebildet ist, ist ein Luftfilterelement 10 angeordnet. Luft gelangt an einem Einlaufstutzen 44 (vgl. 3) ins Innere der Luftfiltereinheit, strömt durch das Luftfilterelement 10 und an einem zentral angeordneten Auslassstutzen 43 wieder heraus.

Das Luftfilterelement 10 umfasst einen Filterbalg 11, der beispielsweise aus einem zu einem Zylinderrohrkörper gewickelten, plissierten Filterpapier gebildet ist. Der Filterbalg 11 ist an seinen beiden Enden mit Endscheiben 13, 14 verbunden und bildet mit diesen zusammen einen zylindrischen, hohlen Körper.

Die Endscheibe 14 besitzt einen Absatz 15 mit einem Gewinde 16. Der Absatz 15 ist konisch mit einem Kegelwinkel von 8° bis 12° in Bezug auf die Mittelachse ausgebildet.

Gegenüberliegend befindet sich an einem Bodenabschnitt 41 eines Gehäuseteils 40 ein Absatz 42, der mit einem konischen Innengewinde versehen ist, in welches das Außengewinde 16 des Absatzes 15 eingreifen kann. Über das Gewinde können Filterelement 10 und Gehäuseteil 40 fest miteinander verbunden werden.

Auf das Gehäuseteil 40 ist an einer Verbindungsstelle 32 ein mittleres Gehäuseteil 30 aufgeschoben, ohne jedoch fest mit dem Gehäuseteil 40 verbunden zu sein. In gleicher Weise ist ein Gehäuseteil 20 an einer Verbindungsstelle 31 mit dem Gehäuseteil 30 verbunden. Alle Gehäuseteile 20, 30, 40 sind nur lose zusammengesteckt und schließen das Filterelement 10 in dem gebildeten Gehäuse ein.

An der Endscheibe 13 des Filterelements 10 ist ein Absatz 17 angeformt, der im dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer Welle 18 versehen ist. Am Gehäuseteil 20 sind Riegelelemente 25 vorgesehen, welche in radialer Richtung durch Ausnehmungen im Gehäuseteil 20 eingeschoben werden können, bis sie in die Rille 18 bzw. eine andere Ausnehmung eingreifen. Durch den Eingriff der Riegelelemente 25 in den Absatz 17 erfolgt eine axiale Festlegung des Gehäuseteils 20 gegenüber dem Filterelement 10. Da letzteres zugleich über die Gewindeverbindung 16, 42 mit dem auf der gegenüberliegenden Seite angeordneten Gehäuseteil 40 verbunden ist, werden die Gehäuseteile 20, 40 samt des zwischen ihnen liegenden weiteren Gehäuseteils 30 aneinander gehalten. Bei einer Druckbeaufschlagung des Gehäuseinnenraums im Betrieb wird das Filterelement auf Zug beansprucht und hält die Gehäuseteile 20, 30, 40 zusammen, welche ansonsten in axialer Richtung nicht miteinander gekoppelt sind.

Um am Filterelement 10 die mechanische Beanspruchung des Filterbalgs 11 gering zu halten, enthält das Filterelement 10 bevorzugt ein Mittelrohr 12, dessen Inneres einen Strömungskanal bildet und das zugleich die Länge zwischen den Endscheiben 13, 14 überbrückt, um so Kräfte zwischen den Absätzen 17, 15 zu übertragen.

Die in 1 nur schematisch dargestellte Filtereinheit ist in 2 nochmals im Schnitt durch ein konkretes Ausführungsbeispiel gezeigt. Deutlich erkennbar ist an dem innen liegenden, ebenfalls geschnittenen Filterelement 10 das Mittelrohr 12, welches keine geschlossene Außenwandung aufweist, sondern eine Gitterstruktur hat, um eine radiale Luftströmung durch den Filterbalg 11 sowenig wie möglich zu behindern.

Im Bereich des Gehäuseteils 20 ist das Filterelement 10 von einem zusätzlichen Kragen 28 umfasst, so dass sich zwischen der Außenseite des Kragens 28 und der Gehäusewandung des Gehäuseteils 20 ein Ringspalt ergibt. Gleiches gilt für die gegenüber liegende Seite, wo ein Kragen 48 das Filterelement 10 umfasst. Bei tangentialer Einströmung der Rohluft am Einlaufstutzen 44 (vgl. 3) läuft die in das Gehäuse eingeleitete Luftmasse am Innenumfang der Gehäusewandung um, wodurch schwere Staubpartikel abgeschieden werden und an dem Abscheiderstutzen 29 abfließen können, und strömt dann radial von außen nach innen durch den Filterbalg 11.

Die Riegelelemente am Gehäuseteil 20 sind mit Klapplaschen 22 kombiniert, welche an einer Achse 23 mit der Stirnseite 27 des Gehäuseteils 20 verbunden sind. Die Funktion der Klapplaschen 22 wie auch allgemein die Funktion der erfindungsgemäßen Luftfiltereinheit 100 wird nachfolgend mit Bezug auf die folgenden 3 bis 5 erläutert:

3 zeigt die Luftfiltereinheit mit ihren Gehäuseteilen 20, 30, 40 und dem darin eingesetzten Luftfilterelement 10. Die dargestellte Konfiguration zeigt dem Bediener, dass ein Luftfilterelement ordnungsgemäß eingesetzt ist, denn beim Fehlen des erfindungsgemäß ausgebildeten Luftfilterelements 10 würden die Gehäuseteile 20, 30, 40 in der in 3 dargestellten Lage nicht in axialer Verbindung miteinander stehen und nicht aneinander halten kön nen.

Die Klapplaschen 22 liegen in 3 flach an einem zentralen Absatz 21 auf der Stirnseite 27 des Gehäuseteils 20 an. Dabei sind sie jeweils an einer im äußeren Umfangsbereich angeordneten Achse 23 gehalten.

In 4 ist die rechte Klapplasche 22 in geöffneter Stellung dargestellt. Sie ist hier um die Achse 23 gegenüber dem Gehäuseteil 20 verschwenkt. Dadurch wird ein Klemmbügel 25 als Riegelelement mitbewegt, welcher an einer zweiten Achse 24 mit der Klapplasche 22 verbunden ist.

Der Klemmbügel 25 läuft durch schlitzförmige, hier nicht dargestellte Seitenausnehmungen am Absatz 21 des Gehäuseteils 20. Der Klemmbügel 25 ist aus Draht gebildet und durch die in 4 erkennbaren Einschnürungen 26 federnd gestaltet. Wird die Klapplasche beim Verschließen der Luftfiltereinheit 100 wieder an das Gehäuseteil 20 herangedrückt, so fährt der Klemmbügel 25 mit seiner Vorderkante in die entsprechende Profilierung 17 am Absatz 18 (vgl. 1) des im Inneren der Luftfiltereinheit eingesetzten Luftfilterelements ein.

Dadurch, dass zwei beabstandete Achsen 23, 24 vorgesehen sind, ist beim Anlegen der Klapplaschen 22 an die Stirnseite 27 durch den Benutzer ein Totpunkt zu überwinden, wodurch eine Selbsthemmung der einmal hergestellten Verriegelung über die Klapplaschen 22 verhindert wird und darüber hinaus dem Bediener signalisiert wird, dass die Verbindung zwischen Gehäuse und Luftfilterelement ordnungsgemäß hergestellt ist.

Nachdem beide Klemmlaschen 22 in die geöffnete Stellung gebracht worden sind und dementsprechend die Klemmbügel 25 aus den Ausnehmungen 18 am Absatz 17 des Luftfilterelements herausgezogen sind, kann das Gehäuseteil 20 abgenommen werden. Vorteilhaft ist hierbei, dass der Bediener nur von der Stirnseite 27 des Gehäuseteils 20 her operieren braucht, also nur innerhalb desjenigen Einbauraums, der für das axiale Herausziehen und Einsetzen des Luftfilterelements 10 ohnehin benötigt wird. Damit kann der seitlich neben dem Luftfiltergehäuse 10 liegende Bauraum bis eng an die Gehäusewand vollständig genutzt werden.

In 5 ist das geöffnete Gehäuse dargestellt, von dem das Gehäuseteil 20 abgenommen ist. Das Filterelement 10 mit seiner Endscheibe 13 und dem Absatz 17 liegt hier frei. Profilierungen am Außenrand der Endscheibe 13 und/oder am Absatz 17 erleichtern es dem Bediener, das Luftfilterelement 10 zu greifen und zu drehen, um die Gewindeverbindung zwischen dem Luftfilterelement 10 und dem Gehäuseboden 41 des Gehäuseteils 40 wieder zu lösen.

Dadurch, dass das Luftfilterelement 10 eingeschraubt wird, braucht der hintere, außen am Boden 41 befindliche Einbauraum, nicht zugänglich sein. Alle notwendigen Handgriffe im Zusammenhang mit dem Wechsel des Luftfilterelements 10 können somit von der Stirnseite 27 des Gehäuseteils 20 her ausgeführt werden.


Anspruch[de]
Luftfiltereinheit (100) mit einem radial geteilten Gehäuse und einem darin einsetzbaren, zylindrischen Filterelement (10) mit einem Filterbalg (11), der endseitig jeweils mit einer Endscheibe (13, 14) verbunden ist, wobei das Gehäuse wenigstens zwei Gehäuseteile (20, 30, 40) umfasst, die in axialer Richtung über ein Zugankerelement (12) miteinander zu verbinden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugankerelement (12) durch das Filterelement gebildet ist und/oder in das Filterelement (10) integriert ist. Luftfiltereinheit (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (10) ein Mittelrohr (12) als Zugankerelement aufweist, das von dem Filterbalg (11) umfasst ist und das sich an die Endscheiben (13, 14) anschließt. Luftfiltereinheit (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftfilterelement mit wenigstens einem Gehäuseteil (20, 30, 40) über einen Gewindeabsatz (15) an einer Endscheibe (14) verbunden ist, die ein konisches Gewinde (16) aufweist. Luftfiltereinheit (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das konische Gewinde (16) ein Sägezahngewinde ist. Luftfiltereinheit (100) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenmantel des Gewindeabsatzes (15) einen Kegelwinkel von 6° bis 12° einschließt. Luftfiltereinheit nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement mit wenigstens einem Gehäuseteil über eine Bajonettverbindung verbunden ist. Luftfiltereinheit nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement mit wenigstens einem Gehäuseteil über eine Ringschnappverbindung verbunden ist. Luftfiltereinheit (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Stirnseite (27) eines Gehäuseteils (20) wenigstens zwei radial verschiebbare Riegelelemente (25) vorgesehen sind, die in formschlüssigen Eingriff mit einer Endscheibe (13) des Luftfilterelements (10) zu bringen sind. Luftfiltereinheit (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Riegelelemente (25) bis in eine Ausnehmung (18) an einem endseitigen Absatz (17) an wenigstens einer Endscheibe (13) des Luftfilterelements (10) einschiebbar sind. Luftfiltereinheit (100) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Riegelelemente (25) wenigstens teilweise als Drahtbügel ausgebildet sind. Luftfiltereinheit (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Riegelelemente (25) mit einer ersten Achse (24) an einer Klapplasche (22) schwenkbar gelagert sind, wobei die Klapplasche (22) ihrerseits an einer zweiten Achse (23) schwenkbar an dem Gehäuseteil (20) gelagert ist. Luftfiltereinheit (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (20) an seiner Stirnseite (27) einen zentralen, überhöhten Absatz (21) mit seitlichen Schlitzen aufweist, in welchen die Riegelelemente (25) geführt sind. Luftfiltereinheit (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Klapplaschen (22) an ihren Seitenkanten mit sich zur Stirnseite (27) des Gehäuseteils (20) hin erstreckenden Stegen versehen sind, zwischen denen ein Aufnahmeraum für die Riegelelemente (25) gebildet ist. Luftfiltereinheit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege oder deren Außenkanten aus einem elastomeren Werkstoff gebildet sind.






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