WO2024251487A1 - Filtersystem mit wenigstens zwei filterelementen - Google Patents

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Daniel Schmid
Dr. Thilo MÜLLER
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Mann and Hummel GmbH
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    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the invention relates to a filter system with at least two replaceable filter elements for filtering a fluid, in particular for filtering air, and a filter element for filtering a fluid, in particular air, for such a filter system. Furthermore, an advantageous use is specified.
  • Fuel cell systems often require a particle filter and an adsorption filter to filter both particles and harmful gases from the intake air.
  • the filter bodies often have different service lives, which makes it sensible to separate the two filter bodies or filter elements so that the filter elements can be changed separately. This saves maintenance costs.
  • the filter elements are often designed as flat filters, for example, but other filter element shapes are also used.
  • An object of the invention is to provide a service-friendly and cost-effective filter system with at least two replaceable filter elements for filtering a fluid, in particular for filtering air.
  • a further task is to provide a filter element for such a service-friendly and cost-effective filter system.
  • a filter system with a filter housing with a fluid inlet and a fluid outlet, and with at least two replaceable filter elements for filtering a fluid, in particular for filtering air, which are arranged between the fluid inlet and the fluid outlet, wherein the filter elements each have a filter body with a filter medium which, when used as intended, is arranged in a flow direction for the fluid to flow through, wherein the filter elements are each connected to Have circumferential seals on the outer edges, whereby when the filter elements are installed as intended in the filter housing, a circumferential contact element is arranged between the seals, which has sealing surfaces on opposite sides for the sealing contact of the seals.
  • a filter element for filtering a fluid, in particular air for a filter system with a filter body with a filter medium which, when used as intended, is arranged so that the fluid can flow through it in a flow direction, wherein the filter body has a seal on one end face which runs around an outer edge and which, when installed as intended in a filter housing of the filter system, seals against a sealing surface of a circumferential contact element.
  • a filter system is proposed, with a filter housing with a fluid inlet and a fluid outlet, and with at least two replaceable filter elements for filtering a fluid, in particular for filtering air, which are arranged between the fluid inlet and the fluid outlet.
  • the filter elements each have a filter body with a filter medium which, when used as intended, is arranged so that the fluid can flow through it in a flow direction.
  • the filter elements have circumferential seals on outer edges on opposite end faces, and when the filter elements are installed as intended in the filter housing, a circumferential contact element is arranged between the seals, which has sealing surfaces on opposite sides for the seals to form a seal.
  • the two filter elements can be designed as flat filter elements with a foamed seal, for example, but other filter element shapes are also possible.
  • a contact element is arranged between the two seals of the filter elements in order to form the sealing interface to be able to carry out the work accordingly.
  • the contact element can, for example, be made of plastic, like the filter housing.
  • the contact element has sealing surfaces to which the seals are sealed. For example, a sealing chamber can be formed in each contact element so that the seals remain in position and cannot move laterally.
  • the attachment element can be designed as a pure frame or can have a grid for stabilization, which is arranged inside the frame and thus additionally stabilizes the frame sides. When installed, the grid lies between the two filter elements and can therefore also be used to support the front side of one or both filter elements.
  • the seals are pressed through the filter housing or a housing part of the filter housing. This ensures a high level of tightness between the filter elements and the contact element.
  • One filter element can be designed as a particle filter element and the other filter element as an adsorption filter element.
  • the separate design of the two filter elements means that, for example, the maintenance of the particle filter element and the adsorption filter element of a fuel cell system can be carried out separately. Maintenance costs can thus be reduced, particularly when the downtimes are different.
  • the sealing profiles of the two seals can be the same or different. If both seals are the same, the same tool can be used to manufacture the two filter elements, which is particularly cost-effective. Different sealing profiles, in conjunction with corresponding geometries on the housing, enable defined installation, so that mixing up the filter elements is avoided, which is particularly advantageous when one filter element is designed as a particle filter element and the other filter element as an adsorption filter element.
  • the contact element can be arranged on one of the housing parts of the filter housing. Alternatively, it is also possible and quite advantageous if the contact element is designed as a loose insert part of the filter housing.
  • the contact element can have at least one groove for at least partially accommodating the seals.
  • a sealing chamber can be formed in the contact element through the groove so that the seals remain in position during assembly in the filter housing and cannot move laterally.
  • the respective seal on the filter body can be in a radial direction, i.e. the sealing surface of the seal is directed radially inwards or preferably radially outwards.
  • the respective seal on the filter body can be in an axial direction, i.e. the sealing surface of the seal is directed axially upwards or downwards.
  • at least one of the seals can be foamed onto the respective filter body. If the seal on the filter body is in a radial direction, the effective area for the flow through the filter body is advantageously affected as little as possible by the seal. If the seal on the filter body is in an axial direction, a defined distance can be set between the two filter bodies.
  • the respective seal can advantageously be arranged at least largely radially outside the front side of the filter element that forms the inflow or outflow side, so that as little of the filter surface as possible is covered by the seal and the force during pressing acts directly on the seal and less on the filter medium.
  • the seals can advantageously be foamed directly onto the filter body.
  • Polyurethane (PUR) for example, can be used as a material.
  • the seals can be pressed against the respective sealing surface of the contact element in an axial direction when the filter housing is closed as intended.
  • the seals by means of the filter housing or by means of housing parts such as the lower part and upper part in order to achieve a favorable sealing effect.
  • the respective seal can have a circumferential receptacle opposite the sealing surface, into which a housing part engages.
  • This allows the filter element to be conveniently positioned with respect to the filter housing or a housing part, so that the filter element is aligned for installation in the filter housing.
  • the two filter elements can also be reliably positioned relative to one another, so that the seals of the two filter elements can engage with one another.
  • the housing part engaging in the receptacle of the seal allows the seals to be pressed in the axial direction when the filter housing is closed as intended, so that the sealing of the two filter elements against the respective sealing surface of the contact element is guaranteed.
  • the seals can be pressed in a radial direction against a radially outer wall of the contact element when the filter housing is closed as intended.
  • the filter element through which the air flows first in the direction of flow can be designed as a particle filter.
  • the filter element following in the direction of flow can be designed as an adsorption filter, in particular as an activated carbon filter and/or as an ion exchanger. In this way, particles and harmful gases can advantageously be filtered out of the intake air, for example in fuel cell systems.
  • the filter housing can encompass the contact element on a radial outer side.
  • the filter housing can have at least one groove into which at least one wall of the contact element engages. This can advantageously protect the seals from mechanical damage.
  • the contact element can be advantageously centered in its radial position by the groove of the filter housing, whereby the The interaction of the two seals with the contact element can be ensured in a favorable manner.
  • a filter element for filtering a fluid, in particular air, for a filter system with a filter body with a filter medium which, when used as intended, is arranged in a flow direction through which the fluid can flow.
  • the filter body has a seal on one end face that runs around an outer edge and which, when installed as intended in a filter housing of the filter system, seals against a sealing surface of a circumferential contact element.
  • the proposed filter element can, for example, be designed as a flat filter element with a foamed seal, but other filter element shapes are also possible.
  • the seal On the side facing away from the sealing surface, the seal is pressed through the filter housing or a housing part of the filter housing. This ensures the tightness between the filter element and the contact element.
  • the seal can have a particularly circumferential receptacle at one axial end for at least partially receiving a collar of a housing part of the filter housing.
  • This allows the filter element to be appropriately positioned with respect to the filter housing or a housing part so that the filter element is aligned for installation in the filter housing.
  • the housing part engaging in the receptacle of the seal can press the seal in the axial direction when the filter housing is closed as intended, so that the sealing of the filter element against the sealing surface of the contact element is ensured.
  • a housing part can engage in the receptacle and support the seal radially inwards.
  • the receptacle in the seal can be located essentially at the same radial position as a region of the seal which, when installed as intended, is designed to rest against a sealing surface in the filter housing.
  • the seal of the filter element can be pressed particularly favorably against a sealing surface of the filter housing, in particular the sealing surface of the contact part.
  • the filter element can be designed as a particle filter and/or as an adsorption filter, in particular as an activated carbon filter and/or as an ion exchanger.
  • particles and harmful gases can advantageously be filtered out of the intake air.
  • Examples include:
  • Fig. 1 is an isometric view of a filter system according to an embodiment of the invention
  • Fig. 2 is an isometric exploded view of the filter system according to Figure 1;
  • Fig. 3 is an exploded view of the filter system according to Figure 1 in side view;
  • Fig. 4 a top view of the filter system according to Figure 1 with marked
  • Fig. 5 is a sectional view of the section plane B-B according to Figure 4 with marked area C;
  • Fig. 6 is an enlarged view of section C of the filter system according to Figure 4.
  • Figure 1 shows an isometric view of a filter system 100 according to an embodiment of the invention.
  • Figure 2 shows an isometric exploded view of the filter system 100, while Figure 3 shows an exploded view of the filter system 100 in side view.
  • Figure 4 shows a plan view of the filter system 100 with marked section plane B-B, wherein Figure 5 shows the sectional view of the section plane B-B according to Figure 4 with marked area C and Figure 6 shows an enlarged view of section C of the filter system according to Figure 5.
  • the filter system 100 has a filter housing 110 with an upper housing part 112 and a lower housing part 114, wherein a fluid inlet 102 is arranged on the lower housing part 114 and a fluid outlet 104 is arranged on the upper housing part 112.
  • the fluid to be filtered thus flows through the filter housing 110 from the lower housing part 114 to the upper housing part 112 in a flow direction 50.
  • the flow direction 50 corresponds to the axial direction 60 of the filter system 100.
  • the filter system 100 has two replaceable filter elements 10, 30 for filtering a fluid, in particular for filtering air, which are arranged between the fluid inlet 102 and the fluid outlet 104.
  • the filter elements 10, 30 each have a filter body 12, 32 with a filter medium 14, 34, which, when used as intended, is arranged so that the fluid can flow through it in a flow direction 50.
  • the filter medium 14, 34 can be designed, for example, as a fleece or filter paper and folded, in particular folded in a zigzag shape, arranged in the filter body 12, 32 In the figures, folds of the filter medium are only partially shown in the filter body 12, 32. Of course, the entire filter body 12, 32 is designed with the folded filter medium 14, 34. The folds run between an inflow side and an outflow side.
  • the filter medium 14, 34 can be sealed at its front edges with a side band 28, 48, as can be seen in the section in Figure 6.
  • the filter elements 10, 30 have circumferential seals 20, 40 with sealing surfaces 22, 42 on outer edges 18, 38 on opposite end faces 16, 36.
  • a circumferential contact element 52 is arranged between the seals 20, 40, which has sealing surfaces 55, 59 on opposite sides for the sealing contact of the seals 20, 40.
  • the contact element 52 is designed as a loose insert part of the filter housing 110.
  • the shape of the frame-like contact element 52 is adapted to the shape of the seals 20, 40.
  • the cross section of the contact element 52 is essentially T-shaped.
  • the contact element 52 has two grooves 54, 58 for at least partially receiving the seals 20, 40.
  • the sealing surfaces 22, 42 of the seals each rest against the sealing surfaces 55, 59 of the contact element 52 formed by the groove base.
  • the seals 20, 40 can expediently be foamed onto the respective filter body 12, 32.
  • Polyurethane (PUR) for example, can be used as the material.
  • the seal 20, 40 has a first holding section that overlaps a front edge area and a second holding section that overlaps a side edge area of the filter body 12, 32 and is thus securely connected.
  • the sealing surfaces 22, 42 are arranged radially outside the filter body 12, 32.
  • the respective seal 20, 40 has a circumferential receptacle 24, 44 opposite the sealing surface 22, 42, into which a part of a housing part 112, 114 engages when the filter housing 110 is closed.
  • One housing part 112 is, for example, an upper housing part and the other housing part 114 is, for example, a lower housing part.
  • the housing parts 112, 114 can each have a collar 120, 122 extending the housing wall 116, 118, which engages in the receptacle 24, 44 or is pressed into the receptacle 24, 44 when the filter housing 110 is closed as intended. In this way, the seals 20, 40 are pressed against the respective sealing surface 22, 42 of the contact element 52 in the axial direction 60 when the filter housing 110 is closed as intended.
  • the seals 20, 40 could optionally also be pressed in the radial direction 70 against a radially outer wall 56 of the contact element 52 when the filter housing 110 is closed as intended, whereby the sealing of the filter elements 10, 30 to one another can be further improved.
  • the filter element 10 through which the air flows first in the flow direction 50 can be designed as a particle filter, while the filter element 30 following in the flow direction 50 can be designed as an adsorption filter, in particular as an activated carbon filter and/or as an ion exchanger. In this way, for example in a fuel cell system, particles and harmful gases can advantageously be filtered out of the intake air.
  • the filter housing 110 surrounds the seals 20, 40 on the radial outer side 26, 46.
  • the upper housing part 112 and the lower housing part 114 each have a groove 80, 82 into which at least one wall 56 of the contact element 52 engages. This allows the seals 20, 40 to be advantageously protected from mechanical damage.
  • the contact element 52 can be advantageously centered in its radial position by the grooves 80, 82 of the filter housing 110, whereby the interaction of the two seals 20, 40 with the contact element 52 can be ensured in a favorable manner.
  • an interface 124 for connecting the housing parts 112, 114 can advantageously be arranged on the encirclement of the seals 20, 40, so that in this way the removal of a filter element 10, 30 from the housing part 112, 114 is facilitated during maintenance.

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  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Filtersystem (100) mit einem Filtergehäuse (110) mit einem Fluideinlass (102) und einem Fluidauslass (104), und mit wenigstens zwei auswechselbaren Filterelementen (10, 30) zum Filtern eines Fluids, insbesondere zum Filtern von Luft, die zwischen dem Fluideinlass (102) und dem Fluidauslass (104) angeordnet sind. Die Filterelemente (10, 30) weisen jeweils einen Filterkörper (12, 32) mit einem Filtermedium (14, 34) auf, das bei bestimmungsgemäßem Gebrauch in einer Strömungsrichtung (50) zur Durchströmung von dem Fluid durchströmbar angeordnet ist. Dabei weisen die Filterelemente (10, 30) an sich gegenüber liegend angeordneten Stirnseiten (16, 36) jeweils an Außenkanten (18, 38) umlaufende Dichtungen (20, 40) auf, wobei bei bestimmungsgemäßer Montage der Filterelemente (10, 30) in dem Filtergehäuse (110) ein umlaufendes Anlegeelement (52) zwischen den Dichtungen (20, 40) angeordnet ist, welches an sich gegenüberliegenden Seiten Dichtflächen (55, 59) zur dichtenden Anlage der Dichtungen (20, 40) aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein Filterelement (10, 30).

Description

Filtersystem mit wenigstens zwei Filterelementen
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Filtersystem mit wenigstens zwei auswechselbaren Filterelementen zum Filtern eines Fluids, insbesondere zum Filtern von Luft sowie ein Filterelement zum Filtern eines Fluids, insbesondere Luft, für ein solches Filtersystem. Weiterhin wird eine vorteilhafte Verwendung angegeben.
Stand der Technik
Brennstoffzellensysteme benötigen häufig einen Partikelfilter und einen Adsorptionsfilter, um sowohl Partikel als auch Schadgase aus der Ansaugluft zu filtern. Die Filterkörper haben dabei oft unterschiedliche Standzeiten, was ein Trennen der beiden Filterkörper bzw. Filterelemente sinnvoll macht, sodass die Filterelemente getrennt gewechselt werden können. Dadurch lassen sich Wartungskosten einsparen. Die Filterelemente sind beispielsweise häufig als Flachfilter ausgebildet, jedoch kommen auch andere Filterelementformen vor.
Offenbarung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein servicefreundliches und kostengünstiges Filtersystem mit wenigstens zwei auswechselbaren Filterelementen zum Filtern eines Fluids, insbesondere zum Filtern von Luft zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe ist die Bereitstellung eines Filterelements für ein solches servicefreundliches und kostengünstiges Filtersystem.
Die vorgenannte Aufgabe wird nach einem Aspekt der Erfindung gelöst von einem Filtersystem mit einem Filtergehäuse mit einem Fluideinlass und einem Fluidauslass, und mit wenigstens zwei auswechselbaren Filterelementen zum Filtern eines Fluids, insbesondere zum Filtern von Luft, die zwischen dem Fluideinlass und dem Fluidauslass angeordnet sind, wobei die Filterelemente jeweils einen Filterkörper mit einem Filtermedium aufweisen, das bei bestimmungsgemäßem Gebrauch in einer Strömungsrichtung zur Durchströmung von dem Fluid durchströmbar angeordnet ist, wobei die Filterelemente an sich gegenüber liegend angeordneten Stirnseiten jeweils an Außenkanten umlaufende Dichtungen aufweisen, wobei bei bestimmungsgemäßer Montage der Filterelemente in dem Filtergehäuse ein umlaufendes Anlegeelement zwischen den Dichtungen angeordnet ist, welches an sich gegenüberliegenden Seiten Dichtflächen zur dichtenden Anlage der Dichtungen aufweist.
Die weitere Aufgabe wird gelöst von einem Filterelement zum Filtern eines Fluids, insbesondere Luft, für ein Filtersystem mit einem Filterkörper mit einem Filtermedium, das bei bestimmungsgemäßem Gebrauch in einer Strömungsrichtung zur Durchströmung von dem Fluid durchströmbar angeordnet ist, wobei der Filterkörper an einer Stirnseite eine an einer Außenkante umlaufende Dichtung aufweist, welche bei bestimmungsgemäßer Montage in einem Filtergehäuse des Filtersystems an einer Dichtfläche eines umlaufenden Anlegeelements dichtend anliegt.
Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
Es wird nach einem Aspekt der Erfindung ein Filtersystem vorgeschlagen, mit einem Filtergehäuse mit einem Fluideinlass und einem Fluidauslass, und mit wenigstens zwei auswechselbaren Filterelementen zum Filtern eines Fluids, insbesondere zum Filtern von Luft, die zwischen dem Fluideinlass und dem Fluidauslass angeordnet sind. Die Filterelemente weisen jeweils einen Filterkörper mit einem Filtermedium auf, das bei bestimmungsgemäßem Gebrauch in einer Strömungsrichtung zur Durchströmung von dem Fluid durchströmbar angeordnet ist. Dabei weisen die Filterelemente an sich gegenüber liegend angeordneten Stirnseiten jeweils an Außenkanten umlaufende Dichtungen auf, wobei bei bestimmungsgemäßer Montage der Filterelemente in dem Filtergehäuse ein umlaufendes Anlegeelement zwischen den Dichtungen angeordnet ist, welches an sich gegenüberliegenden Seiten Dichtflächen zur dichtenden Anlage der Dichtungen aufweist.
Bei dem vorgeschlagenen Filtersystem können die beiden Filterelemente beispielsweise als Flachfilterelemente mit angeschäumter Dichtung ausgebildet sein, jedoch sind auch andere Filterelementformen möglich. Zwischen den beiden Dichtungen der Filterelemente ist ein Anlegeelement angeordnet, um die Dichtungsschnittstelle entsprechend ausführen zu können. Das Anlegeelement kann beispielsweise, wie das Filtergehäuse auch, aus Kunststoff ausgebildet sein. Das Anlegeelement weist Dichtflächen auf, an welche die Dichtungen dichtend angelegt sind. Beispielsweise kann in dem Anlegeelement jeweils eine Dichtkammer ausgebildet sein, sodass die Dichtungen in Position bleiben und sich nicht lateral verschieben können.
Das Anlegeelement kann als reiner Rahmen ausgeführt sein oder zur Stabilisierung ein Gitter aufweisen, welches innerhalb des Rahmens angeordnet ist und so die Rahmenseiten zusätzlich stabilisiert. Im eingebauten Zustand liegt das Gitter zwischen den beiden Filterelementen und kann so auch zur Abstützung der Stirnseite eines oder beider Filterelemente dienen.
Auf der jeweils abgewandten Seite der Dichtfläche werden die Dichtungen durch das Filtergehäuse bzw. ein Gehäuseteil des Filtergehäuses verpresst. So ist eine hohe Dichtheit zwischen den Filterelementen und dem Anlegeelement gewährleistet.
Das eine Filterelement kann als Partikelfilterelement und das andere Filterelement als Adsorptionsfilterelement ausgeführt sein. Vorteilhaft kann durch die separate Ausbildung der beiden Filterelemente beispielsweise die Wartung des Partikelfilterelements und des Adsorptionsfilterelements eines Brennstoffzellensystems getrennt voneinander ausgeführt werden. Wartungskosten können so insbesondere bei unterschiedlichen Standzeiten günstig reduziert werden.
Die Dichtprofile der beiden Dichtungen können dabei gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein. Wenn beide Dichtungen gleich ausgebildet sind, kann dasselbe Werkzeug zur Herstellung der beiden Filterelemente verwendet werden, was besonders kostengünstig ist. Unterschiedliche Dichtprofile ermöglichen im Zusammenwirken mit entsprechenden Geometrien am Gehäuse einen definierten Einbau, sodass ein Vertauschen der Filterelemente vermieden wird, was insbesondere bei der Ausführung des einen Filterelements als Partikelfilterelement und des anderen Filterelements als Adsorptionsfilterelement von Vorteil ist. Das Anlegeelement kann an einem der Gehäuseteile des Filtergehäuses angeordnet sein. Alternativ ist auch möglich und durchaus vorteilhaft, wenn das Anlegeelement als loses Einlegeteil des Filtergehäuses ausgebildet ist.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Filtersystems kann das Anlegeelement wenigstens eine Nut zur wenigstens bereichsweisen Aufnahme der Dichtungen aufweisen. Beispielsweise kann durch die Nut in dem Anlegeelement jeweils eine Dichtkammer ausgebildet sein, sodass die Dichtungen bei der Montage in dem Filtergehäuse in Position bleiben und sich nicht lateral verschieben können.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Filtersystems kann die jeweilige Dichtung an dem Filterkörper in einer radialen Richtung vorliegen, d.h. die Dichtfläche der Dichtung ist nach radial innen oder vorzugsweise radial außen gerichtet. Alternativ oder zusätzlich kann die jeweilige Dichtung an dem Filterkörper in einer axialen Richtung vorliegen, d.h. die Dichtfläche der Dichtung ist nach axial oben oder unten gerichtet. Insbesondere kann dabei wenigstens eine der Dichtungen an den jeweiligen Filterkörper angeschäumt sein. Liegt die Dichtung an dem Filterkörper in radialer Richtung vor, so ist die effektive Fläche für die Durchströmung des Filterkörpers vorteilhaft möglichst wenig durch die Dichtung beeinträchtigt. Liegt die Dichtung an dem Filterkörper in axialer Richtung vor, so kann ein definierter Abstand zwischen den beiden Filterkörpern eingestellt werden. Auch ist eine gewisse Flexibilität bei der Montage der Filterelemente im Filtergehäuse gegeben, sodass Fertigungs- und Montagetoleranzen ausgeglichen werden können. Vorteilhaft kann die jeweilige Dichtung zumindest größtenteils radial außerhalb der die An- oder Abströmseite bildenden Stirnseite des Filterelements angeordnet sein, sodass möglichst wenig Filterfläche von der Dichtung überdeckt ist und die Kraft beim Verpressen vorteilhaft direkt auf die Dichtung und weniger auf das Filtermedium einwirkt. Vorteilhaft können die Dichtungen dabei an den Filterkörper direkt angeschäumt sein. Günstigerweise kann dabei beispielsweise Polyurethan (PUR) als Werkstoff verwendet werden.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Filtersystems können die Dichtungen bei bestimmungsgemäß verschlossenem Filtergehäuse gegen die jeweilige Dichtfläche des Anlegeelements in einer axialen Richtung verpresst sein. So können die Dichtungen mittels des Filtergehäuses oder mittels Gehäuseteilen wie Unterteil und Oberteil axial verpresst werden, um so eine günstige Dichtwirkung zu erreichen.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Filtersystems kann die jeweilige Dichtung eine der Dichtfläche gegenüber liegende umlaufende Aufnahme aufweisen, in welche ein Gehäuseteil eingreift. Dadurch kann das Filterelement bezüglich des Filtergehäuses oder eines Gehäuseteils zweckmäßig positioniert werden, sodass das Filterelement für den Einbau im Filtergehäuse ausgerichtet ist. Auch können die beiden Filterelemente zuverlässig zueinander positioniert werden, sodass die Dichtungen der beiden Filterelemente ineinander greifen können. Durch das in die Aufnahme der Dichtung eingreifende Gehäuseteil können die Dichtungen in axialer Richtung bei bestimmungsgemäß verschlossenem Filtergehäuse verpresst werden, sodass die Abdichtung der beiden Filterelemente gegen die jeweilige Dichtfläche des Anlegeelements gewährleistet ist.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Filtersystems können die Dichtungen in einer radialen Richtung bei bestimmungsgemäß verschlossenem Filtergehäuse gegen eine radial außen liegende Wand des Anlegeelements verpresst sein.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Filtersystems kann das in der Strömungsrichtung zuerst durchströmte Filterelement als Partikelfilter ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann das in der Strömungsrichtung folgende Filterelement als Adsorptionsfilter, insbesondere als Aktivkohlefilter und/oder als lonentauscher, ausgebildet sein. Vorteilhaft können so beispielsweise in Brennstoffzellensystemen Partikel als auch Schadgase aus der Ansaugluft gefiltert werden.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Filtersystems kann das Filtergehäuse auf einer radialen Außenseite das Anlegeelement umgreifen. Insbesondere kann dabei das Filtergehäuse wenigstens eine Nut aufweisen, in welche zumindest eine Wand des Anlegeelements eingreift. Dadurch können die Dichtungen vorteilhaft vor mechanischer Beschädigung geschützt werden. Außerdem kann so das Anlegeelement durch die Nut des Filtergehäuses in seiner radialen Position vorteilhaft zentriert werden, wodurch das Zusammenwirken der beiden Dichtungen mit dem Anlegeelement in günstiger Weise gewährleistet werden kann.
Es wird nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ein Filterelement zum Filtern eines Fluids, insbesondere Luft, für ein Filtersystem vorgeschlagen, mit einem Filterkörper mit einem Filtermedium, das bei bestimmungsgemäßem Gebrauch in einer Strömungsrichtung zur Durchströmung von dem Fluid durchströmbar angeordnet ist. Dabei weist der Filterkörper an einer Stirnseite eine an einer Außenkante umlaufende Dichtung auf, welche bei bestimmungsgemäßer Montage in einem Filtergehäuse des Filtersystems an einer Dichtfläche eines umlaufenden Anlegeelements dichtend anliegt.
Das vorgeschlagene Filterelement kann beispielsweise als Flachfilterelement mit angeschäumter Dichtung ausgebildet sein, jedoch sind auch andere Filterelementformen möglich.
Auf der abgewandten Seite der Dichtfläche wird die Dichtung durch das Filtergehäuse bzw. ein Gehäuseteil des Filtergehäuses verpresst. So ist die Dichtheit zwischen dem Filterelement und dem Anlegeelement gewährleistet.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Filterelements kann die Dichtung an einem axialen Ende eine insbesondere umlaufende Aufnahme zum wenigstens bereichsweisen Aufnehmen eines Bunds eines Gehäuseteils des Filtergehäuses aufweisen. Dadurch kann das Filterelement bezüglich des Filtergehäuses oder eines Gehäuseteils zweckmäßig positioniert werden, sodass das Filterelement für den Einbau im Filtergehäuse ausgerichtet ist. Durch das in die Aufnahme der Dichtung eingreifende Gehäuseteil kann die Dichtung in axialer Richtung bei bestimmungsgemäß verschlossenem Filtergehäuse verpresst werden, sodass die Abdichtung des Filterelements gegen die Dichtfläche des Anlegeelements gewährleistet ist. Bei einer radialen Abdichtung kann in die Aufnahme ein Gehäuseteil eingreifen und die Dichtung nach radial innen abstützen.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Filterelements kann die Aufnahme in der Dichtung im Wesentlichen auf gleicher radialer Position wie ein Bereich der Dichtung angeordnet sein, der bei bestimmungsgemäßer Montage zur Anlage an einer Dichtfläche im Filtergehäuse vorgesehen ist. Auf diese Weise kann eine besonders günstige Anpressung der Dichtung des Filterelements an eine Dichtfläche des Filtergehäuses, insbesondere die Dichtfläche des Anlegeteils, erfolgen.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung kann das Filterelement als Partikelfilter und/oder als Adsorptionsfilter, insbesondere als Aktivkohlefilter und/oder als lonentauscher, ausgebildet sein. Vorteilhaft können so beispielsweise in Brennstoffzellensystemen Partikel als auch Schadgase aus der Ansaugluft gefiltert werden.
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 Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen beispielhaft:
Fig. 1 eine isometrische Ansicht eines Filtersystems nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 eine isometrische Explosionsdarstellung des Filtersystems nach Figur 1 ;
Fig. 3 eine Explosionsdarstellung des Filtersystems nach Figur 1 in Seitenansicht;
Fig. 4 eine Draufsicht auf das Filtersystem nach Figur 1 mit markierter
Schnittebene B-B;
Fig. 5 eine Schnittansicht auf die Schnittebene B-B nach Figur 4 mit markiertem Bereich C; und
Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts C des Filtersystems nach Figur 4.
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. Im Folgenden verwendete Richtungsterminologie mit Begriffen wie „links“, „rechts“, „oben“, „unten“, „davor“ „dahinter“, „danach“ und dergleichen dient lediglich dem besseren Verständnis der Figuren und soll in keinem Fall eine Beschränkung der Allgemeinheit darstellen. Die dargestellten Komponenten und Elemente, deren Auslegung und Verwendung können im Sinne der Überlegungen eines Fachmanns variieren und an die jeweiligen Anwendungen angepasst werden.
Figur 1 zeigt eine isometrische Ansicht eines Filtersystems 100 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. In Figur 2 ist eine isometrische Explosionsdarstellung des Filtersystems 100 dargestellt, während Figur 3 eine Explosionsdarstellung des Filtersystems 100 in Seitenansicht zeigt.
Figur 4 zeigt eine Draufsicht auf das Filtersystem 100 mit markierter Schnittebene B-B, wobei Figur 5 die Schnittansicht auf die Schnittebene B-B nach Figur 4 mit markiertem Bereich C zeigt und Figur 6 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts C des Filtersystems nach Figur 5 zeigt.
Das Filtersystem 100 weist ein Filtergehäuse 1 10 mit einem Gehäuseoberteil 112 und einem Gehäuseunterteil 1 14 auf, wobei ein Fluideinlass 102 an dem Gehäuseunterteil 114 und ein Fluidauslass 104 an dem Gehäuseoberteil 1 12 angeordnet sind. Das Filtergehäuse 1 10 ist so von dem zu filternden Fluid von dem Gehäuseunterteil 1 14 zu dem Gehäuseoberteil 1 12 in einer Strömungsrichtung 50 durchströmt. Die Strömungsrichtung 50 entspricht der Achsrichtung 60 des Filtersystems 100.
Wie insbesondere in den Figuren 2, 3 und 5 erkennbar, weist das Filtersystem 100 zwei auswechselbare Filterelemente 10, 30 zum Filtern eines Fluids auf, insbesondere zum Filtern von Luft, die zwischen dem Fluideinlass 102 und dem Fluidauslass 104 angeordnet sind. Die Filterelemente 10, 30 weisen jeweils einen Filterkörper 12, 32 mit einem Filtermedium 14, 34 auf, das bei bestimmungsgemäßem Gebrauch in einer Strömungsrichtung 50 zur Durchströmung von dem Fluid durchströmbar angeordnet ist.
Das Filtermedium 14, 34 kann beispielsweise als Vlies oder Filterpapier ausgebildet sein und gefaltet, insbesondere zickzackförmig gefaltet, in dem Filterkörper 12, 32 angeordnet sein. In den Figuren sind Falten des Filtermediums nur teilweise in dem Filterkörper 12, 32 dargestellt. Selbstverständlich ist der gesamte Filterkörper 12, 32 mit dem gefalteten Filtermedium 14, 34 ausgeführt. Die Falten verlaufen hierbei jeweils zwischen einer Anströmseite und einer Abströmseite. Das Filtermedium 14, 34 kann an seinen Stirnkanten mit einem Seitenband 28, 48 abgedichtet sein, wie es im Schnitt in Figur 6 erkennbar ist.
Wie insbesondere in den Figuren 5 und 6 erkennbar, weisen die Filterelemente 10, 30 an sich gegenüber liegend angeordneten Stirnseiten 16, 36 jeweils an Außenkanten 18, 38 umlaufende Dichtungen 20, 40 mit Dichtflächen 22, 42 auf.
Bei bestimmungsgemäßer Montage der Filterelemente 10, 30 in dem Filtergehäuse 1 10 ist ein umlaufendes Anlegeelement 52 zwischen den Dichtungen 20, 40 angeordnet, welches an sich gegenüberliegenden Seiten Dichtflächen 55, 59 zur dichtenden Anlage der Dichtungen 20, 40 aufweist.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Anlegeelement 52 als loses Einlegeteil des Filtergehäuses 1 10 ausgebildet. Die Form des rahmenartigen Anlegeelements 52 ist an die Form der Dichtungen 20, 40 angepasst. Der Querschnitt des Anlegeelements 52 ist im Wesentlichen T-förmig.
Das Anlegeelement 52 weist zwei Nuten 54, 58 zur wenigstens bereichsweisen Aufnahme der Dichtungen 20, 40 auf. Die Dichtflächen 22, 42 der Dichtungen liegen jeweils an den durch den Nutgrund gebildeten Dichtflächen 55, 59 des Anlegeelements 52 an.
Zweckmäßigerweise können die Dichtungen 20, 40 an den jeweiligen Filterkörper 12, 32 angeschäumt sein. Günstigerweise kann dabei beispielsweise Polyurethan (PUR) als Werkstoff verwendet werden. Die Dichtung 20, 40 übergreift mit einem ersten Halteabschnitt einen stirnseitigen Randbereich und mit einem zweiten Halteabschnitt einen seitlichen Randbereich des Filterkörpers 12, 32 und ist somit sicher angebunden. Die Dichtflächen 22, 42 sind radial außerhalb des Filterkörpers 12, 32 angeordnet. Die jeweilige Dichtung 20, 40 weist eine der Dichtfläche 22, 42 gegenüber liegende umlaufende Aufnahme 24, 44 auf, in welche ein Teil eines Gehäuseteils 112, 1 14 eingreift, wenn das Filtergehäuse 110 geschlossen ist. Das eine Gehäuseteil 1 12 ist beispielsweise ein Gehäuseoberteil und das andere Gehäuseteil 1 14 beispielsweise ein Gehäuseunterteil. Die Gehäuseteile 1 12, 1 14 können dazu jeweils einen die Gehäusewand 1 16, 1 18 verlängernden Bund 120, 122 aufweisen, der in die Aufnahme 24, 44 eingreift bzw. bei bestimmungsgemäß verschlossenem Filtergehäuse 1 10 in die Aufnahme 24, 44 gepresst wird. Auf diese Weise sind die Dichtungen 20, 40 bei bestimmungsgemäß verschlossenem Filtergehäuse 1 10 gegen die jeweilige Dichtfläche 22, 42 des Anlegeelements 52 in der axialen Richtung 60 verpresst.
In einer nicht dargestellten Ausführung könnten optional die Dichtungen 20, 40 auch in radialer Richtung 70 bei bestimmungsgemäß verschlossenem Filtergehäuse 1 10 gegen eine radial außen liegende Wand 56 des Anlegeelements 52 verpresst sein, wodurch die Abdichtung der Filterelemente 10, 30 zueinander weiter verbessert werden kann.
Das in der Strömungsrichtung 50 zuerst durchströmte Filterelement 10 kann als Partikelfilter ausgebildet sein, während das in der Strömungsrichtung 50 folgende Filterelement 30 als Adsorptionsfilter, insbesondere als Aktivkohlefilter und/oder als lonentauscher, ausgebildet sein kann. Vorteilhaft können so beispielsweise in einem Brennstoffzellensystem Partikel als auch Schadgase aus der Ansaugluft gefiltert werden.
Wie insbesondere in Figur 6 erkennbar, umgreift das Filtergehäuse 1 10 die Dichtungen 20, 40 auf der radialen Außenseite 26, 46. Gehäuseoberteil 1 12 und Gehäuseunterteil 114 weisen dabei jeweils eine Nut 80, 82 auf, in welche zumindest eine Wand 56 des Anlegeelements 52 eingreift. Dadurch können die Dichtungen 20, 40 vorteilhaft vor mechanischer Beschädigung geschützt werden. Außerdem kann so das Anlegeelement 52 durch die Nuten 80, 82 des Filtergehäuses 1 10 in seiner radialen Position vorteilhaft zentriert werden, wodurch das Zusammenwirken der beiden Dichtungen 20, 40 mit dem Anlegeelement 52 in günstiger Weise gewährleistet werden kann.
Die freien Enden der Innenwände der Nuten 54, 58 des Anlegeelements 52 stützen sich jeweils an den stirnseitigen Halteabschnitten der Dichtungen 20, 40 ab. Außerdem kann eine Schnittstelle 124 zur Verbindung der Gehäuseteile 1 12, 1 14 vorteilhaft an der Umgreifung der Dichtungen 20, 40 angeordnet sein, sodass auf diese Weise eine Entnahme eines Filterelements 10, 30 aus dem Gehäuseteil 1 12, 1 14 bei der Wartung erleichtert wird.
Im Schnitt in Figur 6 sind auch die Seitenbänder 28, 48, mit welchen die Stirnkanten des Filtermediums 14, 34 verleimt ist, erkennbar.
Bezugszeichen
10 Filterelement
12 Filterkörper
14 Filtermedium
16 Stirnseite
18 Außenkante
20 Dichtung
22 Dichtfläche
24 Aufnahme
26 Außenseite
28 Seitenband
30 Filterelement
32 Filterkörper
34 Filtermedium
36 Stirnseite
38 Außenkante
40 Dichtung
42 Dichtfläche
44 Aufnahme
46 Außenseite
48 Seitenband
50 Strömungsrichtung
52 Anlegeelement
54 Nut Anlegeelement
55 Dichtfläche Anlegeelement
56 Wand
58 Nut Anlegeelement
59 Dichtfläche Anlegeelement
60 axiale Richtung
70 radiale Richtung
80 Nut
82 Nut 100 Filtersystem
102 Fluideinlass
104 Fluidauslass
110 Filtergehäuse 112 Gehäuseteil
114 Gehäuseteil
116 Gehäusewand
118 Gehäusewand
120 Bund 122 Bund
124 Gehäuseschnittstelle

Claims

Ansprüche
1 . Filtersystem (100) mit einem Filtergehäuse (1 10) mit einem Fluideinlass (102) und einem Fluidauslass (104), und mit wenigstens zwei auswechselbaren Filterelementen (10, 30) zum Filtern eines Fluids, insbesondere zum Filtern von Luft, die zwischen dem Fluideinlass (102) und dem Fluidauslass (104) angeordnet sind, wobei die Filterelemente (10, 30) jeweils einen Filterkörper (12, 32) mit einem Filtermedium (14, 34) aufweisen, das bei bestimmungsgemäßem Gebrauch in einer Strömungsrichtung (50) zur Durchströmung von dem Fluid durchströmbar angeordnet ist, wobei die Filterelemente (10, 30) an sich gegenüber liegend angeordneten Stirnseiten (16, 36) jeweils an Außenkanten (18, 38) umlaufende Dichtungen (20, 40) aufweisen, wobei bei bestimmungsgemäßer Montage der Filterelemente (10, 30) in dem Filtergehäuse (1 10) ein umlaufendes Anlegeelement (52) zwischen den Dichtungen (20, 40) angeordnet ist, welches an sich gegenüberliegenden Seiten Dichtflächen (55, 59) zur dichtenden Anlage der Dichtungen (20, 40) aufweist.
2. Filtersystem nach Anspruch 1 , wobei das Anlegeelement (52) wenigstens eine Nut (54, 58) zur wenigstens bereichsweisen Aufnahme wenigstens einer der Dichtungen (20, 40) aufweist.
3. Filtersystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei wenigstens eine der Dichtungen (20, 40) an den jeweiligen Filterkörper (12, 32) angeschäumt ist.
4. Filtersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dichtungen (20, 40) bei bestimmungsgemäß verschlossenem Filtergehäuse (1 10) gegen die jeweilige Dichtfläche (22, 42) des Anlegeelements (52) in einer axialen Richtung (60) verpresst sind.
5. Filtersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die jeweilige Dichtung (20, 40) eine der Dichtfläche (22, 42) gegenüber liegende umlaufende Aufnahme (24, 44) aufweist, in welche ein Gehäuseteil (112, 114) eingreift.
6. Filtersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Dichtungen (20, 40) in einer radialen Richtung (70) bei bestimmungsgemäß verschlossenem Filtergehäuse (110) gegen eine radial außen liegende Wand (56) des Anlegeelements (52) verpresst sind.
7. Filtersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das in der Strömungsrichtung (50) zuerst durchströmte Filterelement (10, 30) als Partikelfilter ausgebildet ist, und/oder wobei das in der Strömungsrichtung (50) folgende Filterelement (10, 30) als Adsorptionsfilter, insbesondere als Aktivkohlefilter und/oder als lonentauscher, ausgebildet ist.
8. Filtersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Filtergehäuse (110) auf einer radialen Außenseite (26, 46) das Anlegeelement (52) umgreift, insbesondere wobei das Filtergehäuse (110) wenigstens eine Nut (80, 82) aufweist, in welche zumindest eine Wand (56) des Anlegeelements (52) eingreift.
9. Filterelement (10, 30) zum Filtern eines Fluids, insbesondere Luft, für ein Filtersystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Filterkörper (12, 32) mit einem Filtermedium (14, 34), das bei bestimmungsgemäßem Gebrauch in einer Strömungsrichtung (50) zur Durchströmung von dem Fluid durchströmbar angeordnet ist, wobei der Filterkörper (12, 32) an einer Stirnseite (16, 36) eine an einer Außenkante (18, 38) umlaufende Dichtung (20, 40) aufweist, welche bei bestimmungsgemäßer Montage in einem Filtergehäuse (110) des Filtersystems (100) an einer Dichtfläche (22, 42) eines umlaufenden Anlegeelements (52) dichtend anliegt.
10. Filterelement nach Anspruch 9, wobei die Dichtung (20, 40) an einem axialen Ende eine insbesondere umlaufende Aufnahme (24, 44) zum wenigstens bereichsweisen Aufnehmen eines Bunds (120, 122) eines Gehäuseteils (112, 114) des Filtergehäuses (110) aufweist.
11 . Filterelement nach einem der Ansprüche 10, wobei die Aufnahme (24, 44) in der Dichtung (20, 40) im Wesentlichen auf gleicher radialer Position wie ein Bereich der Dichtung (20, 40) angeordnet ist, der bei bestimmungsgemäßer Montage zur Anlage an einer Dichtfläche (22, 42) im Filtergehäuse (110) vorgesehen ist.
12. Verwendung eines Filtersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, insbesondere Anspruch 7, als Kathodenluftfilter in einem Brennstoffzellensystem.
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