DE10153642A1 - Filterelement - Google Patents

Filterelement

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Filterelement 10 zur Reinigung eines Fluidstromes, insbesondere von Flüssigkeiten, wobei das Filterelement 10 auch bei höheren Drücken nicht kollabiert. Hierzu weist das Filterelement 10 ein, aus zwei Filtermediumteilen 11 bestehendes Filtermedium 12 auf. Die Filtermediumteile 11 sind zick-zack-förmig gefaltet und ringförmig zusammengeschlossen. Jedes Filtermediumteil 11 verfügt über eine äußere Stirnfläche 15 und eine innere Strirnseite 16. An der äußeren Stirnfläche 15 ist eine Filterbegrenzung 17 und an der inneren Stirnseite 16 eine Scheibe 14 angeordnet. Die Scheibe 14 ist an der inneren Stirnseite 16 dichtend mit dem Filtermediumteil 11 verbunden, wodurch die Falten 13 zuverlässig fixiert sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Filterelement nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Es ist aus der DE 44 29 490 ein radial durchströmtes ringförmiges Filterelement bekannt, welches über ein sternförmig gefaltetes Filtermedium verfügt. Das Filtermedium stützt sich auf seinem inneren Umfang an einem rohrförmigen, mit Durchbrechnungen verse­ henen Stützkörper ab. Damit sich die Falten nicht bewegen und das Filterelement bei hohen Differenzdrücken nicht kollabiert, ist ein Ringband auf dem äußeren Umfang des Filterelementes vorgesehen. Dieses Ringband presst die Falten an den Stützkörper, wo­ durch sich die Falten nicht mehr bewegen können. Das Ringband kann aus einem Mate­ rial, welches unter Wärmeeinwirkung schrumpft und die Falten so stabilisiert, bestehen.
Nachteilig bei dieser Ausführung ist jedoch, dass das Ringband durch Beschädigungen an einer einzigen Stelle abfallen kann, wodurch die Stützfunktion nicht mehr gegeben ist. Weiterhin kann das Ringband beim Schrumpfen das Filtermedium einschnüren, wodurch das Filtermedium einknickt und die Stabilität des Filterelementes verringert wird.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Filterelement zu schaffen, welches auch bei ho­ hen Differenzdrücken nicht kollabiert und das Filtermedium zuverlässig abstützt. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Filterelement dient der Reinigung eines Fluids, insbesondere einer Flüssigkeit. Hierzu verfügt das Filterelement über ein gefaltetes Filtermedium mit zwei äußeren Stirnflächen, an welchen eine Filterbegrenzung angeordnet ist. Bei beson­ deren Ausführungen ist das Filtermedium zick-zack-förmig gefaltet. Die äußeren Stirnflä­ chen verlaufen im wesentlichen senkrecht zu den Falten, wodurch der Faltenverlauf an den äußeren Stirnflächen erkennbar ist. Hierbei können bei besonderen Ausführungsfor­ men die Filterelemente jedoch auch trapezförmig ausgebildet sein, wobei an den schräg zu den Falten verlaufenden äußeren Stirnflächen der Faltenverlauf erkennbar ist. Die Filterbegrenzung ist an den äußeren Stirnflächen dichtend mit dem Filtermedium verbun­ den, wobei die Filterbegrenzung z. B. aus einem thermoplastischen Kunststoff wie z. B. Polyethylen, einem Elastomer wie z. B. Polyurethan oder Metall bestehen kann. Diese Filterbegrenzung kann einteilig oder mehrteilig ausgeführt und z. B. durch ihren eigenen Werkstoff oder durch einen Klebstoff mit dem Filtermedium verbunden sein.
Das Filtermedium ist durch mindestens zwei aneinander anschließende Filtermediumteile gebildet, wodurch das Filtermedium über mindestens zwei innere Stirnseiten verfügt. Die Filtermediumteile bestehen vorteilhafter Weise aus dem gleichen Filtermaterial. Zumin­ dest weisen beide Filtermediumteile die gleiche Filterfeinheit auf und filtern die gleichen Verunreinigungen aus dem Fluid heraus. An den inneren Stirnseiten ist der Faltenverlauf erkennbar. Damit das Filterelement auch bei hohen spezifischen Volumenströmen bzw. Differenzdrücken nicht kollabiert, ist ein Mittel zur Stabilisierung der Falten vorgesehen. Dieses Mittel zur Stabilisierung der Falten ist an den inneren Stirnseiten, welche in einem Mittenbereich zwischen den beiden äußeren Stirnflächen des Filtermediums angeordnet sind, dichtend mit den Filtermediumteilen verbunden. Dadurch bleibt eine Stabilisierung der Falten auch dann bestehen, wenn das Mittel zur Stabilisierung der Falten an einer einzelnen Stelle beschädigt ist. Je nachdem, welche Eigenstabilität das Filtermedium aufweist und welche Differenzdrücke auf das Filterelement einwirken können, ist die Grö­ ße der einzelnen Filtermediumteile zu wählen. Je geringer der Abstand zwischen der Fil­ terbegrenzung und dem Mittel zur Stabilisierung der Falten gewählt wird, desto höhere Differenzdrücke kann das Filterelement ohne Kollabieren aushalten. Zur Erzielung der erforderlichen Filterfläche ist eine entsprechende Anzahl an Filtermediumteilen vorzuse­ hen. Das Mittel zur Stabilisierung der Falten weist vorteilhafterweise eine höhere Stabilität als das Filtermedium auf, wodurch die Falten optimal fixiert werden können.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungen ist das Mittel zur Stabilisierung scheibenförmig ausgebildet, wodurch möglichst wenig Filterfläche des Filtermediums umschlossen und der Bauraum für das Filterelement nicht unnötig vergrößert wird. Das scheibenförmig ausgebildete Mittel zur Stabilisierung der Falten ist derart gestaltet, dass es im wesentli­ chen einer von der inneren Stirnfläche projizierten Fläche, bzw. deren Umriss entspricht.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Mittel zur Stabilisierung der Falten an den inneren Stirnseiten mit den Filtermediumteilen verklebt. Der Klebstoff bewirkt einerseits die Verbindung zwischen dem Mittel zur Stabilisierung der Falten und den Filtermediumteilen und andererseits die Abdichtung, damit die Rohseite dichtend von der Reinseite getrennt ist. Durch Verkleben der Filtermediumteile mit dem Mittel zur Sta­ bilisierung der Falten kann das Mittel zur Stabilisierung der Falten z. B. aus Metall beste­ hen und auf einfache und kostengünstige Weise mit den Filtermediumteilen verbunden werden.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Mittel zur Stabilisie­ rung der Falten zumindest eine innere Stirnseite unlösbar umschließt. Hierbei kann das Mittel zur Stabilisierung der Falten das Filtermediumteil form- oder kraftschlüssig um­ schließen. Durch das Umschließen der inneren Stirnseite können zusätzliche Dichtungs­ komponenten entfallen. Bei einer besonderen Ausgestaltung kann das Filtermediumteil im Bereich der inneren Stirnseite über Durchbrüche verfügen, durch welche der Werkstoff des Mittels zur Stabilisierung der Falten hindurch treten kann und nach dem Erhärten eine unlösbare Verbindung erzeugt.
Es ist vorteilhaft, dass ein einziges Mittel zur Stabilisierung der Falten mit den beiden angrenzenden Filtermediumteilen an den inneren Stirnseiten verbunden ist. Dadurch sind die beiden Filtermediumteile zueinander fixiert, wodurch keine Leckage durch eine Ver­ schiebung der beiden Filtermediumteile zueinander entstehen kann. Weiterhin ist so eine größtmögliche Filterfläche in einem vorgegebenen Bauraum realisierbar.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass jedes Filtermediumteil an den inneren Stirnseiten über ein eigenes Mittel zur Stabilisierung der Falten verfügt, wo­ bei die beiden Mittel zur Stabilisierung der Falten miteinander dichtend und unlösbar ver­ bunden sind. Durch diese Ausführungsform kann ein Filterelement modular aufgebaut werden, wodurch entsprechend der erforderlichen Baugröße des Filterelementes entsprechende standardisierte Filtermediumteile zu der erforderlichen Baugröße zusam­ mengesetzt werden können.
Die Verbindung der beiden Mittel zur Stabilisierung miteinander kann sowohl mechanisch durch z. B. Nieten oder Schnappverbindungen, als auch chemisch durch z. B. Klebstoff erfolgen. Bei der mechanischen Verbindung können Dichtelemente wie z. B. Dichtringe, zwischen die beiden Mittel zur Stabilisierung der Falten eingebracht werden. Bei der chemischen Verbindung ist auch eine weitere Variante durch z. B. anlösen einer Kontakt­ seite mit einem Lösungsmittel denkbar. Hierzu werden die Mittel zur Stabilisierung der Falten nach dem Anlösen an der Kontaktseite aneinander gedrückt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht das Mittel zur Stabilisie­ rung der Falten aus einem thermisch erweichbaren Material, insbesondere Nitrilkaut­ schuk. Hierbei kann das Filterelement einfach, schnell und kostengünstig hergestellt wer­ den. Das thermisch erweichbare Material wird z. B. zwischen die Filtermediumteile einge­ bracht und erwärmt. Durch die Wärmezufuhr verändert sich das Material. Bei einem thermoplastischen Kunststoff schmilzt, zumindest teilweise, die Oberfläche auf und die Stirnseite des Filtermediumteils kann in die Schmelze einsinken. Nach dem Erkalten ist dann die innere Stirnseite des Filtermediumteils dichtend und unlösbar von dem Mittel zur Stabilisierung der Falten umschlossen. Bei anderen Werkstoffen wie z. B. Nitrilkautschuk kann das Material durch die Wärmezufuhr aufquellen und aushärten, wodurch die innere Stirnseite des Filtermediumteils umschlossen wird. Hierzu wird das Material des Mittels zur Stabilisierung der Falten zu einer dünnen Folie von z. B. 2 mm verarbeitet. Selbstver­ ständlich kann die Folie auch dünner oder dicker ausgeführt sein. Aus dieser Folie wer­ den die erforderlichen Abschnitte entnommen. Für ein Flachelement werden rechteck­ förmige Streifen und für ein Rundfilterelement kreis- bzw. kreisringförmige Abschnitte verwendet. Dieser Abschnitt wird an die innere Stirnseite des Filtermediumteils angeord­ net. Durch die Zufuhr von Wärme quillt die Folie auf, wodurch das Material des Mittels zur Stabilisierung der Falten das Filtermediumteil im Bereich der inneren Stirnseite um­ schließt.
Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung umschließt das Filtermedium ein Volumen, insbesondere ein zylindrisches Volumen, bei dem das Filtermedium ringförmig zusammengeschlossen ist. Dieses Volumen kann z. B. auch ein Kegelstumpf oder ein elliptischer Zylinder sein.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung verfügt das Filtermedium an den beiden äuße­ ren Stirnflächen über jeweils eine Filterbegrenzung und an den inneren Stirnseiten zwi­ schen je zwei Filtermediumteilen über ein einziges Mittel zur Stabilisierung der Falten, wobei das Mittel zur Stabilisierung der Falten im wesentlichen einer Filterbegrenzung entspricht. Somit kann das Material für ein zweites Mittel zur Stabilisierung der Falten eingespart werden und die beiden Filtermediumteile sind fest miteinander verbunden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung weist ein Filter zur Reinigung eines Fluidstromes ein Gehäuse mit einem Einlass und einem Auslass auf, wobei ein Filterele­ ment der beschriebenen Ausgestaltung in das Gehäuse integriert ist.
Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen au­ ßer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und der Zeichnung hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombi­ nationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.
Zeichnung
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand von schematischen Ausführungsbeispielen beschrieben. Hierbei zeigt
Fig. 1 ein Filterelement in perspektivischer Ansicht,
Fig. 2 ein Filterelement in einer Variante in perspektivischer Ansicht,
Fig. 3 ein Filterelement in einer Variante in perspektivischer Ansicht,
Fig. 4 ein Flachfilterelement in perspektivischer Ansicht und
Fig. 5 ein Filter im Schnitt.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Fig. 1 ist ein Filterelement 10 in perspektivischer Ansicht mit einem Ausbruch im obe­ ren Bereich des Filterelementes dargestellt. Das Filterelement 10 weist ein, aus zwei Fil­ termediumteilen 11 bestehendes Filtermedium 12 auf. Die Filtermediumteile 11 weisen zick-zack-förmig ausgebildete Falten 13 auf, wobei die Filtermediumteile 11 ringförmig zusammengeschlossen sind. Die Filtermediumteile 11 sind durch eine Scheibe 14, wel­ che zur Stabilisierung der Falten 13 dient, verbunden. Jedes Filtermediumteil 11 verfügt einerseits über eine äußere Stirnfläche 15 und andererseits über eine innere Stirnseite 16. An der äußeren Stirnfläche 15 ist eine Filterbegrenzung 17 angeordnet. Diese Filter­ begrenzung 17 besteht aus Kunststoff und ist dichtend mit dem jeweiligen Filtermediumteil 11 verbunden. An den inneren Stirnseiten 16, welche zwischen den äußeren Stirnflächen 15 angeordnet sind, ist die Scheibe 14 dichtend mit den beiden angrenzenden Filterme­ diumteilen 11 verbunden. Die Scheibe 14 ist kreisringförmig ausgeführt (nicht dargestellt), damit das, durch das untere Filtermediumteil 11 gereinigte Fluid abströmen kann.
In Fig. 2 ist ein Filterelement 10 in einer Variante in perspektivischer Ansicht dargestellt. Der Fig. 1 entsprechende Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei die­ sem Ausführungsbeispiel wird das Filterelement 10 durch drei Filtermediumteile 11 gebil­ det. Die beiden außen angeordneten Filtermediumteile 11 verfügen über eine äußere Stirnfläche 15 und eine innere Stirnseite 16. Zwischen diesen beiden außen angeordne­ ten Filtermediumteilen 11 ist ein mittleres Filtermediumteil 11 angeordnet, welches über zwei innere Stirnseiten 16 verfügt. Zwischen der inneren Stirnseite 16 des einen äußeren Filtermediumteils 11 und der inneren Stirnseite 16 des mittleren Filtermediumteils 11 ist eine einzige Scheibe 14 angeordnet, welche die beiden Filtermediumteile 11 miteinander verbindet und so die Falten 13 ortsfest fixiert und stabilisiert. Das andere äußere Filter­ mediumteil 11 ist auf die gleiche Weise mit dem mittleren Filtermediumteil 11 verbunden.
In Fig. 3 ist ein Filterelement 10 in einer Variante in perspektivischer Ansicht dargestellt. Der Fig. 1 entsprechende Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei die­ sem Ausführungsbeispiel verfügt jedes Filtermediumteil 11 an seiner inneren Stirnseite 16 über eine eigene Scheibe 14. Die Scheibe 14 entspricht sowohl in den Maßen, als auch im Werkstoff einer Filterbegrenzung 17. Somit ist jedes Filtermediumteil 11 mit sei­ ner Filterbegrenzung 17 und Scheibe 14 ein eigenständiges Modul. Je nachdem, welche Größe das Filterelement 10 aufweisen soll, können zwei oder mehrere dieser Module zusammengesetzt werden und das Filterelement 10 bilden. Die beiden Scheiben 14 wer­ den an der, dem Filtermediumteil 11 gegenüberliegenden Seite dichtend miteinander verklebt.
In Fig. 4 ist ein Flachfilterelement 18 in perspektivischer Ansicht dargestellt. Der Fig. 1 entsprechende Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei diesem Ausfüh­ rungsbeispiel ist die Scheibe 14 zwischen den Filtermediumteilen 11 rechteckförmig aus­ geführt, wodurch die inneren Stirnseiten 16 der beiden angrenzenden Filtermediumteile 11 dichtend umschlossen werden. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann eine einzige Scheibe 14 auch mit mehreren Filtermediumteilen 11 verbunden sein.
In Fig. 5 ist ein Filter für eine Flüssigkeit im Schnitt dargestellt, wobei die linke und die rechte Bildhälfte unterschiedliche Ausgestaltungen zeigen. Der Fig. 1 entsprechende Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der Filter weist ein Gehäuse 19 auf, welches aus einem Gehäusedeckel 20 und einem Gehäusetopf 21 besteht. Der Gehäu­ sedeckel 20 ist dichtend mit dem Gehäusetopf 21 verbunden, wobei die Verbindung der beiden Gehäuseteile 20, 21 miteinander eine lösbare Verbindung ist. Der Gehäusedeckel 20 verfügt über einen Zulauf 22 und einen Ablauf 23. Der Zulauf 22 ist durch das Filter­ element 10 dichtend von dem Ablauf 23 getrennt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das kreiszylindrisch aufgebaute Filterelement 10 von außen nach innen durchströmt. Die im oberen Bereich des Filterelementes 10 angeordnete Filterbegrenzung 17 ist kreisringför­ mig ausgeführt und liegt dichtend an einem Stutzen 24 an. Hierbei können auch Dicht­ mittel (nicht dargestellt) zur verbesserten Abdichtung vorgesehen sein.
Auf der linken Bildhälfte ist die im Bodenbereich des Gehäusebodens 21 angeordnete Filterbegrenzung 17 geschlossen ausgeführt. Dadurch kann keine ungefilterte Flüssigkeit zu dem Ablauf 23 gelangen. Im Inneren des Filterelementes 10 ist ein Stützkörper 25 angeordnet, an welchem sich das Filtermedium 12 abstützen kann, wodurch auch bei größeren Differenzdrücken das Filterelement 10 nicht kollabiert.
Auf der rechten Bildhälfte ist die im Bodenbereich des Gehäusetopfes 21 angeordnete Filterbegrenzung 17 kreisringförmig ausgeführt. Damit keine ungefilterte Flüssigkeit zu dem Ablauf 23 gelangen kann, ist ein Verschlußstopfen 26 vorgesehen. Dieser Verschlußstopfen 26 stützt sich einerseits an dem Gehäusetopf 21 ab und andererseits ragt er dichtend in die Filterbegrenzung 17 hinein. Anstelle des Verschlußstopfens 26 könnte z. B. auch ein Umgehungsventil (nicht dargestellt) angeordnet sein.

Claims (9)

1. Filterelement, insbesondere für Flüssigkeiten, aufweisend ein Filtermedium 12, wel­ ches über Falten 13 verfügt, eine Filterbegrenzung 17 und ein Mittel zur Stabilisie­ rung der Falten 13,
wobei das Filtermedium 12 über zwei äußere Stirnflächen 15 verfügt, welche senk­ recht zu den Falten 13 angeordnet sind,
wobei das Mittei zur Stabilisierung der Falten in einem Mittenbereich zwischen den beiden äußeren Stirnflächen 15 des Filtermediums 12 angeordnet ist,
wobei die Filterbegrenzung 17 mit dem Filtermedium 12 an den äußeren Stirnflä­ chen 15 verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Filtermedium 12 durch mindestens zwei gefaltete Filtermediumteile 11 gebildet ist und das Mittel zur Stabilisierung der Falten 13 an inneren Stirnseiten 16 zwi­ schen den Filtermediumteilen 11 angeordnet ist und
das Mittel zur Stabilisierung der Falten 13 an den inneren Stirnseiten 16 dichtend mit den Filtermediumteilen 11 verbunden ist.
2. Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Sta­ bilisierung der Falten 13 mit den Filtermediumteilen 11 an den inneren Stirnseiten 16 verklebt ist.
3. Filterelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Stabilisierung der Falten 13 zumindest eine innere Stirnseite 16 umschließt.
4. Filterelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein einziges Mittel zur Stabilisierung der Falten 13 mit den beiden angrenzen­ den Filtermediumteilen 11 an den inneren Stirnseiten 16 verbunden ist.
5. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Filtermediumteil 11 an den inneren Stirnseiten 16 über ein eigenes Mittel zur Stabilisierung der Falten 13 verfügt, wobei die beiden Mitteln zur Stabilisierung der Falten 13 miteinander verbunden sind.
6. Filterelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Stabilisierung der Falten 13 aus einem thermisch erweichbaren Material, insbesondere Nitrilkautschuk, besteht.
7. Filterelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermedium 12 ein Volumen, insbesondere ein zylindrisches Volumen, umschließt.
8. Filterelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermedium 12 an den beiden äußeren Stirnflächen 15 über jeweils eine Filterbegrenzung 17 verfügt und dass an den inneren Stirnseiten 16 zwischen je zwei Filtermediumteilen 11 ein einziges Mittel zur Stabilisierung der Falten 13 angeordnet ist, wobei das Mittel zur Stabilisierung der Falten 13 im wesentlichen einer Filterbegrenzung 17 entspricht.
9. Filter, aufweisend ein Gehäuse 19 mit einem Einlass 22 und einem Auslass 23, da­ durch gekennzeichnet, dass ein Filterelement 10 nach einem der Ansprüche 1 bis 8 enthalten ist.
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