WO2017102287A1 - Filterbalg und filterelement - Google Patents

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WO2017102287A1
WO2017102287A1 PCT/EP2016/078846 EP2016078846W WO2017102287A1 WO 2017102287 A1 WO2017102287 A1 WO 2017102287A1 EP 2016078846 W EP2016078846 W EP 2016078846W WO 2017102287 A1 WO2017102287 A1 WO 2017102287A1
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fluid side
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bellows
cross
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Markus Röhrig
Markus SCHMIDL
Timo Dirnberger
Daniel Schmid
Sven Epli
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Mann and Hummel GmbH
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D46/00Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/52Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material
    • B01D46/521Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material using folded, pleated material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D46/00Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/10Particle separators, e.g. dust precipitators, using filter plates, sheets or pads having plane surfaces
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D2275/20Shape of filtering material
    • B01D2275/205Rectangular shape
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01DSEPARATION
    • B01D2275/00Filter media structures for filters specially adapted for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D2275/20Shape of filtering material
    • B01D2275/206Special forms, e.g. adapted to a certain housing
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    • B01DSEPARATION
    • B01D2279/00Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses
    • B01D2279/60Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses for the intake of internal combustion engines or turbines

Definitions

  • the invention relates to a filter bellows made of a zigzag folded filter medium, and a filter element and a filter system, in particular for use as a flat air filter of an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle.
  • a filter bellows made of a zigzag folded filter medium, and a filter element and a filter system, in particular for use as a flat air filter of an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle.
  • Forehead wrinkles are the two outer folds, on opposite end faces of the filter bellows of a filter element.
  • End edges are the two free edges of the filter medium, from which the filter bellows is formed, which extend along the end folds and limit these at the end faces of the filter bellows.
  • End edges of the filter bellows are the other two free edges of the filter bellows, which extend between the end edges and extend in accordance with the folding of the filter bellows.
  • the fold edges are the edges along which the filter media is folded. In a known from the market zigzag folded, approximately cuboid filter bellows, the front edges and the folding edges are usually straight and parallel to each other.
  • the end edges extend from the side of the filter bellows seen zigzag and perpendicular to the end edges and the fold edges.
  • the front edges of the filter bellows which later have an approximately rectangular imaginary envelope, run straight and parallel to one another.
  • the imaginary envelope is spanned by the end edges, the fold edges or end edges adjacent to a clean fluid side of the filter bellows, and the fold edges or end edges adjacent to a raw fluid side.
  • Filterbälgen of flat filter elements the filter media are not closed, that is, the forehead wrinkles are just like the front edges are not connected. In contrast, in Filterbälgen of round filter elements, the filter media are closed, that is, their forehead wrinkles are interconnected.
  • Filter bellows of flat filter elements can be flat, but also have bends in different directions.
  • the passage is completely sealed off by providing an additional seal towards the support so that a filter function without secondary air is ensured.
  • the introduced into this filter element passage is rectangular. It is oriented such that two of the opposite rectangular edges, referred to as transverse edges, run parallel to the fold edges. The edges are formed by the fold edges themselves.
  • Such a passage is introduced by water jet cutting or laser beam cutting in the already folded filter medium.
  • An object of the invention is to provide a flat filter bellows, which allows stable mounting in the housing of a filter system.
  • a filter bellows in particular for an air filter system, from a zigzag folded filter medium, wherein a passage between a rohfluid Solutionen surface and a clean fluid side surface is formed, with a raw fluid side opening with rohfluid discoveredem cross section and a clean fluid side opening with purely fluid-side cross-section, wherein in a projection of the openings on one another, one of the cross-sections at least partially outside of the other of the cross sections is arranged.
  • a filter bellows, in particular for an air filter system, of a zigzag-folded filter medium wherein fold edges each extend between opposite end edges formed by end edges, and wherein on opposite end faces in each case an end fold with a folding edge and an opposite free end edge is arranged and folding edges lie on a raw fluid-side surface in the installed use state and an opposite, purely-fluid-side surface in the installed use state.
  • a passage is formed between the surface on the side of the raw-fluid side and the surface on the clean-fluid side, with a raw-fluid-side opening with a raw-fluid-side cross-section and a port on the clean-fluid side with a fluid-side cross-section. cut, wherein in a projection of the openings on each other, one of the cross sections is at least partially disposed outside the other of the cross sections.
  • the filter bellows is in particular designed as a flat filter bellows, also called flat filter bellows.
  • a flat filter bellows the folded edges are formed in a straight line and can be produced, for example, by knife or rotary folding methods.
  • a flat filter bellows in contrast to a round filter bellows, the folded edges of which form annularly closed, radially throughflowable inflow and outflow surfaces, are not closed annularly.
  • the filter bellows which may be designed, in particular, as a planar filter bellows of a flat-air filter, are provided with a passage which creates a continuous channel between the surface on which the raw-fluid side and the clean-fluid-side surface are located.
  • This passage may be perpendicular to one of the surfaces through the filter bellows, but the passage may also be formed obliquely to one of the two surfaces or both surfaces through the filter bellows.
  • the raw fluid side opening of the passage and the clean fluid side opening can be made the same. In the simplest case, both are circular, so that a cylindrical passage formed through the filter bellows.
  • the cross sections of the raw fluid side opening and the clean fluid side opening can also be made oval, elliptical or angular or designed in a mixed form.
  • the raw fluid-side cross-section and the pure fluid-side cross section may be different, for example, a cross section round and the other cross section oval or square.
  • the passage may thus represent a transition from the raw fluid side cross section to the clean fluid side cross section.
  • one of the two cross sections may be formed larger than the other cross section, so that a funnel-shaped passage is formed.
  • the passage cuts through the bellows from the raw fluid side to the clean fluid side.
  • the passage in the region of its raw-fluid-side opening interrupts at least one folding edge on the raw-fluid side and in the region of its clean-fluid-side opening at least one folding-side edge on the clean fluid side.
  • the crude fluid side opening may be formed in its outline different from the outline of the clean fluid side opening.
  • one of the two openings may be round or oval and the other of the two openings may be angular.
  • a Poka Yoke effect is advantageously achieved, which allows a clear installation of the filter bellows in a filter system.
  • the counter-elements in the housing of the filter system can be designed to be favorable for mounting accordingly.
  • the passage may at least partially have a conical shape between the raw fluid side opening and the clean fluid side opening.
  • a conical course which can be caused by the fact that one of the two openings is formed larger than the other, favors the installation of the filter bellows, for example by facilitating the introduction of a mounting member through the filter bellows to secure it in a filter housing.
  • a better force input during assembly in the filter housing is possible because a base of the mounting element can be made stiffer. Mounting tolerances play a minor role.
  • such an insertion aid which favors the assembly of the filter bellows, advantageously represented.
  • the passage may at least partially have a stepped course of its wall.
  • the passage is made in a stepped form. For example, can be drilled from the raw fluid side surface of the filter bellows with a different cross section to a certain depth of the filter bellows, as from the clean fluid side surface.
  • two partial passages meet with different cross-sections, so that overall results in a stepped course of the passage. That one cross section is greater than the other cross section may be favorable, for example, for reasons of manufacturing tolerances.
  • At least one of the end edge surfaces and / or one of the end faces undergo a change in direction.
  • installation space requirements can be favorably exploited, since such a filter bellows can be formally adapted to complex construction spaces.
  • a cuboid part of a filter bellows can be combined with a triangular or semicircular part of a filter bellows.
  • the passage may be formed by laser cutting of the filter medium.
  • Laser cutting makes complex design specifications more flexible Way and cost-effective.
  • the filter medium is little affected by laser cutting, since laser cutting is a very gentle cutting process in which hardly any mechanical pressure is exerted on the filter medium.
  • the filter medium may comprise cellulose and / or be formed from cellulose.
  • filter media nonwovens are used favorably.
  • Cellulose is very flexible and also from an environmental point of view by the easy degradability of great advantage.
  • the invention relates to a filter element for filtering a fluid, with a filter bellows of a zigzag folded filter medium, with folding edges each extending between opposite, formed from end edges end edge surfaces, and wherein on opposite end faces in each case an end fold with a folding edge and an opposite is arranged free end edge and folding edges on a raw fluid in the installed state of use surface and an opposite, in the installed use state clean fluid side surface.
  • a passage between the raw fluid side surface and the clean fluid side surface is formed, with a raw fluid side opening with rohfluid discoveredem cross section and a clean fluid side opening with reinfluid discoveredem cross section, wherein at a projection of the openings on each other at least one of the cross sections at least partially outside the other of the cross sections is arranged.
  • the filter element is designed in particular as a flat filter element.
  • the folded edges of the filter bellows are formed in a straight line and can be produced, for example, by knife or rotary folding methods.
  • a flat filter element unlike a round filter element, in which fold edges of a round filter bellows respectively form an annular, radially inflowable inflow and outflow surfaces, is not closed annularly.
  • the filter bellows described above can be used so advantageous in a filter element, which is used interchangeably in a filter system.
  • the filter bellows which can be designed in particular as a flat filter bellows of a flat-air filter, is provided with a passage which creates a continuous channel between the surface on which the raw-fluid side and the clean-fluid-side surface are located.
  • This passage may be perpendicular to one of the surfaces through the filter bellows, but the passage may also be oblique to one of the two upper surfaces. surfaces or both surfaces may be formed by the filter bellows.
  • the raw fluid side opening of the passage and the clean fluid side opening can be designed the same.
  • both are circular, so that a cylindrical passage formed through the filter bellows.
  • the cross sections of the raw fluid side opening and the clean fluid side opening can also be made oval, elliptical or angular or designed in a mixed form.
  • the raw fluid-side cross-section and the pure fluid-side cross section may be different, for example, a cross section round and the other cross section oval or square.
  • the passage may thus represent a transition from the raw fluid side cross section to the clean fluid side cross section.
  • one of the two cross sections may be formed larger than the other cross section, so that a funnel-shaped passage is formed.
  • An advantage of forming the raw-fluid-side cross-section and the clean-fluid-side cross-section in different forms is that a poka-yoke effect avoids improper installation of the filter bellows in a filter system. Also, this can be achieved a simpler installation in a matched filter housing of the filter system.
  • Very particularly advantageous therefore can be provided as a circumferential seal a congruent foamed to the filter bellows seal, for example, made of polyurethane foam.
  • a congruent foamed to the filter bellows seal for example, made of polyurethane foam.
  • This makes it possible to represent the strongest possible connection between the filter bellows and the seal, which is also substantially permanently tight and thus ensures the effectiveness of the filter system at least over the service life of the filter element.
  • foamed seal for example, polyurethane foams come into consideration, which allow a very flexible design and on the other hand, a solid and durable connection.
  • the processing processes can also be designed in such a way that conventional filter media can be foamed in a compatible manner and no degradation can occur at the interfaces between the plastic and the filter medium. In this way, great design possibilities of the shape of the filter element can be achieved.
  • the circumferential seal can be arranged on end edges and end edges of the filter bellows as well as on the raw fluid side opening of the passage and / or the clean fluid side opening of the passage.
  • the filter element in the lower housing part of a filter housing, so that the crude fluid side of the filter element terminates with a housing edge and the upper housing part can be placed thereon.
  • the raw fluid side of the filter element can be conveniently sealed from the clean fluid side of the filter element. Even with a change of the filter element so contamination of the clean fluid side of the filter system can be avoided.
  • At least one of the end edge surfaces and / or one of the end faces undergo a change in direction.
  • the filter element which differs from a simple cuboid shape, space requirements can be conveniently exploited, since such a filter element can be formally fitted into complex spaces.
  • a cuboid part of a filter bellows with a triangular or semicircular part of a filter bellows can be combined to form a space-saving filter element.
  • the invention relates to the use of the filter system as a flat air filter, in particular as a flat air filter of an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle. Also conceivable is the use for other flowing media, such as oil, fuel, urea and the like.
  • the invention relates to a filter system with a filter element, wherein the filter element is interchangeably arranged in a filter housing comprising at least a housing lower part and a housing upper part, which are releasably fluid-tightly connected, and wherein the filter element fluid-tight side of a raw fluid side of a clean fluid side of the filter system separates.
  • An advantage of forming the raw-fluid-side cross-section and the clean-fluid-side cross-section of the passage, in particular in different forms, is that a poka-yoke effect causes an inappropriate moderate installation of the filter bellows is avoided in a filter system. Also, this can be achieved a simpler installation in a matched filter housing of the filter system.
  • a reinforcing means support supported on the housing lower part and / or housing upper part can be arranged in the passage when the filter element is mounted.
  • This reinforcement support which may be implemented as a tie rod in the filter housing, for example, allows secure mounting by an additional support of the filter bellows and thus the filter element in its surface on the filter housing. In this way, possible vibrations that can occur, for example, during operation in a motor vehicle can also be kept away from the filter element. Vibrations of the filter bellows can be effectively suppressed, which favors a long life of the filter element.
  • the passage may be formed as a clean air outlet.
  • a flow opening in the filter bellows of a filter system allows the filtered fluid, for example air, to be recycled in a targeted manner.
  • Fluid inlets and outlets of the filter system can be designed so flexible. Straight through an oblique passage to one or both surfaces of the filter bellows, a flow guidance of the fluid to be filtered in the flow-calmed region of the filter system can make favorable.
  • FIG. 1 shows a plan view of a filter bellows according to an embodiment of the invention with an oblique passage
  • Figure 2 is a cross-section along the line II-II through the filter bellows of Fig. 1.
  • Fig. 3 is an isometric view of the filter bellows of Fig. 1;
  • Fig. 4 is a plan view of a filter bellows according to another embodiment of the
  • Fig. 5 is a cross-section along the line V-V through the filter bellows of Fig. 4;
  • Fig. 6 is an isometric view of the filter bellows of Fig. 4; 7 is a plan view of a filter bellows according to a further embodiment of the
  • FIG. 8 shows a cross section along the line VIII-VIII through the filter bellows from FIG. 7;
  • FIG. 9 is an isometric view of the filter bellows of FIG. 7; FIG.
  • FIG. 10 is a plan view of a filter bellows according to another embodiment of the
  • Fig. 1 1 shows a cross section along the line Xl-Xl through the filter bellows of Fig. 10;
  • Fig. 12 is an isometric view of the filter bellows of Fig. 10;
  • FIG. 13 is a plan view of a filter bellows according to another embodiment of the
  • Fig. 14 is a cross-section along the line XIV-XIV through the filter bellows of Fig. 13;
  • Fig. 15 is an isometric view of the filter bellows of Fig. 13;
  • 16 is a plan view of a filter bellows according to another embodiment of the
  • FIG. 17 shows a cross section along the line XVII-XVII through the filter bellows of Fig. 16 .;
  • Fig. 18 is an isometric view of the filter bladder of Fig. 16;
  • FIG. 19 is an isometric view of a filter element according to an embodiment of the invention with a filter bellows with two oval-shaped passages;
  • Fig. 20 is an isometric view of a filter system according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 21 shows a longitudinal section through the filter system according to FIG. 20 with cut filter element
  • FIG. 22 shows details of a longitudinal section through the filter system according to FIG. 22
  • FIGS. 1 to 3 show various views of a filter bellows 12 according to an exemplary embodiment of the invention with an oblique passage 50 through the filter bellows 12.
  • Figure 1 shows a plan view of the filter bellows 12
  • Figure 2 shows a cross section along the line II-II
  • Figure 3 is an isometric view.
  • the filter bellows 12 which is configured in particular for an air filter system, comprises a zigzag-folded filter medium 14, wherein fold edges 26 each extend between opposite end edges 22a, 22b formed end edge surfaces 20a, 20b, and wherein on opposite end faces 36, 38 each have a front fold 24 with a folding edge 26 and an opposite free End edge 30 is arranged and folding edges 26 are on a raw fluid in the installed state surface 44 and an opposite, in the installed use state clean fluid side surface 46.
  • a passage 50 is formed between the raw fluid side surface 44 and the clean fluid side surface 46, with a raw fluid side port 60 having a raw fluid side cross section 54 and a clean fluid side port 62 having a clean fluid side cross section 56.
  • the passage of the passage 50 through the filter bellows 12 is such that in a projection of the openings 60, 62 on one another, one of the cross sections 54, 56 is arranged outside the other of the cross sections 56, 54.
  • the passage 50 runs obliquely through the filter bellows 12 such that the openings 60, 62 even lie next to one another in the projection and is designed in the form of a round channel.
  • the passage 50 cuts through the filter bellows 12 from the raw fluid side surface 44 to the clean fluid side surface 46.
  • the passage 50 in the region of its raw fluid side opening 60 interrupts at least one raw fluid side fold edge and at least one clean fluid side fold edge in the region of its clean fluid side opening 62.
  • a plurality of juxtaposed folds and, thus, fold edges lying next to one another on both sides are interrupted.
  • the passage 50 may be formed, for example, by laser cutting the filter medium 14.
  • the filter medium 14 has, for example, cellulose and / or is formed from cellulose.
  • the end edge surface 20a undergoes a change of direction, thus deviating from a purely cuboidal shape, so that the filter bellows 12 can be fitted into a design space designed in this way.
  • the pleats 34 of the filter medium 14 are shown only in a part of the filter bellows 12; the rest of the filter bellows 12, which likewise has a zig-zag folded filter medium 14, is shown purely schematically.
  • FIGS. 4 to 6 show various views of a filter bellows 12 according to another exemplary embodiment of the invention with a stepped passage 50 through the filter bellows 12.
  • Figure 4 shows a plan view of the filter bellows 12
  • Figure 5 is a cross section along the line V-V
  • Figure 6 is an isometric view.
  • the passage 50 thus has, at least in sections, a stepped course of its wall 48 in two stages. The projection of the raw fluid side opening 60 onto the raw fluid side surface 44 and the projection of the clean fluid side opening 62 onto the raw fluid side surface 44 thus partially overlap.
  • FIGS. 7 to 9 show various views of a filter bellows 12 according to a further exemplary embodiment of the invention with a sectionally inclined passage 50.
  • FIG. 7 shows a top view of the filter bellows 12
  • FIG. 8 shows a cross section along the line VIII-VIII
  • FIG. 9 shows an isometric illustration.
  • the projections of the two Openings 60, 62 lie on each other partially offset.
  • the passage 50 is designed so that the raw fluid-side cross-section 54 and the clean fluid-side cross section are the same size.
  • the passage 50 extends obliquely in an inner region and thus connects the two openings 60, 62, where the passage 50 in a first section is in each case perpendicular to the surfaces 44, 46.
  • FIGS. 10 to 12 show various views of a filter bellows 12 according to a further exemplary embodiment of the invention with a stepped, inclined passage 50.
  • FIG. 10 shows a top view of the filter bellows 12
  • FIG. 11 shows a cross section along the line X1-X1
  • FIG. 12 shows an isometric view.
  • the projections of the two openings 60, 62 are offset from one another next to each other.
  • the passage 50 is designed so that the raw fluid-side cross-section 54 and the clean fluid-side cross section are the same size.
  • the passage 50 extends obliquely in an inner region in two stages and thus connects the two openings 60, 62.
  • FIGS. 13 to 15 show different views of a filter bellows 12 according to a further exemplary embodiment of the invention with a passageway 50 running in sections at an angle.
  • FIG. 13 shows a top view of the filter bellows 12
  • FIG. 14 shows a cross section along the line XIV-XIV
  • FIG. 15 shows an isometric view.
  • the projections of the two openings 60, 62 on each other are partially offset from one another.
  • the raw-fluid-side opening 60 is formed in its outline different from the outline of the clean-fluid-side opening 62, and is made substantially smaller in diameter.
  • the passage 50 has sections an obliquely conical course between the raw fluid side opening 60 and the clean fluid side opening 62.
  • FIGS. 16 to 18 show various views of a filter bellows 12 according to a further exemplary embodiment of the invention with a passageway 50 which extends conically in sections.
  • FIG. 16 shows a top view of the filter bellows 12
  • FIG. 17 shows a cross section along the line XVII-XVII
  • FIG. 18 shows an isometric view.
  • the projections of the two openings 60, 62 are centered on each other.
  • the raw fluid side opening 60 is formed in its outline different from the outline of the clean fluid side opening 62 and made substantially smaller in diameter, so that the opening 60 is in the projection inside the projection of the opening 62.
  • the passage 50 extends in sections conically and leads perpendicular to the surfaces 44, 46 through the filter bellows 12th
  • Figure 19 shows an isometric view of a filter element 10 according to an embodiment of the invention with a filter bellows 12 with two oval-shaped passageways 50th
  • Das Filter element 10 for filtering a fluid has a filter bellows 12 made of a zig-zag folded filter medium 14, wherein folding edges 26 each extend between opposite end edges 22a, 22b formed end edge surfaces 20a, 20b, and wherein on opposite end faces 36, 38 each have a front fold 24th is arranged with a folding edge 26 and an opposite free end edge 30 and folding edges 26 are on a raw fluid in the installed state surface 44 and an opposite, in the installed use state clean fluid side surface 46.
  • Two passages 50 are formed between the raw fluid side surface 44 and the clean fluid side surface 46, each with a raw fluid side port 60 having a raw fluid side cross section 54 and a clean fluid side port 62 (not visible) with a pure fluid side cross section 56, with a projection of the ports 60, 62 on top of each other at least one of the cross sections 54, 56 at least partially outside of the other of the cross sections 56, 54 is arranged.
  • the filter bellows 12 has an encircling seal 40 at end edges 22a, 22b and end edges 30 of the raw fluid side surface 44 and a peripheral seal 41 at the raw fluid side opening 60 of the passages 50.
  • the seals 40, 41 are foamed to the filter bellows 12 and consist for example of PUR foam.
  • the end edge surface 20a undergoes a change in direction, so that the filter element 10 can be fitted into a correspondingly designed space.
  • the filter element 10 can be used for example as a flat air filter, in particular an internal combustion engine, in particular a motor vehicle
  • FIG. 20 shows an isometric view of a filter system 100 according to an embodiment of the invention.
  • the filter system 100 comprises a filter element 10 in a filter housing 102, which consists of a lower housing part 104 and an upper housing part 106, which are fluid-tightly connected to each other, for example screwed.
  • the filter housing has an inlet 108 and an outlet 109 for the fluid to be filtered.
  • FIG. 21 shows a longitudinal section through the filter system 100 according to FIG. 20 with a cut filter element 10.
  • the filter element 10 is interchangeably arranged in the filter housing 102, which comprises the lower housing part 104 and the upper housing part 106, which are releasably but fluid-tightly connected via a screw connection.
  • the filter element 100 separates the raw fluid side 1 10 from the clean fluid side of the filter system 1 12 fluid-tight.
  • the filter element 10 is arranged with the peripheral seal 40 at the separation point between the lower housing part 104 and the upper housing part 106 of the filter housing 102 and sits with the seal 40 on the lower housing part 104.
  • FIG. 22 shows details of a longitudinal section through the filter system 100 according to FIG. 20 with a filter element 10 cut at a passage 50 of the filter bellows 12.
  • a reinforcing support 80 supported on the housing base 104 and housing top 106 is disposed in the passageway 50 with the filter element mounted.
  • the filter housing 102 at its midpoint on the reinforcing agent support 80, which consists of a fixed in the lower housing part 104 hollow pipe 82 and a fixed in the upper housing part 106 threaded connector 84.
  • the structure of the reinforcing medium support 80 consisting of hollow stub 82 and threaded stub 84 can be seen in FIG. These two components form a receptacle 88 for the seal 41st
  • the connecting screw 86 which is inserted from the outside into the hollow nozzle 82 and then screwed into the threaded neck 84, the seal 41 is deformed in the receptacle 88, whereby the seal comes about.
  • the hollow nozzle 82 so on a captive 90, in which the screw remains after unscrewing from the threaded neck 84.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Filterbalg (12), insbesondere für ein Luftfiltersystem, aus einem zick- zackförmig gefalteten Filtermedium (14), wobei sich Faltkanten (26) jeweils zwischen gegen- überliegenden, aus Stirnkanten (22a, 22b) gebildeten Stirnkantenflächen (20a, 20b) erstrecken, und wobei auf gegenüberliegenden Stirnseiten (36, 38) jeweils eine Stirnfalte (24) mit einer Falt- kante (26) und einem gegenüberliegenden freien Stirnrand (30) angeordnet ist und Faltkanten (26) auf einer im eingebauten Benutzungszustand rohfluidseitigen Oberfläche (44) und einer gegenüberliegenden, im eingebauten Benutzungszustand reinfluidseitigen Oberfläche (46) liegen. Ein Durchgang (50) ist zwischen der rohfluidseitigen Oberfläche (44) und der reinfluid- seitigen Oberfläche (46) ausgebildet, mit einer rohfluidseitigen Öffnung (60) mit rohfluidseitigem Querschnitt (54)und einer reinfluidseitigen Öffnung (62) mit reinfluidseitigem Querschnitt (56), wobei bei einer Projektion der Öffnungen (60, 62) aufeinander einer der Querschnitte (54, 56) wenigstens bereichsweise außerhalb des anderen der Querschnitte (56, 54) angeordnet ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Filterelement (10) mit einem solchen Filterbalg (12), sowie die Verwendung des Filterelements (10) als Flachluftfilter, insbesondere als Flachluftfilter einer Brennkraftmaschine und ein Filtersystem (100) mit einem solchen auswechselbaren Filter- element (10).

Description

Beschreibung
Filterbalg und Filterelement Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Filterbalg aus einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium, sowie ein Filterelement und ein Filtersystem, insbesondere zur Verwendung als Flachluftfilter einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Stand der Technik
Stirnfalten sind die beiden äußeren Falten, an gegenüberliegenden Stirnseiten des Filterbalges eines Filterelements. Stirnränder sind die beiden freien Ränder des Filtermediums, aus dem der Filterbalg gebildet wird, welche entlang der Stirnfalten verlaufen und diese an den Stirnseiten des Filterbalges begrenzen. Stirnkanten des Filterbalges sind die beiden anderen freien Ränder des Filterbalges, die sich zwischen den Stirnrändern erstrecken und entsprechend der Faltung des Filterbalges verlaufen. Die Faltkanten sind die Kanten, entlang denen das Filtermedium gefaltet ist. Bei einem vom Markt her bekannten zickzackförmig gefalteten, etwa quaderförmigen Filterbalg sind die Stirnränder und die Faltkanten in der Regel gerade und verlaufen parallel zueinander. Die Stirnkanten verlaufen von der Seite auf den Filterbalg betrachtet zickzackförmig und senkrecht zu den Stirnrändern und den Faltkanten. Vor dem Falten des Filtermediums verlaufen die Stirnkanten des später eine etwa quaderförmige gedachte Umhüllende aufweisenden Filterbalges gerade und parallel zueinander. Die gedachte Umhüllende wird durch die Stirnkanten, die auf einer Reinfluidseite des Filterbalges benachbarten Faltkanten bzw. Stirnränder und die auf einer Rohfluidseite benachbarten Faltkanten bzw. Stirn- ränder aufgespannt.
Bei Filterbälgen von Flachfilterelementen sind die Filtermedien nicht geschlossen, das heißt, die Stirnfalten sind ebenso wie die Stirnkanten nicht miteinander verbunden. Im Unterschied dazu sind bei Filterbälgen von Rundfilterelementen die Filtermedien geschlossen, das heißt, ihre Stirnfalten sind miteinander verbunden. Filterbälge von Flachfilterelementen können dabei eben sein, aber auch Biegungen in unterschiedliche Richtungen aufweisen.
Stand der Technik sind rechteckige oder trapezförmige Filterbälge für Flachfilterelemente. oder Filterbälge mit abgeschnittenen Ecken, die aus einem endlos laufenden Band eines Filter- mediums gefertigt werden. Durch Laserbeschnitt beispielsweise ist eine Vielzahl an Geometrien vorstellbar, die jedoch zum Teil mit erheblichem Papierverlust und damit Abfall an Filtermedium einhergehen. Aus der EP 1 144083 B1 ist ein Filterelement bekannt, bei dem eine Stütze durch einen Durchgang im Filterelement hindurchläuft. Insbesondere für ein Gehäuse, welches zur Aufnahme von Flachfilterelementen geeignet ist, stellt dies eine Stütze zwischen den gegenüberliegenden Mittelpunkten der Gehäuseschalen dar. Diese Punkte sind bei einer Bauteilschwingung die- jenigen mit der größten Schwingungsamplitude. Auf diese Weise lässt sich durch Vorsehen nur einer Stütze eine Versteifungswirkung erzielen. Der Durchgang wird durch Vorsehen einer Zusatzdichtung zur Stütze hin vollständig abgedichtet, so dass eine Filterfunktion ohne Nebenluft gewährleistet ist. Der in dieses Filterelement eingebrachte Durchgang ist rechteckig. Er ist derart ausgerichtet, dass zwei der gegenüberliegenden Rechteckkanten, die als Querränder be- zeichnet werden, parallel zu den Faltenkanten verlaufen. Die Ränder sind durch die Faltenkanten selbst gebildet. Ein solcher Durchgang wird durch Wasserstrahlschneiden oder Laserstrahlschneiden in das bereits gefaltete Filtermedium eingebracht.
Offenbarung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen flächigen Filterbalg zu schaffen, der eine stabile Montage im Gehäuse eines Filtersystems ermöglicht.
Die vorgenannte Aufgabe wird nach einem Aspekt der Erfindung gelöst von einem Filterbalg, insbesondere für ein Luftfiltersystem, aus einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium, wobei ein Durchgang zwischen einer rohfluidseitigen Oberfläche und einer reinfluidseitigen Oberfläche ausgebildet ist, mit einer rohfluidseitigen Öffnung mit rohfluidseitigem Querschnitt und einer reinfluidseitigen Öffnung mit reinfluidseitigem Querschnitt, wobei bei einer Projektion der Öffnungen aufeinander einer der Querschnitte wenigstens bereichsweise außerhalb des anderen der Querschnitte angeordnet ist.
Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
Es wird ein Filterbalg, insbesondere für ein Luftfiltersystem, aus einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium vorgeschlagen, wobei sich Faltkanten jeweils zwischen gegenüberliegen- den, aus Stirnkanten gebildeten Stirnkantenflächen erstrecken, und wobei auf gegenüberliegenden Stirnseiten jeweils eine Stirnfalte mit einer Faltkante und einem gegenüberliegenden freien Stirnrand angeordnet ist und Faltkanten auf einer im eingebauten Benutzungszustand rohfluidseitigen Oberfläche und einer gegenüberliegenden, im eingebauten Benutzungszustand reinfluidseitigen Oberfläche liegen. Dabei ist ein Durchgang zwischen der rohfluidseitigen Ober- fläche und der reinfluidseitigen Oberfläche ausgebildet, mit einer rohfluidseitigen Öffnung mit rohfluidseitigem Querschnitt und einer reinfluidseitigen Öffnung mit reinfluidseitigem Quer- schnitt, wobei bei einer Projektion der Öffnungen aufeinander einer der Querschnitte wenigstens bereichsweise außerhalb des anderen der Querschnitte angeordnet ist.
Der Filterbalg ist insbesondere als flächiger Filterbalg, auch Flachfilterbalg genannt, ausgeführt. Bei einem Flachfilterbalg sind die Faltkanten geradlinig ausgebildet und beispielsweise durch Messer- oder Rotationsfaltverfahren herstellbar. Ferner ist ein Flachfilterbalg im Unterschied zu einem Rundfilterbalg, dessen Faltkanten jeweils ringförmig geschlossene, radial durchströmbare An- und Abströmflächen bilden, nicht ringförmig geschlossen. Erfindungsgemäß ist der Filterbalg, der insbesondere als flächiger Filterbalg eines Flachluftfilters ausgebildet sein kann, mit einem Durchgang versehen, der einen durchgehenden Kanal zwischen der rohfluidseitigen Oberfläche und der reinfluidseitigen Oberfläche schafft. Dieser Durchgang kann senkrecht zu einer der Oberflächen durch den Filterbalg führen, der Durchgang kann jedoch auch schräg zu einer der beiden Oberflächen oder beiden Oberflächen durch den Filterbalg ausgebildet sein. Dabei können die rohfluidseitige Öffnung des Durchgangs und die reinfluidseitige Öffnung gleich gestaltet sein. Im einfachsten Fall sind beide kreisförmig ausgebildet, so dass ein zylinderförmig ausgebildeter Durchgang durch den Filterbalg entsteht. Die Querschnitte der rohfluidseitigen Öffnung und der reinfluidseitigen Öffnung können jedoch auch oval, elliptisch oder eckig oder in einer Mischform gestaltet ausgeführt sein. Auch können der rohfluidseitige Querschnitt und der reinfluidseitige Querschnitt unterschiedlich ausgeprägt sein, beispielsweise ein Querschnitt rund und der andere Querschnitt oval oder eckig. Der Durchgang kann so einen Übergang von dem rohfluidseitigen Querschnitt zu dem reinfluidseitigen Querschnitt darstellen. Auch kann einer der beiden Querschnitte größer als der andere Querschnitt ausgebildet sein, so dass ein trichterförmiger Durchgang entsteht.
Ein Vorteil einer Ausbildung des rohfluidseitigen Querschnitts und des reinfluidseitigen Querschnitts in unterschiedlichen Formen besteht darin, dass durch einen so genannten „Poka Yoke" Effekt ein unsachgemäßer Verbau des Filterbalgs in einem Filtersystem vermieden wird. Auch kann dadurch eine einfachere Montage in einem angepassten Filtergehäuse des Filter- Systems erzielt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung durchschneidet der Durchgang den Faltenbalg von der Rohfluidseite zur Reinfluidseite. Dies bedeutet, dass der Durchgang im Bereich seiner rohfluidseitigen Öffnung mindestens eine rohfluidseitige Faltkante und im Bereich seiner reinfluid- seitigen Öffnung mindestens eine reinfluidseitige Faltkante unterbricht. Bevorzugt sind im Bereich des Durchgangs und seiner beidseitigen Öffnungen mehrere nebeneinanderliegende Falten und damit beidseitig auch nebeneinanderliegende Faltkanten unterbrochen. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die rohfluidseitige Öffnung in ihrem Umriss verschieden von dem Umriss der reinfluidseitigen Öffnung ausgebildet sein. Beispielsweise kann eine der beiden Öffnungen rund oder oval ausgebildet sein und die andere der beiden Öffnungen eckig ausgebildet sein. Dadurch wird vorteilhaft ein Poka Yoke Effekt erreicht, der eine eindeutige Montage des Filterbalgs in einem Filtersystem ermöglicht. Auch können die Gegenelemente im Gehäuse des Filtersystems entsprechend für die Montage günstig gestaltet sein.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Durchgang wenigstens abschnittsweise einen konischen Verlauf zwischen der rohfluidseitigen Öffnung und der reinfluidseitigen Öffnung aufweisen. Ein solch konischer Verlauf, der dadurch zustande kommen kann, dass eine der beiden Öffnungen größer als die andere ausgebildet ist, begünstigt die Montage des Filterbalgs beispielsweise durch eine erleichterte Einführung eines Montageelements durch den Filterbalg, um diesen in einem Filtergehäuse zu befestigen. Dadurch ist ein besserer Krafteintrag bei der Montage in dem Filtergehäuse möglich, da ein Standfuß des Montageelements steifer gestaltet werden kann. Montagetoleranzen spielen so eine geringere Rolle. Auch ist so eine Einführhilfe, welche die Montage des Filterbalgs begünstigt, vorteilhaft darstellbar.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Durchgang wenigstens abschnittsweise einen gestuften Verlauf seiner Wandung aufweisen. Beispielsweise aus fertigungstechnischen Gründen kann es günstig sein, wenn der Durchgang in Stufenform ausgeführt ist. Beispielsweise kann so von der rohfluidseitigen Oberfläche aus der Filterbalg mit einem anderen Querschnitt bis zu einer gewissen Tiefe des Filterbalgs aufgebohrt werden, als von der reinfluidseitigen Oberfläche. So stoßen dann zwei Teildurchgänge mit unterschiedlichen Querschnitten aufeinander, so dass sich insgesamt ein gestufter Verlauf des Durchgangs ergibt. Dass der eine Querschnitt dabei größer ist als der andere Querschnitt kann dabei beispielsweise aus Gründen der Fertigungstoleranzen günstig sein.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann wenigstens eine der Stirnkantenflächen und/oder eine der Stirnseiten eine Richtungsänderung erfahren. In einer solchen Ausgestaltung des Filterbalgs, die von einer einfachen Quaderform abweicht, können Bauraumanforderungen günstig ausgenutzt werden, da ein solcher Filterbalg in komplexe Bauräume förmlich einge- passt werden kann. Beispielsweise kann so ein quaderförmiger Teil eines Filterbalgs mit einem dreieckförmigen oder halbrunden Teil eines Filterbalgs kombiniert werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Durchgang durch Laserbeschnitt des Filtermediums gebildet sein. Durch Laserschneiden lassen sich komplexe Formvorgaben in flexibler Weise und kostengünstig erfüllen. Auch wird durch Laserschneiden das Filtermedium wenig in Mitleidenschaft gezogen, da Laserschneiden ein sehr schonendes Schneideverfahren darstellt, bei dem kaum mechanischer Druck auf das Filtermedium ausgeübt wird. Auch lassen sich so vorteilhaft schräge Durchgänge in fertig gefalteten Filterbälgen in günstiger Weise darstellen, da die Geometrie beim Laserschneiden sehr flexibel einstellbar ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Filtermedium Cellulose aufweisen und/oder aus Cellulose gebildet sein. Als Filtermedien werden günstigerweise Vliese eingesetzt. Cellulose ist dafür sehr flexibel einsetzbar und auch aus Umweltgesichtspunkten durch die leichte Abbaubarkeit von großem Vorteil.
Nach einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Filterelement zum Filtern eines Fluids, mit einem Filterbalg aus einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium, wobei sich Faltkanten jeweils zwischen gegenüberliegenden, aus Stirnkanten gebildeten Stirnkantenflächen erstrecken, und wobei auf gegenüberliegenden Stirnseiten jeweils eine Stirnfalte mit einer Faltkante und einem gegenüberliegenden freien Stirnrand angeordnet ist und Faltkanten auf einer im eingebauten Benutzungszustand rohfluidseitigen Oberfläche und einer gegenüberliegenden, im eingebauten Benutzungszustand reinfluidseitigen Oberfläche liegen. Dabei ist ein Durchgang zwischen der rohfluidseitigen Oberfläche und der reinfluidseitigen Oberfläche ausgebildet, mit einer rohfluidseitigen Öffnung mit rohfluidseitigem Querschnitt und einer reinfluidseitigen Öffnung mit reinfluidseitigem Querschnitt, wobei bei einer Projektion der Öffnungen aufeinander wenigstens einer der Querschnitte wenigstens bereichsweise außerhalb des anderen der Querschnitte angeordnet ist. Das Filterelement ist insbesondere als Flachfilterelement ausgeführt. Bei einem Flachfilterelement im Sinne der vorliegenden Erfindung sind die Faltkanten des Filterbalges geradlinig ausgebildet und beispielsweise durch Messer- oder Rotationsfaltverfahren herstellbar. Ferner ist ein Flachfilterelement im Unterschied zu einem Rundfilterelement, bei welchem Faltkanten eines Rundfilterbalges jeweils ringförmig geschlossene, radial durchströmbare An- und Ab- strömflächen bilden, nicht ringförmig geschlossen.
Der oben beschriebene Filterbalg kann so vorteilhaft in einem Filterelement eingesetzt werden, das austauschbar in einem Filtersystem einsetzbar ist. Der Filterbalg, der insbesondere als flächiger Filterbalg eines Flachluftfilters ausgebildet sein kann, ist mit einem Durchgang ver- sehen, der einen durchgehenden Kanal zwischen der rohfluidseitigen Oberfläche und der reinfluidseitigen Oberfläche schafft. Dieser Durchgang kann senkrecht zu einer der Oberflächen durch den Filterbalg führen, der Durchgang kann jedoch auch schräg zu einer der beiden Ober- flächen oder beiden Oberflächen durch den Filterbalg ausgebildet sein. Dabei können die roh- fluidseitige Öffnung des Durchgangs und die reinfluidseitige Öffnung gleich gestaltet sein. Im einfachsten Fall sind beide kreisförmig ausgebildet, so dass ein zylinderförmig ausgebildeter Durchgang durch den Filterbalg entsteht. Die Querschnitte der rohfluidseitigen Öffnung und der reinfluidseitigen Öffnung können jedoch auch oval, elliptisch oder eckig oder in einer Mischform gestaltet ausgeführt sein. Auch können der rohfluidseitige Querschnitt und der reinfluidseitige Querschnitt unterschiedlich ausgeprägt sein, beispielsweise ein Querschnitt rund und der andere Querschnitt oval oder eckig. Der Durchgang kann so einen Übergang von dem rohfluidseitigen Querschnitt zu dem reinfluidseitigen Querschnitt darstellen. Auch kann einer der beiden Querschnitte größer als der andere Querschnitt ausgebildet sein, so dass ein trichterförmiger Durchgang entsteht.
Ein Vorteil einer Ausbildung des rohfluidseitigen Querschnitts und des reinfluidseitigen Querschnitts in unterschiedlichen Formen besteht darin, dass durch einen Poka Yoke Effekt ein un- sachgemäßer Verbau des Filterbalgs in einem Filtersystem vermieden wird. Auch kann dadurch eine einfachere Montage in einem angepassten Filtergehäuse des Filtersystems erzielt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Filterbalg an Stirnkanten und Stirnrändern der rohfluidseitigen Oberfläche und/oder der reinfluidseitigen Oberfläche eine umlaufende Dichtung sowie an der rohfluidseitigen Öffnung des Durchgangs und/oder der reinfluidseitigen Öffnung des Durchgangs eine umlaufende Dichtung aufweisen. Dadurch ist eine effektive Abdichtung des Filterelements beim Einbau in ein Filtergehäuse und somit die Trennung zwischen einer Rohfluidseite und einer Reinfluidseite des Filtersystems möglich. Die Effektivität eines Filtersystems hängt im Wesentlichen von einer zuverlässigen Trennung von Rohfluidseite von der Reinfluidseite ab. Vor allem muss die Abdichtung unter den unterschiedlichsten Umweltbedingungen beim Einsatz in einem Kraftfahrzeug funktionieren, was große Temperaturunterschiede, Feuchtigkeit, Vibrationen und dergleichen umfasst. Leckagen des Filtersystems zwischen der Rohfluidseite und der Reinfluidseite lassen sich so mit ziemlicher Sicherheit vermeiden.
Ganz besonders vorteilhaft kann deshalb als umlaufende Dichtung eine an den Filterbalg deckungsgleich angeschäumte Dichtung, beispielsweise aus PUR-Schaum, vorgesehen sein. Damit ist es möglich, eine möglichst feste Verbindung zwischen dem Filterbalg und der Dichtung darzustellen, die auch im Wesentlichen dauerhaft dicht ist und so die Effektivität des Filtersystems zumindest über die Standzeit des Filterelements gewährleistet. Als Werkstoff für die angeschäumte Dichtung kommen beispielsweise Polyurethanschäume in Betracht, die eine sehr flexible Formgestaltung und andererseits eine feste und dauerhafte Verbindung erlauben. Auch sind die Verarbeitungsprozesse so gestaltbar, dass herkömmliche Filtermedien damit verträglich umschäumt werden können und nicht an den Schnittstellen zwischen Kunststoff und Filtermedium Degradationen auftreten können. Auf diese Weise können auch große Gestaltungsmöglichkeiten der Form des Filterelements erreicht werden.
Vorteilhaft kann die umlaufende Dichtung an Stirnkanten und Stirnrändern des Filterbalgs sowie an der rohfluidseitigen Öffnung des Durchgangs und/oder der reinfluidseitigen Öffnung des Durchgangs angeordnet sein. Auf diese Weise ist es möglich, das Filterelement in das Gehäuseunterteil eines Filtergehäuses einzusetzen, sodass die Rohfluidseite des Filterelements mit einer Gehäusekante abschließt und das Gehäuseoberteil darauf aufgesetzt werden kann. So kann die Rohfluidseite des Filterelements günstig von der Reinfluidseite des Filterelements abgedichtet werden. Auch bei einem Wechsel des Filterelements ist so eine Verschmutzung der Reinfluidseite des Filtersystems vermeidbar.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann wenigstens eine der Stirnkantenflächen und/oder eine der Stirnseiten eine Richtungsänderung erfahren. In einer solchen Ausgestaltung des Filterelements, die von einer einfachen Quaderform abweicht, können Bauraumanforderungen günstig ausgenutzt werden, da ein solches Filterelement in komplexe Bauräume förmlich eingepasst werden kann. Beispielsweise kann dabei ein quaderförmiger Teil eines Filterbalgs mit einem dreieckförmigen oder halbrunden Teil eines Filterbalgs zu einem bauraum- technisch günstigen Filterelement kombiniert werden.
Nach einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung des Filtersystems als Flachluftfilter, insbesondere als Flachluftfilter einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Denkbar ist auch die Verwendung für andere strömende Medien, wie etwa Öl, Kraft- stoff, Harnstoff und dergleichen.
Nach einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Filtersystem mit einem Filterelement, wobei das Filterelement austauschbar in einem Filtergehäuse angeordnet ist, das wenigstens ein Gehäuseunterteil und ein Gehäuseoberteil umfasst, welche lösbar fluiddicht verbunden sind, und wobei das Filterelement eine Rohfluidseite von einer Reinfluidseite des Filtersystems fluiddicht trennt. Durch die Verwendung eines Filterelements mit einem erfindungsgemäßen Filterbalg mit einem Durchgang, der eine rohfluidseitige Öffnung und eine reinfluidseitige Öffnung vorsieht, wobei der Durchgang schräg zu der rohfluidseitigen Oberfläche und/oder der reinfluidseitigen Oberflächen des Filterbalgs verlaufen kann, kann eine sichere Montage des Filter- elements in dem Filtergehäuse gewährleistet werden. Ein Vorteil einer Ausbildung des rohfluidseitigen Querschnitts und des reinfluidseitigen Querschnitts des Durchgangs insbesondere in unterschiedlichen Formen besteht darin, dass durch einen Poka Yoke Effekt ein unsachge- mäßer Verbau des Filterbalgs in einem Filtersystem vermieden wird. Auch kann dadurch eine einfachere Montage in einem angepassten Filtergehäuse des Filtersystems erzielt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann eine an dem Gehäuseunterteil und/oder Ge- häuseoberteil abgestützte Verstärkungsmittelstütze bei montiertem Filterelement in dem Durchgang angeordnet sein. Diese Verstärkungsmittelstütze, die beispielsweise als Zuganker in dem Filtergehäuse realisiert sein kann, erlaubt eine sichere Montage durch eine zusätzliche AbStützung des Filterbalgs und damit des Filterelements in seiner Fläche an dem Filtergehäuse. Damit können auch mögliche Vibrationen, die beispielsweise bei einem Betrieb in einem Kraft- fahrzeug auftreten können, von dem Filterelement ferngehalten werden. Schwingungen des Filterbalgs können so effektiv unterdrückt werden, was eine lange Lebensdauer des Filterelements begünstigt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Durchgang als Reinluftauslass ausgebildet sein. Durch eine solche Strömungsöffnung im Filterbalg eines Filtersystems kann das gefilterte Fluid, beispielsweise Luft, gezielt rückgeführt werden. Fluidein- und Auslässe des Filtersystems lassen sich so flexibel gestalten. Gerade durch einen schrägen Durchgang zu einer oder beiden Oberflächen des Filterbalgs lässt sich eine Strömungsführung des zu filternden Fluids in strömungsberuhigte Bereich des Filtersystems günstig gestalten.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merk- male zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen beispielhaft: Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Filterbalg nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem schrägen Durchgang;
Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II durch den Filterbalg aus Fig. 1 ;
Fig. 3 eine isometrische Darstellung des Filterbalgs aus Fig. 1 ;
Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Filterbalg nach einem anderen Ausführungsbeispiel der
Erfindung mit einem gestuften Durchgang;
Fig. 5 einen Querschnitt entlang der Linie V-V durch den Filterbalg aus Fig. 4;
Fig. 6 eine isometrische Darstellung des Filterbalgs aus Fig. 4; Fig. 7 eine Draufsicht auf einen Filterbalg nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung mit einem abschnittsweise schräg verlaufenden Durchgang;
Fig. 8 einen Querschnitt entlang der Linie Vlll-Vlll durch den Filterbalg aus Fig. 7;
Fig. 9 eine isometrische Darstellung des Filterbalgs aus Fig. 7;
Fig. 10 eine Draufsicht auf einen Filterbalg nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung mit einem gestuft schräg verlaufenden Durchgang;
Fig. 1 1 einen Querschnitt entlang der Linie Xl-Xl durch den Filterbalg aus Fig. 10;
Fig. 12 eine isometrische Darstellung des Filterbalgs aus Fig. 10;
Fig. 13 eine Draufsicht auf einen Filterbalg nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung mit einem abschnittsweise schräg konisch verlaufenden Durchgang;
Fig. 14 einen Querschnitt entlang der Linie XIV-XIV durch den Filterbalg aus Fig. 13;
Fig. 15 eine isometrische Darstellung des Filterbalgs aus Fig. 13;
Fig. 16 eine Draufsicht auf einen Filterbalg nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung mit einem abschnittsweise konisch verlaufenden Durchgang;
Fig. 17 einen Querschnitt entlang der Linie XVII-XVII durch den Filterbalg aus Fig. 16;
Fig. 18 eine isometrische Darstellung des Filterbalgs aus Fig. 16;
Fig. 19 eine isometrische Darstellung eines Filterelements nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Filterbalg mit zwei oval ausgeführten Durchgängen;
Fig. 20 eine isometrische Darstellung eines Filtersystems nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 21 einen Längsschnitt durch das Filtersystem nach Fig. 20 mit geschnittenem Filterelement; und
Fig. 22 Details eines Längsschnitts durch das Filtersystem nach Fig. 20 mit an einem
Durchgang des Filterbalgs geschnittenem Filterelement.
Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
In den Figuren 1 bis 3 sind verschiedene Ansichten eines Filterbalgs 12 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem schrägen Durchgang 50 durch den Filterbalg 12 dargestellt. Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf den Filterbalg 12, Figur 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II und Figur 3 eine isometrische Darstellung. Der Filterbalg 12, der insbesondere für ein Luftfiltersystem ausgestaltet ist, umfasst ein zickzackförmig gefaltetes Filtermedium 14, wobei sich Faltkanten 26 jeweils zwischen gegenüberliegenden, aus Stirnkanten 22a, 22b gebildeten Stirnkantenflächen 20a, 20b erstrecken, und wobei auf gegenüberliegenden Stirnseiten 36, 38 jeweils eine Stirnfalte 24 mit einer Faltkante 26 und einem gegenüberliegenden freien Stirnrand 30 angeordnet ist und Faltkanten 26 auf einer im eingebauten Benutzungszustand rohfluidseitigen Oberfläche 44 und einer gegenüberliegenden, im eingebauten Benutzungszustand reinfluidseitigen Oberfläche 46 liegen. Ein Durchgang 50 ist zwischen der rohfluidseitigen Oberfläche 44 und der reinfluidseitigen Oberfläche 46 ausgebildet, mit einer rohfluidseitigen Öffnung 60 mit rohfluidseitigem Querschnitt 54 und einer reinfluidseitigen Öffnung 62 mit rein- fluidseitigem Querschnitt 56. Der Verlauf des Durchgangs 50 durch den Filterbalg 12 ist so, dass bei einer Projektion der Öffnungen 60, 62 aufeinander einer der Querschnitte 54, 56 außerhalb des anderen der Querschnitte 56, 54 angeordnet ist. Der Durchgang 50 verläuft so schräg durch den Filterbalg 12, dass die Öffnungen 60, 62 in der Projektion sogar neben- einander liegen und ist in Form eines runden Kanals ausgeführt. Der Durchgang 50 durchschneidet den Filterbalg 12 von der rohfluidseitigen Oberfläche 44 zur reinfluidseitigen Oberfläche 46. Dies bedeutet, dass der Durchgang 50 im Bereich seiner rohfluidseitigen Öffnung 60 mindestens eine rohfluidseitige Faltkante und im Bereich seiner reinfluidseitigen Öffnung 62 mindestens eine reinfluidseitige Faltkante unterbricht. Bevorzugt sind im Bereich des Durch- gangs 50 und seiner beidseitigen Öffnungen 60, 62 mehrere nebeneinanderliegende Falten und damit beidseitig auch nebeneinanderliegende Faltkanten unterbrochen.
Der Durchgang 50 kann beispielsweise durch Laserbeschnitt des Filtermediums 14 gebildet sein. Das Filtermedium 14 weist beispielsweise Cellulose auf und/oder ist aus Cellulose ge- bildet. Die Stirnkantenfläche 20a erfährt eine Richtungsänderung, weicht also von einer rein quaderförmigen Form ab, so dass der Filterbalg 12 in einen derart gestalteten Bauraum einge- passt werden kann. Die Falten 34 des Filtermediums 14 sind lediglich in einem Teil des Filterbalgs 12 dargestellt; der Rest des Filterbalgs 12, der ebenfalls zickzackförmig gefaltetes Filtermedium 14 aufweist, ist rein schematisch dargestellt.
In den Figuren 4 bis 6 sind verschiedene Ansichten eines Filterbalgs 12 nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem gestuften Durchgang 50 durch den Filterbalg 12 dargestellt. Figur 4 zeigt eine Draufsicht auf den Filterbalg 12, Figur 5 einen Querschnitt entlang der Linie V-V und Figur 6 eine isometrische Darstellung. Der Durchgang 50 weist so wenigstens abschnittsweise einen gestuften Verlauf seiner Wandung 48 in zwei Stufen auf. Die Projektion der rohfluidseitigen Öffnung 60 auf die rohfluidseitige Oberfläche 44 und die Projektion der reinfluidseitigen Öffnung 62 auf die rohfluidseitige Oberfläche 44 überlappen so teilweise.
In den Figuren 7 bis 9 sind verschiedene Ansichten eines Filterbalgs 12 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem abschnittsweise schräg verlaufenden Durchgang 50 dargestellt. Figur 7 zeigt eine Draufsicht auf den Filterbalg 12, Figur 8 einen Querschnitt entlang der Linie Vlll-Vlll und Figur 9 eine isometrische Darstellung. Die Projektionen der beiden Öffnungen 60, 62 aufeinander liegen teilweise versetzt nebeneinander. Der Durchgang 50 ist so gestaltet, dass der rohfluidseitige Querschnitt 54 und der reinfluidseitige Querschnitt gleich groß sind. Der Durchgang 50 verläuft in einem inneren Bereich schräg und verbindet so die beiden Öffnungen 60, 62, wo der Durchgang 50 in einem ersten Abschnitt jeweils senkrecht zu den Oberflächen 44, 46 ausgeführt ist.
In den Figuren 10 bis 12 sind verschiedene Ansichten eines Filterbalgs 12 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem gestuft schräg verlaufenden Durchgang 50 dargestellt. Figur 10 zeigt eine Draufsicht auf den Filterbalg 12, Figur 1 1 einen Querschnitt entlang der Linie Xl-Xl und Figur 12 eine isometrische Darstellung. Die Projektionen der beiden Öffnungen 60, 62 aufeinander liegen versetzt nebeneinander. Der Durchgang 50 ist so gestaltet, dass der rohfluidseitige Querschnitt 54 und der reinfluidseitige Querschnitt gleich groß sind. Der Durchgang 50 verläuft in einem inneren Bereich in zwei Stufen schräg und verbindet so die beiden Öffnungen 60, 62.
In den Figuren 13 bis 15 sind verschiedene Ansichten eines Filterbalgs 12 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem abschnittsweise schräg konisch verlaufenden Durchgang 50 dargestellt. Figur 13 zeigt eine Draufsicht auf den Filterbalg 12, Figur 14 einen Querschnitt entlang der Linie XIV-XIV und Figur 15 eine isometrische Darstellung. Die Projek- tionen der beiden Öffnungen 60, 62 aufeinander liegen teilweise versetzt nebeneinander. Die rohfluidseitige Öffnung 60 ist in ihrem Umriss verschieden von dem Umriss der reinfluidseitigen Öffnung 62 ausgebildet und ist wesentlich kleiner im Durchmesser ausgeführt. Der Durchgang 50 weist abschnittsweise einen schräg konischen Verlauf zwischen der rohfluidseitigen Öffnung 60 und der reinfluidseitigen Öffnung 62 auf.
In den Figuren 16 bis 18 sind verschiedene Ansichten eines Filterbalgs 12 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem abschnittsweise konisch verlaufenden Durchgang 50 dargestellt. Figur 16 zeigt eine Draufsicht auf den Filterbalg 12, Figur 17 einen Querschnitt entlang der Linie XVII-XVII und Figur 18 eine isometrische Darstellung. Die Projektionen der beiden Öffnungen 60, 62 aufeinander liegen zentrisch. Die rohfluidseitige Öffnung 60 ist in ihrem Umriss verschieden von dem Umriss der reinfluidseitigen Öffnung 62 ausgebildet und zwar wesentlich kleiner im Durchmesser ausgeführt, so dass die Öffnung 60 in der Projektion im Inneren der Projektion der Öffnung 62 liegt. Der Durchgang 50 verläuft abschnittweise konisch und führt senkrecht zu den Oberflächen 44, 46 durch den Filterbalg 12.
Figur 19 zeigt eine isometrische Darstellung eines Filterelements 10 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Filterbalg 12 mit zwei oval ausgeführten Durchgängen 50. Das Filterelement 10 zum Filtern eines Fluids weist einen Filterbalg 12 aus einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium 14 auf, wobei sich Faltkanten 26 jeweils zwischen gegenüberliegenden, aus Stirnkanten 22a, 22b gebildeten Stirnkantenflächen 20a, 20b erstrecken, und wobei auf gegenüberliegenden Stirnseiten 36, 38 jeweils eine Stirnfalte 24 mit einer Faltkante 26 und einem gegenüberliegenden freien Stirnrand 30 angeordnet ist und Faltkanten 26 auf einer im eingebauten Benutzungszustand rohfluidseitigen Oberfläche 44 und einer gegenüberliegenden, im eingebauten Benutzungszustand reinfluidseitigen Oberfläche 46 liegen. Zwei Durchgänge 50 sind zwischen der rohfluidseitigen Oberfläche 44 und der reinfluidseitigen Oberfläche 46 ausgebildet, mit jeweils einer rohfluidseitigen Öffnung 60 mit rohfluidseitigem Querschnitt 54 und einer reinfluidseitigen Öffnung 62 (nicht sichtbar) mit reinfluidseitigem Querschnitt 56, wobei bei einer Projektion der Öffnungen 60, 62 aufeinander wenigstens einer der Querschnitte 54, 56 wenigstens bereichsweise außerhalb des anderen der Querschnitte 56, 54 angeordnet ist. Der Filterbalg 12 weist an Stirnkanten 22a, 22b und Stirnrändern 30 der rohfluidseitigen Oberfläche 44 eine umlaufende Dichtung 40 sowie an der rohfluidseitigen Öffnung 60 der Durchgänge 50 eine umlaufende Dichtung 41 auf. Die Dichtungen 40, 41 sind an den Filterbalg 12 angeschäumt und bestehen beispielsweise aus PUR-Schaum. Die Stirnkantenfläche 20a erfährt eine Richtungsänderung, so dass das Filterelement 10 in einen entsprechend gestalteten Bauraum eingepasst werden kann. Das Filterelement 10 kann beispielsweise als Flachluftfilter, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs verwendet werden.
Figur 20 zeigt eine isometrische Darstellung eines Filtersystems 100 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Filtersystem 100 umfasst ein Filterelement 10 in einem Filtergehäuse 102, das aus einem Gehäuseunterteil 104 und einem Gehäuseoberteil 106 besteht, welche fluiddicht miteinander verbunden, beispielsweise verschraubt sind. Das Filtergehäuse weist einen Einlass 108 und einen Auslass 109 für das zu filternde Fluid auf.
Figur 21 zeigt dazu einen Längsschnitt durch das Filtersystem 100 nach Figur 20 mit geschnittenem Filterelement 10. Das Filterelement 10 ist austauschbar in dem Filtergehäuse 102 angeordnet, das das Gehäuseunterteil 104 und das Gehäuseoberteil 106 umfasst, welche über eine Verschraubung lösbar, aber fluiddicht verbunden sind. Das Filterelement 100 trennt dabei die Rohfluidseite 1 10 von der Reinfluidseite 1 12 des Filtersystems fluiddicht. Das Filterelement 10 ist mit der umlaufenden Dichtung 40 an der Trennstelle zwischen Gehäuseunterteil 104 und Gehäuseoberteil 106 des Filtergehäuses 102 angeordnet und sitzt mit der Dichtung 40 auf dem Gehäuseunterteil 104 auf. Auf diese Weise kann mit der umlaufenden Dichtung des Filter- elements 10 auch das Filtergehäuse 102 beim Aufsetzen des Gehäuseoberteils 106 auf das Gehäuseunterteil 104 abgedichtet werden. In Figur 22 sind Details eines Längsschnitts durch das Filtersystem 100 nach Figur 20 mit an einem Durchgang 50 des Filterbalgs 12 geschnittenem Filterelement 10 dargestellt. Eine an dem Gehäuseunterteil 104 und Gehäuseoberteil 106 abgestützte Verstärkungsmittelstütze 80 ist bei montiertem Filterelement in dem Durchgang 50 angeordnet. Zur Versteifung weist das Filtergehäuse 102 an seinem Mittelpunkt die Verstärkungsmittelstütze 80 auf, die aus einem im Gehäuseunterteil 104 befestigten Hohlstutzen 82 und einem im Gehäuseoberteil 106 befestigten Gewindestutzen 84 besteht. Diese werden durch eine Verbindungsschraube 86 miteinander verbunden, nachdem das Gehäuseoberteil 106 auf das Gehäuseunterteil 104 aufgesetzt worden ist. Dabei durchläuft die Verstärkungsmittelstütze 80 einen im Filterbalg 12 vorgesehenen Durchgang 50, der durch eine Dichtung 41 gegen die Verstärkungsmittelstütze 80 abgedichtet ist. Durch die Dichtung 41 ist auch im Bereich des Durchgangs 50 eine konsequente Abdichtung zwischen Rohfluidseite 1 10 und Reinfluidseite 1 12 gegeben.
Der Aufbau der Verstärkungsmittelstütze 80, bestehend aus Hohlstutzen 82 und Gewindestutzen 84 lässt sich der Figur 22 entnehmen. Diese beiden Bauteile bilden eine Aufnahme 88 für die Dichtung 41 . Durch Anziehen der Verbindungsschraube 86, die von außen in den Hohlstutzen 82 eingeführt und anschließend in den Gewindestutzen 84 eingeschraubt wird, wird die Dichtung 41 in der Aufnahme 88 verformt, wodurch die Abdichtung zustande kommt. Für eine anschließende Demontage des Filterelements 10 weist der Hohlstutzen 82 so eine Verliersicherung 90 auf, in der die Schraube nach dem Herausschrauben aus dem Gewindestutzen 84 verbleibt.

Claims

Ansprüche
Filterbalg (12), insbesondere Flachfilterbalg, insbesondere für ein Luftfiltersystem, aus einem zickzackformig gefalteten Filtermedium (14), wobei sich Faltkanten (26) jeweils zwischen gegenüberliegenden, aus Stirnkanten (22a, 22b) gebildeten Stirnkantenflächen (20a, 20b) erstrecken, wobei auf gegenüberliegenden Stirnseiten (36, 38) jeweils eine Stirnfalte (24) mit einer Faltkante (26) und einem gegenüberliegenden freien Stirnrand (30) angeordnet ist und Faltkanten (26) auf einer im eingebauten Benutzungszustand rohfluidseitigen Oberfläche (44) und einer gegenüberliegenden, im eingebauten Benutzungszustand reinfluidseitigen Oberfläche (46) liegen, wobei ein Durchgang (50) zwischen der rohfluidseitigen Oberfläche (44) und der reinfluidseitigen Oberfläche (46) ausgebildet ist, mit einer rohfluidseitigen Öffnung (60) mit rohfluidseitigem Querschnitt (54) und einer reinfluidseitigen Öffnung (62) mit reinfluidseitigem Querschnitt (56), wobei bei einer Projektion der Öffnungen (60, 62) aufeinander einer der Querschnitte (54, 56) wenigstens bereichsweise außerhalb des anderen der Querschnitte (56, 54) angeordnet ist.
Filterbalg nach Anspruch 1 , wobei die rohfluidseitige Öffnung (60) in ihrem Umriss verschieden von dem Umriss der reinfluidseitigen Öffnung (62) ausgebildet ist.
Filterbalg nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Faltkanten geradlinig ausgebildet sind.
Filterbalg nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Durchgang (50) im Bereich der rohfluidseitigen Öffnung (60) mindestens eine rohfluidseitige Faltkante und im Bereich der reinfluidseitigen Öffnung (62) mindestens eine reinfluidseitige Faltkante unterbricht.
Filterbalg nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Durchgang (50) wenigstens abschnittsweise einen konischen Verlauf zwischen der rohfluidseitigen Öffnung (60) und der reinfluidseitigen Öffnung (62) aufweist.
Filterbalg nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Durchgang (50) wenigstens abschnittsweise einen gestuften Verlauf seiner Wandung (48) aufweist.
Filterbalg nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine der Stirnkantenflächen (20a, 20b) und/oder eine der Stirnseiten (36, 38) eine Richtungsänderung erfährt. Filterbalg nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Durchgang (50) durch Laserbeschnitt des Filtermediums (14) gebildet ist.
Filterbalg nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Filtermedium (14) Cellulose aufweist und/oder aus Cellulose gebildet ist.
Filterelement (10) zum Filtern eines Fluids, insbesondere Flachfilterelement, mit einem Filterbalg (12), nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aus einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium (14), wobei sich Faltkanten (26) jeweils zwischen gegenüberliegenden, aus Stirnkanten (22a, 22b) gebildeten Stirnkantenflächen (20a, 20b) erstrecken, wobei auf gegenüberliegenden Stirnseiten (36, 38) jeweils eine Stirnfalte (24) mit einer Faltkante (26) und einem gegenüberliegenden freien Stirnrand (30) angeordnet ist und Faltkanten (26) auf einer im eingebauten Benutzungszustand rohfluidseitigen Oberfläche (44) und einer gegenüberliegenden, im eingebauten Benutzungszustand reinfluidseitigen Oberfläche (46) liegen, wobei ein Durchgang (50) zwischen der rohfluidseitigen Oberfläche (44) und der reinfluidseitigen Oberfläche (46) ausgebildet ist, mit einer rohfluidseitigen Öffnung (60) mit rohfluidseitigem Querschnitt (54) und einer reinfluidseitigen Öffnung (62) mit reinfluidseitigem Querschnitt (56), wobei bei einer Projektion der Öffnungen (60, 62) aufeinander einer der Querschnitte (54, 56) wenigstens bereichsweise außerhalb des anderen der Querschnitte (56, 54) angeordnet ist.
Filterelement nach Anspruch 10, wobei der Filterbalg (12) an Stirnkanten (22a, 22b) und Stirnrändern (30) der rohfluidseitigen Oberfläche (44) und/oder der reinfluidseitigen Oberfläche (46) eine umlaufende Dichtung (40) sowie an der rohfluidseitigen Öffnung (60) des Durchgangs (50) und/oder der reinfluidseitigen Öffnung (62) des Durchgangs (50) eine umlaufende Dichtung (41 ) aufweist.
Filterelement nach Anspruch 1 1 , wobei die Dichtung (40, 41 ) an den Filterbalg (12) angeschäumt ist.
Filterelement nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei wenigstens eine der Stirnkantenflächen (20a, 20b) und/oder eine der Stirnseiten (36, 38) eine Richtungsänderung erfährt. 14. Verwendung des Filterelements (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Flachluftfilter, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs.
15. Filtersystem (100) mit einem Filterelement (10) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei das Filterelement (10) austauschbar in einem Filtergehäuse (102) angeordnet ist, das wenigstens ein Gehäuseunterteil (104) und ein Gehäuseoberteil (106) umfasst, welche lösbar fluiddicht verbunden sind, und wobei das Filterelement (100) eine
Rohfluidseite (1 10) von einer Reinfluidseite (1 12) des Filtersystems fluiddicht trennt.
16. Filtersystem nach Anspruch 15, wobei eine an dem Gehäuseunterteil (104) und/oder Gehäuseoberteil (106) abgestützte Verstärkungsmittelstütze (80 bei montiertem Filter- element in dem Durchgang (50) angeordnet ist.
17. Filtersystem nach Anspruch 15, wobei der Durchgang (50) als Reinluftauslass ausgebildet ist.
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